DE102006022625B4

DE102006022625B4 - Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz

Info

Publication number: DE102006022625B4
Application number: DE102006022625A
Authority: DE
Inventors: Norbert Passmann; Horst Hoffmann; Roland Imhof; Dr. Moser Peter; Dr. Moll Wolfgang
Original assignee: RWE Power AG
Current assignee: Steag Energy Services GmbH
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2026-05-13
Also published as: WO2007131664A1; DE102006022625A1; EP2018501A1

Abstract

Verfahren zur ebenen- und gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche, – die Festlegung einer Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen, – die Festlegung einer maximalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der Heizfläche und – die Bestimmung einer optimalen Wartezeit zwischen der Mindestwartezeit und der maximalen Wartezeit in Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung anderer Heizflächen des Dampferzeugers, – wobei ein Reinigungsvorgang nach der optimalen Wartezeit in Gang gesetzt wird, wenn die optimale Wartezeit kleiner als die maximale Wartezeit ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz.
Festbrennstoffe mit nennenswerten Anteilen an Alkalien (Kalium, Natrium), Eisen, Ton und Schwefel verursachen in staubbefeuerten Dampferzeugern eine Verschmutzung an den Heizflächen, insbesondere an den ersten Nachschaltheizflächen. Die Reisezeit des Dampferzeugers ist dementsprechend kurz, was eine geringe Blockverfügbarkeit zur Folge hat. Zum Ende der Reisezeit des Dampferzeugers verschlechtert sich der Wirkungsgrad zunehmend schneller, was einen erhöhten CO₂-Ausstoß zur Folge hat. Die Abreinigung der den Heizflächen anhaftenden Anbackungen erfolgt üblicherweise beim Betrieb des Dampferzeugers mit Rußbläsern. Diese Rußbläser werden, soweit die Abreinigung der Berührungsheizflächen erforderlich ist, mit Dampf betrieben.
Zusätzlich zu den bekannten Maßnahmen, die Feuerung des Dampferzeugers so zu fahren, dass möglichst wenig Asche- und Schlackeablagerungen entstehen, wird über die Reinigung der Heizflächen mittels Dampfbläsern versucht, eine ausreichende Wärmeaufnahme der Heizflächen über die Reisezeit des Kessels zu erhalten.
Üblicherweise wird dabei so vorgegangen, dass die Reinigung bestimmter Heizflächen entweder nach festgelegten Zeitabständen (beispielsweise tageweise) oder nach Verschmutzungsgrad vorgenommen wird. Dabei ist zu beachten, dass mit dem Reinigungsvorgang ein erhöhter Verschleiß der Wärmetauscherrohre einhergeht.
Bei der Abreinigung der Heizflächen nach bestimmten Reinigungsfiguren mit vorgegebenen Zeitintervallen wird üblicherweise nicht berücksichtigt, dass die Reinigung auch an solchen Heizflächen durchgeführt wird, die einen noch verhältnismäßig geringen Verschmutzungsgrad aufweisen, sodass mit der Reinigung nur eine geringfügige Effektivitätsverbesserung verbunden ist, d. h. der Verschleiß im Verhältnis zum Reinigungsergebnis verhältnismäßig hoch ist.
Bei der Abreinigung bestimmter Heizflächen mit einem gegebenen Verschmutzungsgrad hat die Reinigung unmittelbar Einfluss auch auf andere Heizflächen des Dampferzeugers. Das mit den Dampfbläsern von den Heizflächen abgelöste Material wird im Rauchgasstrom transportiert und übt eine abrasive Wirkung auf andere Heizflächen aus. Bekannte Reinigungsverfahren berücksichtigen diese Interdependenzen zwischen den Heizflächen nicht oder nur ungenügend.
Aus der DE 195 02 097 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Kesselanlage mit Rußbläsern bekannt, wobei die Wärmetauscherflächen des Kessels in Zeitabständen durch einen einzelnen oder gruppenweise aktivierbaren Rußbläser von Ablagerungen befreit werden. Dabei wird ein turnusmäßiger Reinigungsvorgang so durchgeführt, dass nicht eine maximal mögliche Reinigung der Wärmetauscherflächen sondern eine schwächere Reinigung unter Belassung von Restablagerungen zumindest in Teilbereichen der zu reinigenden Wärmetauscherflächen erfolgt, in dem bei turnusmäßigen Reinigungsvorgängen ein unterhalb des für eine vollständige Reinigung notwendigen Maximaldrucks liegender Druck und/oder eine oberhalb für eine vollständige Reinigung notwendige Minimalgeschwindigkeit liegende Verfahrgeschwindigkeit und/oder eine unter der maximalen Wiederholhäufigkeit liegende Wiederholhäufigkeit benutzt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers bereitzustellen, mit welchem eine wirkungsvollere Reinigung der Heizflächen des Dampferzeugers möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche,
– die Festlegung einer Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen,
– die Festlegung einer maximalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der Heizfläche und
– die Bestimmung einer optimalen Wartezeit zwischen der Mindestwartezeit und der maximalen Wartezeit in Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung anderer Heizflächen des Dampferzeugers,
– wobei ein Reinigungsvorgang nach der optimalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Gang gesetzt wird, wenn die optimale Wartezeit kleiner als die maximale Wartezeit ist.

