MUSSMANN, Bernd (Bahnhofstrasse 105, Nordwalde, 48356, DE)
FRACH, Manfred (Rostocker Strasse 17, Wesel, 46485, DE)
MUSSMANN, Bernd (Bahnhofstrasse 105, Nordwalde, 48356, DE)
Patentansprüche
1. Kessel (1) einer Verbrennungsanlage (2) umfassend mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung (3), die von einem Medium (4) ausgehend von einem Einlass (5) hin zu einem Auslass (6) durchströmbar und im Innenraum (7) des
Kessels (1) mittels mindestens einer Hängevorrichtung (8) gehalten ist, wobei Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums (4) zumindest am Einlass (5) oder am Auslass (6) vorgesehen sind, und die mindestens eine Hängevorrichtung (8) Mittel zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) aufweist.
2. Kessel (1) nach Anspruch 1, bei dem die Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums (4) wenigstens eine Auswerteeinheit (9) umfassen, die eine Temperaturdifferenz des Mediums (4) hinsichtlich des Einlass (5) und des Auslass (6) ermittelt.
3. Kessel (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die mindestens eine Hängevorrichtung (8) eine Mehrzahl von Tragelementen (10) umfasst, die jeweils über mindestens einen Aufhängungspunkt (11) mit der mindestens einen Wärme- austauscheinrichtung (3) befestigt ist.
4. Kessel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Hängevorrichtung (8) und die mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung (3) über eine Mehrzahl von Aufhängungspunkten (1 1) miteinander ver- bunden sind, bei dem die Aufhängungspunkte (1 1) in einer Ebene (12) quer zur Schwerkraft und im Bereich der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
5. Kessel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Mittel zur Bestimmung des Gewichts mindestens einen Dehnungsmessstreifen (13) umfassen.
6. Kessel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Reinigungsgerät (14) zum Entfernen von Verbrennungsrückständen (15) an der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) vorgesehen ist, das hinsichtlich der Reinigungswirkung auf Teilbereiche (16) der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) verschiedene Betriebszustände einnehmen kann.
7. Kessel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Steue- rungseinheit (17) vorgesehen ist, die mit den Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums (4), den Mittel zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) und mit mindestens einem Reinigungsgerät (14) zum Entfernen von Verbrennungsrückständen (15) verbunden ist.
8. Reinigungssteuereinrichtung (18) für einen Kessel (1) einer Verbrennungsanlage (2) mit mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung (3) und mindestens einem Reinigungsgerät (14) zum Entfernen von Verbrennungsrückständen (15) umfassend zumindest - wenigstens einen Temperatursensor (19) zur Bestimmung einer Temperatur eines Mediums (4) in der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3), eine Mehrzahl von Gewichtssensoren (20) zur Bestimmung der Gewichtsverteilung der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3), - wenigstens eine Steuerungseinheit (17) zur Aktivierung mindestens eines
Reinigungsgerätes (14), und
- Mittel zur Daten Verbindung von Temperatursensor (19), Gewichtssensoren (20), Steuerungseinheit (17).
9. Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung (3), die von einem Medium (4) ausgehend von einem Ein- lass (5) hin zu einem Auslass (6) durchströmbar und im Innenraum (7) eines Kessels (1) einer Verbrennungsanlage (2) mittels mindestens einer Hängevorrichtung (8) gehalten ist, welches zumindest folgende Schritte umfasst: a) Erfassen zumindest eines Parameters aus Temperatur oder Temperaturdif- ferenz des Medium (4) im Betrieb, b) Erfassen einer Gewichtsverteilung der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3), c) Identifizieren einer zu reinigenden Fläche (21) der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3), d) Reinigen der identifizierten Fläche (21).
10. Reinigungsverfahren nach Anspruch 9, bei dem mittels Schritt a) die zu reinigende Wärmeaustauscheinrichtung (3) und mittels Schritt b) die dort zu reinigenden Fläche (21) bestimmt wird.
11. Reinigungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem Schritt d) erst durchgeführt wird, wenn ein vorgegebener Wertebereich der zu reinigenden Fläche (21) identifiziert ist.
12. Reinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem Schritt d) das Reinigen der identifizierten Fläche (21) mit einer erhöhten Reinigungsintensität gegenüber anderen Teilbereichen (16) der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung (3) umfasst.
13. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsanlage (2), wobei die Verbrennungsanlage (2) eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen (3) hat, die jeweils von einem Medium (4) ausgehend von einem Einlass (5) hin zu einem Auslass (6) durchströmbar und im Innenraum (7) eines Kessels (1) der Verbrennungsanlage (2) mittels einer gemeinsamen Hängevorrichtung (8) gehalten sind, und weiter eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten (14) zum Entfernen von Verbrennungsrückständen (15) an den Wärmeaustauscheinrichtun- gen (3) vorgesehen sind, bei dem ein Reinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 während des Betriebes der Verbrennungsanlage (2) durchgeführt wird. |
Selektive Reinigung von Wärmeaustauscheinrichtungen im Kessel einer Verbrennungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kessel einer Verbrennungsanlage, der mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung umfasst, die von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmt und im Innenraum des Kessels mittels mindestens einer Hängevorrichtung gehalten ist. Des weiteren wird eine Reinigungssteuereinrichtung für einen Kessel einer Verbren- nungskraftanlage mit mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung und mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen beschrieben. Die Erfindung betrifft auch ein Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen mindestens einer Wärmeaustauschreinrichtung im Kessel einer Verbrennungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsanlage. Die Erfindung findet besondere Anwendung im Bereich der Dampferzeugung, der mit fossilen Brennstoffen und/oder Zusatzstoffen beheizte Kesselanlagen, Müllverbrennungsanlagen, etc..
Die Rückstände aus der Verbrennung von Kohle und/oder Zusatzbrennstoffen führen beim Betrieb von Kesseln einer Verbrennungsanlage zu Verschmutzungen der Wärmeaustauschflächen, die nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb der Verbrennungsanlage haben. Die Folgen sind beispielsweise Wirkungsgradverluste durch eine erhöhte Abgastemperatur und/oder eine erforderliche, relativ intensive Reinigung der Wärmeaustauschflächen. Darüber hinaus sind gegebenenfalls Still- stände der Verbrennungsanlage zum Entfernen von hartnäckigen Verschlackungen erforderlich. Problematisch ist auch, dass sich unter Umständen Verbrennungsrückstände an einer Position der Verbrennungsanlage konzentriert ansammeln können, wobei sich diese so genannten „Barte" gegebenenfalls von den Wänden ablösen und beim Aufprall an Einrichtungen der Verbrennungsanlage Schäden herbeiführen können. Aus diesen Gründen ist es sinnvoll, dass die
Verbrennungsrückstände in vorgegebenen Zeitabständen von den Wärmeaustauschflächen entfernt werden.
