_TECpatent
  weltweit einzigartig

_TECpatent



Es gibt einen besseren Weg Dampf zu kühlen – den TEC artec Weg
Bei Combined Cycle Betreibern ist seit Jahren bekannt, dass Einspritzkühler eine der häufigsten Ursachen von Rohrleitungsausfällen und Temperaturregelproblemen sind - insbesondere in HRSGs und in geringerem Maße auch im Austritt von Turbinenbypass Ventilen. Der Grund ist häufig bei veralteten oder unzweckmässigen Einspritzdüsen zu finden. Einige dieser nach wie vor benutzten Kühler wurden bereits vor vielen Jahren für teils andere oder zumindest viel weniger anspruchsvolle Einsatzzwecke entwickelt und sind den heutigen Betriebsbedingungen in superkritischen Anlagen schlichtweg nicht mehr gewachsen. Zu den beobachteten Problemen gehören Schwingungsbrüche von Kühlerlanzen, gerissene oder gar abgebrochene Düsenköpfe, gebrochene Schweissnähte, eine offensichtlich nicht optimale Materialwahl oder/und Wärmebehandlung (speziell bei P91, P92) und Düsenausführungen, die den heutigen Ansprüchen einfach nicht mehr gerecht werden.

Bei unzweckmässigen Düsenanordungen können sich die Sprühkegel der einzelnen Düsen stark überschneiden oder das Kühlwasser wird in beträchtlichen Mengen an die Rohrwand gesprüht, bevor es verdampfen kann und als Folge bilden sich Wasserlachen (bei horizontalen Leitungen), die durch einen Kondensatableiter abgeführt werden müssen. Wenn letzteres nicht geschieht kann es vorkommen, dass ein Teil dieses Wassers Rohrbogen oder eingebaute Abschlussorgane beschädigt oder sogar vom Dampf in die Turbine mitgerissen wird und dort Erosionsschäden verursacht.
Aber nicht nur HT Leitungskomponenten können durch überhöhte thermische Spannungen und Erosion beschädigt werden. Am Niederdruck-Ende des Dampfprozesses finden wir LP Turbinenbypässe, die ebenfalls mit anderen Parametern gefahren werden, als dies vor nicht allzu langer Zeit noch der Fall war. Dort muss der Dampf ebenfalls erst gekühlt werden bevor er den Kondensator erreicht. In der Regel trifft man dort große Leitungsdurchmesser an, um die Dampfgeschwindigkeit in Grenzen zu halten. Um aber die geforderte Kondensatoreintrittstemperatur (typischerweise Nähe Sattdampfgrenze) zu erreichen, sind heute oft Sprühwassermengen in der Grössenordnung von 25…30…% erforderlich. Dazu wären typischerweise sehr viele kleine Düsen erforderlich – wenn sich die Industrie nicht auf die guten alten OP Düsen besonnen hätte („OP“ = Over Pressure). Diese werden entweder auf Lanzen angebracht oder am Leitungsumfang angeordnet und durch eine aussenliegende, ringförmige Speiseleitung miteinander verbunden und von einem Wasserregelventil versorgt.

TECpatent Diese OP Düsen wurden in den frühen 80er Jahren in der Schweiz entwickelt, wenn auch für einen ganz anderen Zweck. Die OP Düse wurde fast ausschliesslich für Anwendungen verwendet, wo die Gefahr bestand, dass infolge der Dampf- und Wasserparameter das Kühlwasser vor dem Austritt aus der Düse verdampfen könnte. Deshalb hat man einen federbelasteten Düsenkopf mit variabler Öffnung gebaut, wo man durch die Wahl entsprechender Federn (primär Tellerfedern) genügend Druck aufbauen konnte, um ein Verdampfen („flashing“) des Wassers innerhalb der Düse zu vermeiden. Spiralfedern werden ebenfalls häufig eingesetzt, aber im Falle eines Bruches besteht eher die Gefahr (falls die Feder kollabiert), dass die Düse weit öffnet und die Dampfleitung geflutet wird, bis das Wasserventil schliesst. In den letzten Jahren wurde dieser Düsentyp zu einem „Wundermittel“, um mit einer beschränkten Anzahl von Düsen (typisch 3…6) möglichst viel Wasser einzubringen. Dabei wird oft der maximale Düsen-Öffnungsspalt zu groß gewählt und das austretende Wasser bildet dann einen 1..3 Millimeter dicken konischen Wasserkegel, der vom Dampf zerrissen und um 90° in Strömungsrichtung umgelenkt wird. Die erreichte Tropfen-Größenverteilung ist unter diesen Umständen alles andere als ideal. Einerseits, weil sich die massiven Wasserkegel überschneiden und andererseits, weil oft ein beachtlicher Teil des Wassers an die heisse Rohrwand geworfen wird. Das ist mit ein Grund, weshalb normalerweise ein Schutzhemd (aus Inconel) verwendet wird, um schädliche thermische Spannungen und Erosion der Rohrleitung in Grenzen zu halten. Das Schutzhemd erfüllt aber nur bedingt seinen Zweck - in erster Linie sollten nämlich die Wasserzerstäubung und gleichmässige Tropfen- und schlussendlich die Temperatur-Verteilung über den Rohrquerschnitt dermassen homogen sein, dass man im Normalfall auch ohne Schutzhemd auskommen könnte.

TECpatent TEC artec hat aus obigen Gründen ein weltweit einzigartiges, patentiertes System (TECtemp HT R) entwickelt, das die bekannten Unzulänglichkeiten von konventionellen Hohlkegel- und federbelasteten OP - Düsen eliminiert.
Dabei befindet sich der Regelteil für die Düsen komplett ausserhalb der heissen Zone und jede Düse wird einzeln beaufschlagt. Je nach Bedarf können so bis zu 40 voneinander unabhängige Düsen eingesetzt werden, die über den gesamten Lastbereich ein ausgesprochen feines Tropfenspektrum erzeugen. Es gibt dabei keine beweglichen Teile, Federn, Dichtungen, Schrauben etc. in der heissen Dampfleitung. Die Düsen sind dabei so angebracht, dass sie sich nicht gegenseitig behindern. CFD Analysen haben gezeigt, dass ca. 95% des Kühlwassers nach einer sehr kurzen Distanz bereits verdampft und ein sehr ausgeglichenes Temperaturprofil über den gesamten Leitungsquerschnitt entsteht. Bei dieser Konstruktion gibt es auch keine leckenden Düsen infolge Schmutz, der im Düsenspalt eingeklemmt wird, wie dies bei der OP Düse typisch der Fall sein kann. Es gibt auch keine Federn, die infolge Vibrationen ermüden oder gar brechen, worauf die Düse voll öffnen würde.
TEC artec’s HT Design kann bis 750C (PN25 - PN400) angewendet werden und wurde speziell für superkritische Dampfkraftwerke und Gas Turbinenaustritte sowie schwierige Anwendungen in der Prozessindustrie entwickelt. Dieses patentierte Kunden-spezifisch entwickelte Produkt hat sich in vielen Anlagen bewährt und wird mit Erfolg an Stelle konventioneller Kühler der „alten Generation“ eingesetzt, die oftmals nicht gestatten die Anlage wie geplant zu betreiben.