EP2110517A1 - Method for removing deposits on high-temperature components and a device - Google Patents

Method for removing deposits on high-temperature components and a device Download PDF

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EP2110517A1
EP2110517A1 EP08007388A EP08007388A EP2110517A1 EP 2110517 A1 EP2110517 A1 EP 2110517A1 EP 08007388 A EP08007388 A EP 08007388A EP 08007388 A EP08007388 A EP 08007388A EP 2110517 A1 EP2110517 A1 EP 2110517A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
deposits
burner
temperature component
temperature
liquid nitrogen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08007388A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Buse
Andreas Dr. Böttcher
Andreas Diebels
Vincentius Hartanto
Karsten Jordan
Tobias Krieger
Ralf Liedtke
Adam Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2110517A1 publication Critical patent/EP2110517A1/en
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00002—Cleaning burner parts, e.g. burner tips

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing deposits in high-temperature components, in particular components of a power plant. Furthermore, the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • Gas turbine combustors include a plurality of tubular fuel rail systems configured for different fuels. Each burner has a first end to which fuels can be supplied to the burner via different connections. The first end of the burner opposite the second end of the burner opens in the installed state in the combustion chamber of the gas turbine. The second end is usually provided with a plurality of nozzle systems from which the fuel or a fuel-air mixture can be injected into the combustion chamber. For fastening the burner to a combustion chamber wall, a burner flange encompassing the burner is provided between the first and the second end, which can be screwed to the combustion chamber wall.
  • a mobile flushing unit is in the EP 1 574 675 A2 described. This includes flexible hoses to be attached to opposite ends of a workpiece. Compressed air and a cleaning fluid can then be pumped through the flexible hoses and the interposed workpiece.
  • US 4,995,915 discloses a system for cleaning dirty gas firing nozzles in gas turbines in which a chemical cleaning agent is added to the gas during operation of the gas turbine.
  • the DE 10 2005 009 724 B3 relates to a cleaning method for incinerators having at least one combustion chamber for post-combustion of combustion gases, in which at least one air jet is injected into the combustion chamber, to improve the afterburning by a turbulence of the combustion gases.
  • the air jet of the DE 10 2005 009 724 If necessary, a twist is occasionally mediated. If the injected air jet already gets a swirl imparted for the purpose of better mixing, the swirl becomes so for cleaning purposes additionally generated. Otherwise, the swirl generation is used exclusively for cleaning purposes.
  • This object is achieved by specifying a method for removing deposits in high-temperature components, in particular components of a power plant, with a rapid reduction in temperature of the high-temperature component is made, causing a chipping of the deposits is effected.
  • the invention is based on the knowledge that the deposits or the coverings and the wall or the walls of the high-temperature component are subject to different expansions upon cooling (shrinkage dimension).
  • shrinkage dimension By a rapid, sudden temperature reduction, the deposits pull together faster than the adjacent or underlying wall of the high-temperature component. This is caused by the fact that a relatively sluggish heat transfer between the deposits and the wall of the high-temperature component is present.
  • the invention has recognized that the deposits flake off the wall as a result of this relative movement. With the help of this method, it is now also possible to easily and efficiently clean hard-to-reach areas (boreholes, undercuts) in the high-temperature component or in the walls of the high-temperature component.
  • the process can also be carried out quickly, which also long service life of the machine can be avoided.
  • the method is also often feasible, resulting in improved combustion. This leads to a particularly good compliance with the emission limit values.
  • the method according to the invention makes it possible to dispense with corrosive or corrosive cleaning agents which can damage the component material and thus lead to a shortened service life of the component or parts of the component.
  • the rapid temperature reduction takes place by at least partial supply of liquid nitrogen to the high-temperature component.
  • liquid nitrogen is a low-cost refrigerant.
