Veel omstandigheden kunnen leiden tot een plotselinge en onverwachte storing van het drukvat van de ketel, waardoor vaak de volledige demontage en vervanging van de ketel nodig is.Deze situaties kunnen worden vermeden als preventieve procedures en systemen aanwezig zijn en strikt worden gevolgd.Dit is echter niet altijd het geval.
Alle ketelstoringen die hier worden besproken, hebben betrekking op het falen van het drukvat/de warmtewisselaar van de ketel (deze termen worden vaak door elkaar gebruikt), hetzij als gevolg van corrosie van het vatmateriaal, hetzij mechanisch falen als gevolg van thermische spanning, resulterend in scheuren of scheiding van componenten.Er zijn gewoonlijk geen merkbare symptomen tijdens normaal gebruik.Een mislukking kan jaren duren, maar kan ook snel gebeuren als gevolg van plotselinge veranderingen in de omstandigheden.Regelmatige onderhoudscontroles zijn de sleutel om onaangename verrassingen te voorkomen.Bij een defect aan een warmtewisselaar moet vaak de hele unit worden vervangen, maar voor kleinere en nieuwere ketels kan reparatie of vervanging van alleen het drukvat een redelijke optie zijn.
1. Ernstige corrosie aan de waterzijde: Een slechte kwaliteit van het oorspronkelijke voedingswater zal enige corrosie tot gevolg hebben, maar onjuiste controle en aanpassing van chemische behandelingen kan leiden tot een ernstige pH-onbalans die de ketel snel kan beschadigen.Het materiaal van het drukvat zal daadwerkelijk oplossen en de schade zal groot zijn – reparatie is meestal niet mogelijk.Er moet een specialist op het gebied van waterkwaliteit/chemische behandeling worden geraadpleegd die de lokale wateromstandigheden begrijpt en kan helpen met preventieve maatregelen.Ze moeten rekening houden met veel nuances, omdat de ontwerpkenmerken van verschillende warmtewisselaars een andere chemische samenstelling van de vloeistof dicteren.Traditionele gietijzeren en zwartstalen vaten vereisen een andere behandeling dan koperen, roestvrijstalen of aluminium warmtewisselaars.Vuurpijpketels met een hoge capaciteit worden enigszins anders behandeld dan kleine waterpijpketels.Stoomketels vereisen doorgaans speciale aandacht vanwege hogere temperaturen en een grotere behoefte aan suppletiewater.Ketelfabrikanten moeten een specificatie verstrekken waarin de waterkwaliteitsparameters worden beschreven die vereist zijn voor hun product, inclusief aanvaardbare reinigings- en behandelingschemicaliën.Deze informatie is soms moeilijk te verkrijgen, maar aangezien een acceptabele waterkwaliteit altijd een kwestie van garantie is, moeten ontwerpers en beheerders deze informatie opvragen voordat ze een aankooporder plaatsen.Ingenieurs moeten de specificaties van alle andere systeemcomponenten controleren, inclusief pomp- en klepafdichtingen, om er zeker van te zijn dat ze compatibel zijn met de voorgestelde chemicaliën.Onder toezicht van een technoloog moet het systeem vóór het definitief vullen van het systeem worden gereinigd, gespoeld en gepassiveerd.Vulvloeistoffen moeten worden getest en vervolgens behandeld om aan de ketelspecificaties te voldoen.De zeven en filters moeten worden verwijderd, geïnspecteerd en gedateerd voor reiniging.Er moet een monitoring- en correctieprogramma aanwezig zijn, waarbij het onderhoudspersoneel getraind is in de juiste procedures en vervolgens onder toezicht staat van procestechnici totdat zij tevreden zijn met de resultaten.Het wordt aanbevolen om een chemische verwerkingsspecialist in te huren voor voortdurende vloeistofanalyse en proceskwalificatie.
Ketels zijn ontworpen voor gesloten systemen en als ze op de juiste manier worden behandeld, kan het opladen een eeuwigheid duren.Onopgemerkte water- en stoomlekken kunnen er echter voor zorgen dat onbehandeld water voortdurend in gesloten systemen terechtkomt, opgeloste zuurstof en mineralen in het systeem laten binnendringen en behandelingschemicaliën verdunnen, waardoor ze niet meer effectief zijn.Het installeren van watermeters in de vulleidingen van onder druk staande boilers van gemeentelijke of putsystemen is een eenvoudige strategie om zelfs kleine lekken op te sporen.Een andere optie is het installeren van chemicaliën-/glycoltoevoertanks waarbij de ketelvulling is geïsoleerd van het drinkwatersysteem.Beide instellingen kunnen visueel worden gecontroleerd door servicepersoneel of worden aangesloten op een BAS voor automatische detectie van vloeistoflekken.Periodieke analyse van de vloeistof moet ook problemen identificeren en de informatie verschaffen die nodig is om de chemieniveaus te corrigeren.
