Verfahren zur Reduzierung des Sauerstoffgehaltes in Dampferzeugerwandrohren

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion bei Rohren errichteter und eingebauter Rohrwandbereiche oder Rohrwandsegmente einer Dampferzeugerwand eines Dampferzeugers oder Dampfkessels eines mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Kraftwerks.

[0002] Die derzeit bei der Herstellung von Dampferzeugerwandrohren verwendeten modernen, hochfesten Rohrwerkstoffe reagieren empfindlich, insbesondere in Form von auftretender Spannungsrisskorrosion, auf eine erhöhte oder zu hohe Sauerstoffkonzentration in dem das jeweilige Strömungsvolumen der Rohre durchströmenden Kesselwasser. Der Sauerstoffgehalt des Kesselwassers wird daher sorgfältig entsprechend den geltenden Richtlinien, beispielsweise der einschlägigen VGB-Richtlinie oder der einschlägigen ASME (American Society of Mechanical Engineers)-Richtlinien, eingestellt und anschließend überwacht und aufrechterhalten. Beim Befüllen, insbesondere dem erstmaligen Befüllen, eines Dampferzeugers mit Kesselwasser kann jedoch der im Kesselwasser zulässige Sauerstoffgehalt dadurch überschritten werden, dass der beim Befüllen der Rohre im Strömungsvolumen der Rohre noch vorhandene Luftsauerstoff in das Kesselwasser eingebunden wird. Insbesondere bei einem ersten Anfahren des Dampferzeugers kann dies dazu führen, dass dieser dann mit einem unzulässig hohen Sauerstoffanteil im Kesselwasser - zumindest anfangs - betrieben wird.

[0003] Das gleiche Problem kann auch beim Wiederanfahren eines Dampferzeugers, beispielsweise nach einer Reparatur, geschehen, wenn beim Abstellen oder der Außerbetriebnahme des Dampferzeugers in den Strömungsvolumina der Rohre vorhandenes Kesselwasser abgelassen wird. Werden beim Abstellen des Dampferzeugers die Entlüftungsventile zum Ablassen des Kesselwassers geöffnet, so strömt in die Strömungsvolumina der Rohre beim Ablass des Wassers in die frei werdenden Strömungsvolumina Luft von außen nach. Insbesondere wenn die Dampferzeugerwandrohre noch warm sind, wird Luft angesaugt. Der in dem Luftvolumen enthaltene Luftsauerstoff kann dann in das in den Rohren verbleibende restliche Kesselwasser und/oder in das beim Wiederbefüllen in die Strömungsvolumina gegebenenfalls eingeleitete neue, frische Kesselwasser eingebunden werden, so dass sich wiederum eine unerwünscht hohe Sauerstoffkonzentration im Kesselwasser ausbildet, die die Gefahr mit sich bringt, dass hierdurch eine Spannungsrisskorrosion in den Rohren ausgelöst oder unterstützt wird.

[0004] Aus der DE 24 00 882 A ist ein Mantel- oder Rohrwärmetauscher bekannt, der ein doppelwandig ausgebildetes Kernrohr mit einem axial verlaufenden Ringraum aufweist, wobei der Ringraum mit einer Inertgasquelle verbunden ist.

[0005] Aus der US 5,701,829 A ist ein Wärmetauscher bekannt, dessen Wände wassergekühlte Rohre aufweisen, die an einen Wasser/Dampf-Kreislauf angeschlossen sind. Im unteren Teil des Wärmetauschers ist ein Rohrsystem für ein Kühlmedium in dem aus dem Wasser/Dampfkreislauf zufließenden Wasser im Wärmetauscher angeordnet. Die Wärmetauscherwände weisen in diesem Bereich Öffnungen auf, durch welche hindurch Luft in den Wärmetauscher eingeleitet wird, welche dann zu einer Verwirbelung des Wassers in dem Wärmetauscher führt.