  • the liquid nitrogen flows through the high-temperature component. This can be particularly well ensured that the nitrogen now also reaches inaccessible undercuts or hard to reach holes or nozzles and thus cleaning of these areas is ensured.
  • the chipped deposits are at least partially flushed out of the high-temperature component. As a result, a particularly simple removal of the deposits from the component is accomplished.
  • a burner is used as the high-temperature component.
  • the burner comprises a premix burner with an inlet.
  • the supply of the liquid nitrogen is carried out by the inlet of the premix burner.
  • the high-temperature component is used in a gas turbine.
  • the method is applicable. This will be scoops with at least a bore in the gas turbine advantageously used in the premix burner. In this case, the supply of liquid nitrogen takes place via the inlet of the premix burner and emerges at the at least one of the bores on the blades.
  • the object is achieved with respect to the device by specifying a device for carrying out the method according to one of the preceding claims with a high-temperature component, an inlet for a coolant and an outlet for the coolant.
  • the advantages of the method can also be transferred to the device.
  • a reservoir for the coolant is provided with a connecting line.
  • both the reservoir and the connecting line for the coolant, in particular liquid nitrogen should be designed.
  • This may for example be a Dewar vessel or a pressurized gas container which is designed for compressed, liquid nitrogen.
  • the connecting line to a valve and a pump. These can serve for the controlled influence of the coolant.
  • the gas turbine 1 has a compressor 2 for combustion air, a combustion chamber 4 and a turbine 6 for driving the compressor 2 and a generator or a work machine, not shown, and an annular space 24 for transferring the hot gas M from the combustion chamber 4 to the turbine 6.
  • supplied air L is compressed.
  • the turbine 6 and the compressor 2 are arranged on a common, also called turbine rotor turbine shaft 8, with which the generator or the working machine is connected, and which is rotatably mounted about its central axis.
  • the turbine 6 has a number of rotatable blades 12 connected to the turbine shaft 8.
  • the blades 12 are arranged in a ring on the turbine shaft 8 and thus form a number of blade rows.
  • the rotor blades 6 serve to drive the turbine shaft 8 by momentum transfer from the hot medium flowing through the turbine 6, the working medium, for example the hot gas M.
  • the guide vanes 14, serve to guide the flow of the working fluid, for example the Hot gases M.
  • resulting hot gas M flows in the flow direction 38 of the combustion chamber 4 through an annular space 24 to the turbine 6.
  • annular space 24 forms a substantially homogeneously mixed stream of the working medium, for example, a hot gas M from.
  • the combustion chamber 4 has a combustion chamber outlet section 37.
  • the liquid nitrogen can thus be supplied via existing feeds to the combustion chamber. It is also conceivable that the liquid nitrogen is mixed with a suitable other substance and this mixture is then flowed through into the component.
  • FIG. 2 shows an enlarged section of a burner 100 with the inlet of nitrogen.
  • liquid nitrogen or a suitable mixture of liquid nitrogen is introduced via a the inlet 50 of the premix burner 55.
  • the liquid nitrogen thus flows through the entire heating passage and exits at the bores of the blades, which are arranged in the premix burner 55 (so-called diagonal lattice blades). Due to the rapid, abrupt temperature reduction, the deposits or deposits contract faster than the adjoining burner wall. This is due to the relatively sluggish heat transfer between the linings and the burner wall. As a result of the relative movement, the coverings thus burst from the burner wall and can then be flushed out.
  • the inventive method and the device can be dispensed with corrosive or pungent cleaning agent.
  • the nozzle openings increase and there is a change in the total throughput of the mixture used, for example, the air / fuel gas and or fuel oil mixture in the burner.
  • the acid attack it is also possible for etches to emerge from smooth contours, for example at the nozzle openings, which in turn results in a change in the flow.
  • Another significant advantage is the renunciation of new components or a manual cleaning. Both would have enormous costs both through the Components in itself as well as by the long downtime result.
  • the invention presented here can furthermore be used in industrial gas turbines, power plant turbines or aircraft turbines.
  • This can be an annular combustion chamber, can-annular combustion chamber or can combustion chamber.
  • Other combustion chambers with different burners are conceivable.

