Garantiemetingen Werkspoor ketels
Deze wiki pagina is gebaseerd op het rapport betreffende de garantieproef aan één der ketels van het ir D.F. Woudagemaal te Tacozijl op 26 januari 1956 door het Centraal Technische Instituut T.N.O., afdeling Warmte techniek.[1] Er is ook een uitgebreider rapport van de firma Werkspoor. Dit uitgebreidere rapport beschrijft ook nog aanvullende metingen met een hogere stoomproductie die aansluitend uitgevoerd zijn.
Doel van het onderzoek
In het ir D.F. Woudagemaal staan 4 nieuwe Werkspoor vuurgang-vlampijp-ketels opgesteld. Deze ketels, met een verwarmd oppervlak (V.O.) van 220 m2 en een roosteroppervlak (R.O.) van 5 m2, zijn voorzien van een oververhitter met een V.O. van 39 m2. Volgens de leveringsovereenkomst moeten de ketels voldoen aan de volgende eisen:
- stoomproductie per uur normaal: 3500 kg,
- temperatuur van de oververhitte stoom: 340 °C.
- Hierbij moet dan een rendement worden behaald van 76% ten opzichte van de stookwaarde.
Tijdens de garantieproef zal de ketel worden gestookt met nootjes IV met een gehalte vluchtige stoffen van 16% en een stookwaarde van 7200 kcal/kg. De lucht werd toegevoerd door natuurlijke trek.
Omdat de 4 ketels identiek zijn, werd besloten aan één ketel, namelijk nummer 2, een garantieproef te doen, welke proef dan als representatief zou gelden voor de 4 ketels. De uitvoering van de proef werd opgedragen aan de afdeling Warmte Techniek van het Centraal Technisch Instituut T.N.O.[2]
Resultaten van het onderzoek
Het onderzoek werd op de volgende wijze uitgevoerd. Het rendement werd bepaald volgens de directe methode, namelijk door de verbruikte brandstof te wegen en de hoeveelheid geproduceerde stoom te bepalen door het peil constant te houden en de hoeveelheid voedingwater d.m.v. een watermeter te meten. Verder werd de druk en de temperatuur van de oververhitte stoom gemeten om de enthalpie van de stoom te kunnen bepalen.
Om de verliezen te kunnen specificeren werden de rookgassamenstelling en rookgastemperatuur gemeten, het stralingsverlies van de ketel werd bepaald en het verlies door brandbare bestanddelen in de as, slakken en doorval.
Van de gebruikte kolen werden monsters genomen en op het laboratorium van bovengenoemd instituut onderzocht.
Tijdens de proef werd gestookt met een mengsel van ongeveer 1 op 1 essnootjes en vetnootjes IV De analyse van deze kolen was als volgt:
| esskool | vetkool | gemiddelde | |
|---|---|---|---|
| Totaal watergehalte (%) | 5,9 | 4,4 | 5,2 |
| Asgehalte op oorspronkelijk (%) | 5,2 | 8,2 | 6,7 |
| Vluchtig gehalte op as- en watervrij (%) | 14,6 | 24,3 | 19,4 |
| Verbrandingswarmte op oorspronkelijk (kcal/kg) | 7790 | 7560 | 7675 |
| Stookwaarde (kcal/kg) | 7550 | 7300 | 7425 |
De resultaten van de directe metingen zijn opgenomen in onderstaande tabel.
| Duur van de proef (uren) | 8:30 |
| Stoomproductie totaal (kg) | 32350 |
| Stoomproductie per uur (kg/h) | 3800 |
| V.O. belasting van de ketel (kg/m2h) | 17,3 |
| Brandstofverbruik totaal (kg) | 3768 |
| Brandstofverbruik per uur (kg/h) | 443 |
| R.O. belasting (kg/m2h) | 88,6 |
| Verdampingscijfer (kg stoom/kg kolen) | 8,58 |
| Rendement (% van de stookwaarde) | 77,3 |
De gemiddelde resultaten van de indirecte meting waren als volgt:
| CO2-gehalte van de rookgansen (%) | 10,6 |
| Contractie na verbranding van de gasrest (%) | 0,3 |
| CO2-gehalte na verbranding van de gasrest (%) | 0,1 |
| Rookgastemperatuur (°C) | 271 |
| Stoomdruk (ato) | 13,3 |
| Temperatuur van de oververhitte stoom (°C) | 323 |
| Ketelhuistemperatuur (°C) | 19 |
| Voedingswatertemperatuur (°C) | 68 |
| Trek (mm w.k.) | 20 |
Met behulp van de gegevens van de indirecte meting werd een warmtebalans opgezet. In deze warmtebalans zijn in de linkerkolom de nuttige warmte en de verliezen opgegeven in percentage van de stookwaarde en in de rechterkolom in percentage van de verbrandingswarmte van de oorspronkelijke brandstof.
| in % van de stookwaarde | in % van de verbrandingswarmte | |
| Nuttige warmte | 77,3 | 75,0 |
| Verlies door voelbare warmte | 15,8 | 18,5 |
| Verlies door brandbare gassen | 2,1 | 2,0 |
| Verlies door brandbaar in as en slakken | 1,3 | 1,2 |
| Verlies door straling van de ketel | 0,5 | 0,5 |
| Sluitpost voor meetfouten | 3,0 | 2,8 |
| 100,0 | 100,0 |
(De sluitposten verschillen iets door afronden van enkele verliezen).
Conclusies
De ketel voldoet aan de in de garantiebepalingen genoemde eisen. De temperatuur van de oververhitte stoom werd doelbewust aan de lage kant gehouden in verband met de gewenste temperatuur aan de inlaat van de machines. Een deel van de rookgasstroom werd daarom niet door de oververhitter geleid.
Alleen de brandstof had een hogere stookwaarde den in de overeenkomst genoemd was. Het is echter zeer moeilijk aan dergelijke eisen precies te voldoen.
De warmteverliezen door straling en geleiding van de ketelmantel zijn klein.
Delft, 29 februari 1956
Centraal Technische Instituut T.N.O.
Afdeling Warmte techniek