umwelt-online: SchiffsdampfkesselRL (5)

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Tafel 1: Anforderungen an salzfreies ¹² Speisewasser für Durchlauf-Dampferzeuger

Tafel 2: Anforderungen an salzfreies ¹² Speisewasser für Umlauf- und Großwasserraum-Dampferzeuger

Tafel 3: Anforderungen an Kesselwasser von Umlauf und Großwasserraum-Dampferzeugern bei salzfreiem ¹² Speisewasser

Tafel 4: Anforderungen an salzarmes und salzhaltiges ¹² Speisewasser für Umlauf- und Großwasserraum-Dampferzeuger

Tafel 5a: Anforderungen an das Kesselwasser für Großraum-Dampferzeuger bei salzarmem und bei salzhaltigem ¹² Speisewasser

Tafel 5b: Anforderungen an das Kesselwasser für Umlauf-Dampferzeuger bei salzarmem und bei salzhaltigem ¹² Speisewasser

Tafel 6: Anforderungen an das Kreislaufwasser ¹³

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1 Allgemeines

Der in Dampfkesselanlagen überwiegend verwendete Werkstoff ist Stahl. Er wird von Wasser und Dampf angegriffen. Unter geeigneten Bedingungen führt der Angriff jedoch zu einer mit dem Stahluntergrund verwachsenen Schutzschicht, die den weiteren Zutritt des Wassers oder Dampfes zur Stahloberfläche behindert und damit eine Selbsthemmung des Korrosionsvorganges bewirkt. Magnetit- bzw. Hämatitschutzschichten sowie vergleichbare Schutzschichten auf anderen metallischen Werkstoffen sind unerlässlich zur Vermeidung von Korrosion. Korrosionsprodukte verschlechtern die Beschaffenheit von Speise bzw. Kesselwasser, weil sie Ablagerungen bilden.

Ablagerungen können als Folge der Kristallisation gelöster Stoffe aus übersättigter Lösung oder durch Abscheidung suspendierter Stoffe entstehen.

Unter Ablagerungen bestimmter Morphologie können im Wasser gelöste Elektrolyte in Abhängigkeit von der thermischen Belastung so weit aufkonzentriert werden, dass eine korrosive Schädigung des Rohrwerkstoffes erfolgt.

Suspendierte Feststoffe sowie emulgierte oder gelöste organische Substanzen fördern, vor allem im alkalischen Bereich, die Schaumneigung von Kesselwasser und tragen zur Verunreinigung des Sattdampfes bei, die ihrerseits Ablagerungen bzw. Versalzungen in Überhitzern nach sich zieht.

Organische Substanzen stellen Stoffgemische dar, die bezüglich ihrer Zusammensetzung und ihres Verhaltens unter den Betriebsbedingungen eines Dampfkessels nicht überschaubar sind. Sofern sie im Kessel zu sauren Zersetzungsprodukten aufgespalten werden, ist bei ungenügender Alkalisierung des Kesselwassers Korrosion im Dampferzeuger zu erwarten. Öl kann allein oder gemeinsam mit suspendierten Stoffen - z.B. Korrosionsprodukten, ungelösten Erdalkaliverbindungen - Abscheidungen bilden, die Schäden am Dampferzeuger begünstigen.

Mit dem Dampf sind gasförmige Stoffe flüchtig. Außerdem sind im Wasser gelöste Stoffe zu einem gewissen Betrag in Dampf löslich. Die Löslichkeit ist druck- und temperaturabhängig. Im Sattdampf gelöste Stoffe können ebenfalls in Abhängigkeit von Druck und Temperatur im Überhitzer ausgeschieden werden und Ablagerungen bilden sowie in Gegenwart von Feuchtigkeit Korrosion verursachen.

Bei Umlauf- und Großwasserraumkesseln verbleiben, vom dampflöslichen Anteil abgesehen, alle mit dem Speisewasser eingebrachten Stoffe im Kessel und reichem sich dort an. Zwischen Speisewasser- und Kesselwasserqualität besteht demnach eine direkte Beziehung. Die Stoffanreicherung im Kesselwasser (Eindickung) führt insbesondere beim Betrieb mit salzhaltigem Speisewasser zu hohen Konzentrationen, die jedoch über die Absalzung beeinflussbar sind. Die Inhaltsstoffe des Kesselwassers haben - unter gleichzeitiger Betrachtung des Überhitzers - Einfluss auf Korrosionsvorgänge und auf die Bildung von Ablagerungen. Da die Löslichkeit bestimmter Salze (Sulfate, Phosphate) mit steigender Temperatur abnimmt und damit Ausscheidungen aus übersättigter Lösung begünstigt werden, muss die Anreicherung von Salzen im Kesselwasser druckstufenabhängig in Grenzen gehalten werden. Für die Entfernung gelösten Sauerstoffes ist die thermische Druckentgasung des Speisewassers die Regel.