Abstract

The method involves rapidly decreasing temperature of a high-temperature component i.e. burner (100), in a gas turbine by partially supplying a liquid nitrogen to the high-temperature component via an inlet (50) of a premix burner (55). Chipping of deposits on the high-temperature component is provoked, and the chipped deposits are flushed out from the high-temperature component. A blade with a borehole is utilized in the premix burner of the gas turbine, where a storage container for coolant is provided with a connecting pipe. An independent claim is also included for a device for implementing a method for removing deposits on a high-temperature component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen bei Hochtemperatur-Bauteilen, insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks. Weiterhin betrifft die Erfindung noch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for removing deposits in high-temperature components, in particular components of a power plant. Furthermore, the invention also relates to a device for carrying out the method.

Die Brenner von Gasturbinen umfassen mehrere rohrartige Brennstoffleitungssysteme, welche für unterschiedliche Brennstoffe ausgebildet sind. Jeder Brenner weist ein erstes Ende auf, an dem über unterschiedliche Anschlüsse dem Brenner Brennstoffe zuführbar sind. Das dem ersten Ende des Brenners gegenüberliegende zweite Ende des Brenners mündet im eingebauten Zustand in die Brennkammer der Gasturbine. Das zweite Ende ist in der Regel mit mehreren Düsensystemen versehen, aus denen der Brennstoff oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer eingedüst werden kann. Zur Befestigung des Brenners an einer Brennkammerwand ist ein den Brenner umgreifender Brennerflansch zwischen dem ersten und dem zweiten Ende vorgesehen, welcher mit der Brennkammerwand verschraubbar ist.Gas turbine combustors include a plurality of tubular fuel rail systems configured for different fuels. Each burner has a first end to which fuels can be supplied to the burner via different connections. The first end of the burner opposite the second end of the burner opens in the installed state in the combustion chamber of the gas turbine. The second end is usually provided with a plurality of nozzle systems from which the fuel or a fuel-air mixture can be injected into the combustion chamber. For fastening the burner to a combustion chamber wall, a burner flange encompassing the burner is provided between the first and the second end, which can be screwed to the combustion chamber wall.

Während des Betriebs von Brennern kann es zur Verschmutzung durch Ablagerungen kommen, insbesondere im Bereich der Brennerdüsen. Ablagerungen können beispielsweise durch die chemische Reaktion von Schwefelverbindungen im Brennstoff mit dem Grundwerkstoff der Brennerbauteile hervorgerufen werden. Dadurch bilden sich nämlich Eisensulfidbeläge im Inneren des Brenners. Diese führen teilweise zur Verstopfung der Bohrungen durch die der Brennstoff in die Brennkammer eingedüst wird. Daraus resultiert eine ungleichmäßige Verbrennung. Dies hat zur Folge, dass der Brenner nicht mehr seine volle Leistung erbringen kann. Zudem können übermäßige Ablagerung Brennerbauteile beschädigen. Insbesondere bei Gasturbinen ist ein Leistungsabfall aufgrund von Verschmutzung des Brenners schädlich, da dadurch die Gesamtleistung und die Emissionsgrenzwerte der Gasturbine negativ beeinträchtigt werden. Die Verfügbarkeit der Gasturbine ist infolgedessen stark beeinträchtigt.During operation of burners, contamination may occur due to deposits, especially in the area of the burner nozzles. Deposits can be caused for example by the chemical reaction of sulfur compounds in the fuel with the base material of the burner components. As a result, iron sulfide deposits form inside the burner. These lead partly to the blockage of the holes through which the fuel is injected into the combustion chamber. This results in uneven combustion. As a result, the burner can no longer perform at full capacity. In addition, excessive deposition can damage burner components. In particular, in gas turbines is a Performance degradation due to burner fouling is detrimental as it negatively impacts the overall performance and emission limits of the gas turbine. As a result, the availability of the gas turbine is severely impaired.

Wenn bei Gasturbinenbrennern Verunreinigungen festgestellt werden, werden heutzutage die Brennerdüsen von Hand durchstoßen. Anschließend sind Ausblasfahrten mit der Gasturbine durchzuführen, in denen Verschmutzungsreste aus den Düsen herausgeblasen werden. Eine andere Methode besteht in dem Einbau neuer Brenner. Diese ist jedoch mit hohen Kosten verbunden. Da das Problem bevorzugt an Maschinen auftritt die mit Vorwärme betrieben werden, ist mit einer hohen Anzahl zu reinigender Maschinen zu rechnen.When impurities are detected in gas turbine burners, nowadays the burner nozzles are pierced by hand. Then blow-out trips are to be made with the gas turbine, in which pollution residues are blown out of the nozzles. Another method is to install new burners. However, this is associated with high costs. Since the problem preferably occurs on machines that are operated with preheat, is to be expected with a high number of machines to be cleaned.

Eine mobile Spüleinheit ist in der EP 1 574 675 A2 beschrieben. Diese umfasst flexible Schläuche, die an gegenüberliegenden Enden eines Werkstückes zu befestigen sind. Druckluft und ein Reinigungsfluid können dann durch die flexiblen Schläuche und das dazwischen angeordnete Werkstück gepumpt werden.A mobile flushing unit is in the EP 1 574 675 A2 described. This includes flexible hoses to be attached to opposite ends of a workpiece. Compressed air and a cleaning fluid can then be pumped through the flexible hoses and the interposed workpiece.

