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Dokumentenidentifikation DE3908845A1 20.09.1990
Titel Verfahren zur kühlwasserseitigen Reinigung von Kondensatoren und Wärmetauschern
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Zörner, Walter, Dipl.-Ing., 8523 Igelsdorf, DE
DE-Anmeldedatum 17.03.1989
DE-Aktenzeichen 3908845
Offenlegungstag 20.09.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.1990
IPC-Hauptklasse F28G 9/00
IPC-Nebenklasse B08B 3/04   
Zusammenfassung Von Kühlwasser durchflossene Röhren von Kondensatoren und Wärmetauschern im Wasser-Dampf-Kreislauf von Energieumwandlungsanlagen sind verschiedenartigen Verschmutzungen an den Rohrinnenflächen ausgesetzt. Die hierdurch verursachte Verminderung des Wärmedurchgangs der Rohre hat einen Leistungsverlust der angeschlossenen Turbine zur Folge. Daher ist eine zuverlässige Reinigung der Rohre notwendig. Erfindungsgemäß erfolgt die Reinigung während des Betriebs der Kondensatoren, wobei mindestens eine in jedem Wasserkasten für einen Kühlwasserzulauf vorgesehene Spülvorrichtung jeweils eine kleine Anzahl von Rohren umfassende Gruppe der Rohre gleichzeitig abdeckt und gegen den Wasserkasten abschottet. Dabei wird erfindungsgemäß jeder Spülvorrichtung mit Überdruck Kühlwasser zugeführt, das aus den jeweils abgedeckten Rohren mit einer höheren Geschwindigkeit abströmt, als das Kühlwasser aus dem Wasserkasten. Nach und nach werden ohne Betriebsunterbrechung alle Rohre eines Kondensators, auch bei unterschiedlichen wasserkastenseitigen Rohrbodenflächen, programmgesteuert abgedeckt und gespült.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kühlwasserseitigen Reinigung von Kondensatoren im Wasser-Dampf-Kreislauf von Energieumwandlungsanlagen und von kühlwasserbeaufschlagten Wärmetauschern, insbesondere in Kraftwerken zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei eine Vielzahl von Rohren einen Wasserkasten für einen Kühlwasserzulauf mit einem Wasserkasten für einen Kühlwasserablauf verbindet und vom Kühlwasser durchströmt und gespült wird.

In Kondensatoren und Wärmetauschern von Wasser-Dampf-Kreisläufen sind üblicherweise zur Abfuhr der Wärme von Kühlwasser durchflossene Rohre mit einem Innenrohrdurchmesser in der Größenordnung von Zentimetern und typischen Längen im Bereich von einigen Metern vorgesehen. Diese Rohre sind verschiedenartigen Verschmutzungen an den Rohrinnenflächen ausgesetzt. Die Art der Ablagerungen hängt stark von der Zusammensetzung des Kühlwassers ab. Die Verschmutzungen bestehen beispielsweise aus Ablagerungen von Inhaltsstoffen aus dem Kühlwasser, dem sogenannten "Scaling" und/oder aus mikrobiologischem Bewuchs, dem sogenannten "Fouling". Die Ablagerungen vermindern den Wärmedurchgang auf der Wasserseite der Rohre. Dadurch führen diese Ablagerungen zu einem Anstieg von Temperatur und Druck auf der Kondensatorseite, so daß je nach der Dicke des Belages ein mehr oder weniger großer Leistungsverlust der angeschlossenen Turbine die Folge ist. Der Leistungsabfall beträgt bis zu einigen Prozent der Nennleistung und ist äußerst unerwünscht.

Eine Möglichkeit, den schlechten Wärmeübergang auf der Röhreninnenseite zu kompensieren, besteht darin, die Kühlfläche der Kondensatoren größer zu bemessen als bei ablagerungsfreien Rohre erforderlich wäre. Auch dabei ist jedoch ein manuelles Reinigen der Kondensatoren je nach der Kühlmittelbeschaffenheit in Abständen von einigen Wochen die Regel. Diese Reinigung ist im Hinblick auf die Größe der Kondensatoren sehr umständlich und zeitraubend. Außerdem ist eine Trennung der zu reinigenden Kondensatorteile vom Kühlwasserkreislauf wiederum mit einem entsprechenden Leistungsabfall für den Turbosatz verbunden.