2 Behandlung von Speise- und Kesselwasser

Zur Verbesserung der Speise und Kesselwasserqualität ist eine chemische Konditionierung erforderlich. Hierbei müssen Bedingungen eingehalten werden, unter denen Korrosion bereits in denjenigen Systemen weitgehend unterbunden wird, die dem Dampferzeuger vorgeschaltet sind. Die Konditionierung muss unter Beachtung der nachfolgenden Hinweise demnach so erfolgen, z.B. durch Chemikaliendosierung vor Niederdruckvorwärmern, dass der Gehalt an Korrosionsprodukten im Speisewasser vor Kesseleintritt so gering wie möglich ist.

Bei allen in Frage kommenden Fahrweisen ist die Einhaltung des in den Tafeln angegebenen pH-Bereiches im Speise bzw. Kesselwasser notwendig. Die obere Begrenzung des pH-Wertes kann zusätzlich durch Anlagenteile bestimmt werden, die außerhalb des Gültigkeitsbereiches dieses Kapitels liegen und die aus anderen metallischen Werkstoffen als Stahl, z.B. aus Kupfer- oder Aluminiumwerkstoffen, gefertigt sind.

2.1 Konditionierung mit Alkalisierungsmitteln (alkalische Fahrweise)

2.1.1 Betrieb mit salzfreiem Speisewasser

Der pH-Wert im Speisewasser soll > 9 sein. Er darf bei Durchlaufkesseln nur mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln, z.B. mit Ammoniak, eingestellt werden, die gleichzeitig eine Alkalisierung des Kondensates bewirken.

Im Speisewasser von Umlaufkesseln ist ebenfalls ein pH-Wert > 9 einzustellen; der pH-Wert des Kesselwassers soll druckstufenlabhängig bei 10,0 ± 0,2 bzw. 9,5 ± 0,2 liegen. Diese Bedingung ist durch Einstellung des pH-Wertes >9 mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln im Speisewasser jedoch nicht erreichbar, sondern sie kann nur durch zusätzliche Dosierung fester Alkalisierungsmittel - z.B. Natriumhydroxid, Trinatritumphosphat - in das Speisewasser hinter der Abnahme des Einspritzwassers für Dampfkühler oder in das Kesselwasser erfüllt werden. Die kombinierte Anwendung flüchtiger und fester Alkalisierungsmittel ist das empfohlene Konditionierungsverfahren für Speise und Kesselwasser von Umlauf- und Großwasserraumkesseln. Wegen unvermeidbarer Anreicherungsvorgänge bei Großwasserraumkesseln kann bei Dosierung von Natrium- bzw. Kaliumhydroxid infolge hoher lokaler Laugekonzentration Spannungsrißkorrosion auftreten. Deshalb wird als festes Alkalisierungsmittel für Großwasserraumkessel Trinatriumphosphat empfohlen. Die pH-Wert-Grenzen können allein durch entsprechende Dosierung gehalten werden, ohne dass die Absalzrate beeinflußt wird. Die Anwendung fester Alkalisierungsmittel erlaubt erhöhte Leitfähigkeit des Kesselwassers. Bei Erhaltung extrem niedriger Kesselwasser-Leitfähigkeiten ist die Konditionierung ausschließlich mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln möglich, obwohl die angegebenen pH-Werte im Kesselwasser dann nicht erreicht werden.

2.1.2 Betrieb mit salzhaltigem Speisewasser

Der für das Speisewasser erforderliche pH-Wert >9 muss, wenn er nicht bereits vom Zusatzwasser her vorgegeben ist, durch Dosierung von Alkalisierungsmitteln eingestellt werden. Im allgemeinen sind hierzu feste Alkalisierungsmittel notwendig; sofern der Verwendungszweck des Dampfes es zulässt, werden im Hinblick auf eine Alkalisierung im Kondensatbereich zusätzlich flüchtige Alkalisierungsmittel, z.B. Ammoniak, empfohlen.