US 4,995,915 offenbart ein System zum Reinigen verschmutzter Gasfeuerungsdüsen in Gasturbinen, in welchem dem Gas im laufenden Betrieb der Gasturbine ein chemisches Reinigungsmittel zugesetzt wird. US 4,995,915 discloses a system for cleaning dirty gas firing nozzles in gas turbines in which a chemical cleaning agent is added to the gas during operation of the gas turbine.

Die DE 10 2005 009 724 B3 betrifft ein Reinigungsverfahren für Verbrennungsanlagen mit wenigstens einer Brennkammer zur Nachverbrennung von Verbrennungsgasen, bei denen zumindest ein Luftstrahl in die Brennkammer eingeblasen wird, um durch eine Verwirbelung der Verbrennungsgase die Nachverbrennung zu verbessern. Dem Luftstrahl der DE 10 2005 009 724 wird ggf. zeitweise ein Drall vermittelt. Sofern der eingeblasene Luftstrahl bereits einen Drall zum Zweck der besseren Vermischung aufgeprägt bekommt, wird der Drall zu Reinigungszwecken also zusätzlich erzeugt. Ansonsten dient die Drallerzeugung ausschließlich Reinigungszwecken.The DE 10 2005 009 724 B3 relates to a cleaning method for incinerators having at least one combustion chamber for post-combustion of combustion gases, in which at least one air jet is injected into the combustion chamber, to improve the afterburning by a turbulence of the combustion gases. The air jet of the DE 10 2005 009 724 If necessary, a twist is occasionally mediated. If the injected air jet already gets a swirl imparted for the purpose of better mixing, the swirl becomes so for cleaning purposes additionally generated. Otherwise, the swirl generation is used exclusively for cleaning purposes.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Reinigen von Hochtemperatur-Bauteilen insbesondere Brenner zur Verfügung zu stellen, welches eine Reinigung ohne Demontage des Bauteils ermöglicht. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe einer Vorrichtung zur Durchführen des Verfahrens.It is therefore the object of the present invention to provide an improved method for cleaning high-temperature components, in particular burners, which allows cleaning without dismantling the component. Another object is to provide an apparatus for performing the method.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, durch die Angabe eines Verfahrens zur Beseitigung von Ablagerungen bei Hochtemperatur-Bauteilen insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks gelöst, wobei eine rasche Temperaturabsenkung des Hochtemperatur-Bauteils vorgenommen wird, wodurch ein Abplatzen der Ablagerungen bewirkt wird.This object is achieved by specifying a method for removing deposits in high-temperature components, in particular components of a power plant, with a rapid reduction in temperature of the high-temperature component is made, causing a chipping of the deposits is effected.

Der Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass die Ablagerungen bzw. die Beläge und die Wand bzw. die Wände des Hochtemperatur-Bauteils bei Abkühlung unterschiedlichen Ausdehnungen (Schrumpfmaß) unterliegen. Durch eine rasche, schlagartige Temperaturabsenkung ziehen sich die Ablagerungen schneller zusammen als die anliegende bzw. dahinterliegende Wand des Hochtemperatur-Bauteils. Dies wird dadurch bewirkt, dass ein relativ träger Wärmeübergang zwischen den Ablagerungen und der Wand des Hochtemperatur-Bauteils vorliegt. Die Erfindung hat erkannt, dass durch diese Relativbewegung die Ablagerungen von der Wand abplatzen. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich nun auch schwer zugängliche Stellen (Bohrungen, Hinterschneidungen) die sich im Hochtemperatur-Bauteil bzw. in den Wänden des Hochtemperatur-Bauteils befinden, leicht und effizient reinigen. Ein Einbau von Bauteilen, zum Beispiel neuer Brenner ist nicht notwendig, wodurch sich ein enormer Kostenvorteil ergibt. Das Verfahren lässt sich zudem zügig durchführen, wodurch ebenfalls lange Standzeiten der Maschine vermieden werden. Dadurch ist das Verfahren auch häufig durchführbar, was zu einer verbesserten Verbrennung führt. Dies führt zu einer besonders guten Einhaltung der Emissionsgrenzwerte. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf ätzende bzw. beißende Reinigungsmittel, welche das Bauteilmaterial schädigen können und somit zu einer verkürzten Lebensdauer des Bauteils oder Teilen des Bauteils führen können, verzichtet werden.The invention is based on the knowledge that the deposits or the coverings and the wall or the walls of the high-temperature component are subject to different expansions upon cooling (shrinkage dimension). By a rapid, sudden temperature reduction, the deposits pull together faster than the adjacent or underlying wall of the high-temperature component. This is caused by the fact that a relatively sluggish heat transfer between the deposits and the wall of the high-temperature component is present. The invention has recognized that the deposits flake off the wall as a result of this relative movement. With the help of this method, it is now also possible to easily and efficiently clean hard-to-reach areas (boreholes, undercuts) in the high-temperature component or in the walls of the high-temperature component. An installation of components, such as new burner is not necessary, resulting in a huge cost advantage. The process can also be carried out quickly, which also long service life of the machine can be avoided. As a result, the method is also often feasible, resulting in improved combustion. This leads to a particularly good compliance with the emission limit values. The method according to the invention makes it possible to dispense with corrosive or corrosive cleaning agents which can damage the component material and thus lead to a shortened service life of the component or parts of the component.

