DE60010042T2

DE60010042T2 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von schmutzpartikeln während des maschinenbetriebs aus einem turbomaschineninnenteil

Info

Publication number: DE60010042T2
Application number: DE60010042T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Pugnet; Henri Hus; Daniel Tricot
Original assignee: Thermodyn SAS
Current assignee: Thermodyn SAS
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2020-01-06
Also published as: EP1147293A1; EP1147293B1; NO20012639D0; DE60010042D1; FR2789127B1; FR2789127A1; WO2000045033A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Schmutzpartikeln, die sich in einem Innenteil einer Turbomaschine und insbesondere eines Turboverdichters abgelagert haben, ohne Anhalten der Produktion des Kompressors.
Das Verschmutzen der Innenteile von Turbomaschinen und insbesondere von Turboverdichtern ist ein Phänomen, das der Benutzer schwer in den Griff bekommen oder verhindern kann.
Die Ablagerung und Anhäufung von Schmutzpartikeln an den aerodynamischen inneren Teilen von Turbomaschinen kann ganz und gar unerwünschte Auswirkungen auf die Betriebsleistungen haben.
Zum einen kann der Ablauf des in der Turbomaschine durchgeführten Verfahrens beträchtlich verändert werden. Im Fall eines Turboverdichters kann die Bildung von Ablagerungen in den aerodynamischen Kanälen wie den Schaufeln oder den Diffusoren des Kompressors die Höhe von Druck und Temperatur oder die Zirkulationsdurchsätze im Kompressor verändern.
Außerdem können die mechanischen Elemente der Turbomaschine Belastungen ausgesetzt sein, die ihre Abnutzung bewirken. Die mechanischen Teile müssen also geschützt werden. Insbesondere können die von den Ablagerungen an den dynamischen Teilen der Turbomaschine und der Verschmutzung der inneren Teile verursachten Unwuchten oder Schubveränderungen Vibrationen erzeugen, die dem guten Funktionieren der Turbomaschine schaden.
Die Ablagerung und Anhäufung von Schmutzpartikeln an den inneren Teilen von Turbomaschinen und insbesondere von Turboverdich tern haben zwei Hauptursachen. Zunächst können die Filter und Separatoren, die stromaufwärts der Turbomaschinen angeordnet sind, keine Partikel aufhalten, die eine Größe von einigen Mikrometern besitzen. Darüber hinaus begünstigen die Höhe von Druck und Temperatur im Kompressor sowie die Art der komprimierten Gase Reaktionen in der Art von Polymerisation an den abgelagerten Stoffen oder die Korrosion der inneren Teile des Kompressors unter der Wirkung der abgelagerten Stoffe.
Die Verschmutzung der inneren Teile von Turbomaschinen und insbesondere von Turboverdichtern ist ein allgemeines Phänomen, das bei normalem Betrieb der Turbomaschine in jedem Fall auftritt. Die Verschmutzung kann Ausmaße erreichen, die es erforderlich machen, die Turbomaschine und damit den laufenden Produktions- oder Herstellungszyklus anzuhalten. Es ist daher unbedingt wünschenswert, über Mittel zu verfügen, die es ermöglichen, die Schmutzpartikel vom verschmutzten inneren Teil einer Turbomaschine zu entfernen oder die Ablagerung von Schmutzpartikeln in diesem inneren Teil zu begrenzen.
Bisher ist kein allgemein anwendbares Verfahren bekannt, das es erlaubt, die inneren Teile von Turbomaschinen unabhängig vom Typ der betreffenden Turbomaschine, der darin zirkulierenden Substanz und der Art der Schmutzpartikel, die sich in ihren inneren Teilen ablagern können, zu reinigen.
Die Betreiber von Turbomaschinen versuchen, das Problem der Verschmutzung abhängig von der Art der Verschmutzung oder den Organisationsmerkmalen der Produktion zu lösen.
