DE1546090B2

DE1546090B2 - Verfahren zur chemischen reinigung von fluessigkeits- und/oder gasdurchstroemten rohrleitungs- oder dampferzeugersystemen

Info

Publication number: DE1546090B2
Application number: DE19651546090
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Beratern AG, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1964-08-31
Filing date: 1965-08-24
Publication date: 1976-08-05
Also published as: GB1098169A; DE1546090A1; AT249088B

Description

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Die Erfindung betrifft die chemische Reinigung eines flüssigkeits- und/oder gasdurchströmten Rohrleitungsoder Dampferzeugersystems, und zwar ein Reinigungsverfahren für ein derartiges System, in dem durch eine Speisepumpe aus einem Speisebehälter ein Flüssigkeitskreislauf aufrechterhalten wird, in den in Flußrichtung hinter der Speisepumpe und damit vor dem zu reinigenden Teil Chemikalien eingespritzt werden, durch deren Beigabe in dem Wasserstrom ein Chemikalien-Flüssigkeitskolben gebildet wird, der von dem Wasserstrom durch den zu reinigenden Teil des Systems geführt wird.

Bei der chemischen Reinigung von flüssigkeits- und/oder gasdurchströmten Rohrleitungs- oder Dampferzeugersystemen läßt man üblicherweise das zu reinigende System während einer bestimmten Zeit von einer Reinigungsflüssigkeit durchströmen, die in einem geschlossenen Kreislauf durch die Teile der Anlage geführt wird, der durch eine Pumpe aufrechterhalten wird. Hierbei ist es bei der Reinigung des Kreislaufs eines Dampfkraftwerks bekannt, in der Weise vorzugehen, daß zunächst ein Reinigungskreislauf hergestellt wird, in den der Speisewasserbehälter, die Kesselspeisepumpe, der Hochdruckvorwärmer, der Kessel, die Kondensatpumpe und beispielsweise der Niederdruckvorwärmer geschaltet sind. In dem Speisewasserbehälter werden hierbei die Reinigungschemikalien angesetzt und die Lösung wird dann mit Hilfe der Kesselspeisepumpe so lange umgepumpt, bis ein vorgegebener pH-Wert von etwa 5 erreicht ist. Dann soll in die Druckleitung hinter der Speisepumpe Salz- oder ( Schwefelsäure in einer Menge eingegeben werden, die wiederum einen vorgegebenen pn-Wert von 3 bis 4 erzielen läßt. Die Umwälzung der Lösung soll etwa 12 Stunden vorgenommen werden, wobei die Speisepumpe den Kreislauf in Gang hält.

An ein Reinigungsverfahren für derartige Systeme wird die Forderung gestellt, daß die Reinigung rasch und sicher und ohne schädliche Nebenwirkungen erfolgt, damit der Betrieb der Anlage nur kurzfristig für die Reinigung unterbrochen zu werden braucht. Dabei muß nicht nur die chemische Auflösung der Verunreinigungen, sondern auch deren Abtragen und Abtransport gewährleistet sein, wozu bestimmte Strömungsgeschwindigkeiten der Reinigungslösung erforderlich sind. Man braucht daher für eine schnelle Reinigung hochwirksame Reinigungslösungen, die aber auf Grund ihrer hohen Aggressivität und der mitgeführten abgelösten, aber ungelösten Teilchen für empfindliche Elemente des Reinigungskreislaufes nachteilig sind. Das gilt insbesondere, wenn beispielsweise die Speisepumpe für die Erzielung der erforderlichen Strömungsge- , schwindigkeit im Kreislauf herangezogen wird, so daß V * besondere Maßnahmen zum Schutz herkömmlicher Pumpen oder Sonderausführungen derartiger Pumpen erforderlich werden. Ein weiterer Mangel der bisherigen Verfahren besteht in der zeitlichen Verzögerung, die dadurch eintritt, daß das Rohrsystem nach der chemischen Behandlung zuerst entleert werden muß, bevor es zum Spülen erneut gefüllt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, insbesondere die vorstehend genannten Mängel der bekannten Reinigungsverfahren zu beheben. Dieses Problem ist gemäß der Erfindung bei einem Reinigungsverfahren der eingangs genannten Art, bei dem in dem Rohrleitungssystem durch eine Speisepumpe aus einem Speisebehälter ein Flüssigkeitskreislauf aufrechterhalten wird, in den in Flußrichtung hinter der Speisepumpe und damit vor dem zu reinigenden Teil Chemikalien eingespritzt werden, durch deren Beigabe in dem Flüssigkeitsstrom ein Chemikalien-Flüssigkeitskolben gebildet wird, der vom Flüssigkeitsstrom durch den zu reinigenden Teil des Systems geführt wird, in erster Linie dadurch zu lösen, daß in dem System durch die Speisepumpe ein Wasserstrom aufrechterhalten wird und daß der Chemikalien-Flüssigkeitskolben nach dem

