MKL1888:Kesselstein

Kesselstein, die beim Kochen von hartem Wasser sich bildende, an der innern Gefäßwandung mehr oder weniger fest haftende steinartige Kruste. Man beobachtet die Bildung von K. in jedem Kochtopf, in Theekesseln etc.; besondere Wichtigkeit aber erlangt derselbe in Dampfkesseln. Als schlechter Wärmeleiter beeinträchtigt er die Übertragung der Wärme an das Wasser und steigert dadurch den Brennmaterialaufwand, zugleich aber werden auch die Platten des Kessels zu stark erhitzt; ja, sie können, wenn die Kesselsteinablagerung stark ist, rotglühend werden und gehen dann bald zu Grunde, zumal wenn von diesen glühenden Platten der K. abspringt und das Wasser plötzlich mit denselben in Berührung kommt. Die Bildung des Kesselsteins ist aus dem chemischen Verhalten der Bestandteile des harten Wassers beim Erhitzen leicht erklärlich. Der doppeltkohlensaure Kalk verliert die Hälfte seiner Kohlensäure und schlägt sich als unlöslicher neutraler kohlensaurer Kalk nieder, welchem sich auf gleiche Weise kohlensaure Magnesia, kohlensaures Eisen- und Manganoxydul beigesellen. Ferner wird sich das harte Wasser beim Verdampfen schnell mit Gips sättigen, und dann finden bei weiterm Verdampfen auch starke Ausscheidungen von Gips statt. Letzterer ist besonders gefährlich und bildet sehr harte, fest haftende Krusten, während die genannten Kohlensäuresalze mehr Neigung haben, sich schlammförmig abzusetzen, und nur selten festen K. bilden, wenn Gips in dem Wasser vollständig fehlt. In den meisten Kesselsteinen finden sich auch geringe Mengen Thonerde und Kieselsäure; gelangt Fett (Schmieröl) in den Kessel, so entstehen Kalk- und Eisenoxydulseifen, welche sehr gefährlich werden können.

Hat sich einmal K. gebildet, so muß er mit Hammer und Meißel entfernt werden. Dies ist eine sehr mühsame Arbeit, stört den Betrieb und greift die Kesselbleche stark an. Man hat sich daher seit langer Zeit bemüht, die Bildung des Kesselsteins zu verhindern, und zu diesem Zweck sehr verschiedene Mittel empfohlen. Von diesen erwiesen sich viele als durchaus unwirksam; über andre lauten die auf Erfahrungen gegründeten Urteile sehr verschieden, offenbar ein Zeichen, daß verhältnismäßig geringfügige Abweichungen in der Beschaffenheit des Wassers und im Betriebe (beständiger oder unterbrochener Betrieb) die Kesselsteinbildung nicht unwesentlich modifizieren. Manche Mittel wirken rein mechanisch, wie Blechschnitzel, Glasscherben etc., die man oft in großer Menge in den Kessel gethan hat, damit sie beständig gegen das Kesselblech reiben und es rein erhalten; sie sind wenig empfehlenswert, und ihre Wirksamkeit erlischt jedenfalls vollständig, sobald sich größere Mengen von Schlamm abgeschieden haben. Sehr sinnreich sind Vorrichtungen, welche die im Kessel herrschenden Strömungen benutzen, um die ausgeschiedenen Substanzen aufzufangen und auf unschädliche Weise abzulagern. Hierher gehören die vielfach günstig beurteilten Popperschen Kesseleinlagen, muldenförmig zusammengebogene Eisenbleche, welche gleichsam einen zweiten Boden im Kessel bilden, mit ihren Oberkanten etwa bis unter die Mitte des Kessels reichen und hier von der Kesselwand weiter entfernt sind als am Boden. Zwischen Kesselwand und Einlage entsteht eine starke Strömung, durch welche alle Ausscheidungen in die Mulden geführt werden, wo sie sich alsbald ablagern. Andre Mittel wirken auch nicht viel anders als mechanisch, indem sie die Vereinigung der ausgeschiedenen Stoffe verhindern. Dies gilt z. B. von Kartoffeln, Dextrin, Kleie, Mehl, Zichorienwurzel, Farbholzextrakten, Melasse etc., die ebenfalls sehr oft günstig gewirkt haben. Auch Lohrindenbrühe hat sich bewährt (man hängt täglich einen Sack frisch gemahlene Gerberlohe in den Vorwärmer) und in Sägemühlen das Speisen des Kessels mit dort leicht zu erlangendem lohigen Wasser. Bei gipshaltigem Wasser benutzte man mit Vorteil eine Lösung von Katechu und Kochsalz, von welcher man täglich ein bestimmtes Quantum dem Kesselwasser zusetzte. Versetzt man gipshaltiges Wasser mit Chlorbaryum, so entsteht lösliches Chlorcalcium, welches nie K. bildet, und unlöslicher schwefelsaurer Baryt, der sich als Pulver ausscheidet, aber nicht festbrennt. Mehrfach hat sich ein Zusatz von Glycerin (1 kg auf 300–400 kg verbrannte Kohle) bewährt, und in neuester Zeit wird vielfach gerühmt, daß ein im Kessel befindliches und mit dem Eisen in metallischen Kontakt gebrachtes Stück Zink die Bildung von K. verhindere.

