Hochdruckdampferzeuger sind Kessel, die Dampf mit mehr als 0,5 bar bereitstellen. Die Druckhöhe ermöglicht es, Dampf effizient als Träger-, Antriebs- oder Reaktionsmedium einzusetzen. Hochdruckdampfkessel erfüllen dafür höchste Anforderungen an Qualität und Sicherheit. Sie sind für verschiedene Energiequellen lieferbar und erzeugen wahlweise wenige Kilogramm bis zu mehr als 30 Tonnen Dampf pro Stunde.
Deutsche-Thermo informiert über die Vorteile der Hochdruckdampferzeuger. Wir stellen verschiedene Bauarten vor und zeigen, wann sich das Mieten oder Leasen der Geräte lohnt.
Die Themen im Überblick
Hochdruckdampf liefert viel Energie für Anlagen und Prozesse
Geht es um die technischen Anforderungen an Dampfkessel und -anlagen unterscheiden Richtlinien in Nieder- und Hochdruckdampf. Letzterer hat einen Überdruck von mindestens 0,5 bar und dabei eine Temperatur von mindestens 110 Grad Celsius. Da von den zugehörigen Hochdruckdampferzeugern grundsätzlich eine höhere Gefahr ausgeht, sind die Anforderungen an Aufstellung, Betrieb und Wartung höher. Günstig ist der Einsatz von Hochdruckdampf aber dennoch. So transportiert das Medium mehr Energie als Niederdruckdampf. Hochdruckdampfanlagen lassen sich kompakter auslegen und arbeiten teilweise auch energiesparender als Anlagen für Niederdruck. Ein bedeutender Vorteil ist der reduzierte Materialbedarf, der sich direkt positiv auf die Kosten von Hochdruckdampfkesseln und -anlagen auswirkt.
Nassdampf, Sattdampf oder Heißdampf auf hohem Druck
Abhängig vom Feuchtegehalt lässt sich Dampf aus einem Hochdruckdampferzeuger als Nass-, Satt- oder Heißdampf bezeichnen. Die folgende Tabelle zeigt, was das bedeutet.
| Arten von Dampf | Beschreibung |
|---|---|
| Nassdampf | Unabhängig vom Druck spricht man von Nassdampf, wenn der Dampf mehr als 3 Prozent Feuchtigkeit enthält. Größere Mengen Wasser fallen dabei direkt nach dem Austritt aus dem Kessel an, wenn die Flüssigkeit an Rohrwandungen oder Armaturen kondensiert. Das Wasser stört die technischen Prozesse und lässt sich mit Dampftrocknern oder Kondensatabscheidern fast vollständig entfernen. |
| Sattdampf | Hochdruckdampferzeuger liefern meist Sattdampf. Dieser enthält theoretisch kein flüssiges Wasser – in der Praxis gilt ein Grenzwert von 3 Prozent, was einem Dampfgehalt von 97 Prozent entspricht. Ein hoher Dampfanteil ist anzustreben, da das Medium damit mehr latente Wärme enthält. Es transportiert mehr Energie und Anlagen lassen sich kompakter auslegen. |
| Heißdampf | Um Heißdampf handelt es sich, wenn Anlagen Sattdampf weiter erhitzen. Interessant ist das beispielsweise zum Antrieb von Turbinen oder bei dem Transport von Dampf über weite Entfernungen, da sich die Kondensation durch das höhere Temperaturniveau verringern lässt. |
Hochdruckdampferzeuger liefern in aller Regel Sattdampf, aus dem in einem sogenannten Überhitzer auch Heißdampf oder überhitzter Dampf entstehen kann. Nassdampf bildet sich hingegen von allein, wenn Dampfmassen Wärme verlieren. Denn dabei kommt es zur Kondensation und feine Wassertröpfchen bilden sich an kühlen Oberflächen wie den Rohrleitungen beim Anfahren von Dampfanlagen.
Vorteile und Einsatzbereiche der Hochdruckdampferzeuger
Ob in der kleinen Wäscherei oder in einer großen Industrieanlage: Hochdruckdampfkessel kommen in verschiedensten Bereichen zum Einsatz. Der Grund dafür liegt in den Vorteilen der Dampfnutzung. Denn das Medium transportiert sehr viel Energie bei vergleichsweise geringen Volumenströmen. Auf diese Weise lassen sich Leitungen und Wärmeübertrager kompakter ausführen als bei wasserführenden Systemen, was sich wiederum positiv auf die Anlagenkosten auswirkt.
