Regeln für die Auslegung und den sicheren Betrieb von Dampfkesseln

Ein Dampfkessel ist eines der ältesten Geräte zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit, dessen Arbeitsmedium Wasserdampf ist. Die Konstruktion von Dampfkesseln hat sich seit Hunderten von Jahren nicht verändert. Per Definition handelt es sich hierbei um ein Gerät zur Erzeugung von Wasserdampf mit hohem Potenzial. Der Markt bietet eine Vielzahl unterschiedlicher Modelle unterschiedlicher Bauart, die sowohl im Alltag als auch in der Industrie eingesetzt werden. In diesem Artikel machen wir uns mit dem Funktionsprinzip, den Betriebsregeln und dem Anwendungsbereich von Dampfkesseln vertraut.

Funktionsprinzip und Gerät

Das Grundprinzip der Funktionsweise von Dampfkesseln verschiedener Typen ist unverändert und einfach: Wasser wird in einem geschlossenen Volumen erhitzt und in Wasserdampf umgewandelt, der anschließend zur Verrichtung nützlicher Arbeit verwendet wird. Die Energiequelle zum Heizen kann die Energie der Sonne, der Erde oder traditioneller Gas, feste Brennstoffe oder Elektrizität sein.

Je nach Verwendungszweck wird der erzeugte Dampf in zwei Arten unterteilt: gesättigter und überhitzter Dampf. Sattdampf zeichnet sich durch eine Temperatur von etwa 100 °C und einen Druck innerhalb einer Atmosphäre aus. Es wird von Haushaltskesseln erzeugt und hauptsächlich in Heizsystemen von Privathäusern verwendet.

Überhitzter Dampf ist eine Energiequelle mit hohem Potenzial, mit Temperaturen von bis zu 500 °C und einem Druck von bis zu 260 Atmosphären. Anwendungsbereich von überhitztem Dampf: Industrieanlagen und Energie – Rotation von Turbinen in Wärme- und Kernkraftwerken. Anlagen, die überhitzten Dampf erzeugen, zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad aus.

Die verschiedenen Gerätetypen sind identisch und unterscheiden sich nur in kleinen Details. In der ersten Stufe erfolgt die obligatorische Reinigung des Wassers von Metallsalzen und überschüssigem Sauerstoff. Dies ist notwendig, um die Bildung von Kesselstein und Korrosion der Kesselelemente zu verhindern. Rost und Zunder verringern die Effizienz des Geräts erheblich und können es in manchen Fällen völlig unbrauchbar machen.

Gereinigtes Wasser wird einem speziellen Tank zugeführt, von dem es über eine Rohrleitung in den Kollektor im unteren Teil gelangt, wo sich die Heizzone befindet. Dabei wird das Wasser auf 100°C erhitzt und es entsteht Wasserdampf, der selbstständig durch die Rohre aufsteigt.

Der entstehende Dampf enthält viel Feuchtigkeit und ist für die Verwendung ungeeignet. Daher besteht der nächste Schritt darin, das Arbeitsmedium zu trocknen. Der getrocknete Dampf gelangt zur bestimmungsgemäßen Verwendung in die Dampfleitung.

In Industriekesseln wird zur Erzeugung von überhitztem Dampf in der letzten Stufe zusätzlich gesättigter Dampf in der Dampfleitung erhitzt, um dessen Temperatur und Druck auf bestimmte Grenzwerte zu erhöhen.

Alle Dampfkessel arbeiten nach dem oben beschriebenen Prinzip; die Unterschiede im Gerät liegen lediglich in der Größe des Gerätes, der Art und Lage des Kollektors, dem Vorhandensein von Sicherungen, der Komplexität der Automatisierung sowie der Art der Treibstoff, der für den Betrieb verwendet wird.

Regeln für den Betrieb von Dampf- und Heißwasserkesseln

Ein Dampfkessel ist ein Gerät, das unter Druck arbeitet und zu Hochrisikoanlagen gehört. Bei unsachgemäßer Anwendung sind Verbrennungen durch überhitzten Dampf und in Ausnahmefällen eine Explosion der gesamten Anlage möglich.

Beim Betrieb ist es wichtig, die vom Hersteller vorgeschriebenen Betriebsregeln der Geräte und die behördlichen Dokumente strikt einzuhalten.

WICHTIG! Installation und regelmäßige Wartung dürfen nur von zertifizierten Fachkräften durchgeführt werden.

Die Hauptgründe für das Scheitern sind laut Statistik:

• Wasseraufbereitung von schlechter Qualität, was zu einer erhöhten Korrosion von Elementen führt und deren Effizienz erheblich verringert;
• fehlende regelmäßige Ablesung der Kraftstoffbrennkammer;
• falsche Automatisierungseinstellungen.

Das Vorhandensein von Sicherheitsvorrichtungen und die Automatisierung der Steuerung, vorbehaltlich einer professionellen Installation und Konfiguration, machen moderne Dampfkessel zu sicheren Geräten.

Arten und Anwendungsbereiche

Dampfkessel werden je nach Anwendungsbereich in zwei große Klassen eingeteilt: Haushalts- und Industriekessel.

Haushaltsgeräte erzeugen gesättigten Wasserdampf, der als Kühlmittel für Heizungsanlagen verwendet wird. In der Regel werden solche Systeme mit festen oder flüssigen Brennstoffen betrieben.

Industriekessel nutzen überhitzten Dampf unter hohem Druck, was den Wirkungsgrad der Geräte deutlich erhöht. Als Brennstoff für Industrieanlagen werden Kohle, Heizöl, Gas oder atomare Zerfallsenergie eingesetzt.

Industrielle Geräte werden in der Elektroindustrie, im verarbeitenden Gewerbe, im Baugewerbe usw. eingesetzt. Diese Geräte können als Basis der Branche bezeichnet werden. Hier nur einige Beispiele für industrielle Anwendungen:

• Dämpfen von Betonkonstruktionen;
• Sterilisation und Desinfektion in der Lebensmittelindustrie;
• Stromerzeugung;
• Antriebsantriebe von Werkzeugmaschinen und Mechanismen.