DE19843442C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von dampfführenden Komponenten in Anlagen mit Dampfkesseln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, um insbesondere in Dampfkraftwerken von Dampfkessel-Einrichtungen (1, 2) und zugehörige Dampfleitungen (61) zu reinigen. Dabei wird der durch die zu reinigende Komponente geblasene Dampf in einem Zentrifugalabscheider (9) gereinigt und über den Kondensator (4) der Anlage in die Kesseleinrichtung (1, 2) zur Erzeugung des Ausblase-Dampfes rückgespeist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Komponenten einer eine Dampfkessel-Einrichtung enthaltenden Anlage, in der der Dampfkessel-Einrichtung Dampf entnommen und in einem Kondensator aus Dampf gewonnene Flüs­ sigkeit zugeführt wird, insbesondere einer Kraftwerksanlage. Dabei wird ein Spülverfahren eingesetzt: Ein Spülmedium wird der Anlage zugeführt, durch die entsprechende Komponente gleitet und wieder entnommen. Entsprechend werden an die An­ lage anschließbare Ausblaseprovisorien vorgesehen, die der Anlage ein Spülmedium zuführen und zumindest einen Teil des Spülmediums nach Durchströmen durch die Komponenten wieder entnehmen.

Für den Betrieb von Dampfturbinenanlagen sind an die Reinheit des Dampfes hohe Anforderungen zu stellen. Insbesondere gilt es zu vermeiden, daß im Dampf partikelförmige Feststoffe mit­ geführt werden. Solche Festkörperpartikel können zur Beschä­ digung der Turbine und anderer Anlagenteile führen. Beschädi­ gungen werden insbesondere an der Beschaufelung der Turbine anfallen.

Zum Schutz der Turbine und anderer Anlagenteile vor größeren Festkörperpartikeln werden Dampfsiebe vor Schnellschlußventi­ len und Abfangschnellschlußventilen in den Dampfleitungen in­ stalliert. Dennoch gilt es, größere Festkörperpartikel von vornherein zu vermeiden. Diese könnten zu einer Beschädigung und/oder Verstopfung der Siebe führen.

Festkörperpartikel mit kleinerem Durchmesser hingegen passie­ ren die Siebe. Sie können somit in die Turbine gelangen. Durch sie wird eine Festkörper-Erosion der Beschaufelung her­ vorgerufen. Dies führt zu Materialabtrag und Schaufelaufrau­ hung. Soweit die Festkörperpartikel durch die Turbine abge­ bremst werden und in der Turbine verbleiben, besteht die Ge­ fahr, daß sie Ablagerungen unter den Deckplatten der Beschau­ felung bilden. Durch diese Ablagerungen können Dichtelemente oder andere Komponenten beschädigt oder zerstört werden.

In Kesseln, Dampfleitungen oder sonstigen dampfführenden Kom­ ponenten, die in Dampfströmungsrichtung vor der Turbine lie­ gen, entstehen Festkörperpartikel, insbesondere während der Neumontage von Kraftwerken. Auch im Zuge von Anlagenrevisio­ nen oder Komponentenaustausch entstehen Festkörperpartikel. Bei diesen Festkörperpartikeln handelt es sich insbesondere um Walzhaut, Zunder, Eisenoxide sowie durch Wärmebehandlung der Anlagekomponenten verursachte Korrosionsprodukte und Oxi­ dationsschichten. Selbst bei größter Sorgfalt während der Montagearbeit ist es nicht mit Sicherheit zu vermeiden, daß Staub, Sand, Montagegegenstände und Montageabfälle in dampf­ führenden Komponenten der Anlage zurückbleiben. Die Verunrei­ nigungen liegen demnach zum Teil lose vor. Zum Teil haften sie den Komponenten-Innenwänden an.

Herkömmliche Verfahren zur Reinigung dampfführender Anlage­ komponenten beschreibt die KWU-Schrift 1.2-7930-0001 "Dampfturbine-Montage: Reinigung von Dampferzeuger und Dampfleitungen vor der Turbine". Die Reinigung kann sowohl durch Beizen, wie durch Auskochen/Ausblasen oder einer Kombi­ nation beider Methoden erfolgen.

Zum Beizen werden verwendet entweder inhibierte Säuren, z. B. Flußsäure, oder Komplex-Bildner, z. B. Äthylendiamintetraes­ sigsäure. Hierzu werden die zu beizenden Komponenten zuerst gespült. Anschließend werden sie entfettet mit sogenannten Netzmitteln, insbesondere Tensiden. Beim eigentlichen Beiz­ vorgang werden oxidische Korrosionsprodukte entfernt. Es ent­ stehen metallisch blanke Oberflächen. Diese werden anschlie­ ßend passiviert. Soweit Komplex-Bildner verwendet werden, er­ folgt die Passivierung simultan zur Beizung. Abschließend werden die Komponenten mit voll entsalztem Wasser gespült. Um einen vollständigen Austrag der Verunreinigungen zu erreichen sind Spülgeschwindigkeiten von mehr als 1 m/s erforderlich. Aufgrund dieser hohen Spülgeschwindigkeit werden erhebliche Spülwassermengen benötigt, die zum Teil die Erzeugungskapazi­ tät der Wasseraufbereitungsanlage der Kraftwerksanlage über­ steigen. Wird die erforderliche Spülgeschwindigkeit nicht er­ reicht, so können nicht-oxidische Festkörperpartikel, die sich durch das Beizmittel nicht gelöst haben, in den Kompo­ nenten verbleiben. Um auch diese zu entfernen, ist die Anlage zusätzlich mit Dampf auszublasen.

