Een andere kijk op de stoomketel

Waarom is het condensaat in stoomcircuits vaak zuur en waarom schuimt de stoomketel? Om dit te kunnen begrijpen, moet je meer weten over de waterchemie. Een andere kijk op de stoomketel. In onverzacht water zit meestal opgeloste kalk (chemisch: calciumhydrogeencarbonaat). Bij verhitting tot meer dan 60°C ontleedt het calciumhydrogeencarbonaat in calciumcarbonaat en koolzuur. Het koolzuur stijgt op in de vorm van belletjes. Het calciumcarbonaat (bekend als kalksteen) slaat neer op de verwarmingsoppervlakken en leidt dit tot kalkaanslag.

Wat te doen om kalkaanslag in de stoomketel tegen te gaan?

Om kalkaanslag in de stoomketel tegen te gaan, wordt het water onthard. Ten eerste een vereenvoudigde blik op de processen die een rol spelen bij normale waterontharding, geregenereerd met keukenzout. In een onthardingssysteem met zoutregeneratie worden de aanwezige calciumionen uitgewisseld tegen natriumionen, dat wil zeggen het calciumwaterstofcarbonaat wordt omgezet in natriumwaterstofcarbonaat.

Tijdens het koken in de voedingswatertank of de ontgasser ontleedt het natriumwaterstofcarbonaat in natriumcarbonaat, kooldioxide en water. Het natriumcarbonaat is oplosbaar in water; het kooldioxide wordt gewoonlijk boven het dak in de ontgasser ontgast, evenals de restgassen die aan het water kleven.

Het chemisch gebonden koolzuur van het natriumcarbonaat wordt niet ontgast.

Kooldioxide, water en natriumhydroxide

In de stoomketel ontleedt het natriumcarbonaat bij hogere temperaturen in kooldioxide, water en natriumhydroxide.

Het bijtende soda hoopt zich op vlak onder het oppervlak van de stoomketel en moet worden afgezouten, anders ontstaat bij sterke indikking schuimvorming in het water van de stoomketel.

Het kooldioxide is vluchtig in stoom en leidt tot de vorming van koolzuur tijdens de condensatie van de stoom in combinatie met een sterke daling van de pH-waarde van het condensaat en tot de bekende corrosieverschijnselen in het condensaatcircuit.

Het koolzuur van het condensaat wordt dan gewoonlijk in de ontgasser van het systeem gescheiden.

Waterverlies ontstaat door herverdamping

Aangezien in elk condensaatcircuit gewoonlijk wat water verloren zal gaan – door het zogenaamde herverdampen en dergelijke – moet er voortdurend vers water aan het ketelvoedingswater worden toegevoegd. Dit resulteert in een voortdurende toevoer van koolzuur in de stoom-condensaatkringloop zoals hierboven beschreven.

Om de bovengenoemde problemen te verminderen, worden waterontharders voorafgegaan door decarbonisatie. Deze ontkoling wordt geregenereerd met zoutzuur. In dit proces worden de calciumionen grotendeels verwijderd uit het calciumhydrogeencarbonaat in de eerste fase en vervangen door H-ionen.

Als gevolg van het koolzuur dat vrijkomt, wordt een relatief lage PH-waarde ingesteld. Indien dit koolzuur op dit punt niet mechanisch uit het systeem wordt verwijderd, bindt een min of meer groot deel van het koolzuur zich aan de natriumionen in de daaropvolgende met zout geregenereerde ionenwisselaar. Er wordt natriumcarbonaat gevormd.

Als gevolg van de hierboven beschreven processen wordt soda gesplitst en komen kooldioxide of koolzuur en natriumhydroxide vrij.

Zorg voor een goed ontworpen systeem om problemen te voorkomen

Als het systeem naar behoren is ontworpen, moet na de ontkoling een koolzuurdruppelfilter worden gebruikt om het koolzuur in het water te verwijderen door het water te beluchten voordat het in de natriumchloride-regenererende ionenwisselaar stroomt.

Het is mogelijk, in het geval van eenvoudige ontharding of in het geval van ontkoling gevolgd door ontharding, het koolzuur te binden door chemische additieven. Er moet worden nagegaan of de stoom dan nog in contact kan komen met producten.

Met een omgekeerd osmosesysteem worden alle zouten uit het water verwijderd, als het systeem goed is ontworpen. Het vrijkomen van koolzuur is dan zeer gering.