und Kosteneinsparungen bei der Reinigung von Wasserdampfkesseln

Technical Bulletin
Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Reinigung von Wasserdampfkesseln
Nummer: 2010/06
Einleitung
Bei der niederländischen Flevo Power Lelystad werden die
alten Gasgeneratoren von Electrabel durch neue
Gasgeneratoren mit Abhitzekesseln ersetzt. In einem GuDKombikraftwerk wird die Gasturbine durch die
Verbrennung von Erdgas angetrieben. Die Abhitze der
Abgase wird wiedergewonnen und durch einen
Wärmetauscher geleitet, um Dampf zu erzeugen. Der
Dampf wird zur Dampfturbine geleitet, um Elektrizität zu
erzeugen.
Eines der Hauptprobleme ist die Dampfqualität. Dampfturbinenschaufeln sind sehr empfindlich gegenüber
Auswirkungen von Unreinheiten, wie Partikel usw. Um die
Dampfqualität zu optimieren, ist daher vor Inbetriebnahme
eine Reinigung für den gesamten Dampf- und Wasserkreislauf des Kessels erforderlich.
Alstom Power hat eine chemische Reinigungsmethode
entwickelt, einschließlich anschließender Dampfabgabe.
Dieses Verfahren reduziert den erforderlichen Zeit- und
Energieaufwand für eine effektive Dampfabblassung. Die
Methode hat sich bei mehreren Anlagen als effektiv und
Zeit und kostensparend erwiesen. Vecom Industrial
Services BV hat sich vertraglich das Recht gesichert, dieses
innovative chemische Reinigungsverfahren verwenden zu
dürfen.
Der Zweck dieser chemischen Reinigung ist, eine saubere
Stahloberfläche mit einer passivierenden Magnetitschicht
zu erhalten. Diese Technik sollte die Dampfqualität
schneller verbessern. Die saubere Oberfläche der neuen
Installation eignet sich ideal für die weitere Neubildung
einer natürlichen Magnetitschicht, die sich während des
Betriebs bildet.
Die chemische
Reinigung wird
gemäß VGBRichtlinien durchgeführt und
umfasst eine
Reihe aufeinander
folgende Schritte:
Foto 2: Aufbau der
Reinigungsausrüstung
(850 m3/h, dieselbetriebene Pumpe)
Foto 1: Aggregat 4 des Flevo-Kraftwerks im Bau
- Hochgeschwindigkeitsspülung, um lose Partikel zu
entfernen.
- Entfettung, um Schmiermittel/Öl zu entfernen
- Eine Säurephase mit Flusssäure, um Eisenoxide und
Silikate zu entfernen.
- Zweite Spülung, um die Säure auszuspülen und Partikel
aus der Säurephase zu entfernen.
- Passivierung, um einen schützenden Eisenoxidfilm
(Magnetit) zu bilden.
Die Dampf- und Wasserkreisläufe umfassen die “standardmäßigen” Kesselteile und einen zusätzlichen Speisewasserbehälter. Dieser Kreislauf mit einem riesigen Volumen von
3
550 m ist ziemlich außergewöhnlich. Mangels Abwassergrube wurde das Abwasser in Kähnen gesammelt. Das
Wasser der ersten Spülung eignete sich nach Filterung für
die Entsorgung im lokalen Abwasserkanal. Doch alle
anderen Abwässer wurden aufgefangen und gemäß der
niederländischen Umweltgesetzgebung bei einer speziellen
Abwasseraufbereitungsanlage entsorgt.
Durchführung der chemischen Reinigung
Das Ziel der chemischen Reinigung war: Eisenoxide (Rost),
Silikate, losen Schmutz und Partikel sowie Kesselstein zu
entfernen und eine Magnetitschicht auf der Stahloberfläche zu erzeugen.
Was diesen Reinigungsvorgang so besonders macht, ist die
säurebasierte Reinigung des Speisewassertanks mit einem
3
zusätzlichen Volumen von 140 m . Dies macht die Reinigung
komplizierter. Daher konnte während der
Säurereinigungsphase nur das gesamte System auf einmal
durchgespült werden, d. h. das zu reinigende Gesamt3
volumen überstieg 550 m !
