DE3725211A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von ablagerungen von waermetauscherflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Ablagerungen von Wärmetauscherflächen, insbesondere von Salz- und Staubablagerungen auf Heizflä­ chen von Regenerativ-Wärmetauschern als Luftvorwärmer oder Gaserhitzer nach oder vor einer Anlage zum Entfernen von Stickoxyden aus Rauchgasen.

Durch die Heizflächen der Regenerativ-Wärmetauscher, die aufgrund der langsamen Rotation sowohl von den abzuküh­ lenden als auch von den zu erhitzenden Gasen durchströmt werden, tritt immer ein geringfügiges Vermischen der abzu­ kühlenden Gase mit den zu erhitzenden Gasen auf, was Abla­ gerungen von Feststoffen auf den Heizflächen begünstigt. Insbesondere auf den Heizflächen von als Luftvorwärmer oder Gaserhitzer verwendeten Regenerativ-Vorwärmern, die vor oder nach einer Anlage zum Entfernen von Stickoxyden aus Rauchgasen angeordnet sind, treten Salz- und Staubablagerun­ gen auf. Durch Nebenreaktionen des in der Anlage zum Ent­ fernen von Stickoxyden nicht umgesetzten Ammoniaks, das als Ammoniak-Schlupf bezeichnet wird, mit dem im Rauchgas ent­ haltenen Schwefeltrioxyd entsteht Ammoniumsulfat und/oder Ammoniumhydrogensulfat. Die Kondensationstemperatur dieser Salze liegt bei 200 bis 300°C je nach Schwefeltrioxyd- und Ammoniakkonzentration. In Verbindung mit dem im Rauchgas enthaltenen Staub bilden sich Ablagerungen, die sich durch den Einsatz von dampfbeaufschlagten Rußbläsern nicht entfer­ nen lassen. Diese Ablagerungen sammeln sich daher an, und es kommt zu einem langsamen Anstieg des Druckverlustes über dem Luftvorwärmer bzw. dem Gaserhitzer. Des weiteren behin­ dern die Ablagerungen die Wärmeübertragung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Ablagerungen von Wärme­ tauscherflächen zu schaffen, die schnell und wirksam arbei­ ten, sich zusätzlich oder an Stelle von Rußbläsern einset­ zen lassen und mit denen sich der Druckverlust im Wärmetau­ scher nach einer bestimmten Reisezeit auf den Anfangswert zurückführen läßt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Heizflächen in einem besonderen Waschvorgang durch Spülen mit einer Waschflüssigkeit gereinigt werden. Dieser Waschvorgang wird eingeleitet, wenn der Druckverlust im Wärmetauscher einen Grenzwert übersteigt, beispielsweise auf das 1,3- bis 1,4-fache des Auslegungswerts gestiegen ist. Vorzugsweise dient Wasser als Waschflüssigkeit, da die erwähnten Ammo­ niumsalze in Wasser leicht löslich sind.

Besonders wirksam ist das Waschen, wenn es zweistufig mit Frischwasser in der ersten Stufe und mit Umlaufwasser in der zweiten Stufe gespült wird.

Es hat sich gezeigt, daß erhebliche Einsparungen an Frisch­ wasser und an Pumpenergie für das Umlaufwasser möglich sind, wenn zwischen den Waschstufen eine Einweichpause stattfindet.

Vorzugsweise dauern der Waschvorgang in der ersten Stufe 10 bis 30 Minuten sowie die Einweichpause und die zweite Stufe 20 bis 60 Minuten.

Da die Ablagerungen auf den Wärmetauscherflächen insbeson­ dere in Verbindung mit Wasser stark korrosiv wirken, läßt sich die Korrosion vermindern, wenn nach der zweiten Wasch­ stufe ein kurzzeitiges Nachspülen mit Frischwasser durchge­ führt wird.

In den Spül- und Waschstufen läßt sich Wasser verhältnis­ mäßig geringen Drucks über Düsenrohre zuführen. An die Beaufschlagung mit Niederdruckwasser kann sich zur Erhöhung der Wirkung noch ein Blasgang mit über Blaslanzen zugeführ­ tem Hochdruckwasser anschließen, so daß sämtliche Ablagerun­ gen restlos entfernt werden.

Erreicht die Salzkonzentration im Umlaufwasser 60 bis 80 g je Liter, so wird ein Teil des Umlaufwassers ausgeschleust, entsorgt und durch eine entsprechende Menge Wassers aus der ersten Waschstufe ersetzt.

