De B&W-ketel van 1939'''

Uit Test Wiki
Ga naar: navigatie, zoeken

Stoomtechniek

De Babcock en Wilcox-ketel


Deze ketelsoort was reeds in 1900 (Scholl) bekend.
Hier volgen beschrijvingen en afbeeldingen van dit keteltype uit de vakliteratuur.

Het ontwerp is van de fabriek van Babcock en Wilcox te Glasgow en New York, één van de grootste en gerenommeerde fabrieken van waterpijpketels.
Fig. 167 geeft een perspectivische voorstelling van deze ketel, waarbij een deel van het metselwerk is weggelaten om het inwendige beter te laten zien.

Fig 167 B&W ketel 1 gi k.jpg
De details van de bovenketel, verbinding van de waterkasten en pijpen blijkt uit fig. 168 a. en b.

700×578px
Zijaanzicht van het Babcock en Wolcox-ketelsysteem
(afbeeldingen: Figuren 167 t/m 168 uit De Gids voor Machinisten, E.F. Scholl, leiden 1903)

Elke verticale rij van pijpen (Fig. 168a) is voor en achter verbonden met een slangvormige waterkast van geweld smeedijzer en vormt dus één element, zodat de stoom in alle pijpen van één verticale rij door de voorste waterkast kan opstijgen. Deze slangvormige waterkasten zijn elk door verticale pijpen verbonden met het water- en stoomreservoir.
Dat laatste is voor de onderhelft ingemetseld en de rookgassen, die door de verticale schotten van vuurvaste Façonstenen tussen de pijpen aangebracht, gedwongen worden om deze loodrecht te treffen, strijken bovendien langs de onderkant van het water- en stoomreservoir, waardoor dat dan ook meetelt als verwarmend oppervlak en de afkoeling door uitstraling ervan vermindert.
De bovenste helft behoort natuurlijk met slecht geleidende stoffen bekleed te worden. (bij Halbertsma met isolatie en ook bovenop geheel ingemetseld)

De openingen in de slangvormige elementen tegenover de buizen zijn enigszins ovaal om de binnendeksels te kunnen doorlaten. (Normaal, voor Engeland, Amerika, Frankrijk, enz., worden de deksels aan de buitenzijde aangebracht en gesloten door beugels aan de binnenzijde, de openingen in de waterkasten kunnen dan natuurlijk rond zijn, maar die constructie is in Nederland niet toegestaan)
Deze worden door buitendeksels of door knevels met bouten of moeren vastgeschroefd.
Voor afdichting dienen roodkoperen ringen, die zich zeer goed houden en na het losnemen der deksels opnieuw te gebruiken zijn. De verbinding der pijpen in de waterkasten en in het reservoir gebeurt eenvoudig door inrollen, wat volkomen voldoende is gebleken.

150×384px
Fig 157 B&W ketel 4 gi k.jpg
Waterkast met deksels en onderdelen
(afbeeldingen: Figuren 156 t/m 159 uit Stoomketels, J.P.P. Morré en T.J. Kloet, Amsterdam 1940)

Het metselwerk wordt door gietijzeren ankers versterkt.
Het inwendig schoonmaken der pijpen (verwijderen van roet en as) vindt plaats door schoonblazen met stoom, met behulp van een geperforeerde pijp, die door middel van een inwendig bewapende rubberslang met de stoomruimte van de ketel in verbinding staat.
Aan de zijkanten van het metselwerk zijn poortjes uitgespaard, door ijzeren deuren afgesloten, waardoor men de ijzeren straalpijp kan steken om tussen de pijpen te komen. Het schoonblazen behoort minstens één keer per dag te gebeuren.
Het inwendig schoon maken van de pijpen (verwijdering van ketelsteen) kan met behulp van krabbers gedaan worden. Of wel met een speciaal daarvoor gemaakt werktuig met stalen getande rollen, die door een kleine waterturbine in snelle draaiing worden gebracht en waarbij het water onder flinke druk, b.v. door de voedingspomp, wordt aangevoerd.

