Aftapregeling ketel

Voordat het voedingswater in de ketel komt, moet het chemisch worden behandeld om de eventuele corrosieve elementen te verwijderen. Deze elementen veroorzaken namelijk corrosie van de ketel en tasten de stoomkwaliteit aan die nodig is voor het proces.

Chemicaliën die met het voedingswater in de ketel terechtkomen, moeten hieruit worden verwijderd. Zo niet, dan kan dit nadelige gevolgen hebben voor het ketelsysteem, zoals de vorming van kalkaanslag, corrosie, broos en gebarsten metaal, restanten en schuim.

Daarom moet er een goede chemische balans in stand worden gehouden in de ketel.

Dit kan door middel van de aftapregeling. Hierbij wordt het mechanisme van de aftapklep op de voedingstank in werking gezet waardoor er een kleine hoeveelheid ketelwater (met opgeloste stoffen en bezinksel van onopgeloste stoffen) van onder het waterniveau aan de ketel wordt onttrokken.

Om de ketel chemisch in balans te houden, moeten er evenveel chemicaliën uit de tank worden afgetapt als er met het voedingswater in komen. Met het variëren van de stoombelasting verandert ook de snelheid waarmee het voedingswater wordt toegevoegd en afgetapt.

Overmatig aftappen leidt echter tot een inefficiënte werking van de ketelinstallatie, want elke keer als er water wordt afgetapt gaat er ook warmte verloren. De brandstofkosten kunnen rechtstreeks in verband worden gebracht met dit warmteverlies. Ook de kosten van water en chemicaliën moeten in aanmerking worden genomen. Er moet een balans worden gevonden tussen de noodzakelijke verwijdering van de opgeloste stoffen uit het ketelsysteem en de kosteneffectieve werking van de ketelinstallatie.

Een ketel met een bedrijfsrendement van 80 % heeft een maximale verdampingssnelheid van 5.000 kg/h bij een druk van 10 bar en de temperatuur van het voedingswater is 70 °C. Van de 5.000 kg/h wordt er 4.500 kg/h stoom doorgevoerd en gaat er 500 kg/h verloren via het aftappen. Met behulp van stoomtabellen wordt de warmtecapaciteit van het water en de stoom berekend:

4.500 kg/h ( 2.357 kJ/kg = 9.621.274 kJ/h

500 kg/h ( 357 kJ/kg = 178.500 kJ/h

dat is in totaal:

9.799.774 kJ/h of 2.723 kW

Het voorbeeld hierboven is typerend voor een moderne ketelinstallatie waarbij de ontharding uitsluitend plaatsvindt met een kationenwisselaar. Het voedingswater hoeft minder vaak te worden afgetapt bij gebruik van gedemineraliseerd water. In het voorbeeld is het warmteverlies gelijk aan 1,8 % van de verbruikte brandstof.

Direct handmatig systeem

De eenvoudigste uitvoering van een aftapregeling is het handmatige, directe systeem, waarbij eenmaal per ploeg de totale opgeloste stoffen (TDS) in de ketel tot een aanvaardbaar gehalte worden verminderd, ruim onder het maximumgehalte voor de ketel. Tijdens de volgende ploeg kan het TDS-gehalte weer toenemen tot het maximumgehalte.

Voor het aftappen moet er een TDS-test worden uitgevoerd om de tijd te kunnen instellen al naar gelang de veranderingen in de gemiddelde belastingstoestand van de ketel die zich dagelijks kunnen voordoen.

Voordeel:

• Eenvoudige uitvoering met relatief lage sensorkosten

Nadeel:

• Er wordt geen rekening gehouden met belastingsschommelingen. Warmteterugwinning van het aftappen is duur en moeilijk

Automatisch getimede regeling

In afbeelding 2 ziet u een eenvoudig semi-automatisch systeem waarbij een timer wordt gebruikt om het aftappen gedurende korte periodes volgens een vooraf ingesteld schema te regelen. Ook bij dit systeem moet u de ketel dagelijks testen zodat u het tijdschema kunt instellen aan de hand van veranderingen in de werking van de ketel en het systeem.

Dit systeem kan volautomatisch worden gemaakt door een voorziening voor TDS-controle te installeren, zoals weergegeven in afbeelding 3. Hierdoor schakelt de timer uit wanneer het TDS-gehalte afwijkt van het gewenste gehalte.

Nadeel:

• Onnauwkeurige regeling bij standaard volledig open/gesloten klep

Continue regeling

Continue aftapsystemen verdienen de voorkeur wanneer warmteterugwinning gewenst is. In zijn eenvoudigste vorm bestaat een dergelijk systeem uit een klep die wordt ingesteld na een periodieke ketelwatertest. De stand van de klep wordt bepaald door de keteldruk, het TDS-gehalte en de gewenste aftapsnelheid.

Zoals weergegeven in afbeelding 4, wordt de aftapklep aangestuurd door een regelmodule aan de hand van invoergegevens van een TDS-detector in de afgekoelde zijstroom van het aftapwater. Om dit systeem correct te laten werken, moet er constant afgekoeld aftapwater over de detector stromen.

Afbeelding 4 Continue aftapregeling

Voordeel:

• Kleinere en goedkopere warmteterugwinningsinstallatie 
• Tot 50 % van de warmte in het aftapwater is terug te winnen

Periodieke aftapregeling

Het aftappen kan ook plaatsvinden in de verdampers van de ketels waarin bezinksel is afgezet. Dit proces wordt met tussenpozen uitgevoerd door het openen van een klep zodat het bezinksel eruit kan spoelen.

Gecombineerde regeling

De afdeling Process Automation van Eurotherm biedt een regelmodule die kan worden geconfigureerd voor een continue, een periodieke of een continue én een periodieke aftapregeling.