DE3125546A1

DE3125546A1 - Verfahren und system zum reinigen der kuehlrohre eines waermetauschers

Info

Publication number: DE3125546A1
Application number: DE19813125546
Authority: DE
Inventors: Masahiko Mito Miyai; Yasuteru Mukai; Isao Hitachi Okouchi; Katsumoto Hitachi Otake; Takuya Sasaki; Sankichi Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1982-03-04
Also published as: US4476917A; DE3125546C2; KR870000169B1; JPS5714193A; KR830006651A; AU528371B2; AU7211081A; CA1159818A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Verfahren und System zum Reinigen der Kühlrohre eines Wärmetauschers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen einer Vielzahl Kühlrohre in einer Wärmetauschereinheit eines Dampfkraftwerks, insbesondere durch Zirkulation einer Anzahl Reinigungskörper, z. B. Schaumstoffkugeln, durch die Kühlrohre.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Reinigungssystem zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Normalerweise umfaßt ein Dampfkraftwerk einen Kondensator mit einer Vielzahl von Kühlrohren, deren eine Enden sich zu einer Kühlwassereinlaßkammer und deren andere Enden sich zu einer Kühlwasserauslaßkammer öffnen, wobei beide Kammern im Kondensator gebildet sind. Mit der Kühlwassereinlaßkammer und der Kühlwasserauslaßkammer sind jeweils eine Kühlwassereinlaßleitung bzw. eine Kühlwasserauslaßleitung verbunden. Das Kühlwasser wird von einer Kühlwasserförderpumpe in die Einlaßkammer des Kondensators durch die Einlaßleitung zugeführt und auf sämtliche Kühlrohre verteilt, die es durchströmt, wonach es die Kühlwasserauslaß-

kammer erreicht und aus dieser durch die Kühlwasserauslaßleitung abgeführt wird.

Im Dampfkraftwerk eines üblichen Elektrizitätswerks
oder eines Kernkraftwerks wird als Kühlwasser für den
Kondensator normalerweise Meerwasser eingesetzt. Üblicherweise enthält das Meerwasser verschiedene Fremdstoffe wie Schlamm, Meerestiere usw. Infolgedessen haften diese
Fremdstoffe an den Innenflächen der Kühlrohre und verschmutzen dieselben, was eine verminderte Wärmeübertragung über die Wandungen der Kühlrohre zur Folge hat. Dadurch wird die Wärmeübertragungsleistung des Kondensators verschlechtert und der Pegel des auf der Dampfseite des
Kondensators gebildeten Unterdrucks verringert, wodurch wiederum unerwünschterweise der Gegendruck der Krafterzeugungsturbine erhöht und der Stromerzeugungswirkungsgrad der gesamten Anlage verringert wird. Um dies zu vermeiden, ist eine Reinigung der Kühlrohr-Innenflächen
unbedingt erforderlich.

Die Reinigung der Kühlrohre erfolgt durch Zirkulation einer Anzahl Reinigungskörper wie Schaumstoffkugeln durch die Kühlrohre zusammen mit dem Kühlwasser.

Bei dem konventionellen Kühlrohr-Reinigungssystem werden die Reinigungskörper in die Kühlwassereinlaßleitung des Kondensators eingespeist und zur Kühlwassereinlaßkammer verbracht, aus der sie durch die Kühlrohre geschickt werden, wonach sie die Kühlwasserauslaßkammer erreichen und durch die Kühlwasserauslaßleitung aus dem Kondensator
austreten. Schließlich werden die Reinigungskörper in
der Kühlwasserabführleitung aufgefangen.

Bisher wurden keine Versuche unternommen, die Verschmutzung der Kühlrohre im Kondensator quantitativ zu bestimmen. D. h. bei dem konventionellen Verfahren werden verschiedene Daten wie Unterdruckpegel im Kondensator, Eintrittstemperatur des Kühlwassers, Austrittstemperatur des Kühlwassers, Förderdruck der Kühlwasserförderpumpe usw. unabhängig voneinander beobachtet. Die Reinigung wird durchgeführt, wenn Anzeigen einer Kühlrohrverschmutzung auftreten, z. B. eine Verringerung des Kondensator-Unterdrucks, eine Abnahme der Temperaturdifferenz des Kühlwassers an der Einlaß- und der Auslaßseite, ein Anstieg des Pumpenförderdrucks usw. Wenn als Kühlwaaser Meerwasser eingesetzt wird, ändern sich Menge und Art der Schmutzstoffe wie Schlamm und Meerestiere in Abhängigkeit von der Oahreszeit. Einige der Schmutzstoffe können sich in den Kühlrohren drastisch vermehren und eine sehr schnelle Verschmutzung bewirken.

Somit ist es unmöglich, eine wirksame Reinigung der Kühlrohre mit dem konventionellen System zu erzielen, bei dem die Verschmutzung der Kühlrohre qualitativ durch Beobachtung voneinander unabhängiger Daten bestimmt wird. Infolgedessen wird bisher der Wirkungsgrad des Kraftwerks in unerwünschter Weise aufgrund einer unzureichenden Handhabung der Reinigung der Kühlrohre verringert.

