<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Erreichen einer Zirkulation in nicht entlüft- und entleerbaren Elementen einer Dampf kesselanlage Bei der Reinigung von Dampfkesselanlagen wird in bekannter Weise so vorgegangen, dass unter Erfassung des Dampfkessels wenigstens ein Teil der Anlage zu einem Kreislauf zusammengeschlossen wird, in welchem flüssige Reinigungsmittel so umgewälzt werden, dass die verwendeten Lösungen durch sämtliche Rohre und Behälter zirkulieren und dadurch die ganze durchströmte Anlage behandelt wird.
Gewöhnlich wird der Dampfkessel sowie der übrige vom Kreislauf erfasste Teil der Anlage vollständig mit Wasser aufgefüllt, das mit Hilfe einer Pumpe in Umlauf gehalten wird, wobei an geeigneter Stelle die für die Reinigung notwendigen Chemikalien, Säuren, In- hibitoren und dergleichen in den Kreislauf eingeimpft werden. Nach Ablauf der für das Wirken des Reinigungsmittels vorgesehenen Zeit wird die Reinigungslösung entfernt, und die Anlage bzw. deren vom erwähnten Kreislauf erfasster Teil wird sehr sorgfältig gereinigt, da bei den ausserordentlich hohen Temperaturen und Drücken, mit welchen heute Dampfkesselanlagen gefahren werden, schon kleine Rückstände der verwendeten Chemikalien zu unabsehbaren Zerstörungen führen können.
Das einwandfreie Spülen der Anlage, das heisst die vollständige Befreiung derselben von Chemikalienrückständen wird aber vollends illusorisch, wenn die Kesselanlage eine Mehrzahl parallel geschalteter Durchflusskanäle aufweist, welche abschnittsweise aufwärts und abwärts durchströmt werden. Es ist nämlich unvermeidlich, dass in den oberen Scheitelpunkten solcher Durchflusskanäle Luftblasen entstehen, welche eine Zirkulation durch die betreffenden Kanäle bei der Umwälzung der Reinigungslösung verhindern.
Die Folge ist, dass die Durchflusskanäle ohne Zirkulation weder genügend gereinigt noch einwandfrei gespült werden können und aus diesem Grunde vielfach in den erwähnten Um- wälzkreislauf gar nicht mit einbezogen, das heisst aus der Reinigung ausgeschlossen werden.
Dies trifft zu, wenn der zu reinigenden Kesselanlage ein sogenannter hängender überhitzer oder andere, nicht entlüft- und entleerbare Elemente angehören, bei welchen eine relativ grosse Anzahl nebeneinanderliegende Rohrschlangen, deren Schlaufen jeweils in einer vertikalen oder schrägen Ebene liegen, zueinander parallel geschaltet sind. Die Schwierigkeiten waren bei Beizungen und Reinigungen von hängenden überhitzern sehr gross. Entsprechend der zufälligen Verteilung der Lufteinschlüsse auf die ein- zelnen, parallel geschalteten Rohrzüge differiert der statische Gegendruck in den verschiedenen parallel geschalteten Rohrschlangen praktisch in weiten Grenzen.
Da der Flüssigkeitsstrom von mehreren zur Verfügung stehenden Wegen denjenigen des geringsten Widerstandes einschlagen wird, werden zunächst auch nur die Rohrzüge mit dem geringsten statischen Gegendruck durchspült. Aus diesen Rohrzügen werden sodann die Lufteinschlüsse entfernt, wonach der statische Gegendruck dort fortfällt. Der Gesamtwiderstand der Rohrzüge mit geringerem Anfangswider- stand wird auf diese Weise zwar weiter vermindert. Anderseits bleibt aber der Widerstand der übrigen Rohrzüge unverändert bestehen. Diese sind damit von der Durchströmung bei der chemischen Behandlung überhaupt ausgeschlossen.
Zum Zweck der Entlüftung und Einbeziehung solcher Rohrzüge in die Durchströmung standen bisher zwei verschiedene Methoden zur Verfügung.
Einmal kann die Entlüftung nämlich durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit auf ein solches Mass erzwungen werden, dass der dynamische Strömungswiderstand der frei durchflossenen Rohrzüge die Grösse des statischen Gegendruckes in den parallel
<Desc/Clms Page number 2>
geschalteten, blockierten Zügen übersteigt. Mit einem wirtschaftlich noch erträglichen Aufwand an Pumpaggregaten und Pumpleistung ist dies nicht erreichbar.
Der zweite offenstehende Weg besteht darin, die gesamte, zu reinigende Anlage unter einen solchen statischen Überdruck zu setzen, welcher zur Kompression der vorhandenen Lufteinschlüsse auf ein äusserst geringes Volumen ausreicht, so dass die Grösse des statischen Gegendruckes auf ein unbedeutendes Mass reduziert wird. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen offensichtlich in dem erhöhten Aufwand an Hochdruckaggregaten und Hochdruckarmaturen.