Um die Homogenität der Säurelösung nach der Dosierung
der konzentrierten Säure beizubehalten, wurden an jedem
Drucksystem und am Speisewassertank Kesselprobekontrollen installiert. Die chemische Reinigung des Dampfund Wasserkreislaufs eines Kessels erfolgt normalerweise
mit Flusssäure. Seit vielen Jahren richten sich
Kesselhersteller standardmäßig nach der “VGB-Richtlinie
R513” für die chemische Reinigung. Durch die
Foto 3: Vorübergehende Leitungen für die chemische Reinigung (DN 250)
Hochgeschwindigkeitsspülung gewährleistet diese Methode
die Entfernung loser Partikel vor der eigentlichen
chemischen Reinigung. Vor der Säurereinigung erfolgt eine
Entfettungsphase, um
atmosphärischen Kesselstein, Schmiermittel und Öl zu
entfernen. Diese Arten von Verunreinigungen behindern
den Säurereinigungsprozess.
Die Reinigung mit Säure erfolgt mittels einer heißen
Flusssäurelösung mit Inhibitoren. Obwohl konzentrierte
Flusssäure stark toxisch und korrosiv ist, ist es als
chemisches Reinigungsmittel sehr verbreitet. Im Vergleich
zu anderen Chemikalien bietet es mehrere Vorteile. Eines
der Hauptmerkmale ist die Fähigkeit, Silikate (Sand usw.)
aufzulösen. Außerdem ist die Aufbereitung des Abwassers
relativ einfach und günstiger im Vergleich zu allen anderen
alternativen chemischen Lösungen. Um das Grundmaterial
zu schützen, d. h. die Stahloberfläche, wird der Säurelösung
ein Inhibitor beigegeben.
Die Säurephase wird durch die Analyse verschiedener
Parameter überwacht; Flusssäurekonzentration und
aufgelöstes Eisen. Wenn sich die Eisenkonzentration
stabilisiert, sind alle Eisenoxide aufgelöst. Dadurch wird die
Säurephase abgeschlossen. Weil der Speisewasserbehälter
im Dampf- und Wasserkreislauf gereinigt werden muss, war
es nicht möglich, die Säure durch Hochgeschwindigkeitsspülung auszuspülen. Daher wurde die Säure mit Stickstoff
ausgeleitet. Stickstoff verhindert die Bildung von Flugrost
auf Stahloberflächen. Eine zweite Hochgeschwindigkeitsspülung erfolgt, um vor der Passivierung verbliebene
Fluoride zu entfernen. Im letzten Schritt ist eine kalte
Passivierung mit alkalischem pH-Wert erforderlich, um eine
Magnetitschicht auf der Stahloberfläche zu bilden.
Abwasser
Aus technischen Gründen konnten die Abwässer des
Reinigungsprozesses nicht vor Ort aufbereitet werden.
Außerdem stand auch nicht genug Platz zur Verfügung, da
das Kraftwerk auf einer Insel steht. Daher wurde das
Abwasser in Kähnen gesammelt, jeder mit einer Kapazität
von 2000 t, und zu einer geeigneten Aufbereitungsanlage in
den Niederlanden gebracht.
Schwierige Umstände
Neben den Schwierigkeiten bei der Säurereinigung des
Speisewassertanks und des Vorwärmers, waren die
Wetterbedingungen während dieses Projekts ziemlich
extrem. Aufgrund des schweren Winters (mit Schnee und
Minustemperaturen) von 2009/2010 waren spezielle
Vorsichtsmaßnahmen für die Durchführung der chemischen
Reinigung bei Temperaturen unter Null nötig.
Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus. Dadurch können
Stahlrohre jeder Wandstärke leicht brechen. Um zu
verhindern, dass die Leitungen und der Kessel einfrieren,
wurden der Kessel und die vorübergehenden Leitungen
isoliert. Heizgeräte und Warmluftgebläse wurden an allen
Seiten platziert, um die Temperatur des Systems über Null
zu halten. Dank dieser Maßnahmen konnte der
Reinigungsprozess unter extremen Wetterbedingungen
erfolgreich durchgeführt werden.
Schließlich waren beide Systeme gemäß des Verfahrens
chemisch gereinigt. Der Endkunde führte Kontrollen durch
und war mit dem Endergebnis der chemischen Reinigung
zufrieden.
Foto 4: Eis entfernt von Demiwasserleitung
Autor: F. van der Kolk & T. van Os
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