Um den Kondensator möglichst sauber zu halten, ist es bisher eine übliche Maßnahme, die Reinigung nach Maßgabe eines Gahresreinigungsplans durchzuführen, der vorher ausgearbeitet wird und die jahreszeitlichen Änderungen in bezug auf Menge und Art der Ln den Kondensator eintretenden Schmutzstoffe berücksichtigt. D. h. daß sich die Häufigkeit oder die Notwendigkeit der Reinigungsarbeiten je nach der Jahreszeit ändert. Diese qualitative Bestim-

mung der Verschmutzung, d. h. das qualitative Management der Sauberkeit, kann keine wirksame und zufriedenstellende Reinigung der Kühlrohre zur Folge haben. Um eine gleichbleibende Leistung des Dampfkraftwerks zu unterhalten, ist es besonders erwünscht, den Sauberkeitsgrad der Kühlrohre genau zu bestimmen und die Reinigung immer dann durchzuführen, wenn dies erforderlich wird, d. h. wenn die Sauberkeit unter einen vorbestimmten Grenzwert gesunken ist.

In der US-Patentanmeldung Nr. 213 095 (AT k. Dez. 1980) ist ein verbessertes Rohrreinigungsverfahren angegeben. Dabei werden die Wärmeflüsse über die Rohrwandung von Wärmeflußfühlern, die an einigen der Kühlrohre befestigt sind, erfaßt, während die Temperaturdifferenz des Kühlwassers zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite des Kondensators mit Temperaturfühlern erfaßt wird, die in der Kühlwassereinlaß- und der Kühlwasserauslaßleitung angeordnet sind. Dann wird die Gesamtwärmeübergangszahl aus den Meßdaten errechnet zur Erzeugung einer Anzeige der Ist-Sauberkeit des Kühlrohre, so daß der Bediener davon unterrichtet wird, ob und wann der Zeitpunkt zum Reinigen der Rohre eingetreten ist. Dieses Verfahren befriedigt in gewissem Maß den Bedarf nach einer ausreichenden Reinigung der Kühlrohre. Es ist jedoch immer noch unbefriedigend, obwohl es eine qualitative Erfassung des Sauberkeitsgrads der Kühlrohre und eine Auswahl des Zeitpunkts für eine wirksame Reinigung erlaubt,, und zwar aus den nachstehenden Gründen.

Es weisen nämlich nicht immer sämtliche der Vielzahl Kühlrohre im Kondensator den gleichen Verschmutzungsgrad auf. Die Reinigungskörper, z. B. Schaumstoffkugeln, werden in die Kühlwassereinlaßkammer eingeleitet und dann auf die Vielzahl Kühlrohre verteilt. Das bedeutet, daß einige

- ίο -

der Kühlrohre eine ausreichende Anzahl Reinigungskörper aufnehmen können, während andere Kühlrohre dies nicht tun können, und zwar hauptsächlich aufgrund des Einflusses des Strömungszustands des Kühlwassers. Somit ist es mit dem herkömmlichen Reinigungsverfahren, bei dem sämtliche Kühlrohre als eine Gruppe angesehen werden, unmöglich, sämtliche Kühlrohre in gleichem Maß zu reinigen.

Zum gleichmäßigen und zufriedenstellenden Reinigen sämtlicher Kühlrohre ist es erforderlich, den Verschmutzungszustand örtlich und quantitativ zu erfassen und die Reinigung mit einer jeweils geeigneten Reinigungskraft an jedem örtlichen Verschmutzungspunkt durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens und eines Systems zum Reinigen von Kühlrohren, wobei nach örtlicher Erfassung des Verschmutzungszustands der Kühlrohre eine wirksame Reinigung jedes örtlichen Bereichs von Rohrbündeln in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad möglich ist.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Reinigen der Kühlrohre einer Wärmetauschereinheit mit einem Dampfraum, durch den die Kühlrohre verlaufen und in den in einem Dampfkraftwerk erzeugter Dampf unter einem Dampfdruck einführbar ist zwecks Wärmeaustausche mit die Kühlrohre durchströmendem Kühlwasser, mit einem Einlaß zum Verteilen des eine Einlaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers auf die einen Enden der Kühlrohre und einem Auslaß zur Aufnahme des eine Auslaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers aus den anderen Enden der Kühlrohre, wobei das Verfahren wie folgt abläuft: Erfassen der durch die Kühlrohrwandungen an ausgewählten Kühlrohren übertragenen Wärmeflüsse, Ableiten

- Ii -

von Information betreffend den Dampfdruck, die Einlaß- und die Auslaßtemperatur, Bestimmen der Sauberkeit der Kühlrohre durch mit der Information durchgeführte Berechnungen, Einführen von Reinigungskörpern in das Kühlwasser durch den Einlaß zwecks Verteilung der Reinigungskörper auf die Kühlrohre zum Reinigen derselben und Aufnehmen der Reinigungskörper aus dem Kühlwasser durch den Auslaß ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre in eine Mehrzahl Untergruppen unterteilt werden, deren jede eine Mehrzahl Kühlrohre mit ähnlichem Sauberkeitszustand aufweist, daß aus jeder Untergruppe ein Kühlrohr ausgewählt wird, und daß die Reinigungskörper in die jeweiligen Untergruppen in Mengen eingeführt werden, die zum Reinigen der Kühlrohre jeder Untergruppe nach Maßgabe der Sauberkeit der Kühlrohre dieser Untergruppe geeignet sind.

