„Dampfkessel“ – Versionsunterschied

Ein '''Dampfkessel''' ist ein geschlossenesgeschlossener beheiztesbeheizter [[Behälter|GefäßDruckbehälter]] oder ein [[Rohrleitung|Druckrohrsystem]], das dem Zweck dient, [[Wasserdampf]] von höherem als atmosphärischem [[Druck (Physik)|Druck]] (p > 1,013 bar absolut) oder [[Heißwasser]] mit Temperaturen oberhalb von 100110 °C für [[Gebäudeheizung|Heiz-]] und [[Betrieb]]szwecke zu erzeugen.

Die Größe von Dampfkesseln ist weit gespannt. Sie reicht von Kleinstdampfkesseln im Haushalt (Dampfreiniger, Dampfbügeleisen) und im [[Knatterboot]] bis zu Turmdampfkesseln in [[Dampfkraftwerk]]en mit einer Höhe bis 155 m bei einer Dampfleistung bis zu 3600 t/h.

Die Dimensionen betragen beispielsweise bei dem fortschrittlichenmodernen, mit Braunkohle betriebenen [[Kraftwerksblock|Block K]] des [[Kraftwerk Niederaußem|Kraftwerkes Niederaußem]]:

== Kessel mit Feuerung ==

Die [[Wärme]]zufuhr kann durch [[Feuerung|Befeuerung]] mit gasförmigen, flüssigen oder festen [[Brennstoff]]en oder der Nutzung von Abwärme, der Beheizung durch fokussierte [[Solarstrahlung]], nukleare Spaltwärme oder auch durch elektrische Beheizung erfolgen.

Bei der Bauform unterscheidet man zwischen Schnelldampferzeugern, Großwasserraumkesseln und Wasserrohrkesseln. Zur Erzeugung geringer Dampfmengen werden auch elektrisch beheizte Dampfkessel verwendet. Als Besonderheit ist noch der bewegliche Lokomotivdampfkessel zu erwähnen.

* [[Rauchrohrkessel]]

Der Großwasserraumkessel wird für kleinere bis mittlere Dampfleistungen und Dampfdrücke eingesetzt. Die Drücke sind begrenzt, da der Mantel mit Durchmessern bis 4 m für den Druck ausgelegt sein muss. Leistungsgrenzen sind:

Dampfdrücke: bis 3230 bar, bei Drücken bis 40 bar ist eine maximale Leistung von 4 t/h möglich.

Dampfleistung: bis 28 t/h (Ein Flammrohr), 55 t/h (Zwei Flammrohre).

Die Heizflächen werden von dem heißen Abgas berührt und nehmen die Wärme auf. Im Bereich der Verbrennung (hohe Wärmestromdichte) und in wärmetechnisch oder durch Abrasion/Korrosion gefährdeten Bereichen werden vor den Rohrwänden feuerfeste Ausmauerungen eingebracht oder die Flächen werden bestiftet und mit Stampfmasse ausgekleidet. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges werden in die Züge Schlangenverdampfer eingehängt. Da der von Wasserrohrkesseln erzeugte Dampf oft für Dampfturbinen genutzt wird, muss der Dampf überhitzt werden. Dazu werden in dem Rauchgasweg im Bereich mittlerer Rauchgastemperaturen [[Überhitzer]] eingehängt. In dem letzten Zug wird meistens der Speisewasservorwärmer ([[Economiser]]) eingesetzt. Die Restwärme kann noch in dem [[Luftvorwärmer]] (LuVo) zur Erwärmung der Verbrennungsluft genutzt werden. Das Abgas wird dann der [[Abgasreinigung]] zugeführt.

Die [[Statik (Physik)|statische]] Stabilität dieser Konstruktion wird durch [[Schweißen|Verschweißen]] der Rohre mit [[Blech|Flacheisen]] erreicht [(Bild<ref>{{Internetquelle | url=http://www.mjpil.com/images/product9.jpg ( | titel=Bild von verschweißten Rohren | zugriff=2019-02-08}}</ref>)], die dadurch gleichzeitig dicht gegenüber den [[Rauchgas]]en wird.

Der Schnelldampferzeuger ist ein Wasserrohrkessel für kleinere Leistungen zur Erzeugung von Nass- bzw. [[Sattdampf]]. Die Heizflächen bestehen lediglich aus einer spiralförmig gewundenen Rohranordnung. Der Brenner ist auf der Achse der Heizspirale angeordnet. [[Brennstoff]]menge und die Liefermenge der Pumpe sind so abgestimmt, dass Nassdampf mit geringem Restwasseranteil erzeugt wird. In der Dampfleitung wird oft noch ein [[Wasserabscheider]] angeordnet, um nahezu Sattdampfverhältnisse zu erreichen. Da der Schnelldampferzeuger kein Speichervolumen hat, sollten nur solche Dampfverbraucher angeschlossen werden, die eine gleichmäßige Dampfmenge benötigen. Der Vorteil des Schnelldampferzeugers beruht auf dem günstigeren Preis gegenüber dem Flammrohr-Rauchrohr-Kessel und die kurze Anfahrzeit vom kalten zum Betriebszustand. Die Leistungsgrenzen sind Dampfdrücke: bis 32&nbsp;bar bei einer Dampfleistung bis 2&nbsp;t/h.