Vorteilhafterweise erfolgt die rasche Temperaturabsenkung durch zumindest teilweises Zuführen von flüssigem Stickstoff zu dem Hochtemperatur-Bauteil. Dies ist besonders Vorteilhaft, da die Abkühlzeit der Ablagerung mit Hilfe des flüssigen Stickstoffs besonders niedrig ist, und Stickstoff inerte Eigenschaften aufweist. Zudem ist flüssiger Stickstoff ein kostengünstiges Kältemedium.Advantageously, the rapid temperature reduction takes place by at least partial supply of liquid nitrogen to the high-temperature component. This is particularly advantageous because the cooling time of the deposition by means of the liquid nitrogen is particularly low, and nitrogen has inert properties. In addition, liquid nitrogen is a low-cost refrigerant.

In besonderer Ausgestaltung durchströmt der flüssige Stickstoff das Hochtemperatur-Bauteil. Dadurch kann besonders gut sichergestellt werden, dass der Stickstoff nunmehr auch unzugängliche Hinterschneidungen bzw. schwer zugängliche Bohrungen oder Düsen erreicht und somit eine Reinigung dieser Bereiche sichergestellt wird.In a particular embodiment, the liquid nitrogen flows through the high-temperature component. This can be particularly well ensured that the nitrogen now also reaches inaccessible undercuts or hard to reach holes or nozzles and thus cleaning of these areas is ensured.

In bevorzugter Ausgestaltung werden die abgeplatzten Ablagerungen zumindest teilweise aus dem Hochtemperatur-Bauteil herausgespült. Dadurch wird ein besonders einfaches Entledigen der Ablagerungen aus dem Bauteil bewerkstelligt.In a preferred embodiment, the chipped deposits are at least partially flushed out of the high-temperature component. As a result, a particularly simple removal of the deposits from the component is accomplished.

Bevorzugt wird als Hochtemperatur-Bauteil ein Brenner verwendet. Dieser umfasst in bevorzugter Ausgestaltung der Brenner einen Vormischbrenner mit einem Zulauf umfasst. Vorteilhafterweise erfolgt die Zuführung des flüssigen Stickstoffs durch den Zulauf des Vormischbrenners. Durch diese Art der Zuführung ist keine separater Bohrung oder eine separater Zuführkanal notwendig. Weiterhin kann dieser Zulauf besonders einfach erreicht werden.Preferably, a burner is used as the high-temperature component. In a preferred embodiment, the burner comprises a premix burner with an inlet. Advantageously, the supply of the liquid nitrogen is carried out by the inlet of the premix burner. By this type of feed no separate bore or a separate feed channel is necessary. Furthermore, this feed can be achieved particularly easily.

Bevorzugt wird das Hochtemperatur-Bauteil in einer Gasturbine verwendet. Auch in Industriegasturbinen und deren Komponenten ist das Verfahren anwendbar. Dabei werden Schaufeln mit mindestens einer Bohrung in der Gasturbine vorteilhafter in dem Vormischbrenner verwendet. Dabei erfolgt die Zuführung des flüssigen Stickstoffs über den Zulauf des Vormischbrenners und tritt an der mindestens einer der Bohrungen an den Schaufeln heraus.Preferably, the high-temperature component is used in a gas turbine. Also in industrial gas turbines and their components, the method is applicable. This will be scoops with at least a bore in the gas turbine advantageously used in the premix burner. In this case, the supply of liquid nitrogen takes place via the inlet of the premix burner and emerges at the at least one of the bores on the blades.

