Kesselwassersysteme sicher und effizient betreiben

Kessel- und Dampferzeuger arbeiten unter hohen Temperaturen und Drücken. Schon kleine Abweichungen in der Wasserqualität können schwerwiegende Folgen haben. Ohne gezielte Konditionierung kommt es zu Sauerstoffkorrosion, Kesselsteinbildung oder Schaumproblemen, die die Dampfqualität verschlechtern. Auch die Kondensatleitungen sind durch Kohlensäurekorrosion gefährdet.

Die Folgen sind nicht nur technischer Natur, sondern betreffen direkt die Wirtschaftlichkeit:

• Wirkungsgradverluste durch Beläge auf Heizflächen → erhöhter Brennstoffverbrauch

• Ungeplante Stillstände durch Materialschäden und Leckagen

• Erhöhte Betriebskosten durch Reinigung, Ersatzteile oder Notfallchemikalien

Zusätzlich gibt es klare normative Vorgaben:

• EN 12952-12 (Wasserrohrkessel) und EN 12953-10 (Großwasserraumkessel) definieren Wasserqualitäten, Grenzwerte und Prüfintervalle

• Hersteller geben spezifische Zielwerte für Leitfähigkeit, pH/Alkalität, Phosphat, Kieselsäure und Sauerstoff vor

• Betreiber sind zur dokumentierten Probenahme und Nachweisführung verpflichtet

Damit wird deutlich: Nur ein abgestimmtes Gesamtkonzept aus Rohwasseraufbereitung, Entgasung, chemischer Behandlung und Überwachung sichert Dampfqualität, Energieeffizienz und Werkstoffschutz.

Die Wahl der Additive richtet sich nach Rohwasserqualität, Kesseltyp und Betriebsbedingungen. In der Praxis kommen fünf Hauptgruppen zum Einsatz:

• Sauerstoffbinder (O₂-Scavenger): Binden Rest-Sauerstoff nach der Entgasung und verhindern Korrosion in Speise- und Kesselwasserleitungen. Typisch sind Sulfit oder moderne carbohydrazidbasierte Produkte mit passivierender Wirkung.

• Härtestabilisatoren und Phosphat-/Polymer-Konditionierung: Sie binden Härtebildner und dispergieren Partikel, sodass kein harter Kesselstein entsteht. Polymere halten Schlämme in Schwebe, die gezielt über Abschlämmung entfernt werden.

• Alkalisierungsmittel & pH-Puffer: Sie stellen die richtige Alkalität ein, stabilisieren das Phosphat-Programm und minimieren Korrosionsrisiken.

• Entschäumer: Verhindern Schaumbildung und sichern damit eine konstante Dampfqualität ohne Carry-over.

• Kondensatbehandlungsmittel: Neutralisierende Amine heben den pH-Wert im Kondensat an, während filmbildende Substanzen hydrophobe Schutzschichten auf Rohrleitungen erzeugen.

Die Dosierstrategie ist entscheidend: Additive müssen an den richtigen Stellen eingebracht werden – typischerweise in die Speiseleitung oder direkt in den Kesseltrommelbereich. Ergänzend sichern Online-Messungen (Leitfähigkeit, pH, Sauerstoff) sowie Laboranalysen die richtige Einstellung. Nur durch diese Kombination bleibt das System belags- und korrosionsfrei und erfüllt die Anforderungen der Normen.

Der regelkonforme Betrieb eines Kesselwassersystems hängt nicht nur von der richtigen Chemie, sondern auch von einer konsequenten Überwachung ab. ALMA AQUA unterstützt Betreiber dabei, die Anforderungen der EN 12952/12953 zuverlässig zu erfüllen.

Zentrale Bausteine sind:

• Online-Überwachung: Leitfähigkeit, pH, Temperatur, Druck und Abschlämmmengen werden kontinuierlich erfasst.

• Laboranalysen: Regelmäßige Bestimmungen von Phosphat, Alkalität, Kieselsäure, Eisen, Kupfer, Sauerstoff und Härteparametern ergänzen die Online-Daten.

• Probenahme: Erfolgt über gekühlte Probenahmestellen an Speise-, Kessel- und Kondensatleitungen, um verfälschte Werte zu vermeiden.

• Abschlämmstrategie: Kombination aus kontinuierlicher Leitfähigkeitsregelung und periodischer Bodenabschlammung, um Salze und Schlämme aus dem System zu entfernen.

Die Ergebnisse werden dokumentiert, in Trendanalysen ausgewertet und mit den Normen abgeglichen. Abweichungen führen zu klar definierten Maßnahmen (z. B. Anpassung der Dosierung oder des Abschlämmbetriebs).

