-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Reinigungsgeräts, insbesondere eines Wasserlanzenbläsers, zur Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers.
-
Bei der Verbrennung fester fossiler Brennstoffe, beispielsweise bei der Verbrennung von Steinkohlen- und Braunkohlen in Dampferzeugern, ist bekanntermaßen der Wärmeübergang auf das Wärmetauschermedium entscheidend für den Wirkungsgrad des Dampferzeugers. Insbesondere bei der Verbrennung von Braunkohlen kommt es häufig zu Schlackeablagerungen an den Feuerraumwänden, da die Kohlen schlackebildende Alkalien enthalten. Wenn diese nicht in hinreichendem Maße ausgehalten werden können, ist es wichtig, die Feuerraumtemperatur unterhalb des Ascheerweichungspunktes zu halten, damit Anbackungen möglichst nicht entstehen. Des Weiteren dürfen Anbackungen nicht eine solche Qualität erreichen, dass die Gefahr besteht, dass größere Stücke losbrechen oder abplatzen, was zu Schäden am Kessel führen könnte.
-
Zur Reinigung der Wände von Feuerräumen werden häufig sogenannte Wasserbläser und Wasserlanzenbläser verwendet, die bei in Betrieb befindlichen Kesseln die Feuerraumwände mit einem Druckwasserstrahl bestreichen, wodurch eine Abreinigung der Feuerungswand erreicht wird. Häufig werden die Feuerraumwände hierzu in Felder aufgeteilt, die in vorgegebenen Mustern (Blasfigur) mit dem Wasserlanzenbläser bestrichen werden.
-
Da mit der Reinigung der Feuerraumwände eine gewisse thermische Beanspruchung der zu reinigenden Wandbereiche einhergeht, ist darauf zu achten, dass nur ein flächen- und umfangsmäßig eingegrenzter Verschlackungsbereich gereinigt wird.
-
Ein Verfahren zur Reinigung der Feuerraumwände eines Dampferzeugers ist beispielsweise aus der Patentschrift
DD 281 452 A5 bekannt. Dabei werden durch Koordinaten in Felder eingeteilte und durch Signale gekennzeichnete Flächenbereiche der Brennkammer sowie die Koordinaten von Blasfiguren eines mit einem Wegemessystem versehenen Wasserlanzenbläsers, bezogen auf die Felder und Signale, gespeichert und hieraus wird ein Verschlackungsbereich bezogen auf die Felder und Signale ermittelt. Weiterhin wird ein Befehlssignal erzeugt und damit das Reinigungsgerät bzw. der Wasserlanzenbläser auf den, Verschlackungsbereich angesteuert. Es wird vorgeschlagen, den Verschlackungsbereich empirisch, visuell oder mit einer optischen Sonde oder messtechnisch durch Temperaturerfassung zu identifizieren.
-
Aus der
DE 196 40 337 A1 ist ein Verfahren zur Bewertung und Abreinigung von Verschlackungen an einer Heizfläche, insbesondere in der Brennkammer eines Dampfkessels, bekannt. Bei dem Verfahren aus der
DE 196 40 337 A1 wird an ausgewählten Rohren der Heizfläche in Abhängigkeit von der Verschlackungsneigung und der Anordnung von Reinigungsgeräten während des Betriebs die Temperatur des Mediums im Rohr oder der Außenwand des Rohres gemessen. Die gemessene Temperatur wird mit einer ermittelten Temperatur für die „saubere” Heizfläche in einer Auswerteeinheit verglichen und bei Überschreitung eines Grenzwertes in Abhängigkeit von anlagenspezifischen Signalen, insbesondere der Leistung und der Temperatur der Brennkammer des Dampfkessels, ein rastermäßig zugeordnetes Signal erzeugt. Mit dem zugeordneten Signal wird rastermäßig die Abreinigung der Heizfläche gesteuert.
-
Eine flächen- und umfangsmäßig begrenzte Abreinigung der Heizflächen bzw. bestimmter Felder der Heizflächen, wie dies in der
DD 281 453 A5 vorgeschlagen wird, hat sich grundsätzlich bewährt und ist vorteilhaft. Problematisch ist allerdings die empirische oder optische Identifikation von Verschlackungsbereichen. Eine solche Verfahrensweise kann schwankenden Brennstoffqualitäten und damit unterschiedlichen Verschlackungsneigungen des Brennstoffs nicht gerecht werden. Auch wird hiermit der Qualität der Anbackungen nicht Rechnung getragen. Manche Brennstoffzusammensetzungen erzeugen glasharte und amorphe Schlackeablagerungen, die sehr schwer abzureinigen sind, andere Brennstoffqualitäten hingegen erzeugen poröse, lockere oder leicht abzureinigende Anbackungen. Bei Einsatz bestimmter Brennstoffe ist es wünschenswert, Anbackungen möglichst nicht entstehen zu lassen, d. h. die Feuerraumtemperatur so einzustellen, dass sich Asche nicht dauerhaft zunehmend an den Feuerraumwänden ansetzt.