Zur Reinigung derartiger Wärmeaustauschflächen sind bereits eine Vielzahl un- terschiedlicher Reinigungskonzepte bekannt. So wird, neben dem mechanischen Abreinigen (z. B. mittels so genannter Klopfeinrichtungen oder Stahlkugeln) und dem Abreinigen mittels Pressluft oder Schall, vielfach auch auf ein Abreinigen der Wärmeaustauschflächen mittels Dampf bzw. Wasser zurückgegriffen. Den Schlackeansätzen muss zur Reinigung zunächst Wärme entzogen werden, bevor sie erstarren. Kaltes Wasser als Reinigungsmedium ist hierfür besonders geeignet. Die Zerstörung und Ablösung der Verbrennungsrückstände wird durch die plötzliche Verdampfung des auftreffenden und eindringenden Wassers und die damit verbundene Volumenvergrößerung sowie durch die kinetische Wirkung des auftreffenden Reinigungsstrahles hervorgerufen. Die bei den Verbrennungsrückstän- den erwünschte Thermoschockwirkung kann jedoch beim Rohrmaterial zu zusätzlichen Spannungen führen, welche bei unkontrollierter Anwendung des Reinigungsverfahrens Schäden hervorrufen können. Blasstrahlgeschwindigkeit, Abkühlzeit, Blasstrahlgeometrie, Wassermenge und anderes bestimmten die Intensität des Thermoschocks.
Zur Reinigung mittels eines Blasmediums sind translatorisch bewegliche und stationär schwenkbare Bläser bekannt. Bewegliche Bläser, wie beispielsweise Schubbläser, Lanzenbläser, Langschubbläser, Drehrohrbläser, Rechenbläser, werden regelmäßig nur zu Reinigungszwecken in innere Bereiche des Kessels einge- fahren. Sie werden demnach translatorisch hineinbewegt, wobei die das Reinigungsmedium führende Lanze gegebenenfalls rotiert, so dass die an der Lanze angebrachten Düsen das Umfeld um die Lanze herum abreinigen. Bei stationär schwenkbar angebrachten Bläsern werden beispielsweise Einfachdüsen, Dampfkanonenbläser oder auch so genannte automatische Wasserlanzenbläser (Herstel- ler: Clyde Bergemann GmbH) installiert. Das kalte Wasser wird bei den Wasserlanzenbläsern mit einem Druck von 12 bis 15 bar zugeführt. Die wirksame Länge
des Blasstrahls beträgt etwa 20 bis 22 m und die Blasfläche je Bläser 200 bis 400 m 2 , so dass ein solches Reinigungsgerät insbesondere zur Reinigung gegenüberliegender Wandbereiche des Kessels bei einem freien Innenraum geeignet ist. Der Bläser erzeugt einen Wasserstrahl, dessen Auftreffdurchmesser vorteilhafter- weise kleiner 1 m ist, so dass über gezielte, mäanderförmige Blasfiguren eine Fläche abreinigbar ist.
Die Reinigung mit Wasserstrahlen beeinflusst kurzzeitig den Verbrennungsvorgang, verändert das Verhalten verschiedener Verbrennungsregelkreise und die Dampfmenge. Das eingeblasene kalte Wasser beeinflusst zudem die Rauchgastemperatur, die Rauchgasmenge und die übertragene Wärmemenge. Die Reinigung von Brennkammer-Rohrwänden mit Wasserstrahlen beansprucht zusätzlich den Rohrwerkstoff, da dieser durch den Thermoschock erhöhten Wärmespannungen ausgesetzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, mit der eine selektive und effektive Reinigung von Wärmeaustauscheinrichtungen im Inneren eines Kessels einer Verbrennungsanlage durchgeführt werden kann. Gleichfalls sollen Verfahren angegeben werden, die eine schonende Reinigung bei möglichst gleich bleibend hohem Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage gewährleisten.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Kessel einer Verbrennungsanlage ge- maß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einer Reinigungssteuereinrichtung für einen Kessel einer Verbrennungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie einem Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen mindestens einer
Wärmeaustauscheinrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängig formulierten Patentan- Sprüchen aufgeführt, wobei die dort einzeln genannten Merkmale in beliebiger,
technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung führen.
Der hier vorgeschlagene Kessel einer Verbrennungsanlage umfasst mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung, die von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmbar und im Innenraum des Kessels mittels mindestens einer Hängevorrichtung gehalten ist. Erfindungsgemäß sind Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums zumindest am Einlass oder am Auslass vorgesehen, und die mindestens eine Hängevorrichtung weist Mittel zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung auf.
Bei dem hier angeführten Kessel handelt es sich bevorzugt um einen Kohlebefeuerten, insbesondere Braunkohle-befeuerten, Kessel einer Verbrennungsanlage. Besonders vorteilhaft ist die hier beschriebene Erfindung für Kessel mit min- destens einem senkrecht angeordneten Innenraum, Schacht bzw. so genannten „Zug" ausgeführt (insbesondere so genannte „Turmkessel" und/oder „2-Zug- Kessel"), bei dem eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen übereinander hängend im (senkrechten) Innenraum des Kessels positioniert sind. Das Abgas der Verbrennung durchströmt bzw. umströmt die Wärmeaustauscheinrichtungen ent- gegen der Schwerkraft, wobei Wärme vom heißen Abgas auf die Wärmeaustauscheinrichtungen transferiert wird.
