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Reinigungsverfahren für Quecksilberdampfkessel und Einrichtung zur
Durchführung des Verfahrens -Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen
von Quecksilberdampfkesseln und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Leistung dieser Kessel hängt im wesentlichen ab von ,der Wärmeübertragung zwischen
den Kesselwänden und dem Quecksilber. Die Wärmeübertragung wird bedingt durch die
Haftfähigkeit des Quecksilbers an den Kesselwänden. Ist diese Haftfähigkeit schlecht,
so ist auch die Wärmeübertragung schlecht, also die Leistung des Kessels gering.
Es ist daher wichtig, die von dem Quecksilber bdnetzten Kesselwände möglichst sauber
zu halten. Kesselstein, Ablagerungen und andere Fremdkörper müssen von den Flächen
entfernt sein, damit die reinen Metallflächen in gute Berührung mit dem Quecksilber
gelangen.
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Der Aufbau eines Quecksilberdampfkessels erfordert eine längere Zeit,
die sich über mehrere Monate erstrecken kann. Während dieser Zeit können die Metallflächen
des Kessels rosten. Es können auch andere Unreini,gkeiten an die Kesselflächen gelangen.
Es empfiehlt dich daher, vor Inbetriebsetzung des Kessels die Kesselflächen auf
irgendeine Weise zu säubern. Auch im Betrieb eines Quecksilberdampfkessels können
die Flächen durch Ablagerung von Eisen, Eisenoxyd und anderen Stoffen verunreinigt
werden. Diese Verunreinigungen verringern die Wärmeübertragung, also auch die Leistung
des Kessels, und können auch noch ernstere Folgen haben, insbesondere bei Kesselteilen,
die unmittelbar den hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Auch aus .diesem Grunde
ist es notwendig, die Kesselflächen von Zeit zu Zeit zu säubern.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Säuberung der inneren Kesselflächen,
sowohl vor Inbetriebsetzung des Kessels als auch nach einer gewissen Betriebsdauer.
Die Erfindung betrifft ferner eine Hilfseinrichtung an einem Quecksilberdampfkessel,
die die Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens ermöglichen soll.
Das neue Reinigungsverfahren und die hierzu vorgeschlagene Einrichtung sind im nachfolgenden
an Hand eines Ausführungsbeispiels eines Quecksilberdampfkessels eingehend beschrieben.
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Die Zeichnung veranschaulicht teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht
eine Quecksilb@erdampfkesselanlage.
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Der Quecksilberdampfkessel ist in einer
Feuerung eingebaut,
deren Wand mit io bezeichnet ist. Der Kessel selbst besteht aus mehreren Kesseltrommeln
ii, i2, in denen sich das Ouecksilber befindet. An der unteren Seite sind mehrere
Heizrohre 13 angebracht. Jedes Heizrohr besitzt einen Außenmantel oder bildet ein
Außenrohr 14, das an der Trommelwand 15 befestigt ist. Außerdem besitzt jedes Heizrohr
ein Innen-oder Kernrohr 16, das mit dem einen Ende in die Trommel hineinragt und
an einer im Inneren der Trommel befindlichen Platte 18 befestigt ist. Das andere
Ende des Innenrohres 16 ragt in das Außenrohr 14 hinein und besitzt einen Kanal
oder eine Bohrung ig, die mit dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden
Rohren in Verbindung steht. Das flüssige Quecksilber fließt durch den Kanal 19 abwärts
und durch den ringförmigen Raum 2o aufwärts. Der Kanal ig ist die Flüssigkeitszuleitung
oder das Fallrohr des Heizrohres 13, während der Ringraum 2o als der Dampfabführungskanal
oder ;der Steigkanal des Heizrohres 13 bezeichnet werden kann. Die Heizrohre 13
ragen in den Feuerraum hinein, so daß das Quecksilber im unteren Ende der Rohre
13 verdampft und in dampfförmigem Zustande in die Kesseltrommel zurückgelangt.
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In der Kesseltrommel ist ein Füllkörper 21 vorgesehen, um ,die Menge
des zum Betrieb erforderlichen flüssigen Quecksilbers nach Möglichkeit zu verringern.