[0006] Aus der US 3,699,903 ist ein Dampferzeuger oder Dampfkessel eines Kraftwerkes bekannt, bei welchem den Brennern oder dem Feuerungsraum unabhängig von der stickstoffhaltigen Luft als Oxidationsmittel auch reiner Sauerstoff zugeführt wird.

[0007] Auch die US 1,976,462 A offenbart einen Dampferzeuger, bei welchem die Rohrwände von geschlossenen Rohrabschnitten gebildet sind, in welchen eine Flüssigkeit fließt, die im Gasraum Wärme aufnimmt und diese bei Durchfließen eines Wärmetauschers an eine darin fließende Flüssigkeit abgibt.

[0008] Ein Verfahren zur Vermeidung von Korrosionserscheinungen an einem nicht mit Kesselwasser befüllten Kesselinnenraum, die sich bei einer längeren Stillstandsphase des Kessels einstellen könnten, ist aus der GB 731 137 A bekannt. Dort ist offenbart, bei einer Stilllegung von bereits seit einiger Zeit in Betrieb befindlichen Kesseln den Kesselinnenraum dadurch zu konservieren, dass in das freie Volumen eines solchen Kessels Stickstoff, vorzugsweise mit einem gegenüber der Außenumgebung erhöhten Druck, eingeleitet und dadurch das Eindringen von Sauerstoff verhindert wird.

[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die Problematik einer Luftsauerstoffeinbindung in das Kesselwasser, welches beim Befüllen von Rohren einer Dampferzeugerwand mit Kesselwasser und/oder beim Ablassen von Kesselwasser aus diesen Rohren besteht, beseitigt oder zumindest vermindert.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0011] Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe somit erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rohre der Rohrwandbereiche oder Rohrwandsegmente aus einem der Stähle T22, T23 oder T24 bestehen und wobei in die Rohre der aus einem der Stähle T22, T23 oder T24 bestehenden Rohrwandbereiche oder Rohrsegmente (des Dampferzeugers oder Dampfkessels), die im Kraftwerksbetrieb von Kesselwasser oder daraus gebildetem Dampf durchströmt werden, zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes in dem von den Rohren gebildeten Strömungsvolumen vor einem Befüllen oder Wiederbefüllen (des Dampferzeugers oder Dampfkessels) mit Kesselwasser oder Dampf in einer im jeweiligen Strömungsvolumen der Rohre in Form von Luftsauerstoff vorhandenen gasförmigen Sauerstoff verdrängenden Weise ein inertes Gas oder ein inertes Gasgemisch eingeleitet wird.

[0012] Erfindungsgemäß wird also das beim Befüllen der Rohre mit Luftsauerstoff gefüllte Strömungsvolumen und/oder das beim Ablassen von Kesselwasser sich bildende Freivolumen im Strömungsvolumen der Rohre einer Dampferzeugerwand mit einem inerten Gas oder einem inerten Gasgemisch gefüllt, welches jeweils in die Rohre zu diesem Zeitpunkt eingeleitet wird. Beim Füllen des Dampferzeugers mit Kesselwasser verdrängt das inerte Gas oder das inerte Gasgemisch die Luft in dem jeweiligen Strömungsvolumen der Rohre und es schützt diese Rohre und damit die Dampferzeugerwand vor Spannungsrisskorrosion, die ansonsten durch die Einbindung von Luftsauerstoff in das Kesselwasser entstehen könnte. In analoger Weise wird beim Abstellen eines Dampferzeugers und Ablassen des Kesselwassers ein inertes Gas oder ein inertes Gasgemisch in das sich beim Ablassen von Kesselwasser in den Rohren jeweils bildende freie Strömungsvolumen eingeleitet. Auch in diesem Fall wird kein Luftsauerstoff in das Strömungsvolumen der Rohre eingeleitet, welcher dann ansonsten gegebenenfalls in das Kesselwasser eingebunden werden könnte. Auch unterbindet das eingeleitete inerte Gasvolumen eine ansonsten in der Stillstandsphase des Dampferzeugers gegebenenfalls stattfindende Reaktion des Luftsauerstoffes mit den Rohrinnenwänden.