ALMA AQUA erstellt für jeden Kunden einen spezifischen Überwachungsplan mit Sollwerten, Grenzwerten, Messfrequenzen und Verantwortlichkeiten. So wird sichergestellt, dass der Kesselbetrieb rechtskonform, energieeffizient und auditfest läuft.

Die Wahl des richtigen Konditionierungsprogramms ist entscheidend, um Ablagerungen im Kessel zu vermeiden und gleichzeitig eine stabile Wasserchemie zu gewährleisten.

Phosphat-Programme sind seit Jahrzehnten Standard und zeichnen sich durch ihre Robustheit aus:

• Sie reagieren mit Calcium und Magnesium zu weichen, leicht abschlämmbaren Schlämmen.

• Durch gezielte Alkalitätseinstellung lassen sich Ausfällungen kontrollieren.

• Besonders geeignet für höhere Druckstufen und konstante Betriebsbedingungen, da hier eine stabile Restphosphatführung gut realisierbar ist.

Polymer-Programme setzen auf moderne Dispergatoren, die Härtebildner und Partikel in Schwebe halten:

• Sie vermeiden Ausfällungen vollständig und führen zu einer sauberen Kesselinnenoberfläche.

• Sie sind flexibler gegenüber schwankenden Rohwasserqualitäten und Laständerungen.

• Besonders geeignet für variable Betriebsweisen oder Systeme, in denen eine präzise Phosphatführung schwierig ist.

In der Praxis wird häufig eine Kombination aus Phosphat und Polymeren eingesetzt, um die Vorteile beider Systeme zu nutzen. Welche Strategie optimal ist, hängt von Kesseltyp, Druckstufe, Rohwasserqualität und Betriebspraxis ab. ALMA AQUA erstellt hierfür individuelle Programme, die exakt auf die jeweilige Anlage abgestimmt sind.

Das Kondensat stellt einen wesentlichen Teil des Wasserhaushalts dar und ist aus energetischer Sicht extrem wertvoll. Gleichzeitig ist es durch CO₂-Aufnahme anfällig für Korrosion. Hier kommen spezielle Additive ins Spiel, die je nach Anlagentyp und Kondensatnetz unterschiedlich wirken.

Neutralisierende Amine (z. B. Morpholin, Ethanolamin, Cyclohexylamin):

• Binden Kohlensäure und heben den pH-Wert im Kondensat an.

• Schützen so vor CO₂-induzierter Korrosion.

• Eignen sich besonders für Netze mit hohem Rücklaufanteil und gleichmäßigen Betriebsbedingungen.

Filmbildende Amine (Film Forming Substances, FFS):

• Bilden einen hydrophoben Schutzfilm auf den Rohrinnenflächen.

• Verhindern direkten Kontakt von Kondensatwasser und Metall.

• Bieten Vorteile bei verzweigten oder schlecht kontrollierbaren Netzen, da der Schutz auch bei schwankender Chemie bestehen bleibt.

In vielen Fällen wird ein Hybridansatz gewählt, bei dem neutralisierende Amine für pH-Stabilität und filmbildende Substanzen für zusätzlichen Materialschutz sorgen.

Die Wahl des richtigen Kondensatprogramms ist eng mit der Netztopologie, Rücklaufquote und Prozessanforderungen verknüpft. ALMA AQUA unterstützt Betreiber mit detaillierten Analysen, Dosierstrategien und Monitoringkonzepten, um das Kondensatnetz langfristig korrosionsfrei und energieeffizient zu halten.

Die Art des Kessels bestimmt maßgeblich die Anforderungen an die Wasserchemie und die Behandlung mit Prozessadditiven. Während die Grundprinzipien – Korrosionsschutz, Ablagerungskontrolle, Dampf- und Kondensatqualität – für alle Systeme gelten, unterscheiden sich die Details deutlich.

Großwasserraumkessel (EN 12953):

• Weit verbreitet in der Industrie, robust und tolerant gegenüber schwankenden Betriebsbedingungen.

• Wasser- und Dampfraum sind groß, wodurch kurzfristige Belastungen abgepuffert werden können.

• Behandlung: Klassisch mit Phosphat-/Polymer-Programmen, Alkalisierungsmitteln und Entschäumern. Überwachung über Leitfähigkeit, Phosphat und pH.

Wasserrohrkessel (EN 12952):

• Werden bei höheren Drücken und Leistungen eingesetzt, z. B. in Kraftwerken oder energieintensiven Industrien.

• Sehr empfindlich gegenüber Ablagerungen, da dünnwandige Rohre mit hohen Wärmeflüssen betrieben werden. Schon dünne Beläge führen hier zu Überhitzung und Schäden.

• Behandlung: Strengere Anforderungen an Speise- und Kesselwasser (vollentsalzt, ggf. mit Polishing über Mischbettfilter). Häufig wird auf All-Volatile-Treatment (AVT)-Strategien mit Sauerstoffbinder und pH-Stellmitteln gesetzt. Phosphatführung ist nur eingeschränkt zulässig und wird eng überwacht.

