EP3867571A1 - System and method for cleaning heat exchanger tubes - Google Patents

System and method for cleaning heat exchanger tubes

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Publication number
EP3867571A1
EP3867571A1 EP19821018.9A EP19821018A EP3867571A1 EP 3867571 A1 EP3867571 A1 EP 3867571A1 EP 19821018 A EP19821018 A EP 19821018A EP 3867571 A1 EP3867571 A1 EP 3867571A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
boiler
heat exchanger
exchanger tubes
cleaning system
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.)
Pending
Application number
EP19821018.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
George KÄHLER
Carlos MORRA
Manfred WENNEMANN
Thomas Wiesner
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 Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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 Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3867571A1 publication Critical patent/EP3867571A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F22B37/486—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48—Devices for removing water, salt, or sludge from boilers; Arrangements of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • F22B37/52—Washing-out devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning system for cleaning ribbed heat exchanger tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant, which are arranged in rows in the interior of a boiler, using a cleaning medium, and a corresponding cleaning method.
  • a gas turbine obtains usable energy by burning a fuel-air mixture.
  • a heat recovery steam generator is arranged downstream of the gas turbine and uses the thermal energy of the exhaust gas coming from the gas turbine to generate steam. The steam generated then drives a steam turbine, which gains additional usable energy.
  • the heat recovery steam generator can be divided into several areas. So it can have a low pressure area, a medium pressure area and a high pressure area. Each loading area can include an evaporator or heat exchanger in which water is evaporated. The steam leaving the evaporators can still be passed within the heat recovery steam generator through additional superheaters, in which the temperature and quality of the steam is improved.
  • Some heat recovery steam generators also include their own burners to additionally heat the exhaust gas coming from the gas turbine if required.
  • the heat exchanger tubes affected by sulfur deposits are then cleaned using a cleaning system.
  • the cleaning system can, for example, be a commercially available C0 2 dry ice blasting system with which the heat exchanger tubes are blasted manually by the cleaning staff.
  • a disadvantage of this procedure is that the cleaning staff is exposed to health-endangering conditions while the cleaning work is being carried out inside the boiler, which must be avoided in principle. Due to the mostly closely adjacent heat exchanger tubes, only the first two to three rows of heat exchanger tubes can be effectively cleaned, since the rows behind are not sufficiently accessible for hand-held heaters of conventional C0 2 dry ice blasting systems. A reduction in the efficiency of the heat recovery steam generator, which is due to sulfur deposits on rows of heat exchanger tubes further back, cannot be counteracted accordingly. Another disadvantage is that the erection and dismantling of a scaffold within the boiler is very time-consuming and personnel-intensive, which leads to long downtimes and high costs.
  • the present invention provides a cleaning system for cleaning inside a boiler arranged in rows, ribbed heat exchanger shear tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant using a cleaning medium, comprising a pump device to be arranged in particular outside the boiler, for Conveying the cleaning medium is designed from at least one cleaning medium reservoir, at least one cleaning device that ejects the cleaning medium, can be arranged inside the boiler and is motor-movable in the vertical direction and in the horizontal direction, and is connected to the pump device via a delivery line, and a control device to be arranged outside the boiler and which is designed to control the movement of the cleaning device. Thanks to the motorized movement of the cleaning device, it is not necessary for cleaning personnel to be inside the boiler during the actual cleaning process of the heat exchanger tubes, thereby minimizing the health risk to the personnel.
  • the pump device is advantageously designed such that it compresses the cleaning medium to at least 30 bar. In this way, a very good mechanical cleaning performance is achieved.
  • the cleaning device has a high-pressure surface emitter, which is preferably held immovably on it.
  • High-pressure surface lamps are available on the market in various configurations, which has a favorable effect on the price of the cleaning system. The same applies to the immovable arrangement, since additional motors and the like are not required.
  • the cleaning device advantageously has at least one protruding motor motor that can be moved back and forth and provided with a fluid channel cleaning lance, which is provided in the region of its free end with at least one outlet opening or outlet nozzle, in particular with two outlet openings or outlet nozzles, which eject the cleaning medium in different directions, the ejection directions preferably at an angle of 90 ° are arranged to each other.
  • a cleaning lance which can be moved forwards and backwards, the fluid channel of which, for example, can have a diameter in the range between 3 and 8 mm, is advantageous in that it can also be inserted between heat exchanger tubes arranged very closely between them.
  • heat exchanger tubes in rows further back are easily accessible and can be cleaned accordingly, as a result of which the efficiency of the heat recovery steam generator, which has been reduced by the sulfur deposits, can be completely or almost completely restored.
  • the provision of several outlet openings or outlet nozzles that eject the cleaning medium in different directions, the accessibility to rows of heat exchanger tubes further back is very beneficial.
  • the cleaning device has both a high-pressure surface jet and a cleaning lance of the aforementioned type, the high-pressure surface jet and the cleaning lance are advantageously offset from one another in the vertical direction, so that they cannot obstruct one another when actuated at the same time.
  • the at least one outlet nozzle is preferably provided on a rotating nozzle bar arranged on the lance, which preferably be rotated by the lance itself by flowing cleaning medium in a manner known per se. In this way, a rotating jet is generated, which enables large-area cleaning with a stationary lance.
  • the cleaning lance can be pivoted in a horizontal plane, in particular can be pivoted by a motor. The alignment of the cleaning lance can thus be adapted in particular to different arrangements of heat exchanger tubes of different heat recovery steam generators.
  • At least one sensor connected to the control device is provided, which monitors the immediate vicinity of the cleaning lance for potential obstacles, the control device being set up in such a way that it automatically moves or stops the cleaning lance in the event of an obstacle detection such that a piston is prevented with the detected obstacle, and / or that it issues a warning signal. Accordingly, the collision of the lance with an obstacle and thus damage to the cleaning device can be reliably prevented.
  • the at least one sensor can be, for example, a distance sensor or the like.
  • the cleaning device has a camera unit which is connected in particular with the control device and / or with an analysis device to be arranged outside the boiler, wherein optionally a lighting unit for illuminating the image area detected by the camera unit can be provided can.
  • a camera unit can serve to facilitate the movement of the cleaning device within the boiler if the movement is carried out by an operator using the control device.
  • the camera unit can also be used to determine the condition of the heat exchanger tubes before cleaning them and / or to check the cleaning result after cleaning.
  • the corresponding image data can then be stored in the analysis device for documentation.
  • this analysis device can be kept both on-premises or in a cloud.
  • a sensor which detects the actual position of the cleaning device and is connected to the control device and / or to an analysis device to be arranged outside the boiler.
  • the detection of the actual position of the cleaning device is part of the fact that the actual position can be compared with the target position in order to be able to identify deviations at an early stage.
  • the detected actual positions can also be assigned to the images of the camera unit, for example, so that the images can in turn be clearly assigned to a specific position within the boiler.
  • the cleaning system advantageously has two to be arranged within the boiler at a predetermined distance from each other, each extending vertically extending support profiles and a vertically movable, horizontally extending guide profile held thereon, on which the cleaning device is arranged horizontally movable by motor, preferably Devices for detecting the respective end positions of the movement of the guide profile and / or the movement of the cleaning device are provided.
  • the implementation of the movement of the cleaning device via two vertical support profiles and a horizontally movable horizontal guide profile held on them is characterized in particular by the very simple, inexpensive and robust construction, which can also be assembled with little expenditure of time.
  • the devices for detecting the respective end positions can be implemented, for example, using conventional limit switches.
  • the guide profile is advantageously composed of several sub-profiles, which together define the length of the guide profile. This subdivision of the guide profile in particular facilitates the assembly and disassembly of the guide profile within the boiler.
  • the motorized vertical movement of the guide profile is realized via at least one rope or chain drive, which is positioned on the outside of the boiler and whose rope or chain is guided through a boiler opening and fastened to the guide profile.
  • two rope or chain drives are used to achieve the most uniform possible force on the guide profile.
  • the arrangement of the at least one rope or chain drive on the outside of the boiler is advantageous in that the at least one rope or chain drive can remain permanently installed, which, when positioned within the boiler, due to the heat recovery during operation. Steam generator prevail the high temperatures would not be recommended.
  • At least one test device to be arranged within the boiler and movable there in the vertical direction and in the horizontal direction is provided, in particular for carrying out a visual diagnosis and / or for carrying out and documenting color penetration tests and / or for carrying out is designed by ultrasonic tests.
  • a test device can, for example, be arranged on the guide profile instead of the cleaning device.
  • the test facility can be equipped with a camera unit for visual assessment.
  • the test device can, for example, use a rotating steel brush to clean the area to be tested, a spray device to apply the paint, a rotating felt brush to wipe off the applied paint, and another spray device to apply a second medium and a camera unit for taking a photo.
  • the test device can, for example be equipped with a spray device for spraying a coupling agent and an ultrasonic test head.
  • the present invention to achieve the above-mentioned object, a method for cleaning in the interior of a boiler arranged in rows of heat exchanger tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant using a cleaning system according to the invention.
  • the cleaning medium used is in particular water mixed with NH40H, preferably demineralized water mixed with NH40H, the proportion of NH40H being in particular in the range between 20 and 25% by weight and / or in which the pH of the cleaning medium is in particular in the range from 10 to 12 lies.
  • NH40H demineralized water mixed with NH40H
  • a chemical cleaning effect is achieved in addition to the mechanical cleaning effect, which can significantly improve the cleaning result.
  • the control of the movement of the cleaning device by the control device takes place according to an embodiment of the present invention based on an algorithm autonomously, in particular with the inclusion of sensor data from sensors monitoring the environment of the cleaning device and / or from sensors monitoring the actual position of the cleaning device. Thanks to such an autonomous control, the personnel expenditure for carrying out the method can be significantly reduced.
  • the movement of the cleaning device in the method according to the invention can also be controlled by a person operating the control device.
  • Both versions are characterized by the fact that no one has to be present inside the boiler during the actual cleaning
  • an assessment of the heat exchanger tubes to be cleaned and / or after the cleaning is advantageously carried out, the cleaning result is checked, in particular using a camera unit which is integrated in the cleaning device or in the testing device, the finding and / or the cleaning result is preferably saved for the purpose of documentation.
  • the support profiles are preferably positioned within the boiler in such a way that they extend parallel to the heat exchanger tubes and that the guide profile Over its length has a uniform distance from the front row of heat exchanger tubes, which is in particular be measured such that the shortest distance between a high pressure surface heater of the cleaning device and the heat exchanger tubes of the front row is in the range from 50 to 200 mm, better still in the range of 80 to 130mm.
  • the support profiles remain in place within the boiler during the further operation of the heat recovery steam generator, so that they only have to be installed during the first cleaning.
  • FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a boiler of a heat recovery steam generator with a cleaning system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an enlarged plan view of a front portion of the arrangement shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic plan view of a test device.
  • FIGS 1 and 2 show a cleaning system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the cleaning system 1 is used to clean the inside of a boiler 2 in rows of ordered, ribbed heat exchanger tubes 3 using a cleaning medium from the outside, where the boiler 2 forms part of a heat recovery steam generator 4 of a combination power plant 5.