Durchlaufen des zu reinigenden Rohrsystems, und zwar in jedem Falle vor Erreichen der Speisepumpe, als Behandlungsflüssigkeit ausgeschieden wird.

Hierbei kann die Bildung und Ausscheidung eines Chemikalien-Flüssigkeitskolbens mehrmals wiederholt werden. Auch kann man zur Einleitung des Reinigungsverfahrens in den aufgeheizten Wasserstrom Alkalien und Netzmittel einspritzen. Als Flüssigkeitskolben können ferner hintereinander eine alkalische Entfettungslösung, eine saure Reinigungslösung, eine Spüllösung und eine Neutralisations- und Konservierungslösung in den Wasserstrom eingespritzt werden. Es ist auch in der Regel vorteilhaft, das Nachspülen mit gegenüber der normalen Durchlaufgeschwindigkeit erhöhter Geschwindigkeit und erhöhtem Druck durchzuführen. In spezieller Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können schließlich in das im Rohrsystem umlaufende Wasser nach dem Aufheizen auf 60 bis 250°C Alkalien oder Netzmittel eingespritzt und ferner der bis dahin geschlossene Kreislauf bei Erreichen eines pn-Wertes von mehr als 7 geöffnet und von Wasser durchpumpt werden, worauf HCl und eine Inhibitorlösung eingespritzt und danach intermittierend zwei- bis fünfmal Wasser und Komplexmittel durch das System gepumpt werden, woran man dann gegebenenfalls nach Kontrolle noch das Einspeisen von Konservierungschemikalien anschließen kann.

An Hand der schematischen Darstellung in F i g. 1 wird ein Verfahren zur chemischen Reinigung eines flüssigkeits- und/oder gasdurchströmten Rohrsystems im Falle eines Dampferzeugersystems als Beispiel erläutert, wobei in der Zeichnung nur die wesentlichen Teile eines solchen Systems dargestellt sind.

Vom Speisewasserbehälter 1 wird das Arbeitsmittel über die Pumpe 2 dem beheizten Verdampfer- resp. Überhitzersystem 3 mit seinen schlangenartig angeordneten Rohren 4 zugeführt. Die Leitung 5 verbindet den Dampferzeuger mit weiteren Reihen des beheizten Rohrsystems und mit der zu treibenden Dampfturbine, während die Leitung 6 in den Abscheider 7 mündet, der über das Ventil 8 mit dem Behälter 1 verbunden ist. Leitung 9 mit Ventil und die Leitung 10 mit Ventil dienen der erfindungsgemäßen chemischen Reinigung.

Nachdem das Wasser durch Umwälzen mittels der Betriebspumpe, Speise-, Booster- oder andere Pumpe, im Dampferzeuger auf eine Temperatur von 60° — 250° C gebracht wurde, beginnt die Entfernung der Verunreinigungen wie Zunder, Silikate, Magnetit, Rost, Verschmutzungen von der Bearbeitung her, etc. mit einer alkalischen Vorbehandlung, welche den Zweck hat, die Innenbeläge zu entfetten und zu lockern, um der später folgenden aggressiven Lösung eine größere Wirkung zu verschaffen. Die alkalische Behandlung wickelt sich am besten bei einer erhöhten Temperatur von 60°-250° C ab.

An einer vorbestimmten Stelle 10, welche sich nach der Pumpe, jedoch vor dem zu reinigenden Rohrsystem befindet, wird rasch und in konzentrierter Weise während einer vorausberechneten Zeit von ca. 15 Min. die alkalische Lösung eingespritzt. Zeigt ein registrierendes Instrument am Ende der Rohrpartie eine entsprechende Steigerung des pH-Wertes von über acht an, so wird der Kreislauf meist am Ende des zu reinigenden Rohrsystems, d. h. bei der Leitung 9, in jedem Falle jedoch vor der Pumpe bzw. deren Ausgangsstelle geöffnet und die Behandlungsflüssigkeit aus dem Kreislauf entfernt. Zeigt das registrierende Instrument 12 durch Absinken an, daß die Reinigungsflüssigkeit ausgeströmt ist, so wird die Zirkulationspumpe eventuell intermittierend auf volle Leistung gebracht und damit der Spülvorgang, welcher das physikalische Entfernen der Verunreinigungen zur Aufgabe hat, eingeleitet.