Da die Reinigungswässer durch das Beizmittel stark verunrei­ nigt sind, können diese nicht in die Umwelt abgeführt werden. Für die Entsorgung der chemikalienbehafteten Abwässer sind Aufwendungen erforderlich.

Bei der Reinigung durch Auskochen/Ausblasen werden die Kes­ sel-Trommeln und -Verdampfer alkalisch mit Trinatriumphosphat oder Natriumhydroxid ausgekocht. Im wesentlichen werden hier­ bei die zu reinigenden Komponenten entfettet und von Walzzun­ der befreit. Temperatur- und Druckänderungen unterstützen die Reinigungswirkung.

Um einen Hochdrucküberhitzer stets trocken zu halten, ist in DE-196 51 966 A zwischen dem Hochdruckverdampfer und dem Überhitzer ein Zentrifugalabscheider vorgesehen, dessen Was­ serabscheidungen über eine Zwangsumlaufpumpe in den Verdamp­ fer rückgespeist wird. Damit sich nicht allmählich Salze und Fremdkörper in diesem Zwangsumlauf konzentrieren, wird stän­ dig oder diskontinuierlich der Durchsatz durch den Verdampfer so erhöht, daß mindestens ein Teil des Wassers aus diesem Zwangsumlauf abgelassen werden kann.

Überhitzer, Zwischenüberhitzer und Dampfleitungen werden mei­ stens mit Dampf ausgeblasen. Dabei gilt es Bedingungen einzu­ halten, die gewährleisten, daß Festkörperpartikel, die trotz Dampfausblasens in den Komponenten verblieben sind, während des Anlagebetriebes vom Betriebsdampfstrom nicht mitgerissen werden. Mit anderen Worten: Das Ausblasen ist nur dann ef­ fektvoll, wenn es mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit erfolgt, als sie bei Vollastbetrieb der Anlage zu erwarten ist. Es soll demnach erfahrungsgemäß der Staudruck beim Aus­ blasen den 1,2 bis 1,7-fachen Wert des Staudrucks während des Betriebes bei maximaler Dauerleistung der Anlage betragen. Diese Ausblasebedingung läßt sich sowohl bei einem kontinu­ ierlichen Ausblasen bei relativ niedrigem Druck als auch bei einem dis­ kontinuierlichen Ausblasen bei relativ hohem Druck erfüllen.

Beim diskontinuierlichen Ausblasen mit hohem Druck wird der Kessel der Anlage auf den Ausblasedruck gebracht und der Dampf anschließend durch Öffnen des Ausblaseschiebers inner­ halb weniger Minuten entspannt. Die Ausblasezeit beträgt ca. 2 bis 7 Minuten. Diskontinuierlich ist der Vorgang deshalb, weil die Wassernachspeisung und die Dampfproduktion in der Ausblasezeit nicht aufrechterhalten werden kann. Es werden große Wassermengen in kurzer Zeiteinheit benötigt, also län­ gere Pausen, um Zusatzwasser zu erzeugen und zu speichern. Die Reinigung aller reinigungsbedürftigen Komponenten ist also erst nach entsprechend langer Zeit abgeschlossen.

Da das diskontinuierlichen Ausblasen mit hohem Druck erfolgt, treten enorme Schubkräfte an den Dampfleitungen auf. Dies be­ dingt einen zusätzlichen Aufwand für Halterungskonstruktio­ nen. Auch die für das Ausblasen erforderlichen Zusatzleitun­ gen, die sogenannten Ausblaseprovisorien, müssen den hohen Schubkräften entsprechend befestigt werden.

Ein weiterer Nachteil des diskontinuierlichen Ausblasens ist es, daß die Ermittlung der tatsächlichen Ausblaseparameter nicht immer gesichert ist. Der Ausblasevorgang kann oftmals nur über Ersatzgrößen nachvollzogen werden.

Kontinuierliches Ausblasen erfolgt mit niedrigerem Druck. Die Ausblasedauer beträgt zwischen ca. 12 und 27 Minuten. Infolge der konstanten Fahrweise lassen sich die Ausblasebedingungen relativ problemlos nachvollziehen. Weiterer Vorteil beim kon­ tinuierlichen Ausblasen ist es, daß der Dampf in den Ausbla­ seprovisorien mit Wasser abgespritzt und damit verlangsamt werden kann. Dies führt zur Reduzierung des Gegendrucks im System und zur Erhöhung der Geschwindigkeit in den zu reini­ genden Bereichen. Die Verlangsamung des Ausblasedampfes hat weiterhin den Effekt, daß die durch den Ausblasevorgang be­ dingten Lärmemissionen stark reduziert werden.

Infolge des geringeren Druckes erfahren die Ausblaseproviso­ rien nur unwesentliche Schubkräfte. Damit sind nur Rohrlei­ tungsunterstützungen und keine aufwendigen Halterungskon­ struktionen erforderlich. Die Ausblaseprovisorien können auf­ grund des niedrigen Druckes in geflanschter Ausführung in­ stalliert und somit auf einer anderen Anlage wieder verwendet werden.