Zweck der Erfindung ist nun, den erwähnten Schwierigkeiten abzuhelfen und das Miteinbeziehen der hängenden überhitzer oder ähnlicher Einrichtungen in die durch Umwälzung von Reinigungsmitteln bewerkstelligte Behandlung von Dampfkesselanlagen zu vereinfachen.
Zu diesem Zwecke wird im Sinne des erfindungsgemässen Verfahrens so vorgegangen, dass der Kessel bei gleichzeitiger Umwälzung von Wasser durch die Anlage, von welcher Umwälzung nicht entlüft- und entleerbare Dampfkesselkanäle vorerst nicht erfasst werden, so beheizt wird, dass in diesen nicht erfassten Durchflusskanälen eine Dampfentwicklung erfolgt, worauf die Wasserzirkulation auch in diesen Kanälen einsetzt.
Zur näheren Erläuterung des Verfahrens sei rein beispielsweise angenommen, dass eine Dampfkesselanlage gereinigt werden soll, bei welcher dem Dampfkessel ein hängender überhitzer nachgeschaltet ist. Bekanntlich schliessen die in grosser Anzahl vorhandenen Rohrschlangen eines solchen überhitzers an ihren beiden Enden jeweils an einen Sammler an. Zur Durchführung des eingangs erwähnten Verfahrens wird nun die sonst vom Überhitzer zu der Turbine führende Frischdampfleitung unterbrochen und an den Wasserraum des Kessels, vorzugsweise an der tiefstmöglichen Stelle, angeschlossen.
In dem also erstellten Kreislauf wird eine geeignete Umwälzpumpe eingesetzt, welche das Wasser, nachdem das Kreislaufsystem damit aufgefüllt wurde, vom Wasserraum des Kessels absaugt und durch den überhitzer in die Trommel des Kessels zurückfördert. Damit strömt die Reinigungslösung durch den LUberhitzer in bezug auf die betriebsmässige Strömungsrichtung des Dampfes im Gegenstrom.
Der Kessel wird nun bei gleichzeitiger Umwälzung durch den hängenden Überhitzer beheizt, und zwar wird die Wärmezufuhr so geregelt, dass in den Rohrschlangen, durch welche keine Flüssigkeit strömt, eine Dampfentwicklung stattfindet, während eine solche in den andern Rohrschlangen mit Rücksicht auf die Abfuhr von Wärme durch das durchströmende Wasser ausgeschlossen ist. Es hat sich tatsächlich gezeigt, dass kurze Zeit nach dem Einsetzen der Dampfentwicklung die Flüssigkeit in den bisher verstopften, das heisst an der Zirkulation nicht teilnehmenden Rohrschlangen ebenfalls in Bewegung kommt, so dass sehr bald keine Rohrschlange mehr ohne Zirkulation ist. Nun kann die Beizung oder Reinigung mit flüssigen Beiz- bzw. Reinigungsmitteln wieder normal fortgeführt werden.
Der Durchfluss durch sämtliche Rohre bleibt gesichert, solange das Wasser oder später die Reinigungsmittel in Bewegung bleiben. Auf diese Weise kann die Anlage einwandfrei gereinigt und anschliessend von irgendwelchen Rückständen vollständig befreit werden.
Der vorhergehend beschriebene Vorgang kann etwa wie folgt erklärt werden: Eingeschlossene Luft- oder überhaupt Gasblasen sammeln sich selbstverständlich jeweils in einer oberen Schlaufe der betreffenden Rohrschlange an. Sie werden einerseits unter der Wirkung der Umwälzpumpe, anderseits unter der Wirkung der Strömungswiderstände, unter welcher Bezeichnung freilich mehrere Faktoren zusammengefasst sind, unter Druck gesetzt. Sobald nun die Dampfentwicklung einsetzt, werden sich die eingeschlossenen Gasblasen in der Umwälzrichtung ausdehnen, da an der Einströmseite immer eine gewisse Kondensation stattfindet.
Nach kurzer Zeit, insbesondere wenn die Dampfblase die nachfolgende untere Schlaufe erreicht hat, treten starke Druckschwankungen auf, die Dampfblase läuft durch die untere Schlaufe in Richtung auf die nächstfolgende obere Schlaufe, wobei die ganze bisher durch die Gasblase gehemmte Flüssigkeitssäule in Bewegung gerät.
Der Vorgang kann sich von Schlaufe zu Schlaufe wiederholen, in der Praxis entsteht jedoch in den meisten Fällen sofort eine genügend starke Flüssigkeitsbewegung, welche für das sofortige Einsetzen der Zirkulation in der betreffenden Rohrschlange ausreichend ist.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for achieving circulation in non-ventilable and drainable elements of a steam boiler system When cleaning steam boiler systems, the procedure is known in such a way that at least part of the system is connected to a circuit in which liquid cleaning agents are circulated while detecting the steam boiler that the solutions used circulate through all pipes and containers and thus the entire system is treated.