  • a gas turbine gains usable energy in a known manner by the combustion of a fuel-air mixture.
  • the hot exhaust gas generated during the combustion is passed on to the heat recovery steam generator 4 and flows there through the boiler 2 in the direction of arrow 6.
  • water is passed in the direction of arrow 7 through the heat exchanger tubes 3 arranged in the boiler 2, takes thermal energy of the exhaust gas and is evaporated.
  • the steam generated is then fed to a steam turbine, not shown, and drives it.
  • the cleaning system 1 comprises, as main components, a pump device 8 and a cleaning device 9, which are connected to one another via a delivery line 10.
  • the pump device 8 is arranged outside the boiler 2. It is designed so that stored in a cleaning medium reservoir 11 cleaning medium to be used for the cleaning of the heat exchanger tubes 3 to compress to at least 30 bar before lying and to supply the cleaning device 9 in the compressed state.
  • the cleaning medium in the present case is about 25% by weight ammonia (NH30H), fully demineralized water with a pH of 11.
  • the cleaning device 9 in the present case comprises a high-pressure surface heater 12 and a cleaning lance 13, both of which are provided with the cleaning medium via the delivery line 10.
  • the high-pressure surface heater 12 is held immovably on the cleaning device 9.
  • the cleaning lance 13 protruding outwards from the cleaning device 9, on the other hand, can be moved back and forth in the direction of the arrow 14 by means of a motor, and can be pivoted by a motor within a horizontal plane in the direction of the arrow 15.
  • the cleaning lance 13 defines a fluid channel extending in the longitudinal direction through the cleaning lance 13, not shown in the present case, the diameter of which is preferably in the range of 3-8 mm.
  • the fluid channel opens into two outlet openings 16, which are arranged in the region of the free end of the cleaning lance 13 and eject the cleaning medium in different directions, the ejection directions in the illustrated embodiment being arranged at an angle of preferably 90 ° to one another, as in FIG Figure 2 is indicated by the dashed lines.
  • the two outlet openings 16 are also hen on a rotatably arranged on the cleaning lance 13 nozzle head 17, which is rotated by the cleaning lance 13 flowing cleaning medium itself, as indicated in Figure 2 by the arrow 18.
  • the cleaning device 9 is in its entirety according to the arrows 19 and 20 in a vertical direction Movable in the direction and in the horizontal direction.
  • the cleaning system 1 in the present case comprises two within the boiler 2 at a predetermined distance A from each other, each vertically extending support profiles 21 and a vertically movable, horizontally extending, parallel to the heat exchanger tubes 3 arranged guide profile 22 on which the cleaning device 9 is guided.
  • the guide profile 22 can be composed of several partial profiles, which together define the length of the guide profile 22, as is indicated in FIG. 2 by the dashed line. Such a subdivision can be beneficial to the days of the guide profile inside the boiler 2.
  • the distance A between the two support profiles 21 is chosen such that it is somewhat larger than the length L of the rows of heat exchanger tubes.
  • the distance between the guide profile 22 and the front row of heat exchanger tubes 3 is dimensioned such that the shortest distance a between the high-pressure surface heater 12 of the cleaning device 9 and the heat exchanger tubes 3 of the front row is 100 mm.
  • the vertical motor movement of the guide profile 22 and thus the cleaning device 9 in the direction of arrow 19 is realized here via two rope or chain drives 23, which are positioned on the outside of the boiler 2 and whose ropes or chains 24 are each guided through a boiler opening 25 and are attached to the guide profile 22.
  • the guide profile 22 can be moved up and down on the support profiles 21 via rollers 26 by actuating the cable or chain drives 23.
  • the motori cal horizontal movement of the cleaning device 9 along the guide profile 22 in the direction of the arrow 20 takes place before lying via a drive unit 27 which is positioned on the cleaning device 9.
  • the cleaning system 1 has a control device 29 with which the cable or chain drives 23 and the drive unit 27 are connected.
  • devices 28 are provided in the form of limit switches, which are also connected to the control device 29.
  • the energy and data supply of the cleaning device 9 can be done for example via a trailing cable or the like.
  • the movement of the cleaning device 9 is controlled autonomously by the control device 29 based on an algorithm which specifies the movements to be carried out by the cleaning device 9, the cleaning lance 13 and the guide profile 22.
  • the cleaning device 9 is provided with at least one sensor 30, which is connected to the control device 29 for data processing purposes and which monitors the immediate environment of the cleaning lance 13 with respect to potential obstacles.
  • the control device 29 is set up such that it automatically moves or stops the cleaning lance 13 in the event of an obstacle detection in such a way that a collision with the detected obstacle is prevented.
  • the at least one sensor 30 can, for example, be realized by a suitable distance sensor.
  • the cleaning device 9 in the present case has a camera unit 31, which is connected to the control device 29 for data processing purposes, and an illumination unit integrated in the camera unit 31 for illuminating the image area captured by the camera unit 31.
  • camera units ten 31 are positioned within the boiler 2 such that they do not become dirty during the cleaning of the heat exchanger tubes 3 and the cleaning device 9 and its cleaning lance 13 are always visible to the operator.
  • the cleaning system 1 further comprises an analysis device 32, in which images recorded in particular by the camera unit 30 integrated in the cleaning device 9 can be stored, with each picture advantageously the actual position of the cleaning device 9 determined via the sensor system at the time of the Image creation is assigned to assign a specific position within the boiler to the images.
  • the analysis device 32 can be kept on-premises or in a cloud.
  • the cleaning system 1 can additionally have a test device 33, which can be arranged inside the boiler 2 and can be moved there by motor in the vertical and horizontal directions and is shown schematically in FIG Guide profile 22 is guided and, for example, instead of the cleaning device 9 can be arranged on this.
  • the test device 33 can be provided with a camera unit 31 for a visual diagnosis.
  • the test device can, for example, use a rotating steel brush 34 for cleaning the area to be tested, a spray device 35 for applying the paint, a rotating felt brush 36 for wiping off the applied paint, and another spray device 35 for applying a second medium and a camera unit 31 for taking a photo.
  • the test device 33 can be equipped, for example, with a spray device 35 for spraying on a coupling agent and an ultrasonic test head 37.
  • the camera unit 31, the steel brush 34, the spray device 35, the felt brush 36 and the ultrasound head 37, which are only shown schematically in FIG. 3, can be arranged together on a single test device 33. Alternatively, they can also be wholly or partially integrated into the cleaning device 9 or divided into several test devices 33.
  • the individual components of the cleaning system 1 are assembled, as shown in FIGS. 1 and 2, after the temperature of the boiler 2 has dropped so that the cleaning staff can enter it.
  • the actual state can optionally be determined.
  • state images of the heat exchanger tubes 3 are created with the camera unit 31 of the cleaning device 9 and each image is assigned the actual position of the cleaning device 9 determined by the sensor system at the time of the image creation.
  • the data are then transmitted to the analysis device 32 and stored there.
  • the heat exchanger shear tubes 3 are cleaned using the high-pressure surface heater 12 and the cleaning lance 13.
  • the high-pressure surface heater which is aligned frontally with the heat exchanger tubes 3, takes over the cleaning of the heat exchanger tubes 3 of the front row of tubes and partial cleaning of the heat exchanger tubes 3 row of pipes arranged behind.
  • the cleaning lance is inserted into the spaces between the heat exchanger tubes 3 of the front row of tubes and takes over the cleaning of the heat exchanger tubes 3 at least the second, third and fourth row of tubes. A very thorough cleaning is achieved in this way.
  • the heat exchanger tubes 3 can be rinsed again, for example with demineralized water. This can be done manually using a conventional high-pressure cleaner or also using the cleaning device 9.
  • the cleaning result can be documented, for example using the camera unit 31 of the cleaning device 9 again, with each image, which is determined by the sensor system, the actual position of the cleaning device 9 at the time of the image creation.
  • the data are then likewise transmitted to the analysis device 32 and stored there.
  • test devices of the type described above.
  • the cleaning system 1 is demon tated, wherein at least the support profiles 21 and the cable or chain drives 23 can remain in place until the next cleaning.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a cleaning system (1) for cleaning heat exchanger tubes (3) of a heat recovery steam generator (4) of a combined power plant (5) using a cleaning medium, which heat exchanger tubes have a ribbed design and are arranged in rows in the interior of a boiler (2). Said cleaning system comprises a pump device (8) which can be arranged in particular outside the boiler (2) and is designed to convey the cleaning medium out of at least one cleaning medium reservoir (11), at least one cleaning device (9) which discharges the cleaning medium and can be arranged inside the boiler (2), where it is movable by motor both in the vertical and the horizontal direction, which cleaning device is connected to the pump device (11) via a conveying line (10), and a control unit (29) which can be arranged outside the boiler (2) and is designed to control the movement of the cleaning device (9). The invention further relates to a cleaning method using such a cleaning system (1).

Description

System und Verfahren zur Reinigung von Wärmetauscherrohren System and method for cleaning heat exchanger tubes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungssystem zum Reinigen von im Innern eines Kessels in Reihen angeordneten, gerippt ausgebildeten Wärmetauscherrohren eines Wärmerückge- winnungs-Dampfgenerators eines Kombinationskraftwerks unter Verwendung eines Reinigungsmediums sowie ein entsprechendes Reinigungsverfahren . The present invention relates to a cleaning system for cleaning ribbed heat exchanger tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant, which are arranged in rows in the interior of a boiler, using a cleaning medium, and a corresponding cleaning method.
Bei einem Kombinationskraftwerk gewinnt eine Gasturbine nutz bare Energie durch die Verbrennung eines Brennstoff-Luft- Gemisches. Stromabwärts von der Gasturbine ist ein Wärmerück- gewinnungs-Dampfgenerator angeordnet, der die Wärmeenergie des von der Gasturbine kommenden Abgases zur Dampferzeugung nutzt. Der erzeugte Dampf treibt dann eine Dampfturbine an, die zusätzliche nutzbare Energie gewinnt. Der Wärmerückgewin- nungs-Dampfgenerator kann in mehrere Bereiche unterteilt sein. So kann er einen Niedrigdruckbereich, einen Mittel druckbereich und einen Hochdruckbereich aufweisen. Jeder Be reich kann einen Verdampfer bzw. Wärmetauscher umfassen, in dem Wasser verdampft wird. Der die Verdampfer verlassende Dampf kann innerhalb des Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators noch durch zusätzliche Überhitzer geleitet werden, in denen die Temperatur und Qualität des Dampfes verbessert wird. Man che Wärmerückgewinnungs-Dampfgeneratoren umfassen zudem eige ne Brenner, um das von der Gasturbine kommende Abgas bei Be darf zusätzlich zu erhitzen. In a combination power plant, a gas turbine obtains usable energy by burning a fuel-air mixture. A heat recovery steam generator is arranged downstream of the gas turbine and uses the thermal energy of the exhaust gas coming from the gas turbine to generate steam. The steam generated then drives a steam turbine, which gains additional usable energy. The heat recovery steam generator can be divided into several areas. So it can have a low pressure area, a medium pressure area and a high pressure area. Each loading area can include an evaporator or heat exchanger in which water is evaporated. The steam leaving the evaporators can still be passed within the heat recovery steam generator through additional superheaters, in which the temperature and quality of the steam is improved. Some heat recovery steam generators also include their own burners to additionally heat the exhaust gas coming from the gas turbine if required.
