Der Dampfkessel und seine Funktionen

dampfkessel
Eine aus Sicht privater Haushalte exotische Art der Wärmeerzeugung liefert ein Dampfkessel. Die Nutzung von verdampftem Wasser besitzt physikalische Eigenschaften, die vor allem für den industriellen Wärmebedarf vorteilhaft sind.

Dampferzeuger liefern bei gleicher Stoffmasse und Temperatur die sechsfache Wärmemenge von Wasser.

Funktionsweise und Wirkungsgrad

Aus diesem Grund wird ein Dampfkessel eingesetzt, wenn hohe und konzentrierte Hitzekraft benötigt wird. Typische Einsatzgebiete sind:

  • Lebensmittelbetriebe, die Erhitzen und Sterilisieren müssen
  • Rohöl verarbeitende Raffinerien
  • Holzwirtschaft mit thermischer Holzbehandlung

Für den Privathaushalt spielt diese spezifisch verdichtete „Energieballung“ als Heizsystem keine Rolle. Mit Kleinstdampfkessel werden einige Haushaltsgeräte wie Bügeleisen und Dampfreiniger betrieben. In größerer Dimension entstehen schnell enorme Druckenergien. Ein Dampfkessel ist gesetzlich als überwachungsbedürftige Anlage definiert. Im Einzelnen regelt die Dampfkesselverordnung (DampfkV) die Errichtung und den Betrieb von Dampfkesselanlagen.

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Hinweis zur Effizienz

Reine Flammrohrkessel besitzen kein Rauchrohr und werden ausschließlich von innen befeuert. Konstruktionsziel bei jedem Dampferzeuger ist die größtmögliche Annäherung des Wirkungsgrads an die im Wasserdampf enthaltene Energie.

Moderne Dampfkessel im industriellen Einsatz erreichen Wirkungsgrade zwischen 90 und 95 Prozent.

Ein Dampfkessel enthält Wasser, das im Prinzip von jedem Energieträger erhitzt und zum Verdampfen gebracht werden kann. Um den hohen Wärmeenergiegehalt mechanisch zusätzlich zu steigern, wird der Dampf mehrfach im Kessel umgeleitet. Ein sogenanntes Flammrohr führt den Dampf entlang der Längsseite des Kesselraums.

In mehreren Zügen komprimiert ein dünneres Rauchrohr den Wasserdampf. Jedes einzelne Rauchrohr erhöht durch seine Oberfläche die Wärmeabschöpfung beziehungsweise Wärmetauschkapazität.

Gefahrenpotenziale und Genehmigungsschritte

Die „geballte“ Energie im Dampfkessel wird in gängigen Industrieanwendungen für Dampftemperaturen von 500 Grad Celsius und 36 bar Druckerzeugung ausgelegt. Die Wärmeleistungen bewegen sich zwischen 2.000 und 10.000 Kilowattstunden. Das komplette geschlossene Kessel- und Leitungssystem muss diesem Druck und diesen Temperaturen widerstehen können.

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Genehmigung eines Dampferzeugers

Um einen Dampferzeuger betreiben zu dürfen, sind drei Genehmigungsschritte obligatorisch:

  • Die Anlage muss vor Inbetriebnahme durch öffentlich zugelassene Überwachungsstellen wie TÜV oder DEKRA abgenommen werden
  • Die zuständige Behörde muss eine Betriebserlaubnis gewähren
  • Durchführung regelmäßige Kontrollen und Prüfungen von einer zugelassenen Überwachungsstellen

Je nach Dimensionierung und Leistung wird in vielen Fällen eine zusätzliche Qualifikation von Dampfanlagenbetreibern verlangt. Alle Dampfanlagen, die den Betriebsdruck von 0,5 bar überschreiten, eine über 110 Grad Celsius liegende Betriebstemperatur aufweisen und/oder ein Kesselvolumen von mehr als zwei Litern haben, unterliegen der Druckgeräterichtlinie (DGRL).

Gebrauchte Dampfkessel und Anlagen kaufen und betreiben

Auch wenn ein gebrauchter Dampfkessel erworben und betrieben werden soll, kommen die DampfkV und die DGRL in vollem Umfang zur Anwendung. Im Kaufvertrag sollte eine Vorbehaltsklausel eingefügt werden, die den vollständigen Eigentumsübergang erst nach dem Erhalt der Betriebserlaubnis regelt.

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Kesselarten

Neben den Dampfkesseln können technisch ähnlich oder gleich aufgebaute Kesseltypen unter folgenden Stichworten gefunden werden:

  • Flammrohr- und Flammrohrrauchkessel
  • Naturumlauf- und Dreizugkessel
  • Dampfkesselanlagen

Instandhaltung und Entsalzung

Ein typisches und nicht zu vermeidendes physikalisches Phänomen in Dampfkesseln und Anlagenteilen ist die Ausbildung von Salzen. Die aggressiven Salze wirken auf Kesselinnenwände, Anschlüsse und Leitungen korrodierend. Dem zuerst beginnenden Effektivitätsverlust bis zur später eintretenden Anlagenbeschädigung wirkt das Absalzen entgegen. Dabei kontrolliert der Fachmannn den permanenten Versalzungsgrad. Dies geschieht über eine Messung der Leitfähigkeit des Rohstoffs, also hier dem Kesselwasser.