„Dampfkessel“ – Versionsunterschied
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▲[[Datei:Begriffe_der_Dampferzeugung.png|thumb|400px|Abgrenzung der Begriffe Dampfkessel, [[Dampfkesselanlage]] und [[Dampfkraftwerk]]]]
Ein '''Dampfkessel''' ist ein geschlossenes beheiztes [[Behälter|Gefäß]] oder ein Druckrohrsystem, das dem Zweck dient, [[Wasserdampf]] von höherem als atmosphärischem [[Druck (Physik)|Druck]] (p > 1,013 bar absolut) oder Heißwasser mit Temperaturen oberhalb von 100 °C für [[Gebäudeheizung|Heiz-]] und [[Betrieb]]szwecke zu erzeugen.
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Die Dimensionen betragen beispielsweise bei dem fortschrittlichen, mit Braunkohle betriebenen [[Kraftwerksblock|Block K]] des [[Kraftwerk Niederaußem|Kraftwerkes Niederaußem]]:
* 168 m Kesselhaushöhe,
* 2620 [[Tonne (Einheit)|Tonnen]] Dampf pro Stunde,
* eine [[thermische Leistung]] von 2306 [[Megawatt|MW]],
* ein Brennstoffverbrauch von 847 t pro Stunde,
bei Auslegungsparametern 274 bar und 580 °C ([[Heißdampf|Frischdampf]]) bzw. 600 °C ([[Heißdampf|Sekundärdampf]] nach Zwischenüberhitzer).
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=== Lokomotivdampfkessel ===
{{Hauptartikel|Dampflokomotivkessel}}
[[Datei:Lokomotivdampfkessel.jpg|miniatur|Entrohrter Lokomotivdampfkessel der Harzer Schmalspurbahn, Blick von der Feuerbüchse zum Rauchgasdurchtritt]]
Der [[Dampflokomotivkessel|Lokomotivdampfkessel]] war ursprünglich eine genietete Konstruktion, die für den beweglichen Einsatz optimiert worden ist. Es musste auf einem begrenzten Raum eine möglichst hohe Dampfleistung erzeugt werden. Der Lokomotivdampfkessel hat eine wassergekühlte [[Feuerbüchse]]. Die Wände der Feuerbüchse sind mit [[Stehbolzen]] zum Außenmantel stabilisiert. Am Austritt der Feuerbüchse schließt der sogenannte [[Langkessel]] an, durch den das [[Abgas|Rauchgas]] in Rauchrohren geleitet wird. Er besteht meist aus mehreren aneinandergenieteten oder -geschweißten Kesselschüssen. Zur Steigerung des [[Wirkungsgrad]]es der Dampfmaschine sind in leistungsstarken Lokomotivdampfkesseln [[Überhitzer]]schlangen eingesetzt worden, die als U-Rohr in die Rauchrohre hineingeführt sind. Die Betriebsdrücke der Lokomotivdampfkessel liegen meist bei 12 bis 16 bar (Deutschland) bzw. bei 14,1 bis 21,8 bar (USA). Höhere Betriebsdrücke haben sich nicht durchsetzen können.
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=== Großwasserraumkessel ===
[[Datei:
{{Hauptartikel|Großwasserraumkessel}}
Es wird unterschieden zwischen:
* Walzenkessel,
* Flammrohrkessel
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=== Wasserrohrkessel ===
[[Datei:Turmkessel02.png|thumb|300px|Dampfkessel in einem modernen Kohlekraftwerk]]
{{Hauptartikel|Wasserrohrkessel}}
Beim Wasserrohrkessel befindet sich im Gegensatz zum Großwasserraumkessel das Wasser in den Rohren. Diese Kesselbauart wird bei höheren Dampfleistungen und -drücken eingesetzt. Der Wasserrohrkessel wird auch bei der Feststoffverbrennung eingesetzt, da der Brennraum im Gegensatz zu Flammrohr beliebig durch die Anordnung von Rohrwänden gestaltet werden kann. In den Rauchgasweg können [[Rußbläser]] eingefahren werden, um bei starkem Staubanfall die Heizflächen zu säubern.
Folgende Varianten gehören zu den Wasserrohrkessel:
* [[Naturumlaufkessel]]
* [[Zwangumlaufkessel]] und
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=== Schnelldampferzeuger ===
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. Brennstoffmenge 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:
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=== Elektrodampfkessel ===
die Erzeugung von Dampf in Elektrodampfkessel kann auf zweierlei Weise erfolgen:
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=== Kernkraftwerke ===
In [[Kernkraftwerk]]en mit [[Siedewasserreaktor]] wird der Dampf im [[Reaktordruckbehälter]] erzeugt.
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Das T-s-Diagramm zeigt die typischen Zustandsänderungen von [[Wasser]] und [[Wasserdampf]] in einem Dampferzeuger mit Überhitzer (Druckverluste wurden vernachlässigt):
* '''1 - 2''': Druckerhöhung des Wassers auf den Kesseldruck [[Speisepumpe]]
* '''2 - 3''': Isobare (bei konstantem Druck) [[Wärme]]zufuhr bis zur dem Druck entsprechenden Verdampfungstemperatur
* '''
* '''4 - 5''': Isobare [[Überhitzer|Überhitzung]] des entstandenen Wasserdampfes
(Energetische Betrachtungen: siehe [[Dampfkraftwerk]])
== Einsatz von Dampfkesseln ==
Dampfkessel kommen insbesondere dort zum Einsatz, wo [[Wasserdampf]] sowie [[Heißdampf]] benötigt wird. So werden Dampfkessel in der Energiewirtschaft in Form von Kraftwerk-Dampferzeugern zur Stromgewinnung verwendet. Neben den verschiedenen Einsatzbereichen in der Industrie zum Beispiel in Heizsystemen oder in der Produktion werden Dampfkessel auch in der [[Landwirtschaft]] verwendet für das [[Dämpfen (Bodendesinfektion)]] zur [[Bodenentseuchung]].