Fig.	2
Fig.	3
Fig.
Fig.	5
Fig.	6

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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Reinigungssystems nach der Erfindung zum Reinigen der Kühlrohre eines Kondensators;

eine Schnittansicht II-II nach Fig. 1; eine Schnittansicht III-III nach Fig. 1; eine Perspektivansicht des in Fig. 3 gezeigten Ausschnitts;

das Blockschaltbild eines Reinigungssystems nach Fig. 2;

die Beziehung zwischen dem Ausgang eines Wärmeflußfühlers und dem Wärmefluß durch die Wandung eines Kühlrohrs;

Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Sauberkeitsgrad der Kühlrohre, dem Kondensator-Unterdruck und dem Lastpegel in einem Dampfkraftwerk;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, das die Operation des Reinigungssystems neich Fig. 5 zeigt; und

Fig. 9 eine Durchsicht, die zeigt, wie ein Wärmestromfühler befestigt ist.

Nach Fig. 1, die schematisch das Kühlrohr-Reinigungssystem zeigt, weist ein Dampfkraftwerk einen Kondensator 1 mit einer Vielzahl von Kühlrohren 2 auf. Kühlwasser wird den Kühlrohren 2 durch eine Kühlwassereinlaßleitung 3 und eine Kühlwassereinlaßkammer 4 des Kondensators 1 zugeführt. Dann wird das Kühlwasser in einer Kühlwasserauslaßkammer 5 des Kondensators 1 aufgenommen und durch eine Kühlwasserauslaßleitung 7 abgeführt. Ferner sind ein Kühlwassereinlaßtemperaturfühler 17, ein Kühlwasserauslaßtemperaturfühler

18 sowie ein Dampfdruckfühler 16 für den Dampfdruck im Kondensator 1 vorgesehen. Dabei werden die Kühlrohre 2 gereinigt, indem Reinigungskörper 15, z. B. Schaumstoffkugeln, in den Kreislauf eingebracht werden. Das Reinigungssystem umfaßt eine Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8, eine Reinigungskörper-Sammeleinheit 9, die mit der Förderöffnung der Pumpe 8 in Verbindung steht, und eine Reinigungskörper-Düse 13, die mit der Sammeleinheit 9 über eine Leitung 12 verbunden ist und sich in die Kühlwassereinlaßkammer *l· öffnet. Ferner umfaßt das Reinigungssystem eine Reinigungskörper-Fangeinheit 7, die in der Kühlwasserauslaßleitung 6 angeordnet ist. Die Fangeinheit 7 steht über eine Leitung 11 mit der Saugöffnung der Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 in Verbindung.

Die von der Zirkulationspumpe 8 zugeführten Reinigungskörper 15 werden in die Kühlwassereinlaßleitung 3 eingespeist und zusammen mit dem Kühlwasser in die Kühlwassereinlaßkammer 4· bewegt. Die Reinigungskörper werden zusammen mit dem Kühlwasser auf eine Vielzahl Kühlrohre 2 verteilt und durchströmen diese, bis sie die Kühlwasserauslaßleitung über die KÜhlwasserauslaßkammer 5 erreichen. Dann werden die Reinigungskörper in der in die Leitung 6 eingeschalteten Fangeinheit 7 aufgefangen und zur Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 rückgeführt.

Tatsächlich werden die Reinigungskörper 15 nicht gleichmäßig über sämtliche Kühlrohre verteilt, und zwar aufgrund des Einflusses des Strömungszustands des Kühlwassers. Z. B. können an den oberen und unteren (in Fig. 1) Teilen angeordnete Kühlrohre nur eine kleine Menge Reinigungskörper aufnehmen, während die nahe dem Zentrum des Kondensatorquerschnitts befindlichen Kühlrohre eine große Menge

Reinigungskörper 15 aufnehmen können. Infolgedessen können die Kühlrohre in den oberen und unteren Bereichen nicht ausreichend gereinigt werden, während die Kühlrohre im Zentralbereich zufriedenstellend gereinigt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2-8 wird das Reinigungssystem näher erläutert.

Die Reinigungskörper-Düsen 13 sind in mehrfacher Anzahl so angeordnet, daß sie sich in die Kühlwassereinlaßkammer 4 des Kondensators öffnen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Generator 500 von der Turbine 400 nach Fig. 1 getrieben und erzeugt elektrischen Strom. Somit ist der Wärmeaustauscher bei diesem Ausführungsbeispiel der Kondensator 1, der den Dampf verflüssigt, der das in der Turbine 400 wirksame Arbeitsmedium ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das die Vielzahl Kühlrohre umfassende Rohrbündel in zwei Gruppen unterteilt, d. h. eine linke und eine rechte Gruppe, die zueinander symmetrisch sind, und jede Gruppe ist wiederum in Untergruppen, also eine obere, eine mittlere und eine untere Untergruppe, unterteilt. Somit sind sechs Untergruppen A, B, C, D, E und F vorhanden. Es sind sechs Reinigungskörper-Düsen 13 vorgesehen, die sich in die Kühlwassereinlaßkammer 4 öffnen, und die Düsen sind jeweils entsprechenden Kühlrohr-Untergruppen gegenüber vorgesehen. 3ede Reinigungskörper-Düse 13 weist ein Ventil 14 zum Einstellen der Fördermenge der Reinigungskörper auf. 3edem Ventil 14 werden Reinigungskörper 15 von der Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 über Zweigleitungen 12a, 12b, die von der Leitung 12 abzweigen, zugeführt.

Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Kombination aus Reinigungskörper-Düse 13 und Ventil 14 für jede Untergruppe A-F von Kühlrohren 2 vorgesehen ist.

Die Perspektivansicht von Fig. 2, die einen Ausschnitt
aus Fig. 2 darstellt, erleichtert das Verständnis der
Anordnung. Steuersignalleitungen b,, b-, b~, b. , b,- und
b.. sind mit den jeweiligen Ventilen 14 verbunden, so daß

die Zufuhrmengen der Reinigungskörper 15 für die einzelnen Ventile 14 einstellbar sind, die ihren Öffnungsgrad nach Maßgabe der Steuersignale ändern.

Ein Wärmeflußfühler 30 ist an einem beispielhaften
Kühlrohr 2 jeder Untergruppe befestigt. Selbstverständlich kann an dem beispielhaften Kühlrohr 2 eine Mehrzahl
Wärmeflußfühler befestigt sein, um so die Meßgenauigkeit des Wärmeflusses zu erhöhen. Fig. 3 zeigt, wie die Wärmeflußfühler 30 den Untergruppen von Kühlrohren 2 zugeordnet sind.

Wie erwähnt, weist das Dampfkraftwerk eine Turbine 400 auf, die den Generator 500 zur Stromerzeugung treibt. Der Generator 500 ist mit einem Lastdetektor 250 versehen, der ein Lastsignal MW aussendet.

Signale von verschiedenen Fühlern oder Detektoren, z. B. Ausgangssignale e,, e~, e~, e., e₅ und e. der Wärmeflußfühler 30, das Ausgangssignal P des Kondensator-Unterdruckfühlers, Kühlwasser-Lintritts- und -Austrittstemperatursignale t,, t_ von entsprechenden Temperaturfühlern sowie das Lastsignal MW werden einer Signaleingabeeinheit 100
zugeführt, die ferner ein Signal (a) empfängt, das den
Sollzustand, z. B. die Soll-Gesamtwärmeübergangszahl,
den Soll-Röhrenreinheitsgrad usw., repräsentiert.

Eine Verschmutzungs-Berechnungseinheit 200 führt unter
Hutzung der in die Eingabeeinheit 100 eingegebenen Information eine Operation zur Berechnung der Sauberkeit der
Kühlrohre in jeder Untergruppe und der durchschnittlichen

Kühlrohr-Sauberkeit durch, und die Sauberkeitsgrade der gesamten Untergruppen werden miteinander verglichen. Das Ergebnis der Operation wird zu einer Steuereinheit 300 übertragen, woraufhin diese die Steuersignale ausgibt.

Der Verschmutzungsgrad der Kühlrohre in den jeweiligen Untergruppen wird dabei in Form der Ausgänge e,-e, der

J- D

Wärmeflußfühler 30 erfaßt, und bei Empfang dieser Signale erzeugt die Steuereinheit 300 die Steuersignale b-,-b_r zur

1 6

Betätigung der Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 und der Ventile IA- zwecks Reinigung der Kühlrohre 2, wodurch der erforderliche Unterdruckpegel im Kondensator 1 wieder hergestellt wird. Wie bereits erläutert, weisen die Kühlrohre der Untergruppen A-F keinen gleichmäßigen Verschmutzungsgrad auf, d. h. die Untergruppen A-F weisen unterschiedliche Verschmutzungsgrade auf. Diese Differenz wird von den an den repräsentativen Kühlrohren 2 der jeweiligen Untergruppen befestigten Wärmeflußfühlern 30 erfaßt. Die Fühler 30 übertragen die Ausgangssignale β,-e. zu der Verschmutzungs-Berechnungseinheit 200, in der diese Signale verglichen werden, woraufhin das Resultat des Vergleichs an die Steuereinheit 300 übertragen wird. Somit gibt die Steuereinheit 300 in einigen Fällen die Operationsbefehle nur an die Ventile aus, die den Untergruppen zugeordnet sind, in denen die Verschmutzung problematisch ist.

Es ist möglich, in der Verschmutzungs-Berechnungseinheit die Beziehung zwischen der Reinigungszeitdauer und der Sauberkeitsrückgewinnungsrate zu speichern. In diesem Fall unterhalt die Steuereinheit 300 die Dauer der Steuersignale b-.-b. während Zeitperioden, die den Verschmutzungsgraden in jeweiligen Untergruppen entsprechen, so daß die Perioden der Öffnung entsprechender Ventile 14- in geeigneter Weise nach Maßgabe des Verschmutzungsgrads ,gesteuert werden.