Die wichtigsten Vorteile der Hochdruckdampferzeuger sind:
energiesparende Bereitstellung großer Mengen Dampf
geringere Anlagenkosten durch kompakte Bauweise
Transport großer Energiemengen mit kleinem Volumen
vielseitige Einsatzmöglichkeiten des Hochdruckdampfs
Nachteilig ist hingegen die Tatsache, dass von Hochdruckdampfanlagen eine höhere Gefahr ausgeht. Hohe Sicherheitsanforderungen in Bezug auf Bau, Betrieb und Wartung senken die Risiken jedoch auf ein Minimum.
Hochdruckdampfkessel für Industrie und Technik geeignet
Durch die energiesparende Betriebsweise und die besonderen Vorteile von Dampf als Energieträger hat sich der Einsatz von Hochdruckdampferzeugern in vielen Bereichen etabliert. So liefern die Kessel Wärme für Fernwärmeheizungen oder technische Prozesse. Sie ermöglichen die Reinigung und Desinfektion oder treiben Turbinen an. Auch die Reformierung von Gas zu Wasserstoff oder die Reaktion verschiedener Stoffe ist durch den Einsatz von Hochdruckdampfkesseln möglich.
Die folgende Übersicht zeigt typische Einsatzbereiche der Dampferzeuger:
- Wärmeträger für Nah- und Fernwärmenetze
- Energielieferant für technische Prozesse
- Antriebsmittel für Turbinen oder Pumpen
- Reaktionsmittel für verschiedene Stoffe
- Reinigungsmittel für Operationsbesteck
- Energieträger für die Holzbearbeitung
- Wärmeträger für Klein- und Großküchen
Zu den Anlagen, in denen die Kessel zum Einsatz kommen zählen dabei unter anderem Labore, Krankenhäuser, Großküchen, Reinigungen, Industrieanlagen sowie Kraftwerke.
Aufbau und Funktionsweise der Kessel verständlich erklärt
Hochdruckdampferzeuger erhitzen speziell aufbereitetes Wasser besonders stark, um Dampf herzustellen. Damit das funktioniert, sind verschiedene Komponenten erforderlich. Zu den wichtigsten gehören Kessel, Brenner, Sicherheits- und Reinigungsventile sowie die Regelungstechnik. Die folgende Grafik zeigt den prinzipiellen Aufbau im Überblick.
Brenner wandelt chemische in thermische Energie um
Der Brenner sitzt direkt am Kessel und hat die Aufgabe, chemische Energie der eingesetzten Brennstoffe in thermische Energie umzuwandeln. Möglich ist das durch die Verbrennung von Öl oder Gas. Moderne Anlagen setzen dabei neben Erdgas, Heizöl und Flüssiggas auch auf Biogas, Bio-Heizöl sowie Bio-LPG. Selbst Brenner für den 100-prozentigen Betrieb mit Wasserstoff sind heute bereits verfügbar.
Im Kessel geht Wärme auf aufbereitetes Wasser über
Im gut isolierten Hochdruckdampfkessel geht die Wärme des Brenners nun auf das Wasser über. Letzteres erhitzt sich dabei so stark, dass es verdampft. Hat der entstehende Dampf das gewünschte Druckniveau erreicht, tritt er oben aus dem Kessel aus und in die angeschlossene Dampfanlage ein. Bei einem Hochdruckdampferzeuger erreicht der Druck mindestens 0,5 bar (Überdruck). Während Niveaus von bis zu 30 bar dem Standard entsprechen, liefern einige Anlagen Hochdruckdampf für Sonderanwendungen auch mit 100 bar und mehr.
Das Speisewassermodul liefert aufbereitetes Wasser
Das Wasser für den Hochdruckdampferzeuger kommt aus einem sogenannten Speisewassermodul. Hier wird das Medium aufbereitet, von störenden Inhaltsstoffen befreit und vorgewärmt. Während eine entsprechende Aufbereitung für den effizienten und störungsfreien Betrieb der Hochdruckdampferzeuger wichtig ist, bietet die Vorwärmung hohe Einsparpotentiale. Denn sie lässt sich mit einem sogenannten Economiser mit den Abgasen des Dampfkessels realisieren. Auf diese Weise geht weniger Wärme verloren und die gesamte Technik arbeitet sparsamer.