Die Wärmeaustauscheinrichtung ist bevorzugt als so genanntes Rohrbündel bzw. als Rohrschlange ausgeführt. Eine solche Wärmeaustauscheinrichtung umfasst demnach mindestens ein, vorzugsweise mehrfach gebogenes, Rohr, welches von einem Medium, beispielsweise Wasser oder Dampf, durchströmt wird und mit dessen Hilfe die Wärme aus dem Innenraum des Kessels abtransportiert werden kann. Derartige Wärmeaustauscheinrichtungen überspannen beispielsweise einen Querschnitt des Kessels von 20 m x 20 m und weisen eine Höhe von bis zu 3 m auf. Bei Turmkesseln für Braunkohle bzw. Steinkohle können zum Beispiel mindestens 5 oder 7 solcher Wärmeaustauscheinrichtungen übereinander angeordnet
sein. Eine solche Wärmeaustauscheinrichtung weist einen eigenen Kreislauf auf, so dass das Medium, insbesondere Wasser bzw. Dampf, über einen Einlass der Wärmeaustauscheinrichtung in innere Bereiche des Kessels eingeleitet und über einen Auslass wieder herausgeführt wird. Beim Durchströmen der Wärmeaus- tauscheinrichtung nimmt das Medium Wärmeenergie auf.
Als Maß für den Wärmeaustausch kann die Temperatur des Mediums herangezogen werden. Deshalb sind hier Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums zumindest am Einlass oder am Auslass positioniert. Dabei ist zunächst uner- heblich, ob die Temperatur des Mediums direkt oder indirekt, beispielsweise anhand der Temperatur der Leitung, etc., bestimmt wird. Bevorzugt ist dabei die Positionierung der Mittel so, dass eine für den Eintritt des Mediums charakteristische Temperatur mit einer entsprechende charakteristischen Temperatur des Mediums nahe des Auslass erfasst wird. Bei einem gewünscht guten Wärmeübergang vom Abgas über die Wärmeaustauscheinrichtung auf das Medium ist eine relativ hohe Temperatur nahe des Auslass festzustellen. Lagern sich mit der Zeit Schlacke, Asche oder ein anderer Verbrennungsrückstand auf der Oberfläche der Wärmeaustauscheinrichtung an, wird der Wärmeübergang vom Abgas hin zum Medium behindert, so dass die Temperatur des Mediums nahe des Auslass mit der Zeit geringer wird. Die Bereitstellung derartiger Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums erlaubt also die Feststellung, in wieweit eine gesamte Wärmeaustauscheinrichtung die gewünschte Funktion noch erfüllt. Damit kann bereits eine erste Aussage für eine anstehende Reinigung der Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen werden, wobei sich hieraus nur die Information gewinnen lässt, dass eine gesamte Wärmeaustauscheinrichtung zu reinigen ist.
In Anbetracht der Größe der Wärmeaustauscheinrichtung kommen dabei regelmäßig mehrere Reinigungsgeräte zum Einsatz, die gemeinsam eine großräumige Reinigung bewirken würden. Um weitere Auskünfte über die genaue Position der angelagerten Verbrennungsrückstände zu erhalten wird nun hier die Kombination mit weiteren Mitteln angeführt, so dass exaktere Aussagen über die Lage der
Verbrennungsrückstände gewonnen werden können. Hier wird deshalb vorgeschlagen, dass die mindestens eine Hängevorrichtung Mittel zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung aufweist. Aufgrund der Verbrennungsvorgänge im Inneren des Kessels bzw. der Positionierung von Einbauten im Inneren des Kessels treten teilweise bevorzugten Strömungspfade des Abgases durch den Kessel auf. Dies hat eine ungleichmäßige Verteilung von Verbrennungsrückständen auf der Wärmeaustauscheinrichtung zur Folge. Durch die Bereitstellung von Mitteln zur Bestimmung des Gewichts können Aussagen über die Gewichtsverteilung der Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen werden, so dass erkennbar wird, welche Zonen bzw. Teilbereiche einer einzelnen Wärmeaustauscheinrichtung besonders verschmutzt sind. Anhand dieser Kenntnisse kann nun eine selektive Reinigung genau nur der stark verschmutzten Teilbereiche der Wärmeaustauscheinrichtung vorgenommen werden.
Diese besondere Kombination von Mitteln zur überwachung bzw. Bestimmung lokal begrenzter Anlagerungen von Verbrennungsrückständen bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung hat weiterhin den Vorteil, dass die hier vorgeschlagenen Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums und die Mittel zur Bestimmung des Gewichts der Wärmeaustauscheinrichtung außerhalb des Kessels positioniert werden können, so dass diese nicht den hohen thermischen und dynamischen Beanspruchungen im Innenraum des Kessels ausgesetzt sind. Damit sind exaktere Informationen produzierbar, eine vereinfachte Datenübermittlung möglich und einfach aufgebaute Sensoren und dergleichen einsetzbar. Auch hinsichtlich der Nachrüstbarkeit und der Reparatur der Mittel ergeben sich erhebliche Vorteile bezüglich der Kosten und der Montage.
Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass durch die Selektivität nur reduzierter Reinigungsaufwand betrieben wird, so dass die Gefahr der Beschädigung der Wärmeaustauscheinrichtungen geschmälert und die thermischen Bedingungen im Innenraum des Kessels nur wenig beeinflusst wird. War es zuvor beispielsweise erforderlich, zur vollständigen Reinigung einer Wärmeaustauscheinrichtung alle
einer Wärmeaustauscheinrichtung zugeordneten Rußbläser für einen Zeitraum von vier bis fünf Stunden einzusetzen, so kann hier die Menge des Reinigungsmediums bzw. die Zeit für die Reinigung deutlich reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums wenigstens eine Auswerteeinheit, die eine Temperaturdifferenz des Mediums hinsichtlich des Einlass und des Auslass ermittelt. Insbesondere für den Fall, dass nicht sichergestellt werden kann, dass das Medium mit einer relativ konstanten Temperatur in die Wärmeaustauscheinrichtung einströmt, ist es vorteilhaft, die Eingangstemperatur zu ermitteln und folglich die Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Mediums als Maß für den aktuellen Wärmeübergang hinsichtlich einer Wärmeaustauscheinrichtung heranzuziehen. Eine große Temperaturdifferenz initiiert, dass ein guter Wärmeübergang möglich ist, die Wärmeaustauscheinrichtung also im wesentlichen frei von Verbrennungs- rückständen ist. Eine kleine Temperaturdifferenz dagegen zeigt, dass das Medium während des Durchströmens der Wärmeaustauscheinrichtung kaum Wärme aufgenommen hat, was mit großer Wahrscheinlichkeit auf die Anlagerung von Verbrennungsrückständen auf der Wärmeaustauscheinrichtung zurückzuführen ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Hängevorrichtung eine Mehrzahl von Tragelementen umfasst, die jeweils über mindestens einen Aufhängungspunkt mit der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung befestigt ist. Bei den Tragelementen handelt es sich bevorzugt um Rohre, Streben, Ketten oder dergleichen, die von einer Decke des Kessels herabhängend gleichmäßig über einen Querschnitt des Kessels positioniert sind. Diese Tragelemente weisen bevorzugt mehrere Aufhängungspunkte für eine einzelne Wärmeaustauscheinrichtung auf, so dass beispielsweise eine solche Rohrschlange bzw. ein Rohrbündel mehrfach über ein Tragelement befestigt ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung der Hängevorrichtung in der Art, dass mit einem Tragelement auch mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen im Innenraum des Kessels fixiert sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kessels sind die mindestens eine Hängevorrichtung und die mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung über eine Mehrzahl von Aufhängungspunkten miteinander verbunden, wobei die Aufhängungs- punkte in einer Ebene quer zur Schwerkraft und im Bereich der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Ganz besonders bevorzugt bilden die Aufhängungspunkte Eckpunkte für Teilbereiche der Wärmeaustauscheinrichtung, so dass die Wärmeaustauscheinrichtung ähnlich einem Raster unterteilt ist. Die Teilbereiche können im wesentlichen den gleichen Flächeninhalt aufweisen, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die „gleichmäßige" Verteilung von Aufhängungspunkten hat den Vorteil, dass über den Querschnitt der Wärmeaustauscheinrichtung bzw. über den Kessel gleich exakte Informationen über die Anlagerung von Verbrennungsrückständen gewonnen werden können. Dabei ist die Anzahl und der Ort der Aufhängungspunkte, soweit sie nicht allein aufgrund des Gewichts der zu tragenden Wärmeaustauscheinrichtungen vorgegeben ist, vorteilhafterweise so zu wählen, dass die Reinigungswirkung der vorgesehenen Reinigungsgeräte berücksichtigt wird. Insbesondere sind die Aufhängungspunkte bezüglich derer eine Gewichtsbestimmung vorgenommen wird, so gewählt, dass sie in etwa im Bereich der Reichweitengrenze des jeweili- gen Reinigungsgeräts positioniert sind. Damit kann beispielsweise detektiert und/oder bestimmt werden, welches der benachbart zueinander angeordneten Reinigungsgeräten nun zum Einsatz gelangen soll.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die Mittel zur Bestimmung des Gewichts mindestens einen Dehnungsmessstreifen umfassen. Unter Dehnungsmessstreifen werden hier insbesondere flächige Messwertaufήehmer oder Sensoren verstanden, die sich durch einen elektrischen Widerstand charakterisieren lassen. Erfahren sie eine Deformation, so hat dies eine änderung ihres elektrischen Widerstandes zur Folge. Solche Dehnungsmessstreifen (DMS) werden eingesetzt, um Formänderungen (Dehnungen/Stauchungen) an der Oberfläche von Bauteilen, wie beispielsweise den Tragelementen der Hängevorrichtung, zu erfassen. Solche
Dehnungsmessstreifen bestehen vielfach aus einer Art Messgitter, das entweder aus einem dünnen Widerstandsdraht mäanderförmig gelegt oder aus einer dünnen Folie aus Widerstandswerkstoff ausgeätzt ist. Das Messgitter ist regelmäßig auf einem dünnen Kunststoffträger befestigt und mit elektrischen Anschlüssen verse- hen. Die mit dem Messgitter gebildeten elektrischen Widerstände werden im Einsatz mechanischen Belastungen ausgesetzt, die deren Widerstandsbetrag ändern. Wird ein Dehnungsmessstreifen gedehnt, nimmt sein Widerstand regelmäßig zu. Die änderung des Widerstands wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonesche Messbrücke) erfasst und zur quantitativen Beurteilung der belastungsbedingten Verformung herangezogen. Solche Dehnungsmessstreifen sind relativ preiswert und einfach aufgebaut, so dass sie sich ohne großen technischen Aufwand außerhalb des Kessels in die Hängevorrichtung integrieren lassen. So können beispielsweise eine charakteristische Anzahl der Tragelemente auch mit solchen Dehnungsmessstreifen nachgerüstet werden.
Weiter wird nun noch vorgeschlagen, dass bei dem Kessel mindestens ein Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen an der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung vorgesehen ist, dass hinsichtlich der Reinigungswirkung auf Teilbereiche der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung ver- schiedene Betriebszustände einnehmen kann. Bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der mehrere (z. B. drei, vier oder fünf) Reinigungsgeräte vorgesehen sind. Dabei handelt es sich gerade im Hinblick auf eine Wärmeaustauscheinrichtung, die mit Rohren aufgebaut ist, bevorzugt um translatorisch bewegbare Rußbläser, die in innere Bereiche der Wärmeaustauscheinrichtung eingefahren werden können.
Die Reinigungswirkung des Reinigungsgeräts wird beispielsweise durch das eingesetzte Reinigungsmedium, den erzeugten Blasstrahl (hinsichtlich Anzahl, Druck, Form und Ausrichtung) sowie die Verfahrweise des Reinigungsgerätes beeinflusst. In Anbetracht der Tatsache, dass die Vorrichtung ein selektives Rei- nigen der Wärmeaustauscheinrichtung ermöglichen soll, sind solche Reinigungsgeräte bevorzugt, die gezielt die zu reinigende Fläche reinigen können und andere
Teilbereiche weniger oder gar nicht reinigen. So ist es beispielsweise möglich, dass eine gezielte änderung des Drucks bzw. der Zusammensetzung des Blasmediums (Wasser/Dampf) möglich ist. Des weiteren können spezielle Antriebe des Reinigungsgerätes vorgesehen sein, die ein gezieltes Abreinigen der zu reinigen- den Fläche ermöglichen, beispielsweise durch unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der Lanze in die Wärmeaustauscheinrichtung hinein, eine Variation der Rotationsgeschwindigkeit der Lanze, das Ab- bzw. Hinzuschalten von Düsen, etc.. Vorteilhafterweise ist die Reinigungswirkung flexibel über eine Steu- erungseinheit vorgebbar.
