Kesselsteinablagerungen in Dampfkesseln

In Dampfkesseln, die mit unzureichend aufbereitetem Kesselwasser betrieben werden, fällt Kesselstein insbesondere auf Heizflächen aus. Gipshaltiger Kesselstein hat eine Wärmeleitfähigkeit λ von 0,5 bis 2,3 W/mK und silikatreicher Kesselstein von 0,08 bis 0,18 W/mK. Im Vergleich zum Stahl (λ = 50 W/mK) hat der Kesselstein eine sehr geringe

Wärmeleitfähigkeit und bildet somit eine isolierende Schicht zum Wasserraum. Dies führt zu einer Temperaturerhöhung auf den Wandungen der Heizflächen, mit der Folge, dass sich der Werkstoff an den überhitzen Flächen stärker ausdehnt, und dies zu Rissen insbesondere an Schweißnähten führen kann.

In Wasserrohrkesseln und Schnelldampferzeugern können die Wasserrohre so weit mit Kesselsteinablagerungen zuwachsen, dass die Durchströmung und somit Kühlung der Wand aussetzt. Sehr dicker Kesselsteinbelag führt aufgrund der hohen Wandtemperatur zu einer Verminderung der Streckgrenze des Werkstoffes. Die betroffenen Bauteile können je nach Richtung der Druckbeanspruchung im Kessel einbeulen oder eindellen und dies kann zum Versagen des Kessels (Kesselzerknall) führen.

Durch die isolierende Wirkung des Kesselsteins verringert sich der Wärmeübergang im Kessel. Die Austrittstemperatur des Rauchgases nimmt merklich zu und somit sinkt der Feuerungswirkungsgrad.

Im 19. und 20. Jahrhundert wurden Dampfkessel zumeist ohne Wasseraufbereitung betrieben. Der Kesselstein musste daher von Kesselklopfern mechanisch mit Spitzhämmern abgeschlagen werden. Die spezifische Wärmebelastung der Heizflächen der damals eingesetzten Walzen- und Flammrohrkessel war relativ gering und die Kessel hatten keine hinsichtlich von Kesselsteinablagerungen kritischen Bereiche, so dass diese Betriebweise möglich war. Moderne Dampfkesselkonstruktionen mit hohen Feuerungswirkungsgraden (Flammrohr-Rauchrohrkessel) können durch Kesselsteinablagerungen bereits nach kurzer Betriebszeit geschädigt werden. Daher ist eine Aufbereitung des Speisewassers mit Enthärtung zwingend erforderlich und im Regelwerk vorgeschrieben (z. B. TRD 611).