Auch beim kontinuierlichen Ausblasen werden große Mengen an Zusatzwasser benötigt. Die Nachproduktion und Speicherung des erforderlichen Zusatzwassers bedingt, daß die Ausblasedauer auf die oben angeführte Zeitspanne begrenzt ist. Im wesentli­ chen wegen der für die Bereitstellung des erforderlichen Zu­ satzwassers benötigten Wartezeiten betragen die Reinigungs­ zeiten der dampfführenden Komponenten durchschnittlich ca. 2 bis 2,5 Wochen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Reinigung von Komponenten in Dampfkessel-Anlagen mit Dampfkondensation anzugeben, wobei die Reinigungszeiten reduziert werden. Die Vorteile des kontinuierlichen Dampfaus­ blasens sollen erhalten bleiben.

Die Erfindung geht dabei zunächst davon aus, daß das Spülme­ dium, das zum Ausblasen der zu reinigenden Komponenten vorge­ sehen ist (im allgemeinen Wasser), in verhältnismäßig kurzer Zeit und mit wenig Energie in Dampf umgesetzt werden kann, wenn es im Kreislauf geführt und dabei gereinigt wird. Dieser Kreislauf muß daher über die zu reinigende Komponente und ei­ nen entsprechenden Abscheider führen, wobei als Abscheider ein Zentrifugalabscheider vorgesehen ist. Um hohe Strömungs­ geschwindigkeiten beim Ausblasen zu erreichen, werden einige Komponenten des für den Normalbetrieb vorgesehenen Anlagen­ kreislaufs nicht in diesen Spülmittel-Kreislauf einbezogen, insbesondere müssen im Fall von Dampfturbinenkraftwerken die Dampfturbinen selbst von diesem Kreislauf umgangen werden, damit die empfindlichen Teile der Dampfturbine nicht durch die ausgeblasenen Fremdkörper beschädigt werden. Um die hohen Drucke und Geschwindigkeiten zum Ausblasen zu erhalten, wird der Spülmittel-Kreislauf einerseits über die Kessel selbst geführt, die einen hohen Dampfdruck erzeugen (daher wird bei der Reinigung mit der Kesselreinigung der verschiedenen Anla­ genteile mit der Kesselreinigung begonnen), andererseits wird der bereits in der Anlage vorhandene Kondensator in den Spül­ mittel-Kreislauf einbezogen, in dem das dem Zentrifugalab­ scheider entnommene, gereinigte (dampfförmige) Spülmittel kondensiert wird, wodurch sich dessen Druck erniedrigt, also in dem Teil des Spülmittel-Kreislaufs, der von dem entspre­ chenden Dampfkessel über die zu reinigende Komponente und über den Zentrifugalabscheider zum Kondensator führt, ein ho­ hes Druckgefälle erzeugt wird. Vom betrieblichen Kühlsystem der Anlage wird die bei der Druckabsenkung im Kondensator freiwerdende Wärme abgeführt, während die Kesseleinrichtung nur die zur Wiederverdampfung des kondensierten Spülmittel nötige Wärme aufbringen muß. Hierzu sind keine längeren Pau­ sen zwischen den einzelnen Reinigungsschritten erforderlich, in denen auf Vorrat erhitztes Wasser oder Dampf erzeugt und gespeichert werden müßte.

Entsprechend enthalten also die zum Ausblasen an die Anlage anschließbaren Ausblaseprovisorien einen von dem entnommenen Spülmedium speisbaren Zentrifugalabscheider mit einer Rück­ führungsleitung, über die Spülmedium, das im Zentrifugalab­ scheider gereinigt ist und diesem Zentrifugalabscheider ent­ nommen wird, dem Kondensator eingespeist werden kann.

Diese erfindungsgemäßen Ausblaseprovisorien ermöglichen also ein Verfahren, bei dem gemäß der Erfindung bei laufender Dampfkessel-Einrichtung das Spülmedium durch einen Strömungs­ kreis geleitet wird, der von einer Dampfentnahme-Leitung über den genannten Zentrifugalabscheider, den Kondensator der An­ lage, die Dampfkessel-Einrichtung und gegebenenfalls auch durch eine weitere, zu reinigende Komponente hindurch wieder zurück zur Dampfentnahme-Leitung führt. Im Fall einer Anlage, die eine Dampfturbinen-Einheit enthält, wird diese Dampftur­ binen-Einheit vom Strömungskreis umgangen und ist während der Reinigung stillgesetzt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ausblaseprovisorien einen Verteiler enthalten, der zwischen dem Kondensator und der Dampfkessel-Einrichtung anschließbar ist. An den Verteiler ist mindestens eine Einspritzvorrichtung angeschlossen, mit der flüssiges Spülmedium in das den Zentrifugalabscheider speisende Spülmedium einleitbar ist, also in den Dampf, der strömungsmäßig hinter der zu reinigenden Komponente aus der Anlage entnommen wird. Durch das Einspritzen des flüssigen, aus dem Zentrifugalabscheider und dem Kondensator rückgeführ­ ten Spülmediums in den Dampf, der die zu reinigende Kompo­ nente verlassen hat, wird Temperatur und Druck dieses Dampfes stark herabgesetzt. Diese Verfahrensvariante, bei der dem Strömungskreis zwischen dem Kondensator und der Dampfkessel- Einrichtung flüssiges Spülmedium entnommen und in die zum Zentrifugalabscheider führende Dampfentnahme-Leitung einge­ spritzt wird, führt also dazu, daß bereits in der Dampfent­ nahme-Leitung (also kurz hinter der zu reinigenden Kompo­ nente) ein erheblicher Unterdruck gegenüber dem Druck ent­ steht, der in dem in den Kreislauf eingeschalteten Kessel der Dampfkessel-Einrichtung (also vor der zu reinigenden Kompo­ nente) erzeugt wird.