[0013] Als inertes Gas oder inertes Gasgemisch wird insbesondere ein Inertgas oder ein Inertgasgemisch verwendet, so dass jeweils ein Inertgas oder ein Inertgasgemisch eingeleitet wird. Besonders bevorzugt ist hierbei die Verwendung von Stickstoff als Inertgas.

[0014] Es kann vorgesehen sein, dass beim Ablassen von Kesselwasser oder Dampf aus dem jeweiligen Strömungsvolumen der Rohre ein Nachströmen oder Einströmen von Luft unterbunden wird.

[0015] Insbesondere von Vorteil ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch dann, wenn das Ablassen von Kesselwasser oder Dampf aus dem jeweiligen Strömungsvolumen der Rohre beim Abstellen des Dampferzeugers durchgeführt wird. Hier besteht ansonsten die große Gefahr, dass Luftsauerstoff in das Strömungsvolumen der Rohre eingesaugt wird.

[0016] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es gemäß Ausgestaltung der Erfindung, wenn das vor dem Befüllen oder Wiederbefüllen der Rohre mit Kesselwasser oder Dampf vorhandene freie Strömungsvolumen innerhalb der Rohre vollständig mit dem inerten Gas oder dem inerten Gasgemisch befüllt wird.

[0017] Um das Einleiten von inertem Gas oder einem inerten Gasgemisch in die Rohre zu vereinfachen, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass das inerte Gas oder inerte Gasgemisch in Form eines, insbesondere einen erhöhten Gasdruck aufweisenden, Gaspolsters bereitgestellt wird.

[0018] Hierbei ist es gemäß Weiterbildung der Erfindung für die Einleitung des inerten Gases oder inerten Gasgemisches zudem von Vorteil, wenn die Rohre in eine fluidleitende Strömungsverbindung mit dem inerten Gaspolster gebracht werden.

[0019] Um zu verhindern, dass beim Abstellen eines Dampferzeugers und dem Öffnen von Entlüftungsventilen Luftsauerstoff in das Strömungsvolumen der Rohre eindringt, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass mit dem Öffnen von Entlüftungsventilen ein inertes Gas oder ein inertes Gasgemisch eingeleitet wird. Hierbei ist es dann weiterhin zweckmäßig und von Vorteil, wenn die Rohre und/oder die Entlüftungsventile über angeschlossene Entlüftungsleitungen in fluidleitende Strömungsverbindung mit dem inerten Gaspolster gebracht werden.

[0020] Schließlich zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.

[0021] Von besonderem Vorteil ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Rohrwandsegmenten oder Rohrwandbereichen, deren Rohre aus einem der Stähle T22, T23 oder T24 (Bezeichnung gemäß ASTM 213 Standard) bestehen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion bei Rohren errichteter und eingebauter Rohrwandbereiche oder Rohrwandsegmente einer Dampferzeugerwand eines Dampferzeugers oder Dampfkessels eines mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Kraftwerks, wobei die Rohre der Rohrwandbereiche oder Rohrwandsegmente aus einem der Stähle T22, T23 oder T24 bestehen und wobei in die Rohre der aus einem der Stähle T22, T23 oder T24 bestehenden Rohrwandbereiche oder Rohrwandsegmente, die im Kraftwerksbetrieb von Kesselwasser oder daraus gebildetem Dampf durchströmt werden, zur Verminderung des Sauerstoffgehaltes in dem von den Rohren gebildeten Strömungsvolumen vor einem Befüllen oder Wiederbefüllen des Dampferzeugers oder Dampfkessels mit Kesselwasser oder Dampf in einer im jeweiligen Strömungsvolumen der Rohre in Form von Luftsauerstoff vorhandenen gasförmigen Sauerstoff verdrängenden Weise ein inertes Gas oder ein inertes Gasgemisch eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vor dem Befüllen oder Wiederbefüllen der Rohre mit Kesselwasser oder Dampf vorhandene freie Strömungsvolumen innerhalb der Rohre vollständig mit dem inerten Gas oder dem inerten Gasgemisch befüllt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas oder inerte Gasgemisch in Form eines, insbesondere einen erhöhten Gasdruck aufweisenden, Gaspolsters bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre in eine fluidleitende Strömungsverbindung mit dem inerten Gaspolster gebracht werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Öffnen von Entlüftungsventilen ein inertes Gas oder ein inertes Gasgemisch eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre und/oder die Entlüftungsventile über angeschlossene Entlüftungsleitungen in fluidleitende Strömungsverbindung mit dem inerten Gaspolster gebracht werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.