Nach Fig. 6 sind die Ausgangssignale e-j-e, des Wärmeflußfühler 30, die an repräsentativen Kühlrohren jeder Untergruppe A-F befestigt sind, mV-Ausgangssignale. Aufgrund tatsächlich durchgeführter Messungen wurde bestätigt, daß zwischen den Wärmeflüssen qi-q^ über die Rohrwandungen und den Ausgangspegeln der jeweiligen Wärmeflußfühler 30 eine lineare Beziehung besteht. Diese Beziehung wird als Eingangsinformation in eine Wärmefluß-Berechnungseinheit

201 eingegeben, die die Ist-Wärmeflüsse q,-q_ß entsprechend der folgenden Gleichung (1) berechnet (vgl. Fig. 5):

q.« k · e. (i = 1--6) (1)

mit K = ein Koeffizient.

Somit ist es möglich, in einfacher Weise die Wärmeflüsse über die Rohrwandungen der Kühlrohre 2 durch die Wärmeflußfühler 30 zu erfassen.

Der Dampfdruck bzw. das Vakuum P wird von einem Umsetzer

202 in eine entsprechende Sättigungstemperatur t umgesetzt. Ein Unterdruckvergleicher 213 vergleicht ein von einem Unterdruckstellglied 21^ zugeführtes Soll-Unterdrucksignal P_n mit dem Ist-Dampfdruck P . Wenn der Ist-Dampfdruck P niedriger als der Soll-Unterdruck ist, wird diese Information in ein Verschmutzungs-Entscheidungsglied 212 eingegeben.

Die gemessene logarithmische mittlere Temperaturdifferenz 0 wird aus dem Ausgangssignal t, des Kühlwassereinlaßtemperaturfühlers 17 und dem Ausgangssignal t_? des Kühlwasserauslaßtemperaturfühlers 18 nach der folgenden Gleichung (2) errechnet. Die Berechnung erfolgt unter Nutzung der Sättigungstemperatur t , die als Ausgang vom Umsetzer 202 erhalten wird. D. h., die Ausgangssignale t,, t_?, t werden einem logarithmischen Mitteltemperaturdifferenz-Berechnungsglied 303 zugeführt, das folgende Rechenoperation ausführt:

t - t

In dieser Berechnung kann die Dampftemperatur t unmittelbar von einem am Kondensator 1 angeordneten Temperaturfühler abgeleitet werden.

Ein Gesamtwärmeübergangszahl-Berechnungsglied 20A- errechnet die Ist-Gesamtwärmeübergangszahl Ja, und zwar aus den Wärmeflüssen q,-q., die von der Wärmefluß-Berechnungseinheit 201 errechnet wurden, und der logarithmischen
mittleren Temperaturdifferenz 0 , die von dem Glied 203
berechnet wurde, nach Maßgabe der folgenden Gleichung (3)

^{= q}i^/Öm

Dann wird unter Nutzung der Bemessungs-Wärrneübergangszahl 3d, die vorher von dem Wärmeübergangszahl-Stellglied 206
vorgegeben wurde, das Verhältnis R der Wärmeübergangszahl von dem Wärmeübergangszahlverhältnis-Berechnungsglied 205 berechnet. Die Bemessungs-Wärmeübergangszahl wird aus
einem vorbestimmten Betriebszustand der Anlage, z. B. dem Lastpegel, dem Kühlwasserdurchsatz, der Kühlwassereinlaßtemperatur usw., unter Berücksichtigung der Daten des
Kondensators 1 berechnet.

Die Berechnung des Verhältnisses der Wärmeübergangszahl
wird entsprechend der folgenden Gleichung (4·) durchgeführt:

Ri = Oa./Od (i = 1—6) (4).

In dieser Gleichung bezeichnet die Wärmeübergangszahl Od den Wert vor der Verschmutzung des Rohrs. Daher nimmt das Verhältnis R unweigerlich einen Wert an, der kleiner als 1 ist, d. h. |r[ 4 1, wenn infolge der Rohrverschmutzung eine Leistungsverschlechterung eintritt.

Dann wird die Sauberkeit C der Kühlrohre im Betriebszustand der Anlage nach Maßgabe der Gleichung (5) errechnet, wobei das Wärmeübergangszahl-Verhältnis R aus der Gleichung (4) und die. Bemessungs-Rohrsauberkeit Cd genutzt werden, und zwar mittels eines Rohrsauberkeits-Berechnungsglieds 207,

C ' — Cc\ · R f ι — 1 r*~ A} (S)

Ferner wird von einem Rohrsauberkeitsverhältnis-Berechnungsglied 209 das Sauberkeitsverhältnis H nach Maßgabe der folgenden Gleichung (6) berechnet, wobei die berechnete Sauberkeit C und eine Bemessungs-Sauberkeit Cd, die von einem Bemessungs-Sauberkeitsstellglied 208 vorgegeben wird, genutzt werden:

Cd - C' .

£3 - · 100 (i = 1-6) (6).

Als Ergebnis einer Serie von arithmetischen Operationen, die vorstehend erläutert wurden, werden die Sauberkeit ■C'i-Cg und das Rohrsauberkeitsverhältnis θ,-tK für die jeweiligen Kühlrohr-Untergruppen berechnet. D. h., der Verschmutzungsgrad der Kühlrohre in entsprechenden Untergruppen wird quantitativ erfaßt.