Der im Zentrifugalabscheider gebildete "Sumpf" also die Kom­ ponente, in der die abgeschiedenen Verunreinigungen konzen­ triert sind, kann über eine entsprechende Abflußleitung ent­ sorgt werden. Dies ist vor allem zu Beginn eines Reinigungs­ prozesses notwendig, solange größere Mengen von Verunreini­ gungen anfallen. Bevorzugt wird daher die Reinheit des im Strömungskreis geführten Spülmediums vor dem Einleiten in den Zentrifugalabscheider kontrolliert. Wenn dabei eine befriedi­ gende Reinheit des Spülmediums erreicht ist, kann auch dieser Sumpf wieder in den Strömungskreislauf des Spülmediums rück­ geführt werden.

Die dieser Verfahrensvariante entsprechenden Ausblasepro­ vesorien enthalten daher eine Ablaufleitung ab Zentrifugalab­ scheider, durch die Spülmedium entsorgt und/oder in die Dampfkesseleinrichtung rückgespeist werden kann. Da ohnehin eine Pumpe vorteilhaft ist, die im Spülmedium-Kreislauf das dem Kondensator entnommene Kondensat in den entsprechenden Kessel der Dampfkessel-Einrichtung rückspeist (sofern die An­ lage betriebsmäßig bereits eine entsprechende Fördereinrich­ tung enthält, kann diese natürlich verwendet werden), kann das aus der Ablaufleitung entnommene Spülmedium in den Kessel rückgepumpt werden.

In der Regel enthalten die Dampfkessel-Einrichtungen solcher Anlagen jeweils mehrere Dampfkessel, insbesondere jeweils ei­ nen Dampfkessel für den Niederdruckbereich und den Hochdruck­ bereich. Häufig sind mehrere Niederdruckkessel und Hochdruck­ kessel vorgesehen, die parallel zueinander z. B. jeweils in den Niederdruckbereich bzw. Hochdruckbereich einer Dampftur­ binen-Einheit einspeisen. Dabei können die Niederdruckkessel und anschließend die Hochdruckkessel jeweils einzeln nachein­ ander auf die beschriebene Weise gereinigt werden, es ist aber auch möglich, bereits die Kessel, die auch im Normalbe­ trieb parallel geschaltet sind, bereits parallel in den Spül­ medium-Kreislauf einzuschalten, also gleichzeitig zu reini­ gen. Dadurch wird die Reinigungsdauer noch weiter verkürzt.

Demnach ist es zweckmäßig, zunächst diese Kessel der Dampf­ kessel-Einrichtung zu reinigen, die zu diesem Zweck in den Spülmedium-Kreislauf einbezogen werden, während viele andere Komponenten, die ebenfalls der Reinigung bedürfen (z. B. große Teile des Leitungssystems) erst später gereinigt werden. Wenn die Kessel jedoch gereinigt sind, werden in den Spülmittel- Kreislauf schrittweise weitere Komponenten, die in der Anlage den bereits gereinigten Komponenten strömungsmäßig nachge­ schaltet sind, in den Strömungskreis geschaltet.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur im Strö­ mungskreislauf nacheinander mehrmals zyklisch erniedrigt und wieder erhöht wird. Durch die damit verbundenen thermischen Dimensionsänderungen der Komponenten werden an diesen abgela­ gerte Beläge abgesprengt und können vom Spülmedium erfaßt und zum Zentrifugalabscheider ausgespült werden.

Vorteilhaft sind im Fall eines Kraftwerks mit einer Dampftur­ binen-Einheit die erfindungsgemäßen Ausblaseprovisorien zu­ mindest an einem Ort in der von der Dampfkessel-Einrichtung zur Dampfturbinen-Einrichtung führenden Dampfleitung an­ schließbar, der möglichst nahe an den Turbineneinlässen der Dampfturbineneinheit liegt. Damit wird also der in der Dampf­ kessel-Einheit erzeugte und durch das Dampfleitungssystem ge­ leitete Dampf erst praktisch unmittelbar vor dem Eintritt in die Turbinen entnommen, so daß die Dampfleitung gereinigt wird, jedoch mitgerissene Festkörper-Verunreinigungen, die die Turbinen beschädigen könnten, von der Turbine abgehalten werden. Auch das Rohrsystem des Kondensators ist gegenüber solchen, mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden Fremdkörper- Verunreinigungen empfindlich; da jedoch dieser Kondensator während der erfindungsgemäßen Reinigung nur von dem gereinig­ ten Spülmedium, das den Zentrifugalabscheider entnommen ist, durchspült wird, ist auch eine Beschädigung des Kondensators praktisch ausgeschlossen.