In allen bisher erwähnten Fällen bleiben die ausgeschiedenen Stoffe im Kessel, und oft wird die Menge des Schlammes noch vermehrt durch den Zusatz eines unlöslichen Schutzmittels. Von diesem Schlamm werden aber endlich namhafte Mengen durch den Dampf mit fortgerissen und verunreinigen und beschädigen die Ventile und Maschinenteile. Sehr viel rationeller sind daher kesselsteinverhindernde Mittel, durch welche eine Abscheidung der erdigen Substanzen außerhalb des Kessels bewirkt wird. Man hat dies durch Apparate zu erreichen gesucht, in welchen das Wasser mit Dampf in Berührung kommt und die durch denselben zur Ausscheidung gebrachten Körper zurückläßt. So hat Henschel einen senkrecht über dem Kessel angebrachten Dampfkasten mit Zickzackstreifen als Reiniger benutzt; Sulzer wendet ein im Mauerwerk liegendes Dampfgefäß an, in welchem auf 3–4 Platten das Wasser hin- und herfließen muß; der Schausche Apparat besteht aus einem auf dem Kessel angebrachten Dampfdom, in welchem das Speisewasser durch eine Brause fein verteilt wird und dann über flache Teller herabrieselt; Haswell läßt das Speisewasser durch eine im Dampfraum des Kessels horizontal aufgehängte Rinne mit Querwänden fließen etc. In dieser Rinne wie auf den Platten oder Tellern der andern Apparate setzen sich die abgeschiedenen kesselsteinbildenden Wasserbestandteile (Kohlensäuresalze) ab, und das Wasser gelangt gereinigt in den Kessel. Man kann aber auch jene Stoffe durch chemisch wirksame Körper aus dem Wasser fällen und in besondern Gefäßen sich absetzen lassen. Fügt man z. B. zu gipshaltigem Wasser eine Sodalösung, so entsteht aus Gips (schwefelsaurem Kalk) und Soda (kohlensaurem Natron) kohlensaurer Kalk und schwefelsaures Natron. Ersterer scheidet sich als unlösliches Pulver ab und setzt sich zu Boden; das klare Wasser aber enthält schwefelsaures Natron gelöst, welches niemals K. bildet. Versetzt man Wasser, welches reich ist an doppeltkohlensaurem Kalk, mit Kalkmilch, so nimmt der in letzterer enthaltene Ätzkalk die Hälfte der Kohlensäure des doppeltkohlensauren Kalks für sich in Anspruch, und sämtlicher Kalk scheidet sich als unlöslicher kohlensaurer Kalk aus. Diese Fällung des kohlensauren Kalks ist der Ausscheidung mit Hilfe der erwähnten Apparate vorzuziehen, wenn das Wasser viel Chlormagnesium enthält, weil dieses den Maschinenteilen durch Abgabe von Salzsäure schädlich ist, durch Kalkmilch aber, besonders beim Erhitzen, unter Ausscheidung von Magnesia zersetzt wird. Gips kann auch durch Chlorbaryum entfernt werden; es entsteht unlöslicher schwefelsaurer Baryt und leicht lösliches Chlorcalcium, welches niemals K. bildet. Enthält aber das Wasser wie gewöhnlich neben doppeltkohlensaurem Kalk auch Gips, so muß man zwei Fällungsmittel anwenden, entweder Chlorbaryum und Kalkmilch oder kohlensaures Natron und Kalkmilch. Die Fällung kann in gewöhnlichen Bottichen vorgenommen werden, doch sind auch Apparate konstruiert worden, welche die Fällungsmittel dem Wasser selbstthätig zuführen. Immer sollte die Reinigung des Kesselspeisewassers auf Grund einer chemischen Analyse desselben erfolgen, um darüber entscheiden zu können, ob Chlorbaryum oder kohlensaures Natron vorzuziehen ist. Letzteres scheidet nicht nur die an Kalk, sondern auch die an Magnesia und Alkalien gebundene (unschädliche) Schwefelsäure ab, während kohlensaures Natron nicht nur den Kalk des schwefelsauren Kalks, sondern auch den (unschädlichen) des Chlorcalciums, des salpetersauren Kalks und, wenn nicht genügende Mengen Kalkmilch angewandt werden, sämtliche Magnesia fällt. Bei Wasser, welches außer Gips auch Chlorcalcium und salpetersauren Kalk enthält, stellt sich Chlorbaryum der Soda gegenüber günstiger, dagegen bei Wasser, welches schwefelsaure Alkalien enthält, ungünstiger. Vgl. Fischer, Chemische Technologie des Wassers (Braunschw. 1880); de Haën, Über die radikale Beseitigung des Kesselsteins und Kesselschlammes durch Chlorbaryum und Kalkmilch (2. Aufl., Hannov. 1874).

