EP2127764A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Hochtemperaturbauteils - Google Patents

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EP2127764A1
EP2127764A1 EP08009631A EP08009631A EP2127764A1 EP 2127764 A1 EP2127764 A1 EP 2127764A1 EP 08009631 A EP08009631 A EP 08009631A EP 08009631 A EP08009631 A EP 08009631A EP 2127764 A1 EP2127764 A1 EP 2127764A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature component
nutrient solution
burner
bacteria
carrying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08009631A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Malte Dr. Blomeyer
Gilbert Braun
Christoph Buse
Andreas Dr. Böttcher
Andre Kluge
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP08009631A priority Critical patent/EP2127764A1/de
Publication of EP2127764A1 publication Critical patent/EP2127764A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • 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 cleaning of a high-temperature component, in particular the 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.
  • 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 provided, which is 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, wherein at least one jet of air 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 receives a twist for the purpose of better mixing imparted, the spin is thus additionally generated for cleaning purposes.
  • This object is achieved with respect to the method according to the invention by specifying a method for cleaning a high-temperature component, in particular components of a power plant, wherein the high-temperature component is treated with sulfur bacteria.
  • Sulfur-oxidizing bacteria through their oxidative energy metabolism processes, contribute significantly to converting sparingly soluble sulfides such as copper sulfide into water-soluble leachable sulfates.
  • the sulfur bacteria are therefore autotrophic bacteria that oxidize hydrogen sulfide and other reduced sulfur compounds, such as thiosulfate, to elemental sulfur or sulfate. Most of them can also oxidize elemental sulfur to sulphate.
  • the invention recognizes that the bacteria eat only the sulfur and its sulfide compounds but leave the metal untouched. The invention has further recognized that this property is excellent for the cleaning of a high temperature component.
  • the sulfur bacteria are preferably supplied by means of a nutrient solution.
  • the nutrient solution is tempered. This ensures a particularly good survival and / or reproduction of the bacteria.
  • nutrient solution is circulated in a suitable container, in particular a reactor. This ensures a particularly good distribution of the bacteria in the nutrient solution.
  • the high-temperature component is immersed in the container. This is especially suitable for easily removable parts.
  • the high-temperature component may itself or partially represent the container itself. This is suitable, for example, for the burner itself.
  • the nutrient solution can be supplied via an existing feed and then drained via an already existing drain. But it is also possible to immerse the burner as such, for example, without removing individual components in such a nutrient solution.
  • the nutrient solution flows through the high-temperature component. This is done in such a way that the component flows through and flows around as much as possible so that the bacteria can process the adhering sulfur / sulfur sulfide residue. Thus, now hard to reach places such as undercuts can be cleaned.
  • the sulfur bacteria are at least partially chemolithoautotrophic sulfur bacteria. These bacteria meet their energy needs through the exergonic sulfur oxidation.
  • the sulfur bacteria are at least partially Beggiatoa and / or Thiomargarita namibiensis and / or endolithically living bacteria.
  • the Beggiatoa is multicellular, filamentous, aerobic and not acidophilic.
  • Endolithe bacteria gain their vital energy from the conversion of inorganic compounds of the colonized rock, such as sulfur, iron and manganese compounds, but in some cases also minerals of uranium, arsenic and others.
  • the Thiomargarita namibiensis gains its energy from the conversion of inorganic substances, in particular sulfides with nitrate, which they store in high concentration in their cell interior. In contrast to most sulfur bacteria, they can also react with sulfides under certain conditions with oxygen, so they are optionally aerobic. All of these bacteria can be used because of their properties.
  • the sulfur bacteria are at least Acidithiobacillus thiooxidans.
  • the Acidithiobacillus thiooxidans is unicellular, aerobic and acidophilic. Acidithiobacillus thiooxidans oxidized Sulfur compounds. This also leads to the formation of sulfurous acid and acid. Acidithiobacillus thiooxidans is particularly good due to its size and the fact that it does not form threads or balls. They are used industrially, for example, in bioleaching, a special metal extraction process in which metals are extracted from ores by bacterial oxidations. The bacteria serve as "biocatalysts".