Im Kesselwasser ist eine Mindestalkalität entsprechend einem pH-Wert 9,5 einzuhalten, die über die Speisewasser-Alkalität beeinflussbar ist. Andererseits darf zwecks Verhütung von Laugeanreicherung und Schutzschichtzerstörung sowie Unterdrückung des Kesselwasserschäumens ein maximaler pH-Wert nicht überschritten werden. Die zulässige Höchstgrenze ist um so niedriger anzusetzen, je höher der Betriebsüberdruck ist. Bewirkt das durch Zersetzung von Hydrogencarbonaten aus enthärtetem oder teilentsalztem Zusatzwasser entstehende Natriumhydroxid eine unzulässig hohe Kesselwasseralkalität, so ist die Einhaltung bzw. das Unterschreiten der oberen pH-Wert-Begrenzung durch Absetzen von Kesselwasser sicherzustellen.

Durch lokal unvermeidbare Anreicherungsvorgänge in Großwasserraum-Dampferzeugern kann bei Verwendung salzarmen Speisewassers durch eine zu hohe Konzentration an Natriumhydroxid im Kesselwasser, bevorzugt im Einwalzbereich von Rauchrohren, alkaliinduzierte Spannungsrißkorrosion auftreten. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, ist die genannte Mindestkonzentration an Phosphat im Kesselwasser einzuhalten und der zulässige pH-Bereich eingeschränkt.

2.2 Konditionierung mit Oxidationsmitteln (neutrale Fahrweise)

Die Konditionierung mit Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid ist bei Durchlaufkesseln in Verbindung mit dem für diese Kesselbauart erforderlichen salzfreien Speisewasser anwendbar. Die Dosierung von Oxidationsmitteln ermöglicht unter diesen Voraussetzungen den Verzicht auf eine Alkalisierung des Speisewassers.

Der pH-Wert des Speisewassers soll > 6,5 sein. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Leitfähigkeit des Speisewassers vor und hinter Proben ahme Kationenaustauscher gleich ist und derjenigen von salzfreiem Speisewasser entspricht. Die Dosierung des Oxidationsmittels muss so erfolgen, dass bei Sauerstoffkonzentrationen zwischen 0,050 und 0,25 mg/l die Korrosionsproduktkonzentration im Speisewasser vor Kesseleintritt das Minimum erreicht.

2.3 Konditionierung mit Alkalisierungs- und Oxidationsmitteln (kombinierte Fahrweise)

Die kombinierte Dosierung von Ammoniak und Sauerstoff als Konditionierungsmittel ist bei Durchlaufkesseln in Verbindung mit dem für diese Kesselbauart erforderlichen salzfreien Speisewasser anwendbar. Bei gleichwertigem Korrosionsschutz für Stahl wie bei alternativen Fahrweisen bietet die kombinierte Konditionierung verbesserten Korrosionsschutz für Kupferwerkstoffe in Anlagenteilen außerhalb des Dampferzeugers.

Die Einstellung des pH-Wertes zwischen 8,0 und 9,0 im Speisewasser mit Ammoniak gewährleistet noch keinen hinreichenden Korrosionsschutz für Stahl. Deshalb wird die Sauerstoffkonzentration zwischen 0,03 und 0,15 mg/l so bemessen, dass die Korrosionsproduktkonzentration im Speisewasser vor Kesseleintritt das Minimum erreicht.
 

Kapitel VI  - Schiffsdampfkesselrichtlinie
Ausrüstung von Ölschlammverbrennungsanlagen an Dampfkesselanlagen

1 Allgemeines

Dieses Kapitel beschreibt die zusätzlichen Anforderungen an Ölschlammverbrennungsanlagen, die über die für Schiffsdampfkessel genannten Anforderungen der Kapitel I bis V hinaus gelten. Als Ölschlammverbrennungsanlagen an Schiffsdampfkesseln im Sinne dieses Kapitels gelten Anlagen, die zur Verbrennung von Ölschlamm dienen, der an Bord eines Seeschiffes anfällt. Sie gelten nicht für die Verbrennung von Klärschlamm und hausmüllartigen Abfällen. Nicht zur Verbrennung gelangen dürfen Brennstoffe oder deren Gemische, die einen Flammpunkt unter 60 °C aufweisen,

2 Begriffe

2.1 Ölschlamm

2.1.1 Ölschlamm gemäß dieses Kapitels sind Abfälle mineralischer Öle, wie sie an Bord von Seeschiffen aus dem Schiffsbetrieb anfallen. Sie bestehen im wesentlichen aus:

(1) Ölschlamm aus Brennstoff- und Schmierölseparatoren,

(2) Motorenablassöl (Altöl),

(3) Lecköl,

(4) Restöl aus Bilgenentölern.

2.1.2 Der an Bord anfallende unaufbereitete Ölschlamm beträgt erfahrungsgemäß 1,5 bis 2,5 % der verbrauchten Brennstoffmenge.