Kesselstein. Die chemischen Mittel zur Verhütung der Kesselsteinbildung bestehen in Substanzen, welche die im Speisewasser gelösten kesselsteinbildenden Salze (besonders Gips) derartig umwandeln, daß sie sich mit den nur suspendierten Substanzen (Sand, Thon, Infusorien, Kohlenstaub etc.) teils als loser Schlamm oder Pulver ausscheiden, teils auch leicht lösliche Salze bilden, welche noch in so starken Mengen im Wasser gelöst bleiben, daß durch öfteres teilweises Abblasen des Kessels eine Konzentration bis zur Auskristallisierung vermieden werden kann. Wird z. B. gipshaltiges Wasser mit Sodalösung versetzt, so entsteht schlammbildender kohlensaurer Kalk und leicht lösliches schwefelsaures Natron (vgl. Bd. 9, S. 699). Wenn die Schutzmittel gegen den K. dem Speisewasser erst beim Eintritt in den Kessel zugeführt werden, so findet die Schlammbildung im Kessel selbst statt, und der Schlamm muß, um nicht schließlich, vom Dampf mitgerissen, in die Maschine zu kommen, entfernt werden. Dazu sind Kesselreinigungsapparate konstruiert. Der Kesselreinigungsapparat von Dervaux besteht nach beistehender Figur aus einem mit einem Rippenkopf a versehenen Schlammsammler b, welcher über dem Kessel aufgestellt und durch die durch den Stutzen c eingeführten Rohre d und e mit dem Kessel f verbunden ist. Das von dem Rippenkopf ausgehende Steigrohr e ist bis nahe auf den

Kesselsteinreinigungsapparat von Dervaux.