Aufgrund des hohen Schwefelanteils des in der Gasturbine ver wendeten Brennstoffs kommt es beim Betrieb eines Kombinati onskraftwerks zu Schwefelablagerungen an den von dem Abgas umströmten Wärmetauscherrohren des Wärmerückgewinnungs- Dampfgenerators . Derartige Schwefelablagerungen verringern die Effizienz des Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators . Um dem entgegenzuwirken, werden die Wärmetauscherrohre in regelmäßi gen Zeitabständen von außen gereinigt. Zur Reinigung der Wär metauscherrohre muss in einem ersten Schritt die Temperatur innerhalb des Kessels so weit abgesenkt werden, dass das Rei nigungspersonal den Kessel betreten kann. Da die Wärmetau scherrohre meist mehrere zehn Meter in die Höhe ragen, wird in einem weiteren Schritt innerhalb des Kessels ein Gerüst parallel zu den Wärmetauscherrohren der ersten Wärmetauscher rohrreihe aufgebaut, wobei die Höhe des Gerüstes der Länge der Wärmetauscherrohre entsprechend gewählt wird. Anschlie ßend werden die von Schwefelablagerungen betroffenen Wärme tauscherrohre unter Verwendung eines Reinigungssystems gerei nigt. Bei dem Reinigungssystem kann es sich beispielsweise um ein handelsübliches C02-Trockeneisstrahlsystem handeln, mit dem die Wärmetauscherrohre vom Reinigungspersonal manuell ge strahlt werden. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass das Reinigungspersonal während der Durchführung der Reinigungsarbeiten innerhalb des Kessels gesundheitsge fährdenden Bedingungen ausgesetzt ist, was es grundsätzlich zu vermeiden gilt. Aufgrund der meist eng benachbart angeord neten Wärmetauscherrohre können zudem nur die ersten zwei bis drei Wärmetauscherrohrreihen effektiv gereinigt werden, da zu dahinter liegenden Reihen keine ausreichende Zugänglichkeit für Handstrahler herkömmlicher C02-Trockeneisstrahlsysteme gegeben ist. Einer Senkung der Effizienz des Wärmerückgewin- nungs-Dampfgenerators , die auf Schwefelablagerungen auf Wär metauscherrohren weiter hinten liegender Reihen zurückzufüh ren ist, kann entsprechend nicht entgegengewirkt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Aufbau und Abbau eines Gerüstes innerhalb des Kessels sehr zeit- und personal aufwendig ist, was zu langen Stillstandszeiten und hohen Kos ten führt . Due to the high sulfur content of the fuel used in the gas turbine, sulfur deposits build up on the heat exchanger tubes of the heat recovery steam generator around which the exhaust gas flows when a combination power plant is in operation. Such sulfur deposits reduce the efficiency of the heat recovery steam generator. In order to counteract this, the heat exchanger tubes are cleaned from the outside at regular intervals. To clean the heat exchanger tubes, the temperature must be the first step be lowered so far inside the boiler that cleaning personnel can enter the boiler. As the heat exchanger shear tubes usually protrude several tens of meters in height, a scaffold is built parallel to the heat exchanger tubes of the first row of heat exchanger tubes within the boiler, the height of the frame being chosen according to the length of the heat exchanger tubes. The heat exchanger tubes affected by sulfur deposits are then cleaned using a cleaning system. The cleaning system can, for example, be a commercially available C0 2 dry ice blasting system with which the heat exchanger tubes are blasted manually by the cleaning staff. A disadvantage of this procedure is that the cleaning staff is exposed to health-endangering conditions while the cleaning work is being carried out inside the boiler, which must be avoided in principle. Due to the mostly closely adjacent heat exchanger tubes, only the first two to three rows of heat exchanger tubes can be effectively cleaned, since the rows behind are not sufficiently accessible for hand-held heaters of conventional C0 2 dry ice blasting systems. A reduction in the efficiency of the heat recovery steam generator, which is due to sulfur deposits on rows of heat exchanger tubes further back, cannot be counteracted accordingly. Another disadvantage is that the erection and dismantling of a scaffold within the boiler is very time-consuming and personnel-intensive, which leads to long downtimes and high costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Reinigungssystem und ein alternatives Reinigungsverfahren zum Reinigen von im Inneren eines Kessels in Reihen angeordneten, gerippt ausge bildeten Wärmetauscherrohren eines Wärmerückgewinnungs- Dampfgenerators eines Kombinationskraftwerks zu schaffen, das die zuvor genannten Nachteile zumindest teilweise beseitigt. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Reinigungssystem zum Reinigen von im Inneren eines Kes sels in Reihen angeordneten, gerippt ausgebildeten Wärmetau scherrohren eines Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators eines Kombinationskraftwerks unter Verwendung eines Reinigungsmedi ums, umfassend eine insbesondere außerhalb des Kessels anzu ordnende Pumpeinrichtung, die zum Fördern des Reinigungsmedi ums aus zumindest einem Reinigungsmedium-Reservoir ausgelegt ist, zumindest eine das Reinigungsmedium ausstoßende, inner halb des Kessels anzuordnende und dort in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung motorisch bewegbare Reini gungseinrichtung, die über eine Förderleitung mit der Pum peinrichtung verbunden ist, und eine außerhalb des Kessels anzuordnende Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Bewegung der Reinigungseinrichtung zu steuern. Dank der moto rischen Bewegung der Reinigungseinrichtung ist es nicht er forderlich, dass sich Reinigungspersonal während des eigent lichen Reinigungsvorgangs der Wärmetauscherrohre innerhalb des Kessels aufhält, wodurch die gesundheitliche Gefährdung des Personals minimiert wird. Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an alternative cleaning system and an alternative cleaning method for cleaning in a boiler arranged in rows, ribbed heat exchanger tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant, which has the aforementioned disadvantages at least partially eliminated. To achieve this object, the present invention provides a cleaning system for cleaning inside a boiler arranged in rows, ribbed heat exchanger shear tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant using a cleaning medium, comprising a pump device to be arranged in particular outside the boiler, for Conveying the cleaning medium is designed from at least one cleaning medium reservoir, at least one cleaning device that ejects the cleaning medium, can be arranged inside the boiler and is motor-movable in the vertical direction and in the horizontal direction, and is connected to the pump device via a delivery line, and a control device to be arranged outside the boiler and which is designed to control the movement of the cleaning device. Thanks to the motorized movement of the cleaning device, it is not necessary for cleaning personnel to be inside the boiler during the actual cleaning process of the heat exchanger tubes, thereby minimizing the health risk to the personnel.
Vorteilhaft ist die Pumpeinrichtung derart ausgelegt, dass sie das Reinigungsmedium mindestens auf 30bar verdichtet. Auf diese Weise wird eine sehr gute mechanische Reinigungsleis tung erzielt. The pump device is advantageously designed such that it compresses the cleaning medium to at least 30 bar. In this way, a very good mechanical cleaning performance is achieved.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Reinigungseinrichtung einen Hochdruckflächenstrahler auf, der bevorzugt unbeweglich an dieser gehalten ist. Hochdruck flächenstrahler sind auf dem Markt in verschiedensten Ausge staltungen erhältlich, was sich günstig auf den Preis des Reinigungssystems auswirkt. Gleiches gilt für die unbewegli che Anordnung, da zusätzliche Motoren und dergleichen entfal len . According to one embodiment of the present invention, the cleaning device has a high-pressure surface emitter, which is preferably held immovably on it. High-pressure surface lamps are available on the market in various configurations, which has a favorable effect on the price of the cleaning system. The same applies to the immovable arrangement, since additional motors and the like are not required.
Vorteilhaft weist die Reinigungseinrichtung zumindest eine von dieser vorstehende, motorisch vor- und zurück bewegbare und mit einem Fluidkanal versehene Reinigungslanze auf, die im Bereich ihres freien Endes mit zumindest einer Austritts öffnung oder Austrittsdüse versehen ist, insbesondere mit zwei Austrittsöffnungen oder Austrittsdüsen, die das Reini gungsmedium in unterschiedliche Richtungen ausstoßen, wobei die Ausstoßrichtungen bevorzugt in einem Winkel von 90° zuei nander angeordnet sind. Eine derartige motorisch vor- und zu rückbewegbare Reinigungslanze, deren Fluidkanal beispielswei se einen Durchmesser im Bereich zwischen 3 und 8 mm aufweisen kann, ist dahingehend von Vorteil, dass sich diese auch zwi schen sehr eng benachbart angeordneten Wärmetauscherrohren einführen lässt. Entsprechend sind auch Wärmetauscherrohre weiter hinten liegender Reihen problemlos zugänglich und kön nen entsprechend gereinigt werden, wodurch die durch die Schwefelablagerungen verringerte Effizienz des Wärmerückge- winnungs-Dampfgenerators ganz oder nahezu vollständig wieder hergestellt werden kann. Auch das Vorsehen mehrerer Aus trittsöffnungen bzw. Austrittsdüsen, die das Reinigungsmedium in unterschiedliche Richtungen ausstoßen, ist der Zugänglich keit zu Wärmetauscherrohren weiter hinten liegender Reihen sehr zuträglich. The cleaning device advantageously has at least one protruding motor motor that can be moved back and forth and provided with a fluid channel cleaning lance, which is provided in the region of its free end with at least one outlet opening or outlet nozzle, in particular with two outlet openings or outlet nozzles, which eject the cleaning medium in different directions, the ejection directions preferably at an angle of 90 ° are arranged to each other. Such a cleaning lance which can be moved forwards and backwards, the fluid channel of which, for example, can have a diameter in the range between 3 and 8 mm, is advantageous in that it can also be inserted between heat exchanger tubes arranged very closely between them. Correspondingly, heat exchanger tubes in rows further back are easily accessible and can be cleaned accordingly, as a result of which the efficiency of the heat recovery steam generator, which has been reduced by the sulfur deposits, can be completely or almost completely restored. The provision of several outlet openings or outlet nozzles that eject the cleaning medium in different directions, the accessibility to rows of heat exchanger tubes further back is very beneficial.
Weist die Reinigungseinrichtung sowohl einen Hochdruckflä chenstrahler als auch eine Reinigungslanze der zuvor genann ten Art auf, so sind der Hochdruckflächenstrahler und die Reinigungslanze vorteilhaft in vertikaler Richtung versetzt zueinander angeordnet, so dass sie bei gleichzeitiger Betäti gung einander nicht behindern können. If the cleaning device has both a high-pressure surface jet and a cleaning lance of the aforementioned type, the high-pressure surface jet and the cleaning lance are advantageously offset from one another in the vertical direction, so that they cannot obstruct one another when actuated at the same time.
