Novelty Structures ist ein erfahrener Partner für individuellen
Industriekesselbau und Lohnfertigung.
Inhaltsverzeichnis
1. Kesselbestandteile
Der Bau einer Kesselanlage erfordert eine Vielzahl von Rohmaterialien, Bauteilen und Hilfsausrüstungen. Diese Materialien werden grob in drei Hauptkategorien eingeteilt, die jeweils etwa 30 bis 40 % zu den Gesamtkosten der Kesselanlage beitragen. Die Kategorien sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
- Kesselstähle: Dies sind Materialien, die hauptsächlich für den Bau des Kessels selbst verwendet werden.
- Baustähle: Eingesetzt für die tragenden Strukturelemente des Kessels.
- Zugekaufte Teile (BOs): Extern beschaffte Komponenten, die wesentlich zum Gesamtbau des Kessels beitragen.
Foto 1: Kesselstahlplatten
Kesselbleche in Qualitätsausführung sind entscheidende Komponenten in Kesseln und dafür ausgelegt, hohen Druck- und Temperaturbedingungen standzuhalten.
Wichtige Anforderungen an Kesselbleche in Qualitätsausführung:
- Konsistenz und Gleichmäßigkeit:
- Die Eigenschaften müssen über die gesamte Länge, Breite und Dicke der Platte hinweg gleichmäßig und konsistent sein.
- Konsistenz gewährleistet die strukturelle Integrität und eine zuverlässige Leistung unter wechselnden Bedingungen.
- Hohe Reinheit des Stahls:
- Kesselbleche in Qualitätsausführung erfordern einen hohen Reinheitsgrad des Stahls.
- Die hohe Stahlreinheit minimiert Verunreinigungen und verbessert die Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit der Platten.
- Keine Einschlüsse oder Lufteinschlüsse:
- Strikte Einhaltung der Qualitätsstandards erfordert das Fehlen von Einschlüssen oder Lufteinschlüssen in den Platten.
Merkmale von Kesselblechen in Qualitätsausführung:
- Niedriger Kohlenstoffgehalt:
- Low carbon is essential for good weldability.
- Er ermöglicht zudem effiziente Schweißprozesse bei der Fertigung von Kesselbauteilen.
- Hohe Zugfestigkeit:
- Kesselbleche in Qualitätsausführung weisen eine hohe Zugfestigkeit auf.
- Diese Eigenschaft ist entscheidend, um Trommeldicken zu begrenzen und die strukturelle Stabilität unter Hochdruckbedingungen sicherzustellen.
- Große Dicken:
- Kesselbleche in Qualitätsausführung sind für den Einsatz in größeren Dicken ausgelegt.
- Geeignet für Anwendungen, bei denen robuste und dicke Platten benötigt werden, um extremen Bedingungen standzuhalten.
Kategorien von Kesselblechen in Qualitätsausführung nach Zugfestigkeit:
- Kohlenstoffstahl:
- Unterteilt in niedrig-, mittel- und hochkohlenstoffhaltige Kategorien.
- Bietet eine Bandbreite an Zugfestigkeiten, die für verschiedene Kesselanwendungen geeignet ist.
- Niedriglegierter Stahl:
- Beinhaltet Legierungselemente zur Verbesserung spezifischer Eigenschaften.
- Bietet eine bessere Leistung im Vergleich zu herkömmlichem Kohlenstoffstahl.
- Hochlegierter Stahl:
- Enthält höhere Anteile an Legierungselementen.
- Bietet die höchste Zugfestigkeit unter den drei Kategorien und erfüllt spezielle Anforderungen.
Rohre und Leitungen erfüllen unterschiedliche Aufgaben und sind je nach Position im Kesselsystem unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Wichtige Anforderungen an Kesselrohre sind:
- Nahtlose Rohre:
- Hergestellt durch Durchstoßen eines rotglühenden Knüppels.
- ERW-Rohre (Electric Resistance Welded):
- Hergestellt durch Falten und Schweißen von Stahlband.