Neben einer deutlichen Verringerung der für die Reinigung der Komponenten nötigen Zeit und Energie hat die Erfindung den Vorteil, daß nur geringe Mengen des Spülmediums verloren ge­ hen bzw. entsorgt werden müssen und daß auch die Schallemis­ sion während der Reinigung gering ist. Die Zeit, in der die Anlage für die Reinigung der Komponenten zur Verfügung steht, ist praktisch nicht begrenzt, die einzelnen Komponenten kön­ nen nacheinander ohne größere Unterbrechung gereinigt werden und die Reinigung kann über Tage hinweg fortgesetzt werden. In der Regel kann auf Schalldämpfer sowie Festkörper-Filter, die bei einem größeren Anfall von Festkörper-Verunreinigungen verstopfen können, verzichtet werden.

Die Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen angegeben und werden anhand von mehreren Figuren und eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine grobe und schematische Darstellung der für den Normalbetrieb vorgesehenen Komponenten eines Kraft­ werks mit einer Dampfkessel-Einrichtung und einer Dampfturbinen-Einrichtung sowie die für das erfin­ dungsgemäße Verfahren vorgesehenen Ausblaseproviso­ rien,

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der Dampfkessel-Ein­ heit in Fig. 1 und ihrer Anschlußleitungen;

Fig. 3 eine detailliertere Darstellung der Dampfturbinen-Ein­ heit und der daran angeschlossenen Rückspeise-Einheit nach Fig. 1 sowie der vorgesehenen Ausblaseproviso­ rien,

Fig. 4 die wichtigsten Teile des Spülmedium-Kreislaufs bei der Reinigung der Dampfkessel-Einheit.

In der Fig. 1 ist mit Doppellinien zunächst der Kreislauf dargestellt, der den Normalbetrieb in einem Kraftwerk mit ei­ ner Dampfkessel-Einrichtung und einer Dampfturbinen-Einrich­ tung bestimmt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Dampfkessel-Einheit zwei Dampfkessel 1, 2, die über eine Dampfleitung 61 im Leitungssystem 6 die Dampfturbinen-Einheit 3 speist, von der eine Dampfleitung 62 zu einer Rückspeise- Einrichtung führt, die den Kondensator 4 und eine Kondensat­ pumpe 41 enthält, um das Wasser über die Rücklaufleitung 63 wieder den Kesseln 1, 2 zuzuführen. Wasserverluste werden von einem Speisewassertank 5 nachgefüllt. Mit der Dampfturbinen- Einheit 3 wird ein Generator 7 zur Erzeugung elektrischen Stroms angetrieben.

Die Ausblaseprovisorien sind in der Fig. 1 mit einfachen Li­ nien dargestellt und umfassen ein Leitungssystem 8 und einen Zentrifugalabscheider 9. Sie sind derart an den beschriebe­ nen, für den Normalbetrieb vorgesehenen Kreislauf angeschlos­ sen, daß ein Spülmedium-Kreislauf entsteht, der insbesondere die zu reinigenden Komponenten - darunter auf jeden Fall min­ destens einen Dampfkessel der Dampfkessel-Einheit - umfaßt, aber andere Teile - darunter mindestens die Dampfturbinen der Dampfturbinen-Einheit 3 - umgangen werden. Die umgangenen An­ lagenteile sind während der Reinigung stillgesetzt und in Fig. 1 durch unterbrochene Doppellinien dargestellt.

Als Spülmedium wird hier insbesondere entsalztes und gerei­ nigtes Wasser benutzt, das im Speisewassertank 5 bereitsteht. Als Spülmedium-Kreislauf wird mittels der Ausblaseprovisorien also ein Wasserkreislauf geschlossen. Dieser Wasserkreislauf geht von wenigstens einem Dampfkessel der Dampfkessel-Ein­ richtung 1 über eine Dampfentnahme-Leitung 81 zu einem Zen­ trifugalabscheider 9 und von dort über die Rückspeise-Ein­ richtung (Kondensator 4, Kondensatpumpe 41) zurück zur Dampf­ kessel-Einrichtung 1. Ferner ist eine Einspritzleitung 80 vorgesehen, die von einem Verteiler 817 an der Rücklauflei­ tung 63 gespeist wird und zu einer Einspritzeinrichtung 810 führt. In ihr kann der zur Kesseleinrichtung führenden Lei­ tung flüssiges Spülmedium (Wasser) entnommen werden, mit dem der der Anlage entnommene und dem Zentrifugalabscheider zuzu­ führende Dampf abgespritzt wird. Durch dieses Einspritzen wird der Dampf abgekühlt und teilweise kondensiert, so daß sein Druck absinkt und daher auch der Dampf aus der Dampflei­ tung 61 bereits mit höherer Geschwindigkeit nachströmt. Dem Zentrifugalbeschleuniger wird also bereits ein Wasser/Dampf- Gemisch zugeführt, das dort noch weiter entspannt wird und auskondensiert. Dabei sammeln sich die aus der Anlage ausge­ blasenen Verunreinigungen - jedenfalls soweit sie Festkörper sind - in einem Sumpf, der über eine Ausschleusleitung 82 aus dem Zentrifugalabscheider 9 ausgeschleust wird. Diese Aus­ schleusleitung 82 enthält jedenfalls eine Ablaufleitung 821, mit der zumindest am Anfang des Reinigungsvorgangs, also wäh­ rend eine größere Menge Fremdkörper ausgeblasen werden, diese gesammelten Verunreinigungen entsorgt werden können.