Verschiedene Armaturen für die Sicherheit im Betrieb
Damit der Hochdruckdampferzeuger zuverlässig arbeitet, sind verschiedenste Armaturen nötig. Ein Sicherheitsventil lässt dabei Medium ab, wenn der Druck in der Anlage ein gefährlich hohes Niveau erreicht. Abschlammventile ermöglichen es, ausgefallene Feststoffe aus dem Kessel zu beseitigen und Absalzventile führen Salze ab, die sich im Schaumbereich bilden. Während Letztere der Korrosion vorbeugen, gewährleisten Abschlammventile eine hohe Effizienz.
Regelungstechnik für den zuverlässigen Anlagenbetrieb
Erforderlich ist außerdem eine Regelung, über die Anlagenbetreiber die Hochdruckdampfkessel bedienen. Die Technik überwacht die Druckwerte und beeinflusst die Leistung des Brenners so, dass Dampf immer in gewünschter Qualität und Menge verfügbar ist.
Verschiedene Energieträger für Hochdruckdampferzeuger
Geht es um Brennstoffe für Hochdruckdampfkessel, bieten Hersteller heute eine große Wahlmöglichkeit. So arbeiten Brenner beispielsweise mit Erdgas, Heizöl oder Flüssiggas. Sie können Biobrennstoffe wie Biogas, Bio-Heizöl sowie Bio-LPG verarbeiten und eignen sich sogar für den Einsatz von reinem Wasserstoff.
Wasserstoff für Hochdruckdampferzeuger besonders zukunftsfähig
Viele Experten handeln Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Er soll vor allem in Bereichen mit hohen Energieverbräuchen zum Einsatz kommen und in der Industrie eine immer größere Rolle spielen. Das Besondere an dem Rohstoff, der sich mit einem Elektrolyseur auch selbst aus regenerativ erzeugtem Strom herstellen lässt, ist die saubere Verbrennung. Denn bei dieser entsteht lediglich Wasser – Luftschadstoffe oder Treibhausgase wie CO2 gibt es nicht. Wasserstoff lässt sich in geeigneten Gasbrennern einsetzen, was ein Umrüsten in einigen Jahren überflüssig macht. Wer heute einen Hochdruckdampferzeuger kaufen möchte, sollte das von Beginn an beachten.
Elektrodampferzeuger bieten Vorteile im kleinen Leistungsbereich
In Bereichen mit vergleichsweise geringem Dampfbedarf kommen auch elektrische Hochdruckdampferzeuger zum Einsatz. Diese sind vergleichsweise kompakt und häufig in unmittelbarer Nähe zu den Verbrauchern aufstellbar. Die Anlagen fallen dadurch kompakter aus, was sich positiv auf die Investitionskosten auswirkt. Ob sich das trotz höherer Betriebskosten lohnt, zeigt eine individuelle Analyse.
Geeignete Kesselkonstruktionen für die Dampferzeugung
Abhängig von den Anforderungen am Einsatzbereich kommen Hochdruckdampferzeuger in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz. Typische Beispiele dafür sind Großwasserraumkessel, Wasserrohrkessel sowie Schnelldampferzeuger. Außerdem gibt es die bereits erwähnten elektrischen Hochdruckdampfkessel. Was die unterschiedlichen Bauarten auszeichnet, zeigt die folgende Tabelle.