-
Ein Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer Wasserlanze für die Reinigung einer Feuerungswand ist beispielsweise aus der
DE 41 39 838 A1 bekannt. In der DE 41 39 838 A1 wird vorgeschlagen, den Emissionsgrad der Feuerungswände zu ermitteln und diesen ermittelten Emissionsgrad in Verbindung mit programmierten Soll-Werten zu verwenden, um den Einsatz von Wasserlanzen einzuleiten, zu steuern und zu beenden. Dabei wird zunächst von vorgegebenen Soll-Werten ausgegangen, wobei die Soll-Werte während der Reinigungsvorgänge automatisch angepasst werden. Der hierzu verwendete Algorithmus sowie das hierzu verwendete Steuerungssystem sind recht aufwendig. Hierdurch wird automatisch die Betriebshäufigkeit des Reinigungsvorgangs reduziert, sodass die thermische Beanspruchung der Feuerraumwände in vertretbaren Grenzen gehalten wird. Diese Einsatzminimierung bezieht sich allerdings nicht auf bestimmte Flächenbereiche der Feuerraumwände, sondern nur auf die Häufigkeit des Wasserlanzenbläsereinsatzes.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches Verfahren zur Steuerung eines Reinigungsgeräts, insbesondere eines Wasserlanzenbläsers, zur Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers bereitzustellen, mit welchem gezielt großflächige oder lokal begrenzte Verunreinigungen der Feuerraumwände entfernt werden können und welches eine besonders einfache Lokalisierung der verschmutzten Bereiche der Feuerraumwände ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Reinigungsgeräts, insbesondere eines Wasserlanzenbläsers, zur Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers, wobei das Verfahren die Erfassung des Verschmutzungszustands der Heizflächen durch Ermittlung der Temperatur und/oder Temperaturverteilung der Heizflächen und die bedarfsweise Abreinigung der verschmutzten Flächen je nach Verschmutzungszustand lokal und/oder großflächig sowie die Festlegung einer kritischen Temperatur als Indikator für einen kritischen Verschmutzungszustand der Heizflächen umfasst, welches sich dadurch auszeichnet, dass als kritische Temperatur eine maximale durchschnittliche Temperaturabweichung von einer Referenztemperatur eines festgelegten sauberen Bereichs der Heizfläche gewählt wird.
-
Erfindungsgemäß wird die Wandtemperatur des Feuerraums als Indikator für den Verschmutzungszustand mitherangezogen, sodass durch gezielten Wasserlanzenbläsereinsatz die Feuerraumendtemperatur unterhalb einer festen Grenze, dem Ascheerweichungspunkt, gewählt werden kann. Durch gezielte Abreinigung der Feuerraumwände bleibt die Feuerraumeffektivität erhalten.
-
Als Referenztemperatur wird dabei kein absoluter Soll-Wert vorgegeben, sondern es wird die durchschnittliche Temperaturabweichung von der Referenztemperatur eines festgelegten sauberen Bereichs der Heizfläche gewählt. Hiermit wird einem sich über die Zeit ändernden Emissionskoeffizienten Rechnung getragen. Ausgewertet wird also eine Differenztemperatur in Bezug auf eine Reerenztemperatur.
-
Zweckmäßigerweise wird die maximale durchschnittliche Temperaturabweichung eines gewählten zu reinigenden Feldes (Blasfeld) der Heizfläche bezogen auf einen festgelegten sauberen Bereich der Heizfläche dieses oder eines anderen Feldes ermittelt.
-
Bei einer Variante des Verfahrens erfolgt die Einleitung eines ersten Reinigungsvorgangs der Heizflächen, wenn die maximale durchschnittliche Temperaturabweichung des zu reinigenden Feldes eine erste kritische Temperatur überschreitet. Die erste kritische Temperatur kann so gewählt sein, dass diese als Indikator für eine großflächige Reinigung innerhalb eines oder innerhalb mehrerer Felder dient.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein zweiter Reinigungsvorgang eingeleitet wird, wenn eine durchschnittliche Temperaturabweichung einer Anzahl von n-Maximalwerten eine zweite kritische Temperatur überschreitet, die größer ist als die erste kritische Temperatur. Dieser zweite Reinigungsvorgang kann zur Abreinigung von örtlich begrenzten Verunreinigungen herangezogen werden. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn die zweite kritische Temperatur verhältnismäßig hoch gewählt wird (Hot-Spot-Temperatur). In dem Fall wird die Temperaturabweichung vom Mittel einer vorgegebenen Anzahl von Maximalwerten (12 Maximalwerten) bezogen auf die Reerenztemperatur mit der zweiten kritischen Temperatur verglichen.
-
Die Ermittlung der Temperatur der Heizflächen kann in bekannter Art und Weise mittels in die Feuerraumwand eingelassenen Temperaturfühlern erfolgen.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Temperatur der Heizflächen mittels wenigstens einer Wärmebildkamera erfolgt. Mit dieser lassen sich die Temperaturen und die Temperaturverteilung ermitteln, darüber hinaus lässt sich beispielsweise auch ein Temperaturprofil für die gesamte Feuerraumwandung erstellen.