Auf diese Art und Weise erfolgt die Reinigung einer Heizfläche erst dann, wenn das zu erwartende Reinigungsergebnis optimal ist. Dabei wird erfindungsgemäß der Verschmutzungszustand benachbarter Heizflächen des Dampferzeugers berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Reinigung einer bezogen auf den Rauchgasstrom stromaufwärts gelegenen Heizfläche auch die Anbackungen und Ablagerungen an/auf den stromabwärts gelegenen Heizflächen beeinflusst. Das durch die Dampfbläser gelöste Material wird im Rauchgasstrom verteilt und übt eine abrasive Wirkung auf die nachgeschalteten Heizflächen aus, sodass es sinnvoll ist, eine im Rauchgasstrom vorgeschaltete Heizfläche erst dann abzureinigen, wenn die stromabwärts benachbarte Heizfläche ebenfalls der Reinigung bedarf. Auf diese Art und Weise lässt sich mit einem geringeren Dampfeinsatz ein optimales Reinigungsergebnis erzielen.
Durch das abgelöste Material einer vorderen (stromaufwärts angeordneten) Heizfläche wird bereits auch eine Reinigungswirkung auf die dahinter liegenden (stromabwärts angeordneten) Heizflächen ausgeübt.
Vorzugsweise wird die Mindestwartezeit in Abhängigkeit einer minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche festgelegt. Dabei ist die Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen dadurch gegeben, dass die zu reinigende Heizfläche einen Verschmutzungszustand erreicht hat, bei dem ein gutes Reinigungsergebnis erwartet werden kann.
Die maximale Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen ist diejenige, die aufgrund des Verschmutzungszustands der Heizflächen eine Reinigung unbedingt erforderlich macht, d. h. wenn die maximal zulässige Effektivitätsverringerung der Heizfläche erreicht ist. Die optimale Wartezeit ist diejenige, die sich aufgrund der Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung beispielsweise einer stromabwärts benachbarten Heizfläche ergibt.
Mit anderen Worten, die Initiierung eines Reinigungszyklus einer Heizfläche wird dann angestoßen, wenn eine stromabwärts angeordnete benachbarte Heizfläche ebenfalls der Reinigung bedarf und wenn die maximale Wartezeit der zur Reinigung anstehenden Heizfläche noch nicht erreicht ist. Aufgrund dieser Regelung ist es möglich, eine Reinigung der Heizflächen des Dampferzeugers in Rauchgasströmungsrichtung nacheinander zu betreiben, sodass ein optimales Reinigungsergebnis bei gleichzeitig minimiertem Verschleiß zu erwarten ist.
Vorzugsweise erfolgt die Festlegung der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche in Abhängigkeit von der Qualität des Brennstoffs der Dampferzeugers.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Brennstoffzusammensetzung das verfügbare Zeitfenster zwischen minimaler und maximaler Wartezeit kleiner oder größer sein kann und damit der tolerable Effektivitätsverlust einer Heizfläche aufgrund der Brennstoffzusammensetzung ebenfalls kleiner oder größer sein kann. Bei der Reinigung von Heizflächen eines mit Braunkohle befeuerten Dampferzeugers ist es vorteilhaft, wenn die Kohle hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich ihrer Schlacke bildenden Bestandteile vor Beschickung des Dampferzeugers fortlaufend analysiert wird und die maximal zulässige Effektivitätsverringerung in Abhängigkeit der Analyse automatisch angepasst wird. In eine derartige Regelung gehen als Eingangsgrößen sowohl der Verschmutzungszustand der zu reinigenden Heizfläche als auch der Verschmutzungszustand der benachbarten oder stromabwärts gelegenen Heizflächen als auch die Qualität des eingesetzten Brennstoffs als Eingangsgrößen ein.
Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, ist es zweckmäßig, wenn als Mindestwartezeit der Zeitraum von einem Reinigungsvorgang bis zu der minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche gewählt wird.
Die Regelung der Reinigungszyklen erfolgt vorzugsweise automatisch.
Diese kann beispielsweise mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerkes oder mittels Fuzzy-Logik erfolgen.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, erfolgt die Reinigung des Dampferzeugers vorzugsweise derart, dass mehrere in Richtung der Rauchgasströmung hintereinander angeordnete Heizflächen in einer Reihenfolge in Richtung der Rauchgasströmung gereinigt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten graphischen Darstellung erläutert. Die Darstellung zeigt die Effektivität der betreffenden zu reinigenden Heizfläche des Dampferzeugers über die Reisezeit des Dampferzeugers.
Die Heizflächen des Dampferzeugers besitzen eine Grundverschmutzung, die in dem Graphen als durchgehender Kasten aufgetragen ist. Ausgehend von dieser Grundverschmutzung verringert sich die Effektivität der Heizfläche über einen gewissen Zeitraum linear bis zu einem Zeitpunkt t1, zu dem die Einleitung eines Reinigungsvorgangs ein zufriedenstellendes Ergebnis bringen würde. Bei der nachstehenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass zum Zeitpunkt t0 gerade ein Reinigungsvorgang beendet wurde und zum Zeitpunkt t3 ein neuer Reinigungsvorgang angestoßen wird. E1 bezeichnet die minimal kritische Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche, E2 die maximal zulässige Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche. Der Wert E1 wird als Maß für den Verschmutzungszustand der Heizfläche festgelegt, bei welchem der Beginn des Reinigungsvorgangs ein gutes Ergebnis erwarten lässt (minimal kritische Effektivität). Der Abstand von E1 zu E2 ist eine Funktion der eingesetzten Kohlensorte. Die Koordinate E2-t2 ist derjenige Zeitpunkt, an dem der Zustand der Heizfläche selbst eine Reinigung unabdingbar macht. Der Zeitpunkt t3 wird in Abhängigkeit des Zustandes einer benachbarten Heizfläche ermittelt. Beginnend von t0 an nimmt der Verschmutzungszustand der Heizfläche stetig ab, bei t1 wäre theoretisch eine Reinigung möglich, aus Gründen der Verschleißzeit wird mit dem Reinigungsvorgang mindestens aber solange gewartet, bis die Heizfläche die Effektivität E1 erreicht hat. Der Reinigungsvorgang wird jedoch an dieser Stelle noch nicht eingeleitet, vielmehr wird solange zugewartet, bis die jeweils interdependente Heizfläche ebenfalls einen Verschmutzungszustand erreicht hat, der eine Reinigung rechtfertigen würde. Erreicht die betreffende interdependente Heizfläche nicht innerhalb des Intervalls zwischen t1 und t2 diesen Reinigungszustand, wird jedenfalls bei t2 die Reinigung der betreffenden Heizflächen eingeleitet.
Die Effektivität der Heizfläche wird zweckmäßigerweise über die Wärme/Temperaturbilanz zwischen Heizflächeneintritt und Heizflächenaustritt ermittelt.
Die Regelung der Wartezeit wird, wie vorstehend bereits erwähnt, zweckmäßigerweise mittels Fuzzy-Logik automatisch in Abhängigkeit von einer fortlaufenden Analyse des eingesetzten Brennstoffs durchgeführt.
Auf diese Art und Weise lassen sich verschiedene Rußbläser zu Blasgruppen zusammenfassen und es lässt sich eine optimale Abreinigung des Dampferzeugers von vorn nach hinten in Rauchgasströmungsrichtung durchführen.