2. Ernstige vervuiling/verkalking aan de waterzijde: Het voortdurend toevoeren van vers suppletiewater door water- of stoomlekken kan snel leiden tot de vorming van een harde kalklaag op de waterzijdige warmtewisselaarcomponenten, waardoor de metaal van de isolatielaag oververhitten, wat onder spanning tot scheuren kan leiden.Sommige waterbronnen kunnen voldoende opgeloste mineralen bevatten, zodat zelfs het aanvankelijk vullen van het bulksysteem kan leiden tot ophoping van mineralen en het falen van de hotspot van de warmtewisselaar.Bovendien kan het niet goed reinigen en doorspoelen van nieuwe en bestaande systemen, en het niet filteren van vaste stoffen uit het vulwater, leiden tot vervuiling van de batterij.Vaak (maar niet altijd) zorgen deze omstandigheden ervoor dat de ketel luidruchtig wordt tijdens de werking van de brander, waardoor het onderhoudspersoneel op het probleem wordt gewezen.Het goede nieuws is dat als interne oppervlakteverkalking vroeg genoeg wordt gedetecteerd, er een reinigingsprogramma kan worden uitgevoerd om de warmtewisselaar in een bijna nieuwe staat te herstellen.Alle punten in het vorige punt over het inschakelen van deskundigen op het gebied van de waterkwaliteit hebben in de eerste plaats effectief voorkomen dat deze problemen zich hebben voorgedaan.
3. Ernstige corrosie aan de ontstekingszijde: zuur condensaat van welke brandstof dan ook zal zich vormen op de oppervlakken van de warmtewisselaar wanneer de oppervlaktetemperatuur onder het dauwpunt van de specifieke brandstof ligt.Ketels die zijn ontworpen voor condensatiegebruik maken gebruik van zuurbestendige materialen zoals roestvrij staal en aluminium in warmtewisselaars en zijn ontworpen om condensaat af te voeren.Ketels die niet zijn ontworpen voor condenserend gebruik vereisen dat de rookgassen constant boven het dauwpunt zijn, zodat er helemaal geen condensatie zal ontstaan of na een korte opwarmperiode snel zal verdampen.Stoomketels zijn grotendeels immuun voor dit probleem, omdat ze doorgaans werken bij temperaturen ver boven het dauwpunt.De introductie van weersgevoelige afvoercontroles buitenshuis, cycli bij lage temperaturen en nachtelijke uitschakelingsstrategieën hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van condensatieketels met warm water.Helaas zorgen operators die de implicaties van het toevoegen van deze functies aan een bestaand hogetemperatuursysteem niet begrijpen ervoor dat veel traditionele warmwaterketels voortijdig falen – een les die we hebben geleerd.Ontwikkelaars gebruiken apparaten zoals mengkleppen en scheidingspompen, maar ook regelstrategieën om ketels op hoge temperatuur te beschermen tijdens systeembedrijf op lage temperatuur.Er moet op worden gelet dat deze apparaten goed werken en dat de bedieningselementen correct zijn afgesteld om condensvorming in de ketel te voorkomen.Dit is de initiële verantwoordelijkheid van de ontwerper en opdrachtgever, gevolgd door een routineonderhoudsprogramma.Het is belangrijk op te merken dat lagetemperatuurbegrenzers en alarmen vaak worden gebruikt bij beschermende uitrusting als verzekering.Operators moeten worden getraind in het voorkomen van fouten in de afstelling van het besturingssysteem die deze veiligheidsvoorzieningen zouden kunnen activeren.
Een vervuilde warmtewisselaar in de vuurhaard kan ook tot destructieve corrosie leiden.Verontreinigende stoffen zijn afkomstig uit slechts twee bronnen: brandstof of verbrandingslucht.Potentiële brandstofverontreiniging, vooral stookolie en LPG, moet worden onderzocht, hoewel de gasvoorziening af en toe is aangetast.“Slechte” brandstof bevat zwavel en andere verontreinigende stoffen boven het aanvaardbare niveau.Moderne normen zijn ontworpen om de zuiverheid van de brandstoftoevoer te garanderen, maar brandstof van mindere kwaliteit kan nog steeds in de stookruimte terechtkomen.De brandstof zelf is moeilijk te controleren en te analyseren, maar frequente kampvuurinspecties kunnen problemen met de afzetting van verontreinigende stoffen aan het licht brengen voordat er ernstige schade ontstaat.Deze verontreinigingen kunnen zeer zuur zijn en moeten bij detectie onmiddellijk worden gereinigd en uit de warmtewisselaar worden gespoeld.Er moeten continue controle-intervallen worden vastgesteld.De brandstofleverancier moet worden geraadpleegd.
