Bedingt durch folgende Anforderungen an die Dampfkessel haben sich verschiedene Bauarten herausgebildet:
Der 3-Zug-Kessel besteht aus drei liegenden Feuerzügen, die in einem großen zylindrischen Druckkörper eingebaut sind und durch zwei ebene Böden abgeschlossen werden. Alle Feuerzüge liegen dabei im Wasserraum, der ungefähr 75 % der Fläche einnimmt. Darüber befindet sich der Dampfraum. Diese Kessel heißen auch Großwasserraumkessel, da ein großes Wasservolumen im Kessel vorhanden ist.
3-Zug-Großwasserraumkessel
Brenner
Rauchrohrzug (Zug 2)
Abgasanschluss für Economiser
Flammrohr (Zug 1)
Vordere Wendekammer
Innenliegende Wendekammer
Rauchrohrzug (Zug 3)
Im Zug 1, dem Flammrohr, findet die Verbrennung statt. Hier wird auch bereits gut die Hälfte der Wärme überwiegend durch Wärmestrahlung an die Flammrohrwände übertragen. Am Ende des Flammrohrs ist die Verbrennung abgeschlossen und die Rauchgase werden in der innenliegenden, wassergekühlten Wendekammer in den Zug 2 umgelenkt.
Im Rohrfeld von Zug 2 werden dann ungefähr 35 % der Wärmeleistung übertragen. Danach treten die Rauchgase mit ~ 400 °C in die vordere, außenliegende Wendekammer ein, wo die Umlenkung in den Zug 3 stattfindet.
Nach dem Zug 3 haben die Gase, je nach Mediumstemperatur im Wasserraum des Kessels, üblicherweise noch eine Temperatur von 200 ... 280 °C.
Dieses Wärmepotential kann anschließend in einem integrierten Economiser noch weiter genutzt werden, so dass am Abgasstutzen eine Temperatur von 90 ... 140 °C erreicht wird.
Einflammrohrkessel erreichen dabei eine Dampfleistung von bis zu 28 000 kg/h.
Für größere Leistungen stehen Zweiflammrohrkessel zur Verfügung. Hierbei werden zwei parallel angeordnete Flammrohre mit separatem zweiten und dritten Rauchrohrzug im Wasserraum angeordnet. Damit können Kessel bis zu einer Dampfleistung von 55 000 kg/h gebaut werden. Durch den uneingeschränkten Einflammrohrbetrieb erhöhen sich auch die Ausfallsicherheit und der Regelbereich.
Umkehrflammenkessel
Der Umkehrflammenkessel wurde als Dampfkessel für kleine Leistungen von 175 ... 3 200 kg/h entwickelt. Das Flammrohr ist dabei zentrisch angeordnet und die Strömungsrichtung der Rauchgase wird am Ende des Flammrohrs umgekehrt, so dass die Rauchgase innerhalb des Flammrohrs wieder nach vorne strömen. Daher auch die Bezeichnung Umkehrflammenkessel. In der vorderen Wendekammer werden die Rauchgase dann in das um das Flammrohr liegende Rohrfeld gelenkt. Diese Bauart zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauweise aus. Als Brennstoff kann Öl oder Gas eingesetzt werden.
Sonderbauformen für die Verwendung von Abhitze zur Dampferzeugung sind der sogenannte 4-Zug-Kessel oder der reine Abhitzekessel. Beim 4-Zug-Kessel wird ein Teil des 3. Rauchrohrzuges als separater Zug zur Durchleitung heißer Abgase verwendet und liefert bis zu 15 % der zugeführten Energie. Beim reinen Abhitzekessel wird auf einen Brenner komplett verzichtet. Er bezieht seine Energie vollständig aus heißen Abgasen (z. B. von BHKW oder Gasturbinen).
Info zu Kraft-Wärme-Kopplung
Produkt: Abhitzekessel und Abwärmerückgewinnung
Der Schnelldampferzeuger gehört wegen seiner Bauart zu den Wasserrohrkesseln, deren Drucksystem aus einer oder mehreren Rohrschlangen bestehen. Das Wasser strömt dabei innerhalb der Rohrschlange(n) und wird von außen durch die Rauchgase beheizt. Schnelldampferzeuger arbeiten mit dem Zwangsdurchlaufprinzip, so dass das Wasser komplett in einem Durchlauf verdampft wird. Es ist nur wenig Energie im Wasserraum gespeichert. Daher können diese Kessel innerhalb weniger Minuten aus dem Kaltstart bis zur vollen Leistungsabgabe starten und werden deshalb als Schnelldampferzeuger bezeichnet. Die Beheizung erfolgt mit Gebläsebrennern für Öl oder Gas, wobei die Leistungsregelung immer auch auf die durchlaufende Wassermenge abgestimmt werden muss.
Großwasserraumkessel
Schnelldampferzeuger
Wasserinhalt
Großer Wasserinhalt
Kleiner Wasserinhalt
Aufheizdauer
Länger
Kaltstart innerhalb weniger Minuten
Verhalten bei Lastschwankungen
Dämpfung von Lastschwankungen der Verbraucher
Starke kurzzeitige Überlast beim Einsatz von Dampfspeichern möglich
Hohe Druckschwankungen bereits bei geringem Lastwechsel am Verbraucher
Dampfnässe
Trockener Dampf
Dampftrockner notwendig
Genehmigung der Aufstellung und Überwachung1)
Meist genehmigungs- und überwachungspflichtig
Im sehr kleinen Leistungsbereich teilweise erleichterte Bedingungen für die Aufstellung und Überwachung
Anschaffungskosten
Etwas höher
Geringer
Betriebspersonal1)
Qualifizierter Kesselwärter notwendig1)
Geschultes Betriebspersonal notwendig1)
Maximale Dampfleistung
≤ 55 000 kg/h pro Kessel
≤ 2 000 kg/h pro Kessel
Wirkungsgrad
94 ... 105 %
daher bestens für Dauerbetrieb geeignet
< 90 %
daher nur zur kurzfristigen und kurzzeitigen Bereitstellung von Dampf geeignet
Jahresnutzungsgrad
≤ 95 %
Häufig < 75 %
Wartungskosten
Höher
Lebensdauer
Robust, wenig Verschleiß, daher langlebig
Gering