2.2 Ölschlammverbrennungsanlagen

2.2.1 Unter Ölschlammverbrennungsanlagen sind Ölfeuerungsanlagen zu verstehen, die auch zur Verbrennung von Ölschlamm geeignet sind,

2.2.2 Die Ölschlammverbrennungsanlage besteht aus:

(1) Ölschlammtank.

(2) Ölschlammaufbereitungsanlage,

(3) Ölbrenner,

(4) Dampfkessel

3 Ölschlammtanks

3.1 Für die Lagerung sind ausreichend groß bemessene Ölschlammtanks vorzusehen ¹⁷

Bei der Bestimmung der Tankgröße sind insbesondere zu berücksichtigen:

(1) Maschinenleistung,

(2) Verbrennungsmöglichkeiten,

(3) Gesamtinhalt aller Brennstofftanks.

3.2 Ölschlammtanks müssen geeignete Einrichtungen zur Entwässerung haben.

4 Ölschlammaufbereitungsanlagen

4.1 Allgemeines

Der Ölschlamm muss so aufbereitet werden, dass er brennbar und pumpfähig wird. Hierzu müssen mindestens folgende Einrichtungen vorhanden sein:

(1) Ölschlammaufbereitungstank (Tank zum Mischen von Ölrückständen mit Brennstoff),

(2) Ölschlammvorwärmeinrichtung,

(3) Homogenisiereinrichtung,

(4) Wassergehaltsmesseinrichtung,

(5) Ölschlammfilter.

4.2 Ölschlammaufbereitungstank

4.2.1 Der Aufbereitungstank muss zusätzlich zu dem Ölschlammtank vorhanden sein.

4.2.2 Es sind geeignete Entwässerungseinrichtungen zur Erlangung von brennfähigem Ölschlamm vorzusehen.

4.2.3 Zur eventuellen Verbesserung der Brennfähigkeit und des Heizwertes ist ein Brennstoffanschluss vorzusehen.

4.3 Ölschlammvorwärmung

Für die Ölschlammvorwärmung gilt Kapitel IV Abschnitt 5.2 sinngemäß.

4.4 Homogenisiereinrichtung

4.4.1 Die Homogenisiereinrichtung muss sicherstellen, dass der gesamte Inhalt des Ölschlammaufbereitungstanks zu einem homogenen und brennfähigen Gemisch aufbereitet wird.

4.4.2 Diese Einrichtung darf erst nach ausreichender Entwässerung des Ölschlamms in Betrieb gesetzt werden,

4.5 Wassergehaltsmesseinrichtung

Eine Einrichtung zur kontinuierlichen Anzeige und Überwachung des Wassergehaltes im Ölschlamm ist vorzusehen.

4.6 Ölschlammfilter

In der Brennerversorgungsleitung ist ein Doppelfilter mit Differenzdruckanzeige vorzusehen.

5 Ölbrenner

5.1 Der Ölbrenner muss in Aufbau und Ausrüstung den Anforderungen des Kapitels IV entsprechen.

5.2 Der Ölbrenner muss geeignet sein, Ölschlamm sicher zu verbrennen. Hierzu ist der Ölbrenner einer Einzelprüfung durch den Sachverständigen zu unterziehen,

5.3 Der Ölbrenner sollte für folgende Mindestdurchsätze ausgelegt sein:

6 Dampfkessel

6.1 Kesselauslegung

Der Dampfkessel muss für die Verbrennung von Ölschlamm geeignet sein. Hierfür sind insbesondere folgende Punkte zu beachten:

6.1.1 Der Feuerraum muss in Volumen und Länge ausreichend bemessen sein, um einwandfreien Ausbrand sicherzustellen.

6.1.2 Die dem Feuerraum nachgeschalteten Rauchgaszüge müssen unter Berücksichtigung des erhöhten Feststoffanteiles im Rauchgas so ausgeführt sein, dass unzulässig hohe Asche-Ablagerungen vermieden werden.

6.1.3 An den Rauchgaszügen muss eine ausreichende Anzahl Reinigungs- und Inspektionsöffnungen vorhanden sein.

6.1.4 Für die Heizflächenreinigung sind wirkungsvolle Einrichtungen vorzusehen. Die Ausbringung der Ablagerungen muss einfach zu handhaben sein.