Wie vorstehend erläutert, ist bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel in jeder Untergruppe nur ein Wärmeflußfühler 30 an dem repräsentativen Kühlrohr befestigt. Diese Anordnung ist jedoch nicht exklusiv, und die Sauberkeit wird natürlich mit höherer Genauigkeit erfaßt, wenn eine mittlere Gesamtwärmeübergangszahl für jedes repräsentative Rohr unter Verwendung mehrerer an jedem solchen Kühlrohr befestigter Wärmeflußfühler erhalten wird. Das Verschmutzungs-Entscheidungsglied 212 vergleicht die Sauberkeitswerte C',-C', und Sauberkeitsverhältnisse 0,-0., die für jede Untergruppe A-F der Kühlrohre errechnet werden, mit den Grenzwerten C„ bzw. 0«, die von einem Sauberkeitsgrenzwert-Stellglied 210 bzw. einem Sauberkeitsverhältnis-Grenzwertstellglied 211 vorgegeben werden.

Falls eine oder mehrere der Untergruppen A-F eine Sauberkeit C oder ein Sauberkeitsverhältnis 0 aufweist, das unter dem Grenzwert C„ bzw. 0„ liegt, wird ohne Verzögerung ein Betätigungsbefehl an die Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 des Reinigungssystems gegeben, so daß die Pumpe angetrieben wird und die Reinigungskörper 15 durch die Kühlrohre 2 geschickt werden.

Bei Empfang eines Sauberkeits-Fehlersignals vom Verschmutzungsentscheidungsglied 212 und eines Unterdruck-Fehlersignals von dem Unterdruckverglcicher 213 sendet die Steuereinheit 300 das Steuersignal b aus zur Betätigung der Pumpenantriebseinheit 4-0, wodurch die Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 eingeschaltet wird. Nunmehr sind die Vorbereitungen für den Reinigungsvorgang abgeschlossen.

Dann gibt die Steuereinheit die Ventilöffnungssignale f^-f.. entsprechend den Sauberkeiten C¹,-C₁, und den Sauberkeitsverhältnissen 0,-0. an die Ventilöffnungsstell-

glieder 50, die den jeweiligen Ventilen 14· zugeordnet sind, so daß die Ventile 14- entsprechend dem Verschmutzungsgrad der Kühlrohre in den jeweiligen Untergruppen A-F geöffnet werden. Infolgedessen erhält jede Untergruppe von Kühlrohren Reinigungskörper mit einem Durchsatz, der dem Verschmutzungsgrad der Kühlrohre in der jeweiligen Untergruppe angepaßt ist. D. h., die verschiedenen Untergruppen A-F der Kühlrohre werden mit jeweils verschiedener Reinigungskraft gereinigt, so daß die Stellen, an denen die Verschmutzung besonders stark ist, hochwirksam gereinigt werden.

Da die Verschmutzungs-Berechnungseinheit 200 die Sauberkeiten C₁-C' und die Sauberkeitsverhältnisse O₁-O,, ständig

Xo Xo

errechnet, so daß eine sukzessive Einstellung der Öffnungsgrade der Ventile IA- erfolgen kann, wird eine besonders wirksame Reinigung je nach dem Verschmutzungszustand der Kühlrohre erzielt.

Aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. wird die vorstehend erläuterte Operation noch deutlicher. Angenommen, daß die Sauberkeiten C¹^ und C' der Unter-

J O

gruppen C und F sind unter den Grenzwert C„ gefallen, so werden die den Untergruppen C und F zugeordneten Ventile \h etwas weiter als die den anderen Untergruppen zugeordneten Ventile geöffnet, so daß die Reinigungskörper 15 in den Kühlrohren der Untergruppen C und F mit höherem Durchsatz als in den anderen Untergruppen zirkulieren. Die Pumpenantriebseinheit 4-0 wird in dem Augenblick eingeschaltet, in dem die Sauberkeiten C-, und C^ der Unter-

J O

gruppen C und F unter den Grenzwert C~ fallen, und schaltet die Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 ein. Die Verschmutzungs-Berechnung wird auch während der Durchführung des Reinigungsvorgangs fortgesetzt, so daß die Öffnungsgrade der Ventile 14 sukzessive geändert werden, wodurch die Zufuhrmengen der Reinigungskörper zu jeweiligen Kühlrohr-Untergruppen optimierbar sind.

3-1.2-5 5/τ6

Wenn dann die Bemessungs-Sauberkeit im wesentlichen in den Untergruppen C und F infolge der Reinigung wieder hergestellt ist, beendet die Steuereinheit 300 die Zuführung des Steuersignals b an die Pumpenantriebseinheit 4-0, so daß letztere die .Reinigungskörper-Zirkulationspumpe 8 abschaltet.