Claims

Verfahren zur ebenen- und gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche, – die Festlegung einer Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen, – die Festlegung einer maximalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der Heizfläche und – die Bestimmung einer optimalen Wartezeit zwischen der Mindestwartezeit und der maximalen Wartezeit in Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung anderer Heizflächen des Dampferzeugers, – wobei ein Reinigungsvorgang nach der optimalen Wartezeit in Gang gesetzt wird, wenn die optimale Wartezeit kleiner als die maximale Wartezeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestwartezeit in Abhängigkeit einer minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche in Abhängigkeit von der Qualität des Brennstoffs des Dampferzeugers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 zur Reinigung der Heizflächen eines mit Braunkohle befeuerten Dampferzeugers, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich ihrer Schlacke bildenden Bestandteile vor Beschickung des Dampferzeugers fortlaufend analysiert wird und dass die maximal zulässige Effektivitätsverringerung in Abhängigkeit der Analyse automatisch angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Mindestwartezeit der Zeitraum von einem Reinigungsvorgang bis zu der minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Reinigungszyklen automatisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Reinigungszyklen mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks oder mittels einer Fuzzy-Logik erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung mehrerer in Richtung der Rauchgasströmung hintereinander angeordneter Heizflächen in einer Reihenfolge in Richtung der Rauchgasströmung erfolgt.