De B. en W.-ketel verschilt principieel van de vlampijpketel. Bij de vlampijpketel gaan de rookgassen door de pijpen, een B. en W.-ketel is een waterpijpketel: het water gaat door de pijpen.
Het water, dat in de pijpen verhit wordt, moet kunnen opstijgen: daarom zijn de pijpen hellend geplaatst.
Er ontstaat een zekere circulatie van het water door een verbinding tussen het boveneind van de pijpen en het ondereind van de pijpen, aan beide einden vinden we dus z.g. “waterkasten”. Deze kasten zijn beide afzonderlijk verbonden met de stoomdom.
Bij landketels ligt de stoomdom meestal in het verlengde van de pijpen, op schepen ligt die vaak overdwars.

Ketelhuis BenW1 gi k.jpg
B&W-ketel van Halbertsma in aanbouw
(afbeelding: collectie Halbertsma)

De B. en W.-ketel van de NV. Halbertsma was eigenlijk een dubbele B. en W.-ketel: er waren door Stork twee stoomdommen aangebracht.
De pijpen zijn gebundeld in nesten: de schuin neerlopende pijpen monden aan beide zijden uit in smalle gegolfde vierkante waterkasten. Voor de pijpeinden bevinden zich deksels, die elk tegenover groepen van vier pijpen zijn aangebracht. Beneden zijn de achterkasten door korte nippels verbonden met een dwarslopende, wijde pijp met vierkante doorsnede, de z.g. “slikkast”.
Naast de reeds genoemde, grote schuinoplopende pijpen zijn de U-vormige pijpen van de oververhitter daar nog weer boven gemonteerd, daarboven bevinden zich de beide “drums”, de eigenlijke ketels met stoomdom.
Een extra pijpensysteem vormt dan nog de economiser, om zoveel mogelijk rendement uit de hitte van de rookgassen te kunnen winnen, zij verwarmen het aangevoerde voedingswater voor de ketel voor.

De bovenketels en eigenlijk daarmee ook het onderliggende pijpen-systeem zijn op bijzondere wijze aan verticale ijzeren kolommen opgehangen om het gewicht op de juiste wijze te kunnen opnemen. Zij zijn d.m.v een strop aan een juk of dubbele galg bevestigd.
Het metselwerk onder en naast de pijpen dient alleen tot afsluiting en tot geleiding van de vlammen en hete gassen.
Alle pijpen en buizen worden met behulp van pijpuitrollers vastgeklemd.

De B. en W.-ketels hebben een relatief klein eigen gewicht en vanwege de geringe waterinhoud ook een klein watergewicht in verhouding tot de reeds besproken oudere keteltypes.
Ze leggen ook duidelijk minder beslag op de ruimte in het ketelhuis, terwijl de B. en W.-ketel een hoge stoomdruk mogelijk maakt.
De oververhitter maakt een stoomtemperatuur mogelijk van 350-400 graden C. Het metselwerk vergt echter vrij veel onderhoud. De vuurhaard heeft een grote inhoud, waardoor volledige verbranding kan plaats vinden.
Omdat de waterinhoud relatief klein is, is er veel toezicht nodig op het waterniveau en zijn er automatische watervoedingsregelaars geplaatst.

De rookgassen worden drie keer door de nesten met pijpen geleid. Zo nemen temperatuur en volume van de rookgassen geleidelijk af. Omdat de pijpen zig-zag boven elkaar zijn geplaatst kunnen de rookgassen steeds goed langs de pijpen glijden. Zo komen de gassen met grotere delen van de pijpomtrek in aanraking en is de warmteoverdracht 20% groter. De pijpen zijn in groepen van vier in carré geplaatst. Iedere groep is via een deksel bereikbaar.
Door middel van twee verticale keerschotten en één horizontale worden de rookgassen door de waterpijpbundels getrokken en vervolgens door de oververhitter en eventueel nog de economiser.
Oververhitters en economiser konden vanaf de stookplaats door de stoker worden bediend.

300×204px
Stoker S. Kooistra op het stookbordes. De trekhandels voor de bediening zijn zichtbaar
(afbeelding: collectie Halbertsma)

Roet en vliegas kunnen van tijd tot tijd via luiken aan de zijkanten worden verwijderd Het hele ketelsysteem is ommanteld door metselwerk.
De muren zijn gesteund d.m.v. verticale metalen strippen die steeds per tweetal een muurvak omvatten dat enigszins in verticale richting “hol” is opgetrokken.
De pijpen aan de muurzijde zijn zodanig gegroepeerd dat bij het metselwerk weinig stroming plaatsvindt.
De wand wordt zo minder verhit en kan zijn warmte op deze wijze afstralen op de betrekkelijk koude pijpen.
De wandtemperatuur wordt zo zo laag mogelijk gehouden, doch ondanks de doordachte constructie is er altijd wel sprake van uitstralingsverlies.

