Kalk in der Düse – wie ein Zusatzstoff alles verstopfte - lemcon.tech | Ingenieurbüro Lemmerer

PraxisCheck: Kalk in der Düse – wie ein Zusatzstoff alles verstopfte

Ein harmlos wirkender Prozesszusatz änderte die Wasserchemie – und in wenigen Schichten waren Sprühdüsen, Ventile und Leitungen mit Kalk belegt. Ergebnis: Qualitätsprobleme, Taktverluste, Stillstand. So gehen Sie strukturiert vor, vermeiden Wiederholungen und stabilisieren die Anlage. 🔧💧

Problem/Nutzen auf den Punkt

Problem: Ausfällung von Calciumcarbonat (Kalk) durch Wechselwirkung von Wasserhärte, pH-Wert, Temperatur und einem neuen Zusatzstoff. Verstopfte Düsen, ungleichmäßiges Sprühbild, erhöhter Druckbedarf, mehr Ausschuss.
Ziel/Nutzen: Schnelle Ursachenbestätigung, risikominimierte Prozessanpassung (Wasserchemie, Dosierpunkt, Filtration), wirksame Reinigung und Monitoring – ohne Trial-and-Error in der laufenden Produktion.

5 Praxisschritte

1) Schnell-Diagnose am System (2–4 h)

Sichtprüfung: Düsenkappen abnehmen, Ablagerungen begutachten. Kalk ist hart, weißlich bis beige, reagiert mit Säure unter CO2‑Entwicklung.
Säure-Schnelltest: Kleines Stück Belag in 10%ige Citronensäure geben. Blasenbildung bestätigt Carbonate.
Daten erfassen: pH-Wert, Temperatur, Leitfähigkeit, Vordruck/Nachdruck, Filterdifferenzdruck, Verbrauchsmengen, Zeitpunkt der Zusatzstoff-Umstellung.
Komponenten checken: Filtersiebe (Beschlag, Bruch), Rückschlagventile, Mischstrecke, Toträume, Düsenmaterial (z.B. Messing vs. Edelstahl).

Ergebnis: Verdacht auf Carbonatfällung erhärtet oder ausgeschlossen.

2) Wasser- und Chemieanalyse (Labor/On-Site, 1–3 Tage)

Analysen (Rohwasser, Prozesswasser nach Dosierstelle, Rezirkulation):
Gesamthärte (Calcium, Magnesium, als mg/L CaCO3), Alkalinität (Hydrogencarbonat), pH-Wert, Temperatur.
Anionen/Kationen je nach Zusatz: Phosphat, Sulfat, Natrium, Kalium, organische Komplexbildner.
Kompatibilitäts-Check Zusatzstoff:
Beeinflusst der Zusatz pH oder Alkalinität? Enthält er Carbonate/Phosphate, die mit Calcium ausfallen können?
Sicherheitsdatenblatt prüfen; Jar‑Test (Becherglas): Originaldosierung im Prozesswasser bei Prozesstemperatur, 30–60 min beobachten, Filtrat/Turbidität messen.
Ausfällungsneigung berechnen:
Langelier‑Sättigungsindex (LSI) bestimmen. Ziel: LSI ≤ 0 im relevanten Temperaturfenster, um Kalkbildung zu vermeiden.

Ergebnis: Quantifiziertes Risiko, konkrete Stellhebel (Härte, Alkalinität, pH, Temperatur, Dosierung).

3) Prozessdesign korrigieren (Engineering, 1–2 Wochen)

Wasserbeschaffenheit steuern:
Enthärtung (Ionentausch) oder Umkehrosmose/Demineralisierung vor dem Ansatz. Für feine Sprühprozesse oft sinnvoll: weiches Wasser (z.B. < 3–5 °dH) oder LSI ≤ 0.
Bei Enthärtung Alkalinität im Blick behalten (pH/Carbonatsystem), sonst bleibt Ausfällungsrisiko bestehen.
Dosier- und Mischtechnik:
Dosierpunkt in turbulente Zone verlegen; statischen Mischer vor den Düsen vorsehen.
Lokale Überkonzentrationen vermeiden (Bypass-Mischung, ausreichende Verweilzeit).
Temperaturführung prüfen: Höhere Temperatur fördert Entgasung von CO2 und Kalkfällung.
Filtration und Schutz:
Vor den Düsen Feinfilter in passender Abstufung (z.B. 100 mesh ≈ 150 µm; je nach Düse feiner). Differenzdrucküberwachung.
Rückspülbare Filter/Strainer installieren, Verschlammung und Toträume vermeiden.
Materialwahl:
Düsen- und Armaturenmaterial auf Chemikalien- und Reinigungsbeständigkeit prüfen (z.B. 1.4404/316L, PVDF). Messing kann korrodieren und Partikel freisetzen.
Rohrleitungsführung:
Hohe Fließgeschwindigkeiten anstreben, stehende Bereiche, Sackgassen, horizontale Taschen vermeiden. Entleermöglichkeiten vorsehen.

