DE102004030494A1

DE102004030494A1 - Kühleinrichtung und Abfallverbrennungsanlage sowie Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE102004030494A1
Application number: DE200410030494
Authority: DE
Inventors: Franz Bartels; Jürgen Schröder; Stephan Simon
Original assignee: Bergemann GmbH
Current assignee: Bergemann GmbH
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: DE102004030494B4

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage (10), umfassend wenigstens einen Konvektionsbereich (11) mit einer Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4) in einem Gehäuse (12), die mittels mindestens einer Aufhängungsvorrichtung (12) hängend in dem Gehäuse (12) positioniert sind, mit zumindest folgenden Schritten: DOLLAR A (a) Bestimmen eines Verschmutzungsgrades für mindestens einen der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4); DOLLAR A (b) Bewerten des bestimmten Verschmutzungsgrades; DOLLAR A (c) Identifizieren mindestens eines verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4); DOLLAR A (d) ein selektives Reinigen des mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4). DOLLAR A Weiterhin werden Vorrichtungen beschrieben, die insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens vorteilhaft eingesetzt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Verbrennungsanlage, eine Abfallverbrennungsanlage sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage. Sie betrifft insbesondere auch Reinigungsverfahren bzw. Reinigungsvorrichtungen zur Aufrechterhaltung der Funktionalität einer Abfallverbrennungsanlage.
Trotz aller politischer Bemühungen fallen heute immer noch Abfälle an, deren Recycling weder wirtschaftlich noch hygienisch vertretbar ist. Die Verbrennung dieser Restabfälle in geeigneten Abfallverbrennungsanlagen ist auch in Zukunft sicherlich umweltverträglicher als die Deponierung. Im Laufe der Jahre hat die Industrie Anlagen bereitgestellt, die bei Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften ein Höchstmaß an Umweltschutz und Nutzung der Energie bieten. Die Verbrennung hat aufgrund der langjährigen Erfahrungen gegenüber allen anderen Behandlungsmethoden den am weitesten entwickelten Stand der Technik eingenommen.
Bei der Verbrennung entstehen zunächst neben den üblichen Verbrennungsgasen aggressive Gase, Metalldämpfe und Stäube, die durch die Verbrennungsführung und durch Abgasreinigungsvorrichtungen weitestgehend entfernt werden. Ein Teil dieser Stoffe belegt die Heizflächen der Verbrennungsanlagen, behindert damit die Wärmenutzung und kann zur Behinderung des Rauchgasweges führen. Die Dämpfe von Alkalisalzen und Metallen wirken hierbei durch Kühlung und Kondensation in den Belägen wie ein Kleber. Es hat sich als thermisch erfolgreich erwiesen, Rauchgastemperaturen von der adiabaten Verbrennungstemperatur, die bei 1.200°C bis 1.400°C liegt, auf ca. 450°C bis 650°C über Wärmestrahlung im Feuerraum und in nachgeschalteten Leerzügen abkühlen. Die Verbrennungsanla gen werden häufig mit zwei oder drei Leerzügen ausgerüstet, um die Rauchgase umzulenken und die Thermik aus der Feuerung zu unterbrechen. Ein weiterer Vorteil dieser Umlenkung ist sicherlich auch in der Verringerung der Bauhöhe der Anlage zu sehen. In den Leerzügen sind üblicherweise keine oder nur relativ wenige bzw. kleinflächige konvektive Heizflächen vorgesehen, da bei den hier herrschenden Temperaturen noch Wärmestrahlung überwiegt.
Für eine besonders gute Wärmenutzung der Verbrennung sind zum Temperaturabbau des Abgases nach den Leerzügen konvektive Heizflächen (Überhitzer, Verdampfer, Economiser) angeordnet, da bei Rauchgastemperaturen zwischen 200°C und 400°C der Wärmeübergang durch Strahlung vergleichsweise gering ist. Dort sind zur Verbesserung des konvektiven Wärmeübergangs Wärmeaustauschkörper, insbesondere Rohre, quer zur Rauchgasrichtung angeordnet. Je nach Bedarf und Rauchgastemperaturniveau wird im konvektiven Bereich der Dampf im Überhitzer über die Sattdampftemepratur erhitzt und das Speisewasser im Economiser bis annähernd Siedetemperatur des zugehörigen Drucks in der Kesseltrommel erwärmt. Die bilanzmäßig über diesem Bedarf liegende Rauchgaswärme wird im konvektiven Verdampfer zur Verdampfung von Kesselwasser genutzt. Das Rauchgas tritt im allgemeinen mit Temperaturen zwischen 180°C und 280°C aus dem Economiser aus und wird in der Rauchgasreinigung gereinigt.
Die mit dem Rauchgas permanent in Kontakt stehenden Wände der Abfallverbrennungsanlage, insbesondere die Wärmeaustauschflächen, müssen zur Sicherstellung einer ausreichenden Abkühlung des Rauchgases gelegentlich gereinigt werden. Je nach Art und Ort der Verschmutzung können hierbei unterschiedliche Reinigungssysteme eingesetzt werden. Bevorzugt ist es dabei, die Reinigung während des Betriebes der Abfallverbrennungsanlage, also während im Feuerraum Abfall verbrannt wird, durchzuführen. Damit kann die Verfügbarkeit der Abfallverbrennungsanlage über einen besonders langen Zeitraum (die so genannte Reisezeit) aufrechterhalten werden.
Zur Reinigung solcher Wärmeaustauschflächen sind verschiedene Reinigungssysteme bekannt. So werden beispielsweise so genannte Wasserlanzenbläser eingesetzt, die eine schwenkbar an der Wärmeanlage positionierte Wasserlanze umfassen, die gezielt und mit hoher Energie einen Wasserstrahl durch eine Luke und durch beispielsweise den Feuerraum hindurch auf gegenüberliegende Wandbereiche abgeben kann. Solche Wasserlanzenbläser sind insbesondere dort einzusetzen, wo relativ große Flächen abgereinigt werden müssen und diese aufgrund des Verschwenkbereichs des Wasserlanzenbläsers gut erreichbar sind.
Ein weiteres Konzept sind die so genannten Rußbläser. Diese umfassen ein lang gestrecktes Rohr mit Wasserdüsen, die an dem Umfang verteilt angeordnet sind. Dieses Rohr wird nun zeitweise in innere Bereiche der Abfallverbrennungsanlage eingeschoben, wobei sie währenddessen eine Rotationsbewegung durchführen können. Während der translatorischen Bewegung des Rohres verteilen die Düsen in Umfangsrichtung mit relativ geringen Druck Wasserdampf bzw. Wasser. Ein solcher Rußbläser lässt sich vorteilhafterweise dort einsetzen, wo im Inneren der Abfallverbrennungsanlage schmale langgezogene Schächte vorgesehen sind, wobei gleichzeitig außerhalb der Kesselanlage ausreichend Auslauf für das herausgefahrene Lanzenrohr existiert.