Die Menge der von dem Spülmedium (Wasser bzw. Wasserdampf) mitgenommenen Festkörper wird an entsprechenden Meßeinrich­ tungen 816 kontrolliert. Sinkt deren Dichte auf einen Wert ab, bei dem sie praktisch im Spülkreislauf verbleiben können, ohne Schäden an den Komponenten dieses Kreislaufs zu erzeu­ gen, so kann es vorteilhaft sein, in der Ausschleusleitung 82 auf eine Rückführleitung 822 umzuschalten, mit der auch der Sumpf des Zentrifugalabscheiders - beispielsweise mittels der Pumpe 41 und der Rücklaufleitung 63 - in die Dampfkessel-Ein­ richtung 1 rückgeführt wird.

Eine genauere Darstellung der wichtigsten, betriebsmäßig vor­ handenen Komponenten der Anlage sowie der für die Reinigung angeschlossenen Ausblaseprovisorien ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt.

Dabei wird die Dampfkessel-Einrichtung von zwei Kesseln 1 und 2 gebildet, die jeweils über einen Hochdruckerhitzer 11 und 21 und einen Niederdruckerhitzer 12 und 22 verfügen. Von die­ sen Hochdruck- und Niederdruckerhitzern 11, 12, 21 und 22 führt ein System von Dampfleitungen 61 (wegen besserer Über­ sichtlichkeit tragen nicht alle Dampfleitungen das Bezugszei­ chen) zu einer Dampfturbinen-Einrichtung 3. Ferner enthält das Dampfleitungssystem 61 auch eine Niederdruckumleitstation (ohne Bezugszeichen).

Die Dampfturbinen-Einrichtung 3 besteht hier im wesentlichen aus einer von beiden Kesseln 1, 2 gemeinsam gespeisten Dampf­ turbine mit einem Hochdruckbereich 31 und einen Niederdruck­ bereich 32. An die Turbine 3 angeschlossen ist der Genera­ tor 7. Vom Dampfaustrittsbereich des Niederdruck-Turbinenbe­ reichs 32 der Turbine 3 führen Dampfleitungen 62 zu einem Kondensator 4. Der Kondensationswasser-Auslaß des Kondensa­ tors 4 ist über die Pumpe 41 angeschlossen an eine Rücklauf- Leitung 63. Diese führt zurück zu den Dampfkesseln 1 und 2. Zum Ausgleich verlustig gegangenen Kreislaufwassers ist an die Rücklauf-Leitung 63 der Speicherwassertank 5 angeschlos­ sen. Der Speicherwassertank 5 seinerseits ist verbunden mit einer Wasseraufbereitungsanlage, auf die hier nicht näher eingegangen ist.

Des weiteren zeigt Fig. 1 die in gestrichelten Linien darge­ stellten Ausblaseprovisorien 8 mit dem Zentrifugalabschei­ der 9. Die Ausblaseprovisorien 8 sind mit ihren Leitungen 811 am Dampfleitungssystem 61 in unmittelbarer Nähe zum Dampfein­ trittsbereich des Hochdruckbereichs 31 der Dampfturbine 3 an­ geschlossen. Mit der Leitung 812 sind die Ausblaseproviso­ rien 8 am Dampfleitungssystem 61 unmittelbar vor dem Dampf­ eintritt in den Niederdruckbereich 32 der Dampfturbine ange­ schlossen. Auch die Niederdruck-Umleitstation ist an die Aus­ dampfprovisorien 8 angeschlossen (Leitung 813).

Die Leitungen 811 bis 813 weisen jeweils eine Einrichtung 814 zur Wassereinspritzung auf. Zwischen den Einrichtungen zur Wassereinspritzung 814 und den Anschlüssen mit den Dampflei­ tungen 61 sind im Inneren der Leitungen 811 bis 813 als Meßeinrichtungen 816 sogenannte Ausblasespiegel angebracht. Dabei handelt es sich um polierte Metallstreifen, die z. B. aus Aluminium, Kupfer oder Stahl bestehen. Sie sind quer in der Leitung installiert. Mit ihrer Hilfe kann der Reinigungs­ effekt während des Ausblasevorgangs durch Partikeleinschläge auf den Metallstreifen optisch beobachtet und beurteilt wer­ den. In vorteilhafter Weise sind die Ausblasespiegel mit Wechseleinrichtung versehen. Dadurch können die Ausblasespie­ gel während des Ausblasevorgangs gewechselt werden.

Die einzelnen Leitungen 811 bis 813 der Ausblaseprovisorien 8 vereinigen sich in der gemeinsamen Dampfentnahme-Leitung 81. Auch in dieser Leitung 81 ist eine Einrichtung 815 zur Was­ sereinspritzung vorgesehen. Die Versorgung aller Einrichtun­ gen zur Wassereinspritzung 814, 815 mit Wasser erfolgt durch den Verteiler 817 über (nicht dargestellte) Leitungen. Das erforderliche Spritzwasser wird der Wasser-Dampf-Kreislauf (Leitung 63) entnommen.

Die Leitung 81 der Ausblaseprovisorien 8 führt zum Zentrifu­ galabscheider 9. Dieser Zentrifugalabscheider 9 verfügt über eine Ausschleuse-Einrichtung 91, die mit der Ausschleuse-Lei­ tung 82 versehen ist. Die Ausschleuse-Leitung 82 weist eine Ablaufleitung 821 und eine Rückführleitung 822 auf. Die Ab­ laufleitung 821 führt aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf heraus. Die Rückführleitung 822 hingegen ist verbunden mit dem Kon­ densator 4.