Man kennt Verfahren, die auf Anti-Verschmutzungsüberzügen basieren, sowie chemische Lösungsmittel oder Additive, mit denen sich die Verschmutzungen in manchen spezifischen Fällen verringern oder entfernen lassen, wie in der folgenden Druckschrift beschrieben: PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Bd. 007, Nr. 183 (M-235), 12. August 1983 (1983-08-12) & JP 58 08537 A (MITSUBISHI JUKOGYO KK), 21. Mai 1983 (1983-05-21). Im Allgemeinen bestehen die hauptsächlich eingesetzten Verfahren, Sie untereinander kombiniert werden können, zur Optimierung der Verfügbarkeit industrieller Anlagen darin,

– die verschmutzten Teile von Turbomaschinen zu demontieren und sandzustrahlen,
– in regelmäßigen Abständen feste oder flüssige Partikel (insbesondere in Form von Nebel) einzuspritzen, um die Schmutzpartikel zu erodieren oder aufzulösen,
– kontinuierlich Additive mit dem in der Turbomaschine zirkulierenden Fluid zu mischen, wie beispielsweise Polymerisationsverzögerer,
– die inneren Teile mit einem Überzug zu versehen, um nichthaftende Oberflächen zu schaffen.

All diese Verfahren sind mit Nachteilen verbunden. Insbesondere sind sie kostspielig und ihre Wirkung ist weder vollständig noch dauerhaft.
Darüber hinaus ist jedes dieser Verfahren auf einen besonderen Fall angepasst; es ist kein Verfahren bekannt, das sich allgemein anwenden ließe.
Es sind auch Reinigungsverfahren bekannt, die außerhalb des Bereichs des Betriebs von Turbomaschinen eingesetzt werden und bei denen ein Lösungsmittel bestehend aus einem dichten Fluid unter Druck wie beispielsweise Kohlendioxid in flüssigem oder in superkritischem Zustand verwendet wird.
Bei solchen Verfahren kann Kohlendioxid als Ersatz für organische Lösungsmittel verwendet werden.
Kohlendioxid CO₂ weist bei einem Druck von 73 Bar (7,3 MPa) und einer Temperatur von 31°C einen kritischen Punkt auf.
Bei den Reinigungsverfahren wird Kohlendioxid mit einem höheren als dem kritischem Druck und einer Temperatur verwendet, die niedriger als die kritische Temperatur sein kann – dann ist das Kohlendioxid flüssig – oder höher als die kritische Temperatur. Im letztgenannten Fall ist das Kohlendioxid in einem superkritischen Zustand zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Zustand.
Im superkritischen Zustand machen die Eigenschaften von CO₂ wie seine Dichte, seine geringe Viskosität und sein hoher Diffusionskoeffizient sowie eine sehr gute Lösungskraft gegenüber zahlreichen Stoffen es zu einem interessanten Lösungsmittel zum Säubern, Reinigen und Verarbeiten von Materialien.
Aufgrund der Werte des kritischen Drucks und der kritischen Temperatur von CO₂, die nicht sehr schwer zu erreichen sind, lässt es sich ziemlich leicht industriell verwenden.
Im superkritischen Zustand löst CO₂ insbesondere die meisten organischen Zusammensetzungen.
Andere Substanzen können im superkritischen Zustand analoge Eigenschaften besitzen, so zum Beispiel bestimmte Alkane.
Im Fall von Turbokompressoren mit einem Eintritt, in den ein Gas eingeführt wird, das in einem Prozess interveniert, bei dem das Gas eine physikalische oder chemische Veränderung erfährt, ist es im Allgemeinen wünschenswert, kontinuierlich während seines Betriebs Schmutzpartikel im Inneren des Turbokompressors zu entfernen. Es ist möglich, in die Strömung des Verfahrensgases am Eintritt des Turbokompressors eine Substanz einzuführen, die in der Lage ist, die innerhalb des Turbokompressors abgelagerten Schmutzpartikel aufzulösen.
Am Austritt des Turbokompressors wird ein Fluid erhalten, das aus dem Verfahrensgas und der Substanz in superkritischem Zustand, welche die Schmutzteilchen im aufgelösten Zustand einschließt, gebildet ist.
Um das Verfahren zum Reinigen des Kompressors kontinuierlich und unter wirtschaftlichen Bedingungen einzusetzen, ist es wünschenswert, die Substanz zum Auflösen der Schmutzteilchen am Eintritt des Turbokompressors kontinuierlich in das Verfahrensgas zurückzuführen.
Wenn man eine Substanz in superkritischem Zustand, wie beispielsweise superkritisches CO₂, verwendet, um Schmutzteilchen in der Turbomaschine aufzulösen, kann die Rückführung der Substanz nur durch Senken des Drucks der Substanz unter den kritischen Druck erfolgen, sodass die Substanz im gasförmigen Zustand erhalten wird, und indem die Unreinheiten von der Substanz in gasförmigem Zustand abgetrennt werden.