Da das nach der ersten Waschstufe austretende Frischwasser, aber auch in etwas geringerem Maße das durch die zweite Waschstufe geführte Umlaufwasser einen sehr niedrigen pH- Wert besitzt, wird das Wasser neutralisiert.

Eine ausreichende Reinigungswirkung ergibt sich, wenn für die erste Waschstufe mit Frischwasser und die zweite Wasch­ stufe mit Umlaufwasser 6 l/m² Heizfläche, für das Nachspü­ len nach der zweiten Waschstufe 2 bis 3 l/m² und für das Hochdruckspülen 1 l/m² Heizfläche eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen von Fest­ stoffablagerungen von Wärmetauscherflächen weist oberhalb der Wärmetauscherflächen angeordnete, über Leitungen und Schieber mit der Druckseite mindestens einer Umwälzpumpe verbundene Waschdüsen auf. Ein unterhalb der Wärmetauscher­ flächen angeordneter Auffangsumpf läßt sich über Leitungen und Schieber wahlweise mit einem von zwei Auffangbecken verbinden, während sich die Saugseite der Pumpe wahlweise über Schieber mit einer Frischwasserzufuhr oder einem der zwei Auffangbecken verbinden läßt. Mindestens eine Absaug­ pumpe ist über Schieber mit einer Entsorgungsleitung für aufkonzentriertes Spülwasser und für Feststoffe verbunden. Vorzugsweise sind an jedem Auffangbecken je eine Umwälzpum­ pe und je eine Absaugpumpe angeordnet.

Des weiteren kann ein mit der Frischwasserleitung und über eine Pumpe und Schieber mit einem oder beiden Auffangbecken verbundener Mischbehälter mit einer Zufuhr für Neutrali­ sationsmittel zum Einstellen des pH-Wertes des Spülwassers in beiden Auffangbecken angeordnet sein. Reicht das Waschen mit Niederdruckwasser nicht völlig aus, läßt sich Hochdruck­ frischwasser zusätzlich durch Hochdruckwaschdüsen oder durch vom Waschkreislauf trennbare Waschdüsen mittels einer Hochdruckfrischwasserpumpe zuführen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer parallelge­ schalteten Anlage, bei der in einem Strang eine Anlage zum Entfernen von Stickoxyden aus Rauchga­ sen vor einem Luftvorwärmer und parallel dazu nach einem Gaserhitzer angeordnet ist,

Fig. 2 eine Darstellung des Waschvorganges mit nach dem Luftvorwärmer angeordneten Staubfiltern,

Fig. 3 eine Darstellung des Waschvorganges mit vor dem Gaserhitzer angeordnetem Staubfilter und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung zum Entfernen von Ablagerungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist einen Dampfkessel 1 auf, der über eine Rauchgasleitung 3 mit einer Anlage 4 zum Entfernen von Stickoxyden aus den Rauchgasen, einem Regene­ rativ-Luftvorwärmer 5, einem Entstaubungsfilter 7 und einer Rauchgasentschwefelungsanlage 8 mit einem Kamin 13 verbun­ den ist.

Parallel dazu ist ein Kessel 2 angeordnet, der über eine Rauchgasleitung 3, ein Entstaubungsfilter 9, einen Rauchgas­ erhitzer 10, eine Anlage zum Entfernen von Stickoxyden aus den Rauchgasen 12, eine Rauchgasrückführungsleitung 11 und eine Rauchgasentschwefelungsanlage 8 ebenfalls mit dem Ka­ min 13 verbunden ist.

Es ergibt sich somit, daß die Rauchgase aus dem Kessel 1 ohne vorher entstaubt zu werden, die Anlage 4 zum Entfernen der Stickoxyde aus den Rauchgasen und den Luftvorwärmer 5 durchströmen, während die Rauchgase aus dem Kessel 2 im Entstaubungsfilter 9 zunächst entstaubt werden, bevor sie den Gaserhitzer 10 und die Anlage zum Entfernen der Stick­ oxyde aus den Rauchgasen 12 durchströmen.

Es ergibt sich daher im ersten Waschgang ein sehr hoher Feststoffanteil, jedoch ein geringerer Schwefelsäure- und Ammoniakanteil. Der überwiegende Teil der Feststoffe, der Salze und der Schwefelsäure werden im ersten Waschgang ausgewaschen. Nach einer Pause von ca. 60 Minuten, in der die restlichen Ablagerungen aufgeweicht werden, findet der zweite Waschgang statt. Es ist erkennbar, daß zu Beginn des zweiten Waschganges zunächst noch größere Mengen an Fest­ stoffen und Salzen abgewaschen werden, jedoch sehr schnell ein Grenzwert erreicht wird. Der pH-Wert des Wassers des ersten Waschgangs ist zunächst verhältnismäßig niedrig, steigt aber rasch an. Der pH-Wert des zweiten Waschganges steigt gegen Ende des Waschganges fast bis auf 7 an.