  • the object is achieved with respect to the device according to the invention by specifying a device for carrying out the method with a high-temperature component and a Trobreitungsstrom.
  • a device for carrying out the method with a high-temperature component and a Trobreitungsstrom.
  • the Aufbreitungsstrom can now be made for the chemical disposal of the degradation products, for example, sulfuric acid.
  • an exchange device is present. Through this, the nutrient solution can be supplied or removed.
  • an oxygenator is present. This enriches nutrient solution with oxygen, thus supplying the bacteria with necessary oxygen.
  • a circulation device for circulating the nutrient solution is present. This ensures that the nutrient liquid with the bacteria are brought to the locations in the component which have deposits.
  • a tempering device for tempering the nutrient solution is present. This creates a necessary for the bacteria habitat condition.
  • the circulation device (53) and / or the temperature control device (54) are connected in a detergent circuit.
  • the detergent circuit an exchange of the cleaning liquid, in particular the nutrient fluid include. This can be done using the replacement device.
  • the detergent cycle can also represent only the mere movement (circulation) of the nutrient fluid together with the bacteria.
  • a reactor is present. In this targeted operations can take place under defined conditions.
  • the reactor is a bioreactor in which specially grown microorganisms or cells are cultured under optimal conditions in a nutrient medium in order to obtain either the cells themselves, parts of them or one of their metabolites.
  • 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 the turbine shaft 8 connected, rotatable blades 12.
  • 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.
  • the annular space 24 is formed 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 nutrient solution can thus be supplied via existing feeds to the combustion chamber and be discharged via existing processes in the combustion chamber outlet section 37.
  • FIG. 2 shows the apparatus for performing the method by means of a cleaning bath in a suitable container (reactor 50).
  • reactor 50 sulfur-digesting bacteria live in a nutrient solution.
  • the high-temperature component here for example the burner 52 or parts of the burner 52, are now at least partially immersed in the solution.
  • the container 50 is connected to a tempering device 54, so that the nutrient solution has a temperature necessary for the bacteria.
  • the solution together with the bacteria is circulated in the container by means of a circulating device 53, so that the burner 52 flows through or flows around as much as possible.
  • This allows the bacteria to retain the sulfur / sulfur sulfide residue adhered to the component, i. process the deposits or soiling.
  • the nutrient solution In order to supply the bacteria with the necessary oxygen, the nutrient solution must be saturated by a corresponding oxygenator (not shown).
  • a suitable Nähratessaufleungsstrom 55 is provided for a chemical disposal of the degradation products (sulfuric acid etc).
  • the nutrient solution treatment plant 55 is connected to the reactor 50 via an exchange device.
  • the method described here is particularly suitable for the burner of a gas turbine or the supply or discharge lines to the burner. But also blades or other burner components can be cleaned with this method.
  • the gas-carrying components of other power plants for example CCGT, which have the same problem, can be cleaned with the method according to the invention and the device according to the invention.
  • the process can also be used in industrial gas turbines and their components.
  • 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. It is advantageous that by the quick and easy implementation of the method by means of the device a more frequent removal of deposits is possible whereby now the emission limits can be met much easier.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Hochtemperaturbauteils insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks, wobei das Hochtemperaturbauteil mit Schwefelbakterien behandelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung noch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigung eines Hochtemperaturbauteils, insbesondere den Bauteilen eines Kraftwerks. Weiterhin betrifft die Erfindung noch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Reinigen von Hochtemperaturbauteilen, also Bauteilen, welche extrem hohe Temperaturen (Verbrennungstemperaturen) ausgesetzt sind, 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.
  • Diese Aufgabe wird bezogen auf das Verfahren erfindungsgemäß durch die Angabe eines Verfahrens zur Reinigung eines Hochtemperaturbauteils gelöst, insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks, wobei das Hochtemperaturbauteil mit Schwefelbakterien behandelt wird.