Die zumindest eine Austrittsdüse ist bevorzugt an einem dreh bar an der Lanze angeordneten Düsenkopf vorgesehen, der be vorzugt in an sich bekannter Weise durch das die Lanze durch strömende Reinigungsmedium selbst gedreht wird. Auf diese Weise wird ein rotierender Strahl erzeugt, mit dem eine groß flächige Reinigung bei stillstehender Lanze ermöglicht wird. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Reinigungslanze in einer horizontalen Ebene schwenkbar, ins besondere motorisch schwenkbar. Damit kann die Ausrichtung der Reinigungslanze insbesondere an unterschiedliche Anord nungen von Wärmetauscherrohren verschiedener Wärmerückgewin- nungs-Dampfgeneratoren angepasst werden. The at least one outlet nozzle is preferably provided on a rotating nozzle bar arranged on the lance, which preferably be rotated by the lance itself by flowing cleaning medium in a manner known per se. In this way, a rotating jet is generated, which enables large-area cleaning with a stationary lance. According to one embodiment of the present invention, the cleaning lance can be pivoted in a horizontal plane, in particular can be pivoted by a motor. The alignment of the cleaning lance can thus be adapted in particular to different arrangements of heat exchanger tubes of different heat recovery steam generators.
Bevorzugt ist zumindest ein mit der Steuereinrichtung verbun dener Sensor vorgesehen, welcher die unmittelbare Umgebung der Reinigungslanze in Bezug auf potentielle Hindernisse überwacht, wobei die Steuereinrichtung derart eingerichtet ist, dass sie die Reinigungslanze im Falle einer Hindernisde tektion automatisch derart bewegt oder anhält, dass eine Kol lision mit dem detektierten Hindernis verhindert wird, und/oder dass sie ein Warnsignal ausgibt. Entsprechend kann die Kollision der Lanze mit einem Hindernis und damit eine Beschädigung der Reinigungseinrichtung sicher verhindert wer den. Bei dem zumindest einen Sensor kann es sich beispiels weise um einen Abstandssensor oder dergleichen handeln. Preferably, at least one sensor connected to the control device is provided, which monitors the immediate vicinity of the cleaning lance for potential obstacles, the control device being set up in such a way that it automatically moves or stops the cleaning lance in the event of an obstacle detection such that a piston is prevented with the detected obstacle, and / or that it issues a warning signal. Accordingly, the collision of the lance with an obstacle and thus damage to the cleaning device can be reliably prevented. The at least one sensor can be, for example, a distance sensor or the like.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Reinigungseinrichtung eine Kameraeinheit auf, die insbe sondere mit der Steuereinrichtung und/oder mit einer außer halb des Kessels anzuordnenden Analyseeinrichtung datentech nisch verbunden ist, wobei optional eine Beleuchtungseinheit zum Ausleuchten des von der Kameraeinheit erfassten Bildbe reiches vorgesehen sein kann. Eine solche Kameraeinheit kann zum einen dazu dienen, die Bewegung der Reinigungseinrichtung innerhalb des Kessels zu erleichtern, wenn die Bewegung unter Einsatz der Steuereinrichtung durch einen Bediener erfolgt. Zum anderen kann mit der Kameraeinheit aber auch eine Befun dung des Zustands der Wärmetauscherrohre vor deren Reinigung und/oder eine Prüfung des Reinigungsergebnisses nach der Rei nigung erfolgen. Die entsprechenden Bilddaten können dann in der Analyseeinrichtung zur Dokumentation gespeichert werden. Diese Analyseeinrichtung kann grundsätzlich sowohl On- Premises oder in einer Cloud gehalten sein. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ei ne die Ist-Position der Reinigungseinrichtung erfassende Sen sorik vorgesehen, die datentechnisch mit der Steuereinrich tung und/oder mit einer außerhalb des Kessels anzuordnenden Analyseeinrichtung verbunden ist. Die Erfassung der Ist- Position der Reinigungseinrichtung ist dahingehend von Vor teil, dass die Ist-Position mit der Soll-Position abgeglichen werden kann, um frühzeitig Abweichungen feststellen zu kön nen. Darüber hinaus können die erfassten Ist-Positionen aber auch beispielsweise den Bildern der Kameraeinheit zugeordnet werden, damit die Bilder wiederum eindeutig einer bestimmten Position innerhalb des Kessels zugeordnet werden können. According to one embodiment of the present invention, the cleaning device has a camera unit which is connected in particular with the control device and / or with an analysis device to be arranged outside the boiler, wherein optionally a lighting unit for illuminating the image area detected by the camera unit can be provided can. On the one hand, such a camera unit can serve to facilitate the movement of the cleaning device within the boiler if the movement is carried out by an operator using the control device. On the other hand, the camera unit can also be used to determine the condition of the heat exchanger tubes before cleaning them and / or to check the cleaning result after cleaning. The corresponding image data can then be stored in the analysis device for documentation. In principle, this analysis device can be kept both on-premises or in a cloud. According to one embodiment of the present invention, a sensor is provided which detects the actual position of the cleaning device and is connected to the control device and / or to an analysis device to be arranged outside the boiler. The detection of the actual position of the cleaning device is part of the fact that the actual position can be compared with the target position in order to be able to identify deviations at an early stage. In addition, the detected actual positions can also be assigned to the images of the camera unit, for example, so that the images can in turn be clearly assigned to a specific position within the boiler.
Das Reinigungssystem weist vorteilhaft zwei innerhalb des Kessels in einem vorbestimmten Abstand zueinander anzuordnen de, sich jeweils vertikal erstreckende Stützprofile und ein an diesen motorisch vertikal bewegbar gehaltenes, sich hori zontal erstreckendes Führungsprofil auf, an dem die Reini gungseinrichtung motorisch horizontal bewegbar angeordnet ist, wobei bevorzugt Einrichtungen zur Erkennung der jeweili gen Endpositionen der Bewegung des Führungsprofils und/oder der Bewegung der Reinigungseinrichtung vorgesehen sind. Die Realisierung der Bewegung der Reinigungseinrichtung über zwei senkrechte Stützprofile und ein vertikal bewegbar an diesen gehaltenes horizontales Führungsprofil zeichnet sich insbe sondere durch den sehr einfachen, preiswerten und robusten Aufbau aus, der sich zudem mit geringem Zeitaufwand montieren lässt. Die Einrichtungen zur Erkennung der jeweiligen Endpo sitionen können beispielsweise über herkömmliche Endschalter realisiert werden. The cleaning system advantageously has two to be arranged within the boiler at a predetermined distance from each other, each extending vertically extending support profiles and a vertically movable, horizontally extending guide profile held thereon, on which the cleaning device is arranged horizontally movable by motor, preferably Devices for detecting the respective end positions of the movement of the guide profile and / or the movement of the cleaning device are provided. The implementation of the movement of the cleaning device via two vertical support profiles and a horizontally movable horizontal guide profile held on them is characterized in particular by the very simple, inexpensive and robust construction, which can also be assembled with little expenditure of time. The devices for detecting the respective end positions can be implemented, for example, using conventional limit switches.
Das Führungsprofil ist vorteilhaft aus mehreren Teilprofilen zusammengesetzt, die gemeinsam die Länge des Führungsprofils definieren. Durch diese Unterteilung des Führungsprofils wird insbesondere die Montage und Demontage des Führungsprofils innerhalb des Kessels erleichtert. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die motorische Vertikalbewegung des Führungsprofils über zumin dest einen Seil- oder Kettentrieb realisiert, der außen auf dem Kessel positioniert und dessen Seil bzw. Kette durch eine Kesselöffnung geführt und an dem Führungsprofil befestigt ist. Insbesondere werden zwei Seil- oder Kettentriebe einge setzt, um eine möglichst einheitliche Krafteinwirkung auf das Führungsprofil zu realisieren. Die Anordnung des zumindest einen Seil- oder Kettentriebs außen auf dem Kessel ist dahin gehend von Vorteil, dass der zumindest eine Seil- oder Ket tentrieb dauerhaft montiert bleiben kann, was bei einer Posi tionierung innerhalb des Kessels aufgrund der während des Be triebs des Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators vorherrschen den hohen Temperaturen nicht empfehlenswert wäre. The guide profile is advantageously composed of several sub-profiles, which together define the length of the guide profile. This subdivision of the guide profile in particular facilitates the assembly and disassembly of the guide profile within the boiler. According to one embodiment of the present invention, the motorized vertical movement of the guide profile is realized via at least one rope or chain drive, which is positioned on the outside of the boiler and whose rope or chain is guided through a boiler opening and fastened to the guide profile. In particular, two rope or chain drives are used to achieve the most uniform possible force on the guide profile. The arrangement of the at least one rope or chain drive on the outside of the boiler is advantageous in that the at least one rope or chain drive can remain permanently installed, which, when positioned within the boiler, due to the heat recovery during operation. Steam generator prevail the high temperatures would not be recommended.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine innerhalb des Kessels anzuordnende und dort in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung motorisch bewegbare Prüfeinrichtung vorgesehen, die insbeson dere zur Durchführung einer visuellen Befundung und/oder zur Durchführung und Dokumentierung von Farbeindringprüfungen und/oder zur Durchführung von Ultraschallprüfungen ausgelegt ist. Eine solche Prüfeinrichtung kann beispielsweise anstelle der Reinigungseinrichtung an dem Führungsprofil angeordnet werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die Prüfeinrich tung und die Reinigungseinrichtung integral auszubilden. Für eine visuelle Befundung kann die Prüfeinrichtung mit einer Kameraeinheit versehen werden. Zur Durchführung und Dokumen tierung von Farbeindringprüfungen kann die Prüfeinrichtung beispielhaft mit einer rotierenden Stahlbürste zum Reinigen des zu prüfenden Bereiches, mit einer Sprüheinrichtung zum Aufträgen der Farbe, mit einer rotierenden Filzbürste zum Ab wischen der aufgetragenen Farbe, einer weiteren Sprüheinrich tung zum Aufträgen eines zweiten Mediums und einer Kameraein heit zum Erstellen eines Fotos versehen sein. Zur Durchfüh rung von Ultraschallprüfungen kann die Prüfeinrichtung z.B. mit einer Sprüheinrichtung zum Aufsprühen eines Kopplungsmit tels und einem Ultraschallprüfköpf ausgestattet sein. According to a further embodiment of the present invention, at least one test device to be arranged within the boiler and movable there in the vertical direction and in the horizontal direction is provided, in particular for carrying out a visual diagnosis and / or for carrying out and documenting color penetration tests and / or for carrying out is designed by ultrasonic tests. Such a test device can, for example, be arranged on the guide profile instead of the cleaning device. Alternatively, however, it is also possible to form the test device and the cleaning device integrally. The test facility can be equipped with a camera unit for visual assessment. To carry out and document ink penetration tests, the test device can, for example, use a rotating steel brush to clean the area to be tested, a spray device to apply the paint, a rotating felt brush to wipe off the applied paint, and another spray device to apply a second medium and a camera unit for taking a photo. To carry out ultrasound tests, the test device can, for example be equipped with a spray device for spraying a coupling agent and an ultrasonic test head.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung zur Lösung der ein gangs genannten Aufgabe ein Verfahren zum Reinigen von im In nern eines Kessels in Reihen angeordneten Wärmetauscherrohren eines Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators eines Kombinations kraftwerks unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Reini gungssystems . Furthermore, the present invention to achieve the above-mentioned object, a method for cleaning in the interior of a boiler arranged in rows of heat exchanger tubes of a heat recovery steam generator of a combination power plant using a cleaning system according to the invention.
