Beschrijving techniek
Proces/deelproces:
Verbranden van vloeibare hernieuwbare brandstoffen
Beschrijving
De eenvoudigste stookinstallatie is een gewone kachel, bestaande uit een verbrandingsruimte waarin warmte wordt opgewekt die door straling en convectie weer aan de omgeving wordt afgedragen. Bij bv. centrale verwarmingsinstallaties en elektriciteitscentrales wordt de verbrandingswarmte opgenomen door een medium (meestal water), dat de energie elders weer afgeeft.
Voor een goede werking is er brandstof en lucht nodig. Bij stookinstallaties die met vloeibare brandstof werken, wordt deze (door middel van stoom, perslucht, middelpuntvliedende kracht, enz.) zo fijn mogelijk verdeeld en zo goed mogelijk vermengd met de voor de verbranding noodzakelijke lucht. Hiermee probeert men een zo volledig mogelijke verbranding te bereiken. Voor gasgestookte installaties wordt een groot aantal verschillende typen branders gebruikt, waarbij het gas meestal bij de mond van de brander wordt gemengd met de lucht.
De brander zelf is een stalen of keramische plaat of soms een stalen buis voorzien van een heleboel kleine gaatjes, waar het brandstof-lucht mengsel doorheen stroomt. Het brandstof-lucht wordt daar ontstoken door een vonk of door een gloeispiraal. Het regelen van de brander gebeurt door elektronisch het toerental van de ventilator te variëren, waardoor ook meer of minder brandstof wordt toegelaten.
De overdracht van de warmte in de ketel kan op verschillende manieren plaatsvinden. Bij vlampijpketels stromen de verbrandingsgassen door een pijp, waaromheen het te verwarmen water stroomt. Bij waterpijpketels is de situatie andersom: hier stroomt het water door de pijpen, de verbrandingsgassen worden om de pijpen geleid.
De ketels zijn vaak voorzien van een luchtvoorverwarmer (luvo), een voedingswatervoorverwarmer (economizer) en oververhitters. De laatste produceren stoom, die na de verdamping verder wordt verhit, zodat de dampspanning ver beneden het maximum voor de uiteindelijke temperatuur blijft. Met dergelijke droge stoom is maximale uitzetting mogelijk; bovendien geleidt hij minder goed dan verzadigde stoom, zodat er minder warmte verloren gaat bij het transport. De snelstromende, verse stoom wordt vervolgens gebruikt voor bijvoorbeeld de aandrijving van een schoepenrad van de stoomturbine. De stoomturbine levert op deze manier energie voor de elektriciteitsgenerator.
Brandersystemen algemeen
Zonder al te diep op de details van de verbrandingstechniek zelf in te gaan, wordt een beschrijving gegeven van de diverse brandersystemen zoals die worden toegepast in de chemische industrie. De indeling geschiedt naar de mate waarin de verbrandingslucht en de brandstof gemengd zijn:
|
|
|
|
|
Geheel voorgemengde branders
Bij de geheel voorgemengde branders, ook wel premix brander genoemd, vindt de menging van gas en lucht reeds plaats vóór of in de branderkop. Deze voormenging kan worden gerealiseerd met een venturisysteem of met een mechanisch systeem met ventilatoren. Het mengsel ontsteekt aan het oppervlak van een keramische of matrixbrander. Een bekende uitvoering van dit type is de lijn- of kanaalbrander, die vooral wordt toegepast bij het verhitten van (recirculatie)lucht, processtromen met een laag zuurstofgehalte en bij inerte stromen. Voorbeelden hiervan zijn: luchtverhitters, textieldrogers, ovens.
Gedeeltelijk voorgemengde branders
Bij een gedeeltelijk voorgemengde brander (beter bekend als atmosferische brander) wordt door het gas via een venturi een deel van de benodigde verbrandingslucht (primaire lucht) mee aangezogen naar de mengbuis. Bij de uitmonding van de mengbuis vindt ontsteking plaats en aanzuiging van secundaire verbrandingslucht. Toepassing veelal in kleine centrale verwarmingsketels en huishoudelijke gasfornuizen.
Niet-voorgemengde branders
De niet-voorgemengde brander is meer bekend onder de naam nozzlemixbrander. Hierbij vindt de menging van brandstof en lucht plaats na uittrede van de branderkop. Onder overdruk stromen brandstof en lucht afzonderlijk naar de branderkop. De vereiste verbrandingslucht wordt dan met behulp van een centrifugaalventilator toegevoerd. Deze branders hebben een groot regelbereik en kunnen voor allerlei brandstoffen worden toegepast in drogers, sproeidrogers, incinerators, wervelbedsystemen, thermische oxidatie, indirecte verwarming, stoomketels en fornuizen.