DE968918C - Verfahren zur Entfernung von Ablagerungen in von heissen Gasen oder Daempfen durchstroemten Turbomaschinen und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens - Google Patents

Description

Der Betrieb von Wärmekraftanlagen wird oft ernstlich dadurch gestört, daß die Durchflußkanäle für ihre Strömungsmittel infolge von Ablagerungen von Rückständen und Absonderungen derart verändert werden, daß die erforderlichen Betriebsbedingungen nicht mehr aufrechterhalten werden können. So können z. B. Verkrustungen der Gas- bzw. Dampfwege bei Kesseln, Gasturbinen, Verdichtern und Dampfturbinen sehr nachteilige Folgen haben.

Solche Ablagerungen wurden bisher mit verschiedenen Mitteln bekämpft. Verkrustungen durch lösliche Salze wurden z. B. regelmäßig ausgewaschen, wobei die Anlage meistens stillgelegt oder wenigstens auf Teillast gebracht werden mußte. In anderen Fällen wurden dem Strömungsmittel Schleifstoffe beigemischt, um damit die Ablagerungen mechanisch zu entfernen; dabei waren aber immer auch Anfressungen an den verkrusteten Maschinenteilen selbst zu erwarten. Ferner wurden die chemischen und physikalischen Eigenschaften der zu Ab- ao lagerungen neigenden Stoffe so verändert, daß letztere an für den Betrieb nicht wichtigen Stellen abgeschieden wurden. Diese Verfahren bedingten eine strenge Überwachung aller Stellen, an denen sich Ablagerungen bilden konnten, was aber in einem industriellen Betrieb nicht immer durchführbar war. Für die Reinigung von Verdampfern, Überhitzern und Luftvorwärmern wurden auch etwa die zu rei-

709· 952/35

nigenden Flächen mit Preßluft oder Dampf angeblasen oder mit Wasser angespritzt, bis sie von den Ablagerungen frei waren. Solche Maßnahmen konnten nur dort ergriffen werden, wo eine starke und schroffe Materialabkühlung ohne Gefahr für die Festigkeit der Bauteile der Maschine verantwortet werden konnte. Eine zweckmäßige Bemessung der Abkühlung hinsichtlich Größe und Dauer war nicht gewährleistet.

ίο Es ist ferner bekannt, Wasser in den Strom des Arbeitsmittels einzuspritzen, mit dem beispielsweise eine Dampf- oder Gasturbine betrieben wird, mit dem Zweck, die Temperatur desselben aus materialtechnischen oder regeltechnischen Gründen herabzusetzen. Die Einspritzung dieses Wassers erfolgt unterbrochen in solcher Menge, daß die gewünschte niedrigere Temperatur des Betriebsmittels so lange, wie es nötig ist, erreicht wird. Diese Wassereinspritzung hat mit der Entfernung von Ablagerungen in den genannten Maschinen nichts zu tun.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Entfernung von Ablagerungen in Turbomaschinen während des Betriebes, das darin besteht, daß im Arbeitsmittel durch Einspritzen je einer abgemessenen Flüssigkeitsmenge kurzzeitig mindestens eine schroffe Temperatursenkung herbeigeführt wird, derart, daß die Ablagerungen durch Wärmespannungen gelöst werden, ohne daß die Festigkeit der Werkstoffe beeinflußt wird. Eine ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Druckgefäß mit Einspritzrohr, Ventil und Spritzdüse, mittels dessen jeweils eine abgemessene Flüssigkeitsmenge in den Arbeitsmittelstrom eingespritzt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, an Hand dessen das Verfahren beispielsweise erläutert wird.

Fig. ι zeigt schematisch eine Gasturbinenanlage mit verschiedenen Anordnungen der Einrichtung nach der Erfindung;

' Fig. 2 zeigt diese Einrichtung in vergrößertem Maßstab.

In Fig. ι ist 1 der Verdichter, 2 die Brennkammer und 3 die Gasturbine einer einfachen Gasturbinenanlage. Bei 4 sind Druckgefäße mit Einspritzrohr, Ventil und Spritzdüse dargestellt, wie ein solches in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab gezeigt ist. Das eine beliebige Form aufweisende Druckgefäß ist mit einem Einlaßventil 5 mit angeschlossener Druckleitung 6 versehen. Daran angeschlossen ist ferner ein Einspritzrohr 7 mit einem federbelasteten Ventil 8, an dessen Ende eine Spritzdüse 9 angeordnet ist. 10 ist eine Zündeinrichtung.