300×377px
Metselwerk rondom de B&W-ketel
(afbeelding: uit Stoom, Uitgave der vereeniging Krachtwerktuigen, Deventer, 1942)

De B. en W. ketel te Grou wordt “met de hand” gestookt. Bij Halbertsma wordt dus geen automatische stookinrichting met een oneindige ketting gebruikt, maar er wordt gestookt met een “ondervuur”, eigenlijk een “voor-ondervuur”.
Daarmee bedient men zich weer van een groot ondervuur, eigenlijk het principe dat in 1907 mislukte. Het verschil is echter dat het vuur nu boven de grond was gesitueerd en dat er dus geen gat in de grond behoefde te worden aangelegd.
Hiervoor waren er in de vuurhaard grote vlakliggende roosters aanwezig, met aan de voorzijde over een aantal meters schuinoplopende (getrapte) roosters.
Voor het roosteren en voor de voeding van het vuur waren er twee openingen: wanneer men één ervan geopend had voor onderhoud werd de verbranding aan de andere kant zo weinig mogelijk verstoord.

Dat er door Halbertsma voor het stoken van de ketels vaak wordt gekozen voor vóór- en ondervuren in combinatie met “stoken uit de hand” heeft waarschijnlijk te maken met het feit dat er veel houtafval gestookt moet worden.
Het houtafval verschijnt daarbij in allerlei vorm bij het ketelhuis: van de zogenoemde “stobben” (de resten en delen van de boomstammen die in de fabriek niet meer verwerkt kunnen worden tot eindproduct), de “rollen” (spintkernen en rollen die er overblijven na het “schillen” van boomstammen voor de fineerproductie), afgekeurde houtproducten, afgekeurde stokken, latten, planken, enz.
Daarbij moet niet vergeten worden de ontzaglijke grote hoeveelheden aan zaagsel en spaanders die in de fabriek vrij komen bij de houtverwerkingsmachines.
Het zaagsel en de houtspaanders worden via een uitgebreid en wijdvertakt stofzuigersysteem door middel van de “cyclonen” op het ketelhuis naar de opslagplaatsen bij het ketelhuis gezogen.

H fotob drie 09 Op het dak van de BW ketel gi k.jpg
De stofzuigers van Halbertsma hoog boven het dak van ketelhuis opgesteld
(afbeelding: collectie Halbertsma)

Vanuit de opslagplaatsen worden ze dan weer opgezogen om de “werpstokers” (term uit de literatuur, ik weet niet hoe ze ter plekke genoemd werden) te vullen, die in het ketelhuis boven de vuren staan opgesteld.
De werpstokers worden op regelmatige tijden gebruikt om langs mechanische weg het zaagsel en de spaanders in het vuur te laten regenen
Verder wordt er bij Halbertsma ontzaglijke hoeveelheden bruinkool en turf verstookt.

Voorvuur


De Babcock-ketels worden ook wel speciaal ingericht voor het verstoken van hout, turf of andere goedkope brandstoffen.
In dat geval wordt geen mechanische invoer d.m.v. een kettingrooster toegepast, maar wordt de brandstof verbrand op een trap-rooster in een voor-ondervuur.
400×304px
Voorvuur en traprooster, geschikt voor het stoken van houtafval
(afbeeldingen: Figuur 34 uit De Gids voor Machinisten, E.F. Scholl, leiden 1903)

Verder kunnen de B. en W. ketels worden toegepast met stoomverhitters en voorverwarmers (economisers).

Stoomverhitter of oververhitter


In een B&W-ketel kan de ruimte tussen de onderkant van de stoomdom (bovenketel) en de bovenkant van het eerste keerschot worden benut om er een stoomverhitter in aan te brengen.
Die bestaat uit een dubbele reeks U-vormige pijpen die met de uiteinden in een langwerpige vierkante kast zijn besvestigd. Zij kunnen geheel vrij uitzetten en inkrimpen.