Der Kessel kann auch dadurch weitergebildet werden, dass eine Steuerungseinheit vorgesehen ist, die mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums, den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung und mit mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen verbunden ist. Der Steuerungseinheit werden dabei Informationen geliefert, die zunächst einmal die Wahl eines Reinigungsgerätes vorbestimmen und zum anderen dessen Betriebsweise unter Umständen beeinflussen. Sind beispielsweise in mehreren Ebenen des Kessels eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten vorgesehen, so können anhand der Informationen, die mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums gewonnen werden, die Reinigungsgeräte auf der Höhe der zu reinigenden Wärmeaustauscheinrichtung ausgewählt werden. Ergeben nun die Informationen, die mit den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen wurden, dass nur ein Teil dieser Wärmeaustauscheinrichtung zu reinigen ist, kann die Anzahl der einzusetzenden Reinigungsgeräte weiter reduziert und hinsichtlich der Reinigungswirkung auf Teilbereiche abgestimmt werden. Eine solche Steuerungseinheit umfasst insbesondere auch Datenverarbeitungsvorrichtungen und Datenverarbeitungsprogramme.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reinigungssteuereinrichtung für einen Kessel einer Verbrennungsanlage mit mindestens einer Wärmeaus-
tauscheinrichtung und mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen vorgeschlagen, die zumindest folgendes umfasst:
- wenigstens einen Temperarursensor zur Bestimmung einer Temperatur eines Mediums in der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung , - eine Mehrzahl von Gewichtssensoren zur Bestimmung der Gewichtsverteilung der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung ,
- wenigstens eine Steuerungseinheit zur Aktivierung mindestens eines Reinigungsgerätes, und
- Mittel zur Datenverbindung von Temperatursensor, Gewichtssensoren, Steuerungseinheit.
Diese Reinigungssteuereinrichtung wird bevorzugt in einen Kessel der vorstehend beschrieben Art integriert.
Im Hinblick auf die hier angeführten Temperatursensoren wird im wesentlichen auf die obige Beschreibung zu den Mitteln zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums verwiesen, insbesondere hinsichtlich deren Anordnung. Auf die Ausgestaltung des Temperatursensors selbst kommt es hier nicht maßgeblich an. Bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei dem zwei Temperatursensoren pro Wärmeaustauscheinrichtung vorgesehen sind, z. B. eine am Einlass und eine am Auslass des Mediums.
Die Gewichtssensoren erfüllen hier die Funktion, wie sie oben bereits im Zusammenhang mit den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts beschrieben wurde. Insbesondere umfassen die Gewichtssensoren Dehnungsmessstreifen. Die Anord- nung der Gewichtssensoren ist hier so gewählt, dass Aussagen über die Gewichtsverteilung vorgenommen werden können.
Die Steuerungseinheit zur Aktivierung eines Reinigungsgerätes ist bevorzugt in einer Datenverarbeitungsanlage integriert. Sie steuert bzw. regelt die Aktivierung und/oder die Reinigungswirkung eines Reinigungsgerätes. Hierzu kann die Steuerungseinheit auch mit einem Datenspeicher versehen sein, in dem beispielsweise
Referenz-Grenzwerte für die Aktivierung bzw. die Betriebsweise der Reinigungsgeräte abgelegt sind. Vorteilhafterweise umfasst die Steuerungseinheit alle erforderlichen Mittel, um einen automatischen Betrieb der selektiven Reinigung von Wärmeaustauscheinrichtung en in einem Kessel zu ermöglichen.
Die Mittel zur Datenverbindung können Kabel-, Funk- und ähnliche Verbindungen umfassen, soweit deren Funktionalität in Anbetracht der herrschenden Umgebungsbedingungen nicht beeinträchtigt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung, die von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmbar und im Innenraum eines Kessels einer Verbrennungsanlage mittels mindestens einer Hängevorrichtung gehalten ist, welches zumindest folgende Schritte umfasst: a) Erfassen zumindest eines Parameters aus Temperatur oder Temperaturdifferenz des Mediums im Betrieb, b) Erfassen einer Gewichtsverteilung der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung, c) Identifizieren einer zu reinigenden Fläche der mindestens einen Wärme- austauscheinrichtung, d) Reinigen der identifizierten Fläche.
Dieses Reinigungsverfahren wird bevorzugt in den erfindungsgemäß beschriebenen Kesseln bzw. mit der vorstehend beschriebenen Reinigungssteuereinrichtung verwirklicht.
Mit Schritt a) wird kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen die Temperatur bzw. Temperaturdifferenz des Mediums bezüglich jeder Wärmeaustauscheinrichtung während des Betriebes der Verbrennungsanlage bzw. des Kessels erfasst bzw. bestimmt und/oder gespeichert. Betreffend Schritt b) ist anzu- merken, dass das Erfassen einer Gewichtsverteilung vorteilhafterweise für mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen gemeinsam erfolgt wird. Mittels der so gewon-
nenen Informationen aus Temperatur/Temperaturdifferenz und Gewichtsverteilung wird die zu reinigende Fläche bezüglich der zu reinigenden Wärmeaus- tauscheinrichtungen identifiziert (Schritt c)). Das Abreinigen (nur) der identifizierten Fläche kann bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung separat oder aber für mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen gleichzeitig erfolgen.
Nach einer Weiterbildung des Reinigungsverfahrens wird mittels Schritt a) die zu reinigende Wärmeaustauscheinrichtung und mittels Schritt b) die dort zu reinigende Fläche bestimmt. Bei einem Turmkessel kann demnach mit Schritt a) die Wärmeaustauscheinrichtung identifiziert werden, die nur noch einen geringen Wärmeübergang auf das Medium ermöglicht, bzw. die Höhe/Ebene mit den für deren Reinigung geeignete Reinigungsgeräte. Eine weitere lokale, selektive Bestimmung der zu reinigenden Fläche wird nun mittels Schritt b) vorgenommen, bei der Bereiche mit Gewichtszunahme erfasst werden. Da regelmäßig das Durch- strömverhalten des Abgases durch den Turmkessel gleich ist, gelten die mittels Schritt b) ermittelten Werte in ähnlicher Weise für alle dort vorgesehenen Wärmeaustauscheinrichtungen.
