Vom Dampf zur Energieneutralität

Das klassische Duo gegen Kalk und Korrosion

Die Kombination aus Trinatriumphosphat (Na₃PO₄) und Natriumsulfit (Na₂SO₃) bildet seit Jahrzehnten das Rückgrat der Wasserbehandlung in industriellen Dampfkesseln. Während TSP Ablagerungen verhindert, bekämpft Natriumsulfit Sauerstoffkorrosion – ein synergetisches System für mittlere Druckbereiche (bis 80 bar).

1. Wirkmechanismen: Arbeitsteilung gegen zwei Hauptfeinde

Trinatriumphosphat (TSP):

Kesselstein-Prophylaxe:
Bindet Calcium-Ionen zu weichem Hydroxylapatit (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂), der als Schlamm abgeschlammt wird. Verhindert hartes CaCO₃/CaSO₄.
pH-Stabilisierung:
Hält den alkalischen pH-Wert (10.5–11.8) aufrecht. Schützt so die schützende Magnetitschicht (Fe₃O₄) und verhindert Säurekorrosion.
Schlammkonditionierung:
Härteteilchen und Eisenoxide werden dispergiert und flocken kontrolliert.

Natriumsulfit (Na₂SO₃):

Sauerstofffänger:
Reagiert stöchiometrisch mit O₂ zu harmlosem Natriumsulfat:
$2 Na X_{2} SO X_{3} + O X_{2} 2 Na X_{2} SO X_{4}$
Korrosionsblockade:
Eliminiert den Hauptauslöser für Lochfraß an Stahloberflächen.

2. Praktische Umsetzung: Dosierung und Regelung

Voraussetzung:
Enthärtetes Speisewasser (Resthärte <0.1 °dH) – sonst Überlastung des Phosphatsystems.
Dosierung:
- TSP: Direkt in Kessel oder Speisewasserleitung (5–50 mg/l PO₄-Rest im Kesselwasser).
- Natriumsulfit: In Speisewasserbehälter (20–80 mg/l SO₃-Rest).
Kritische Überwachung:
- pH-Wert (Tageskontrolle),
- Phosphat-Rest (wöchentlich),
- Sulfit-Rest (täglich),
- Leitfähigkeit (Automatik: löst Abschlammung aus).
“Phosphate-Fenster”:
Bei pH 10.5–11.0 bleibt Calciumphosphat suspendiert. Zu hoher pH → kaustische Versprödung; zu niedriger pH → klebrige Ablagerungen.

3. Vorteile: Robustheit und Kosteneffizienz

Bewährt: Seit 1930er Jahren erprobt – einfach zu verstehen und zu steuern.
Komplettschutz: Bekämpft gleichzeitig Kalkbildung (TSP) und Korrosion (Sulfit).
Materialunempfindlich: Keine Angriffe auf Kupfer oder Edelstahl.
Kostengünstig: Beide Chemikalien sind preiswert und leicht verfügbar.

4. Grenzen und typische Schadensbilder

Salzanreicherung:
Sulfat aus Na₂SO₄ und PO₄-Rückstände erhöhen die Leitfähigkeit → Erzwingen häufiges Abschlammen (Energie-/Wasserverluste).
Kaustische Versprödung:
Bei pH >11.5 und lokaler Verdampfung (z. B. Nietstellen) entstehen Natronlauge-Konzentrationen → Risskorrosion.
Sulfit-Zersetzung:
Bei Überhitzung (>120°C) oder niedrigem pH:
$4 Na X_{2} SO X_{3} Na X_{2} S + 3 Na X_{2} SO X_{4}$
$Na X_{2} S + 2 H X_{2} O 2 NaOH + H X_{2} S$
H₂S korrodiert Kondensatleitungen!
Drucklimit:
Ungeeignet für >100 bar: Hohe Salzfracht riskiert Dampfturbinen-Korrosion.

Zusammenfassung: Bewährt – aber nicht universell

Trinatriumphosphat und Natriumsulfit bleiben das Arbeitspferd der Kesselchemie in Industrieanlagen mittlerer Druckstufen (15–80 bar). Ihre Stärke liegt in der einfachen Synergie: Phosphat macht Kalk unschädlich, Sulfit tötet den Korrosionsauslöser O₂.

Doch die systemimmanenten Nachteile – Salzakkumulation, Abschlammverluste und Risiken bei Fehlsteuerung – limitieren den Einsatz. In Hochdruckanlagen (>100 bar), Lebensmittelbetrieben oder bei langen Kondensatleitungen sind flüchtige Programme (DEHA + Amine) überlegen.

Praxis-Check: Dieses System lebt von Konsequenz! Nur bei härtefreiem Speisewasser, präziser pH-Regelung und täglicher Sulfit-Überwachung entfaltet es seine volle Schutzwirkung. Ein “Schema F” ohne Analytik führt zwangsläufig zu Schäden.

Technisches Erbe: Trotz neuerer Technologien zeigt dieses Duo eindrucksvoll, wie grundlegende Chemie industrielle Prozesse sichert. Es bleibt Lehrbuchbeispiel für die Balance zwischen Effektivität und Betriebskosten.