- Bevorzugt bei geringeren Wanddicken, mit Vorteilen wie glatteren Innenflächen, konzentrischen Bohrungen und Kosteneffizienz.
- Warmgefertigte und kaltgezogene nahtlose Rohre (HFS und CDS):
- HFS-Rohre weisen höheren Druckabfall und größere Toleranzen auf.
- CDS-Rohre, hergestellt durch Wiedererwärmen und Umformen von HFS-Rohren, bieten engere Toleranzen.
- Die Auswahl hängt vom Kesselbereich und den spezifischen Anforderungen ab.
- Rohrmaterialien und Vergleich:
- Es werden Rohre aus Kohlenstoffstahl, legiertem Stahl und Edelstahl verwendet.
- Auswahl der Rohrmaterialien:
- Temperaturgrenzen und Materialfestigkeit bei Betriebstemperaturen bestimmen die Auswahl.
- Ein gutes Kesseldesign optimiert den Einsatz von niedrigkohlenstoffhaltigen Stählen und minimiert den Einsatz teurer Materialien wie Edelstahl.
- Rohrbestellung:
- Rohre werden in Bündeln angeliefert, mit Spezifikationen gekennzeichnet und farblich zur Identifikation codiert.
- Das Stanzen von Rohren wird vermieden, um Beschädigungen der äußeren Schicht zu verhindern.
- Rohre können in exakten Längen bestellt werden, und die hydraulische Prüfung (HT) ist eine ideale Maßnahme zur Qualitätssicherung.
Foto 2: Kesselrohre
Baustahl wird für die nicht-drucktragenden Teile (NPPs) von Kesseln verwendet, zu denen wesentliche Komponenten wie Rauchgaszüge, Kanäle, Verkleidungen, Trichter, Dachaufbauten und Bunker gehören. Im Gegensatz zu den drucktragenden Teilen (PP) sind die Spezifikationen für Baustähle in Normen festgelegt; dennoch müssen bestimmte Aspekte beachtet werden, insbesondere bei zunehmender Größe der Strukturen.
Wichtige Überlegungen:
- Keine strengen Anforderungen wie bei PP-Stählen, jedoch entstehen bei größeren Profilen Herausforderungen durch übermäßiges Gewicht.
- Aus Platten gefertigte Bauteile werden wettbewerbsfähig, wenn Schweiß- und Handhabungskosten niedrig sind – trotz begrenzter Lieferanten, längerer Lieferzeiten und höherer Stückkosten.
Grundanforderungen an Baustahl:
- Gute Schweißbarkeit und Festigkeit sind grundlegende Anforderungen.
- Kalte Strukturbauteile benötigen ausreichende Kerbschlagzähigkeit, insbesondere in sehr kalten Klimazonen.
- Bauteile für heiße Strukturen, wie Haltestäbe und Hängestangen, sind häufig für Temperaturen um <400 °C ausgelegt und benötigen keine speziellen Hochtemperatureigenschaften wie PP-Komponenten.
Baustahlnormen:
- Die nachfolgende Tabelle 2 bietet einen Überblick über die in Kesseln benötigten Baustähle und beschreibt die verschiedenen Typen, die in NPPs verwendet werden.
- Tabelle 3 zeigt die Materialcodes für Baustähle gemäß amerikanischen Normen sowie die entsprechenden BS- und DIN-Äquivalente.
- Die in den Normen enthaltenen Spezifikationen beschreiben die grundlegenden Materialgüten und deren Eigenschaften, während einzelne Standards Maße und weitere mechanische Aspekte jeder gewalzten Profilform festlegen.