  • Schwefel-oxidierende Bakterien tragen durch ihre oxidativen Energiestoffwechsel-Prozesse entscheidend dazu bei, schwerlösliche Sulfide wie Kupfersulfid in wasserlösliche auslaugbare Sulfate umzusetzen. Die Schwefelbakterien sind daher autotrophe Bakterien, die Schwefelwasserstoff und andere reduzierte Schwefelverbindungen, wie zum Beispiel Thiosulfat, zu elementarem Schwefel oder Sulfat oxidieren. Die meisten können somit auch elementaren Schwefel zu Sulfat oxidieren. Die Erfindung hat erkannt, dass die Bakterien, nur den Schwefel und dessen Sulfidverbindungen fressen, aber das Metall unberührt lassen. Die Erfindung hat weiterhin erkannt, dass sich diese Eigenschaft hervorragend für die Reinigung eines Hochtemperaturbauteils eignet. Die Bakterien "fressen" sozusagen den anhaftenden Schwefel/Schwefelsulfidrückstand, welche die Ablagerungen bzw. Verschmutzungen darstellen auf. Das Bauteil selber wird durch dieses Verfahren nicht angegriffen. Durch dieses äußerst schonende Verfahren lassen sich die Ablagerungen schnell und problemlos entfernen. Da Bakterien auch in die kleinsten Hinterschneidungen bzw. Hohlräume des Bauteils dringen, ist somit auch eine Reinigung an den Stellen möglich, die mit manuellen Mittel nur sehr schwer oder gar nicht möglich ist. Selbst Ablagerungen in bzw. z.B. vorhandenen Schraubverbindungen können mit diesem Verfahren effizient gereinigt werden. Somit ist eine effiziente Reinigung auch dieser Passagen des Bauteils möglich. Da keine Bauteile ausgebaut werden müssen, lässt sich dieses Verfahren schnell und oft anwenden, was zu einer gleichmäßigen Verbrennung und zu einer Stabilisierung der Emissionsgrenzwerte führt.
  • Bevorzugt werden die Schwefelbakterien mittels einer Nährlösung zugeführt. In bevorzugter Ausgestaltung wird die Nährlösung temperiert. Dies sichert ein besonders gutes Überleben und /oder Vermehrung der Bakterien.
  • Bevorzugt wird Nährlösung in einem geeigneten Behältnis insbesondere einem Reaktor umgewälzt. Damit ist eine besonders gute Verteilung der Bakterien in der Nährlösung gesichert.
  • In bevorzugter Ausgestaltung wird das Hochtemperaturbauteil in das Behältnis eingetaucht. Dies eignet sich vor allem für leicht ausbaubare Teile. Alternativ oder zusätzlich kann das Hochtemperaturbauteil das Behältnis selber oder teilweise selber darstellen. Dies eignet sich beispielsweise für den Brenner selber. Die Nährlösung kann über einen bereits vorhandenen Zulauf zugeführt werden und anschließend über einen bereits vorhandenen Ablauf abgelassen werden. Es ist aber auch möglich, den Brenner als solches beispielsweise ohne Ausbau einzelner Komponenten in eine solche Nährlösung einzutauchen.
  • In besonderer Ausgestaltung durchströmt dabei die Nährlösung das Hochtemperaturbauteil. Dies erfolgt dergestalt, dass das Bauteil möglichst überall durchströmt und umströmt wird, so dass die Bakterien den anhaftenden Schwefel / Schwefelsulfidrückstand verarbeiten können. Somit können nunmehr auch schwer zugängliche Stellen wie beispielsweise Hinterscheidungen gereinigt werden.
  • Bevorzugt sind die Schwefelbakterien zumindest teilweise Chemolithoautotrophe Schwefelbakterien. Diese Bakterien decken ihren Energiebedarf durch die exergonen Schwefel-Oxidationen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei den Schwefelbakterien zumindest teilweise um Beggiatoa und/oder Thiomargarita namibiensis und/oder endolithisch lebende Bakterien. Dabei ist das Beggiatoa mehrzellig, fädig, aerob und nicht acidophil. Endolithe Bakterien gewinnen ihre zum Leben notwendige Energie aus der Umwandlung anorganischer Verbindungen des besiedelten Gesteines, wie zum Beispiel Schwefel-, Eisen- und Manganverbindungen, in einzelnen Fällen aber auch Minerale von Uran, Arsen und anderen. Das Thiomargarita namibiensis gewinnt ihre Energie aus der Umsetzung anorganischer Stoffe, insbesondere von Sulfiden mit Nitrat, das sie in hoher Konzentration in ihrem Zellinneren speichern. Im Gegensatz zu den meisten Schwefelbakterien können sie die Sulfide unter bestimmten Bedingungen auch mit Sauerstoff umsetzen, sind also fakultativ aerob. Alle diese Bakterien sind aufgrund ihrer Eigenschaften einsetzbar.
