Chemie für Dampfkessel und Kesselspeisewasser – aber richtig!

Welche Chemikalien eignen sich für die Aufbereitung von Kesselspeisewasser?

Dampfkessel von innen, bereit zur Wasseraufbereitung von Kesselspeisewasser mit Chemie

Dampfkessel von innen

Generell gilt, dass durch die Aufbereitung von Kesselspeisewasser drei Hauptziele erfüllt werden sollten: Korrosionsschutz, Ablagerungsvermeidung und ein möglichst störungsarmer Betrieb der Anlagen zum Erlangen einer hohen Betriebssicherheit. Um diese Ziele zu erreichen, gibt es aus Sicht der Wasseraufbereitung zwei Möglichkeiten. Zum einen die technische Kesselwasseraufbereitung durch Enthärtung oder Entsalzung und zum anderen die chemische Behandlung des Kesselspeisewassers und Kesselwassers, wobei beide Verfahren in der Regel miteinander kombiniert werden können. Meist sogar müssen. An dieser Stelle wollen wir die chemische Kesselwasseraufbereitung genauer unter die Lupe nehmen und Ihnen zeigen, mit welcher Chemie für Dampfkessel Sie am effektivsten gegen Kesselkorrosion, Kesselstein und Co. vorgehen können. Denn in der Praxis beobachten wir viele leicht vermeidbare Fehler, die Einfluss auf den Betrieb, die Effizienz und den Werterhalt einer Dampfkesselanlage nehmen. Sorgen Sie also dafür, dass Ihnen das mit dem richtigen Verfahren nicht passiert.

Die Aufgaben der chemischen Aufbereitung von Dampfkesseln

  1. Mit der Resthärte im Speisewasser und dem Dampfkessel reagieren und verhindern, dass sich der Kalk als Kesselstein festsetzt
  2. Schwebstoffe wie Härte-Schlamm oder Eisenoxide im Kessel dispergieren und verhindern, dass sie sich im Kessel ablagern
  3. Einen Anti-Schaum-Schutz bieten, um ein Schäumen des Kesselwassers und den Eintrag des Schaums in die Dampfleitungen zu verhindern
  4. Sauerstoff aus dem Kesselspeisewasser und dem Kessel binden, um Kesselkorrosion zu vermindern
  5. Für einen idealen pH-Wert sorgen, um Kesselkorrosion und Ablagerungen zu vermindern (Alkalinität erhöhen)
  6. Einen sehr guten Wärmeübertrag auf das zu erhitzende Wasser gewährleisten
  7. Verschleiß von Armaturen, Kesseltechnik, Dampf- und Kondensatleitungen usw. durch eine gute Wasserqualität vermindern

In Summe geht es schlichtweg um einen effizienten und möglichst reibungslosen Betrieb einer Dampfkesselanlage. Zum Erreichen dieser Ziele können dem Speisewasser verschiedene Chemikalien zugesetzt werden, die wir Ihnen im Folgenden etwas genauer vorstellen wollen.

Produktgruppen für den Einsatz von Chemie für Dampfkessel:

Alkalisierungsmittel

Alkalisierungsmittel dienen dazu, den pH-Wert anzuheben und ihn zu stabilisieren. Man spricht hier auch von einer guten Alkalinität bzw. einem vorhandenen Kesselwasser p-Wert (Säurekapazität KS 8,2). Bei Dampfkesseln ist in der Regel ein leicht alkalischer pH-Wert wichtig, um Korrosion zu vermindern und die Effizienz des Kessels zu erhalten. Dabei hat der Kesselwasser p-Wert eine zentrale Bedeutung. Alkalisierungsmittel können einzeln oder in Kombination mit anderen Produkten dosiert werden.

Alkalisierungsmittel lassen sich im Wesentlichen danach unterscheiden, ob sie dampfflüchtig (können auch das Dampf-/Kondensatnetz alkalisieren) oder nicht dampfflüchtig (verbleiben im Wasser) sind.

Sauerstoffbindemittel

Sauerstoffbindemittel sind fürs Speisewasser meist unverzichtbar. Eine Entgasung allein gewährleistet in der Regel keinen ausreichenden Schutz. Sauerstoff und CO2 sind oft die korrosiven Gase, die einem Kessel gefährlich werden können. Sauerstoffbindemittel sind speziell dafür ausgelegt, die Menge an gelöstem Sauerstoff im Kesselspeisewasser und Kesselwasser zu reduzieren. Wenn Sie dem Wasser ein Sauerstoffbindemittel zusetzen, werden in der Regel auch verschiedene Metalloberflächen passiviert, was das Metall vor Korrosion schützt.

