Stoken

Uit tutiwiki
Versie door Admintutiwiki (overleg | bijdragen) op 23 jul 2017 om 18:18
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Hoofdpagina | Ketels

Algemeen

Vuur.jpg

Voor het verbranden van steenkool is zuurstof nodig. Deze zuurstof is aanwezig in de ons omringende lucht en voor een deel in de steenkool zelf. Worden verse kolen op een goed brandend vuur gegooid, dan worden de kolen eerst verwarmd. Tijdens het verwarmen verdampt het water uit de kolen. Na het verdampen van het water begint het ontgassen.

Ontgassen

Tijdens het ontgassen ontwijken gassen van verschillende samenstelling uit de kolen. De tijd die nodig is voor het ontgassen en de hoeveelheid vrijgekomen gassen zijn afhankelijk van de kolensoort. Het ontgassen duurt ongeveer 2 tot 5 minuten. Voor het verbranden van de vrijgekomen gassen is weinig tijd beschikbaar omdat deze gassen zeer kort in de ruimte boven het vuur verblijven. Voor een volledige verbranding is het noodzakelijk dat een grote hoeveelheid verbrandingslucht toegevoerd wordt met een hoge temperatuur. Deze hoge temperatuur krijgt de verbrandingslucht terwijl zij langs de roosterbaren en door het vuur stroomt. Bij het handstoken met natuurlijke trek is het niet mogelijk deze grote hoeveelheid lucht toe te voeren en is er gedurende en vlak na het ontgassen meestal een tekort aan lucht boven het vuur, waardoor geen volledige verbranding verkregen wordt. Bij onvolledige verbranding ontstaat roet omdat een gedeelte van de aanwezige koolstofdeeltjes niet verbrandt. Dit is vooral het geval bij vette en jonge kolensoorten waar het ontgassen bij lage temperatuur begint en een grote hoeveelheid lucht nodig is vanwege het snelle ontgassen en de grote hoeveelheid en samenstelling van het gas. Naast de lucht die onder het rooster wordt toegevoerd, de zogenaamde primaire lucht, moet dan nog lucht boven het rooster worden toegevoerd om een zo volledig mogelijke verbranding van de grote hoeveelheid gas te krijgen. Er is echter geen voorziening voor deze secundaire lucht op de ketels aanwezig. Om toch een zo volledig mogelijke verbranding te krijgen moet met korte tussenpozen een kleine hoeveelheid steenkool op het vuur gegooid worden. De ontgassingsperioden sluiten daardoor enigszins op elkaar aan en er wordt een niet te grote, nagenoeg constante, hoeveelheid gas ontwikkeld. Tijdens het ontgassen gaat de steenkool over in cokes. De gevormde stukken cokes zijn afhankelijk van de kolensoort verschillend in grootte en vastheid. Bij magere kool bijvoorbeeld, springen de stukken tijdens het ontgassen uit elkaar tot gruis. Veel van dit gruis valt onverbrand door het rooster en is voor de warmteontwikkeling verloren.

Vergassen

Na het ontgassen krijgen we een tweede belangrijke fase in het verbrandingsproces namelijk het vergassen, oftewel het verbranden van de op het rooster achtergebleven cokes. Na het ontgassen blijft van vluchtige kool minder cokes achter dan van magere kool. Bovendien verbrandt de cokes van vluchtige kool sneller dan van magere. De tijd die nodig is voor het verbranden van de cokes is afhankelijk van de kolensoort en bedraagt zo’n 10 tot 25 minuten. Vluchtige kool ontbrandt gemakkelijk en brand met een zeer lange vlam. Gestookt kan worden met een dun vuur en er is weinig trek nodig. Magere kool brandt met een zeer korte vlam, verbrandt langzaam en is slechts bij hoge temperatuur tot ontbranding te brengen. Voor een goede verbranding is dan ook een dik vuur nodig. Een dik vuur vereist echter meer trek, omdat de weerstand voor de doorstromende verbrandingslucht toeneemt. Bij het verbranden van magere kool wordt weinig roet gevormd. Als men steenkool nat maakt, voor ze op het vuur gegooid wordt, neemt de verbrandingssnelheid en het bakkend vermogen iets toe. De stoom, die ontstaat door het verdampen van het water, zorgt tevens voor een betere verbranding van de gassen waardoor minder roet ontstaat. De hoeveelheid steenkool die op het rooster verbrand kan worden hangt af van de verbrandingssnelheid van de cokes. Gemiddeld krijgt men bij het verbranden van één kilogram goede steenkool 8 kg stoom. De temperatuur van een goed brandend vuur bedraagt 1200oC tot 1400oC.

Invloed van de vuurhaard op de verbranding

De vuurgang bij de Cornwall- en de Lancashireketel is geheel omgeven door het ketelwater zodat de warmteafgifte aan het V.O. door straling groot is. De temperatuur in de vuurhaard is daardoor betrekkelijk laag. Dit soort vuurhaarden is dan ook niet geschikt voor brandstoffen met een lage stookwaarde en brandstoffen die de neiging hebben tot roeten.