In Fig. 3 sind die Waschgänge für den Gaserhitzer 10 dargestellt, der dem Entstaubungsfilter 9 nachgeschaltet ist und der das Rauchgas wieder erhitzt, nachdem es die Anlage 12 zum Entfernen der Stickoxyde aus den Rauchgasen durchlaufen hat. Hier ist im ersten Waschgang der Salz- und Säuregehalt sehr hoch, dementsprechend liegt der pH-Wert sehr niedrig. Der Feststoffanteil ist gering. Das gleiche gilt auch für die zweite Waschstufe, und der pH-Wert des Umlauf-Wassers bleibt auch gegen Ende des zweiten Waschgan­ ges niedrig.

Um die in Fig. 2 und 3 dargestellten Waschgänge durchführen zu können, ist die erfindungsgemäße Anlage, wie in Fig. 4 dargestellt, aufgebaut.

Der Luftvorwärmer 5 ist einerseits mit der Rauchgasleitung 3 und andererseits mit der Luftleitung 6 verbunden und weist im Inneren rotierende Wärmetauscherflächen 14 auf.

Oberhalb der Wärmetauscherflächen 14 im Rauchgaskanal 3 sind Waschdüsen 15 angeordnet, durch die Waschwasser über den gesamten Querschnitt des Rauchgaskanals 3 verteilt wird. Unterhalb der Waschdüsen 15 und der Wärmetauscher­ flächen 14 ist ein Auffangsumpf 21 für das Waschwasser angeordnet.

Da der Rauchgaserhitzer 10 entsprechend aufgebaut ist, sind die Waschdüsen 15, die Wärmetauscherflächen 14 und der Auf­ fangsumpf 21 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Dies gilt auch für die weiteren, nachstehend beschriebenen Teile.

Für die erste Waschstufe wird den Waschdüsen 15 im Luftvor­ wärmer 5 und im Gaserhitzer 2 Frischwasser aus einer Frisch­ wasserzufuhr 28 über einen Schieber 29, weitere Schieber 20, Umwälzpumpen 19, weitere Schieber 18, Leitungen 17 und weitere Schieber 16 zugeführt. Das sich in den Auffang­ sümpfen 21 sammelnde Waschwasser wird über Schieber 24, einer Leitung 22 und einem der Schieber 25 in das Frischwas­ serauffangbecken 26 geleitet.

Über eine Leitung 28 und einen Schieber 36 wird Frischwas­ ser des weiteren einem Mischbehälter 40 zugeführt, in dem es mit über eine Neutralisationsmittelzufuhr 41 zugeführten Chemikalien zum Einstellen des pH-Werts gemischt wird. Vom Mischbehälter 40 gelangt die Flüssigkeit über einen Schie­ ber 37, eine Pumpe 35, einen weiteren Schieber 38 und Ver­ teilerschieber 39 entweder in das Auffangbecken 26 oder das Auffangbecken 27.

Nach Beendigung des ersten Waschganges und der Einweichpau­ se, wird der Frischwasserschieber 29 geschlossen und der Schieber 30 zum Auffangbecken 26 geöffnet.

In der gleichen Weise läßt sich der Auffangbehälter 27 zum Auffangen von Waschwasser und als Speicherbehälter für Um­ laufwasser einsetzen, so daß jeweils ein Auffangbecken 26 oder 27 zum Auffangen des Waschwassers nach der ersten Waschstufe dient, während das andere Auffangbecken 26 oder 27 das Umlaufwasser enthält. Das Umlaufwasser konzentriert sich dabei in mehreren Waschvorgängen bis auf einen Salz­ gehalt von 60 bis 80 g/l auf. Ein Teil dieser aufkonzen­ trierten Waschlösung wird über einen Schieber 32, eine Pum­ pe 31 und einen weiteren Schieber 33 in eine Entsorgungslei­ tung 34 gegeben. Diese Menge wird entweder durch über Schie­ ber 45 zugeführtes Frischwasser oder durch Wasser aus der ersten Waschstufe ersetzt.

Sollte die Reinigung mit Niederdruckwasser nicht ausrei­ chen, kann eine Hochdruckpumpe 42 eingeschaltet werden, die über Schieber 43 mit den Waschdüsen 15 in Verbindung steht. Für den Hochdruckwaschgang werden die Schieber 16 ge­ schlossen, um die Waschdüsen 15 vom Niederdruckwaschkreis­ lauf zu trennen.

