Pre-Commission-Reinigung von 5 Heat Recovery Steam

Technical Bulletin
Pre-Commission-Reinigung von 5 Heat Recovery Steam Generators (HRSG) in Oman
Nummer: 2014/01
Combined Cycle Power Plant
Eine Combined Cycle Power Plant (ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit kombiniertem Zyklus) verfügt über zwei
Turbinen. Die erste Turbine ist eine Gasturbine, die durch das
Verbrennen von z. B. Erdgas angetrieben wird. Die zweite Turbine
ist eine Dampfturbine, die durch den Dampf angetrieben wird, der
durch die Restwärme der Abgase aus der Gasturbine erhitzt wird
(siehe Abbildung). Beide Turbinen treiben einen Generator an, in
dem die Elektrizität erzeugt wird. Der Wirkungsgrad dieser Anlage
liegt beträchtlich höher (ca. 60 %) als bei der Verwendung nur einer
Turbine.
Foto 1
Abbildung Prinzip des kombinierten Zyklus 1
Der Teil, in dem der Dampf zum Antreiben der Dampf-turbine
erzeugt wird, wird Heat Recovery Steam Generator (HRSG, Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator) genannt, siehe Foto 1. Ein HRSG
besteht häufig aus drei Bereichen: LP (Low Pressure/Niederdruck),
IP (Intermediate Pressure/Mitteldruck) und HP (High
Pressure/Hochdruck). Jeder Bereich besteht u. a. aus einer Dampftrommel und einer Verdampfersektion. In den Verdampfern wird
Wasser in Dampf umgesetzt. Dieser Dampf wird durch SuperheaterBereiche geleitet, in denen die Temperatur des Dampfes erhöht
wird, bevor dieser in die Dampfturbine geleitet wird.
Projekt in Oman
In Sur Oman (Arabische Halbinsel) wird ein „Combined Cycle Power
Plant“ gebaut, bestehend aus 5 HRSG's. Die konfiguration ist 5
Gasturbinen und 3 Dampfturbinen. Daewoo baut das Kraftwerk und
Petron ist der Hersteller vom Kessel.
Foto 2: cleaning unit
Das Kraftwerk umfasst
fünf 250 MW (Mega
Watt) Gasturbinen. Die
Abgase aus jeder Turbine
werden zu einem eigenen
HRSG geleitet. Mit dem
Dampf von fünf HRSG
werden drei mal 300MW-Dampfturbine
angetrieben. Die Nettokapazität beträgt daher
mehr als 2.000 MW.
Bevor ein HRSG in Betrieb genommen wird, findet häufig eine
chemische Reinigung statt. Eine solche Reinigung wird PreCommission Cleaning genannt. Die zu entfernenden
Verunreinigungen bestehen aus losen Verschmutzungen (u. a.
Sand), Fett, Öl, Flugrost und Zunder. Nach der Pre-CommissioningReinigung ist die Wasserseite des HRSG metallisch blank und
vollständig passiviert. Wenn der HRSG in Betrieb genommen wird,
wird an der Wasserseite eine Magnetitschicht gebildet, die das
Material vor Korrosion schützt.
Vecom Cleaning Manual
Da im Nahen-Osten sehr viel Projekte dieser Skala sind, hat
Vecom einen Partner in Dubai UAE, wo mit Joint-Venture
Projekte durchgeführt werden. Petron hat Corodex/Vecom den
Auftrag erteilt, die chemische Reinigung der fünf HRSG
auszuführen. Dazu hat Vecom einen Reinigungsplan erstellt
bezogen auf die Frage zwei Kessel zur gleichen Zeit zu reinigen!
Ein Cleaning Manual ist eine Art Drehbuch, in dem die komplette
chemische Reinigung beschrieben wird. Mithilfe von detaillierten
P&IDs (Piping and Instrumentation Diagrams, Zeichnungen) wird
präzise festgelegt, welche Teile des HRSG gereinigt werden
müssen und nach welchen Flow-Schemata dies geschehen muss.