Ein weit verbreitetes Verfahren zum Reinigen der Kondensatorrohre ist das sogenannte "Taprogge-Verfahren". Dabei werden zum Reinigen der Rohre Kugeln aus in sich elastischem Werkstoff eingesetzt. Bei großen Anlagen sind die Einrichtungen für das "Taprogge-Verfahren" wegen der durch die relativ großen Abmessungen der Kühlwasserleitungen bedingten großen Fangsiebe für die Kugeln sehr aufwendig und unter Umständen auch störanfällig. Außerdem ist die einwandfreie Funktion der Reinigung der Rohre nur sichergestellt, wenn das Kühlwasser und die Berohrung frei von groben Verschmutzungen gehalten wird und die Kugeln nicht blockiert werden. Dem Einsatz von Kühlwasser mit biologisch stark wachsenden Beimengungen, beispielsweise Muscheln, anderen Tieren oder Pflanzen, oder mit Grobverschmutzungen, sind daher beim Reinigen der Rohre mit dem "Taprogge-Verfahren" enge Grenzen gesetzt.

Zur Vermeidung von biologischem Wachstum in den Rohren ist es bekannt, das Kühlwasser zu chlorieren oder mit sogenannten Bioziden zu vergiften. Das Chlorieren oder die Verwendung von Bioziden zur Vermeidung eines biologischen Wachstums ist jedoch umweltschädlich. Zur Minimierung der Umweltbelastung wird in jüngerer Zeit eine sogenannte "Target Chlorination" angewendet, bei der das Chlorieren mit kleinen Dosierungen innerhalb der Wasserkammer der Kondensatoren abschnittsweise und intermittierend durchgeführt wird. Eine uneingeschränkte Anwendung des Chlorierens und des Einsatzes von Bioziden ist jedoch im Interesse der Vermeidung von schädlichen Umweltbelastungen in Zukunft zu vermeiden.

Untersuchungen über das Verhalten von Schmutzschichtbildungen durch "Fouling" in Rohren von Kondensatoren zeigen, daß das Entstehen der durch diese Vorgänge erzeugten Schmutzschichten in starkem Maße von der Geschwindigkeit des Kühlwassers abhängt. Die Bildung von Schmutzschichten aus abgelagerten Schwebstoffen, durch "Scaling", verhält sich ähnlich. Die Geschwindigkeit des Kühlwassers in den Rohren von Kondensatoren liegt im allgemeinen bei etwa 2 m/s. Deutlich höhere Kühlwassergeschwindigkeiten, die die Möglichkeit der Bildung von Ablagerungen in den Rohren stark verringern, führen zu großen Kühlwasserpumpenleistungen und sind daher unwirtschaftlich. Außerdem sind höhere Kühlwassergeschwindigkeiten für Rohre aus kupferhaltigen Werkstoffen im Dauerbetrieb wegen der Zerstörung der Korrosionsschutzschicht und der daraus resultierenden Gefahr fortschreitender Korrosion durch ausfurchende Abtragung nicht zulässig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur kühlwasserseitigen Reinigung bzw. Reinhaltung von Kondensatoren ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die mit einem geringen Energieaufwand eine weitgehend automatisierte Beseitigung von Ablagerungen aus kühlwasserdurchströmten Rohren in Kondensatoren ermöglicht.

Diese Aufgabe wird für Kondensatoren der eingangs genannten Art erfingungsgemäß dadurch gelöst,

  • - daß die Reinigung während des Betriebs der Kondensatoren erfolgt,
  • - daß mindestens eine in jedem Wasserkasten für den Kühlwasserzulauf vorgesehene Spülvorrichtung jeweils eine kleine Anzahl von Rohren umfassende Gruppe der Rohre gleichzeitig abdeckt und gegen den Wasserkasten abschottet,
  • - daß jeder Spülvorrichtung mit Überdruck Kühlwasser zugeführt wird und das Kühlmittel aus dieser die jeweils abgedeckten Rohre mit einer höheren Geschwindigkeit durchströmt als das Kühlwasser aus dem Wasserkasten und
  • - daß jede Spülvorrichtung nach einem vorgegebenen Programm nach und nach alle ihr zugeordneten Röhren vorübergehend abdeckt und spült.


Gemäß zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jede Spülvorrichtung schrittweise weiterbewegt und zeitlich zwischen den Bewegungsphasen jeweils in einer Position vor einer Gruppe von Rohren festgehalten und es verharrt die Spülvorrichtung in jeder Position eine vorgegebene Zeitspanne. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt der Überdruck in der Spülvorrichtung in den von ihr gerade abgedeckten Rohren eine Geschwindigkeit des Kühlwassers von mindestens 3 m/s und verharrt die Spülvorrichtung in jeder Position, bis der Strömungswiderstand der Spülvorrichtung in den gerade abgedeckten Rohren eine der Anzahl der abgedeckten Röhren zugeordneten Wert erreicht.