Die Trommeln sind durch Ausgleichrohre 2a verbunden, die vorzugsweise oberhalb des
kalten Flüssigkeitsspiegels .der Trommeln liegen.
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Mit den Trommeln sind weitere Heizelemente 23 verbunden, die obere
Sammelrohre 24 besitzen, welche mit den Trommeln durch die Rohrleitungen 25 in Verbindung
stehen. Das Heizelement 23 besteht ferner aus einem Fallrohr 26, einem unteren Sammelrohr
27 und einem Steigrohr 28. Das Fallrohr 26 liegt außerhalb der Feuerung, während
das Steigrohr 28 innerhalb der Feuerung an der Feuerungswand geführt ist und diese
gegen .die unmittelbare Berührung mit den heißen Gasen schützt. Das flüssige Quecksilber
gelangt aus den Trommeln zu den oberen Sammelrohren 24, fließt von diesen durch
die Fallrohre 26 zu den unteren Sammelrohren 27 und steigt, zum Teil in verdampftem
Zustande, durch die Steigrohre 28 wieder zu .den oberen Sammelrohren 24 zurück.
Der entstehende Dampf gelangt durch die Rohre 25 in,die Trommeln i i, 12. Diese
sind durch die Leitungen 29, 3o mit dem Hauptdampfsammelrohr 31 verbunden, welches
den Dampf zu der Verbrauchsstelle führt, beispielsweise zu einer Quecksilberdampfturbine
32. Ein Ventil 33 in der Leitung 31 regelt den Zutritt des Dampfes zur Turbine.
Der Abdampf der Turbine strömt in den Kondensator 34, der mit einer Kühleinrichtung
35 ausgerüstet ist. Das Kondensat fließt -durch die Leitung 36 un-d deren Abzweigungen
37, 38 zurück in die Kesseltrommeln i t, i2. Die Leitung 36 ist vorzugsweise oberhalb
des kalten Flüssigkeitsspiegels der Trommeln angeordnet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen des Kessels kann sowohl
vor der ersten Inbetriebsetzung des Kessels, als auch während des Betriebes des
Kessels angewandt werden. Das Reinigungsverfahren für einen in Betrieb befindlichen
Kessel unterscheidet sich von dem Reinigungsverfahren für einen neuen Kessel lediglich
dadurch, daß das Quecksilber zunächst aus dem Kessel entfernt werden rnuß. Dabei
muß .das Quecksilber auch aus den Heizrohren.13 und den Heizelementen23 entfernt
wenden, was nicht durch die Entleerungsventile des Kessels geschehen kann. Infolgedessen
muß bei einem Kessel, der bereits im Betrieb gewesen ist, die Entfernung des Quecksilbers
durch Verdampfen geschehen. Das verdampfte Quecksilber wird in einem Turbinenkondensator
oder einem anderen Behälter gesammelt. Da der Turbinenkondensator zurAufnahme des
gesamten Quecksilbers des Dampfkessels zu klein sein könnte, wird erfindungsgemäß
für diesen Zweck ein Hilfssammelbehälter vorgesehen. Bei Odem veranschaulichten
Beispiel ist -das der Behälter 39, welcher durch die Leitung 40 mit dem Absperrventil
41 an die Hauptdampfsammelleitung31 angeschlossen ist. Andererseits ist der Behälter
39 durch die Leitung 43 mit dem Ventil 44 an die Leitung 36, also auch an die Kesseltrommeln
angeschlossen. In dem Behälter 39 ist eine Kühlvorrichtung 45 vorgesehen, um den
in dem Behälter gesammelten Quecksilberdampf zu kühlen und zu kondensieren.
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Bei der Entfernung des Quecksilbers durch Verdampfen aus dem Kessel
wird vorzugsweise in der Feuerung nur ein schwaches Feuer unterhalten, um das Überhitzen
gewisser Kesselteile zu vermeiden. Ein weiteres vorteilhaftes Mittel zur Förderung
der restlosen Entfernung des Quecksilbers durchVerdampfen ist die Erzegäung eines
guten Vakuums im Kessel. Beim Entfernen des Quecksilbers durch Verdampfen werden
die Ventile 33 und 41 geöffnet, während die Ventile 44 und 49 geschlossen -werden,
so daß das verdampfte Quecksilber einerseits über die Turbine 32 in den Kondensator
34, andererseits über die Leitung 31 in den Hilfsbehälter 49 gelangt und in beiden
kondensiert. Nach restloser Entfernung des Quecksilbers werden die Ventile 41 und
33 geschlossen. .