Es ist auch bekannt, mittels eines Reinigungssystems von oben in die Abfallverbrennungsanlage einzudringen, beispielsweise in die Leerzüge hinein, wobei ein hochtemperaturfester Schlauch mit einer Wasserverteilungseinrichtung an dessen Ende herabgelassen wird, wobei dieser gleichzeitig und allseitig Wasser in Umfangsrichtung auf die benachbarten Wände bis zu einer Entfernung von 3 Meter bis 4 Meter abgibt.
Neben diesen Reinigungssystemen, die sich im wesentlichen auf die Abreinigung der Heizflächen mit Wasser bzw. Wasserdampf beschäftigen, sind auch mechanische Reinigungsvorrichtungen bekannt. So werden beispielsweise so genannte Rüttler bzw. Klopfer eingesetzt, die eine Erschütterung, Bewegung, Vibration oder dergleichen der Heizflächen bewirken und so die daran anhaftenden Beläge entfernen. Beim Abklopfen wird diese Anregung der Heizflächen mit einem pneumatischen oder hydraulisch angetriebenen Klopfer generiert. Hierbei wird die Schlagenergie direkt mittels des Klopfers oder indirekt über einen Schlagvermittler auf die Heizfläche übertragen, wobei eine erhebliche mechanische Belastung der Kontaktstellen auftritt.
Bei all den vorstehend genannten Reinigungssystemen stellt sich die Frage des Auslösezeitpunktes für eine solche Reinigung während des Betriebes der Abfallverbrennungsanlage. Üblicherweise wurde mit fest vorgegebenen Intervallen gearbeitet, wobei diese Intervalle auf Erfahrungswerte basierten. Dann wurde dazu übergegangen, Sichtfenster oder andere optische Hilfsmittel im Feuerraum vorzusehen, um auf diese Weise einen subjektiven Eindruck vom Verschmutzungszustand des Feuerraums zu erhalten und gegebenenfalls die Reinigung zu starten. Außerdem wurde beispielsweise die Rauchgastemperatur bei Verlassen der Abfallverbrennungsanlage beobachtet, wobei bei Erreichen gesetzlich vorgeschriebener Grenztemperaturen eine Reinigung vorgenommen wurde.
Im Hinblick darauf, dass eine solche Abfallverbrennungsanlage über einen langen Zeitraum effizient betrieben werden soll, ist bei einem Betrieb einer solchen Abfallverbrennungsanlage mit den zur Reinigung zur Verfügung stehenden Ressourcen sparsam umzugehen. Damit sind insbesondere ein schonender Umgang mit den Komponenten der Abfallverbrennungsanlage selbst, den Reinigungsmedien, manueller Arbeitskraft, etc. gemeint. Gleichzeitig ist der hohen Anforderung im Hinblick auf die Energierückgewinnung zu entsprechen.
Ausgehend von diesen Zielsetzungen sollen hier Maßnahmen vorgeschlagen werden, die diesbezüglich zu einer Verbesserung führen. Insbesondere sind die mit Bezug auf die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren technischen Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll eine Kühleinrichtung angegeben werden, die für eine effektive Reinigung von Verbrennungsanlagen eingesetzt werden kann, wobei ein zuverlässiges System zur Beurteilung des Verschmutzungsgrades bzw. Verschmutzungsportes umfasst ist. Weiter soll eine Abfallverbrennungsanlage vorgeschlagen werden, die Mittel zur gezielten Reinigung des Konvektionsbereichs aufweist. Zusätzlich soll auch ein Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage angegeben werden, wobei auf besonders einfache und ressourcenschonende Weise eine Reinigung des Konvektionsbereiches durchgeführt werden kann.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Abfallverbrennungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie einem Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen aufgeführt. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung führen.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung für eine Verbrennungsanlage umfasst mindestens eine Aufhängungsvorrichtung und mindestens einen Wärmeaustauschkörper, der an der Aufhängungsvorrichtung anordenbar ist. Die Kühlein richtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der folgenden Mittel vorgesehen ist:

– Mittel zur Erfassung einer Lage des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers gegenüber der mindestens einen Aufhängungsvorrichtung;
– Mittel zur Erfassung eines Gewichts des mindestens einen Wärmeaustuschkörpers;
– Mittel zur Erfassung einer Beschleunigung von zumindest einem Teilbereich des mindestens einen Wärmeaustuschkörpers;
– Mittel zur Erfassung einer Temperatur des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers.

Der Begriff „Kühleinrichtung" soll eine Vorrichtung beschreiben, die insbesondere zum Abkühlen von Rauchgasen, gegebenenfalls auch inklusive mitgeführter Partikel oder weiterer Substanzen, dient. Die Kühleinrichtung wird somit bevorzugt für eine Verbrennungsanlage konzipiert, bei der in Folge einer Verbrennung entsprechende Rauchgase entstehen. Die Kühleinrichtung umfasst mindestens eine „Aufhängungsvorrichtung", die eine Art Tragkonstruktion darstellt. Sie kann Balken, Lager, Gerüste, etc. umfassen. Sie dient zur hängenden Fixierung des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers. Dabei kann für jeden Wärmeaustauschkörper eine separate Aufhängungsvorrichtung vorgesehen sein, es ist jedoch auch möglich, dass eine Gruppe von Wärmeaustauschkörpern bzw. alle Wärmeaustuschkörper mit einer einzelnen Aufhängungsvorrichtung hängend positioniert werden können. Die Verbindung zwischen Aufhängungsvorrichturg und Wärmeaustauschkörper ist bevorzugt lösbar konzipiert, so dass beispielsweise eine Reparatur bzw. ein Austauschen von Wärmeaustauschkörpern ermöglicht ist.
Ein Wärmeaustauschkörper kann hinsichtlich seiner Ausführungsform und insbesondere hinsichtlich seiner Oberfläche an die entsprechenden Umgebungsbedingungen bzw. die gewünschte Wärmeaustauschleistung angepasst sein. Hierzu kann der Wärmeaustauschkörper als Rohrkonstruktion, Plattenkonstruktion, mit Thermoblechen oder in ähnlicher Weise ausgestaltet sein. Der Wärmeaustauschkörper umfasst in der Regel mindestens einen Hohlraum, in dem das Kühlmittel bereitgestellt wird, wobei als Kühlmittel bevorzugt Dampf und/oder Wasser eingesetzt wird. In Anbetracht dieses Kühlmittels ist der Wärmeaustauschkörper mit einer entsprechenden Dichtheit zu versehen. Gerade im Einsatz von Abfallverbrennungsanlagen ist der Wärmeaustauschkörper relativ groß gebaut und weist bevorzugt eine Wärmeaustauschfläche von mehr als 20 Quadratmeter auf.