700×535px
De oververhitter van een B&W-ketel, aangebracht tussen de drums en de waterpijpen
(afbeelding: Het Geheugen van Nederland - Stork fotoarchief)

De stoomverhitter of oververhitter(superheater) wordt aangebracht om de stoom op zijn weg naar de machine nog warmte te kunnen toevoeren.
Hierdoor zal eerst het aanwezige water verdampen en daarna zal, maar ook niet eerder, de temperatuur van de stoom nog stijgen.
Het rendement van de machine is bij toepassing van verhitte stoom hoger dan bij het werken met verzadigde stoom alleen, terwijl bovendien het verlies door de nadelige condensatie in de stoomcilinders aanzienlijk vermindert.
Het positief gevolg is een verminderd brandstofverbruik.

Overhitter gi k.jpg
De oververhitter van een B&W-ketel
(afbeelding: Het Geheugen van Nederland - Stork fotoarchief)

Wel staat hier tegenover het bezwaar, dat de verhitterpijpen kunnen verbranden of wel de schuiven, cilinders, zuigerveren, pakking- en smeerstoffen van de stoommachine niet tegen de hoge temperatuur bestand zijn. Hierdoor zouden grote reparatie- en onderhoudskosten het gevolg zijn, waarbij dan nog de kosten komen van het gedwongen stilliggen van de fabriek.
Het voordeel zou dus in nadeel kunnen veranderen.

Als wij het verhaal bij het “afscheid” van de Hanomag-machine lezen, blijkt dat zoiets inderdaad al eens is gebeurd. Door een defect in de stoom-thermometer is de stoomtemperatuur veel te hoog voor de Hanomagmachine en treedt er ernstige slijtage op, die moet worden gerepareerd.

Door de verhitting niet boven de 300 graden C. op te drijven (wat ook een niet te hoge verwarming van de verhitterpijpen inhoudt) en door aan de machine de juiste middelen te gebruiken: hard-fijnkorrelig gietijzer, harde zuiger- en schuifstangen, metallieke- of asbest pakking, en een overvloedige smering met minerale smeerolie of grafiet toe te passen, heft men de bovengenoemde moeilijkheden soms weer helemaal op.
Ervaring en nauwlettend onderhoud en toezicht is van groot belang.

De werpstoker

Al deze brandstoffen worden in de vakliteratuur “minderwaardige brandstoffen” genoemd.
Hoewel de naam op zichzelf niet geheel juist is, bestaan ze vaak uit bruinkool, turf en houtafval, op andere plaatsen omvatten ze ook fijne steenkolen of kolengruis, cokesgruis, enz.

Bij Halbertsma komen ze voornamelijk voor in “stukvorm” (houtdelen, turven en bruinkoolbrokken)
Het warmtegevend vermogen van deze stoffen hangt af van de hoeveelheid vocht, die ze bevatten als ze op het rooster worden gegooid. De brandstoffen kunnen verdeel worden in die, welke gemakkelijk het vocht loslaten, dus deze aan de omgevende lucht afgeven (verdampen) wanneer de zon er op schijnt en die welke het vocht krachtig vasthouden, dus nog veel vocht bevatten, wanneer ze op de rooster terecht komen, zodat het vocht dan eerst verdampt moet worden; hierdoor gaat dan warmte onbenut verloren.

Voor een hoog nuttig effect is een hoge temperatuur boven de rooster noodzakelijk; de brandstof moet dus een grote verbrandingssnelheid hebben en deze snelheid wordt door het vochtgehalte vertraagd, juist omdat het vocht eerst verdampt moet worden.
Hieruit volgt dat de droge brandstof met een grote verbrandingssnelheid, gewoon op de rooster gegooid en verbrand kan worden, zonder dat er bijzondere kunstmiddelen noodzakelijk zijn.
De vochtige brandstof echter moet of eerst gedroogd worden of in een bijzondere vuurhaard, een z.g. voorvuurhaard verstookt worden.

Daarom is een “vooronder”-vuur voor Halbertsma zo geschikt.
Bovendien kan er voor het zaagsel en de spaanders een mechanische inrichting gebruikt worden om ze gelijkelijk in het voorvuur uit te strooien.
Bij Halbertsma wordt dus gedeeltelijk “uit de hand gestookt” en gedeeltelijk “mechanisch”.
Bij een vuurhaard met roosters ontstaan de verbrandingsgassen in de vuurhaard zelf.
Bij de voor-vuurhaarden en onder-vuurhaarden is de vuurhaard dus geheel gescheiden van de ketel en bestaat uit een met vuurvaste steen gemetselde oven. Bij Halbertsma is het voorvuur direct tegen de B. en W.-ketel geplaatst, zodat de verbrandingsgassen direct door de vuurgangen trekken.