Als Reinigungsmedium wird insbesondere mit NH40H versetztes Wasser, bevorzugt mit NH40H versetztes vollentsalztes Wasser verwendet, wobei der Anteil an NH40H insbesondere im Bereich zwischen 20 und 25 Gew.-% liegt und/oder wobei der pH-Wert des Reinigungsmediums insbesondere im Bereich von 10 bis 12 liegt. Mit NH40H wird zusätzlich zu der mechanischen Reini gungswirkung eine chemische Reinigungswirkung erzielt, wodurch das Reinigungsergebnis deutlich verbessert werden kann . The cleaning medium used is in particular water mixed with NH40H, preferably demineralized water mixed with NH40H, the proportion of NH40H being in particular in the range between 20 and 25% by weight and / or in which the pH of the cleaning medium is in particular in the range from 10 to 12 lies. With NH40H, a chemical cleaning effect is achieved in addition to the mechanical cleaning effect, which can significantly improve the cleaning result.
Die Steuerung der Bewegung der Reinigungseinrichtung durch die Steuereinrichtung erfolgt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung basierend auf einem Algorithmus auto nom, insbesondere unter Einbeziehung von Sensordaten von der Umgebung der Reinigungseinrichtung überwachenden Sensoren und/oder von die Ist-Position der Reinigungseinrichtung über wachenden Sensoren. Dank einer solchen autonomen Steuerung kann der personelle Aufwand zur Durchführung des Verfahrens deutlich verringert werden. The control of the movement of the cleaning device by the control device takes place according to an embodiment of the present invention based on an algorithm autonomously, in particular with the inclusion of sensor data from sensors monitoring the environment of the cleaning device and / or from sensors monitoring the actual position of the cleaning device. Thanks to such an autonomous control, the personnel expenditure for carrying out the method can be significantly reduced.
Alternativ kann die Bewegung der Reinigungseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch durch eine die Steuereinrichtung bedienende Person gesteuert werden. Beide Varianten zeichnen sich dadurch aus, dass während der eigent lichen Reinigung keine Person innerhalb des Kessels präsent sern muss Vorteilhaft wird/werden vor der Durchführung der Reinigung eine Befundung der zu reinigenden Wärmetauscherrohre und/oder nach der Reinigung eine Überprüfung des Reinigungsergebnisses durchgeführt, insbesondere unter Verwendung einer Kameraein heit, die in die Reinigungseinrichtung oder in die Prüfein richtung integriert ist, wobei die Befundung und/oder das Reinigungsergebnis bevorzugt zwecks Dokumentation gespeichert wird/werden . Alternatively, the movement of the cleaning device in the method according to the invention can also be controlled by a person operating the control device. Both versions are characterized by the fact that no one has to be present inside the boiler during the actual cleaning Before carrying out the cleaning, an assessment of the heat exchanger tubes to be cleaned and / or after the cleaning is advantageously carried out, the cleaning result is checked, in particular using a camera unit which is integrated in the cleaning device or in the testing device, the finding and / or the cleaning result is preferably saved for the purpose of documentation.
Wird die Bewegung der Reinigungseinrichtung über zwei verti kale Stützprofile und ein an diesen vertikal bewegbar gehal tenes, sich horizontal erstreckendes Führungsprofil reali siert, so werden die Stützprofile bevorzugt derart innerhalb des Kessels positioniert, dass sie sich parallel zu den Wär metauscherrohren erstrecken und dass das Führungsprofil über seine Länge einen gleichmäßigen Abstand zur vordersten Reihe von Wärmetauscherrohren aufweist, der insbesondere derart be messen ist, dass die kürzeste Entfernung zwischen einem Hoch druckflächenstrahler der Reinigungseinrichtung und den Wärme tauscherrohren der vordersten Reihe im Bereich von 50 bis 200mm liegt, besser noch im Bereich von 80 bis 130mm. If the movement of the cleaning device is realized via two vertical support profiles and a horizontally movable, horizontally extending guide profile, the support profiles are preferably positioned within the boiler in such a way that they extend parallel to the heat exchanger tubes and that the guide profile Over its length has a uniform distance from the front row of heat exchanger tubes, which is in particular be measured such that the shortest distance between a high pressure surface heater of the cleaning device and the heat exchanger tubes of the front row is in the range from 50 to 200 mm, better still in the range of 80 to 130mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbleiben die Stützprofile während des Weiteren Betriebs des Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators innerhalb des Kessels an Ort und Stelle, so dass sie nur bei der ersten Reinigung installiert werden müssen. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the support profiles remain in place within the boiler during the further operation of the heat recovery steam generator, so that they only have to be installed during the first cleaning.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Reinigungssystems unter Bezug nahme auf die Zeichnung deutlich. Darin ist Further features and advantages of the present invention who the with reference to the following description of an embodiment of a cleaning system according to the invention with reference to the drawing clearly. In it
Figur 1 eine schematische geschnittene Seitenansicht, die einen Kessel eines Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators mit einem Reinigungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht eines vorderen Be reiches der in Figur 1 dargestellten Anordnung; und FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a boiler of a heat recovery steam generator with a cleaning system according to an embodiment of the present invention; Figure 2 is an enlarged plan view of a front portion of the arrangement shown in Figure 1; and
Figur 3 eine schematische Draufsicht einer Prüfein richtung . Figure 3 is a schematic plan view of a test device.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Reinigungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Reinigungs system 1 dient dazu, im Inneren eines Kessels 2 in Reihen an geordnete, gerippt ausgebildete Wärmetauscherrohre 3 unter Verwendung eines Reinigungsmediums von außen zu reinigen, wo bei der Kessel 2 einen Teil eines Wärmerückgewinnungs- Dampfgenerators 4 eines Kombinationskraftwerks 5 bildet. Figures 1 and 2 show a cleaning system 1 according to an embodiment of the present invention. The cleaning system 1 is used to clean the inside of a boiler 2 in rows of ordered, ribbed heat exchanger tubes 3 using a cleaning medium from the outside, where the boiler 2 forms part of a heat recovery steam generator 4 of a combination power plant 5.
In dem Kombinationskraftwerk 5 gewinnt eine nicht näher dar gestellte Gasturbine in bekannter Weise nutzbare Energie durch die Verbrennung eines Brennstoff-Luftgemisches . Das bei der Verbrennung entstehende heiße Abgas wird weiter zum Wär- merückgewinnungs-Dampfgenerator 4 geleitet und durchströmt dort den Kessel 2 in Richtung des Pfeils 6. Zeitgleich wird Wasser in Richtung des Pfeils 7 durch die im Kessel 2 ange ordneten Wärmetauscherrohre 3 geleitet, nimmt Wärmeenergie des Abgases auf und wird verdampft. Der erzeugte Dampf wird dann einer nicht näher dargestellten Dampfturbine zugeführt und treibt diese an. In the combination power plant 5, a gas turbine (not shown in more detail) gains usable energy in a known manner by the combustion of a fuel-air mixture. The hot exhaust gas generated during the combustion is passed on to the heat recovery steam generator 4 and flows there through the boiler 2 in the direction of arrow 6. At the same time, water is passed in the direction of arrow 7 through the heat exchanger tubes 3 arranged in the boiler 2, takes thermal energy of the exhaust gas and is evaporated. The steam generated is then fed to a steam turbine, not shown, and drives it.
Aufgrund des hohen Schwefelanteils des in der Gasturbine ver wendeten Brennstoffs lagert das durch den Kessel geleitete Abgas nach und nach Schwefel an den Außenseiten der Wärmetau scherrohre 3 ab, wodurch die Effizienz des Wärmerückgewin- nungs-Dampfgenerators 4 und damit des Kombinationskraftwerks 5 verschlechtert wird. Vor diesem Hintergrund ist es erfor derlich, die Schwefelablagerungen in regelmäßigen Zeitabstän den zu entfernen, wozu das Reinigungssystem 1 eingesetzt wird . Das Reinigungssystem 1 umfasst als Hauptkomponenten eine Pum peinrichtung 8 und eine Reinigungseinrichtung 9, die über ei ne Förderleitung 10 miteinander verbunden sind. Due to the high sulfur content of the fuel used in the gas turbine, the exhaust gas passed through the boiler gradually deposits sulfur on the outer sides of the heat exchanger shear tubes 3, as a result of which the efficiency of the heat recovery steam generator 4 and thus of the combination power plant 5 is impaired. Against this background, it is neces sary to remove the sulfur deposits at regular intervals, for which purpose the cleaning system 1 is used. The cleaning system 1 comprises, as main components, a pump device 8 and a cleaning device 9, which are connected to one another via a delivery line 10.
Die Pumpeinrichtung 8 ist außerhalb des Kessels 2 angeordnet. Sie ist dazu ausgelegt, dass in einem Reinigungsmedium- Reservoir 11 gelagerte Reinigungsmedium, das für die Reini gung der Wärmetauscherrohre 3 verwendet werden soll, auf vor liegend mindestens 30bar zu verdichten und im verdichteten Zustand der Reinigungseinrichtung 9 zuzuführen. Bei dem Rei nigungsmedium handelt es sich vorliegend um mit etwa 25 Gew.- % Ammoniak (NH30H) versetztes, vollentsalztes Wasser mit ei nem pH-Wert von 11. The pump device 8 is arranged outside the boiler 2. It is designed so that stored in a cleaning medium reservoir 11 cleaning medium to be used for the cleaning of the heat exchanger tubes 3 to compress to at least 30 bar before lying and to supply the cleaning device 9 in the compressed state. The cleaning medium in the present case is about 25% by weight ammonia (NH30H), fully demineralized water with a pH of 11.