Die genaue Dosis eines Sauerstoffbinders, die Sie in Ihrem Kessel verwenden sollten, hängt u. a. von der Art des Mittels und dem Sauerstoffgehalt (Qualität der Entgasung) ab. Es muss ein Überschuss des eingesetzten Sauerstoffbinders im Wasser vorliegen, damit Schwankungen beim Sauerstoffeintrag sicher abgefangen werden können. Bei Fragen zur optimalen Dosierung und einem geeigneten Mittel können wir Ihnen sehr gern behilflich sein.

Kesselsteingegenmittel / Dispergiermittel

Mit Kesselsteingegenmitteln und Dispergiermitteln sollen Ablagerungen wie z. B. Kesselstein („Kalk“) oder Eisenverbindungen (Korrosionsrückstände / Verockerungen) verhindert werden. Typische Vertreter sind Phosphate, Phosphonate, Komplexbildner und Polymere. Diese erzeugen in Anwesenheit von „Kalk“ meist Schlämme und verhindern das feste Anbacken von Kesselstein. Diese Schlämme müssen über die Abschlämmung aus dem Kessel entfernt werden.

Gängige Chemikalien für die Aufbereitung von Kesselspeisewasser

Grundsätzlich sind vor der Wahl der Chemie für Dampfkessel einige Dinge zwingend zu beachten:

  • Kesselart (Großraumwasserkessel, Wasserrohrkessel, Schnelldampferzeuger, Niederdruck-/Hochdruckkessel etc.)
  • Art und Qualität des Kesselspeisewassers (Kondensatqualität/-verunreinigungen, Enthärtung oder Vollentsalzung etc.)
  • Entgasung ja/nein, Qualität der Entgasung
  • FDA ja/nein
  • Kondensatrückführung ja/nein
  • Metallurgie des Systems, inkl. Dampf- und Kondensatleitungen
  • Dampfturbine ja/nein

Wir versuchen, hier einige chemische Verbindungen in verständlicher Form zu erläutern.

Übersicht über typische Chemikalien für die Wasserbehandlung von Dampfkesseln:

  • Verwendungszweck: Alkalisierung des Kesselwassers
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Reagiert mit hochkorrosivem MgCl2
  • Reagiert nicht leicht mit CaSO4
  • Erzeugt beim Mischen mit Wasser Wärme
  • Absorbiert CO2, das in Natriumcarbonat umgewandelt wird
  • Es ist selten das Mittel der Wahl, da Phosphat der Natronlauge aufgrund des zusätzlichen Nutzens als Härtebindemittel und Korrosionsschutz überlegen ist
  • Verwendungszweck: Korrosionsschutz und Ablagerungsschutz (teilweise auch zur Alkalisierung)
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Häufig wird Trinatriumsphophat eingesetzt
  • Wird ebenfalls als Alkalisierungsmittel zur Anhebung des pH-Werts verwendet
  • Bildet Schlämme in Anwesenheit von Calciumcarbonat bzw. Kalk, die über die Abschlämmung des Kessels entfernt werden müssen
  • Dient auch dem Korrosionsschutz
  • Verwendungszweck: Korrosionsschutz und Ablagerungsschutz
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Unter Einfluss von Druck und Temperatur reagiert ein Teil zu Phosphat
  • Sind für viele kleinere Kessel oft ausreichend
  • Verwendungszweck: Ablagerungsschutz
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Werden bei gewünschter Optimierung des Wirkungsgrades oft als Ergänzung zur Ablagerungsvermeidung, also als Dispergiermittel, eingesetzt
  • Zur Anwendung kommen meist Polyelektrolyte, Polyacrylate und Polyamide
  • In der Regel als Hilfsstoff in einem Kombinationsprodukt sehr sinnvoll
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbinder (Korrosionsschutz)
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Sehr häufig im Einsatz
  • Nicht gesundheitsschädlich und sehr einfache Handhabung
  • Darf bei sehr hohen Betriebsdrücken jedoch nicht eingesetzt werden
  • Bildet nach Reaktion mit Sauerstoff Sulfat, was die Korrosion erhöhen kann
  • Erhöht die Leitfähigkeit, was die Absalzrate erhöhen kann
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbindemittel (Korrosionsschutz)
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Salzt im Gegensatz zu Sulfit das Kesselwasser nicht auf
  • Bildet keine „unerwünschten“ Nebenprodukte nach der Reaktion mit Sauerstoff
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbinder (Korrosionsschutz), Alkalisierung, Schutz des Dampf-/Kondensatnetzes
  • Dampfflüchtig: Ja
  • Bindet Sauerstoff und trägt zur Metallpassivierung (Schutz vor Kesselkorrosion) bei
  • Wird jedoch immer seltener verwendet, da die Dosierung kompliziert ist und es sich um einen sehr giftigen gesundheitsgefährdenden Stoff (krebserregend) handelt
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbinder (Korrosionsschutz), Alkalisierung, Schutz des Dampf-/Kondensatnetzes
  • Dampfflüchtig: Ja
  • Gehört zur Gruppe der Amine, wird jedoch aufgrund der Wichtigkeit separat genannt
  • Bildet wie Hydrazin einen passiven Oxidfilm (Magnetit) auf Metalloberflächen, um Korrosion zu minimieren
  • Ist ebenfalls ein hervorragender Sauerstoffbinder
  • Schützt das gesamte System – vom Kesselpeisewasser über den Kessel bis zum Kondensat
  • Verwendungszweck: Alkalisierung
  • Dampfflüchtig: Ja
  • Wird noch sehr häufig eingesetzt
  • Bei Anwesenheit von Sauerstoff kann Kupfer stark angegriffen werden
  • Deshalb wird von der Verwendung von Ammoniak bei kupferhaltigen Dampf-/Kondensatbauteilen abgeraten
  • Verwendungszweck: Diverse Einsatzmöglichkeiten, häufig zum Schutz vor Korrosion in Kondensat- und Dampfleitungen
  • Dampfflüchtig: Unterschiedlich
  • Werden meist ebenfalls zum Schutz von Dampf- und Kondensatleitungen eingesetzt
  • Speziell die Gruppe der filmbildenden Amine ist mit Vorsicht zu genießen. Ablagerungen am Flammrohr haben schon manchmal zu Kesselschäden geführt
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbinder (Korrosionsschutz), Schutz des Dampf-/Kondensatnetzes
  • Dampfflüchtig: Ja
  • Wurde als Alternative zu Hydrazin entwickelt und ist mit diesem eng verwandt
  • Ist jedoch im Gegensatz zu Hydrazin nicht krebserregend
  • Funktioniert als Sauerstoffbinder und Metallpassivator (Schutz vor Kesselkorrosion)
  • Da Reaktionsprodukte flüchtig sind, kann auch das Dampf-/Kondensatnetz geschützt werden
  • Verwendungszweck: Sauerstoffbinder (Korrosionsschutz) und Ablagerungsschutz (tw. auch Alkalisierung)
  • Dampfflüchtig: Nein
  • Salzt Kesselwasser nicht auf
  • Es gibt keine offiziellen Grenzwerte für die Aufbereitung von Kesselwasser mit Tannin
  • Eine Färbung des Kesselwassers ist oft eine Folge des Produkteinsatzes

Grenzwerte für Dampfkessel

Für die erfolgreiche Konditionierung von Dampfkesseln gelten bestimmte Richtwerte gemäß der Norm DIN EN 12953-10 in Bezug auf das Kesselwasser bzw. das Kesselspeisewasser sowie die jeweilige Fahrweise.

Zu guter Letzt und weil man es nicht oft genug sagen kann

Eine Kesselwasserbehandlung ist für Ihren Betrieb unerlässlich. Sie muss effizient sein und Ihren Kessel und das dazugehörige Dampf- und Kondensatnetz zuverlässig schützen. Schließlich können Kalk, Korrosion und Co. im Dampfkessel eine Menge Probleme verursachen, die wiederum dazu führen, dass Sie Geld für die Reparatur oder gar den Ersatz Ihrer Anlagen verschwenden.

Für das optimale Verfahren, das exakt auf Ihren Dampfkessel abgestimmt ist, fragen Sie am besten uns. Wir kennen die Anforderungen und helfen Ihnen bei der Auswahl der optimalen Chemie für Dampfkessel gerne weiter. Nehmen Sie einfach Kontakt zu uns auf!

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