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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR CLEANING HEAT EXCHANGER TUBES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/126370
Kind Code:
A1
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).

Inventors:
KÄHLER GEORGE (DE)
MORRA CARLOS (DE)
WENNEMANN MANFRED (DE)
WIESNER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/082750
Publication Date:
June 25, 2020
Filing Date:
November 27, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F22B37/48; F22B37/52
Foreign References:
US20080022948A12008-01-31
US20110000643A12011-01-06
EP3172736A12017-05-31
US4715324A1987-12-29
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Claims:
Patentansprüche

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.

2. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Pumpeinrichtung (11) derart ausgelegt ist, dass sie das Reinigungsmedium mindestens auf 30 bar verdichtet.

3. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Reinigungseinrichtung (9) einen Hochdruckflächenstrahler (12) aufweist, der bevorzugt unbeweglich an dieser gehalten ist .

4. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

5. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Hochdruckflächenstrahler (12) und die Reinigungslanze (13) in vertikaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind .

6. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Austrittsöffnung (16) oder Austrittsdüse an einem drehbar an der Reinigungslanze (13) angeordneten Dü senkopf (17) vorgesehen ist.

7. Reinigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die Reinigungslanze (13) in einer horizontalen Ebene schwenk bar ist, insbesondere motorisch schwenkbar.

8. Reinigungssystem (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

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.

9. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

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 .

10. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

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. 11. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

12. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Führungsprofil (22) aus mehreren Teilprofilen zusammenge setzt ist, die gemeinsam die Länge des Führungsprofils (22) definieren .

13. Reinigungssystem (1) nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

14. Reinigungssystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

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 .

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.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bewegung der Reinigungseinrichtung (9) durch eine die Steuereinrichtung (29) bedienende Person gesteuert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19 unter Ver wendung eines Reinigungssystems (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

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.

21. Verfahren nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Stützprofile (21) während des Weiteren Betriebs des Wär- merückgewinnungs-Dampfgenerators (4) innerhalb des Kessels

(2) an Ort und Stelle verbleiben.

Description:
System und Verfahren zur Reinigung von Wärmetauscherrohren

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 .

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.

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 C0 2 -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 C0 2 -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 .

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.

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.

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 .

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 .

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 .

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.

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 .

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.

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.

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

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

Figur 3 eine schematische Draufsicht einer Prüfein richtung .

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Reinigen der Wärmetau scherrohre 3 unter Verwendung des Reinigungssystems 1 be schrieben :

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 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 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 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.

Zudem können weitere Prüfungen durchgeführt werden, wie bei spielsweise Farbeindringprüfungen, Ultraschallprüfungen oder dergleichen, insbesondere unter Einsatz einer Prüfeinrichtung der zuvor beschriebenen Art.

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.

Nunmehr kann der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger wieder an gefahren werden.

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 .