| Hochdruckdampferzeuger Bauart | Aufbau, Funktion und Eigenschaften |
|---|---|
| Großwasserraumkessel | In einem mit Wasser gefüllten Mantel aus Stahl befinden sich hier ein Flamm- sowie ein oder mehrere Abgasrohre. Die Wärme der Verbrennung und der dabei entstehenden Abgase geht über die Wandungen der Rohre auf das Wasser über, welches dadurch verdampft. Da der Mantel bei hohen Druckwerten starken Belastungen ausgesetzt ist, kommt diese Bauweise von Hochdruckdampferzeugern für Dampfdrücke von maximal 30 bar zum Einsatz. |
| Wasserrohrkessel | Hier verlaufen schmale Rohre durch den Brennraum. Das Speisewasser strömt durch das Rohrpaket, erhitzt sich und verdampft dabei. Durch die geringeren Durchmesser sind höhere Druckniveaus möglich, weshalb Hochdruckdampfkessel dieser Bauart Dampf mit bis zu 300 bar bereitstellen. |
| Schnelldampferzeuger | Diese Hochdruckdampfkessel sind wie Wasserrohrkessel aufgebaut, im Vergleich dazu jedoch kompakter. Auf diese Weise lassen sich zwar geringere Dampfmengen bereitstellen, dafür sind die Anlagen innerhalb kurzer Zeit einsatzbereit. Außerdem entfallen durch das geringere Wasservolumen aufwendige Genehmigungsverfahren. |
| Elektrodampferzeuger | Elektrische Hochdruckdampferzeuger kommen ohne Brenner und Verbrennung aus. Sie verfügen stattdessen über Heizpatronen, die dem Kesselwasser thermische Energie zuführen. Die Anlagen sind kompakt und vor allem für kleine Dampfmengen geeignet. Die möglichen Druckniveaus geben Hersteller teilweise mit bis zu 190 bar an. |
Individuelle Anforderungen entscheiden über Bauform
Wann welche Bauart zum Einsatz kommt, hängt von den individuellen Anforderungen ab. Bei Druckbereichen von bis zu 30 bar sind Großwasserraumkessel zu empfehlen. Denn diese ermöglichen einen hohen Wirkungsgrad bei vergleichsweise geringen Anschaffungskosten. Liegen die Druckanforderungen höher, halten nur Wasserrohrkessel den Beanspruchungen stand. Eine Ausnahme stellen Schnelldampferzeuger dar, die im Vergleich zu anderen Arten von Hochdruckdampferzeugern kurzfristig einsatzbereit sind. Bei kleinen Dampfmengen und begrenztem Platzangebot spielen hingegen elektrische Hochdruckdampfkessel ihre Vorteile aus.
Stationäre oder mobile Hochdruckdampferzeuger wählbar
Während konventionelle Dampfkessel für den stationären Einsatz geeignet sind, bieten verschiedene Hersteller inzwischen auch mobile Hochdruckdampferzeuger an. Die Anlagen befinden sich dabei je nach Dampfleistung in Anhängern (bis ca. 0,6 to/h) oder Containern (bis ca. 15 to/h) und lassen sich flexibel an verschiedenen Orten aufstellen und in Betrieb nehmen. Die Anlagen beinhalten dabei alle benötigten Komponenten. Sie lassen sich mit verschiedenen Brennstoffen betreiben und mit mobilen Flüssiggas- oder Heizöltanks kombinieren. Interessant sind mobile Hochdruckdampfkessel für kurzzeitige Einsatzfälle, etwa zum Überbrücken von Ausfällen oder Umbauarbeiten. Aber auch eine Leistungserweiterung bei begrenzten Platzverhältnissen ist mit Dampfcontainern im Außenbereich möglich.
Kaufen, mieten oder leasen: Das richtige Angebot finden
Benötigen Netz- oder Anlagenbetreiber Dampf kontinuierlich, ist eine Entscheidung meist einfach zu treffen: Sie können einen Hochdruckdampfkessel kaufen und fahren damit in der Regel günstiger. Es gibt allerdings auch Bereiche und Einsatzfälle, in denen Miet- und Leasingangebote von Vorteil sind.
Hochdruckdampfkessel mieten oder leasen: Wann lohnt es sich?
Besonders interessant sind mobile Dampfkessel zum Mieten bei Störungen, Aus- oder Umbauarbeiten. Denn dann ersetzen die transportablen Anlagen vorübergehend die stationär installierten. Dampf steht weiterhin zur Verfügung und Wärmeversorgung oder Produktionsprozesse müssen nicht unterbrochen werden. Interessant sind Mietangebote darüber hinaus auch dann, wenn es um die Abdeckung kurzzeitiger Lastspitzen geht. Kommt Dampf in industriellen Prozessen zum Einsatz, erreichen Anlagenbetreiber vorübergehend höhere Produktionskapazitäten, ohne hohe Investitionen stemmen zu müssen.