H fotob twee 14 stookbordes gi k.jpg
Stoker Pieter van der Veght gebruikt de werpstoker op het stookbordes
(afbeelding: collectie Halbertsma)

Zij zijn uiterst geschikt voor “minderwaardige brandstoffen”als hout, bruinkool en turf, want daarvoor is een groot rooster nodig. De vuurhaard voor de B. en W.-ketel heeft daarom ook behoorlijke afmetingen.

Bij voor-vuurhaarden is meestal een hellend rooster aangebracht.
De natte brandstof (bij Halbertsma is het houtafval vaak vochtig, omdat het buiten heeft gestaan of omdat het voor de bewerking niet wordt gedroogd, de turf en bruinkool is buiten opgeslagen aan de “overkant” en zal in de meeste gevallen ook niet geheel droog zijn geweest) is geschikt voor een hellend rooster. Hierbij glijdt de brandstof door zijn gewicht omlaag, zodat er “getrapt” van drogen naar verbranden wordt overgegaan.
De werpstoker verzorgt het gelijkmatig verstrooien van het zaagsel en de spanen.

Meestal wordt bij de werpstoker door een bakje dat door een excentriek wordt aangedreven regelmatig een kleine hoeveelheid op het vuur geworpen. Doordat de aandrijvende kracht van het bakje automatisch wordt versteld worden spaanders en zaagsel eveneens regelmatig op een andere plaats op de roosters geworpen. Wel is het zo dat hier sprake is van “minderwaardige brandstof” en daardoor is het mogelijk dat de uitstrooiing afhankelijk van de dikte van het materiaal wel eens wat minder regelmatig gebeurt. Op zich is dat geen enkel probleem.
Gebruikelijk zijn de werpstokers met een schoep of die met een werprad. Afhankelijk van de fabriek zijn er qua constructie variaties in de werpstokers.

Welke werpstoker bij Halbertsma gebruikt is, is onbekend (de kans is groot dat het systeem door Stork is geleverd)
De kasten van de werpstokers (boven elke vuurgang staat er één opgesteld) staan boven de getrapte roosters: dus eigenlijk boven de voor-vuurhaard.

Voor het beschrijven van een werpstoker gaan we uit van “de werpstoker van Leach”, volgens de literatuur de meest voorkomende in de ketelhuizen van Nederland.

Werpstoker gi k.jpg
Systeemtekening van een werpstoker
(afbeelding: fig. 51 uit Landketels, door G.J. Harterink, Amsterdam 1921)

Hierbij wordt de brandstof door de trechter T in de wals W gebracht, die in vijf afdelingen is verdeeld.
Door het draaien van deze wals valt de brandstof in het huis H van het werptoestel en wordt door de schoepen S in de vuurhaard geslingerd.
De brandstof vliegt daarbij gedeeltelijk tegen een plaat die regelmatig weer een andere stand inneemt, zodat de brandstof achtereenvolgens gelijkmatig wordt verspreid over het hele hellende getrapte roosteroppervlak.
De as A maakt een groot aantal omwentelingen, tussen 300 en 400 per minuut. Op deze as zit ook een worm, die een wormwieltje in beweging brengt , die door een op een krukschijf excentrisch ingesteld blokje in slingerende beweging brengt.
Het hele mechaniek beoogt een zo regelmatig mogelijke uitstrooiing. Op de foto met de vuren is duidelijk te zien hoe de grote werpstokers boven de vuren staan opgesteld.

De rookgassen van de B. en W.-ketel worden tenslotte via de economiser afgevoerd naar de reeds in 1929 achter het ketelhuis gebouwde grote schoorsteen. Deze schoorsteen was voor de Grousters, schippers, zeilers en toeristen een baken in het landschap. Via een lang rookkanaal, door de vloer aangebracht, diende deze schoorsteen sinds 1929 eveneens voor de rookgasafvoer van de ketels in het “oude ketelhuis”.

Terug naar de pagina met onderwerpen