Dosiermittel für den Betrieb von Dampferzeugern

Handhabung Ι Phosphat Ι Sulfit Ι Ammoniak Ι Natronlauge Ι Hydrazin Ι DEHA Ι MEKO Ι POC

Neben der äußeren Wasseraufbereitung durch chemische und physikalische Verfahren sind in das Speisewasser von Dampferzeugern verschiedene Konditionierungsmittel zur Abbindung von Resthärte und Restsauerstoff sowie zur Erhöhung der Alkalität zu dosieren.

Bei einer einwandfrei funktionierenden äußeren Wasseraufbereitung und kontinuierlichem Kesselbetrieb ist nach unser Erfahrung die Dosierung von Trinatriumphosphat, Natriumsulfit und ggf. Ammoniak oft am wirtschaftlichsten. Für salzhaltig oder salzarm betriebene Dampfkessel mit einem Betriebsdruck bis 30 bar ist die Dosierung von Phosphat und Sulfit direkt in den Speisewasserbehälter üblich. Bei verzweigten Kondensatnetzen oder sehr hohem Kondensatrücklauf zusätzlich die Dosierung von Ammoniak zur Alkalisierung des Kondensats. Bei salzfreier Fahrweise die Dosierung von Trinatriumphosphat oder ggf. Natronlauge zur Alkalisierung des Kesselwassers, und Ammoniak zur Alkalisierung des Kondensats.

Für Lebensmittelbetriebe sind nur nicht dampfflüchtige Dosiermittel in grösseren Mengen zugelassen, wie zum Beispiel Phosphat und Sulfit.

Bei durch regelmäßiges An- und Abfahren der Kesselanlage bedingten Sauerstoffeinbrüchen wird oft Phosphat und zusätzlich ein dampfflüchtiges Sauerstoffbinde- und Passivierungsmittel wie Hydrazin oder DEHA zur Konservierung des Kondensatnetzes dosiert. Es dürfen jedoch auf keinen Fall gleichzeitig verschiedene Sauerstoffbindemittel dosiert werden.

Bei systembedingten Härteeinbrüchen in das Kondensat wird oft POC als Resthärte-Stabilisator dosiert.

Darüber hinaus wird eine Vielzahl verschiedener Dosierchemikalien auf dem Markt angeboten, oft als Kombi-Produkte. Die Wirtschaftlichkeit dieser Dosierprogramme ist jeweils am Einzelfall genau zu prüfen.

Handhabung (Allgemein)

Die Dosierung erfolgt entweder an einer mischungsintensiven Stelle in den Speisewasserbehälter, oder in die Saugleitung der Speisewasserpumpe. Bei Hochdruck-Dampferzeugern werden Feststoff-Alkalisierungsmittel direkt in den Wasserraum des Dampferzeugers oder hinter der Entnahmestelle für die Einspritzkühlung in die Speisewasserleitung dosiert.

Häufig werden die Dosierpumpen mit den Kesselspeisepumpen oder der Zusatzwasserregelung parallel geschaltet, was eine quasi-mengenproportionale Dosierung ermöglicht. Die Dosierleistung wird an die im Kesselwasser gemessenen Werte angepasst, um die Konzentration an Dosiermitteln im Bereich der Richtwerte zu halten. Sinnvoll ist eine Einstellung im Bereich von 30 ... 100% der Dosierpumpenleistung. Sollte dies nicht ausreichen, so ist die Konzentration des Dosiermittels zu ändern. Zum Ansetzen von Dosierlösungen ist Weichwasser bzw. Deionat oder Permeat zu verwenden.

Die genauen Richtwerte für Dosiermittelkonzentrationen im Kesselwasser sind den entsprechenden Angaben des jeweiligen Kesselherstellers bzw. Dosiermittellieferanten zu entnehmen. Siehe auch Grenz- und Richtwerte für das Speise- und Kesselwasser von Dampferzeugern.

Beim Umgang mit Dosierchemikalien sind die einschlägigen Sicherheitsvorschriften sowie die Angaben auf den jeweiligen Sicherheitsdatenblättern unbedingt zu beachten.

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Phosphat (Trinatriumphosphat)

Verwendungszweck: Trinatriumphosphat (Na3PO4) wird zur Abbindung der Resthärte und zur Alkalisierung zu Kesselspeisewasser dosiert.

Wirkungsweise: Die Resthärtebildner werden zu wasserunlöslichen Phosphatschlamm, z.B. Calciumphosphat (Ca3(PO4)2), abgebunden, der über die Kesselabschlämmungentfernt werden kann. Außerdem wirkt das Phosphat durch Aufnahme von Protonen alkalisierend. Phosphat ist nicht dampfflüchtig und verbleibt im Kesselwasser, wo es sich entsprechend der Eindickung aufkonzentriert.