Stoken

Bij natuurlijke trek wordt gestookt met een brandstoflaag van gelijke dikte. De dikte van de brandstoflaag is afhankelijk van de stukgrootte van de kolen en bedraagt bij kleine stukken ongeveer 15 cm en bij grote brokken 20 cm. Om de laag op dikte te houden moet de stoker regelmatig een kleine hoeveelheid, ongeveer twee scheppen, verse kolen op het vuur gooien. Door deze wijze van stoken krijgt men een vrij constante gasontwikkeling. Het gevolg hiervan is, dat de hoeveelheid verbrandingslucht constant kan blijven en de aspitdemper en de rookgasschuif voor de schoorsteen in dezelfde stand kunnen blijven staan. Tijdens het opgooien van kolen is de vuurdeur geopend en stroomt koude lucht de vuurhaard binnen. De temperatuur in de vuurhaard kan dan dalen tot onder de ontstekingstemperatuur van de koolstofdeeltjes die ontstaan bij de verbranding van de koolwaterstoffen. Een deel van deze onverbrande koolstofdeeltjes slaat als roet neer op het V.O. en belemmert de warmte-overdracht, terwijl een ander gedeelte als een zwarte rookpluim de schoorsteen verlaat. Om roetvorming te voorkomen moet de temperatuur in de vuurhaard dus boven de ontstekingstemperatuur van de koolstofdeeltjes blijven. Dit houdt in dat de vuurdeur niet langer open moet blijven dan noodzakelijk is.

Gat in het vuur

De stoker moet er voor zorgen dat de brandstoflaag nergens zo dun wordt dat een gat in het vuur ontstaat. Via zo'n gat stroomt een groot gedeelte van de verbrandingslucht weg. De brandstof op het rooster krijgt dan minder lucht toegevoerd en het vuur gaat minder fel branden. De stoker moet nu de brandende laag cokes gelijk leggen en daarna zoveel kolen opgooien tot de brandstoflaag weer de juiste dikte heeft. Gaten ontstaan op plaatsen waar tijdens het opgooien weinig kolen terechtkomen. Dit is onder andere het geval in de hoeken naast het stookgat, aan de zijkant en aan het einde van het vuur tegen de vuurbrug. Een donkere plek in de hel verlichte aspit attendeert de stoker op de aanwezigheid van een gat.

Rooster schoonmaken

Wanneer de slaklaag te dik wordt, moet deze verwijderd worden. Het vuur moet schoongemaakt worden. Er worden geen kolen meer op het vuur gegooid en de brandstoflaag wordt dunner. Men noemt dit het afbranden van het vuur. Als het vuur voldoende afgebrand is, wordt de brandende cokeslaag met de slijs naar de linkerhelft van het rooster geschoven. Deze bewerking noemt men het overslaan van het vuur. De slaklaag op de rechterhelft van het rooster laat men afkoelen, waarna de stoker deze laag met de slijs lossteekt en de brokken door het stookgat naar buiten trekt. Daarna wordt de brandende cokes met de slijs naar de schone helft van het rooster geschoven en worden enkele scheppen kolen opgegooid om te voorkomen dat het vuur te ver wegbrandt. Nadat de linkerhelft op dezelfde manier is behandeld, wordt de cokes gelijkmatig over het rooster verdeeld en worden verse kolen opgegooid. Tijdens het schoonmaken van het vuur houdt de verbranding nagenoeg op waardoor de stoomproductie sterk vermindert.

Wanneer de stoommachine onbelast draait is het moeilijk de stoomdruk op de juiste waarde te houden. De stoomafname is gering en de druk zal oplopen. Om dit te voorkomen moet het vuur opgebankt worden. Het vuur wordt dan met de riek naar voren getrokken of naar achteren geschoven. Als het vuur naar voren getrokken wordt ontstaat er een koude luchtstroom door het deel van het rooster waar geen kolen liggen. De warme delen van de ketel koelen sterk af waardoor schade aan de ketel kan ontstaan. Hetzelfde geldt voor het openhouden van de vuurdeur als de druk te hoog oploopt.

Stookgereedschap

Stookgereedschap.jpg

Voor het bewerken van het vuur maakt de stoker gebruik van stookgereedschap. Tot het stookgereedschap behoren:

  • Stookschop
  • Slijs
  • Riek
  • Klauw
  • Haak

De stookschop wordt gebruikt om de kolen op het vuur te gooien. Met de slijs wordt de slakkenlaag losgestoken en gebroken, zodat de verbrandingslucht tot het vuur kan blijven toestromen. Het werken met de slijs wordt slijzen genoemd. De riek wordt gebruikt om het vuur gelijk te leggen en tijdens het schoonmaken van het vuur de losgestoken slak van het rooster te trekken. Bovendien wordt hiermee de as uit de aspit getrokken. Het gelijk leggen van het vuur wordt ook wel het doorzetten van het vuur genoemd. Vormen de kolen een samengebakken korst dan wordt in plaats van de riek, de klauw gebruikt. Met de klauw kan de korst gebroken worden en de scherpe punten geven meer houvast in de brokstukken. Met de haak, ook wel het hakmes genoemd, worden de luchtspleten in het rooster open gehouden. Via de aspitdemper wordt de haak met het mes omhoog onder het rooster gebracht. Het mes wordt in een luchtspleet gestoken en vervolgens heen en weer bewogen.