Claims

1. Method for preventing stress cracking corrosion in tubes of erected and installed tube wall regions or tube wall segments of a steam generator wall of a steam generator or steam boiler of a power station fired with carbon-containing fuel, wherein the tubes of the tube wall regions or tube wall segments are composed of one of the steels T22, T23 or T24, and wherein an inert gas or an inert gas mixture is introduced into the tubes of the tube wall regions or tube wall segments which are composed of one of the steels T22, T23, T24, through which boiler water or steam formed therefrom flows when the power station is in operation, for reducing the oxygen content in the flow volume formed by the tubes before filling or refilling the steam generator or steam boiler with boiler water or steam, in a way to displace gaseous oxygen present in the respective flow volume of the tubes in the form of atmospheric oxygen.

2. Method according to claim 1, characterized in that the free flow volume within the tubes, which is present before the tubes are filled or refilled with boiler water or steam, is filled completely with the inert gas or the inert gas mixture.

3. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inert gas or inert gas mixture is provided in the form of a gas cushion in particular having an increased gas pressure.

4. Method according to claim 3, characterized in that the tubes are brought into fluid-conducting flow connection with the inert gas cushion.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that an inert gas or an inert gas mixture is introduced with opening venting valves.

6. Method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the tubes and/or the venting valves are brought into fluid-conducting flow connection with the inert gas cushion via connected venting lines.

7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that nitrogen is used as the inert gas.

Revendications

1. Procédé pour empêcher la corrosion sur fissure de tension dans des tubes de zones de paroi tubulaire ou de segments de paroi tubulaire montés et installés d'une paroi de générateur de vapeur d'un générateur de vapeur ou d'une chaudière à vapeur d'une centrale électrique alimentée en combustible contenant du carbone, dans lequel les tubes des zones de paroi tubulaire ou des segments de paroi tubulaire sont composés de l'un des aciers T22, T23 ou T24, et dans lequel un gaz inerte ou un mélange de gaz inerte est introduit dans les tubes des zones de paroi tubulaire ou des segments de paroi tubulaire qui sont composés de l'un des aciers T22, T23, T24, dans lesquelles circule l'eau de chaudière ou la vapeur formée à partir de celle-ci lorsque la centrale électrique est en service, pour réduire la teneur en oxygène dans le volume d'écoulement formé par les tubes avant de remplir ou de recharger le générateur de vapeur ou la chaudière à vapeur avec de l'eau de chaudière ou de la vapeur, de manière à déplacer l'oxygène gazeux présent dans le volume d'écoulement respectif des tubes sous forme d'oxygène atmosphérique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume d'écoulement libre à l'intérieur des tubes, qui est présent avant le remplissage ou le rechargement des tubes avec de l'eau de chaudière ou de la vapeur, est rempli complètement avec le gaz inerte ou le mélange de gaz inerte.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz inerte ou le mélange de gaz inerte est fourni sous la forme d'un coussin de gaz ayant en particulier une pression de gaz accrue.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes sont mis en liaison d'écoulement fluidique avec le coussin de gaz inerte.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un gaz inerte ou un mélange de gaz inerte est introduit avec l'ouverture de valves d'échappement.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les tubes et/ou les valves d'échappement sont mises en liaison d'écoulement fluidique avec le coussin de gaz inerte par des conduites d'échappement raccordées.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise de l'azote comme gaz inerte.