Niederdruckkessel:

• Arbeiten oft in kleineren Gewerbeanwendungen oder als Hilfskessel.

• Geringere Drücke und Temperaturen, aber oft mit stark schwankenden Lasten.

• Behandlung: Weniger komplex, meist mit Enthärtung, Sulfitdosierung und einfacher Phosphatführung abgedeckt. Dennoch sind regelmäßige Probenahmen entscheidend, um Korrosion und Belagsbildung zu vermeiden.

Heißwasserkessel:

• Werden für Prozess- und Fernwärme eingesetzt.

• Keine Verdampfung, daher steht die Korrosionskontrolle im Vordergrund.

• Behandlung: Fokus auf Sauerstoffbindung, pH-Führung und Korrosionsinhibitoren, weniger auf Entschäumung oder Dampfqualität.

Zusammenfassung:

• Großwasserraumkessel: robust, klassische Programme, höhere Toleranz.

• Wasserrohrkessel: hohe Empfindlichkeit, strengste Wasserqualität, AVT-Programme.

• Niederdruckkessel: einfache Systeme, aber mit erhöhtem Risiko bei schwankendem Betrieb.

• Heißwasserkessel: Schwerpunkt Korrosionsschutz, keine Dampfaufbereitung.

ALMA AQUA berücksichtigt diese Unterschiede und entwickelt maßgeschneiderte Dosier- und Überwachungskonzepte, die den jeweiligen Kesseltyp, die Druckstufe und die Herstellervorgaben exakt abbilden.

Der Betrieb einer Kesselanlage endet nicht mit der einmaligen Inbetriebnahme. Entscheidend ist eine kontinuierliche Betreuung, die sicherstellt, dass Speise-, Kessel- und Kondensatwasser jederzeit innerhalb der zulässigen Grenzwerte geführt werden. ALMA AQUA unterstützt Betreiber mit einem vollständigen Leistungspaket über den gesamten Lebenszyklus:

• Regelmäßige Probenahme und Analytik: Untersuchung von Leitfähigkeit, pH, Sauerstoff, Härte, Phosphat, Kieselsäure, Eisen/Kupfer sowie Kondensatparametern.

• Überwachungskonzepte: Kombination aus Online-Messungen (Leitfähigkeit, pH, Sauerstoff, Temperatur) und Laboranalysen mit definierter Messfrequenz.

• Dosier- und Betriebsoptimierung: Anpassung von Chemikalienmengen, Abschlämmstrategien und pH-Führung an aktuelle Betriebszustände.

• Berichterstattung und Dokumentation: Bereitstellung von Messprotokollen, Trendanalysen und normgerechten Nachweisen (EN 12952/12953).

• Schulung und Training des Betriebspersonals: Vermittlung von Know-how für richtige Probenahme, Chemikalienhandhabung und Störfallroutinen.

• Störfall- und Optimierungsunterstützung: Schnelle Anpassung von Behandlungsprogrammen bei Rohwasseränderungen, Lastspitzen oder Abweichungen.

So stellen wir sicher, dass Kesselanlagen nicht nur regelkonform, sondern auch energieeffizient, sicher und wirtschaftlich betrieben werden.

Die korrekte Einstellung ist die Grundlage für einen stabilen und sicheren Betrieb. Wir gehen dabei in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten vor:

1. Systemaufnahme: Analyse der Kesselanlage (Kesseltyp, Druckstufe, Speisewasserstation, Entgasung, Abschlämmungen) sowie Aufnahme der Betriebsbedingungen und Rohwasserqualität.

2. Zieldefinition: Festlegung der Prioritäten – z. B. maximale Dampfqualität, Minimierung von Korrosion, Reduktion von Brennstoffkosten oder erhöhte Kondensatrückgewinnung.

3. Produktempfehlung: Auswahl der passenden Additive (Sauerstoffbinder, Phosphat-/Polymer-Konditionierung, Alkalisierer, Entschäumer, Kondensatprogramme) auf Basis der Analyse.

4. Dosier- und Überwachungskonzept: Entwicklung einer Strategie mit Dosierstellen, Mengen, Sollwerten für Leitfähigkeit, pH, Phosphat und Abschlämmzyklen.

5. Validierung durch Probenahme: Regelmäßige Labor- und Online-Messungen bestätigen, dass die eingestellten Werte stabil eingehalten werden.

6. Optimierung und Dokumentation: Anpassung der Strategie im Betrieb, Erstellung von Trendberichten und Nachweisen für Betreiber und Behörden.

Damit wird sichergestellt, dass das Kesselsystem vom ersten Betriebstag an regelkonform geführt wird und sich auch unter wechselnden Bedingungen zuverlässig und effizient betreiben lässt.