Dann ist es notwendig, die Substanz wieder zu komprimieren und ihre Temperatur anzupassen, bevor sie am Eintritt des Turbokompressors wieder in das Verfahrensgas eingespritzt wird.
Ein solches Verfahren, das die Verwendung einer Vorrichtung wie einer Pumpe mit hohem Durchsatz und hohem Druck erfordert, um die Substanz zum Auflösen der Schmutzteile zirkulieren zu lassen und wieder unter Druck zu setzen, kann im Rahmen eines industriellen Verfahrens realistischerweise nicht eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Schmutzpartikeln in einem Innenteil einer Turbomaschine während des Betriebs der Turbomaschine vorzuschlagen, welche einen Eintritt und einen Austritt für ein Verfahrensgas umfasst, bei dem man am Eintritt der Turbomaschine eine Substanz in dichtem Zustand, insbesondere in superkritischem Zustand, in das Verfahrensgas einführt und bei dem man am Austritt der Turbomaschine ein Fluid gewinnt, das vom Verfahrensgas und der Substanz gebildet wird, welche die von den Schmutzteilchen im aufgelösten Zustand gebildeten Unreinheiten einschließt, und bei dem man an dem Fluid kontinuierlich eine Trennung vornimmt, um eine Strömung aus Verfahrensgas und eine Strömung aus der die Unreinheiten einschließenden Substanz zu erhalten, und bei dem man die Substanz in dichtem Zustand zum Eintritt der Turbomaschine rückführt, wobei sich das Verfahren industriell und unter wirtschaftlichen Bedingungen einsetzen lässt.
Zu diesem Zweck

– entnimmt man kontinuierlich eine Fraktion der Strömung der Substanz, welche die aus dem Verfahrensgas abgetrennten Verunreinigungen einschließt, und führt die Restströmung am Eintritt der Turbomaschine wieder in das Verfahrensgas ein,
– senkt man den Druck der Substanz in der entnommenen Fraktion der Strömung,
– trennt man die Verunreinigungen von der Substanz im gasförmigen Zustand in der Fraktion der Strömung im gasförmigen Zu stand, erhöht den Druck der von den Verunreinigungen abgetrennten Substanz der Fraktion der Strömung und führt die Substanz der Fraktion der Strömung im dichten Zustand vor ihrer Einführung in das Verfahrensgas am Eintritt der Turbomaschine wieder in die Restströmung der die Verunreinigungen einschließenden Substanz ein.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Turbokompressor beschrieben, der zum Komprimieren eines Verfahrensgases genutzt wird.
1 ist eine schematische Ansicht der Reinigungs- und Rückführungskreisläufe des Turbokompressors.
2 ist ein Temperatur-Entropie-Diagramm, das die Veränderungen von Temperatur und Entropie der Fluide in den Kreisläufen von 1 zeigt.
3 ist ein Druck-Temperatur-Diagramm, das die Veränderungen von Druck und Temperatur der Fluide in den Kreisläufen der in 1 dargestellten Anlage zeigt.
In 1 sieht man den Turbokompressor 1, der dazu verwendet wird, ein Verfahrensgas unter Druck zu setzen; dabei kann es sich um ein Gas handeln, das in einer Industrieanlage, beispielsweise einer Chemie- oder Petrochemie-Anlage, produziert oder verwendet wird.
Der Kompressor 1 umfasst einen Niederdruck-Eintritt 11, der mit einer Zuleitung 2 für ein Verfahrensgas verbunden ist, und einen Hochdruck-Austritt 12, der über einen Wärmetauscher 5 und einen Separator 6 mit einer Verwendungsleitung 3 verbunden ist.
Der Separator 6 umfasst eine Eintrittsleitung 13, die das Gas vom Austritt 12 des Kompressors über den Wärmetauscher 5 aufnimmt, einen ersten Austritt, der von der Verwendungsleitung 3 gebildet wird, und einen zweiten Austritt, der von einer Leitung 7 gebildet wird, die über ein Regelventil 8, eine Zwischenleitung 14, einen Wärmetauscher 9, eine Rückführungsleitung 7' und ein Rückschlagventil 10 mit der Zuleitung 2 des Verfahrensgases am Eintritt 11 des Turbokompressors verbunden ist.
