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Dampferzeuger

Definition: eine Anlage zur Erzeugung von Wasserdampf

Englisch: steam generator

Kategorien: Kraftmaschinen und Kraftwerke, Wärme und Kälte

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 02.01.2015; letzte Änderung: 14.03.2020

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Unter einem Dampferzeuger versteht man meist eine Anlage zur Erzeugung von Wasserdampf, oft bei hohen Temperaturen und Drucken, etwa zum Antrieb von Dampfturbinen. Im Zusammenhang mit Kraftwerken ist die zentrale Komponente eines Dampferzeugers ein Dampfkessel, der mithilfe einer Feuerung mit Wärme versorgt wird. Dazu können diverse andere Komponenten gehören:

  • Wenn überhitzter Wasserdampf erzeugt wird, gehört ein Überhitzer zur Anlage, der Bestandteil des Dampfkessels oder auch ein separates Aggregat sein kann.
  • Eine Feuerungsanlage erzeugt durch Verbrennung eines Brennstoffs die benötigte Wärme.
  • Ein Schornstein dient der Ableitung der Abgase, die zuvor unter Umständen eine Abgasreinigungsanlage durchlaufen.
  • In einem Economiser (einem zusätzlichen Wärmeübertrager) können die Verbrennungsgase nach Durchlaufen des Dampfkessels weitere Wärme abgeben, die zur Speisewasservorwärmung und damit der Erhöhung der Energieeffizienz dient. Auch die dem Brenner zugeführte Verbrennungsluft wird in manchen Fällen vorgewärmt.
  • Das Speisewasser muss häufig zunächst auf geeignete Weise aufbereitet werden, insbesondere durch Filterung und Entsalzung, um die Entstehung von Ablagerungen im Dampfkessel und auch von Korrosion zu verhindern. Meistens wird eine Vollentsalzung mithilfe eines Kationenaustauschers und eines Anionenaustauschers vorgenommen.
  • Das Speisewasser muss mithilfe einer Pumpe dem Speisewasserbehälter entnommen und unter Druck dem Dampferzeuger zugeführt werden.
  • Regel- und Überwachungseinrichtungen sind notwendig, beispielsweise um die Leistung der Feuerung dem Dampfbedarf anzupassen, die Anlage bei Störungen abzuschalten und Gefahren abzuwenden.

Ein Dampferzeuger kann auch ein Wärmeübertrager innerhalb eines Kessels z. B. in einem Kohlekraftwerk sein, also nur eine Komponente und nicht eine ganze Anlage.

In Sonderfällen wird nicht Wasser, sondern eine andere Substanz oder ein Gemisch verdampft. Dies ist zum Beispiel der Fall bei stromerzeugenden Anlagen auf der Basis des Organic Rankine Cycle (ORC).

Anwendungen von Dampferzeugern

Dampferzeuger werden einerseits in Dampfturbinenkraftwerken eingesetzt, und zwar meistens in sehr großen Ausführungen, die hunderte oder tausende Kubikmeter Dampf pro Stunde liefern. Andererseits werden meist kleinere (teils auch elektrisch beheizte) Dampferzeuger für viele unterschiedliche Zwecke in der Industrie verwendet, z. B. für Reinigung, Sterilisation, Luftbefeuchtung, Heizungsanlagen, Umformen von Formteilen, Glätten von Stoffen sowie zum Kochen und Pasteurisieren von Lebensmitteln. Die Parameter des Prozessdampfs (Menge, Temperatur und Druck, Sattdampf oder Heißdampf) variieren je nach Anwendung sehr stark.

Dampferzeuger in Kernkraftwerken

In Kernkraftwerken mit einem Druckwasserreaktor wird eine andere Art von Dampferzeuger eingesetzt. Diesem wird Wärme vom Kernreaktor zugeführt mithilfe heißen Wassers, das wegen des im Primärkreislauf herrschenden sehr hohen Drucks nicht sieden kann. Der Dampferzeuger ist eine Art von Wärmeübertrager, in dem das Wasser des Sekundärkreislaufs bei deutlich geringerem Druck in Dampf umgewandelt wird. Es handelt sich um eine sicherheitstechnisch kritische Komponente, da das Versagen des Dampferzeugers fatale Auswirkungen haben könnte, beispielsweise den Verlust des Wassers des Primärkreislaufs und damit die unzureichende Kühlung des Reaktors oder auch schwere Beschädigungen anderer Anlagenteile als Folge des Austretens von Dampf unter hohem Druck.

Bei gasgekühlten Kernreaktoren (Hochtemperaturreaktoren) zirkuliert im Primärkreislauf nicht Wasser, sondern ein Gas, z. B. Helium. Dies führt zu wesentlich anderen Anforderungen an den Dampferzeuger. In diesem Fall darf keineswegs durch einen Defekt des Dampferzeugers Wasser in den Primärkreislauf gelangen, weil dieses mit dem Graphit chemisch reagieren könnte, der typischerweise in den Brennelementen enthalten ist. Solche Reaktionen könnten im Reaktor explosive Gase (Wasserstoff und Kohlenmonoxid) freisetzen. Wiederum andere Anforderungen treten bei mit flüssigen Metallen wie z. B. Natrium gekühlten Kernreaktoren auf.

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