Die Aufgabe wird bezogen auf die Vorrichtung durch die Angabe einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Hochtemperatur-Bauteil, einem Einlass für ein Kühlmittel und einem Auslass für das Kühlmittel gelöst. Die Vorteile des Verfahrens können auch auf die Vorrichtung übertragen werden.The object is achieved with respect to the device by specifying a device for carrying out the method according to one of the preceding claims with a high-temperature component, an inlet for a coolant and an outlet for the coolant. The advantages of the method can also be transferred to the device.

Bevorzugt ist ein Vorratsbehälter für das Kühlmittel mit einer Verbindungsleitung vorgesehen. Dabei sollte sowohl der Vorratsbehälter als auch die Verbindungsleitung für das Kühlmittel, insbesondere also flüssigen Stickstoff, ausgelegt sein. Dies kann beispielsweise ein Dewar-Gefäß oder ein Druckgasbehälter welcher für verdichteten, flüssigen Stickstoff ausgelegt ist, sein.Preferably, a reservoir for the coolant is provided with a connecting line. In this case, both the reservoir and the connecting line for the coolant, in particular liquid nitrogen should be designed. This may for example be a Dewar vessel or a pressurized gas container which is designed for compressed, liquid nitrogen.

In besonderer Ausgestaltung weist die Verbindungsleitung ein Ventil und eine Pumpe auf. Diese können zum kontrollierten Einfluss des Kühlmittels dienen.In a particular embodiment, the connecting line to a valve and a pump. These can serve for the controlled influence of the coolant.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert.In the following the invention will be explained by way of example with reference to a drawing.

Darin zeigt in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung:

FIG 1
eine schematische Darstellung einer Gasturbine,
FIG 2
einen vergrößerten Ausschnitt einen Brenners mit dem Zulauf des Stickstoffs.
It shows in a simplified and not to scale representation:
FIG. 1
a schematic representation of a gas turbine,
FIG. 2
an enlarged section of a burner with the feed of nitrogen.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Die Gasturbine 1 gemäß FIG 1 weist einen Verdichter 2 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 4 sowie eine Turbine 6 zum Antrieb des Verdichters 2 und eines nicht näher dargestellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf sowie einen Ringraum 24 zum Überführen des Heißgases M von der Brennkammer 4 zur Turbine 6 auf. Im Verdichter 4 wird zugeführte Luft L verdichtet. Dazu sind die Turbine 6 und der Verdichter 2 auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle 8 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse drehbar gelagert ist. Die Turbine 6 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 8 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 12 auf. Die Laufschaufeln 12 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 8 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiterhin umfasst die Turbine 6 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 14. Die Laufschaufeln 12 dienen zum Antrieb der Turbinenwelle 8 durch Impulsübertrag vom die Turbine 6 durchströmenden heißen Medium, dem Arbeitsmedium, beispielsweise des Heißgases M. Die Leitschaufeln 14 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums beispielsweise des Heißgases M.The gas turbine 1 according to FIG. 1 has a compressor 2 for combustion air, a combustion chamber 4 and a turbine 6 for driving the compressor 2 and a generator or a work machine, not shown, and an annular space 24 for transferring the hot gas M from the combustion chamber 4 to the turbine 6. In the compressor 4, supplied air L is compressed. For this purpose, the turbine 6 and the compressor 2 are arranged on a common, also called turbine rotor turbine shaft 8, with which the generator or the working machine is connected, and which is rotatably mounted about its central axis. The turbine 6 has a number of rotatable blades 12 connected to the turbine shaft 8. The blades 12 are arranged in a ring on the turbine shaft 8 and thus form a number of blade rows. The rotor blades 6 serve to drive the turbine shaft 8 by momentum transfer from the hot medium flowing through the turbine 6, the working medium, for example the hot gas M. The guide vanes 14, on the other hand, serve to guide the flow of the working fluid, for example the Hot gases M.

Das in der Brennkammer 4 beispielsweise entstehende Heißgas M strömt in Strömungsrichtung 38 von der Brennkammer 4 durch einen Ringraum 24 zu der Turbine 6. In dem Ringraum 24 bildet sich ein im Wesentlichen homogen durchmischter Strom des Arbeitsmediums beispielsweise eines Heißgases M aus. Dabei weist die Brennkammer 4 einen Brennkammer-Austrittsabschnitt 37 auf.In the combustion chamber 4, for example, resulting hot gas M flows in the flow direction 38 of the combustion chamber 4 through an annular space 24 to the turbine 6. In the annular space 24 forms a substantially homogeneously mixed stream of the working medium, for example, a hot gas M from. In this case, the combustion chamber 4 has a combustion chamber outlet section 37.