Zur Unterhaltung eines hohen Wirkungsgrads des Kraftwerks ist es erwünscht, den Dampfdruck P im Kondensator nach Maßgabe der Änderung der den Turbinengenerator 500 beaufschlagenden Last MW zu optimieren. Zu diesem Zweck erfaßt ein Lastdetektor 250 die Last MW des Generators und führt dem Unterdruck-Stellglied 214 ein Signal zur Optimierung des Sollwerts P_Q des Kondensatorunterdrucks zu. D. h., wenn sich die den Generator beaufschlagende Last MW erhöht, verschiebt das Unterdruck-Stellglied 214 den Sollwert P„ im Stellglied 214 nach oben, und wenn die Last abnimmt, wird der Sollwert P„ nach unten verschoben.

Die Operation der Verschmutzungs-Berechnungseinheit 200 wird in Verbindung mit Fig. 8 besonders deutlich, die das Ablaufdiagramm der Operation darstellt.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Untergruppen A und D die gleiche Tendenz zu einer Änderung der Sauberkeit zeigen. Das gleiche gilt auch für die Untergruppen B und E sowie für die Untergruppen C und F, und war deshalb, weil die Untergruppen A-C und die Untergruppen D-F symmetrisch angeordnet sind, wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht. Diese Auswirkung kann nicht erwartet werden, wenn die Kühlwassereinlaßleitung 3 in dem Bereich nahe der Kühlwassereinlaßkammer 4 gebogen ist, weil dadurch ein asymmetrischer Kühlwasserstrom in der Einlaßkammer 4 erzeugt wird, selbst wenn die Untergruppen A-C und D-F symmetrisch angeordnet sind. Dies hat jedoch bei dem hier angegebenen Verfahren und System keine nachteilige Auswirkung, weil es sich hierbei um die Erfassung und Behandlung der Verschmutzung in voneinander unabhängigen Untergruppen A-F handelt.

3.1 2.5 5 LB

Fig. 9 zeigt im einzelnen die Befestigung des Wärmeflußfühlers 30 an dem Kühlrohr 2. Dabei ist der Wärmeflußfühler 30 mittels eines Bandes 31 auf der Außenfläche des Kühlrohrs 2 befestigt. Die Zuleitungen 32 verlaufen längs dem Kühlrohr 2 mit Hilfe von Verstärkungsbändern 33 und dann längs einer Rohrplatte 36 mit Hilfe einer Befestigungsplatte 34· und eines Schutzrohrs 35.

Wie vorstehend erläutert, werden ein Reinigungsverfahren und -system angegeben, wobei die Vielzahl Kühlrohre in einem Kondensator in eine Mehrzahl Gruppen unterteilt ist und wenigstens ein Wärmeflußfühler 30 auf der Außenfläche eines repräsentativen Kühlrohrs 2 in jeder Gruppe befestigt ist. Diese Wärmeflußfühler 30 erfassen die Wärmeflüsse in jeweiligen Rohrgruppen, und der Dampfdruck oder der Unterdruck im Kondensator 1 sowie die Kühlwassertemperatur am der Einlaß- und der Auslaßseite des Kondensators werden von entsprechenden Fühlern erfaßt. Diese Meßwerte werden für die Berechnung der Sauberkeiten und der Sauberkeitsverhältnisse in den Kühlrohren der jeweiligen Gruppen genutzt.

Infolgedessen ergeben sich hierbei folgende Vorteile:

1) Es ist möglich, den Verschmutzungsgrad einer Vielzahl Kühlrohre örtlich zu bestimmen.

2) Es ist möglich, den Reinigungsvorgang für jeden lokalen Verschmutzungsbereich nach Maßgabe des Verschmutzungsgrads dieser Bereiche durchzuführen.

3) Es ist möglich, sämtliche Kühlrohre in sauberem Zustand zu unterhalten, so daß der Kondensator ständig mit zufriedenstellend hohem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel erläutert; es ist jedoch auch möglich, sie bei anderen Wärmetauschern mit Kühlrohren anzuwenden, es muß sich nicht unbedingt um einen Kondensator handeln.

Claims

Ansprüche

Verfahren zum Reinigen der Kühlrohre einer Wärmetauschereinheit mit einem Dampfraum, durch den die Kühlrohre verlaufen und in den in einem Dampfkraftwerk erzeugter Dampf unter einem Dampfdruck einführbar ist zwecks
Wärmeaustauschs mit die Kühlrohre durchströmendem Kühlwasser, mit einem Einlaß zum Verteilen des eine Einlaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers auf die einen Enden der Kühlrohre und einem Auslaß zur Aufnahme des eine
Auslaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers aus den anderen Enden der Kühlrohre,
wobei das Verfahren wie folgt abläuft:

Erfassen der durch die Kühlrohrwandungen an ausgewählten Kühlrohren übertragenen Wärmeflüsse,

Ableiten von Information betreffend den Dampfdruck, die Einlaß- und die Auslaßternperatur,

Bestimmen der Sauberkeit der Kühlrohre durch mit der
Information durchgeführte Berechnungen,

Einführen von Reinigungskörpern in das Kühlwasser durch den Einlaß zwecks Verteilung der Reinigungskörper auf die Kühlrohre zum Reinigen derselben, und

Aufnehmen der Reinigungskörper aus dem Kühlwasser durch den Auslaß,
dadurch gekennzeichnet,