4) Reinigung und Instandhaltung festlegen (Standardwerk, sofort umsetzbar)

Reinigungsstrategie:
Cleaning‑in‑place (CIP): Entkalkung mit 3–10% Citronensäure bei 30–50 °C, dann gründlich spülen bis neutral.
Alternativ Milchsäure/Amidosulfonsäure je nach Materialverträglichkeit. Salzsäure nur, wenn Hersteller und Werkstofffreigabe vorliegen (Lochfraßrisiko bei Edelstahl).
Bauteilpflege:
Düsen nicht mechanisch „aufbohren“ oder mit Draht reinigen (Geometrie ändert sich). Weiche Bürsten/Ultraschallbäder verwenden.
Satztausch: Ersatzdüsen bereit halten, defekte nicht weiterverwenden.
Intervalle zustandsbasiert:
Auslöser definieren: Filter‑Δp, Düsen‑Durchflussabweichung, Sprühbild‑Inspektion. Kennzahlen in Wartungsplan.

5) Überwachen, absichern, Lernen (laufend)

Online‑Überwachung:
pH, Leitfähigkeit, Temperatur; optional Calcium/Alkalinität im Labortakt.
Trend von Düsendruck/Durchfluss je Linie; Alarme bei Abweichung.
Management of Change:
Jede Rezept- oder Wasseränderung vorab mit Schnell‑Check (siehe Checkliste) und Freigabe (Technik/Qualität/Umwelt).
Lieferanten einbinden:
Zusatzstoff‑ und Düsenhersteller: Kompatibilität, empfohlene Filtergrößen, Reinigungsmittel.
Dokumentation:
Analysen, LSI, Reinigungen, Ausfälle, Korrekturmaßnahmen – als Basis für wiederholbare Standards.

Typische Fehler – und wie Sie sie vermeiden

Nur Enthärtung einsetzen, aber Alkalinität/pH unbeachtet lassen → LSI bleibt positiv, Kalk fällt weiterhin aus. Lösung: LSI auf ≤ 0 trimmen (Härte, pH, Temperatur).
Dosierstelle direkt vor den Düsen ohne Mischstrecke → lokale Übersättigung, spontane Fällung. Lösung: statischer Mischer/ausreichende Verweilstrecke.
Zu grobe oder fehlende Feinfiltration → Partikel akkumulieren, Düsen verschleißen. Lösung: abgestufte Filtration und Δp‑Überwachung.
Aggressive Säuren ohne Werkstofffreigabe → Materialschäden, Lochfraß. Lösung: Citronensäure bevorzugen; Freigaben beachten.
Trial‑and‑Error an der laufenden Anlage → zusätzliche Ausschüsse. Lösung: Jar‑Tests/Pilot, dann geplanter Rollout.

Schnell-Check vor jeder Rezeptur- oder Wasseränderung

Rechtlicher Hinweis (AT)

Arbeitnehmerschutz: Maßnahmen sind im Sinne der „allgemeinen Grundsätze der Gefahrenverhütung“ zu planen und umzusetzen, inklusive Auswahl geeigneter Arbeitsmittel, Ersatz gefährlicher Stoffe/Verfahren, Unterweisung und Wartung (ASchG § 4). Sicherheitsdatenblätter der eingesetzten Chemikalien sind zu beachten; persönliche Schutzausrüstung und sichere Handhabung sind sicherzustellen.

Gesetzliche Pflichten gehen Herstellerangaben und internen Standards stets vor. Wo konkrete Grenzwerte oder Prüfintervalle gesetzlich festgelegt sind, haben diese Vorrang.

Praxis-Tipps

Starten Sie mit dem LSI: Ein einfacher, schneller Indikator, der die richtigen Hebel sichtbar macht.
Setzen Sie auf Probenahme „am Ort des Geschehens“: Vor und direkt nach der Dosierstelle.
Denken Sie an Temperaturfenster: Prüfen Sie LSI und Jar‑Tests bei minimaler und maximaler Prozesstemperatur.
Halten Sie Ersatzdüsen und Dichtungssätze in Kanban‑Mengen vor – minimiert Stillstand.
Dokumentieren Sie jede Änderung in einem kompakten One‑Pager (Wasser, Zusatz, LSI, Filter, Reinigung).

Quellen

VDI 2035 Blatt 1: Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen – Wasserbeschaffenheit (2019), vdi.de
Spraying Systems Co.: Nozzle Maintenance and Troubleshooting Guide (2022), spray.com
Lechler GmbH: Düsentechnik – Auslegung, Betrieb, Reinigung (Stand 2023), lechler.com
AWWA: Water Quality and Treatment – Langelier Saturation Index Grundlagen (2011), awwa.org

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