* '''3–4''': IsobareIsotherme vollständige Verdampfung des Wassers

Im Kessel, insbesondere im Dampferzeuger, reichern sich mit der Zeit [[Salze]] an, da nur chemisch reines Wasser durch Verdampfung oder Verdunstung aus dem Kessel entweicht und dafür Wasser, das mit Salzen beladen ist, nachgespeist werden muss. Diese Salze müssen durch Absalzung wieder entfernt werden. Andernfalls droht [[Korrosion]] und Belagbildung.<ref name="igema">{{Internetquelle | url=http://www.igema.com/index.php?f=1&lang=de&site=Kesselueberwachung/Anwendungen/Kesselwasser-ueberwachung | titel=Kesselwasserüberwachung | hrsg=IGEMA GmbH | zugriff=2012-10-22 | offline=ja | archiv-bot=2019-03-11 18:10:01 InternetArchiveBot }}</ref>

Führen die Beläge auf den Rauchrohren bzw. den Flammrohren zunächst zu einem schlechter werdenden Wärmeübergang und damit verbundenen Energieverlusten, führt der zu hohe Salzgehalt im Kessel zum „Schäumen“, vergleichbar mit dem Kochen von Kartoffeln, d.&nbsp;h., salzhaltiges Kesselwasser kann mit dem Dampf mitgerissen werden und in den nachfolgenden Dampfleitungen und Anlagenteilen zu Korrosion führen. Bauen sich die Beläge soweit unzulässig auf, dass der Wärmeübergang von den Heizflächen in das Kesselwasser behindert wird, kommt es zur Überhitzung der Heizflächen, was zum Durchbrennen und somit auch zur Kesselexplosion führen kann. Die Folgen sind ähnlich wie bei einem Wassermangelschaden.

Präventiv schützt man den Kessel vor derartigen Schäden durch den Einsatz automatischer Absalzregelungen. Dabei überwachen konduktive Leitfähigkeitsmesssysteme die [[elektrische Leitfähigkeit]] des Kesselwassers permanent. Werden die definierten Grenzen überschritten, wird Wasser mittels eines [[Absalzung#Absalzventile|Absalzventiles]] ausgeschleust. Bei den Systemen werden Zwei- und Vierelektrodensysteme unterschieden, analog zur [[Zweileiterschaltung|Zwei-]] und [[Vierleiterschaltung]]. Eignet sich die Zweielektrodenmessung zur Überwachung von sauberen Kesselwässern in einem bevorzugen Leitfähigkeitsbereich von 0,5 bis 1000 µS/cm, so verwendet man die Vierelektrodenmessung vor allem dort, wo abhängig von den Kesselwasserinhaltstoffen mit Ablagerungen und Belagsbildungen zu rechnen ist. Bei der Zweielektrodenmessung gehen widerstandserhöhende Beläge unmittelbar in das Messergebnis ein, d.&nbsp;h., es wird eine geringere Leitfähigkeit vorgetäuscht. Bauteilgeprüfte Systeme erkennen diesen Umstand und gehen in die Störmeldung. Einfache Systeme zeigen einfach nur eine geringere Leitfähigkeit an. Bei dem Vierelektrodenmessverfahren werden dagegen durch die Trennung von stromführenden und zur Messung verwendeter Elektroden Polarisationseffekte auf das Messergebnis ausgeschlossen und zudem Verschmutzungen bzw. Belagsbildungen weitestgehend kompensiert. Die bauteilgeprüften Systeme verfügen über eine automatische Temperaturkompensation, d.&nbsp;h., der Leitfähigkeitsanstieg infolge Temperaturerhöhung wird automatisch und permanent kompensiert.<ref name="igema" />

Dampfkessel sind überhitzungsgefährdete Druckgeräte im Sinne der [[Druckgeräterichtlinie]] 2014/68/EU (bis 07-2016 RL 97/23/EG) und dürfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn der Hersteller durch ein Konformitätsbewertungsverfahren unter Beteiligung einer [[Benannte Stelle|benannten Stelle]] nachgewiesen hat, dass die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Richtlinie eingehalten wurden. Der Hersteller bringt das [[CE-Zeichen]] an und stellt eine [[Konformitätserklärung|EG-Konformitätserklärung]] aus.

In den meisten Fällen dürfen die genannten Anlagen auch nur von qualifiziertem Fachpersonal, [[Heizwerkführer]], [[Kesselwärter]] oder [[Heizer]] betrieben werden.