== Sicherheit von Dampfkesseln ==
=== Absalzung und Kesselwasserüberwachung ===▼
{{Hauptartikel|Absalzung}}
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 Salzen 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 }}</ref>
Führen die Beläge auf den Rauchrohren bzw. den Flammrohren zunächst zu einem schlechter werdenden Wärmeübergang und damit
Im Kessel [[Sedimentation|sedimentierte]] Partikel können mittels [[Abschlammventil]]en entfernt werden.<ref name="igema" />
=== Beschaffenheitsvorschriften ===
Dampfkessel sind überhitzungsgefährdete Druckgeräte im Sinne der [[Druckgeräterichtlinie]] 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.
Harmonisierte Produktnormen für Dampfkessel sind:
* EN
* EN
* EN 14222: Edelstahl-Großwasserraumkessel
Bei Anwendung dieser Normen kann der Hersteller davon ausgehen, dass er die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Richtlinie erfüllt (Vermutungswirkung).
Grundlagen für die Forderung nach zuverlässigen Leitfähigkeitsmesssystemen findet man in den [[Technische Regel|TRD]]-Regelwerken 604. Die Anforderungen, die Voraussetzung für eine Baumusterprüfung sind, findet man z. B. in dem VdTÜV-Merkblatt „Wasserüberwachungseinrichtungen 100“.
Es können aber auch andere Normen und Regelwerke angewandt werden. Allerdings muss der Hersteller nachweisen, dass er damit die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Druckgeräterichtlinie erfüllt.
=== Betriebsvorschriften ===
Dampfkessel bzw. Dampfkesselanlagen haben aufgrund ihrer hohen gespeicherten Energie und ihres hohen inneren Druckes ein hohes Gefährdungspotential. Sie gehören deshalb zu den [[Überwachungsbedürftige Anlage|überwachungsbedürftigen Anlagen]] nach der [[Betriebssicherheitsverordnung]]. Aufgrund dieser Bestimmungen sind
* die Dampfkessel vor der Inbetriebnahme durch eine [[zugelassene Überwachungsstelle]] zu prüfen
* bei der zuständigen Behörde eine Erlaubnis zum Betreiben dieser Anlage einzuholen
* in bestimmten Fristen wiederkehrende Prüfungen (innere und äußere Prüfungen, Festigkeitsprüfungen, Funktionsprüfung der Sicherheitseinrichtungen) durch eine zugelassene Überwachungsstelle durchzuführen.
In den meisten Fällen dürfen die genannten Anlagen auch nur von qualifiziertem Fachpersonal, [[Heizwerkführer]], Kesselwärter oder Heizer betrieben werden.
== Siehe auch ==
*[[Physikalische Explosion]]▼
*[[Kesselzerknall]]▼
{{wikisource|Bekanntmachung, betreffend allgemeine polizeiliche Bestimmungen über die Anlegung von Dampfkesseln|Bekanntmachung, betreffend allgemeine polizeiliche Bestimmungen über die Anlegung von Dampfkesseln. Vom 29. Mai 1871.}}▼
▲=Kesselwasserüberwachung=
▲* [[Physikalische Explosion]]
▲Führen die Beläge auf den Rauchrohren bzw. den Flammrohren zunächst zu einem schlechter werdenden Wärmeübergang und damit verbunden zu Energieverlusten, führt der zu hohe [[Salzgehalt]] im Kessel zum „Schäumen“, vergleichbar mit dem Kochen von Kartoffeln, d.h. salzhaltiges Kesselwasser kann mit dem Dampf mitgerissen werden und in den nachfolgenden Dampfleitungen und Anlagenteilen zu [[Korrosion]] führen.
▲* [[Kesselzerknall]]
▲Die konduktiven Leitfähigkeitsmesssysteme überwachen die elektrische Leitfähigkeit des Kesselwassers permanent. Bei den Systemen wird unterschieden in Zwei- und Vierelektrodensystemen. 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. Warum ist das wichtig? Bei der Zweielektrodenmessung gehen widerstandserhöhende Beläge unmittelbar in das Messergebnis ein, d.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 Temperatur-kompensation, d.h. der [[Leitfähigkeit]]sanstieg infolge der Temperaturerhöhung wird automatisch und permanent Kompensiert. Die Auswertegeräte für die Elektroden verfügen über eine temperaturkompensierte Anzeige der Ist-Leitfähigkeit und bieten einen Vergleich zwischen Grenz- und Ist-Wert.
== Literatur ==
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== Einzelnachweise ==
<references />
==
▲{{wikisource|Bekanntmachung, betreffend allgemeine polizeiliche Bestimmungen über die Anlegung von Dampfkesseln|Bekanntmachung, betreffend allgemeine polizeiliche Bestimmungen über die Anlegung von Dampfkesseln. Vom 29. Mai 1871.}}
[[Kategorie:Dampfkessel| ]]
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