Een stoomketel is een verwarmd gesloten vat of een drukleidingsysteem dat dient voor de productie van stoom van meer dan atmosferische druk (p > 1,013 bar absoluut) of warm water met temperaturen van meer dan 100 °C voor verwarmings- en bedrijfsdoeleinden.

Als de stoomketel wordt gebruikt om stoom op te wekken, wordt hij een stoomgenerator genoemd. Afhankelijk van het stoomgebruik wordt in een stoomketel verzadigde stoom of oververhitte stoom opgewekt.

Over stoomketels van Kuiper en Zonen

De afmetingen van stoomketels zijn zeer uiteenlopend. Zij variëren van de kleinste stoomketels in huishoudens (stoomreinigers, stoomstrijkijzers) tot torenstoomketels in stoomkrachtcentrales met een hoogte tot 155 m en een stoomproductie tot 3.600 t/u. Warmte kan worden geleverd door stoken met gasvormige, vloeibare of vaste brandstoffen of door het gebruik van afvalwarmte, verwarming door gerichte zonnestraling, warmte van kernsplijting of ook door elektrische verwarming.

Afvalwarmte ontstaat bij chemische reacties of bij het smelten van glas en metaalsmelten. Bij warmtekrachtkoppeling wordt de afvalwarmte van gasmotoren of gasturbines (elektriciteitscentrale met gecombineerde cyclus) gebruikt in een afvalwarmtewisselaar om stoom of warm water op te wekken.

De brandstoffen die in gestookte centrales worden gebruikt zijn steenkool, aardolie, aardgas en, in toenemende mate, biomassa en afval. Voor vaste brandstoffen wordt onderscheid gemaakt tussen stofverbranding, roosterverbranding en wervelbedverbranding.

Soorten constructies

Wat het ontwerp betreft, wordt een onderscheid gemaakt tussen snelstoomgeneratoren, shell-ketels en waterpijpketels. Elektrisch verwarmde stoomketels worden ook gebruikt om kleine hoeveelheden stoom op te wekken. Een bijzonder kenmerk is de beweegbare stoomketel van de locomotief.

Locomotief stoomketel

De stoomketel van de locomotief was oorspronkelijk een geklonken constructie die geoptimaliseerd was voor mobiel gebruik. Hij moest zoveel mogelijk stoom produceren in een beperkte ruimte. De stoomketel van de locomotief heeft een watergekoelde vuurkist. De wanden van de vuurkist zijn gestabiliseerd met bouten aan de buitenmantel. Aan de uitgang van de vuurkist bevindt zich de zogenaamde lange ketel, waardoor het rookgas in rookbuizen wordt geleid. Hij bestaat meestal uit verschillende ketelsecties die aan elkaar geklonken of gelast zijn. Om het rendement van de stoommachine te verhogen, zijn in krachtige locomotiefstoomketels oververhittingsspiralen gebruikt, die als U-buizen in de rookbuizen worden geleid. De bedrijfsdrukken van stoomketels voor locomotieven bedragen gewoonlijk 12 tot 16 bar of 14,1 tot 21,8 bar.

Nieuwe ketels die na de Tweede Wereldoorlog in gebruik werden genomen, waren meestal van gelaste constructies, dankzij de verdere ontwikkeling van de lastechnologie.