  • In bevorzugter Ausgestaltung handelt es sich bei den Schwefelbakterien zumindest um Acidithiobacillus thiooxidans. Das Acidithiobacillus thiooxidans ist dabei einzellig, aerob und acidophil. Acidithiobacillus thiooxidans oxidiert Schwefelverbindungen. Dies führt ebenfalls zur Bildung von schwefeliger Säure und Schwefelsäure. Acidithiobacillus thiooxidans eignet sich aufgrund ihrer Größe und der Tatsache, dass es keine Fäden oder Kugeln bildet besonders gut. Sie werden beispielsweise industriell beim Bioleaching, einem speziellen Metallgewinnungsverfahren eingesetzt, bei dem durch bakterielle Oxidationen aus Erzen Metalle gewonnen werden. Die Bakterien dienen dabei als "Biokatalysatoren".
  • Die Aufgabe wird bezogen auf die Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Angabe einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Hochtemperaturbauteil und einer Aufbreitungsanlage gelöst. In der Aufbreitungsanlage kann nunmehr für die chemische Entsorgung der Abbauprodukte beispielsweise Schwefelsäure vorgenommen werden.
  • Bevorzugt ist eine Austauschvorrichtung vorhanden. Durch diese kann die Nährlösung zugeführt oder abgeführt werden.
  • Bevorzugt ist ein Sauerstoffanreicherungsgerät vorhanden. Dieses reichert Nährlösung mit Sauerstoff an, um somit die Bakterien mit notwendigem Sauerstoff zu versorgen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Umwälzvorrichtung zum umwälzen der Nährlösung vorhanden. Dadurch wird gewährleistet, dass die Nährflüssigkeit mit den Bakterien an die Orte in dem Bauteil gebracht werden, welche Ablagerung aufweisen.
  • Bevorzugt ist eine Temperiervorrichtung zum temperieren der Nährlösung vorhanden. Diese schafft eine für die Bakterien notwendige Lebensraumbedingung.
  • Bevorzugt sind die Umwälzvorrichtung (53) und/oder die Temperiervorrichtung (54) in einen Reinigungsmittelkreislauf geschaltet. Dabei kann der Reinigungsmittelkreislauf ein Austausch der Reinigungsflüssigkeit insbesondere der Nährflüssigkeit umfassen. Dies kann mithilfe der Austauschvorrichtung geschehen. Der Reinigungsmittelkreislauf kann aber auch lediglich die bloße Bewegung (Umwälzen) der Nährflüssigkeit mitsamt den Bakterien darstellen.
  • Bevorzugt ist ein Reaktor vorhanden. In diesem können gezielte Vorgänge unter definierten Bedingungen ablaufen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist der Reaktor ein Bioreaktor, in dem speziell herangezüchtete Mikroorganismen oder Zellen unter möglichst optimalen Bedingungen in einem Nährmedium kultiviert werden, um entweder die Zellen selbst, Teile von ihnen oder eines ihrer Stoffwechselprodukte zu gewinnen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Darin zeigt in vereinfachter und nicht maßstäblicher Darstellung:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer Gasturbine,
    FIG 2
    ein Prinzipbild des Verfahrens in einem Reaktor.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 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.
    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.
    Die Nährlösung kann somit über bereits vorhandene Zuläufe zu der Brennkammer zugeführt und über bereits vorhandene Abläufe in dem Brennkammer Austrittsabschnitt 37 abgeführt werden.
  • 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.