Die Reinigungseinrichtung 9 umfasst vorliegend einen Hoch druckflächenstrahler 12 sowie eine Reinigungslanze 13, die beide über die Förderleitung 10 mit dem Reinigungsmedium ver sorgt werden. Der Hochdruckflächenstrahler 12 ist unbeweglich an der Reinigungseinrichtung 9 gehalten. Die nach außen von der Reinigungseinrichtung 9 vorstehende Reinigungslanze 13 ist hingegen motorisch vor- und zurück in Richtung des Pfeils 14 bewegbar sowie innerhalb einer horizontalen Ebene in Rich tung des Pfeils 15 motorisch verschwenkbar . Die Reinigungs lanze 13 definiert einen sich in Längsrichtung durch die Rei nigungslanze 13 erstreckenden, vorliegend nicht näher darge stellten Fluidkanal, dessen Durchmesser bevorzugt im Bereich von 3 - 8mm liegt. Der Fluidkanal mündet vorliegend in zwei Austrittsöffnungen 16, die im Bereich des freien Endes der Reinigungslanze 13 angeordnet sind und das Reinigungsmedium in unterschiedliche Richtungen ausstoßen, wobei die Ausstoß richtungen bei der dargestellten Ausführungsform in einem Winkel von vorzugsweise 90° zueinander angeordnet sind, wie es in Figur 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die beiden Austrittsöffnungen 16 sind zudem an einem drehbar an der Reinigungslanze 13 angeordneten Düsenkopf 17 vorgese hen, der durch das die Reinigungslanze 13 durchströmende Rei nigungsmedium selbst gedreht wird, wie es in Figur 2 durch den Pfeil 18 angedeutet ist. Die Reinigungseinrichtung 9 ist in ihrer Gesamtheit gemäß den Pfeilen 19 und 20 in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung motorisch bewegbar. Zur Realisierung dieser Bewegungen umfasst das Reinigungssys tem 1 vorliegend zwei innerhalb des Kessels 2 in einem vorbe stimmten Abstand A zueinander angeordnete, sich jeweils ver tikal erstreckende Stützprofile 21 und ein an diesen moto risch vertikal bewegbar gehaltenes, sich horizontal erstre ckendes, parallel zu den Wärmetauscherrohren 3 angeordnetes Führungsprofil 22, an dem die Reinigungseinrichtung 9 geführt ist. Das Führungsprofil 22 kann aus mehreren Teilprofilen zu sammengesetzt sein, die gemeinsam die Länge des Führungspro fils 22 definieren, wie es in Figur 2 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Eine solche Unterteilung kann der Mon tage des Führungsprofils innerhalb des Kessels 2 zuträglich sein. Der Abstand A zwischen den beiden Stützprofilen 21 ist derart gewählt, dass dieser etwas größer als die Länge L der Wärmetauscherrohrreihen ist. Der Abstand zwischen dem Füh rungsprofil 22 und der vordersten Reihe von Wärmetauscherroh ren 3 ist derart bemessen, dass die kürzeste Entfernung a zwischen dem Hochdruckflächenstrahler 12 der Reinigungsein richtung 9 und den Wärmetauscherrohren 3 der vordersten Reihe 100mm beträgt. Die motorische Vertikalbewegung des Führungs profils 22 und somit der Reinigungseinrichtung 9 in Richtung des Pfeils 19 wird vorliegend über zwei Seil- oder Ketten triebe 23 realisiert, die außen auf dem Kessel 2 positioniert und deren Seile bzw. Ketten 24 jeweils durch eine Kesselöff nung 25 geführt und an dem Führungsprofil 22 befestigt sind. Entsprechend kann das Führungsprofil 22 an den Stützprofilen 21 über Rollen 26 geführt unter Betätigung der Seil- oder kettentriebe 23 auf- und abwärts bewegt werden. Die motori sche Horizontalbewegung der Reinigungseinrichtung 9 entlang des Führungsprofils 22 in Richtung des Pfeils 20 erfolgt vor liegend über eine Antriebseinheit 27, die an der Reinigungs einrichtung 9 positioniert ist. Zur Steuerung der Bewegungen verfügt das Reinigungssystem 1 über eine Steuereinrichtung 29, mit der die Seil- oder Kettentriebe 23 und die Antriebs einheit 27 verbunden sind. Zur Erkennung der Endpositionen der Bewegung des Führungsprofils 22 entlang der Stützprofile 21 und der Endpositionen der Bewegung der Reinigungseinrich- tung 9 entlang des Führungsprofils 21 sind Einrichtungen 28 in Form von Endschaltern vorgesehen, die ebenfalls mit der Steuereinrichtung 29 verbunden sind. Die Energie- und Daten versorgung der Reinigungseinrichtung 9 kann beispielsweise über ein Schleppkabel oder dergleichen erfolgen. The cleaning device 9 in the present case comprises a high-pressure surface heater 12 and a cleaning lance 13, both of which are provided with the cleaning medium via the delivery line 10. The high-pressure surface heater 12 is held immovably on the cleaning device 9. The cleaning lance 13 protruding outwards from the cleaning device 9, on the other hand, can be moved back and forth in the direction of the arrow 14 by means of a motor, and can be pivoted by a motor within a horizontal plane in the direction of the arrow 15. The cleaning lance 13 defines a fluid channel extending in the longitudinal direction through the cleaning lance 13, not shown in the present case, the diameter of which is preferably in the range of 3-8 mm. The fluid channel opens into two outlet openings 16, which are arranged in the region of the free end of the cleaning lance 13 and eject the cleaning medium in different directions, the ejection directions in the illustrated embodiment being arranged at an angle of preferably 90 ° to one another, as in FIG Figure 2 is indicated by the dashed lines. The two outlet openings 16 are also hen on a rotatably arranged on the cleaning lance 13 nozzle head 17, which is rotated by the cleaning lance 13 flowing cleaning medium itself, as indicated in Figure 2 by the arrow 18. The cleaning device 9 is in its entirety according to the arrows 19 and 20 in a vertical direction Movable in the direction and in the horizontal direction. To implement these movements, the cleaning system 1 in the present case comprises two within the boiler 2 at a predetermined distance A from each other, each vertically extending support profiles 21 and a vertically movable, horizontally extending, parallel to the heat exchanger tubes 3 arranged guide profile 22 on which the cleaning device 9 is guided. The guide profile 22 can be composed of several partial profiles, which together define the length of the guide profile 22, as is indicated in FIG. 2 by the dashed line. Such a subdivision can be beneficial to the days of the guide profile inside the boiler 2. The distance A between the two support profiles 21 is chosen such that it is somewhat larger than the length L of the rows of heat exchanger tubes. The distance between the guide profile 22 and the front row of heat exchanger tubes 3 is dimensioned such that the shortest distance a between the high-pressure surface heater 12 of the cleaning device 9 and the heat exchanger tubes 3 of the front row is 100 mm. The vertical motor movement of the guide profile 22 and thus the cleaning device 9 in the direction of arrow 19 is realized here via two rope or chain drives 23, which are positioned on the outside of the boiler 2 and whose ropes or chains 24 are each guided through a boiler opening 25 and are attached to the guide profile 22. Correspondingly, the guide profile 22 can be moved up and down on the support profiles 21 via rollers 26 by actuating the cable or chain drives 23. The motori cal horizontal movement of the cleaning device 9 along the guide profile 22 in the direction of the arrow 20 takes place before lying via a drive unit 27 which is positioned on the cleaning device 9. To control the movements, the cleaning system 1 has a control device 29 with which the cable or chain drives 23 and the drive unit 27 are connected. To detect the end positions of the movement of the guide profile 22 along the support profiles 21 and the end positions of the movement of the cleaning device device 9 along the guide profile 21 devices 28 are provided in the form of limit switches, which are also connected to the control device 29. The energy and data supply of the cleaning device 9 can be done for example via a trailing cable or the like.
Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Steuerung der Bewegung der Reinigungseinrichtung 9 durch die Steuerein richtung 29 autonom basierend auf einem Algorithmus, der die auszuführenden Bewegungen der Reinigungseinrichtung 9, der Reinigungslanze 13 und des Führungsprofils 22 vorgibt. Zur Vermeidung von Kollisionen ist die Reinigungseinrichtung 9 mit zumindest einem Sensor 30 versehen, der mit der Steuer einrichtung 29 datentechnisch verbunden ist und der die un mittelbare Umgebung der Reinigungslanze 13 in Bezug auf po tentielle Hindernisse überwacht. Die Steuereinrichtung 29 ist dabei derart eingerichtet, dass sie die Reinigungslanze 13 im Falle einer Hindernisdetektion automatisch derart bewegt oder anhält, dass eine Kollision mit dem detektierten Hindernis verhindert wird. Der zumindest eine Sensor 30 kann beispiels weise durch einen geeigneten Abstandssensor realisiert wer den. Ferner ist vorteilhaft eine die Ist-Position der Reini gungseinrichtung 9 erfassende Sensorik vorgesehen, die daten technisch mit der Steuereinrichtung 29 verbunden ist, so dass diese die Ist-Position mit der Soll-Position abgleichen und im Falle von Abweichungen einschreiten kann. Da die Sensorik aus einer Vielzahl von an unterschiedlichen Positionen ange ordneten Einzelkomponenten besteht, ist diese vorliegend nicht mit einer Bezugsziffer gekennzeichnet. Darüber hinaus weist die Reinigungseinrichtung 9 vorliegend eine Kameraein heit 31 auf, die mit der Steuereinrichtung 29 datentechnisch verbunden ist, sowie eine in die Kameraeinheit 31 integrierte Beleuchtungseinheit zum Ausleuchten des von der Kameraeinheit 31 erfassten Bildbereiches. In the embodiment shown, the movement of the cleaning device 9 is controlled autonomously by the control device 29 based on an algorithm which specifies the movements to be carried out by the cleaning device 9, the cleaning lance 13 and the guide profile 22. To avoid collisions, the cleaning device 9 is provided with at least one sensor 30, which is connected to the control device 29 for data processing purposes and which monitors the immediate environment of the cleaning lance 13 with respect to potential obstacles. The control device 29 is set up such that it automatically moves or stops the cleaning lance 13 in the event of an obstacle detection in such a way that a collision with the detected obstacle is prevented. The at least one sensor 30 can, for example, be realized by a suitable distance sensor. Furthermore, a sensor system that detects the actual position of the cleaning device 9 is advantageously provided, the data being technically connected to the control device 29, so that it can compare the actual position with the desired position and intervene in the event of deviations. Since the sensor system consists of a large number of individual components arranged at different positions, it is not identified in the present case by a reference number. In addition, the cleaning device 9 in the present case has a camera unit 31, which is connected to the control device 29 for data processing purposes, and an illumination unit integrated in the camera unit 31 for illuminating the image area captured by the camera unit 31.
Alternativ ist es grundsätzlich auch möglich, die Bewegung der Reinigungseinrichtung 9 durch eine die Steuereinrichtung 29 bedienende Person zu steuern. Hierzu sollten Kameraeinhei- ten 31 derart innerhalb des Kessels 2 positioniert werden, dass diese während der Reinigung der Wärmetauscherrohre 3 nicht verschmutzen und die Reinigungseinrichtung 9 sowie ihre Reinigungslanze 13 stets für den Bediener sichtbar sind. Alternatively, it is basically also possible to control the movement of the cleaning device 9 by a person operating the control device 29. For this purpose, camera units ten 31 are positioned within the boiler 2 such that they do not become dirty during the cleaning of the heat exchanger tubes 3 and the cleaning device 9 and its cleaning lance 13 are always visible to the operator.