An den Ausgang 92 des Zentrifugalabscheiders 9 ist eine Lei­ tung 83 angeschlossen, die zum Kondensator 4 führt.

Mittels dieser Komponenten wird anhand von Fig. 4 der Aus­ blasevorgang der Niederdruckbereiche 12 und 22 der Dampfkes­ sel 1 und 2 erläutert.

Vor dem eigentlichen Ausblasen werden zunächst die im einzel­ nen nicht dargestellten Speisewasservorwärmer, Kesseltrommeln und -verdampfer mit salz- und kieselsäurefreiem Wasser mit möglichst hoher Geschwindigkeit gespült. Die Spülgeschwindig­ keit sollte dabei mehr als 1 m/s betragen. Die genannten Kom­ ponenten werden sodann mehrmals mit ca. 80° warmem Wasser ge­ füllt. Dadurch werden Reste von Sand oder Isoliermattenstaub aufgelöst. Danach werden die Überhitzer und die Dampfleitun­ gen sowie der ebenfalls nicht dargestellte Zwischenüberhit­ zerbereich mit Eigendampf unter Druck befüllt. Hierdurch wan­ deln sich Anrostungen in einen Magnetitbelag um. Dieser Ma­ gnetitbelag dient den Komponenten als Schutzschicht (Passivierung). Das hierbei anfallende Kondensat wird abge­ leitet. Die Bedampfungsdauer beträgt ca. zwei Tage. Als Indi­ kator für die Umwandlung von Anrostungen in Magnetitbelag dient die Farbe des ablaufenden Kondensats. Diese wechselt von einer rötlich-braunen Rostfarbe nach einer grau-schwarzen Magnetitfarbe. Schließlich verschwindet die Trübung.

Alternativ zu dieser Bedampfung können nicht fettfreie Kompo­ nenten oder solche mit ungereinigten Oberflächen alkalisch ausgekocht werden.

Hieran schließt sich das Ausblasen der Komponenten und dampf­ führenden Rohrleitungen. Dabei wird durch die Dampfkessel 1 und 2 in deren Niederdruckbereichen 12 und 22 überhitzter Dampf erzeugt und durch das Teil-Dampfleitungssystem 61a ge­ führt. Eine verbesserte Reinigungswirkung wird dadurch er­ zeugt, daß während des Ausblasevorgangs die Temperatur des Dampfes verändert wird. Dadurch dehnen und kontrahieren sich die Rohre des Teil-Dampfleitungssystems 61a. Da den Lei­ stungsrohren anhaftende Beläge (z. B. Walzzunder) einen von dem Leitungsrohrmaterial verschiedenen Wärmeausdehnungskoef­ fizienten haben, werden sie abgesprengt. Die Temperaturände­ rung des Dampfes wird durch Einspritzen von Wasser über - nicht dargestellte - Entwässerungsöffnungen im Teil-Dampflei­ tungssystem 61a erreicht. Der das Teil-Dampfleitungssy­ stem 61a durchströmende Dampf bleibt dabei überhitzt.

Unmittelbar bevor der Dampf durch das Teil-Dampfleitungssy­ stem 61a in den Dampfeinlaßbereich des Niederdruckbereichs 32 der Dampfturbine gelangt, wird er durch die Leitung 812 abge­ führt und über die Leitung 81 dem Zentrifugalabscheider 9 zu­ geführt. Dabei passiert der Dampf in der Leitung 812 einen Ausblasespiegel 816 mit Wechseleinrichtung. Die im Dampf mit­ geführten Festkörperpartikel verursachen auf dem Ausblase­ spiegel Einschläge. Anhand dieser Einschläge wird die Reini­ gungswirkung des Ausblasevorgangs beurteilt.

Nach Passieren des Ausblasespiegels 816 wird der Dampf durch eine Einrichtung zur Wasserabspritzung 814 mit Wasser abge­ spritzt. Dadurch verringert sich der Gegendruck in der Lei­ tung 812 und infolgedessen erhöht sich die Strömungsgeschwin­ digkeit des Dampfes in dem Teil-Dampfleitungssystem 61a. Au­ ßerdem reduzieren sich die Geräuschemissionen erheblich. Die­ ser Vorgang wird durch eine weitere Einrichtung für Wasser­ einspritzung 815 in Leitung 81 wiederholt. Der verlangsamte Dampf gelangt sodann in den Zentrifugalabscheider 9. Dort scheiden sich mitgeführte Festkörperpartikel am Boden des Zentrifugalabscheiders ab. Über die Ausschleuse-Einrich­ tung 91 werden die abgeschiedenen Festkörperpartikel zusammen mit dem im Zentrifugalabscheider 9 anfallenden Kondensat über die Ausschleuse-Leitung 82 bzw. Ablaufleitung 821 dem Wasser- Dampf-Kreislauf entnommen und verworfen. Dies ist insbeson­ dere zu Beginn des Ausdampfvorgangs erforderlich. Hier ist der Anteil an Festkörperpartikeln, die aus dem Zentrifugalab­ scheider 9 ausgeschleust werden, groß. Ist der Ausdampfvor­ gang zeitlich weiter fortgeschritten, so fallen im Zentrifu­ galabscheider 9 nur noch wenige Festkörperpartikel an. Das im Zentrifugalabscheider 9 nunmehr anfallende Kondensat wird über die Rückführleitung 822 dem Kondensator 4 zugeführt. Die Leitung 822 braucht kein Filter aufweisen, mit dem darin ent­ haltene Festkörperpartikel ausgefiltert werden.

