Efficiënte niveauregeling in stoomketels

Efficiënte niveauregeling in stoomketels

Hier leest u hoe u het waterniveau constant houdt in stoomketels zonder voedingskleppen.

In stoomketels is een constant waterniveau de sleutel tot een betrouwbare werking en hoge stoomkwaliteit. Er zijn verschillende manieren om de hoeveelheid water in de ketel te regelen. In deze opdracht bekijken we de drie meest voorkomende en bieden we een alternatieve oplossing.

De eerste strategie is ook de meest eenvoudige. Hier wordt het waterniveau geregeld door de aanvoerpompen 'aan en uit' te zetten op basis van input van een niveauschakelaar. Als het water het 'aan' -niveau bereikt, beginnen de pompen onmiddellijk grote hoeveelheden water in de ketel te pompen.

Hoewel dit een zeer voordelige manier van het ontwerpen van een systeem is, heeft de strategie een aantal nadelen: De plotselinge instroom van koud water vermindert de hoeveelheid stoom en de stoomdruk, waardoor variaties in stoomproductie optreden. De temperatuurvariaties veroorzaken ook thermische spanningen, waardoor de levensduur van het systeem wordt verkort. En door de abrupte werking met vele starts en stops moeten de pompen harder werken.

Eén manier om dit tegen te gaan is het regelen van het waterniveau met een voedingsventiel, dat aangestuurd wordt door een niveausensor in de ketel. Dankzij het voedingsventiel kan een bepaalde hoeveelheid water in de ketel lopen, afhankelijk van het huidige stoomverbruik. Het resultaat is te allen tijde een constant waterniveau en een constante stoomdruk.

Voor deze strategie is het echter noodzakelijk dat de toevoerpompen continu werken. En om oververhitting van de asafdichting te voorkomen , moet er een by-pass worden geïnstalleerd. Dit verhoogt het energieverbruik, omdat de pompen nu meer water in het systeem rondpompen dan eigenlijk nodig is voor het handhaven van het juiste niveau in de ketel.

Het ventiel zelf is ook problematisch. Het is duur in onderhoud en veroorzaakt drukverlies, waardoor het energieverbruik nog verder oploopt. Een vuistregel is dat een ventiel uw energiefactuur met 25% verhoogt, vergeleken met systemen zonder ventielen.

Om dit drukverlies te verminderen is er een derde strategie die het voedingsventiel combineert met pompen met variabel toerental. De pompen met toerenregeling passen hun bedrijf aan op basis van signalen van een druksensor aan de voorkant van het voedingsventiel, waardoor het drukverschil in het voedingsventiel beperkt blijft. Het resultaat is dat de pomp minder energie verbruikt. Maar de strategie vertrouwt nog steeds op een omloopsysteem en een voedingsventiel voor het regelen van het waterniveau.

Bij Grundfos raden we een andere strategie aan. Door gebruik te maken van de pompen met toerenregeling voor het rechtstreeks regelen van het waterniveau worden voedingskleppen overbodig. En zonder het voedingsventiel, is een omloop niet nodig. De pompen passen hun bedrijf eenvoudig aan op basis van de vraag en bieden te allen tijde een soepele werking, minder systeemcomplexiteit en aanzienlijke energiebesparingen.

Heeft uw ketelinstallatie een stoomproductie van 20 ton per uur bij 16 bar, een drukverlies over het voedingsventiel van 5 bar bij 100% ketelbelasting en een standaard belastingsprofiel, dan zal de jaarlijkse energiebesparing meer dan 20.000 kilowattuur bedragen.

Bovendien kunt u in dat geval kiezen voor een pomp met minder trappen en een kleinere motor, omdat de pomp het drukverlies over het ventiel niet meer hoeft te compenseren.

In totaal is de energiebesparing van directe ketelvoeding gelijk aan de kosten voor een nieuw, duur voedingsventiel, inclusief onderhoud - elk jaar weer.

Dus, samengevat:

Er zijn vier belangrijke bedieningsstrategieën voor het regelen van het waterniveau in een stoomketel.

De aan/uit-strategie is goedkoop, maar vermindert zowel de levensduur van het systeem als de kwaliteit van de stoomproductie"

Het voedingsventiel zorgt voor soepele werking, maar verhoogt de energiekosten door drukverlies over het ventiel.

De combinatie voedingsventiel/pomp met toerenregeling vermindert het drukverlies, maar is nog steeds afhankelijk van dure voedingskleppen en omloopsystemen.
 
Maar door het waterniveau in de gaten te houden met alleen maar pompen met variabel toerental, combineert u de soepele werking van de strategie met het ventiel met de eenvoud en efficiëntie van het aan/uit-systeem met als resultaat lagere kosten en een grote energiebesparing.