Die beiden Auffangbecken 26, 27 weisen ein Fassungsvermögen von je 250 m³ auf. Da für die Beaufschlagung des Luftvor­ wärmers 400 m³/h Waschwasser und für den Gaserhitzer 10 200 m³/h erforderlich sind, lassen sich die Umwälzpumpen 19 für eine Förderleistung von je 200 m³/h auslegen, so daß sie für das Waschen des Luftvorwärmers 5 gleichzeitig ein­ geschaltet werden, während für das Waschen des Gaserhitzers 10 nur eine der Umwälzpumpen 19 zu laufen braucht. Für die Waschwassermengen des zweiten Waschgangs gilt dasselbe, da die Mengen ebenfalls dieselben sind. Die Ansaugpumpen 31 müssen auf die Menge des auszuschleusenden, aufkonzentrier­ ten Waschwassers einschließlich der Feststoffe ausgelegt werden.

Bei einem Anteil der Feststoffe in den ausgewaschenen Abla­ gerungen von 58% im Luftvorwärmer 5 und von 5,5% im Gaser­ hitzer 10 ergeben sich folgende Reisezeiten in Stunden bis ein Waschen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erforder­ lich ist:

Claims (17)

1. Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen von Wärmetau­ scherflächen, insbesondere von Salz- und Staubablage­ rungen auf Heizflächen von Regenerativ-Wärmetauschern als Luftvorwärmer oder Gaserhitzer nach oder vor einer Anlage zum Entfernen von Stickoxyden aus Rauchgasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizflächen durch Spü­ len mit einer Waschflüssigkeit gereinigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülen stattfindet, wenn der Druckverlust im Wärme­ tauscher einen Grenzwert übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Wasser als Waschflüssigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülen zweistufig mit Frischwasser und Umlauf­ wasser erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe mit Frischwasser und in der zwei­ ten Stufe mit Umlaufwasser gespült wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Waschstufen eine Einweichpause stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Stufe 10 bis 30 Minuten sowie die Einweichpause und die zweite Stufe ca. 20 bis 60 Minuten dauern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der zweiten Waschstufe kurz­ zeitig mit Frischwasser nachgespült wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser geringen Drucks über Düsen­ rohre zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einem Spülgang mit Niederdruckwasser ein Blasgang mit über Blaslanzen zu­ geführtem Hochdruckwasser nachgeschaltet ist.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Umlaufwassers ausgeschleust wird, wenn die Salz- und Feststoffkonzentration etwa 12 g/l erreicht hat, und durch eine entsprechende Menge Wassers aus der ersten Stufe ersetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Umlaufwasser aus der ersten Stufe zugesetz­ te Wasser und/oder das ausgeschleuste Umlaufwasser neu­ tralisiert werden.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Waschstu­ fe mit Frischwasser und für die zweite Waschstufe mit Umlaufwasser 6 l/m² Heizfläche, für das Nachspülen nach der zweiten Waschstufe 2 bis 3 l/m² Heizfläche und für das Hochdruckspülen 1 l/m² eingesetzt werden.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ober­ halb der Wärmetauscherflächen (14) über Leitungen (17) und Schieber (16, 18) mit der Druckseite mindestens einer Umwälzpumpe (19) verbundene Waschdüsen (15) ange­ ordnet sind, daß ein unterhalb der Wärmetauscherflä­ chen (14) angeordneter Auffangsumpf (21) über Leitun­ gen (22, 23) und Schieber (24, 25) wahlweise mit einem von zwei Auffangbecken (26, 27) verbunden ist, daß die Saugseite der Pumpe (19) wahlweise über Schieber (20, 29, 30) mit einer Frischwasserzufuhr (28) oder ei­ nem der zwei Auffangbecken (26, 27) verbunden ist, und daß mindestens eine Absaugpumpe (31) über Schieber (32, 33) mit einer Entsorgungsleitung (34) für aufkon­ zentriertes Spülwasser und Feststoffe verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Auffangbecken (26, 27) je eine Umwälzpumpe (19) und eine Absaugpumpe (31) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine mit der Frischwasserleitung (28) und über eine Pumpe (38) und Schieber (36, 39) mit einem oder beiden Auffangbecken (26, 27) verbundenen Mischbehälter (40) mit einer Zufuhr (41) für Neutralisationsmittel.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Hochdruckwaschdü­ sen oder vom Waschkreislauf trennbare Waschdüsen (15) mit einer Hochdruckfrischwasserpumpe (42) verbunden sind.