Das stromabwärts des Rückschlagventils 10 in die Leitung 2 eingeleitete Fluid ist ein Fluid in dichtem Zustand, wie beispielsweise ein Fluid in superkritischem Zustand und vorzugsweise Kohlendioxid CO₂ in superkritischem Zustand.
CO₂ in superkritischem Zustand, mit dem Verfahrensgas gemischt, wird in den Eintritt 11 des Turbokompressors eingeführt und zirkuliert innerhalb des Turbokompressors in Kontakt mit den beweglichen oder festen inneren Elementen von diesem, wie beispielsweise den Flügeln und Diffusoren. Dadurch dass im Turbokompressor 1 das Verfahrensgas unter Druck gesetzt wird, wird das CO₂ im superkritischen Zustand gehalten. In diesem Zustand löst das CO₂ die an den inneren Elementen des Turbokompressors abgelagerten Schmutzpartikel sehr schnell auf. Die im CO₂ in superkritischem Zustand aufgelösten Unreinheiten, die im Allgemeinen im flüssigen Zustand sind, bilden zusammen mit dem CO₂ in superkritischem Zustand und dem Verfahrensgas unter hohem Druck eine Mischung aus Fluiden, deren Temperatur im Wärmetauscher 5 abhängig von der Verwendung des Verfahrensgases und zum Verflüssigen des die Unreinheiten enthaltenden CO₂ reguliert wird. Die Fluid-Mischung, deren Temperatur reguliert wurde, wird über die Leitung 13 ins Innere des Separators 6 geführt. Dieser führt die Trennung des Verfahrensgases, welches über die Leitung 3 abgeführt wird, und des flüssigen CO₂, das die aufgelösten Unreinheiten enthält und über die Leitung 7 abgeführt wird, bei einem Durchsatz Q durch.
Falls nur die Rückführung der Substanz zum Auflösen, das heißt des CO₂, in die Eintrittsleitung 2 des Turbokompressors über den Reinigungskreislauf 13, 7, 16, 7', welcher einen ersten Kreislauf der Vorrichtung von 1 bildet, durchgeführt wird, könnte man den Turbokompressor, auch wenn der superkritische Zustand der Substanz wiederhergestellt wird, nicht kontinuierlich mit Entfernen der Schmutzpartikel betreiben, da die Substanz im superkritischen Zustand sehr schnell mit aufgelösten Unreinheiten gesättigt wäre. Dadurch bedingt, dass ein superkritisches Fluid in Mischung im Verfahrensgas vorliegt, ist ein ziemlich großer Durchsatz an Reinigungs-Fluid im Kompressor erforderlich, der sich unmöglich kontinuierlich rückgewinnen lässt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man einen zweiten Kreislauf 17 zum Verringern des Gehalts an aufgelösten Unreinheiten der Substanz zum Auflösen, das heißt des im Separator 6 vom Verfahrensgas getrennten CO₂.
Der zweite Kreislauf 17, also der Kreislauf zum Abtrennen von Unreinheiten, umfasst ein Entspannungsventil 18, einen Separator 19 für Gas und Flüssigkeit und einen Kompressor 20, die in Reihe geschaltet sind. Er zweigt von der Leitung 7 ab und ist auf beiden Seiten des Regelventils 8 platziert.
Die Regelung des Ventils 8 erlaubt, eine vorher festgelegte Fraktion q des Durchsatzes Q an flüssigem CO₂, das in der Leitung 7 zirkuliert, in den Kreislauf zum Abtrennen von Unreinheiten 17 durchzulassen, wobei die Restströmung Q-q im Abschnitt 14 der Leitung 7 stromabwärts des Regelventils 8 aufgenommen wird.
Das die Unreinheiten einschließende CO₂, das in Form des Durchsatzes q in der Leitung 7 entnommen wird, durchläuft das Entspannungsventil 18, sodass im Abschnitt 15 des Kreislaufes 17 stromabwärts des Ventils 18 der Druck des CO₂ auf ein Niveau gesenkt wird, das sein Verdampfen sicherstellt. Das CO₂ der entnommenen Durchsatzfraktion q im Kreislauf 17 befindet sich also im Abschnitt 15 der Kreislaufs 17 stromaufwärts des Ventils 18 in gasförmigem Zustand. Die Mischung aus Gas und Unreinheiten, die von den Schmutzpartikeln in flüssigem Zustand gebildet wird, dringt in den Separator 19 ein, der die Trennung des gasförmigen CO₂ und der Schmutzpartikel in flüssigem Zustand vornimmt, welche vom Separator 19, wie durch den Pfeil 21 dargestellt, abgeführt werden.