Die folgende Übersicht zeigt Beispiele, bei denen Betreiber einen Hochdruckdampfkessel mieten können:
- Überbrücken von Ausfällen, Störungen oder geplanten Wartungsarbeiten
- vorübergehende Erweiterung der Produktionskapazitäten in der Industrie
- Abdecken kurzzeitiger Dampfbedarfe für Labore oder Versuchsanlagen
- Ersatzmaßnahme während einer Netzumstellung bei Nah- oder Fernwärme
Auch Langzeitmiete oder Leasing kann sich für Betreiber lohnen
Vor allem im kleinen Leistungsbereich kann es sich für Nutzer lohnen, Hochdruckdampfkessel für längere Zeiträume zu mieten oder zu leasen. Denn auf diese Weise bekommen sie hochwertige sowie effiziente Anlagen, ohne hohe Investitionskosten. Außerdem bieten Vermieter in vielen Fällen auch ein umfangreiches Service-Angebot, sodass Mieter Dampf nutzen können, ohne sich um die Technik kümmern zu müssen.
Diese Vorteile hat die Langzeitmiete von Hochdruckdampfkesseln:
- Dampferzeugung ohne hohe Anschaffungskosten
- häufig umfangreiche Service-Angebote wählbar
- Miet- und Leasingzahlungen steuerlich absetzbar
Angebot informiert über Hochdruckdampfkessel-Preise
Wie hoch die Kosten der Dampfkessel sind, lässt sich nicht pauschal beziffern. Denn die Preise hängen von zahlreichen Faktoren ab. Entscheidend sind dabei unter anderem Punkte wie der Druckbereich, die Dampfleistung oder die Bauform der Hochdruckdampfkessel. Aber auch benötigtes Zubehör und eingesetzte Brennstoffe haben einen wesentlichen Einfluss auf die Anschaffungskosten. Ganz gleich, ob Betreiber einen Hochdruckdampferzeuger kaufen, mieten oder leasen möchten: Eine zuverlässige Preisauskunft ist nur mit dem individuellen Angebot eines Herstellers möglich.
FAQ: Häufige gestellte Fragen
Was ist Hochdruckdampf und welche Vorteile hat er?
Hochdruckdampf bezeichnet Nass-, Satt- oder Heißdampf mit einem Druck von mindestens 0,5 bar über dem atmosphärischen Druck. In der Praxis sind Werte von 6 bis 30 bar üblich. Für spezielle Anwendungen lassen sich auch Drücke von bis zu 300 bar erreichen. Der Vorteil liegt dabei im hohen Anteil latenter Wärme, durch den Dampf mit geringem Volumenstrom viel Wärme transportieren kann. Er eignet sich sehr gut zur Wärmeübertragung und kommt darüber hinaus auch als Treib- oder Reaktionsmittel zum Einsatz.
Wann kommt welcher Hochdruckdampferzeuger zum Einsatz?
In Standardanwendungen (bis etwa 30 bar) punkten Großwasserraumkessel mit vergleichsweise geringen Kosten und guten Effizienzwerten. Sind höhere Druckniveaus erforderlich, fällt die Wahl häufig auf Wasserrohrkessel. Geht es um kurzfristige Einsätze stellen die reaktionsschnellen Schnelldampfererzeuger die Vorzugsvariante dar und bei niedrigen Dampfmengen sowie knappen Platzverhältnissen spielen elektrische Hochdruckdampferzeuger ihre Vorteile aus.
Lohnt es sich, wenn Betreiber einen Hochdruckdampferzeuger mieten?
Einen Hochdruckdampferzeuger mieten lohnt sich meist für kurzfristige Einsätze, etwa bei der Überbrückung von Störungen, Wartungs- sowie Umbauarbeiten. Auch bei Netzumstellungen in Nah- und Fernwärmesystemen oder bei der Abdeckung vorübergehender Leistungsspitzen punkten Hochdruckkessel zum Mieten mit niedrigen Kosten. Die Langzeitmiete lohnt sich darüber hinaus, wenn es um den Ausbau der Produktionskapazitäten ohne Beeinflussung der Liquidität geht. Interessant sind hier vor allem Leasinggeräte, die sich später teilweise in das Eigentum überführen oder austauschen lassen.