Die Kühleinrichtung weist vorteilhafterweise Mittel zur Erfassung einer Lage des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers gegenüber der mindestens einen Aufhängungsvorrichtung auf. Diese Mittel sind beispielsweise in der Lage bezüglich eines vorgegebenen Referenzpunktes der Aufhängungsvorrichtung eine Lageänderung des Wärmeaustauschkörpers zu erfassen. Eine solche Lageänderung kann in einem veränderten Abstand, in einer veränderten Winkelposition, in einer veränderten Rotation, etc. liegen. Sie sind insbesondere in der Lage, Rückschlüsse auf die Richtung bzw. den Betrag der Lageänderung zu bestimmen.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass Mittel zur Erfassung eines Gewichtes des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers vorgesehen sind. Diese sind bevorzugt fähig, bezogen auf einen Referenzwert, eine Änderung des Gewichtes zu erkennen und zu verarbeiten. Insbesondere lassen sie auch Rückschlüsse auf den Ort der Gewichtsänderung zu. Dabei sind die Mittel zur Erfassung des Gewichtes so empfindlich, dass sie beispielsweise Gewichtsänderungen in einem Bereich oberhalb von 5 Kilogramm, insbesondere 10 Kilogramm feststellen.
Auch wird vorgeschlagen, dass Mittel zur Erfassung einer Beschleunigung von mindestens einem Teilbereich des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers vorgesehen sind. Dies umfasst sowohl Mittel, die eine Beschleunigung des Wärme austauschkörpers selbst erkennen, als auch Mittel, die eine Beschleunigung zwischen der Aufhängungsvorrichtung und dem Wärmeaustauschkörper relativ zueinander erfassen. Bei der Beschleunigung des Wärmeaustauschkörpers selbst sind z. B. solche Teilbereiche gemeint, die die Wärmeaustauschoberfläche bilden. Dies schließt insbesondere Körperschallschwingungen, Vibrationen, Oberflächenschwingungen, etc. mit ein.
Zudem ist es auch bevorzugt, Mittel zur Erfassung einer Temperatur des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers vorzusehen. Dabei kann es sich sowohl um die Temperatur der Oberfläche bzw. der die Oberfläche bildenden Materialien des Wärmeaustauschkörpers handeln, es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise die Temperatur des Kühlmediums bestimmt wird.
Im Hinblick auf die eingesetzten Mittel zur Erfassung einer Lage, eines Gewichtes, einer Beschleunigung und/oder einer Temperatur wird bevorzugt, dass mindestes zwei unterschiedliche Mittel eingesetzt werden. Bei der „Erfassung" eines Messwertes kann sowohl von der Möglichkeit einer direkten als auch von einer indirekten Messung ausgegangen werden. Bei einer direkten Erfassung der Eigenschaft werden die einzelnen Kenngrößen an der Kühleinrichtung selbst mit Messgeräten festgestellt. Bei der indirekten Erfassung der hier gegenständlichen Eigenschaften werden beispielsweise Zusatzkonstruktionen angebracht, wobei beispielsweise deren Belastungsverhalten als Maß für die entsprechende Eigenschaft der Kühleinrichtung dient.
Anhand der hier vorgeschlagenen Mittel lassen sich besonders detailliert Erkenntnisse hinsichtlich des derzeitigen Zustandes der Kühleinrichtung gewinnen. Insbesondere wird die Möglichkeit geschaffen, sogar hinsichtlich genau eines Wärmeaustauschkörpers aus einer Gruppe von Wärmeaustauschkörper detaillierte Aussagen zu seinem Verschmutzungszustand bzw. seinem Beladungszustand mit Ruß und/oder Asche hervorzubringen. Dies schafft die Voraussetzung für ein selektives Reinigen, wie es später im Detail noch genauer erläutert wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Kühleinrichtung umfassen die Mittel zur Erfassung einer Lage wenigstens ein Element aus der Gruppe: mechanisches Wegmessgerät, kapazitive Weggeber, induktiver Weggeber optisches Wegmessgerät, Winkelaufnehmer. Die hier aufgeführten Sensoren sind grundsätzlich entsprechend ihren Anforderungen geschützt vor Rauchgas, Temperatur, Druck und/oder Verschmutzung angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Mittel zur Erfassung eines Gewichts wenigstens ein Element aus der Gruppe mechanisches Kraftmessgerät, Dehnmessstreifen, Piezoelement auf. Bei mechanischen Kraftmessgeräten werden insbesondere Messgeräte eingesetzt, die den zu generierenden Messwert mittels einer Federkraft bestimmen. Dehnmessstreifen (DMS) übertragen die Dehnung des Körpers auf DMS-Drähte, so dass deren elektrischer Widerstandsänderung ein Maß für die Körperdehnung (Stauchung) ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Kühlvorrichtung umfassen die Mittel zur Erfassung einer Beschleunigung ein Piezoelement.
Sensoren zur Messung von Temperaturen können beispielsweise Thermoelemente als aktive Geber oder Widerstandssensoren als passive Geber (ändern ihren Widerstand temperaturabhängig) eingesetzt werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Kühleinrichtung weist mindestens eine Reinigungsvorrichtung auf, die mit mindestens einem Mittel zur Erfassung einer Lage, eines Gewichtes, einer Beschleunigung oder einer Temperatur des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers in Kontakt ist. Bevorzugt ist die mindestens eine Reinigungsvorrichtung mit mindestens zwei der aufgeführten Mittel in Kontakt. Die Reinigungsvorrichtung ermöglicht das Reinigen des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers mit Wasser, Dampf, Luft, durch mechanisches Kratzen und/oder Klopfen bzw. Rütteln. Die Reinigungsvorrichtung ist über ein Reinigungsmittel oder direkt mit dem Wärmeaustauschkörper in Kontakt zu bringen. Die Reinigungsvorrichtung ist nicht kontinuierlich aktiv, sondern kann zu vorgegebenen Zeitpunkten aktiviert und deaktiviert werden. Der Auslösezeitpunkt für die Aktivierung bzw. die Deaktivierung kann von einer übergeordneten Regeleinheit bzw. einem System umfassend eine Datenverarbeitungsanlage festgelegt werden. Die Reinigungsvorrichtung umfasst in der Regel mindestens einen Antrieb, der eine Relativbewegung zwischen Teilkomponenten der Reinigungsvorrichtung und dem mindestens einen Wärmeaustauschkörper realisiert. Bevorzugt sind hierbei Antriebe mechanischer und/oder pneumatischer Natur. Der Kontakt mit den Erfassungsmitteln erfolgt dabei vorteilhafterweise auf elektronischem Weg, gegebenenfalls über eine elektrische Steuerung. Weiter können Komponenten zur Fernsteuerung und/oder elektrische Leitungen hin zu einer übergeordneten Steuerung der Verbrennungsanlage vorgesehen sein.