Injektion und Spülen werden unter Umständen mehrmals wiederholt, wobei jedoch die verbrauchten Wassermengen kleiner gehalten werden als bei den heute verwendeten Methoden.

Nach erfolgter alkalischer Behandlung kann das inzwischen eventuell etwas abgekühlte Rohrsystem wieder aufgeheizt werden, worauf die Endtemperatur von dem zur Verwendung gelangenden Inhibitor abhängt. Dann wird durch die Zuleitung 10 nach vorher erfolgter Mengenreduktion der zirkulierenden Flüssigkeitsmenge mit dem entsprechenden Inhibitor vermischte Säure — Mineralsäure, z. B. HCl, oder eine Mischung von Mineralsäuren — durch eine Spezialpumpe in vordosierter Menge eingespritzt. Durch entsprechende Analysengeräte und pH-Schreiber wird der Reaktionsablauf an verschiedenen Stellen des Systems überwacht. Zeigt ein pH-Schreiber am Ende des zu reinigenden Rohrsystems eine Senkung des pH-Wertes an, so wird wiederum der Kreislauf über die Leitung 9 so lange geöffnet, bis der durchgewanderte Säurepfropfen aus dem Rohrsystem entfernt ist. Tritt eine pronunzierte Steigerung des pH-Wertes am vorbeschriebenen Instrument ein, so wird wiederum die Pumpe auf volle Leistung gebracht und der physikalische Ablösevorgang der Beläge eingeleitet.

Nach durchgeführter Spülung des Rohrsystems bei erhöhtem Druck und erhöhter Geschwindigkeit gegenüber den Werten während der Behandlung, wobei annähernd viermal das Kesselvolumen an Wasser mit Komplexmitteln intermittierend durchgepumpt wird, erfolgen Kontrolle und langsames Einspeisen von Konservierungschemikalien. Vor der Inbetriebsetzung ist es vorteilhaft, noch eine Schutzschichtbildung durchzuführen.

Als ablösend wirkendes Mittel können sowohl mineralische als auch organische Säuren verwendet werden.

Durch die Zuleitung 11 kann das Neutralisationsmittel zugeführt werden.

Die Kurve, gemäß F i g. 2, zeigt die Reinigungswirkung als Ergebnis eines simulierten, praxisnahen Versuches. Um bei gleicher Gegebenheit die Wirkung der Ablösereaktion und die Wirkung auf das Grundmetall zu prüfen, wurden in einem durchströmten Rohr einmal eine Rohrprobe mit Belag von 82 gr/m² und einmal eine Probe eines polierten Metallplättchen eingelegt. Die Durchströmung erfolgte mit einer 5%-HCl-Lösung von 6O⁰C, der l%o Inhibitor beigegeben war.

Die Kurve A zeigt den Beizeffekt, d. h. den Reinigungseffekt des Belages in gr/m² in Funktion der zeitlichen Einwirkung des Reinigungsmittels bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 23 cm/sec, die Kurve B die Totalkorrosion des polierten Metallplättchen in gr/m²/h in Funktion der zeitlichen Einwirkung des Reinigungsmittels bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 46 cm/sec.

Bei den vorbeschriebenen Reinigungsverfahren folgt die Wirkung des chemischen und mechanischen Reinigungseffektes rasch aufeinander; die chemiche Lösung wird nur einmal durch das Rohrsystem durchgepumpt, wobei deren Konzentration und Temperatur entsprechend angepaßt und der Inhibitor so

abgestimmt ist, daß seine Einwirkung mit einer leichten Verzögerung eintritt, wodurch die anhaftenden Beläge im ersten Moment einem maximalen Auflösungsvorgang unterworfen werden. Direkt hinter der aggressiven Lösung wird Wasser nachgeschoben, dessen Geschwindigkeit nach Ausstoßen der chemischen Lösung sprunghaft auf den gewünschten Wert erhöht wird, um das mechanische physikalische Wegspülen der noch nicht aufgelösten, sowie der unlöslichen Teile des Belages zu erreichen. Dieses Vorgehen gestattet, bei einer kurzen Behandlung bei gleichem vorgegebenen Abtragungswert aggressivere Lösungsmittel zu verwenden, setzt aber voraus, daß die Behandlungszeit in einem ganz bestimmten Zeitpunkt abgeschlossen werden kann entsprechend der Kurve über die Abtragung.