Das gereinigte gasförmige CO₂ wird vom Kompressor 20 komprimiert, der ein Umlauf-/Verdrängerverdichter oder eine Hochdruckpumpe sein kann, sodass sein Druck größer wird als der kritische Druck von CO₂, nämlich 7,3 MPa. Das gereinigte superkritische CO₂ wird in der Zwischenleitung 14 wieder in die Restströmung Q-q eingeleitet, die vom flüssige Unreinheiten enthaltenden CO₂ gebildet wird.
In erster Annäherung kann man annehmen, dass in den Kreisläufen zum Rückführen und Abtrennen von Unreinheiten keine Verluste auftreten, sodass innerhalb der Rückführungsleitung ein Durchsatz Q-q des Unreinheiten enthaltenden CO₂ mit einem Durchsatz q an superkritischem, keine Unreinheiten mehr enthaltenden CO₂ gemischt wird. Der resultierende Durchsatz Q durchläuft einen Wärmetauscher 9, um wieder auf die richtige Temperatur und in den superkritischen Zustand gebracht zu werden, bevor er von der Rückfüh rungsleitung 7' in die mit dem Eintritt des Turbokompressors 1 verbundene Leitung 2 zurückgeführt wird.
Der Turbokompressor kann kontinuierlich mit Entfernung der Schmutzpartikel arbeiten, die sich in seinem inneren Teil ablagern, wenn der an der Leitung 7 entnommene Durchsatz q ausreicht, um das superkritische CO₂, das in den Eintritt des Turbokompressors eingeführt wird, an Unreinheiten ungesättigt zu halten.
Selbstverständlich erfordert ein hoher Durchsatz q die Verwendung eines Kompressors oder einer Hochdruckpumpe 20 mit hohem Durchsatz. Andererseits liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, die Größe und die Leistung des Kompressors oder der Pumpe 20 zu begrenzen. Es ist daher nötig, einen Kompromiss einzugehen, der einen kontinuierlichen Betrieb des Turbokompressors ohne übermäßige Verschmutzung bei moderaten Installations- und Betriebskosten des Kreislaufs zum Abtrennen von Unreinheiten erlaubt.
In 2, die ein Diagramm Temperatur T-Entropie S für den in 1 dargestellten Kreislauf zeigt, sieht man die Kurve der Zustandsveränderung 22 des Kohlendioxids und die Isobare 23 und 24, die dem Ansaugdruck beziehungsweise dem Förderdruck des Turbokompressors 1 entsprechen.
Der Scheitel der Kurve 22 entspricht dem kritischen Punkt des Kohlendioxids; der linke Abschnitt der Kurve 22 ausgehend vom kritischen Punkt entspricht der Siedekurve von CO₂ und der rechts vom kritischen Punkt der Kurve 22 gelegene Abschnitt entspricht der Taukurve. Der Abschnitt des Diagramms rechts der Kurve 22 entspricht dem gasförmigen Zustand und der Abschnitt links dem flüssigen Zustand von CO₂.
Die verschiedenen Punkte in 2 mit den Bezugszeichen 11, 12, 13, 14, 15 und 16 entsprechen den Elementen der Kreisläufe von 1 mit den gleichen Bezugszeichen.
Ausgehend vom Ansaugen des Kompressors (Punkt 11 auf der Kurve 23) ist die Kompression innerhalb des Turbokompressors durch den Abschnitt 11, 12 dargestellt, wobei sich der Bezugspunkt 12 auf der Kurve 24 befindet.
Das Abkühlen des vom Kompressor 1 geförderten Fluids durch den Tauscher 5 ist im Kurvensegment 12, 13 entlang der Kurve 24 wiedergegeben.
Die thermodynamische Entwicklung der Haupt-Fluid-Strömung vom Eintritt des Separators 6 bis zum Eintritt des Turbokompressors 11 ist im Segment 13, 14 zwischen den Kurven 24 und 23 und dem Segment 14, 11 an der Kurve 23 wiedergegeben, die dem Ansaugdruck des Kompressors entspricht.