Insbesondere wird dabei vorgeschlagen, dass die mindestens eine Reinigungsvorrichtung wenigstens einen Impulsgeber aufweist, der mit dem mindestens einen Wärmeaustauschkörper in Kontakt bringbar ist. Der Imulsgeber (z.B. so genannter Klopfer) selbst kann auch ein Teil der Aufhängung darstellen, so, dass der Impuls indirekt über die Aufhängung in den Wärmeaustauschkörper eingebracht wird. Bevorzugt ist der Impulsgeber eine An Hammer bzw. eine An Schlagbolzen, der pneumatisch und/oder mechanisch direkt mit dem Wärmeaustauschkörper in Kontakt bringbar ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der mindestens eine Impulsgeber auf die Oberfläche des Wärmeaustuschkörpers auftreffen kann, wobei dieser Vorgang wiederholt durchführbar ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Wärmeaustauschkörper einen Stahlwerkstoff umfasst und zumindest teilweise eine Beschichtung aufweist. Der Stahlwerkstoff ist vorteilhafterweise temperaturfest und korrosionsbeständig. Die Beschichtung, die vorteilhafterweise über den gesamten Wärmeaustauschkörper verteilt angeordnet ist, weist ebenfalls einen guten Wärmeübergang und bevorzugt eine geringe Haftneigung für Ruß und/oder Asche dar. Hierzu kann die Beschichtung beispielsweise mit dem so genannten „Lotus"-Effekt ausgestaltet sein, wobei diese gegebenenfalls das Produkt aus feinteiligen Bornitrid, mindestens einem anorganischen Bindemittel mit einer mittleren Teilchengröße im Nanometerbereich und mindestens einem Lösungsmittel und/oder Wasser ist, welche auf die Oberfläche des Wärmeaustauschkörpers aufgebracht wurde.
In besonderem Maße vorteilhaft ist diese vorstehend beschriebene Kühleinrichtung im Zusammenhang mit Abfallverbrennungsanlagen einzusetzen. So wird hier auch eine Abfallverbrennungsanlage vorgeschlagen, die wenigstens einen Konvektionsbereich umfasst, der zumindest eine Kühlvorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen aufweist. Eine Abfallverbrennungsanlage umfasst in der Regel eine Mehrzahl unterschiedlicher Bereiche, wobei insbesondere der Feuerraum, die Leerzüge und der Konvektionsbereich hervorzuheben sind. Hier ist nun der Konvektionsbereich mit mindestens einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ausgestattet. Dadurch wird die Abfallverbrennungsanlage so ausgestaltet, dass eine gezielte Reinigung der Wärmeaustauschkörper im Konvektionsbereich möglich wird.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung einer Müllverbrennungsanlage, bei der der wenigstens eine Konvektionsbereich ein Gehäuse umfasst, wobei eine Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern mittels der mindestens einen Aufhängungsvorrichtung hängend in dem Gehäuse positioniert ist. Das Gehäuse stellt im Prinzip die Abgrenzung eines Bereichs des Abfallverbrennungsanlage dar, der vom Rauchgas durchströmt wird. Dieses Gehäuse ist insbesondere als ein waagrechter Kessel oder ein besonders großes waagerechtes Kesselrohr ausgebildet. Die Wärmeaustauschkörper können jeweils mit einem definierten Abstand zueinander angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, Gruppen zu bilden wobei zwischen den Gruppen von Wärmeaustauschkörpern verschiedene Abstände eingehalten werden. Die Wärmeaustauschkörper sind hängend positioniert, d.h., dass die Aufhängungsvorrichtung im wesentlichen das gesamte Gewicht der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern trägt.
Nun wird auch vorgeschlagen, dass die Mittel zur Erfassung einer Lage, eines Gewichtes, einer Beschleunigung oder einer Temperatur für zumindest jeden dritten Wärmeaustauschkörper vorgesehen sind. Bevorzugt ist die Ausgestaltung der Abfallverbrennungsanlage, wobei für jeden zweiten oder sogar jeden einzelnen Wärmeaustauschkörper mindestens ein Erfassungsmittel vorgesehen ist, wobei dies nicht immer das gleiche sein muss. Somit können gezielt Bereiche der Kühlvorrichtung bzw. der Wärmeaustauschkörper hinsichtlich der aktuellen Verschmutzung während des Betriebes bewertet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abfallverbrennungsanlage weist der mindestens eine Konvektionsbereich Mittel zum Entfernen von Verbrennungsprodukten auf, wobei Mittel zur Bestimmung der Menge von entfernten Verbrennungsprodukten vorgesehen sind. Die Mittel zum Entfernen von Verbrennungsprodukten umfassen beispielsweise Schächte, Mühlen oder ähnliche Sammel- und/oder Fördereinheiten, die von der Heizfläche entfernte Verbrennungsprodukte auffangen und abtransportieren. Diese Mittel sind bevorzugt unterhalb des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers angeordnet. Die Mittel zur Bestimmung der Menge der entfernten Verbrennungsprodukte erfassen beispielsweise den Volumenstrom und/oder den Massenstrom des pro Wärmeaustauschkörpers abgeführten Anteils an Verbrennungsprodukten.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird hier ein Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage vorgeschlagen, wobei die Abfallverbrennungsanlage mindestens einen Konvektionsbereich mit einer Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern in einem Gehäuse umfasst, die mittels mindestens einer Aufhängungsvorrichtung hängend in dem Gehäuse positioniert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(a) Bestimmen eines Verschmutzungsgrades für mindestens einen der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern;
(b) Bewerten des bestimmten Verschmutzungsgrades;
(c) Identifizieren mindestens eines verschmutzten Wärmeaustauschkörpers;
(d) ein selektives Reinigen des mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörpers.

Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Betrieb, insbesondere zum Reinigen von Teilbereichen, einer Abfallverbrennungsanlage lässt sich in vorteilhafter Weise mit der vorstehend beschriebenen Kühleinrichtung bzw. Abfallverbrennungsanlage durchführen.
Der Verschmutzungsgrad beschreibt einen Parameter, der repräsentativ für die Menge, den Ort, die Art und/oder die Wirkung der an dem Wärmeaustauschkörper haftenden Verbrennungsprodukte ist. Der Verschmutzungsgrad lässt sich anhand von geometrischen Parametern, physikalischen Messwerten und/oder Betriebsparametern der Kühleinrichtung bzw. der Abfallverbrennungsanlagen bestimmen. Der hier beschriebene Verschmutzungsgrad betrifft dabei nicht einen Parameter für die gesamte Müllverbrennungsanlage, vielmehr bezieht sich der Verschmutzungsgrad tatsächlich nur auf einen Teil der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern, insbesondere auf einen, zwei, drei, vier, fünf oder sechs Wärmeaustauschkörper. In einigen Anwendungsfällen kann es sogar vorteilhaft sein, dass der Verschmutzungsgrad für mehrer Teilbereiche eines Wärmeaustauschkörpers separat generiert wird. Es ist zudem möglich, dass der Verschmutzungsgrad auf einen Messwert zurückgeführt wird, gleichwohl kann der Verschmutzungsgrad auch aus einer Mehrzahl von Messwerten zusammengesetzt werden.