Der der Säure beigesetzte Inhibitor muß von einer solchen Charakteristik sein, daß er eine gewisse Zeit braucht, um sich an den durchströmten Metallflächen zu absorbieren. Diese Zeit schwankt zwischen 5 und 20 Minuten. Während dieser Zeit ist die aggressive Lösung, z. B. eine reine Mineralsäure oder ein Gemisch verschiedener Säuren, bei entsprechender Geschwindigkeit und genügender Zirkulation und Turbulenz in • der Lage, die Belagspartikeln vom Metall zu trennen, meist aufgrund ihres Angriffs auf den Zwischenschicht-Metall-Belag. Der Inhibitor muß so beschaffen sein, daß sich dessen Moleküle an den freigelegten Metalloberflächen absorbieren und den Angriff der Säure auf das blanke Metall verhindert.
Die angelösten Beläge werden dann durch rasche

ίο Steigerung der Geschwindigkeit der nachfolgenden, nicht mehr aggressiven Lösung weggespült und direkt aus dem Kreislauf, bzw. dem zu reinigenden Rohrsystem entfernt. Die Kontaktzeit der aggressiven Lösungen mit den Belägen kann deshalb gegenüber den bis heute bekannten Methoden wesentlich verkürzt werden, indem meist keine vollständige Auflösung der lösbaren Teile des Belages mehr notwendig ist.

Das Wechselspiel Säure-Einspritzung, volle Pumpenleistung, öffnen des Kreislaufes, Schließen des Kreislaufes wird anhand der verschiedenen Analysen-Werte und speziell anhand der registrierenden pH- und Potential-Meßgeräte vorgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur chemischen Reinigung eines flüssigkeits- und/oder gasdurchströmten Rohrleitungs- oder Dampferzeugungssystems, in dem durch eine Speisepumpe aus einem Speisebehälter ein Flüssigkeitskreislauf aufrechterhalten wird, in den in Flußrichtung hinter der Speisepumpe und damit vor dem zu reinigenden Teil Chemikalien eingespritzt werden, durch deren Beigabe in dem Flüssigkeitsstrom ein Chemikalien-Flüssigkeitskolben gebildet wird, der von dem Flüssigkeitsstrom durch den zu reinigenden Teil des Systems geführt wird, d a durch gekennzeichnet, daß in dem System durch die Speisepumpe ein Wasserstrom aufrechterhalten wird, und daß der Chemikalien-Flüssigkeitskolben nach dem Durchlaufen des zu reinigenden Rohrsystems, und zwar in jedem Falle vor Erreichen der Speisepumpe, als Behandlungsflüssigkeit ausgeschieden wird.

2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung und Ausscheidung eines Chemikalien-Flüssigkeitskolbens mehrmals wiederholt wird.

3. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung des Reinigungsverfahrens in den aufgeheizten Wasserstrom Alkalien und Netzmittel eingespritzt werden.

4. Reinigungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitskolben hintereinander eine alkalische Entfettungslösung, eine saure Reinigungslösung, eine Spüllösung und eine Neutralisationsund Konservierungslösung in den Wasserstrom eingespritzt werden.

5. Reinigungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachspülen mit gegenüber der normalen Durchlaufgeschwindigkeit erhöhter Geschwindigkeit und erhöhtem Druck durchgeführt wird.

6. Reinigungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das im Rohrsystem umlaufende Wasser nach dem Aufheizen auf 60 bis 25O⁰C Alkalien oder Netzmittel eingespritzt werden, daß ferner der bis dahin geschlossene Kreislauf bei Erreichen eines Ph-Wertes von mehr als 7 geöffnet und von Wasser durchpumpt wird und danach HCl und eine Inhibitorlösung eingespritzt werden, worauf intermittierend zwei- bis fünfmal Wasser und Komplexmittel durch das System gepumpt werden und nach Kontrolle das Einspeisen von Konservierungschemikalien erfolgt.

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