Tabelle 2: Baustähle in Kesseln
Tabelle 3: Güteklassen von Kesselbaustählen
3. Kesselstahlgüten
4. Herausforderungen in der Kesselfertigung
| Herausforderung | Beschreibung | Aufschlag |
|---|---|---|
| Materialauswahl | Die Auswahl von Materialien, die hohem Druck, Hitze und Korrosion standhalten, ist entscheidend, aber schwierig. | Materialien minderer Qualität können zu Ausfällen führen. |
| Schweißpräzision | Schweißnähte müssen fehlerfrei sein, um Leckagen zu vermeiden und Druckfestigkeit zu gewährleisten. | Fehlerhafte Schweißnähte können strukturelle Probleme verursachen. |
| Korrosionsbeständigkeit | Heizkessel sind rauen Umgebungen ausgesetzt, die die Korrosion beschleunigen. | Korrosion verkürzt die Lebensdauer und erhöht die Wartungskosten. |
| Komplexe Designs | Maßgeschneiderte Heizkessel müssen einzigartige Anforderungen erfüllen und gleichzeitig effizient sein. | Fehler im Design können die Leistung beeinträchtigen. |
| Strenge Normen | Die Einhaltung von Sicherheits- und Industrievorschriften erfordert strenge Tests und Dokumentation. | Die Nichteinhaltung kann zu rechtlichen oder betrieblichen Problemen führen. |
| Tests und Qualitätskontrollen | Das Aufspüren von Fehlern in großen Systemen erfordert spezielle Werkzeuge und Fachkenntnisse. | Unentdeckte Fehler können zu Betriebsausfällen führen. |
| Thermische Belastung | Heizkessel dehnen sich bei Temperaturschwankungen aus und ziehen sich zusammen. | Schlechtes Spannungsmanagement kann zu Rissen oder Verformungen führen. |
| Handhabung großer Komponenten | Schwere Teile ohne Beschädigung zu bewegen und zu montieren ist eine Herausforderung. | Falsche Handhabung kann zu Deformationen oder Verzögerungen führen. |
| Mangel an qualifizierten Arbeitskräften | Es ist schwierig, erfahrene Schweißer und Ingenieure zu finden. | Verzögerungen und geringere Qualität aufgrund mangelnder Fachkenntnisse. |
| Kosten- und Zeitdruck | Knappe Budgets und Fristen können Kompromisse bei der Qualität erzwingen. | Wer hier Abstriche macht, riskiert Sicherheit und Zuverlässigkeit. |
5. Anwendungsbereiche von Kesseln
| Industrie | Anwendung | Details |
|---|---|---|
| Kraftwerke | Dampferzeugung zum Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung. | Hochdruck- und Hochtemperaturkessel. |
| Chemie & Petrochemie | Prozesswärme, Dampferzeugung und Turbinenantrieb. | Verwendet bei Destillation und chemischen Reaktionen. |
| Lebensmittel & Getränke | Sterilisation, Pasteurisierung, Kochen und Reinigung. | Dampf ist essenziell für Koch- und Reinigungsprozesse. |
| Pharmaceutical | Sterilisation und Erwärmung in Produktionsprozessen. | Kessel liefern Dampf zur Sterilisation. |
| Papier- & Zellstoffindustrie | Dampf zum Kochen, Trocknen und für mechanische Prozesse. | Einsatz bei der Zellstoffaufbereitung und Papierherstellung. |
| Textilindustrie | Dampf für Färbe-, Press- und Veredelungsvorgänge. | Dampf treibt Textilmaschinen an. |
| Fernwärme | Zentrale Heizversorgung für Wohn- und Geschäftsgebäude. | Kessel liefern Wärme und Warmwasser für ganze Siedlungen. |
| Öl & Gas | Dampferzeugung für Raffination und Gasverarbeitung. | Verwendet zur Rückgewinnung und Verarbeitung. |
| Stahl & Metallurgie | Dampf zum Schmelzen, Verformen und Behandeln von Metallen. | Kessel heizen und betreiben Metallproduktionsprozesse. |
| Große Gebäude und Fabriken | Heizsysteme in Industrieanlagen, Fabriken und Bürogebäuden. | Heizkessel liefern Wärme und Warmwasser. |
| Abfall zu Energie | Umwandlung von Abfallstoffen in Energie unter Verwendung von Dampf. | Heizkessel verbrennen Abfälle zur Energieerzeugung. |
| HVAC & Kühlungssysteme | Liefern Dampf oder Heißwasser für große Gebäude und industrielle Prozesse. | Heizkessel sind für die Aufrechterhaltung der Temperaturkontrolle unerlässlich. |
FAQ
Die Herstellung von Industriekesseln umfasst das Design, die Fertigung und die Montage von Kesseln, die in industriellen Prozessen eingesetzt werden. Dies beinhaltet die Auswahl geeigneter Materialien, das Schweißen, die Montage verschiedener Komponenten und die Sicherstellung, dass das Endprodukt die erforderlichen Standards für Druck, Temperatur und Effizienz erfüllt.