Bei der Bewertung des Verschmutzungsgrades wird in der Regel ein Vergleich mit vorgegebenen und/oder gespeicherten Grenzwerten bzw. Grenzbereichen vorgenommen. Diese Grenzwerte beschreiben den Wert, bei dem eine Reinigung durchzuführen ist. Die Bewertung kann auch unter Einfluss weiterer Messwerte erfolgen, die unter Umständen auch besonders gewichtet oder mit so genannten KO-Kriterien gegenübergestellt werden können.
Während des Messvorgangs bzw. Schritt (a) werden also eine Mehrzahl von Verschmutzungsgrade bestimmt, die schließlich separat gemäß Schritt (b) bewertet werden. In Schritt (c) werden nun die verschmutzten Wärmeaustauschkörper separat identifiziert und gemäß Schritt (d) selektiv gereinigt. Mit „selektiv" ist insbesondere gemeint, dass jeder Wärmeaustauschkörper separat und vorteilhafterweise sogar auch gezielt und in Teilen unterschiedlich gereinigt werden kann. Damit wird nicht mehr eine routinemäßige, nach festen Intervallen stattfindende, vollständige Reinigung aller Wärmeaustauschkörper durchgeführt, wie dies im Stand der Technik vielfach beschrieben ist, sondern es erfolgt genau nur dort eine gezielte, selektive Reinigung, wo bereits eine solche Verschmutzung vorliegt, dass ein effektiver Wärmeübergang von Rauchgas hin zum Kühlmedium nicht mehr gewährleistet ist. Gerade das Reinigen durch mechanischen Kontakt mit den Wärmeaustauschkörpern (Klopfen, Rütteln, ...) wird hier auf die relevanten Bereiche begrenzt, wodurch eine unnötige Belastung bzw. Beschädigung noch nicht verschmutzter Wärmeaustauschkörper vermieden wird.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird das selektive Reinigen zumindest teilweise zeitgleich mit einem Verbrennungsprozess von Abfall durchgeführt. Damit ist eine so genannte Online-Reinigung vorgeschlagen. Dies ermöglicht, dass die Abfallverbrennungsanlage während des Reinigungsprozesses weiter in Betrieb ist und somit keine Stillstandzeiten erforderlich sind.
Nun wird auch vorgeschlagen, dass zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades zumindest eine Lage, ein Gewicht, eine Beschleunigung oder eine Temperatur des mindestens einen der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern erfasst wird. Welche Mittel hierfür geeignet sind, wurde vorstehend schon darlegt. Die nachfolgenden Erläuterungen sollen beispielhaft aufzeigen, wie diese Kenngrößen zur Beurteilung des Verschmutzungsgrades eingesetzt werden können.
In Anbetracht der Tatsache, dass die Wärmeaustauschkörper nicht vollständig steif sondern federnd bzw. elastisch aufgehängt bzw. über die Aufhängungsvorrichtung hängend fixiert sind, treten Veränderungen auf, wenn der Wärmeaustauschkörper zunehmend mit Verbrennungsprodukten versehen wird. So stellen die anhaftenden Verbrennungsprodukte ein Zusatzgewicht dar, welches direkt erfassbar ist, oder beispielsweise durch eine Lageränderung des Wärmeaustauschkörpers mit Bezug auf die Aufhängungsvorrichtung oder der resultierenden elastischen Verformungen von Teilen der Kühleinrichtung zu identifizieren ist. Außerdem können die Wärmeaustauschkörper zu einer Eigenbewegung, beispielsweise einer Vibration, angeregt werden, wobei infolge der anhaftenden Verbrennungsprodukte sich das Bewegungsverhalten bzw. das Beschleunigungsverhalten verändert. Insofern kann auch diese Beschleunigung als Maßstab für den Verschmutzungsgrad eines Wärmeaustauschkörpers herangezogen werden. Wie bereits erläutert, behindern die anhaftenden Verbrennungsprodukte den Wärmeübergang von Rauchgas hin zum Material des Wärmeaustauschkörpers bzw. das in ihm enthaltene Kühlmittel. Insofern geht mit einem zunehmenden Verschmutzungsgrad auch eine entsprechende Temperaturänderung einher, so dass auch die Temperatur als Maßstab für den Verschmutzungsgrad selbst herangezogen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das selektive Reinigen mittels Schwingungsanregung des mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörpers. Die Schwingungsanregung erfolgt bevorzugt extern, wie z.B. mittels eines Klopfers. Die Schwingungsanregung kann zu einer Oberflächenschwingung des Wärmeaustauschkörpers führen, es ist jedoch auch möglich, das infolge der Schwingungsanregung Relativbewegungen von Teilkomponenten des Wärmeaustauschkörpers zueinander generiert werden. Durch die Oberflächenschwingung bzw. die Relativbewegung der Teilkomponenten erfolgt ein Abplatzen des anhaftenden Rußes bzw. der Asche oder sonstigen Verbrennungsprodukten, die an der Oberfläche der Wärmeaustauschkörper haften. Dieser Reinigungsvorgang kann ggf. durch den Einsatz von Reinigungsmitteln unterstützt werden (z.B. Wasser, Wasserdampf).
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schwingungsanregung in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrades für den mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörper erfolgt, wobei wenigstens einer der folgenden Parameter der Schwingungsanregung angepasst wird: Intensität, Anzahl, Frequenz, Richtung, Position. Das heißt mit anderen Worten, dass in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrades zu jedem Zeitpunkt eine andere bzw. andersartige Reinigung des (selben) Wärmeaustauschkörpers vorgenommen werden kann. Die Schwingungsanregung, beispielsweise mit einem Klopfer, wird nun entsprechend dem bestimmten Verschmutzungsgrad so angepasst, dass selektiv eine ressourcenschonende und gleichzeitig effektive Reinigung erfolgt. Mit Intensität ist insbesondere der Impuls gemeint, also die Energiehöhe, die beim Klopfen in den Wärmeaustauschkörper eingebracht wird. Die Anzahl der Schwingungsanregung soll darauf hinweisen, dass während eines selektiven Reinigungsprozesses der verschmutzte Wärmeaustauschkörper nicht nur einmal sondern auch mehrmals zu einer Schwingung angeregt werden kann. Gerade bei einer solchen mehrfachen Schwingungsanregung können die zeitlichen Abständen dazwischen angepasst werden (Frequenz). Auch die Richtung der Impulseinleitung bzw. Impulsausbreitung kann unter Berücksichtigung des bestimmten Verschmutzungsgrades (beispielsweise bei einer lokalisierten örtlichen Verschmutzung des Wärmeaustauschkörpers) entsprechend variiert werden. Das gleiche gilt für die Position der Impulseinleitung bzw. der Schwingungsanregung an dem Wärmeaustauschkörper.