Anwendungsgrenzen: Durch Phosphat erhöht sich der Salzgehalt des Kesselwassers. Entsprechend wird es bei salzfreier Fahrweise oder höheren Dampfdrücken nur in geringeren Konzentrationen dosiert.

Lieferform: Als Feststoff (weißes Pulver) oder als 13% Na3PO4 Lösung.

Dosierung: Die übliche Dosierkonzentration beträgt 1 ... 10% Na3PO4. In 1 l Wasser lösen sich bei einer Temperatur von 20 °C maximal 132 g Phosphat. Das Ansetzen der Phosphatlösung wird erleichtert, wenn das Phosphat mit warmem Wasser (z.B. Kondensat) vorverdünnt wird.

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Sulfit (Natriumsulfit)

Verwendungszweck:Natriumsulfit (Na2SO3) ist ein alkalisches Sauerstoffbindemittel.

Wirkungsweise: Der Restsauerstoff wird zu Natriumsulfat (Na2SO4) abgebunden. Das entstehende Natriumsulfat wirkt gleichzeitig alkalisierend. Sulfit ist nicht dampfflüchtig und verbleibt im Kesselwasser, wo es sich entsprechend der Eindickung aufkonzentriert.

Anwendungsgrenzen: Bei höheren Drücken und Temperaturen kann aus Sulfit unterschweflige Säure entstehen, welche zu Korrosionen im Kesselbereich führt. Darum ist die Verwendung von Sulfit für Kessel bis ungefähr 35 bar begrenzt. Außerdem darf Natriumsulfit nicht zusammen mit anderen Reduktionsmitteln dosiert werden, da Natriumsulfit dadurch ebenfalls zur unterschwefligen Säure reduziert werden kann.

Lieferform: Als Feststoff (weißes Pulver) oder als 20% Na2SO3 Lösung.

Dosierung: Die übliche Dosierkonzentration beträgt 1 ... 10% Na2SO3. In 1 l Wasser lösen sich bei einer Temperatur von 20 °C maximal 260 g Natriumsulfit. Das Ansetzen der Sulfitlösung wird erleichert, wenn das Sulfit mit warmen Wasser (z.B. Kondensat) vorverdünnt wird.

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Ammoniak

Verwendungszweck: Ammoniak (NH3), bzw. in Wasser gelöst Ammoniumhydroxid (NH4OH), dient zur Alkalisierung und Abbindung freier Kohlensäure in Kesselwasser und Kondensat.

Wirkungsweise: Ammoniak ist dampfflüchtig, und gelangt so mit dem Dampf in das Kondensatsystem. Dort erhöht es die Alkalität des Kondensats, und bindet freie Kohlensäure ab. Dabei entstehen Ammoniumbikarbonat (NH4HCO3) und Ammoniumkarbonat ((NH4)2CO3). Um das Ammoniak nicht schon im thermischen Entgaser auszutreiben, wird es direkt in den Wasserraum des Speisewasserbehälters oder in die Saugleitung der Kesselspeisepumpe dosiert.

Anwendungsgrenzen: Da sich in ammoniakhaltigen Kondensat ab pH-Werten > 9,5 Kupfer lösen kann, sollte der Ammoniakgehalt im Kondensat 3 mg/l nicht übersteigen.

Lieferform: Als 25% NH3 Lösung (Salmiakgeist).

Dosierung: Die übliche Dosierkonzentration liegt bei 0,5 ... 2% NH3. Die Umfüllung und Verdünnung auf Dosierkonzentrationen muss mittels gasdichter Anlagen geschehen.

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Natronlauge

Verwendungszweck: Bei salzfreier Fahrweise von Dampfkesseln wird zur Alkalisierung anstelle von Phosphat häufig Natronlauge (NaOH) dosiert. Eine Resthärteabbindung ist bei salzfreiem Speisewasser nicht notwendig.

Wirkungsweise: Natronlauge wirkt alkalisierend. Natronlauge ist nicht dampfflüchtig, und verbleibt im Kesselwasser.

Anwendungsgrenzen: Bei Neuanlagen sollte auf die Dosierung von NaOH zunächst verzichtet werden, da sich die Natronlauge in Spalten lokal anreichern kann. So kann es zu einer Laugenrisssprödigkeit des Kesselmaterials kommen. Bei älteren Systemen sind diese Mikrospalten durch Korrosionsdeckschichten geschlossen. Hier wird NaOH häufig als preisgünstigstes Alkalisierungsmittel, oft zusammen mit Ammoniak, eingesetzt.

Lieferform: Natronlauge ist als 20% , 33% oder 45% NaOH Lösung handelsüblich.