Dieses Verfahren wird zweckmäßigerweise mit einer Vorrichtung durchgeführt, in der ein Spülarm um eine zu den Rohren parallele und ihn tragende Hohlachse schwenkbar ist, durch die ihm von außen mit Überdruck Spülwasser zugeführt wird oder in der der Spülarm parallel zu seiner Längsachse verschiebbar ist, sich an den Wasserkasten durchsetzenden Führungsschienen abstützt und an diesen positioniert ist und eine Pumpe trägt, die dem Wasserkasten Kühlwasser entnimmt und mit Überdruck als Spülwasser dem Spülarm zuführt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß eine quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbare Führungsschiene eine in Längsrichtung der Führungsschiene verschiebbare Spülvorrichtung trägt und daß die Führungsschiene von sie führenden Schienen gestützt ist oder daß der Spüleinrichtung durch einen flexiblen Schlauch Kühlwasser mit Überdruck zugeführt wird und daß die Spüleinrichtung in jeder Position vom Rohrboden abhebbar oder auf den Rohrboden absenkbar ist.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtungen bestehen darin, daß ein von der Spülvorrichtung getragenes über den Rohrboden geführtes Gitter an dem Rohrboden haftende Verschmutzungen löst und daß der Spülvorrichtung von außerhalb des Wasserkastens gasförmige Stoffe, beispielsweise Helium zu Leckage-Testzwecken, zuführbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Kondensatoren im Wasser-Dampf-Kreislauf von Energieumwandlungsanlagen hat den Vorteil, daß die Reinigung während des Betriebs der Kondensatoren erfolgt und jeweils nur eine kleine Anzahl von Rohren gleichzeitig von einer Spülvorrichtung abgedeckt und gespült werden, so daß eine für die Reinigung benötigte Geschwindigkeit des Spülwassers relativ geringe Pumpleistungen für den notwendigen Überdruck des Spülwassers in den Rohren erfordert. Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtungen ermöglichen die Reinigung der Rohre von Kondensatoren mit unterschiedlichen kühlwasserseitigen Rohrbodenflächen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Ausschnitt einen Wasserkasten für einen Kühlwasserzulauf mit einer Spülvorrichtung;

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Rohrboden mit in einem kreisförmigen Feld angeordneten Rohren und mit einem zentrisch geführten Spülarm;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Rohrboden mit in einem rechteckförmigen Feld angeordneten Rohren mit einem quer zu einer zentrischen Führung in seiner Längsrichtung verschiebbaren Spülarm;

Fig. 5 im Schnitt eine Spülvorrichtung mit einer sie tragenden, sich am Wasserkasten abstützenden und von einer Hohlachse quer zu ihrer Längsrichtung gehalterten Führungsschiene und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Rohrboden mit einer translatorisch geführten Spüleinrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein kühlwasserseitiger Wasserkasten 1 eines Kondensators mit einem Rohrboden 2 und darin gehalterten Röhren 3 ist üblicherweise durch einen annähernd kugelschalenförmigen Wasserkastendeckel 4 abgeschlossen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß Fig. 1 ein Spülarm 5 innerhalb des Wasserkastens 1 quer zu seiner Längsrichtung an einem zentrisch im Wasserkastendeckel 4 abdichtend gehalterten Hohlarm 6 beweglich angeordnet. Ein von einer Hohlachse 6 außerhalb des Wasserkastens 1 getragener Motor 7 treibt den Spülarm 5 über die Hohlachse 6 zu einer rotierenden Bewegung an. Auf nicht näher dargestellte Art einem Kühlwasserstrom entnommenes Kühlwasser wird nach Passieren eines Filters mit durch eine Pumpe 10 erzeugtem Überdruck als Spülwasser dem Spülarm 5 zugeführt.

Zur Aufrechterhaltung eines Überdrucks des Spülwassers in der Spülvorrichtung sind gemäß Fig. 2 die jeweils vom Spülarm 5 abgedeckten Rohre 3 am Rohrboden 2 gegen den Innenraum des Wasserkastens 1 durch eine in sich elastische Dichtung 11 abgeschlossen.

Zur Spülung aller in ihrer Gesamtzahl im Rohrboden 2 kreisförmig angeordneten Rohre 3 ist innerhalb oder außerhalb des Spülarms 5 eine Zahnstange vorgesehen, über die der Radius des um die ihn tragende Hohlachse 6 drehbar angeordneten Spülarms 5 variierbar ist.