Weiter wird nun vorgeschlagen, dass zumindest Schritt (a) nach bzw. während des Schritt (d) wiederholt wird, um den Reinigungserfolg zu bestimmen. Das heißt mit anderen Worten, dass während der selektiven Reinigung (bzw. auch danach) der Verschmutzungsgrad unmittelbar und bevorzugt für genau den gereinigten Wärmeaustauschkörper erneut bestimmt wird, wobei überprüft wird, ob die Reinigung erfolgreich war, der Verschmutzungsgrad also unterhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegt. Gerade im Zusammenhang mit dem Abklopfen des Wärmeaustauschkörpers ist es vorteilhaft, dass die Schwingungsanregung selbst erfasst wird, um auf diese Weise erneut Hinweise auf den Verschmutzungsgrad zu entnehmen. Hierfür können beispielsweise auch akustische Sensoren eingesetzt werden, die das Klanggeräusch erfassen und analysieren. Sollte sich der erwünschte Reinigungserfolg nicht eingestellt haben, können die weiteren Schritte des Reinigungsverfahrens sooft wiederholt werden, bis die selektive Reinigung ein positives Reinigungsergebnis geliefert hat.
Weiter wird auch vorgeschlagen, dass die Menge der während der selektiven Reinigung von dem mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörper abgelösten Verbrennungsprodukte bestimmt wird. Dies lässt beispielsweise Rückschlüsse auf den Kesselbetrieb bzw. die dabei entstehenden Verbrennungsproduk te zu. Diese Erkenntnisse können ebenfalls im Hinblick auf das hier beschriebene Reinigungsverfahren eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, das hier beschriebene Verfahren voll automatisch durchzuführen. Das bedeutet, dass eine kontinuierliche Online-Überwachung des mindestens einen Konvektionsbereichs stattfindet, wobei selbstständig der Auslösezeitpunkt für die Durchführung des Reinigungsprozesses ermittelt wird. Auch erfolgt eine selbstständige Überprüfung des Reinigungserfolges. Dies ermöglicht, dass die Wärmeaustauschkörper nur geringen mechanischen Belastungen während ihrer Lebenszeit aufgrund einer Reinigungsmittelsklopfer ausgesetzt sind. Gleichzeitig wird jedoch der effektive Betrieb der Abfallverbrennungsanlage gewährleistet.
Weiter ist es auch vorteilhaft, dass der bestimmte Verschmutzungsparameter zum Betrieb eines Verbrennungsprozesses dient. Damit ist insbesondere gemeint, dass beispielsweise detektiert wird, welche Wärmeaustauschkörper bzw. wo die Wärmeaustauschkörper besonders stark verschmutzt werden. Hieraus lassen sich Rückschlüsse auf die Rauchgas-Strömung ziehen, die ihren Ursprung in dem Verbrennungsprozess selbst haben. So kann beispielsweise die Zufuhr von Sauerstoff so variiert werden, dass eine solche einseitige, lokale Verschmutzung der Wärmeaustauschflächen nicht stattfindet. Somit werden die hier vorgesehenen Wärmeaustauschkörper gleichmäßig thermisch belastet, was zu einer Verlängerung der Lebenszeit führt.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt ist. Es zeigen:
1 den Aufbau einer Abfallverbrennungsanlage;
2 den Aufbau einer Kühleinrichtung;
3 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage; und
4 schematisch zwei Detailansichten des Wärmeaustauschkörpers vor und während der Reinigung.
1 zeigt schematisch und in einem Teilquerschnitt eine Verbrennungsanlage 2, die hier als Abfallverbrennungsanlage 10 ausgeführt ist. Die einzelnen Komponenten der Abfallverbrennungsanlage 10 werden nun erläutert, wobei im wesentlichen auf die Reise des Abfalles 14 und der während der Verbrennung der Abfälle 14 erzeugten Rauchgase Bezug genommen wird.
Über die Zufuhr 38 wird der Abfall 14 dem Feuerraum 15 zugeführt. Dort wird der Abfall 14 auf einer Art Förderer während der Verbrennung transportiert, wobei die dabei generierten Rauchgase in der angezeigten Strömungsrichtung 16 nach oben steigen. Der Feuerraum 15 ist als ein groß gestalteter Kessel ausgebildet. Die Rauchgase hinterlassen auf ihrer Reise durch den Feuerraum 15 an den Wänden beispielsweise Rußablagerungen, die mit dem schematisch eingezeichneten Wasserlanzenbläser 17 gegenüberliegend abgereinigt werden können. Vorteilhafterweise weist eine solche Abfallverbrennungsanlage 10 eine Mehrzahl von Wasserlanzenbläsern 17 auf.
Hat das Rauchgas die Decke des Feuerraums 15 erreicht, wird es in Leerzüge 19 eingeleitet. Im zuerst durchströmten Leerzug 19 ist die Temperatur des Rauchgases noch so hoch, dass hier vordergründig keine Konvektion sondern Wärmestrah- lung stattfindet. Deshalb sind erst im stromabwärts liegenden Leerzug 19 erste Wärmeaustauschkörper 4 vorgesehen. Der erste Leerzug 19 kann, wie dargestellt, durch ein Schlauchreinigungssystem 18 gereinigt werden. Die Funktionsweise eines solchen Schlauchreinigungssystems 18 wurde eingangs erläutert. Das Schlauchreinigungssystem 18 kann verfahren werden, so dass dies unter Umständen auch zur Reinigung des zweiten Leerzuges 19 mit den Wärmeaustauschkörpern 4 oder sogar des nachgelagerten Konvektionsbereichs 11 herangezogen werden kann.
Im Anschluss an die Leerzüge 19 strömen die Rauchgase durch den Konvektionsbereich 11. Hier hat das Rauchgas eine Temperatur von in der Regel weniger als 400°C, so dass hier eine gute Konvektion gegeben ist. Das Rauchgas durchströmt hierbei die Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern 4. Die Mehrzahl von Wärmaustauschkörpern 4 ist gruppiert, wobei für jeden Wärmeaustauschkörper 4 unterschiedliche Klopfpositionen 20 vorgesehen sind. Unterhalb bzw. zwischen den Gruppen von Wärmeaustauschkörpern 4 sind Rußbläser 22 vorgesehen, die zu beliebigen Zeitpunkten mit der Reinigung der Wärmeaustauschkörper 4 beauftragt werden können.