Weiter wird auch vorgeschlagen, bei dem Schritt d) erst durchgeführt wird, wenn ein vorgegebener Wertebereich der zu reinigenden Fläche identifiziert ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass unter Umständen zunächst eine vorgegebene Anzahl von Teilbereichen bzw. eine ausreichend große Gesamtfläche bezüglich eines oder mehrerer Wärmeaustauscheinrichtungen vorliegen muss, bevor tatsächlich ein Reinigungsprozess durchgeführt wird. So ist beispielsweise möglich, dass be- reits ein einzelner Teilbereich abgereinigt wird, wenn die Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Einlass und Auslass einen kritischen Wert unterschreitet und/oder bezüglich eines Teilbereichs der Wärmeaustauscheinrichtung ein kritischer Gewichtswert überschritten wird. Andererseits ist aber auch möglich, dass neben diesem kritischen Grenzwert weitere Grenzwerte definiert werden, bei de- nen dann gegebenenfalls zusammenhängende Teilbereiche einer Wärmeaustauscheinrichtung und/oder mehrere Flächen verschiedener Wärmeaustauschein-
richtungen gleichzeitig gereinigt werden. Die Kriterien für eine solche gezielte Durchführung des Reinigungsprozesses sind beispielsweise die Zeit und die Kosten für die Reinigung, wobei insbesondere Verfahrwege der Reinigungsgeräte und die zum Einsatz gelangende Menge des Reinigungsmediums zu berücksichtigen sind.
Schließlich wird bezüglich des Reinigungsverfahrens ebenfalls vorgeschlagen, dass es vorteilhaft ist, wenn Schritt d) das Reinigen der identifizierten Fläche mit einer erhöhten Reinigungsintensität gegenüber anderen Teilbereichen der mindes- tens einen Wärmeaustauscheinrichtung umfasst. Im Zusammenhang mit der erhöhten Reinigungsintensität wird auf die oben beschriebene Reinigungswirkung der Reinigungsgeräte verwiesen. Eine erhöhte Reinigungsintensität lässt sich beispielsweise mit einer erhöhten Menge des Reinigungsmediums pro Einheitsfläche, einer erhöhten Blasenergie pro Einheitsfläche und dergleichen beschreiben.
Im Hinblick auf ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsanlage, wobei die Verbrennungsanlage eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen hat, die jeweils von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Aus- lass durchströmbar und im Innenraum eines Kessels der Verbrennungsanlage mit- tels einer gemeinsamen Hängevorrichtung gehalten sind, und weiter eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten zum Entfernen von Verbrennungsrückständen an den Wärmeaustauscheinrichtungen vorgesehen sind, ist es ganz besonders vorteilhaft, dass ein Reinigungsverfahren der erfindungsgemäß vorstehend beschriebenen Art während des Betriebes der Verbrennungsanlage durchgeführt wird. Das hat den Vorteil, dass einerseits der Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage nicht in so erheblicher Weise beeinflusst wird, wie dies bei bekannten Anlagen der Fall war, welche eine vollständige Reinigung der Wärmeaustauscheinrichtungen zur Folge hatten. Darüber hinaus können die Reinigungsprozesse selbst ca. auf ein Fünftel der Reinigungszeit bekannter Anlagen reduziert werden, wobei auch die Menge des eingesetzten Reinigungsmediums um beispielsweise mehr als 40 % reduziert werden kann. Die damit verbundenen positiven Effekte hinsichtlich der Betriebs-
kosten und der Lebenserwartung der Wärmeaustauscheinrichtungen liegen auf der Hand.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Erfindung sowie des technischen Umfelds der Erfindung. Die dort gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung schränken die Anwendung der Erfindung nicht ein und können regelmäßig nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen herangezogen werden. Es zeigen:
Fig. 1 : einen Kessel einer Verbrennungsanlage,
Fig. 2: eine Wärmeaustauscheinrichtung als schematische Draufsicht,
Fig. 3: einen Ausschnitt aus einem Kessel mit einer Reinigungssteuereinrichtung,
Fig. 4: eine Veranschaulichung des Zusammenwirkens einer Reinigungssteuereinrichtung mit Sensoren und Reinigungsgerät,
Fig. 5: einen Reinigungszyklus bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Kessel 1 nach Art eines Turmkessels, wobei in dem unten dargestellten Feuerraum 22 Kohle bzw. Braunkohle verbrannt wird, und das Abgas an den darüber angeordneten Wärmeaustauscheinrichtungen 3 vorbei bzw. durch diese hindurch strömt, bevor es schließlich über eine Rauchgasleitung 23 weiteren (hier nicht dargestellten) Einrichtungen der Verbrennungsanlage 2 zugeführt wird. Der Kessel 1 weist oberhalb des Feuerraumes 22 noch einen Teilbereich des Innenraums 7 auf, der im Wesentlichen frei von Einbauten ist. Dieser Bereich des Innenraumes 7 kann bevorzugt durch stationäre Bläser gereinigt werden, die schwenkbar in dauerhaft einer Luke der Kesselwand positioniert sind. Beispielsweise mittels Sensoren in der gegenüberliegenden Kesselwand kann erkannt wer-
den, wann eine Reinigung erforderlich ist, so dass dann die schwenkbaren Reinigungsgeräte 14 aktiviert werden können. Diese reinigen die gegenüberliegende Wand des Kessels mit frei vorgebbaren Blasfiguren und Geschwindigkeiten.
Im oberen Bereich des Kessels 1 sind nun mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen 3 positioniert, die von einem Medium 4 ausgehend von einem Einlass 5 hin zu einem Auslass 6 durchströmt werden. Die im Innenraum 7 des Kessels 1 angeordneten vier Wärmeaustauscheinrichtungen 3 sind mittels einer Hängevorrichtung 8 gehalten. In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Hängevorrichtung 8 mit einer Mehrzahl von Tragelementen 10 gebildet, die jeweils über mehrere Aufhängepunkte 11 mit den Wärmeaustauscheinrichtungen 3 befestigt sind. Grundsätzlich kommt es auf die tatsächliche Gestaltung der Hängevorrichtung 8 nicht an, so dass diese hier auch nur schematisch angedeutet ist. Sie kann je nach Kessel-Art ebenso wie im Hinblick auf Art, Anzahl und Ort der Wärmeaustauscheinrichtun- gen, etc. unterschiedlich ausgeführt sein.