81-(A 5535-02)-Schö

- daß die Kühlrohre in eine Mehrzahl Untergruppen unterteilt werden, deren jede eine Mehrzahl Kühlrohre mit ähnlichem Sauberkeitszustand aufweist,

- daß aus jeder Untergruppe ein Kühlrohr ausgewählt wird, und

- daß die Reinigungskörper in die jeweiligen Untergruppen in Mengen eingeführt werden, die zum Reinigen der Kühlrohre jeder Untergruppe nach Maßgabe der Sauberkeit der Kühlrohre dieser Untergruppe geeignet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Sauberkeit ständig überwacht wird, indem die kontinuierlich erfaßten Daten ständig berechnet werden, und

- daß die jeweiligen Mengen an Reinigungskörpern nach Maßgabe der überwachten Sauberkeit ständig nachgestellt werden.
3. System zum Reinigen der Kühlrohre einer Wärmetauschereinheit mit einem Dampfraum, durch den die Kühlrohre verlaufen und in den in einem Dampfkraftwerk erzeugter Dampf unter einem Dampfdruck einführbar ist zwecks Wärmeaustauschs mit die Kühlrohre durchströmendem Kühlwasser, mit einem Einlaß zum Verteilen des eine Einlaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers auf die einen Enden der Kühlrohre und einem Auslaß zur Aufnahme des eine Auslaßtemperatur aufweisenden Kühlwassers aus den anderen Enden der Kühlrohre ,
wobei das System umfaßt:

- Wärmeflußfühler, die die an ausgewählten Kühlrohren durch die Rohrwandungen übertragenen Wärmeflüsse erfassen,

- einen Einlaßtemperaturfühler,

- einen Auslaßtemperaturfühler,

- einen Dampfdruckfühler,

- eine Einheit zum Bestimmen der Sauberkeit der Kühlrohre durch Berechnen der aus Einlaßtemperatur, Auslaßtemperatur und Dampfdruck bestehenden Information,

- Vorrichtungen zum Einleiten von Reinigungskörpern in das Kühlwasser durch den Einlaß und zum Verteilen der Reinigungskörper auf die Kühlrohre zwecks Reinigung derselben, und

- eine Vorrichtung zum Auffangen der Reinigungskörper aus dem Kühlwasser durch den Auslaß,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Kühlrohre (2) in eine Mehrzahl Untergruppen (A-F) unterteilt sind, deren jede eine Mehrzahl Kühlrohre mit ähnlichem Sauberkeitsgrad umfaßt,

- daß die Wärmeflußfühler (30) so angeordnet sind, daß sie den Wärmefluß an jeweils einem ausgewählten Kühlrohr der Kühlrohre jeder Untergruppe (A-F) erfassen, und

- daß die Vorrichtungen zum Einleiten der Reinigungskörper (15) so angeordnet sind, daß sie die Reinigungskörper (15) zu den jeweiligen Untergruppen (A-F) in solchen Mengen leiten, die zum Reinigen der Kühlrohre (2) der Untergruppen (A-F) aufgrund der Sauberkeit der Kühlrohre (2) jeder Untergruppe (A-F) geeignet sind.
4. System nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Reinigungskörper-Einleitvorrichtungen eine Mehrzahl Düsen (13) aufweisen, deren jede ein Regelventil (14·) mit einer Stelleinheit zum Einstellen der in das Kühlwasser einzuspeisenden Menge an Reinigungskörpern (15) umfaßt,

wobei sich jede Düse (13) zu den einen Enden der Kühlrohre (2) einer jeweiligen Untergruppe (A-F) öffnet.
5. System nach Anspruch ή·,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Wärmefluß-Erfassungsorgane eine Mehrzahl Wärmeflußfühler (30) aufweisen, deren jeder an der Rohrwandung eines ausgewählten Kühlrohrs der Untergruppe (A-F) von Kühlrohren (2) befestigt ist.
6. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Wärmefluß-Erfassungsorgane eine Mehrzahl Wärmeflußfühler (30) aufweisen, die an der t Rohrwandung des ausgewählten Kühlrohrs Jeder Untergruppe (A-F) von Kühlrohren (2) befestigt sind,

- und ferner eine Recheneinheit (201) umfassen, die einen Mittelwert der an den ausgewählten Kühlrohren jeder Untergruppe (A-F) durch die Wärmeflußfühler (30) erfaßten Wärmeflüsse errechnet.
7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Wärmetauschereinheit ein Kondensator (1) ist.
8. System nach Anspruch k,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Stelleinheit ein Steuersignal von der Bestirnmungseinheit zum Einstellen des zugeordneten Regelventils (IA-) zuführbar ist.
9. System nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch

- ein Element zum Erfassen der Temperatur (t ) des im Dampfraum vorhandenen Dampfs,

wobei die Dampftemperatur (t ) anstelle des Dampfdrucks (P ) als Information genutzt wird.
10. System nach Anspruch 7,

wobei der Kondensator den von einer Turbine zum Antreiben eines Generator abgeführten Dampf aufnimmt, gekennzeichnet durch

- einen Erfasser (250) zum Erfassen eines Lastwerts (MW) vom Generator (500), wobei der Lastwert (MW) als ein Informationsteil genutzt wird.