Die Wärmeaustauschkörper 4 werden über eine Wasserleitung mit kaltem Wasser versorgt, das vorteilhafterweise im Gegenstrom zur Strömungsrichtung 16 strömt, so dass kaltes Wasser in den rechts dargestellten Wärmeaustauschkörper 4 eingeleitet wird und dann wieder abgeführt und einem weiter links zugeführten Wärmeaustauschkörper 4 wieder bereitgestellt wird. Dabei heizt sich das Wasser zunehmend auf, bis schließlich überhitzter Dampf aus dem Konvektionsbereich 11 abgeführt wird.
Zu vorgebbaren bzw. automatischer Zeitpunkten wird die Wärmeaustauschkörper 4 gereinigt. Hierzu werden insbesondere Reinigungsvorrichtungen 6 vorgesehen, die bevorzugt als Klopfer ausgebildet sind. Mittels dieser Reinigungsvorrichtung(en) 6 kann/können die Wärmeaustauschkörpern 4 an den Klopfpositionen 20 selektiv gereinigt werden. Der dabei entfernte Ruß fällt durch unter den Wärmeaustauschkörpern 4 angeordnete Schächte 21 in einen Messapparat 23 zur Bestimmung der Menge der Verbrennungsprodukte 13, die von den Wärmeaustauschkörpern 4 entfernt wurden. Während des Reinigungsprozesses bleibt die Abfallverbrennungsanlage 10 in Betrieb.
2 zeigt schematisch und perspektivisch eine Kühleinrichtung 1 für eine Verbrennungsanlage 2. Die Kühleinrichtung 1 umfasst eine Aufhängungsvorrichtung 3, an der hier zwei Wärmeaustauschkörper 4 hängend fixiert sind. Die Wärmeaustauschkörper 4 sind innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet, das in der 2 schematisch angedeutet ist. An dem Gehäuse 12, und zwar außen, ist eine Reinigungsvorrichtung 6 vorgesehen, die entlang des Gehäuses 12 verfahrbar ist. Die Reinigungsvorrichtung 6 ist als Klopfer ausgebildet und weist einen Impulsgeber 7 auf, der vorteilhafterweise pneumatisch angetrieben wird. Diese Reinigungsvorrichtung 6 lässt sich nun in Bewegungsrichtung 30 bewegen, wobei in der Bewegungsbahn bzw. dem Führungssystem Schalter 29 vorgesehen sind, die eine exakte Positionierung des Impulsgebers 7 über einem Bolzen 28 ermöglicht. Der Bolzen 28 dient zur Übertragung des mit dem Impulsgeber 7 erzeugten Impulses auf die Wärmeaustauschkörper 4. Bei der hier dargestellten Ausführungsvariante ist jedem Wärmeaustauschkörper 4 nur ein Bolzen 28 vorgesehen, dies ist jedoch nicht zwingend der Fall.
Die Reinigungsvorrichtung 6 ist mit einem System 25 verbunden, über welches die Reinigungsvorrichtung 6 mit unterschiedlichen Sensoren bzw. Erfassungsmitteln in Kontakt ist, elektrisch und/oder über Funk. Als Erfassungsmittel sind beispielsweise ein Lagesensor 31, ein Gewichtsensor 32, ein Beschleunigungssensor 33 und/oder ein Temperatursensor 34 an mindestens einem Wärmeaustauschkör per (bevorzugt an mindestens jedem dritten Wärmeaustauschkörper 4) vorgesehen. Hier wurden die unterschiedlichen Sensoren zur Veranschaulichung an einem Wärmeaustauschkörper 4 angebracht, üblicherweise weist der Wärmeaustauchkörper nur einen aus der dargestellten Gruppe von Sensoren auf. Aufgrund der hier gezeigten Sensoren ermittelten Messwerte entscheidet eine Regelung 27 des Systems 25, gegebenenfalls unter Vergleich mit in einer Datenbank 26 abgelegten Grenzwerten, ob die Reinigungsvorrichtung 6 bezüglich eines selektiv ausgewählten, verschmutzten Wärmeaustauschkörpers 4 aktiv wird.
Der während der Verbrennungsprozesse zunehmend anhaftende Ruß bewirkt, dass sich das Gewicht des Wärmeaustauschkörpers 4 verändert. Dies führt dazu, dass die verschmutzten Wärmeaustauschkörper 4 nach unten sacken, so dass sich z.B. ein Versatz 36 mittels einem der vorstehend genannten Sensoren feststellen lässt. Sollte ein Wärmeaustauschkörper 4 beispielsweise nur bezüglich einer Seite verstärkt mit Rauchgasen in Kontakt kommen, so lagern sich die Verbrennungsprodukte auch nur in bestimmten Teilbereichen 5 an. Bei einer unsymmetrischen Verteilung ändert der Wärmeaustauschkörper seine Lage entsprechend, so dass ein Winkel 35 feststellbar ist. Je nach der An der Positionsänderung des Wärmeaustauschkörpers 4, der An der Verschmutzung und/oder dem Gewicht kann eine entsprechend angepasste Reinigung mittels der Reinigungsvorrichtung 6 selektiv für jeden Wärmeaustauschkörper 4 vorgenommen werden.
3 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Betrieb bzw. zur Reinigung einer Kühleinrichtung 1, wie sie beispielsweise in einer Abfallverbrennungsanlage 10 eingebaut ist. Mit den drei Punkten sind Messstellen 39 gekennzeichnet, die beispielsweise als drei unterschiedliche Wärmeaustauschkörper 4 angesehen werden können. Zunächst erfolgt nun das Bestimmen eines Verschmutzungsgrades für die drei Wärmeaustauschkörper 4 bzw. die drei Messstel len 39 (hier mit Schritt (a) gekennzeichnet). Diese drei Verschmutzungsgrade werden anschließend bewertet (Schritt (b)).
Gemäß dem sich nun anschließenden Schritt (c) erfolgt das Identifizieren von verschmutzten Wärmeaustauschkörpern 4. Dieser Schritt (c) ist in zwei Teilschritte unterteilt, wobei Schritt (c1) den Vergleich mit einem Grenzwert für jede Messstelle 39 darstellt. Aus diesem Vergleich geht hervor, dass bezüglich einer Messstelle der Grenzwert noch nicht erreicht ist, hier also die Funktionalität noch sichergestellt ist. Bezüglich der beiden anderen Messstellen wurde der Grenzwert überschritten, so dass hier eine Reinigung erforderlich wird. Nun wird im Schritt (c2) festgelegt, welche Art der Reinigung bzw. mit welchen Reinigungsparametern eine Reinigung für die jeweilige Messstelle 39 bzw. den jeweiligen verschmutzten Wärmeaustauschkörper 4 vorgenommen wird.