Jede Wärmeaustauscheinrichtung 3 ist mit Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums 4 am Einlass 5 und am Auslass 6 ausgeführt, nämlich mit Temperatursensoren 19. Die Hängevorrichtung 8 ist mit Mitteln zur Bestimmung des Gewichts bzw. der Gewichtsverteilung gemeinsam für alle Wärmeaustauscheinrichtungen 3 ausgeführt, wobei diese Dehnungsmessstreifen 13 für jedes Tragelement 10 umfassen. Bei der Anordnung der Mittel zur Bestimmung des Gewichts bzw. der Gewichtsverteilung ist von Bedeutung, dass diese eine Aussage über die Gewichtsverteilung über den Querschnitt des Kessels 1 bzw. der Wärme- austauscheinrichtung 3 generieren können.
Mittels der Temperatursensoren 19 wird die Temperatur des Mediums 4 im Betrieb des Kessels 1 erfasst. Daneben wird auch die Gewichtsverteilung der Wärmeaustauscheinrichtungen 3 über die Dehnungsmessstreifen 13 ermittelt. Aus diesen Kenngrößen wird nun die zu reinigende Fläche der entsprechenden Wärmeaustauscheinrichtung 3 identifiziert, bevor diese schließlich mittels hier neben
dem Kessel 1 dargestellten Reinigungsgeräten 14 (bevorzugt nach Art eines translatorisch bewegbaren Rußbläsers) gereinigt werden.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Wärmeaustauscheinrichtung 3, wie sie beispielsweise den Querschnitt einer Ausfuhrungsvariante eines Kessels 1 überspannt. Die Wärmeaustauscheinrichtung 3 ist über eine Vielzahl von Aufhängungspunkten 11 in einer waagerechten bzw. horizontalen Ebene 12 an der Hängevorrichtung 8 (nicht dargestellt) fixiert. Die Aufhängungspunkte 11 sind hier regelmäßig bzw. gleichmäßig in der Ebene 12 verteilt angeordnet, so dass damit unterschiedliche Teilbereiche 16 abgrenzbar sind. In der dargestellten Ausführungsvariante sind die Aufhängungspunkte 11 in Zeilen und senkrecht dazu stehenden Spalten angeordnet. Neben diesen Zeilen bzw. Spalten sind einzelne Diagramme dargestellt, die den zeitlichen Verlauf des Gewichts der Wärmeaustauscheinrichtung veranschaulichen.
Rechts in Fig. 2 sind beispielhaft die Daten dargestellt, die beim Auswerten der Dehnungsmessstreifen 13 ermittelt worden sind, welche an einem bzw. mehreren Tragelementen 10 angebracht sind, die an der jeweiligen Zeile befestigt sind (wie in Fig. 1 veranschaulicht). Die Diagramme veranschaulichen nun einen Grenzwert 25 hinsichtlich des Gewichts und einen Zeitpunkt 26, zu dem dieser Grenzwert 25 überschritten wird. Wie aus den rechts abgebildeten Diagrammen zu entnehmen ist, wurde bezüglich der beiden unteren Zeilen von Aufhängungspunkten 11 bereits eine überschreitung des Grenzwertes 25 festgestellt, wobei dies zu unterschiedlichen Zeitpunkten 26 stattfand.
In ähnlicher Weise ist auch die spaltenweise Auswertung der Gewichtsverteilung veranschaulicht. Die unten in Fig. 2 dargestellten Diagramme zeigen wiederum beispielhaft die Gewichtsveränderung über die Zeit. Bei den links unten dargestellten Diagrammen wurde ebenfalls der Grenzwert 25 bezüglich eines kritischen Gewichts zu jeweils einem unterschiedlichen Zeitpunkt 26 überschritten.
Bei der hier beispielhaft dargestellten Situation kann nun mit Hilfe einer geeigneten Reinigungssteuereinrichtung 18 (nicht dargestellt) erkannt werden, dass bezüglich einer (bzw. aller) Wärmeaustauscheinrichtung(en) 3 eine Anhäufung von Verbrennungsrückständen im Bereich unten links vorliegt, so dass hier die zu rei- nigende Fläche 21 liegt. Zur Klärung der Frage, welche Wärmeaustauscheinrichtung 3 nun tatsächlich von der Mehrzahl zu reinigen ist, kann die Temperatur des Mediums herangezogen werden.
Fig. 3 veranschaulicht eine mögliche Situation in einem Kessel 1, wobei wieder- um eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen 3 vorgesehen ist. Aufgrund des Betriebes der Verbrennungsanlage bzw. des Kessels 1 findet eine einseitige Anlagerung von Verbrennungsrückständen 15 statt. In Folge dieser einseitigen Anlagerung werden erhöhte Zugkräfte auf die Tragelemente 10 in diesem Bereich aufgebracht, die zu einer Längenänderung der Tragelemente 10 führen, die mittels Gewichtssensoren 20 (z.B. nach Art eines Dehnungsmessstreifens) erfassbar ist. Aufgrund der stärkeren Belastung des links dargestellten Tragelementes 10 werden unterschiedliche Messwerte mittels der Gewichtssensoren 20 erfasst und an einer Reinigungssteuereinrichtung 18 weitergeleitet. Um ein selektives Reinigen der Wärmeaustauscheinrichtung 3 zur ermöglichen, wird zusätzlich bezüglich jeder Wärmeaustauscheinrichtung 3 die Temperaturdifferenz des Mediums bezüglich des Einlass und des Auslass bestimmt. Hierzu sind Temperatursensoren 19 nahe des Einlass und des Auslass positioniert, wobei eine Auswerteeinheit 9 eine Temperaturdifferenz des Mediums ermittelt. Die Ergebnisse dieser Auswerteeinheit 9 werden ebenfalls der Reinigungssteuereinrichtung 18 zur Verfügung ge- stellt. Ausgehend von diesen Messwerten der Gewichtssensoren 20 bzw. der Temperatursensoren 19 erfolgt nun gezielt einer Aktivierung von Reinigungsgeräten (nicht dargestellt) anhand der Steuerungseinheit 17. Es ist hier explizit darauf hinzuweisen, dass insbesondere die Auswerteeinheiten 9 miteinander kombiniert werden können und gegebenenfalls auch Teil der Reinigungssteuereinrichtung 18 sein können. Ebenso ist auch möglich, dass der Datentransfer ausgehend von einer
Reinigungssteuereinrichtung 18 hin zu einer entfernt gelegenen Steuerungseinheit 17 vorgenommen wird.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsvariante einer Reinigungssteuereinrichtung 18. Die Steuerungseinrichtung 18 ist insbesondere für den Einsatz mit einem Kessel einer Verbrennungsanlage mit mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung und mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen geeignet. Die Reinigungssteuereinrichtung 18 umfasst eine Mehrzahl von Temperatursensoren 19 zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums in den Wärmeaustauscheinrichtungen (nicht dargestellt), eine Mehrzahl von Gewichtssensoren 20 zur Bestimmung der Gewichtsverteilung der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung, eine Steuerungseinheit 17 zur Aktivierung mindestens eines Reinigungsgerätes (nicht dargestellt) und Datenverbindungen 24 hin zu den Temperatursensoren 19, Gewichtssensoren 20 und der Steuerungseinheit 17. Eine solche Reinigungssteuerungseinrichtung 18 kann auch Gegenstand einer Datenverarbeitungsanlage, eines Datenträgers und/oder eines Betriebsverfahrens sein.