Dosierung: Die übliche Dosierkonzentration beträgt 2 ... 5% NaOH. Die Überwachung der Dosiermengen erfolgt über den pH-Wert des Kesselwassers.

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Hydrazin

Verwendungszweck: Hydrazin (N2H4) ist ein dampfflüchtiges Sauerstoffbinde- und Passivierungsmittel.

Wirkungsweise: Hydrazin gelangt in den Dampfkreislauf und ins Kondensat, und wirkt dort sauerstoffbindend und passivierend. Zur Abbindung von 1 mg/l Sauerstoff werden ungefähr 1 ... 3,5 mg/l Hydrazin benötigt.

Anwendungsgrenzen: Hydrazin ist ein krebserregender Arbeitsstoff, und wird deshalb nur noch selten und unter entsprechenden Auflagen eingesetzt.

Lieferform: Als dosierfertige 15%, 35% oder 65% N2H4 Lösung.

Dosierung: Der übliche Dosierüberschuss im Kesselwasser liegt je nach Betriebsdruck und Fahrweise bei 0,1 ... 1,0 mg/l N2H4. Zur Dosierung und Umfüllung sind gasdichte, bauartzugelassene Systeme zu verwenden.

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DEHA (Diethylhydroxylamin)

Verwendungszweck: DEHA (Diethylhydroxylamin, (C2H5)2NOH) ist ein Sauerstoffbinde- und Passivierungsmittel, und eignet sich besonders zum Schutz des Dampf- und Kondensatbereichs.

Wirkungsweise: DEHA ist dampfflüchtig, und wirkt sauerstoffbindend sowie passivierend. Zur Abbindung von 1 mg/l Sauerstoff werden ungefähr 1,24 ... 3,0 mg/l DEHA benötigt.

Anwendungsgrenzen: Als Reaktionsprodukt entstehen auch schwache organische Säuren. Deshalb sollte DEHA zusammen mit einem Alkalisierungsmittel wie Ammoniak eingesetzt werden, bzw. eine ausreichende Feststoffalkalität im Kesselwasser vorhanden sein. DEHA kann üblicherweise für Dampfkessel bis zu 85 bar Betriebsdruck verwendet werden.

Lieferform: Als 85%ige Lösung oder als Kombiprodukt.

Dosierung: Die übliche Dosierkonzentration beträgt 15 ... 30% DEHA. Empfohlen wird ein Dosierüberschuss von 0,1 ... 0,25 mg/l DEHA im Speisewasser.

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MEKO (Methylethylketoxim)

Verwendungszweck: MEKO (Methylethylketoxim) wird als Sauerstoffbindemittel eingesetzt, vor allem zum Schutz des Dampf- und Kondensatsystems.

Wirkungsweise: MEKO ist ein stark dampfflüchtiges Sauerstoffbindemittel. Zur Abbindung von 1 mg Sauerstoff werden ungefähr 5 ... 6 mg MEKO benötigt.

Anwendungsgrenzen: MEKO ist nur schwer wasserlöslich. Im Kesselwasserbereich läuft der Sauerstoffbindungsprozess teilweise unvollständig ab. MEKO wirkt nur geringfügig passivierend, und eignet sich nur bedingt zur Konservierung bei Stillstand der Anlage. MEKO kann üblicherweise für Dampfkessel bis zu 85 bar Betriebsdruck verwendet werden.

Lieferform: Als dosierfertiges Konzentrat.

Dosierung: Dosiert wird entweder unverdünntes Konzentrat, oder eine bis zu 10%ige Lösung. Es wird ein Dosiermittelüberschuss von 0,75 ... 1,25 mg/l MEKO im Kesselwasser empfohlen.

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POC (Polyacrylate / Organische Polycarbonsäuren)

Verwendungszweck: POC (Polyacrylate / Organische Polycarbonsäuren) dienen Stabilisierung von Resthärte und Eisenoxiden im Kesselwasser und Kondensat.

Wirkungsweise: POC ist ein Härtestabilisator. Anders als bei der Dosierung von Phosphaten entsteht kein härtehaltiger Schlamm. Die Resthärte bleibt im Kesselwaser gelöst. Eine Verschlammung der Kessels wird so wirksam vermieden.

Anwendungsgrenzen: Die Resthärte verbleibt im Kesselwasser, es sind Resthärtespuren nachweisbar. Die Wirksamkeit von POC ist deshalb im Einzelfall schwer nachzuprüfen.

Lieferform: Als dosierfertige Lösung.

Dosierung: Es werden folgende Dosierüberschüsse empfohlen:
Speisewasser: 1 mg/l POC
Kesselwasser: 20 ... 50 mg/l POC

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