Verbrandingsluchtvervuiling komt vaker voor en kan zeer agressief zijn.Er zijn veel veelgebruikte chemicaliën die sterk zure verbindingen vormen in combinatie met lucht, brandstof en warmte uit verbrandingsprocessen.Enkele beruchte verbindingen zijn onder meer dampen van stomerijvloeistoffen, verf en verfafbijtmiddelen, verschillende fluorkoolwaterstoffen, chloor en meer.Zelfs uitlaatgassen van ogenschijnlijk onschadelijke stoffen, zoals wateronthardingszout, kunnen problemen veroorzaken.De concentraties van deze chemicaliën hoeven niet hoog te zijn om schade te veroorzaken, en hun aanwezigheid is vaak niet detecteerbaar zonder gespecialiseerde apparatuur.Exploitanten van gebouwen moeten ernaar streven bronnen van chemicaliën in en rond de stookruimte te elimineren, evenals verontreinigingen die vanuit een externe bron van verbrandingslucht kunnen worden binnengebracht.Chemicaliën die niet in de stookruimte mogen worden opgeslagen, zoals bewaarmiddelen, moeten naar een andere locatie worden verplaatst.
4. Thermische schok/belasting: Het ontwerp, het materiaal en de grootte van het ketellichaam bepalen hoe gevoelig de ketel is voor thermische schokken en belasting.Thermische spanning kan worden gedefinieerd als de voortdurende buiging van het materiaal van het drukvat tijdens de typische werking van de verbrandingskamer, hetzij als gevolg van verschillen in bedrijfstemperatuur of bredere temperatuurveranderingen tijdens het opstarten of herstel van stagnatie.In beide gevallen warmt of koelt de ketel geleidelijk op, waardoor een constant temperatuurverschil (delta T) tussen de aanvoer- en retourleiding van het drukvat behouden blijft.De ketel is ontworpen voor een maximale delta T en er mag geen schade optreden tijdens het verwarmen of koelen, tenzij deze waarde wordt overschreden.Een hogere Delta T-waarde zal ervoor zorgen dat het materiaal van het vat verder buigt dan de ontwerpparameters en dat metaalmoeheid het materiaal begint te beschadigen.Aanhoudend misbruik zal in de loop van de tijd barsten en lekkage veroorzaken.Andere problemen kunnen zich voordoen als onderdelen zijn afgedicht met pakkingen, die kunnen gaan lekken of zelfs uit elkaar kunnen vallen.De fabrikant van de ketel moet een specificatie hebben voor de maximaal toegestane Delta T-waarde, waardoor de ontwerper de informatie krijgt die nodig is om te allen tijde een adequate vloeistofstroom te garanderen.Grote vlampijpketels zijn zeer gevoelig voor delta-T en moeten strak worden gecontroleerd om ongelijkmatige uitzetting en knikken van de onder druk staande schaal te voorkomen, waardoor de afdichtingen op de pijpplaten kunnen worden beschadigd.De ernst van de aandoening heeft rechtstreeks invloed op de levensduur van de warmtewisselaar, maar als de operator een manier heeft om de Delta T onder controle te houden, kan het probleem vaak worden verholpen voordat ernstige schade wordt veroorzaakt.Het beste kunt u het BAS zo configureren dat het een waarschuwing geeft als de maximale Delta T-waarde wordt overschreden.
Thermische schokken zijn een ernstiger probleem en kunnen warmtewisselaars onmiddellijk vernietigen.Vanaf de eerste dag waarop het nachtelijke energiebesparende systeem werd geüpgraded, kunnen er veel tragische verhalen worden verteld.Sommige ketels worden tijdens de koelperiode op het warme bedrijfspunt gehouden, terwijl de hoofdregelklep van het systeem gesloten is, zodat het gebouw, alle sanitaire onderdelen en radiatoren kunnen afkoelen.Op het afgesproken tijdstip gaat de regelklep open, waardoor water op kamertemperatuur terug in de zeer hete boiler wordt gespoeld.Veel van deze ketels overleefden de eerste thermische schok niet.Operators realiseerden zich al snel dat dezelfde beschermingsmiddelen die worden gebruikt om condensatie te voorkomen, ook tegen thermische schokken kunnen beschermen, als ze op de juiste manier worden beheerd.Thermische schokken hebben niets te maken met de temperatuur van de ketel, maar treden op wanneer de temperatuur abrupt en abrupt verandert.Sommige condensatieketels werken behoorlijk succesvol op hoge temperaturen, terwijl een antivriesvloeistof door hun warmtewisselaars circuleert.Wanneer ze bij een gecontroleerd temperatuurverschil mogen verwarmen en koelen, kunnen deze ketels rechtstreeks sneeuwsmeltsystemen of zwembadwarmtewisselaars voeden, zonder tussenliggende mengapparatuur en zonder bijwerkingen.Het is echter erg belangrijk om goedkeuring te verkrijgen van elke ketelfabrikant voordat u deze onder zulke extreme omstandigheden gebruikt.
Roy Kollver heeft meer dan 40 jaar ervaring in de HVAC-industrie.Hij is gespecialiseerd in waterkracht, waarbij de nadruk ligt op keteltechniek, gasregeling en verbranding.Naast het schrijven van artikelen en het lesgeven over HVAC-gerelateerde onderwerpen, werkt hij in bouwmanagement voor ingenieursbureaus.
Posttijd: 17 januari 2023