Fig. 5 soll nunmehr auch das Reinigungsverfahren selbst veranschaulichen. Dar- gestellt ist eine Wärmeaustauscheinrichtung 3, die mit einer Mehrzahl von Rohren 29 ausgebildet ist. Wie beispielsweise bereits mit Bezug auf Fig. 2 erläutert, lässt sich diese Wärmeaustauscheinrichtung 3 in eine Mehrzahl von Teilbereiche 16 unterteilen, wobei mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums und den Mitteln zur Bestimmung der Gewichtsverteilung zu reinigende Flächen 21 der Wärmeaustauscheinrichtung 3 identifizierbar sind. Die Identifizierung der zu reinigenden Fläche 21 wurde in der dargestellten Situation bereits vorgenommen, so dass sich die schraffiert dargestellte, zu reinigende Fläche 21 ergibt.
Zur Reinigung dieser Wärmeaustauscheinrichtung 3 sind mehrere Reinigungsge- rate 14 einsetzbar, wobei hier drei Reinigungsgeräte 14 dargestellt sind. Bei diesen Reinigungsgeräten 14 handelt es sich bevorzugt um eine Art Rußbläser, die
mit einer Vorschubrichtung 27 in innere Bereiche der Wärmeaustauscheinrichtung 3 eingeführt werden können, so dass deren Blasstrahl 30 in Zwischenräume zwischen den Rohren 29 wirken kann.
Für den sich hier ergebenden Reinigungsplan wird mit dem oben dargestellten Reinigungsgerät 14 eine Vorschubrichtung 27 von links nach rechts realisiert, wobei das Reinigungsgerät 14 mit einer im Wesentlichen konstanten Rotation 28 der Lanze 31 betrieben wird, was durch den gleichmäßigen Verlauf der Wellenlinie veranschaulicht werden soll.
Das darunter dargestellte Reinigungsgerät 14 wird zwar mit der gleichen Vorschubrichtung 27 translatorisch bewegt, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Bei diesem Reinigungsgerät 14 wurde die Rotation 28 mit gleicher Geschwindigkeit aufrecht erhalten, wobei in den Teilbereichen der Wärmeaus- tauscheinrichtung 3, die nicht gereinigt werden müssen, eine erhöhte Vorschubgeschwindigkeit realisiert wurde, die im Gegensatz dazu im Bereich der zu reinigenden Fläche 21 gegenüber den anderen Reinigungsgeräten 14 noch verlangsamt wurde. Damit ist eine erhöhte Abgabe von Reinigungsmedium in diesem Bereich ermöglicht.
Unten in Figur 5 dargestellt ist ebenfalls ein Reinigungsgerät 14, das ähnlich dem oben dargestellten Reinigungsgerät 14 arbeitet, jedoch mit entgegengesetzter Vorschubrichtung 27.
Des weiteren wird vorgeschlagen, dass die Reinigungsgeräte 14 im Bereich der zu reinigenden Fläche 21 mit erhöhtem Druck arbeiten, so dass hier das Reinigungsmedium (Wasser) mit etwa 20 bar in die Umgebung bzw. hin zur Wärmeaustauscheinrichtung 3 abgegeben wird, während es außerhalb der zu reinigenden Fläche 21 lediglich mit etwa 10 bar betrieben wird.
Mit der vorliegenden Erfindung kann die Gefahr von Beschädigungen an Teilen des Kessels bzw. der Verbrennungsanlage reduziert werden. Darüber hinaus können die Reinigungszyklen von derzeit 4 bis 5 Stunden pro Wärmeaustauscheinrichtung auf teilweise weniger als 1 Stunde reduziert werden. Auch der Einsatz des Reinigungsmediums (beispielsweise von Dampf) kann um bis zu 50 % reduziert werden. Die zur Durchführung der im Reinigungsverfahren eingesetzten Mittel sind kostengünstig und können außerhalb des Kessels ohne große thermisch und/oder dynamische Belastung leicht in bestehende Verbrennungskraftmaschinen integriert werden. Damit ist eine besonders effektive Kombination von Erfas- sungsmitteln für Verbrennungsrückstände auf Wärmeaustauscheinrichtungen angegeben.
Bezugszeichenliste
1 Kessel
2 Verbrennungsanlage
3 Wärmeaustauscheinrichtung
4 Medium
5 Einlass
6 Auslass
7 Innenraum
8 Hängevorrichtung
9 Auswerteeinheit
10 Tragelement
11 Aufhängungspunkt
12 Ebene
13 Dehnungsmessstreifen
14 Reinigungsgerät
15 Verbrennungsrückstand
16 Teilbereich
17 Steuerungseinheit
18 Reinigungssteuereinrichtung
19 Temperatursensor
20 Gewichtssensor
21 Fläche
22 Feuerraum
23 Rauchgasleitung
24 Datenverbindung
25 Grenzwert
26 Zeitpunkt
27 Vorschubrichtung
28 Rotation
29 Rohr
Blasstrahl Lanze
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