6.2 Ausrüstung

6.2.1 An einer geeigneten Stelle des Dampfkessels muss eine Schauöffnung zur Beobachtung der Flamme vorhanden sein.

6.2.2 Am Rauchgasabzug müssen eine Einrichtung zur Rauchgasbeobachtung sowie eine Temperaturanzeige vorhanden sein.

7 Zusätzliche Anforderungen

Über die in Kapitel IV genannten Punkte hinaus gelten folgende Anforderungen:

7.1 Die selbsttätigen Sicherheitsabsperreinrichtungen sind so anzusteuern, dass sie die Ölschlammzufuhr zum Feuerraum beim Anfahren nicht freigeben und während des Betriebes unterbrechen:

(1) bei Überschreiten und Unterschreiten des zulässigen Wassergehaltes im Ölschlamm,

(2) bei Unterschreiten eines Mindestdruckes hinter dem Ölschlammfilter,

(3) bei Überschreiten einer anlagenbezogenen maximalen Rauchgastemperatur am Kesselende,

(4) bei Überschreiten eines anlagenbezogenen maximalen Feuerraumdruckes. Eine Abschaltverzögerung von maximal 5 sec ist zulässig.

Eine Wiederinbetriebnahme der Ölschlammverbrennung darf nur nach Eingreifen von Hand möglich sein.

Bei Ursachen nach (3) und (4) muss die gesamte Ölzufuhr zum Feuerraum unterbrochen und gegen selbsttätiges Wiederanlaufen verriegelt werden.

7.2 Die Zuverlässigkeit der Einrichtungen gemäß Abschnitte 7.1 (1) bis (4) ist dem Sachverständigen nachzuweisen.

ENDE

1) Die Verpflichtungen aus der Richtlinie 98/34/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22.06.1998 über ein Informationsverfahren auf dem Gebiet der Normen und technischen Vorschriften (ABl. EG Nr. 204 S. 37), zuletzt geändert durch die Richtlinie 98/48/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20.07.1998 (Abt. EG Nr. 217 S. 18) sind beachtet worden.

2) Dazu gehören auch die Wandungen nicht absperrbarer Vorverdampfer.

3) Umwälzpumpen, die saug- und druckseitig vom Dampfkessel und/oder Überhitzer absperrbar sind und die nicht betriebsmäßig, d. h. nicht zur Aufrechterhaltung des normalen Kesselbetriebes benötigt werden, sind nicht als Kesselteil (Kesselwandung), sondern als Teil der Dampfkesselanlage anzusehen.

4) Hierunter werden auch Dampfstrahlpumpen (Iniektoren) verstanden.

5) In diesem Falle gilt die Rohrleitung als Teil des Dampferzeugers. Wasserdruckprüfungen müssen durchgeführt werden können.

6) Das Jahr, in dem die erste Wasserdruckprüfung durchgeführt worden ist

7) Entsprechende Angaben sind vom Antragsteller zu machen.

8) Hinsichtlich der zu- und Abführungsleitungen ist die EN 12952, Teil 3 bzw. die EN 12953, Teil 10 zu beachten.

9) Das Jahr, in dem die erste Wasserdruckprüfung durchgeführt worden ist.

10) Diese Begriffsbestimmung setzt voraus, dass freie basen. z.B. Natriumhydroxid, als Verunreinigung nicht vorhanden sind.

11) Falls Hydrazin zur Anwendung gelangt, sind die berufsgenossenschaftlichen Merkblätter "Hydrazin (ZH 1/127) und Grundsätze für die Anerkennung von geschlossenen Umfüll- und Dosieranlagen für wässrige Lösungen von Hydrazin" (2H 1/109) zu beachten.

12) Begriffsbestimmungen für salzfreies, salzarmes und salzhaltiges Speisewasser siehe Abschnitte 2.1, 2.2 und 2.3

13) Gemessen am Eintritt des Heißwassererzeugers

14) Sollen die Bestimmungen der Trinkwasserverordnung eingehalten werden, darf ein pH-Wert von 9,5 nicht überschritten werden. Die Verträglichkeit der Pumpen- und Armaturenwerkstoffe mit dem Kreislaufwasser ist zu beachten.

15) zur Einstellung des pH-Wertes ist bei Großwasserraumkesseln in erster Linie Trinatriumphosphat zu verwenden und Natronlauge nur dann einzusetzen, wenn der angestrebte pH-Wert mit Trinatriumphosphat nicht zu erreichen ist.

16) Im Dauerbetrieb stellen sich normalerweise deutlich niedrigere Werte ein.

17) Auslegung gemäß den Anforderungen "Meeresumwelt-Schutzmaßnahmen der SEE-BG". zu beziehen bei der See-Berufsgenossenschaft, Reimerstwiete 2, 20457 Hamburg