Kesselboden geführt und über dem Stutzen c von dem Dampfumhüllungsrohr g umgeben, welches eine Wärmestrahlung des Rohrs e verhindert. In der Höhe des mittlern Wasserstandes ist dieses Rohr mit einem Schlitz h versehen. An den Schlammhahn i ist ein in den Aschenfall etc. mündendes Schlammrohr angeschlossen. Das Lufthähnchen k dient dazu, die Luft aus dem Apparat zu entfernen und die richtige Höhenstellung des Schlitzes h zu kontrollieren. Der Topf l ist in die Speiseleitung m eingeschaltet und nimmt die täglich notwendige Menge des anzuwendenden Kesselsteinmittels (meist Soda oder Natronlauge) auf, welches vorher zu bestimmen ist. Der Topf l kann jedoch auch fortbleiben. Dann stellt man ein Gefäß mit den gelösten Schutzmitteln neben der Speisepumpe auf und verbindet es durch ein Röhrchen mit dem Saugrohr, so daß während des Pumpens die nötige Menge der Zusatzflüssigkeit mit angesaugt wird. Die Wirkung des Apparats besteht darin, daß das Wasser des Kessels nach Entluftung des Apparats durch das Steigrohr e in den Schlammsammler b emporsteigt, dort infolge der bedeutend verringerten Geschwindigkeit, welche es in dem größern Querschnitt des Schlammsammlers annimmt, den Schlamm fallen läßt und dann geklärt durch den zwischen dem Rohr n und der Wandung des Schlammsammlers gebildeten Ringraum und das Rückfallsrohr wieder in den Kessel gelangt. Die hierzu nötige Wasserzirkulation entsteht auf folgende Weise. Der in einem beliebigen Querschnitt des Steigrohrs herrschende Druck ist um die Höhe der Wassersäule vom Wasserspiegel bis zu diesem Querschnitt geringer als im Kessel selbst. Hierdurch findet bei der durch den Dampfmantel g erhaltenen hohen Temperatur ein lebhaftes Verdampfen statt. Es bildet sich ein Gemisch von Dampf und Wasser, welches spezifisch leichter ist als Wasser, so daß eine aufwärts gerichtete Strömung eintritt. Der dem Wasser beigemischte Dampf wird beim Passieren des Rippenkopfes a wieder kondensiert. Der ganze Inhalt des Kessels wird infolge dieser Wirkung wiederholt den Schlammsammler passieren und den mitgerissenen Schlamm abgeben, welcher von Zeit zu Zeit durch Hahn i entfernt wird. Das Ansaugen des Wassers findet dabei teils an der tiefsten Kesselstelle, wo der zu Boden gesunkene Schlamm sich befindet, teils an der Oberfläche des Wassers durch den Schlitz h statt, wo der noch schwimmende Schaum mitgerissen werden soll. In ähnlicher Weise wirken die Apparate von Schröter, von Grimme, Natalis u. Komp. etc. Bei Anwendung dieser Apparate wird die Bildung von K. wenn nicht ganz verhindert, so doch stark vermindert, auch ist die an den Kesselwandungen abgelagerte Masse sehr mürbe und durch leichtes Schaben zu entfernen. Ein Übelstand ist dabei die Abkühlung des Kesselwassers. Andre Apparate lassen die Abscheidung des Schlammes außerhalb des Kessels erfolgen. Die hierher gehörigen Apparate von der Maschinenfabrik Hohenzollern in Düsseldorf, Humbold in Kalk bei Köln u. a. bestehen im wesentlichen aus einer Kombination von Gefäßen zum Mischen des Kesselwassers mit den erforderlichen Salzlösungen und weitern Gefäßen zum Absetzen des Schlammes. Sie leiden an dem Übelstand, daß im Vergleich zu ihrem Nutzen Raumbedarf und Anschaffungskosten zu groß werden. Originell ist der Apparat von Dehne in Halle a. S. Bei diesem wird das Speisewasser zunächst in einem Röhrenvorwärmer auf 70–80° C. erhitzt und gelangt dann in ein Fällgefäß, welchem stets so viel Salzlösung zugeführt wird, als dem in gleichem Zeitraum eingeführten Speisewasser zukommt, um die Kesselsteinbildner in Form schwerer Flocken abzuscheiden. Das Wasser wird darauf in einer Filterpresse von dem Niederschlag befreit und gelangt, nunmehr nur noch leicht lösliche Substanzen enthaltend, in den Kessel. Die Filterpresse ist wöchentlich einmal zu reinigen. Die mit dem Dehneschen Apparat erzielten Resultate sollen ganz vorzügliche sein, Schlamm- und Kesselsteinbildung im Kessel sollen vollkommen vermieden werden, während der Raumbedarf ein geringer ist.

Kesselstein. Wenn in einem Siederöhrenkessel, z. B. Lokomotivkessel, sich K. abgesetzt hat, so müssen die Siederöhren herausgenommen und vom K. gesäubert werden. Diese Reinigung wollen Schneider u. Helmecke mit einer Maschine vornehmen, welche folgendermaßen eingerichtet ist. Zwei cylindrische Zahnräder mit schrägen oder im Winkel gebrochenen Zähnen (Schrägzahn- oder Winkelzahnräder) sind auf parallel gelagerten Achsen angebracht und zwar in solcher Entfernung, daß sie sich nicht berühren, jedoch der zu reinigenden Röhre, wenn sie parallel zu den Radachsen zwischen den Rädern eingelegt wird, als Stütze dienen. Die beiden Räder drehen sich nach derselben Richtung, was dadurch erreicht wird, daß um die Riemenscheiben, deren jede Radachse eine trägt, ein Riemen gelegt ist, der von einer Transmissionswelle seine Bewegung empfängt. Mitten über den Rädern befindet sich eine mit mehreren Rillen versehene Rolle, deren Achse etwas schräg zur Achse der Räder und der Siederöhre in einem federnden Gabelhebel gelagert ist, der diese Rolle kräftig gegen die Siederöhre und diese zwischen die Zahnräder hineinpreßt. Durch die Zahnräder wird bei der Drehung der K. abgerieben und zugleich die Röhre um ihre Achse gedreht, indem sie dabei die Rillenrolle durch Reibung mitnimmt. Die schräge Stellung der Rolle verursacht hierbei, daß die Röhre während der Drehung auch eine Vorwärtsbewegung in der Richtung der Achse, also im ganzen eine schraubenförmige Bewegung, erhält, so daß sie, mit einem Ende zwischen die Räder und die Rolle gebracht, von selbst bis zum andern Ende hindurchläuft und gereinigt wird.