Nachdem der Kessel auf diese Weise vom Quecksilber
restlos befreit ist, wird er erfindungsgemäß mit einer reinigenden oder beizenden
Lösung gefüllt, die geeignet ist, die Unreinigkeiten und Ablagerungen von den inneren
Kesselflächen zu beseitigen. Die Erfahrung zeigte, daß zu diesem Zweck besonders
eine Säurelösung brauchbar ist, vorzugsweise eine verdünnte Lösung von Chlorwasserstoffsäure,welche
den Kesselstein und andere Ablagerungen und Unreinigkeiten auf den Kesselwänden
wirkungsvoll angreift. Diese Lösung zersetzt, lockert und löst die Ablagerungen
auf, so daß diese in verhältnismäßig kurzer Zeit entfernt werden. Versuchsgemäß
erfolgt mit dieser Lösung die Kesselreinigung in etwa zwei Stunden. Die Ablagerungen
lösen sich in der Säure auf, wobei sie sich teilweise mit ihr verbinden, teilweise
schwebend bleiben. Selbstverständlich muß die Stärke der Säurelösung mit der Reinigungszeit,
der Temperatur und anderen maßgebenden Faktoren in Einklang gebracht sein.
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Bei einem Kessel, .der neu aufgestellt wird, sind die meisten Metallflächen
in der Regel mit irgendeiner fettigen, schmierigen Masse zum Schutze gegen Rost
und Verunreinigungen bedeckt. Zur Beseitigung dieser Masse vor Inbetriebsetzung
des Kessels kann irgendeine nichtsäurehaltige Reinigungsflüssigkeit benutzt werden.
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Nach Auflösung und Entfernung der Verunreinigungen von den Kesselflächen
muß die Säurelösung restlos entfernt werden. Erfindungsgemäß erfolgt dies dann durch
Ausspülen des Kessels mit Wasser. Zu diesem Zweck ist in der Dampfsammelleitung
3 1 ein Ventil46 vorgesehen, während ein weiteres Ventil 47 in einer Leitung
48 angeordnet ist, die an das Ausgleichrohr 22 angeschlossen ist. Zur Entfernung
der Säurelösung aus dem Kessel werden die Ventile 46 und 47 geöffnet, und es wird
durch die Leitung 3i Wasser in den Kessel eingeführt. Das Wasser gelangt in. die
Trommeln und schließlich durch die Ausgleichleitungen 22 zur Entleerungsleitung
48. Erfindungsgemäß läßt man hei dem Wasserumlauf durch den Kessel mit einer Höhe
des Wasserspiegels, der etwa der normalen Flüssigkeitshöhe im Kessel entspricht,
unter dem Kessel ein schwaches Feuer bestehen, um den Wasserdurchlauf zu begünstigen
und eine gute Vermischung der Reinigungslösung in den Heizrohren und Heizelementen
mit dem Wasser zu erzielen. Dabei werden auch von dem Wasser' diejenigen festen
Ablagerungsteilchen mitgerissen, welche zwar von der Reinigungsflüssigkeit von den
Metallflächen entfernt, aber nicht aufgelöst worden sind, sondern schwebend oder
in den unteren Kesselteilen lose gelagert sind. Nach längerem Durchspülen des Kessels
mit fließendem und durchlaufendem Wasser wird die Mischung mit den Resten der Reinigungslösung
immer schwächer. Das Durchspülen wird fortgesetzt, bis die Reinigungsflüssigkeit
restlos entfernt ist. Das kann durch Prüfen des aus dem Kessel fließenden Wassers
geschehen, beispielsweise mittels eines blauen Lackmuspapiers, welches sich in einer
Säure rot färbt.