Der flüssige Stickstoff kann somit über bereits vorhandene Zuläufe zu der Brennkammer zugeführt werden. Es ist auch vorstellbar, dass der flüssige Stickstoff mit einem geeigneten anderen Stoff gemischt wird und dieses Gemisch dann durch in das Bauteil geströmt wird.The liquid nitrogen can thus be supplied via existing feeds to the combustion chamber. It is also conceivable that the liquid nitrogen is mixed with a suitable other substance and this mixture is then flowed through into the component.

Durch die chemische Reaktion von Schwefelverbindungen (H2S) im Brennstoff mit dem Grundwerkstoff der Brennerbauteile bilden sich Eisensulfid-Beläge das heißt Ablagerungen im Inneren des Brenners. Diese Beläge platzen ab und führen teilweise zu einer Verstopfung der Bohrungen, insbesondere der kleineren Bohrungen, durch die der Brennstoff in die Brennkammer eingedüst wird. Dies hat eine ungleichmäßige Verbrennung zur Folge, wodurch sich die Emissionswerte der betroffenen Brenner stark verschlechtern. Die Verfügbarkeit der Maschine wird stark beeinträchtigt.Due to the chemical reaction of sulfur compounds (H2S) in the fuel with the base material of the burner components, iron sulfide deposits form, that is, deposits inside the burner. These deposits burst and partly lead to a blockage of the holes, especially the smaller holes through which the fuel is injected into the combustion chamber. This results in uneven combustion, which severely degrades the emissions of the burners concerned. The availability of the machine is severely impaired.

FIG 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Brenners 100 mit dem Zulauf des Stickstoffs. Über den Zulauf 50 des Vormischbrenners 55 wird flüssiger Stickstoff oder ein geeignetes Gemisch aus flüssigem Stickstoff eingefüllt. Der flüssige Stickstoff durchströmt so die gesamte Heizpassage und tritt an den Bohrungen der Schaufeln, welche in dem Vormischbrenner 55 angeordnet sind (so genannte Diagonalgitterschaufeln) wieder aus. Durch die rasche, schlagartige Temperaturabsenkung ziehen sich die Beläge bzw. Ablagerungen schneller zusammen als die anliegende Brennerwand. Dies erfolgt aufgrund des relativ trägen Wärmeübergangs zwischen den Belägen und der Brennerwand. Durch die Relativbewegung platzen die Beläge so von der Brennerwand ab und können anschließend herausgespült werden. FIG. 2 shows an enlarged section of a burner 100 with the inlet of nitrogen. Via the inlet 50 of the premix burner 55, liquid nitrogen or a suitable mixture of liquid nitrogen is introduced. The liquid nitrogen thus flows through the entire heating passage and exits at the bores of the blades, which are arranged in the premix burner 55 (so-called diagonal lattice blades). Due to the rapid, abrupt temperature reduction, the deposits or deposits contract faster than the adjoining burner wall. This is due to the relatively sluggish heat transfer between the linings and the burner wall. As a result of the relative movement, the coverings thus burst from the burner wall and can then be flushed out.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung kann auf ätzende bzw. beißende Reinigungsmittel verzichtet werden. Dadurch nämlich vergrößern sich die Düsenöffnungen und es ergibt sich eine Veränderung des Gesamtdurchsatzes des verwendeten Gemisches beispielsweise das Luft/Brenngas und oder Heizöl Gemisches im Brenner. Durch den Säureangriff können auch Ausätzungen von glatten Konturen z.B. bei den Düsenöffnungen entstehen, die wiederum eine Veränderung der Strömung zur Folge hat. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der Verzicht auf neue Bauteilkomponenten oder eine Reinigung von Hand. Beides nämlich hätte enorme Kosten sowohl durch die Komponenten an sich als auch durch die langen Stillstandszeiten zur Folge. Vorteilhaft ist auch, dass durch das schnelle und einfache Durchführen des Verfahrens mittels der Vorrichtung eine häufigere Beseitigung der Ablagerungen möglich ist wodurch nun die Emissionsgrenzwerte wesentlich leichter eingehalten werden können. Die hier vorgestellte Erfindung kann des Weiteren in Industriegasturbinen, Kraftwerksturbinen oder auch Flugzeugturbinen eingesetzt werden. Dabei kann es sich um eine Ringbrennkammer, can-annular Brennkammer oder can-Brennkammer handeln. Auch andere Brennkammern mit unterschiedlichen Brennern sind vorstellbar.The inventive method and the device can be dispensed with corrosive or pungent cleaning agent. As a result, namely, the nozzle openings increase and there is a change in the total throughput of the mixture used, for example, the air / fuel gas and or fuel oil mixture in the burner. As a result of the acid attack, it is also possible for etches to emerge from smooth contours, for example at the nozzle openings, which in turn results in a change in the flow. Another significant advantage is the renunciation of new components or a manual cleaning. Both would have enormous costs both through the Components in itself as well as by the long downtime result. It is also advantageous that by the quick and simple carrying out of the method by means of the device a more frequent removal of the deposits is possible whereby now the emission limits can be maintained much easier. The invention presented here can furthermore be used in industrial gas turbines, power plant turbines or aircraft turbines. This can be an annular combustion chamber, can-annular combustion chamber or can combustion chamber. Other combustion chambers with different burners are conceivable.

