Die Kesselverbrennung ist die Untersuchung, wie Brennstoffe in Kesseln verbrannt werden, die Wasser für Dampf erhitzen. Es gibt viele Anwendungen für Dampfkessel, einschließlich chemischer Prozessheizung, Dampfwärme für Gebäude und Warmwasser und Dampf zum Antrieb von elektrischen Turbinengeneratoren. Verbrennung ist die Reaktion von Brennstoffen mit Sauerstoff in der Luft, um Wärme zu erzeugen, die für die Dampferzeugung verwendet wird.
Eine Vielzahl von Brennstoffen kann für die Kesselverbrennung verwendet werden, einschließlich Erdgas, Heizöl und Biobrennstoffe, die aus Pflanzen oder tierischen Abfällen hergestellt werden. Wenn Brennstoff mit Luft in einen Kessel gesprüht oder zerstäubt wird, kann eine Zündspule oder eine kleine Pilotflamme das Gemisch entzünden. Bei der Verbrennung wird viel Wärme freigesetzt, von der ein Teil Wasser zu Dampf erhitzt und ein Teil durch Strahlungs- und Rauchverluste verloren geht. Strahlung ist Infrarot-Wärmeverlust, der von einem heißen Kessel in einen kühleren Raum eintritt. Abzugsverluste sind erhitzte Gase, die aus dem Kessel durch seinen Abzug oder Abzug abgelassen werden.
Eigentümer und Betreiber sind daran interessiert, die Effizienz der Kesselfeuerung zu maximieren. Die wichtigsten zu berücksichtigenden Aspekte sind die Verbrennungseffizienz oder wie gut Kraftstoff-Luft-Gemische verbrennen und wie Wärmeverluste minimiert werden können. Der Strahlungswärmeverlust kann durch eine geeignete Isolierung des Kessels und der Dampfleitungen minimiert werden. Die Konstruktion und Steuerung des Kessels können verwendet werden, um die Verbrennungseffizienz zu maximieren.
Der Verbrennungsbereich eines Kessels weist normalerweise Rohre mit Wasser und Dampf auf, die durch einen offenen Kasten laufen, der Brenner und Steuerungen enthalten kann. Das Rohrdesign kann die Effizienz durch die Verwendung von Multi-Pass-Systemen verbessern. Wasserrohre, die in den Kessel eintreten, können zuerst durch die Rauchgaszone gehen, die einen Teil der Abwärme aufnimmt und das Wasser vorwärmt. Die Rohre können dann die Verbrennungszone mehr als einmal passieren, um die Verbrennungswärme vollständig zu nutzen, was ebenfalls die Effizienz verbessert.
Die Verbrennungseffizienz des Kessels für Luft- und Brennstoffgemische ist für den ordnungsgemäßen Kesselbetrieb entscheidend. Ein Brennstoffmolekül benötigt eine theoretische Menge an Sauerstoff, um vollständig zu verbrennen, aber in Wirklichkeit wird aufgrund verschiedener Verluste in der Verbrennungszone überschüssiger Sauerstoff benötigt. Luft besteht zu etwa 21 Prozent aus Sauerstoff, daher muss auch unverbrannter Stickstoff in der Luft im Kessel erhitzt und über den Kamin abgeführt werden. Dies beeinflusst den Kesselwirkungsgrad weiter und produziert Stickstoffverbindungen, die mit saurem Regen und Smogbildung in Verbindung gebracht werden.
Zu viel Sauerstoff verringert die Verbrennungstemperatur des Kessels, kann einige unerwünschte Schadstoffe erzeugen und benötigt Brennstoff zum Erhitzen von Sauerstoff und Stickstoff, die nicht verwendet werden. Sauerstoffmangel kann den Kesselwirkungsgrad verringern und Ruß und andere Nebenprodukte erzeugen, die den Kessel mit der Zeit beschädigen können. Untersuchungen haben ergeben, dass die Überwachung der Sauerstoff- und Verbrennungsgaskonzentrationen im Rauchgas und die Aufrechterhaltung einer geeigneten Rauchgastemperatur die Kesselleistung optimieren können.
Kleinere Kessel können manuell über Abgassensoren und Abgasthermometer eingestellt werden, viele Kessel können jedoch von einer automatischen Steuerung profitieren. Kessel arbeiten möglicherweise nicht an einem einzigen Betriebspunkt, sondern haben unterschiedliche Dampfanforderungen oder Betriebsbedingungen, was manuelle Effizienzeinstellungen unpraktisch macht. Ältere Kessel können mit elektronischen Steuerungen nachgerüstet werden, die Rückmeldungen an die Luft- und Brennstoffzufuhrpumpen liefern, um das beste Verhältnis für die Verbrennung zu erzielen.