-
Vorzugsweise wird zwecks Visualisierung der Verschmutzung ein Falschfarbenbild der zu reinigenden Heizflächen erzeugt.
-
Vorzugsweise erfolgt eine selbsttätige Reinigung der Heizflächen mittels einer Auswerteeinrichtung und nachgeschalteter Steuerung der Wasserlanzenbläser.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht des Feuerraums eines Dampferzeugers,
-
2 die Abwicklung der Feuerraumwandung des Dampferzeugers mit in dieser eingezeichneten Blasfeldern sowie Blasfiguren und
-
3 eine graphische Darstellung der Prozesstechnik für die Steuerung der Wasserlanzenbläser bezogen auf eine Feuerraumwand.
-
in 1 ist schematisch der Feuerraum 1 eines Dampferzeugers dargestellt. Im unteren Bereich des Feuerraums 1 sind nicht näher bezeichnete, mit Braunkohle befeuerte Staubbrenner angeordnet. Dort wird ein Gemisch aus Braunkohlenstaub und Luft verfeuert. Die vier Umfassungswände 2 des Feuerraums sind in bekannter Art und Weise als Strahlungsheizflächen ausgebildet. Durch Luken in den Umfassungswänden 2 des Feuerraums 1 werden Wasserlanzenbläser in den Feuerraum 1 eingeführt. Diese bestreichen jeweils zonenweise die Umfassungswände 2, die jeweils gegenüberliegend der betreffenden Wasserlanzenbläser angeordnet sind.
-
In 2 ist die Abwicklung der Umfassungswände 2 des Feuerraums 1 dargestellt, wobei diese in einzelne Blasfelder 3 eingeteilt ist, innerhalb der Blasfelder 3 bestreichen die Wasserlanzenbläser vorgegebene bzw. auch frei programmierbare Blasfiguren 4.
-
In dem in 3 schematisch dargestellten Anlagenfließbild wird eine Wand des Feuerraums 1 in drei Bereiche I bis III eingeteilt, die von einer Infrarotkamera überwacht werden. Jedem der Bereiche I bis III ist ein Wasserlanzenbläser zugeordnet. Das von der Infrarotkamera erzeugte Bild wird hinsichtlich der vorherrschenden Temperaturen ausgewertet. Jeder der Zonen ist ein Wasserlanzenbläser zugeordnet und gleichzeitig werden die Umfassungswände 2 des Feuerraums 1 als Falschfarbengraphik dargestellt, anhand derer eine visuelle Beurteilung des Verschmutzungszustandes der Feuerraumwandung möglich ist. Die Auswertung des Infrarotbildes der Infrarotkamera ergibt die Temperaturverteilung über die gesamte Feuerraumwand. Die Auswertung der Temperaturen geht von zwei Fällen aus, nämlich einer gleichmäßigen Verschmutzung und einer begrenzten örtlichen Anbackung.
-
Als Indikator für eine gleichmäßige Verschmutzung wird die Veränderung der durchschnittlichen Temperaturabweichung der Feuerraumwand von einer Referenztemperatur eines festgelegten sauberen Bereichs der Feuerraumwand herangezogen und mit einem Grenzwert (erste kritische Temperatur) verglichen. Ist der Grenzwert erreicht oder überschritten, erfolgt eine Abreinigung des verschmutzten Bereichs durch das Abfahren entsprechender Wasserlanzenbläserfiguren, die dem verschmutzten Bereich zugeordnet sind.
-
Für die Erkennung von begrenzten Anbackungen wird eine Hot-Spot-Temperatur (zweite kritische Temperatur) definiert. Die zweite kritische Temperatur (Hot-Spot-Temperatur) ergibt sich aus einer festgelegten Anzahl von Temperaturmaximalwerten. Von dem daraus berechneten Mittelwert wird die Referenztemperatur subtrahiert, das Ergebnis wird mit der zweiten kritischen Temperatur (Grenzwert) verglichen. Ist die zweite kritische Temperatur erreicht oder überschritten, liegt in der Regel eine örtlich begrenzte starke Verschmutzung vor, die der Reinigung bedarf.
-
Alle Temperaturen werden auf eine Maximaltemperatur bezogen und damit normiert und dimensionslos gemacht.
-
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist nicht auf den Einsatz von Wasserbläsern und Wasserlanzenbläsern beschränkt, vielmehr können auch Dampfbläser oder eine Kombination von Wasserbläsern bzw. Wasserlanzenbläsern und Dampfbläsern mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gesteuert werden. Die Wasserlanzenbläser gemäß vorstehend beschriebenen Verfahrensführungen müssen nicht notwendigerweise nach vorgegebenen Blasfiguren in den betreffenden Feldern gesteuert werden, vielmehr kann eine gezielte Abreinigung der aufgrund des Temperaturprofils identifizierten verschmutzten Bereiche automatisch oder auch von Hand erfolgen.