Es zeigt sich, dass die Hauptströmung von CO₂ im Turbokompressor 1 im superkritischen Zustand und am Austritt des Wärmetauschers 5 im flüssigen Zustand ist.
Die Entspannung der Durchsatzfraktion q, die im Kreislauf 17 entnommen wird, ist vom rechten Segment 13, 15 wiedergegeben, das die Kurve 22 durchläuft, um von dem Bereich, der dem flüssigen CO₂ entspricht, zu dem Bereich überzugehen, der dem gasförmigen CO₂ entspricht.
Der Übergang der im Separator 19 entnommenen Fluid-Fraktion und ihre Kompression im Kompressor 20 ist vom Abschnitt 15, 16 der Kurve wiedergegeben, wobei sich der Punkt 16 auf der Kurve 23 befindet, die dem Ansaugdruck des Kompressors entspricht. Das Erhitzen des CO₂ im Tauscher 9 ist vom Kurvenabschnitt 14, 11 in 2 wiedergegeben.
Der vom Kreislauf zum Abtrennen von Unreinheiten 17 entnommene Teil des Durchsatzes q geht durch Entspannung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand und dann durch Kompression vom gasförmigen in den superkritischen Zustand über.
Der thermodynamische Zyklus, der dem Kreislauf von 1 entspricht, ist auch im Druck-Temperatur-Diagramm von 3 dargestellt.
An der Zustandsveränderungskurve 25 in diesem Diagramm sind der kritische Punkt 26 und der Tripelpunkt 27 sowie die Grenze 30 der Bereiche 28 und 29 dargestellt, die dem flüssigen und dem superkritischen CO₂ entsprechen. Die Punkte 11, 12, 13, 14, 15 und 16 im Diagramm von 3 entsprechen den Punkten des Kreislaufs 1, an denen die Elemente mit den gleichen Bezugszeichen angeordnet sind.
Man sieht, dass das im Turbokompressor verwendete CO₂ (Segment 11, 12) im superkritischen Zustand ist und durch Abkühlen im Tauscher 5 (Segment 12, 13) in den flüssigen Zustand übergeht. Der Restdurchsatz Q-q von Unreinheiten enthaltendem CO₂ geht durch Erhitzen im Tauscher 9 (Segment 14, 11) vom flüssigen in den superkritischen Zustand über.
Die Fraktion an entnommenem Durchsatz q geht vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über, wie vom Segment 13, 15 dargestellt, wobei sich der Punkt 15 im Bereich 31 unterhalb der Kurve 25 befindet und dem gasförmigen CO₂ entspricht. Das gasförmige CO₂ wird dann komprimiert, um in den superkritischen Zustand überzugehen, bevor es in den Restdurchsatz Q-q zurückgeleitet wird (Segment 15, 16).
Es zeigt sich also, dass das erfindungsgemäße Verfahren das kontinuierliche Entfernen von Unreinheiten im Turbokompressor während dessen Betrieb erlaubt, sofern der entnommene Durchsatz q ausreicht, um eine Sättigung des CO₂ mit Unreinheiten zu verhindern, die von den im inneren Teil des Turbokompressors aufgelösten Schmutzpartikeln stammen.
Wie weiter oben erwähnt, muss ein Kompromiss zwischen der akzeptablen Verschmutzung des Turbokompressors bei Langzeitbetrieb und dem akzeptablen Durchsatz des Kreislaufs zum Abtrennen von Unreinheiten 17 gefunden werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsart beschränkt.
Insbesondere können zum Auflösen der Schmutzpartikel andere Substanzen als CO₂ in dichtem und insbesondere superkritischem Zustand verwendet werden. Solche Substanzen können beispielsweise sein: Wasser (H₂O) in bestimmten Fällen, wenn es keine Säuren enthält, oder leichte Alkane wie Propan (C₃H₈) oder Pentan (C₅H₁₂).
Es kann auch in Betracht gezogen werden, das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Turbomaschinen einzusetzen, die keine Turboverdichter sind.