  • FIG 2 zeigt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels eines Reinigungsbads in einem dafür geeigneten Behälter (Reaktor 50). In dem Reaktor 50 leben Schwefel verdauende Bakterien in einer Nährlösung. Das Hochtemperaturbauteil, hier beispielsweise der Brenner 52 oder Teile des Brenners 52, werden nun zumindest teilweise in die Lösung getaucht.
  • Der Behälter 50 ist mit einer Temperiervorrichtung 54 verbunden, so dass die Nährlösung eine für die Bakterien notwendige Temperatur aufweist. Die Lösung mitsamt den Bakterien wird in dem Behälter mit Hilfe einer Umwälzvorrichtung 53 umgewälzt, so dass der Brenner 52 möglichst überall durchströmt bzw. umströmt wird. Dadurch können die Bakterien den am Bauteil anhaftenden Schwefel/Schwefelsulfidrückstand d.h. den Ablagerungen bzw. Verschmutzungen verarbeiten. Um die Bakterien mit dem notwendigen Sauerstoff zu versorgen muss die Nährlösung durch ein entsprechendes Sauerstoffanreicherungsgerät (nicht gezeigt) aufgesättigt werden. Durch eine entsprechende Nährlösungsaufbereitungsanlage 55 ist für eine chemische Entsorgung der Abbauprodukte (Schwefelsäure etc) gesorgt. Dabei wird die Nährlösungsaufbereitungsanlage 55 über eine Austauschvorrichtung mit dem Reaktor 50 verbunden.
  • Das hier beschriebene Verfahren eignet sich besonders für den Brenner einer Gasturbine oder aber den Zuführ- bzw. Abführleitungen zum Brenner. Aber auch Schaufeln oder andere Brennerkomponenten können mit diesem Verfahren gereinigt werden. Auch die gasführenden Bauteile anderer Kraftwerke ( beispielsweise GuD), welche die gleiche Problematik aufweisen, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gereinigt werden. Auch in Industriegasturbinen und deren Komponenten ist das Verfahren einsetzbar.
  • 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 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.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Reinigung eines Hochtemperaturbauteils, insbesondere Bauteilen eines Kraftwerks, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochtemperaturbauteil mit Schwefelbakterien behandelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelbakterien mittels einer Nährlösung zugeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährlösung temperiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährlösung in einem geeigneten Behältnis insbesondere einem Reaktor (50) umgewälzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Anspruch 2 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochtemperaturbauteil in das Behältnis eingetaucht wird.
  6. Verfahren nach einem der Anspruch 2 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis das Hochtemperaturbauteil selber ist.
  7. Verfahren nach einem der Anspruch 2 -6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährlösung das Hochtemperaturbauteil durchströmt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelbakterien zumindest teilweise Chemolithoautotrophe Schwefelbakterien sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schwefelbakterien zumindest teilweise um Beggiatoa und/oder Thiomargarita namibiensis und/oder endolithisch lebende Bakterien handelt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schwefelbakterien zumindest um Acidithiobacillus thiooxidans handelt.
  11. Verfahren nach einer der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährlösung mitsamt den abgelösten Ablagerungen aus dem Hochtemperaturbauteil herausgespült wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochtemperaturbauteil ein Brenner (52), insbesondere der Brenner einer Gasturbine verwendet wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Hochtemperaturbauteil insbesondere einem Brenner (52) und einer Nährlösungsaufbreitungsanlage (55).
  14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Austauschvorrichtung (56), die zwischen der Nährlösung und das Hochtemperaturbauteil geschaltet ist, vorhanden ist.
  15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauerstoffanreicherungsgerät vorhanden ist.
  16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einer der Ansprüche 13-15 dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzvorrichtung (53) zum umwälzen der Nährlösung vorhanden ist.
  17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13-16 dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperiervorrichtung (54) zum temperieren der Nährlösung vorhanden ist.
  18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzvorrichtung (53) und/oder die Temperiervorrichtung (54) in einen Reinigungsmittelkreislauf geschaltet sind.
  19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13-18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktor (50) vorhanden ist, wobei bei einer Reinigung das Hochtemperaturbauteil in den Reaktor (50) zumindest teilweise einbringbar ist.
  20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (50) ein Bioreaktor ist.
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