Claims (14)

Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen bei Hochtemperatur-Bauteilen, insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks, dadurch gekennzeichnet, dass eine rasche Temperaturabsenkung des Hochtemperatur-Bauteils vorgenommen wird, wodurch ein Abplatzen der Ablagerungen bewirkt wird.A method for removing deposits in high-temperature components, in particular components of a power plant, characterized in that a rapid reduction in temperature of the high-temperature component is made, whereby a chipping of the deposits is effected. Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die rasche Temperaturabsenkung durch zumindest teilweises Zuführen von flüssigem Stickstoff zu dem Hochtemperatur-Bauteil erfolgt.Process for the removal of deposits according to claim 1, characterized in that the rapid reduction in temperature is effected by at least partially supplying liquid nitrogen to the high-temperature component. Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Stickstoff das Hochtemperatur-Bauteil durchströmt.Process for the removal of deposits according to claim 2, characterized in that the liquid nitrogen flows through the high-temperature component. Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen nach einer der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, dass die abgeplatzten Ablagerungen zumindest teilweise aus dem Hochtemperatur-Bauteil herausgespült werden.Process for the removal of deposits according to one of claims 1-3, characterized in that the chipped deposits are at least partially flushed out of the high-temperature component. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochtemperatur-Bauteil ein Brenner (100) verwendet wird.Method according to one of claims 1-4, characterized in that a burner (100) is used as high-temperature component. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (100) einen Vormischbrenner (55) mit einem Zulauf (50) umfasst.A method according to claim 5, characterized in that the burner (100) comprises a premix burner (55) with an inlet (50). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des flüssigen Stickstoffs durch den Zulauf (50) des Vormischbrenners (55) erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the supply of liquid nitrogen through the inlet (50) of the premix burner (55). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -7 wobei das Hochtemperatur-Bauteil in einer Gasturbine verwendet wird.Method according to one of claims 1-7 wherein the high-temperature component is used in a gas turbine. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasturbine Schaufeln mit mindestens einer Bohrung verwendet werden.A method according to claim 8, characterized in that in the gas turbine blades are used with at least one bore. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln mit mindestens einer Bohrung im Vormischbrenner (55) verwendet werden.A method according to claim 9, characterized in that the blades are used with at least one bore in the premix burner (55). Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des flüssigen Stickstoffs über den Zulauf (50) des Vormischbrenners (55) erfolgt und an der mindestens einen Bohrungen der Schaufeln heraustritt.A method according to claim 10, characterized in that the supply of the liquid nitrogen via the inlet (50) of the premix burner (55) takes place and emerges at the at least one bore of the blades. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Hochtemperatur-Bauteil, einem Einlass für ein Kühlmittel und einem Auslass für das Kühlmittel.Apparatus for carrying out the method according to any one of the preceding claims comprising a high-temperature component, an inlet for a coolant and an outlet for the coolant. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter für das Kühlmittel mit einer Verbindungsleitung vorgesehen ist.Apparatus for carrying out the method according to claim 12, characterized in that a reservoir for the coolant is provided with a connecting line. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung ein Ventil und eine Pumpe aufweist.Apparatus for carrying out the method according to claim 13, characterized in that the connecting line comprises a valve and a pump.
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