Dies wird als das Engineering bezeichnet. Darüber wird in
diesem Handbuch das komplette chemische Verfahren
beschrieben.
Chemisches Verfahren
Heutzutage werden insbesondere in Europa viele HRSG mit
Fluorwasserstoffsäure (HF) gereinigt. HF ist jedoch eine giftige
Säure, die schwere Brandwunden verursachen kann. Aus diesem
Grund werden die fünf HRSG in Oman mit der Zitronensäuremethode gereinigt. Chemisches Reinigen mit inhibierter
Zitronensäure ist eine gute Alternative. Es ist jedoch eine höhere
Temperatur (80 – 90 °C) erforderlich, um die Eisenoxide gut auflösen
zu können. Dies kann teilweise durch das Hinzufügen von
Ammoniumbifluorid kompensiert werden. Dadurch ist es möglich,
bei einer niedrigeren Temperatur zu reinigen.
Auch ist Fluorwasserstoffsäure oder Ammoniumbifluorid notwendig
um Silikat Verunreinigung zu entfernen.
Zitronensäuremethode
Das chemische Reinigen mit Zitronensäure beinhaltet die folgenden
Reinigungsschritte:
• Vorspülen mit hoher Geschwindigkeit, um alle losen
Verunreinigungen (u. a. Sand) zu entfernen.
• Entfettungsphase: Mit einem Detergens werden Öl und
Fettverschmutzungen aufgelöst.
• Beizphase: Zur Entfettungsflüssigkeit werden der Inhibitor und
die Zitronensäure hinzugegeben. Anschließend wird
Ammoniumbifluorid dosiert und wird der pH-Wert mit
Ammoniak etwas erhöht, um die Lösung weniger aggressiv zu
machen. Um den Verlauf der Reinigung zu verfolgen, wird
während des Beizens kontinuierlich eine Reihe von Parametern
analysiert. Der Eisengehalt und die Zitronensäurekonzentration
zeigen ein Bild vom Verlauf der Reinigung. Wenn diese Werte
stabil sind, ist die Beizphase beendet (siehe Grafik 1).
• Spülphase mit hoher Geschwindigkeit, um die Säurereste zu
entfernen.
• Flugrost entfernen: Der Flugrost, der während des Ablassens und
Spülens gebildet wird, wird mit einer niedrig konzentrierten
Zitronensäurelösung entfernt.
• Passivierung: Die Zitronensäurelösung wird mit Ammoniak auf
einem hohen pH-Wert neutralisiert. Die Passivierung wird durch
das Hinzufügen eines Oxidators gestartet. Beim Passivieren wird
die reaktive Eisenfläche oxidiert, bis eine (zeitlich begrenzt
stabile) uniforme Gamma-Fe2O3 –Schicht erreicht wird..
Vor der Reinigung
Foto 4
Nach der Reinigung
Foto 5
Zwei Kessels in 1 Reinigung
Eine wichtige neue Methode war das reinigen von zwei HRSG in
einer Reinigung. Hier für war eine besondere Reihenfolge für das
reinigen vorbereitet, um die Menge Chemikalien und den Abfall zu
reduzieren.
Das gesamte Abwasser wird in einem Zwischenbehälter
aufgefangen, in einem sogenannten Verdunstungsbecken. Das
Wasser verdunstet und am Ende bleibt eine kleine Menge Schlam
übrig, um anschließend zu einem lokalen Entsorger transportiert zu
werden. Bei der Methode, die in Oman von Vecom verwendet wird,
fällt deutlich weniger Abwasser an als bei einer konventionellen
Reinigung.
Autor: L. Vroon (Supervisor / Engineer)
Kommentare und/oder Fragen? E-Mail: [email protected] - www.vecom-group.com
Bron: 1) www.mpoweruk.com
Das Reinigungs-ergebnis sehen Sie auf den Fotos 4 und 5.
Eisengehalt
Zitronensäure
konzentration %
Reinigungszeit (Stunden)
Joint-Venture mit:
Foto 3: Verdunstungsbecken
Zitronensäure konzentration %
Eisengehalt (mg/l)
Grafik 1: Säure Reinigung