Claims

Verfahren zur Entfernung von Schmutzpartikeln in einem Innenteil einer Turbomaschine (1) während des Betriebes der Turbomaschine, welche einen Eintritt (11) und einen Austritt (12) für ein Verfahrensgas umfaßt, bei welchem man am Eintritt (11) der Turbomaschine (1) in das Verfahrensgas eine Substanz im dichten Zustand, insbesondere im superkritischen Zustand, einführt, man am Austritt (12) der Turbomaschine ein Fluid, das durch das Verfahrensgas und die Substanz, welche durch die Schmutzteilchen im aufgelösten Zustand gebildet wird, gewinnt, man ein kontinuierliche Trennung an dem Fluid vornimmt, um eine Strömung von Verfahrensgas und eine Strömung von der Substanz, welche die Verunreinigungen einschließt, zu erhalten„ und daß man die Substanz in dichtem Zustand zum Eintritt der Turbomaschine (1) rückführt, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich eine Fraktion der Strömung, welche die aus dem Verfahrensgas abgetrennten Verunreinigungen einschließt, entnimmt, und man die Restströmung in das Verfahrensgas am Eintritt der Turbomaschine (1) wieder einführt, daß man den Druck der Substanz in der Fraktion der Strömung absenkt und daß man auf diese Weise die Substanz aus dem Teil der entnommenen Strömung verdampft, man die Verunreinigungen der Substanz im gasförmigen Zustand in der Fraktion der entnommenen Strömung. abtrennt, man den Druck der von den Verunreinigungen abgetrennten Substanz der Fraktion der entnommenen Strömung erhöht, und man die Substanz der Fraktion der entnommenen Strömung im superkritischen Zustand in die Restströmung der Substanz, welche die Verunreinigungen einschließt, vor ihrer Einführung in das Verfahrensgas am Eintritt (11) der Turbomaschine (1) wieder einführt.
verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, welche die Verunreinigungen auflöst, im superkritischen Zustand ist und durch Kohlendioxid, CO₂ gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, welche die Schmutzteilchen auflöst, im superkritischen Zustand ist und durch wenigstens eine der folgenden Substanzen gebildet wird: Wasser (H₂O), Propan (C₃H₈), Pentan (C₅H₁₂) .
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Fluids, das durch die Mischung des Verfahrensgases und die Substanz, welche die Verunreinigungen einschließt, strömungsabwärts von dem Austritt (12) der Turbomaschine absenkt, um die Substanz, welche die Ver-unreinigungen einschließt, in den flüssigen. Zustand vor der Durchführung der Trennung des Verfahrensgases und der Strö-mung der Substanz, welche die Verunreinigungen einschließt, zu bringen.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schmutzpartikeln in einem Innenteil einer Turbomaschine (1), welche einen Eintritt (11) und einen Austritt (12) für ein Verfahrensgas umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: einen ersten Kreislauf (11, 12, 13, 7, 14, 7'), der es erlaubt, im Inneren der Turbomaschine (1) ein Fluid in Zirkulation zu versetzen, das durch das Verfahrensgas gebildet wird, welches eine Substanz einschließt, die zum Auflösen der Schmutzpartikel im dichten Zustand in der Lage ist, und einen Separator (6) für das Verfahrensgas und die Substanz, welche die durch die aufgelösten Schmutzpartikel gebildeten Verunreinigungen einschließt, und einen zweiten Kreislauf (17, 15, 16) zur Trennung der Verunreinigungen auf eine Fraktion (q) eines Gesamtfluiddurchsatzes, der in dem ersten Kreislauf (11, 12, 13, 7, 14, 7') zirkuliert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der erste Kreislauf (11, 12, 13, 7, 14, 7') ein Regel ventil (8) der Fraktion des durch den Kreislauf (17) entnommenen Durchsatzes (q) umfaßt.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kreislauf zur Trennung von Verunreinigungen (15, 16, 17) ein Entspannungsventil (18), einen Separator für Gas und Flüssigkeit (19) und einen Kompressor oder eine Hochdruckpumpe (20) in Serie umfaßt.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kreislauf (11, 12, 13, 14) weiter zwischen der Turbomaschine (1) und dem Separator (6) einen ersten Wärmetauscher (5) zum Absenken der Temperatur eines durch das Verfahrensgas und die die Verunreinigungen einschließende Substanz gebildeten Fluids, und zwischen dem Reinigungskreislauf (17) und dem Eintritt (11) der Turbomaschine einen zweiten Wärmetauscher (9) zum Erhöhen der Temperatur der Substanz vor ihrer Einführung in das Verfahrensgas umfasst.