Die Hauptarten von Industriekesseln sind:
- Rohrrauchkessel: Heiße Gase strömen durch Rohre, die von Wasser umgeben sind. Häufig in kleineren Anwendungen.
- Wasserrohrkessel: Wasser fließt durch Rohre, die vom Feuer erhitzt werden, verwendet für Hochdruckanwendungen.
- Wirbelschichtkessel: Werden für die effiziente Verbrennung verschiedener Brennstoffe genutzt und sind typischerweise in Kraftwerken zu finden.
- Abhitzekessel: Dienen zur Rückgewinnung von Energie aus Abgasen.
Die regelmäßige Wartung von Industriekesseln umfasst folgende Schritte:
- Inspektion: Überprüfung auf Verschleiß, Korrosion und Undichtigkeiten.
- Reinigung: Entfernung von Ablagerungen (Kesselstein, Ruß), die die Effizienz beeinträchtigen.
- Druckprüfung: Sicherstellung, dass der Kessel innerhalb der vorgegebenen Druckgrenzen arbeitet.
- Austausch von Teilen: Ersetzen verschlissener Komponenten wie Ventile, Rohre und Dichtungen.
- Überwachung: Kontinuierliche Beobachtung kritischer Parameter wie Temperatur, Druck und Wirkungsgrad.
Feuerfeste Materialien werden verwendet, um das Innere der Brennkammer eines Kessels sowie andere hochtemperaturbelastete Bereiche auszukleiden. Sie schützen den Kessel vor Hitzeschäden, verhindern Wärmeverluste und verbessern die allgemeine thermische Effizienz des Systems.
Die Lebensdauer eines Industriekessels kann je nach Faktoren wie der Art des Kessels, den verwendeten Materialien und der Qualität der Wartung variieren. Im Allgemeinen können Industriekessel bei ordnungsgemäßer Pflege zwischen 20 und 40 Jahre halten, obwohl bestimmte Komponenten während dieser Zeit ausgetauscht werden müssen, um eine kontinuierliche Leistung zu gewährleisten.
Ja, Industriekessel können an die spezifischen Anforderungen verschiedener Branchen angepasst werden. Anpassungen können Größe, Brennstoffart, Druck, Temperatur und zusätzliche Merkmale wie Economizer oder Überhitzer zur Effizienzsteigerung umfassen.
Sicherheit ist ein Hauptanliegen bei der Herstellung und dem Betrieb von Kesseln. Zu den wichtigsten Sicherheitsaspekte gehören:
- Druckprüfung: Kessel müssen strengen Druckprüfungen unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Betriebsdrücke sicher handhaben können.
- Schweißnähte und strukturelle Integrität: Alle Schweißnähte müssen geprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Mängel vorliegen, die zu einem Kesselausfall führen könnten.
- Code-Konformität: Kessel müssen Sicherheitsvorschriften wie ASME (American Society of Mechanical Engineers) oder EN (Europäische Normen) für Design, Fertigung und Installation einhalten.
- Brand- und Explosionsgefahr: Kessel sollten so konstruiert sein, dass das Risiko einer Explosion oder eines Brandes durch ordnungsgemäße Belüftung, Verbrennungssteuerung und Flammenüberwachung1 verhindert wird.
Die für die Herstellung eines Industriekessels benötigte Zeit kann je nach Komplexität, Größe und Anpassung variieren. Im Durchschnitt kann die Fertigung zwischen mehreren Wochen und mehreren Monaten dauern. Dies beinhaltet Design, Materialbeschaffung, Schweißen, Montage, Druckprüfung und Inbetriebnahme.