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Der nächste Schritt des neuen Reinigungsverfahrens ist die Entfernung
des Wassers aus dem Kessel und- die Einfüllung des flüssigen Quecksilbers. Bei dieser
Reinigungsstufe muß Sorge dafür getragen werden, daß keine Luft ,die Innenflächen
des Kessels berührt, damit diese nicht oxydieren. Zu diesem Zweck erfolgt die Entfernung
des Wassers durch die Einfüllung des Quecksilbers, indem das eingefüllte Quecksilber
das Wasser verdrängt. Bei einem Kessel gemäß .dem veranschaulichten Beispiel werden
hierzu die Ventile 44 und 49 :der Leitungen 43 und 36 geöffnet. Das flüssige Quecksilber
aus dem Kondensator 34
und dem Hilfsbehälter 39 fließt dann durch die Leitung
36 und die Zweigleitungen 37 und 38 in die Trommeln ii und i2. Das Quecksilber gelangt
zuerst in die Heizrohre 13 und verdrängt aus diesen das Wasser. Hat der Quecksilberspiegel
die Höhe der Leitung a5 erreicht, so gelangt das Quecksilber in die Heizelemente
23 und treibt auch aus diesen das Wasser heraus, welches durch die Entleerungsleitung
48 den Kessel verläßt. Da die Ausgleichleitungen 22 vorzugsweise etwas über dem
kalten Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind und Wasserteilchen immer noch an den
Innentromm-elflächen haften, kann das eingeführte flüssige Quecksilber allein das
gesamte Wasser aus dem Kessel nicht entfernen.
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Dies erfolgt daher erfintdun:gsgemäß dadurch, daß als letzte Stufe
des neuen Reinigungsverfahrens in-der Feuerung ein schwaches Feuer unterhalten wird.
Die Feuerung wird vorzugsweise dabei so geheizt, daß die Kesseltemperatur etwa zwischen
der Siedetemperatur des Wassers und der Siedetemperatur des Quecksilbers liegt.
Auf diese Weise wird zwar der im Kessel noch vorhandene restliche Teil des Spülwassers
verdampft, es erfolgt aber noch keine nennenswerte Verdampfung des Quecksilbers.
Der Wasserdampf wird bei dem veranschaulichten Beispiel durch die Leitung 3 i und
das Ventil 46 entfernt.
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Um das Rosten der Kesselinnenflächen nach dem Durchspülen mit Wasser
zu verhüten, kann dem Spülwasser ein alkalischer Stoff beigefügt werden, z. B. Ammoniak.
Dadurch wird verhütet, daß nach der Beizstufe und :dem Ausspülen des Kessels mit
Wasser
und der Inbetriebsetzung des Kessels Rost entstehen kann.
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Um ein Angreifen der Kesselinnenflächen durch die Säurelösung zu verhüten,
kann dieser erfindungsgemäß irgendein verzögerndes Mittel beigefügt werden, z. B.
ein organischer Stoff, wie .Schlichtleim oder Kleie. Die Wirkung der Säurelösung
wird dadurch gemildert, so daß die Kesselflächen auch bei längerem Verbleiben der
Säurelösung im Kessel nicht angegriffen werden, während die Ablagerungen zuverlässig
entfernt werden.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß es für ein einwandfreies Arbeiten eines
Quecksilberdampfkessels erforderlich ist, die Reinigung vor der ersten Inbetriebsetzung
vorzunehmen und auch während des Betriebes des Kessels von Zeit zu Zeit zu wiederholen.
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Das neue Reinigungsverfahren besteht somit aus folgenden Stufen: i.
Entfernung des flüssigen Quecksilbers durch langsames Verdampfen, vorzugsweise bei
Vakuum, falls der Kessel bereits in Betrieb war, 2. Fühlen des Kessels mit einer
Reinigungslösung, 3. Durchspülen des Kessels mit großen Wassermengen, bis zur Entfernung
des größten Teils der Reinigungslösung, q.. Heizen des Kessels, vorzugsweise bei
mäßigem Vakuum, zwecks Erzielung eines Wasserumlaufes in den Heizrohren und Heizelementen,
um den Rest der Reinigungslösung und den Rest der gelösten Ablagerungen zu entfernen,
5. unmittelbarer Ersatz des Wassers durch Quecksilber, 6. Trocknen des Kessels zwecks
restloser Entfernung des Wassers bei einer Temperatur zwischen der Siedetemperatur
des Wassers und der Siedetemperatur des Quecksilbers.