Der den Ausgang 92 des Zentrifugalabscheiders 9 verlassende Dampf wird über die Leitung 83 dem Kondensator 4 der Dampf­ turbine zugeführt. Das im Kondensator 4 anfallende Kondensat wird durch die Hauptkondensatorpumpen 41 in die Leitung 63 eingespeist. Diese leitet es wieder den Dampferzeugern 1 und 2 zu.

Die im Kondensator 4 anfallende Kondensationswärme wird über das Kühlwassersystem der Kraftwerksanlage abgeführt. Die zur Verfügung stehende Kühlwassermenge deckt in jedem Fall die notwendige Abführung der anfallenden Wärme ab.

Um das Druckgefälle zwischen Kessel 1 und 2 und dem Kondensa­ tor 4 zu erhöhen, wird auch der Dampfraum des Kondensators durch entsprechende Leistungsregelung der Pumpen 41 evaku­ iert.

Da dem Kondensator 4 nur von Festkörperpartikeln freier Dampf zugeführt wird, sind Beschädigungen von Kondensatorrohren und Verunreinigungen des Wasser-Dampf-Kreislaufs nicht zu besor­ gen.

Es ist weiterhin ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens, daß die für den ersten Dampfanstoß der Turbine einzuhaltende Wasserdampfqualität bereits während der Reinigungsphase er­ zielt wird. Somit kann die Dauer des Umleitbetriebs, bei dem der Dampfbetrieb im By-pass zur Turbine erfolgt, von herkömm­ lich ca. zwei Wochen bis auf einen Bereich von wenigen Stun­ den reduziert werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Reinigen von Komponenten einer eine Dampf­ kessel-Einrichtung (1, 2) enthaltenden Anlage, in der der Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) Dampf entnommen und in einem Kondensator (4) aus Dampf gewonnene Flüssigkeit zugeführt wird, insbesondere einer Kraftwerksanlage, mit an die Anlage anschließbaren Ausblaseprovisorien (8, 9), die der Anlage ein Spülmedium zuführen und zumindest einen Teil des Spülmediums nach Durchströmen durch die zu reinigenden Komponenten wieder entnehmen, gekennzeichnet durch einen von dem ent­ nommenen Spülmedium speisbaren Zentrifugalabscheider (9) mit einer Rückführungsleitung (83) zum Einspeisen von im Zentri­ fugalabscheider (9) gereinigten Spülmedium in den Kondensator (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Kondensator (4) und der Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) an­ schließbaren Verteiler (817) mit mindestens einer Einspritz­ vorrichtung (810), mit der flüssiges Spülmedium in das den Zentrifugalabscheider (9) speisende Spülmedium einleitbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ablaufleitung (82) am Zentrifugalabscheider (9), durch die Spülmedium ent­ sorgt und/oder in die Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) rückge­ speist werden kann.

4. Verfahren zum Reinigen von mindestens einem Dampfkessel oder ähnlichen Komponenten einer eine Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) enthaltenden Anlage, in der der Dampfkessel-Einrich­ tung (1, 2) Dampf entnommen und in einem Kondensator (4) aus Dampf gewonnene Flüssigkeit zugeführt wird, insbesondere ei­ ner Kraftwerksanlage, wobei ein Spülmedium der Anlage zuge­ führt, durch die zu reinigenden Komponenten geleitet und wie­ der entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei lau­ fender Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) das Spülmedium durch einen Strömungskreis geleitet wird, der von einer Dampfent­ nahme-Leitung (81) über einen Zentrifugalabscheider (9), den Kondensator (4), die Dampfkessel-Einrichtung (1, 2) und gege­ benenfalls eine weitere zu reinigende Komponente hindurch wieder zur Dampfentnahme-Leitung (81) führt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Strö­ mungskreis eine in der Anlage enthaltene Dampfturbinen-Ein­ heit (3) umgangen wird und die Dampfturbinen-Einheit während der Reinigung stillgesetzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strö­ mungskreis zwischen dem Kondensator (4) und der Dampfkessel- Einrichtung (1, 2) flüssiges Spülmedium entnommen wird, das in die Dampfentnahme-Leitung (81) eingespritzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rein­ heit des im Strömungskreis geführte Spülmediums vor dem Ein­ leiten in den Zentrifugalabscheider (9) kontrolliert wird und daß im Zentrifugalabscheider entstehender Sumpf nur entsorgt wird, solange die Reinheit des Spülmediums nicht befriedigend ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Kondensator (4) durch eine Pumpe (41) herabgesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als zu reinigende Komponente zunächst mehrere Kessel oder nacheinan­ der oder parallel in den Dampfkreislauf einbezogen werden und daß anschließend schrittweise weitere Komponenten, die in der Anlage strömungsmäßig den bereits gereinigten Komponenten nachgeschaltet sind, in den Strömungskreis geschaltet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem­ peratur im Strömungskreislauf nacheinander mehrmals zyklisch verändert wird.