Das Reinigungssystem 1 umfasst vorliegend ferner eine Analy seeinrichtung 32, in der insbesondere von der in die Reini gungseinrichtung 9 integrierten Kameraeinheit 30 aufgenommene Bilder gespeichert werden können, wobei jedem Bild vorteil haft die über die Sensorik ermittelte Ist-Position der Reini gungseinrichtung 9 zum Zeitpunkt der Bilderstellung zugeord net wird, um den Bildern jeweils eine konkrete Position in nerhalb des Kessels zuzuordnen. Die Analyseeinrichtung 32 kann dabei On-Premises oder in einer Cloud gehalten sein. In the present case, the cleaning system 1 further comprises an analysis device 32, in which images recorded in particular by the camera unit 30 integrated in the cleaning device 9 can be stored, with each picture advantageously the actual position of the cleaning device 9 determined via the sensor system at the time of the Image creation is assigned to assign a specific position within the boiler to the images. The analysis device 32 can be kept on-premises or in a cloud.
Zur Durchführung einer Befundung und/oder von Prüfungen kann das Reinigungssystem 1 zusätzlich über eine innerhalb des Kessels 2 anzuordnende und dort in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung motorisch bewegbare, in Figur 3 schematisch dargestellte Prüfeinrichtung 33 verfügen, die ebenso wie die Reinigungseinrichtung 9 an dem Führungsprofil 22 geführt wird und beispielsweise anstelle der Reinigungs einrichtung 9 an diesem angeordnet werden kann. Für eine vi suelle Befundung kann die Prüfeinrichtung 33 mit einer Kame raeinheit 31 versehen werden. Zur Durchführung und Dokumen- tierung von Farbeindringprüfungen kann die Prüfeinrichtung beispielhaft mit einer rotierenden Stahlbürste 34 zum Reini gen des zu prüfenden Bereiches, mit einer Sprüheinrichtung 35 zum Aufträgen der Farbe, mit einer rotierenden Filzbürste 36 zum Abwischen der aufgetragenen Farbe, einer weiteren Sprü heinrichtung 35 zum Aufträgen eines zweiten Mediums und einer Kameraeinheit 31 zum Erstellen eines Fotos versehen sein. Zur Durchführung von Ultraschallprüfungen kann die Prüfeinrich tung 33 z.B. mit einer Sprüheinrichtung 35 zum Aufsprühen ei nes Kopplungsmittels und einem Ultraschallprüfköpf 37 ausge stattet sein. Die Kameraeinheit 31, die Stahlbürste 34, die Sprüheinrichtung 35, die Filzbürste 36 und der Ultraschall kopf 37, die in Figur 3 nur schematisch dargestellt sind, können gemeinsam an einer einzigen Prüfeinrichtung 33 ange ordnet sein. Alternativ können sie aber auch ganz oder teil weise in die Reinigungseinrichtung 9 integriert oder auf meh rere Prüfeinrichtungen 33 aufgeteilt werden. To carry out a diagnosis and / or tests, the cleaning system 1 can additionally have a test device 33, which can be arranged inside the boiler 2 and can be moved there by motor in the vertical and horizontal directions and is shown schematically in FIG Guide profile 22 is guided and, for example, instead of the cleaning device 9 can be arranged on this. The test device 33 can be provided with a camera unit 31 for a visual diagnosis. To carry out and document color penetration tests, the test device can, for example, use a rotating steel brush 34 for cleaning the area to be tested, a spray device 35 for applying the paint, a rotating felt brush 36 for wiping off the applied paint, and another spray device 35 for applying a second medium and a camera unit 31 for taking a photo. To carry out ultrasonic tests, the test device 33 can be equipped, for example, with a spray device 35 for spraying on a coupling agent and an ultrasonic test head 37. The camera unit 31, the steel brush 34, the spray device 35, the felt brush 36 and the ultrasound head 37, which are only shown schematically in FIG. 3, can be arranged together on a single test device 33. Alternatively, they can also be wholly or partially integrated into the cleaning device 9 or divided into several test devices 33.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Reinigen der Wärmetau scherrohre 3 unter Verwendung des Reinigungssystems 1 be schrieben : A method for cleaning the heat exchanger shear tubes 3 using the cleaning system 1 is described below:
In einem ersten Schritt werden die einzelnen Komponenten des Reinigungssystem 1 montiert, wie in den Figuren 1 und 2 dar gestellt ist, nachdem die Temperatur des Kessels 2 derart ab gefallen ist, dass dieser vom Reinigungspersonal betreten werden kann. In a first step, the individual components of the cleaning system 1 are assembled, as shown in FIGS. 1 and 2, after the temperature of the boiler 2 has dropped so that the cleaning staff can enter it.
In einem sich anschließenden Schritt kann optional eine Be fundung des Ist-Zustands erfolgen. Hierzu werden mit der Ka meraeinheit 31 der Reinigungseinrichtung 9 Zustandsbilder der Wärmetauscherrohre 3 erstellt und jedem Bild, die über die Sensorik ermittelte Ist-Position der Reinigungseinrichtung 9 zum Zeitpunkt der Bilderstellung zugeordnet wird. Die Daten werden dann an die Analyseeinrichtung 32 übermittelt und dort gespeichert . In a subsequent step, the actual state can optionally be determined. For this purpose, state images of the heat exchanger tubes 3 are created with the camera unit 31 of the cleaning device 9 and each image is assigned the actual position of the cleaning device 9 determined by the sensor system at the time of the image creation. The data are then transmitted to the analysis device 32 and stored there.
In einem weiteren Schritt erfolgt die Reinigung der Wärmetau scherrohre 3 unter Einsatz des Hochdruckflächenstrahlers 12 und der Reinigungslanze 13. Der Hochdruckflächenstrahler, der frontal auf die Wärmetauscherrohre 3 ausgerichtet ist, über nimmt die Reinigung der Wärmetauscherrohre 3 der vordersten Rohrreihe sowie eine Teilreinigung der Wärmetauscherrohre 3 der dahinter angeordneten Rohrreihe. Die Reinigungslanze wird jeweils in die Räume zwischen den Wärmetauscherrohren 3 der vordersten Rohrreihe eingeführt und übernimmt die Reinigung der Wärmetauscherrohre 3 zumindest der zweiten, dritten und vierten Rohrreihe. Auf diese Weise wird eine sehr gründliche Reinigung erzielt. Nach der Durchführung der eigentlichen Reinigung können die Wärmetauscherrohre 3 nochmals gespült werden, beispielsweise mit entsalztem Wasser. Dies kann manuell mittels eines her kömmlichen Hochdruckreinigers oder ebenfalls unter Verwendung der Reinigungseinrichtung 9 erfolgen. In a further step, the heat exchanger shear tubes 3 are cleaned using the high-pressure surface heater 12 and the cleaning lance 13. The high-pressure surface heater, which is aligned frontally with the heat exchanger tubes 3, takes over the cleaning of the heat exchanger tubes 3 of the front row of tubes and partial cleaning of the heat exchanger tubes 3 row of pipes arranged behind. The cleaning lance is inserted into the spaces between the heat exchanger tubes 3 of the front row of tubes and takes over the cleaning of the heat exchanger tubes 3 at least the second, third and fourth row of tubes. A very thorough cleaning is achieved in this way. After the actual cleaning has been carried out, the heat exchanger tubes 3 can be rinsed again, for example with demineralized water. This can be done manually using a conventional high-pressure cleaner or also using the cleaning device 9.
In einem sich anschließenden Schritt kann das Reinigungser gebnis dokumentiert werden, beispielsweise unter erneuter Verwendung der Kameraeinheit 31 der Reinigungseinrichtung 9, wobei auch hier wieder jedem Bild, die über die Sensorik er mittelte Ist-Position der Reinigungseinrichtung 9 zum Zeit punkt der Bilderstellung zugeordnet wird. Die Daten werden dann ebenfalls an die Analyseeinrichtung 32 übermittelt und dort gespeichert. In a subsequent step, the cleaning result can be documented, for example using the camera unit 31 of the cleaning device 9 again, with each image, which is determined by the sensor system, the actual position of the cleaning device 9 at the time of the image creation. The data are then likewise transmitted to the analysis device 32 and stored there.
Zudem können weitere Prüfungen durchgeführt werden, wie bei spielsweise Farbeindringprüfungen, Ultraschallprüfungen oder dergleichen, insbesondere unter Einsatz einer Prüfeinrichtung der zuvor beschriebenen Art. In addition, other tests can be carried out, such as dye penetration tests, ultrasound tests or the like, in particular using a test device of the type described above.
In einem letzten Schritt wird das Reinigungssystem 1 demon tiert, wobei zumindest die Stützprofile 21 und die Seil- oder Kettentriebe 23 bis zur nächsten Reinigung an Ort und Stelle verbleiben können. In a last step, the cleaning system 1 is demon tated, wherein at least the support profiles 21 and the cable or chain drives 23 can remain in place until the next cleaning.
Nunmehr kann der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger wieder an gefahren werden. Now the heat recovery steam generator can be started again.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Reinigungssystem (1) zum Reinigen von im Innern eines Kes sels (2) in Reihen angeordneten, gerippt ausgebildeten Wärme tauscherrohren (3) eines Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators (4) eines Kombinationskraftwerks (5) unter Verwendung eines Reinigungsmediums, umfassend eine insbesondere außerhalb des Kessels (2) anzuordnende Pumpeinrichtung (8), die zum Fördern des Reinigungsmediums aus zumindest einem Reinigungsmedium- Reservoir (11) ausgelegt ist, zumindest eine das Reinigungs medium ausstoßende, innerhalb des Kessels (2) anzuordnende und dort in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Rich tung motorisch bewegbare Reinigungseinrichtung (9), die über eine Förderleitung (10) mit der Pumpeinrichtung (11) verbun den ist, und eine außerhalb des Kessels (2) anzuordnende Steuereinrichtung (29), die dazu ausgelegt ist, die Bewegung der Reinigungseinrichtung (9) zu steuern. 1. Cleaning system (1) for cleaning inside a boiler (2) arranged in rows, ribbed heat exchanger tubes (3) of a heat recovery steam generator (4) of a combination power plant (5) using a cleaning medium, comprising a particular outside of Boiler (2) to be arranged pumping device (8), which is designed to convey the cleaning medium from at least one cleaning medium reservoir (11), at least one to eject the cleaning medium, to be arranged inside the boiler (2) and there in the vertical direction and in the horizontal direction device motor-driven cleaning device (9), which is connected to the pump device (11) via a delivery line (10), and a control device (29) to be arranged outside the boiler (2) and which is designed to prevent the movement of the cleaning device (9 ) to control.
2. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 1, 2. Cleaning system (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Pumpeinrichtung (11) derart ausgelegt ist, dass sie das Reinigungsmedium mindestens auf 30 bar verdichtet. the pump device (11) is designed such that it compresses the cleaning medium to at least 30 bar.
3. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Cleaning system (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Reinigungseinrichtung (9) einen Hochdruckflächenstrahler (12) aufweist, der bevorzugt unbeweglich an dieser gehalten ist . the cleaning device (9) has a high-pressure surface radiator (12), which is preferably held immovably on it.
4. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, 4. Cleaning system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Reinigungseinrichtung (9) zumindest eine von dieser vor stehende, motorisch vor- und zurück bewegbare und mit einem Fluidkanal versehene Reinigungslanze (13) aufweist, die im Bereich ihres freien Endes mit zumindest einer Austrittsöff nung (16) oder Austrittsdüse versehen ist, insbesondere mit zwei Austrittsöffnungen (16) oder Austrittsdüsen, die das Reinigungsmedium in unterschiedliche Richtungen ausstoßen, wobei die Ausstoßrichtungen bevorzugt in einem Winkel ( ) von 90° zueinander angeordnet sind. the cleaning device (9) has at least one cleaning lance (13) which stands in front of it and can be moved back and forth by motor and is provided with a fluid channel and which is provided in the region of its free end with at least one outlet opening (16) or outlet nozzle, in particular with two outlet openings (16) or outlet nozzles which eject the cleaning medium in different directions, the ejection directions preferably being arranged at an angle () of 90 ° to one another.
5. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 3 und 4, 5. Cleaning system (1) according to claim 3 and 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Hochdruckflächenstrahler (12) und die Reinigungslanze (13) in vertikaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind . the high-pressure surface heater (12) and the cleaning lance (13) are arranged offset to one another in the vertical direction.
6. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, 6. Cleaning system (1) according to claim 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die zumindest eine Austrittsöffnung (16) oder Austrittsdüse an einem drehbar an der Reinigungslanze (13) angeordneten Dü senkopf (17) vorgesehen ist. the at least one outlet opening (16) or outlet nozzle is provided on a nozzle head (17) rotatably arranged on the cleaning lance (13).
7. Reinigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. Cleaning system (1) according to one of claims 4 to 6, characterized in that
die Reinigungslanze (13) in einer horizontalen Ebene schwenk bar ist, insbesondere motorisch schwenkbar. the cleaning lance (13) can be pivoted in a horizontal plane, in particular can be pivoted by a motor.
8. Reinigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 8. Cleaning system (1) according to one of claims 4 to 7, characterized in that
zumindest ein mit der Steuereinrichtung (29) verbundener Sen sor (30) vorgesehen ist, welcher die unmittelbare Umgebung der Reinigungslanze (13) in Bezug auf potentielle Hindernisse überwacht, wobei die Steuereinrichtung (29) derart eingerich tet ist, dass sie die Reinigungslanze (13) im Falle einer Hindernisdetektion automatisch derart bewegt oder anhält, dass eine Kollision mit dem detektierten Hindernis verhindert wird, und/oder dass sie ein Warnsignal ausgibt. at least one sensor (30) connected to the control device (29) is provided, which monitors the immediate vicinity of the cleaning lance (13) with regard to potential obstacles, the control device (29) being set up such that it cleans the cleaning lance (13 ) automatically moves or stops in the event of an obstacle detection in such a way that a collision with the detected obstacle is prevented and / or that it issues a warning signal.
9. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, 9. Cleaning system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Reinigungseinrichtung (9) eine Kameraeinheit (31) auf weist, die insbesondere mit der Steuereinrichtung (29) und/oder mit einer außerhalb des Kessels anzuordnenden Analy seeinrichtung (31) datentechnisch verbunden ist, wobei optio nal eine Beleuchtungseinheit zum Ausleuchten des von der Ka meraeinheit (31) erfassten Bildbereiches vorgesehen sein kann . the cleaning device (9) has a camera unit (31) which is connected in terms of data technology, in particular to the control device (29) and / or to an analyzer device (31) to be arranged outside the boiler, with an optional lighting unit for illuminating the camera mera unit (31) captured image area can be provided.
10. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, 10. Cleaning system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
eine die Ist-Position der Reinigungseinrichtung (9) erfassen de Sensorik vorgesehen ist, die datentechnisch mit der Steu ereinrichtung (28) und/oder mit einer außerhalb des Kessels (2) anzuordnenden Analyseeinrichtung (32) verbunden ist. a sensor system which detects the actual position of the cleaning device (9) is provided, which is connected in terms of data technology to the control device (28) and / or to an analysis device (32) to be arranged outside the boiler (2).
11. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, 11. Cleaning system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
dieses zwei innerhalb des Kessels (2) in einem vorbestimmten Abstand zueinander anzuordnende, sich jeweils vertikal er streckende Stützprofile (21) und ein an diesen motorisch ver tikal bewegbar gehaltenes, sich horizontal erstreckendes Füh rungsprofil (22) aufweist, an dem die Reinigungseinrichtung (9) motorisch horizontal bewegbar angeordnet ist, wobei be vorzugt Einrichtungen (28) zur Erkennung der jeweiligen End positionen der Bewegung des Führungsprofils (22) und/oder der Bewegung der Reinigungseinrichtung (9) vorgesehen sind. these two within the boiler (2) to be arranged at a predetermined distance from each other, each vertically extending support profiles (21) and a vertically movable to this motorically held, horizontally extending guide profile (22) on which the cleaning device (9 ) is arranged so that it can be moved horizontally by a motor, wherein devices (28) for detecting the respective end positions of the movement of the guide profile (22) and / or the movement of the cleaning device (9) are preferably provided.
12. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 11, 12. Cleaning system (1) according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Führungsprofil (22) aus mehreren Teilprofilen zusammenge setzt ist, die gemeinsam die Länge des Führungsprofils (22) definieren . the guide profile (22) is composed of several partial profiles, which together define the length of the guide profile (22).
13. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 11 oder 12, 13. Cleaning system (1) according to claim 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die motorische Vertikalbewegung des Führungsprofils (22) über zumindest einen Seil- oder Kettentrieb (23) realisiert ist, der außen auf dem Kessel (2) positioniert und dessen Seil bzw. Kette (24) durch eine Kesselöffnung (25) geführt und an dem Führungsprofil (22) befestigt ist. the motorized vertical movement of the guide profile (22) is realized via at least one cable or chain drive (23), which is positioned on the outside of the boiler (2) and whose cable or chain (24) is guided through a boiler opening (25) and on the guide profile (22) is attached.
14. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche, 14. Cleaning system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest eine innerhalb des Kessels (2) anzuordnende und dort in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung motorisch bewegbare Prüfeinrichtung vorgesehen ist, die ins besondere zur Durchführung einer visuellen Befundung und/oder zur Durchführung und Dokumentierung von Farbeindringprüfungen und/oder zur Durchführung von Ultraschallprüfungen ausgelegt ist . At least one test device to be arranged within the boiler (2) and which can be moved by motor in the vertical direction and in the horizontal direction is provided, which is designed in particular for carrying out a visual assessment and / or for carrying out and documenting color penetration tests and / or for carrying out ultrasound tests .
15. Verfahren zum Reinigen von im Innern eines Kessels (2) in Reihen angeordneten Wärmetauscherrohren (3) eines Wärmerück- gewinnungs-Dampfgenerators (4) eines Kombinationskraftwerks (5) unter Verwendung eines Reinigungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. A method for cleaning in the interior of a boiler (2) arranged in rows heat exchanger tubes (3) of a heat recovery steam generator (4) of a combination power plant (5) using a cleaning system (1) according to one of the preceding claims.
16. Verfahren nach Anspruch 15, 16. The method according to claim 15,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
als Reinigungsmedium mit NH40H versetztes Wasser, bevorzugt mit NH40H versetztes vollentsalztes Wasser verwendet wird, wobei der Anteil an NH40H insbesondere im Bereich zwischen 20 und 25 Gew.-% liegt und/oder wobei der pH-Wert des Reini gungsmediums insbesondere im Bereich von 10 bis 12 liegt. water mixed with NH40H, preferably fully demineralized water mixed with NH40H is used as the cleaning medium, the proportion of NH40H being in particular in the range between 20 and 25% by weight and / or in which the pH of the cleaning medium in particular in the range from 10 to 12 lies.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, 17. The method according to claim 15 or 16,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Steuerung der Bewegung der Reinigungseinrichtung (9) durch die Steuereinrichtung (29) basierend auf einem Algo rithmus autonom erfolgt, insbesondere unter Einbeziehung von Sensordaten von der Umgebung der Reinigungseinrichtung (9) überwachenden Sensoren und/oder von die Ist-Position der Rei nigungseinrichtung (9) überwachenden Sensoren. the control of the movement of the cleaning device (9) by the control device (29) takes place autonomously based on an algorithm, in particular with the inclusion of sensor data from sensors monitoring the environment of the cleaning device (9) and / or from the actual position of the cleaning device ( 9) monitoring sensors.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, 18. The method according to claim 15 or 16,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Bewegung der Reinigungseinrichtung (9) durch eine die Steuereinrichtung (29) bedienende Person gesteuert wird. the movement of the cleaning device (9) is controlled by a person operating the control device (29).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, 19. The method according to any one of claims 15 to 18,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
vor der Durchführung der Reinigung eine Befundung der zu rei nigenden Wärmetauscherrohre (3) und/oder nach der Reinigung eine Überprüfung des Reinigungsergebnisses durchgeführt wird/werden, insbesondere unter Verwendung einer Kameraein heit (31), die in die Reinigungseinrichtung (9) oder in die Prüfeinrichtung integriert ist, wobei die Befundung und/oder das Reinigungsergebnis bevorzugt zwecks Dokumentation gespei chert wird/werden. Before the cleaning is carried out, an assessment of the heat exchanger tubes (3) to be cleaned and / or after the cleaning a check of the cleaning result is / are carried out, in particular using a camera unit (31) which is in the cleaning device (9) or in the Test device is integrated, the diagnosis and / or the cleaning result is / are preferably stored for the purpose of documentation.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19 unter Ver wendung eines Reinigungssystems (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 20. The method according to any one of claims 15 to 19 using a cleaning system (1) according to one of claims 11 to 13,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Stützprofile (21) derart innerhalb des Kessels (2) posi tioniert werden, dass sie sich parallel zu den Wärmetauscher rohren (3) erstrecken, und dass das Führungsprofil (22) über seine Länge einen gleichmäßigen Abstand zur vordersten Reihe von Wärmetauscherrohren (3) aufweist, der insbesondere derart bemessen ist, dass die kürzeste Entfernung (a) zwischen einem Hochdruckflächenstrahler (12) der Reinigungseinrichtung (9) und den Wärmetauscherrohren (3) der vordersten Reihe im Be reich von 50 bis 200mm liegt, besser noch im Bereich von 80 bis 130mm. the support profiles (21) are positioned within the boiler (2) in such a way that they extend parallel to the heat exchanger tubes (3) and that the guide profile (22) is uniformly spaced along its length from the front row of heat exchanger tubes (3) has, in particular, such that the shortest distance (a) between a high-pressure surface heater (12) of the cleaning device (9) and the heat exchanger tubes (3) of the front row is in the range of 50 to 200 mm, better still in the range of 80 up to 130mm.
21. Verfahren nach Anspruch 20, 21. The method according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Stützprofile (21) während des Weiteren Betriebs des Wär- merückgewinnungs-Dampfgenerators (4) innerhalb des Kesselsthe support profiles (21) during further operation of the heat recovery steam generator (4) inside the boiler
(2) an Ort und Stelle verbleiben. (2) remain in place.
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