The steam boiler and the remaining part of the system covered by the circuit are usually completely filled with water, which is kept in circulation with the aid of a pump, with the chemicals, acids, inhibitors and the like necessary for cleaning being injected into the circuit at a suitable point will. After the time allotted for the cleaning agent to work, the cleaning solution is removed and the system or its part covered by the mentioned circuit is cleaned very carefully, since small residues are already present at the extraordinarily high temperatures and pressures with which steam boiler systems are operated today the chemicals used can lead to unpredictable destruction.
The proper flushing of the system, i.e. the complete removal of chemical residues from it, becomes completely illusory if the boiler system has a plurality of parallel flow channels through which the flow can be carried out in sections upwards and downwards. This is because it is inevitable that air bubbles will form in the upper vertices of such flow channels, which prevent circulation through the relevant channels when the cleaning solution is circulated.
The consequence is that the flow channels can neither be cleaned sufficiently nor properly flushed without circulation and for this reason are often not included in the mentioned circulation circuit, that is, excluded from cleaning.
This applies if the boiler system to be cleaned includes a so-called hanging superheater or other elements that cannot be ventilated or emptied, in which a relatively large number of adjacent pipe coils, the loops of which are each in a vertical or inclined plane, are connected in parallel to one another. The difficulties with pickling and cleaning of hanging superheaters were very great. According to the random distribution of the air inclusions on the individual pipe runs connected in parallel, the static counterpressure in the various pipe coils connected in parallel differs practically within wide limits.
Since the liquid flow from several available paths will hit the one with the lowest resistance, only the pipe runs with the lowest static counterpressure are initially flushed through. The air inclusions are then removed from these pipe runs, after which the static counterpressure ceases there. The total resistance of the pipe runs with a lower initial resistance is reduced further in this way. On the other hand, the resistance of the other pipe runs remains unchanged. These are therefore excluded from the flow in the chemical treatment at all.
For the purpose of venting and including such pipe runs in the flow, two different methods have been available so far.
On the one hand, the venting can be enforced by increasing the flow velocity to such an extent that the dynamic flow resistance of the pipe runs through which the flow passes the size of the static counter pressure in the parallel
<Desc / Clms Page number 2>
switched, blocked trains. This cannot be achieved with an economically bearable expenditure on pumping units and pumping power.
The second open way is to put the entire system to be cleaned under such a static overpressure, which is sufficient to compress the existing air inclusions to an extremely small volume, so that the size of the static counter pressure is reduced to an insignificant level. The disadvantages of this process are obviously the increased expenditure on high-pressure units and high-pressure fittings.
The aim of the invention is now to remedy the difficulties mentioned and to simplify the inclusion of the hanging superheater or similar devices in the treatment of steam boiler systems, which is accomplished by the circulation of cleaning agents.
For this purpose, the procedure according to the invention is such that the boiler is heated with simultaneous circulation of water through the system, from which circulation steam boiler channels that cannot be vented and emptied are initially not detected, so that steam is generated in these non-detected flow channels takes place, whereupon the water circulation also begins in these channels.
For a more detailed explanation of the method, it is assumed, purely for example, that a steam boiler system is to be cleaned in which a hanging superheater is connected downstream of the steam boiler. It is known that the large number of coils of such a superheater are connected to a collector at both ends. In order to carry out the method mentioned at the beginning, the live steam line otherwise leading from the superheater to the turbine is now interrupted and connected to the water space of the boiler, preferably at the lowest possible point.
In the circuit thus created, a suitable circulating pump is used which, after the circuit system has been filled with it, sucks the water from the water space of the boiler and conveys it back through the superheater into the drum of the boiler. The cleaning solution thus flows through the superheater in countercurrent with respect to the operational flow direction of the steam.
The boiler is now heated with simultaneous circulation by the hanging superheater, and the heat supply is regulated in such a way that steam is generated in the pipe coils through which no liquid flows, while this takes place in the other pipe coils with regard to the removal of heat is excluded by the flowing water. It has actually been shown that a short time after the onset of the development of steam, the liquid in the previously clogged pipe coils, i.e. not participating in the circulation, also starts moving, so that very soon there is no more pipe coil without circulation. Pickling or cleaning with liquid pickling or cleaning agents can now be continued normally.
The flow through all pipes remains assured as long as the water or, later, the cleaning agents keep moving. In this way, the system can be perfectly cleaned and then completely freed from any residues.
The process described above can be explained roughly as follows: Trapped air or gas bubbles at all naturally accumulate in an upper loop of the respective pipe coil. They are put under pressure on the one hand by the action of the circulating pump and on the other hand by the action of the flow resistances, under which designation of course several factors are combined. As soon as the steam begins to develop, the enclosed gas bubbles will expand in the direction of circulation, as a certain amount of condensation always takes place on the inflow side.
After a short time, especially when the vapor bubble has reached the next lower loop, strong pressure fluctuations occur, the vapor bubble runs through the lower loop in the direction of the next following upper loop, with the entire column of liquid previously inhibited by the gas bubble in motion.
The process can be repeated from loop to loop, in practice, however, in most cases there is immediately a sufficiently strong fluid movement that is sufficient for the immediate onset of circulation in the relevant pipe coil.