Wasseraufbereitung für industrielle Kesselsysteme

Schadensvermeidung in Großwasserraumkessel durch vollautomatische Wasseranalyse

Dipl.-Ing. Markus Tuffner, Leiter Marketing Services

Bei allen Anwendungen, in denen Wasser auf höhere Temperatur gebracht wird, können durch Inhaltsstoffe Schwierigkeiten auftreten. Die häufigsten Schäden im Kesselbetrieb entstehen durch unzureichende Wasseraufbereitung und -analytik. Durch korrosive Bestandteile im Speisewasser oder Kondensat können Behälter, Kessel oder Kondensatnetz Schaden nehmen. Um dies zu verhindern, hat Loos ein Analysegerät entwickelt, das eine selbständige und kontinuierliche Messung und Überwachung durchführt, was einen erheblich reduzierten Installationsaufwand sowohl beim Neubau als auch bei der Renovierung bedeutet.

Durch Sauerstoff- oder Kohlensäurekorrosion können ungewollte Belagsbildungen (z.B. Härtebelag) auftreten. Wird dies nicht frühzeitig erkannt, kommt es durch die Behinderung des Wärmeübergangs zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades. Nehmen die Schichtdicken zu, kann dies zu folgenschweren Schäden bis hin zu Kesselexplosionen führen. Häufig entstehen auch Probleme in nachgeschalteten Prozessen durch Aufschäumen und Wassermitriss von mangelhaft aufbereitetem Kesselwasser.

Neben der Verschlechterung der Dampfqualität hat dies negative Auswirkungen auf die Lebensdauer von Armaturen, Leitungen und der angeschlossenen Verbraucher. Aus diesem Grund hat der Gesetzgeber ein weitreichendes Regelwerk verabschiedet, das die Einhaltung genau definierter Wasserqualitäten fordert. Laut DIN EN 12953-10 werden Vorgaben bezüglich des Aussehens, der Leitfähigkeit, des pH- Wertes, der Gesamthärte, der Säurekapazität, der Eisen-, Kupfer-, Kieselsäure-, Öl/Fett-, phosphat- und Sauerstoffkonzentration gemacht.

Des Weiteren sollten die Wasser frei von organischen Substanzen ein. Abhängig von Leistung und Größe der Kesselanlage werden verschiedene Wasseraufbereitungsmaßnahmen eingesetzt. Das verwendete Rohwasser wird im Regelfall von kommunalen Versorgern zur Verfügung gestellt und unter anderem durch nachfolgende Verfahren für den Einsatz im Kesselbetrieb aufbereitet.

Enthärtung oder Entsalzung

Bei kleineren Anlagen oder hohen Kondensatrückflussraten wird häufig eine kostengünstige Enthärtung eingesetzt, bei der die Härtebildner des Wassers (hauptsächlich: Ca- und Mg- Ionen) gegen Natrium-Ionen ausgetauscht werden. Die Ionentauscher werden mit einer Salzlösung (NaCl) regeneriert. Die Umkehrosmose ist ein kostenintensiveres Verfahren und wird daher vorwiegend bei Anlagen mit hohen Frischwasserraten eingesetzt oder wenn aus anderen Gründen (z.B. Dampfqualität) Kesselwasser mit geringer Leitfähigkeit benötigt wird. Hierfür werden einseitig durchlässige Membranen verwendet, die wie ein Filter im Molekularbereich arbeiten. Je nach Größe der Anlage ist eine Voroder Nachenthärtung erforderlich. Die Vorenthärtung ist wie die oben beschriebene Enthärtung ausgeführt und wird tendenziell bei kleineren Leistungen eingesetzt. Zum Entsalzen großer Wassermengen werden im Regelfall vor Eintritt in die Osmose Chemikalien dosiert zugeführt. Nachgeschaltet ist eine Enthärtung, die die verbliebenen Erdalkalien (Ca- und Mg-Ionen) eliminiert. Entcarbonisierung tritt zunehmend in den Hintergrund. Das Verfahren arbeitet ähnlich wie die Enthärtung nach dem Ionenaustauschverfahren.