Sollen z. B. an den Schaufeln der sich im Betrieb befindenden Gasturbinen Ablagerungen von Staub, Ruß oder Schlacken entfernt werden, so wird in dem die zu entfernenden Ablagerungen überströmenden Arbeitsmittel kurzzeitig mindestens eine schroffe Temperatursenkung herbeigeführt, derart, daß die Ablagerungen durch Wärmespannungen gelöst werden, ohne daß die Festigkeit der Werkstoffe der Maschinenteile beeinflußt wird. Mit den Temperatursenkungen des Betriebsmittels werden starke Temperaturschwankungen und Wärmespannungen innerhalb der Ablagerungsschichten und zwischen Ablagerung und Werkstoff verursacht. Die Ablagerungen werden dadurch abgesprengt und entfernt. Das Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten dadurch, daß die Temperaturänderung sowohl zeitlich wie auch betragsmäßig genau vorbestimmt ist. Die Festigkeitseigenschaften der Werkstoffe können somit berücksichtigt werden, so daß keine Gefährdung des Betriebes eintritt.

Um die beschriebene Wirkung zu erreichen, wird eine abgemessene Flüssigkeitsmenge in den Arbeitsmittelstrom eingespritzt. Die Flüssigkeit (z. B.Wasser) wird entweder fein zerstäubt, so daß sie sofort verdampft, oder derart eingespritzt, daß sie erst an den Ablagerungsstellen vollständig verdampft und somit die Abkühlungswirkung verstärkt. Dementsprechend sind, wie in Fig. 1 gezeigt, die Druckgefäße in mehr oder weniger großer Entfernung von den Ablagerungsstellen angebracht, also z. B. in der Arbeitsmittelzuleitung zwischen Brennkammer 2 und Turbine 3 bzw. im Eintrittsgehäuse der letzteren, also unmittelbar vor den von Ablagerungen zu befreienden Schaufeln. Die abgemessene Flüssigkeitsmenge wird den Druckgefäßen 4 durch die Ventile 5 und die Leitungen 6 zugeführt; durch dieselben Leitungen und Ventile wird der Innenraum der Druckgefäße auch unter Druck gesetzt, so daß sich die Ventile 8 unter dessen Einwirkung öffnen und die abgemessenen Flüssigkeitsmengen in jedem Druckgefäß durch die Spritzdüsen 9 in den Arbeitsmittelstrom eingespritzt werden. Die Druckgefäße können auch mit einer Zündeinrichtung versehen sein, mittels welcher der zum Einspritzen der abgemessenen Flüssigkeitsmenge nötige Druck durch Verpuffen eines explosiven Gasgemisches im Druckgefäß selbst erzeugt wird.

Das beschriebene Verfahren bietet den Vorteil, daß jederzeit und je nach Bedarf eine zeitlich und größenmäßig genau geregelte Temperatursenkung an der Oberfläche und innerhalb der Ablagerungsschicht hervorgerufen werden kann, die zur Entfernung der letzteren führt, ohne daß die Festigkeit des darunterliegenden Werkstoffes leidet. Bei von heißen Gasen oder Dämpfen durchströmten Turbomaschinenanlagen besteht damit die Möglichkeit, unerwünschte Ablagerungen von Staub, Ruß oder Schlacke zu entfernen, ohne daß eine Betriebsunterbrechung eintritt, und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen wird so erhöht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Entfernung von Ablagerungen in von heißen Gasen oder Dämpfen durchströmten Turbomaschinen während des Betriebes, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsmittel durch Einspritzen je einer abgemessenen Flüssigkeitsmenge kurzzeitig mindestens eine schroffe Temperatursenkung herbeigeführt wird,

   derart, daß die Ablagerungen durch Wärmespannungen gelöst werden, ohne daß die Festigkeit der Werkstoffe beeinflußt wird.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Druckgefäß mit Einspritzrohr, Ventil und Spritzdüse, mittels dessen jeweils die abgemessene Flüssigkeitsmenge in den Arbeitsmittelstrom eingespritzt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß mit einer Zündeinrichtung versehen ist, mittels welcher der zum Einspritzen der abgemessenen Flüssigkeitsmenge nötige Druck durch Verpuffen eines explosiven Gasgemisches im Druckgefäß selbst erzeugt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 469883;
   britische Patentschrift Nr. 640978;
   Bauer, Der Schifrsmaschinenbau, Verlag R. Oldenbourg, 1941, Bd. 3, S. 417.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 952/35 4.