Durch gesteuerte Kombinationen aus Drehbewegungen und Längsverschiebungen des Spülarms 5 betreibt der Spülarm 5 gemäß Fig. 4 in ihrer Gesamtheit im Rohrboden 2 auf einem rechteckigen Feld 8 angeordnete Rohre 3, so daß alle innerhalb dieses Feldes aufgespannten Rohre 3 abdeckbar und spülbar sind. Bei einem großen Längen/Breiten-Verhältnis des Feldes 8 ist zur Kompensation der durch den Überdruck gegenüber dem Spülwasserkreislauf bedingten Reaktionskraft im Spülarm 5 eine den Wasserkasten durchsetzende und den Spülarm 5 stützende Führungsschiene 11 vorgesehen. Dabei ist eine teleskopische Ausführung des Spülarms 5 vorgesehen, so daß eine Verschiebung des Spülarms 5 in seiner Längsrichtung durch die ihn führende und stützende Führungsschiene 11 erfolgt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß Fig. 6 auch eine Spülvorrichtung geeignet, die in ihrer Gesamtheit auf einem rechteckigen, quadratischen oder kreisförmigen Feld angeordnete Rohre 3 abdeckt und spült. Dabei wird eine dem Spülarm 5 entsprechende Spülvorrichtung 12 quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbar von den Wasserkasten durchsetzenden Schienen 13 gestützt und translatorisch über den Rohrboden 3 geführt, wobei die Spülvorrichtung 12 eine in ihrer Längsrichtung verschiebbare, in jeder Position vom Rohrboden 2 abhebbare oder auf den Rohrboden 2 absenkbare Spülkammer 14 trägt. Durch einen flexiblen Schlauch wird der Spülkammer 14 Kühlwasser aus dem Wasserkasten 1 mit Überdruck als Spülwasser zugeführt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur kühlwasserseitigen Reinigung von Kondensatoren im Wasser-Dampf-Kreislauf von Energieumwandlungsanlagen und von kühlwasserbeaufschlagten Wärmetauschern, insbesondere in Kraftwerken zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei eine Vielzahl von Rohren einen Wasserkasten für einen Kühlwasserzulauf mit einem Wasserkasten für einen Kühlwasserablauf verbindet und vom Kühlwasser durchströmt und gespült ist, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß die Reinigung während des Betriebs der Kondensatoren erfolgt,
    2. - daß mindestens eine vorgesehene Spülvorrichtung in jedem Wasserkasten des Kühlwasserzulaufs jeweils eine kleine Anzahl umfassende Gruppe der Rohre gleichzeitig abdeckt und gegen den Wasserkasten abschottet,
    3. - daß jeder Spülvorrichtung mit Überdruck Kühlwasser zugeführt wird und das Kühlwasser aus dieser durch die jeweils abgedeckten Rohre mit einer höheren Geschwindigkeit abströmt als das Kühlwasser aus dem Wasserkasten und
    4. - daß jede Spülvorrichtung nach einem vorgegebenen Programm nach und nach alle ihr zugeordneten Rohre vorübergehend abdeckt und spült.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spülvorrichtung schrittweise weiterbewegt und zeitlich zwischen den Bewegungsphasen jeweils in einer Position vor einer Gruppe von Rohren festgehalten ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülvorrichtung in jeder Position eine vorgegebene Zeitspanne verharrt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck in der Spülvorrichtung in den von ihr gerade abgedeckten Röhren eine Geschwindigkeit des Kühlwassers von mindestens 3 m/s erzwingt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülvorrichtung in jeder Position verharrt, bis der Strömungswiderstand des Kühlwassers in den gerade abgedeckten Röhren einen der jeweils abgedeckten Gruppe von Röhren zugeordneten Minimalwert erreicht.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülvorrichtung ein um eine zu den Röhren parallele und ihn tragende Hohlachse schwenkbarer Spülarm dient, dem durch die Hohlachse von außen mit Überdruck Spülwasser zugeführt wird und daß der Spülarm bei seiner Schwenkbewegung nacheinander alle wasserkastenseitigen Enden von Rohren in einem kreisförmigen Rohrboden bestreicht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülarm in seiner Längsrichtung quer zu der ihn tragenden Hohlachse verschiebbar ist, alle wasserkastenseitigen Enden von Röhren in einem rechteckigen oder quadratischen Rohrboden bestreicht und sich das freie Ende des Spülarms an einer gehäusefesten Schiene abstützt.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülvorrichtung auch zu ihrer Längsachse verschiebbar ist und sich an den Wasserkasten durchsetzenden gehäusefesten Führungsschienen abstützt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülarm bzw. die Spülvorrichtung eine Pumpe trägt, die dem Wasserkasten Kühlwasser entnimmt und mit Überdruck als Spülwasser der Spülvorrichtung zuführt.
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine quer zu ihrer Längsrichtung verschiebbare Führungsschiene eine in Längsrichtung der Führungsschiene verschiebbare Spülvorrichtung trägt und daß die Führungsschiene von sie führenden Schienen gestützt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spülarm bzw. der Spülvorrichtung durch einen flexiblen Schlauch Kühlwasser mit Überdruck zugeführt wird.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung in jeder Position vom Rohrboden abhebbar oder auf den Rohrboden absenkbar ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Spülvorrichtung getragenes über den Rohrboden geführtes Gitter an dem Rohrboden haftende Verschmutzungen löst.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülvorrichtung von außerhalb des Wasserkastens gasförmige Stoffe, beispielsweise Helium zu Leckage-Testzwecken, zuführbar sind.






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