Diese Informationen werden nun der Reinigungsvorrichtung 6 übermittelt, so dass das selektive Reinigen der beiden verschmutzten Wärmeaustauschkörper 4 bzw. Messstellen 39 erfolgt (Schritt (d)). In 3 werden die unterschiedlichen Reinigungsparameter durch entsprechende große und kleine (Impuls-)Wellen dargestellt. Die einzelnen Schritte des Verfahrens laufen bevorzugt voll automatisch ab und werden durch ein übergeordnetes System 25, beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage, geregelt.
4 zeigt zwei Detailansichten eines Wärmeaustauschkörpers 4, der mit einem Stahlwerkstoff S aufgebaut ist, auf dessen Oberfläche hin zur Rauchgasbeströmten Seite eine Beschichtung 9 versehen ist. Auf dieser Beschichtung 9 haften nun Verbrennungsprodukte 13, die einen Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel 40 und dem Rauchgas beeinträchtigen. Dies wurde symbolisch durch einen dünnen Doppelpfeil 37 gekennzeichnet. Nun wird der Reinigungsprozess gestartet wobei beispielsweise durch einen so genannten Klopfer die Wandung bzw. der Stahlwerkstoff 8 und die Beschichtung 9 des Wärmeaustauschkörpers 4 in eine Schwingung versetzt werden. Die Schwingung führt dazu, dass die Verbrennungsprodukte 13 sich von der Oberfläche ablösen und nunmehr wieder ein guter Wärmeübergang möglich ist, was durch den fett dargestellten Doppelpfeil 37 charakterisiert wird.
Die hier beschriebene Erfindung erlaubt einen sehr preiswerten und Material schonenden Einsatz von Ressourcen zur Reinigung von Abfallverbrennungsanlagen. Zudem werden extrem lange Reisezeiten der Müllverbrennungsanlage ermöglicht.

1: Kühleinrichtung
2: Verbrennungsanlage
3: Aufhängungsvorrichtung
4: Wärmeaustauschkörper
5: Teilbereich
6: Reinigungsvorrichtung
7: Impulsgeber
8: Stahlwerkstoff
9: Beschichtung
10: Abfallverbrennungsanlage
11: Konvektionsbereich
12: Gehäuse
13: Verbrennungsprodukt
14: Abfall
15: Feuerraum
16: Strömungsrichtung
17: Wasserlanzenbläser
18: Schlauchreinigungssystem
19: Leerzug
20: Klopfposition
21: Schacht
22: Rußbläser
23: Messapparat
24: Wasserleitung
25: System
26: Datenbank
27: Regelung
28: Bolzen
29: Schalter
30: Bewegungsrichtung
31: Lagesensor
32: Gewichtssensor
33: Beschleunigungssensor
34: Temperatursensor
35: Winkel
36: Versatz
37: Doppelpfeil
38: Zufuhr
39: Messstellen
40: Kühlmittel
(a): Verfahrensschritt (a)
(b): Verfahrensschritt (b)
(c): Verfahrensschritt (c)
(d): Verfahrensschritt (d)

Claims

Kühleinrichtung (1) für eine Verbrennungsanlage (2) umfassend mindestens eine Aufhängungsvorrichtung (3) und mindestens einen Wärmeaustauschkörper (4), der an der Aufhängungsvorrichtung (3) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der folgenden Mittel vorgesehen ist: – Mittel zur Erfassung einer Lage des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers (4) gegenüber der mindestens einen Aufhängungsvorrichtung (3); – Mittel zur Erfassung eines Gewichtes des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers (4); – Mittel zur Erfassung einer Beschleunigung von zumindest einem Teilbereich (5) des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers (4); – Mittel zur Erfassung einer Temperatur des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers (4).
Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung einer Lage wenigstens ein Element aus der Gruppe mechanisches Wegmessgerät, kapazitiver Weggeber, induktiver Weggeber, optisches Wegmessgerät, Winkelaufnehmer aufweist.
Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung eines Gewichts wenigstens ein Element aus der Gruppe mechanisches Kraftmessgerät, Dehnmessstreifen, Piezoelement aufweist.
Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erfassung einer Beschleunigung ein Piezoelement aufweist.
Kühleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (1) mindestens eine Reinigungsvorrichtung (6) aufweist, die mit mindestens einem Mittel zur Erfassung einer Lage, eines Gewichtes, einer Beschleunigung oder einer Temperatur des mindestens einen Wärmeaustauschkörpers (4) in Kontakt ist.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reinigungsvorrichtung (6) wenigstens einen Impulsgeber (7) aufweist, der mit dem mindestens einen Wärmeaustauschkörper (4) in Kontakt bringbar ist.
Kühleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmeaustauschkörper (4) einem Stahlwerkstoff (8) umfasst und zumindest teilweise eine Beschichtung (9) aufweist.
Abfallverbrennungsanlage (10) umfassend wenigstens einen Konvektionsbereich (11), der zumindest eine Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Abfallverbrennungsanlage (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Konvektionsbereich (11) ein Gehäuse (12) umfasst, wobei eine Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4) mittels der mindestens einen Aufhängungsvorrichtung (3) hängend in dem Gehäuse (12) positioniert ist.
Abfallverbrennungsanlage (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung einer Lage, eines Gewichtes, einer Beschleunigung oder einer Temperatur für zumindest jeden dritten Wärmeaustauschkörper (4) vorgesehen sind.
Abfallverbrennungsanlage (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Konvektionsbereich (11) Mittel zum Entfernen von Verbrennungsprodukten (13) aufweist, wobei Mittel zur Bestimmung der Menge der entfernten Verbrennungsprodukte (13) vorgesehen sind.
Verfahren zum Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage (10) umfassend wenigstens einen Konvektionsbereich (11) mit einer Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4) in einem Gehäuse (12), die mittels mindestens einer Aufhängungsvorrichtung (12) hängend in dem Gehäuse (12) positioniert sind, mit zumindest folgenden Schritten: (a) bestimmen eines Verschmutzungsgrades für mindestens einen der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4); (b) bewerten des bestimmten Verschmutzungsgrades; (c) identifizieren mindestens eines verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4); (d) ein selektives Reinigen des mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Reinigen zumindest teilweise zeitgleich mit einem Verbrennungsprozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades zumindest eine Lage, ein Gewicht, eine Beschleunigung oder eine Temperatur des mindestens einen der Mehrzahl von Wärmeaustauschkörpern (4) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Reinigen mittels Schwingungsanregung des mindestens eines verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrades für den mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörper (4) erfolgt, wobei wenigstens einer der folgenden Parameter der Schwingungsanregung angepasst wird: Intensität, Anzahl, Frequenz, Richtung, Position.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Schritt (a) nach bzw. während des Schritt (d) wiederholt wird, um den Reinigungserfolg zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der während der selektiven Reinigung von dem mindestens einen verschmutzten Wärmeaustauschkörpers (4) abgelösten Verbrennungsprodukte bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vollautomatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Verschmutzungsparameter zum Betrieb eines Verbrennungsprozesses dient.