DE102015207350A1

DE102015207350A1 - Vorrichtung und Verfahren zur On-Line Reinigung von Wärmetauschern in Unterdruckkesseln, die mit thermischer Verbrennung arbeiten

Info

Publication number: DE102015207350A1
Application number: DE102015207350.5A
Authority: DE
Inventors: Misko Ostojic; Klaus Neukirch; Thomas Bethmann; Roland Böhnlein
Original assignee: KIW Kessel und Industriewartung GmbH
Current assignee: BUCHEN ENERGYSERVICES GMBH, DE
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-10-29

Abstract

Die Erfindung offenbart eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung 20 umfassend: • eine Lanze 22, die eine Spitze aufweist, und • eine Führung, wobei • die Lanze 22 in der Führung geführt ist, und • die Lanze 22 relativ zur Führung mindestens axial entlang ihrer Längsachse 21 verschiebbar und/oder um ihre Längsachse 21 drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass • die Lanze 22 über einen Strahlschlauch 15 mittels Druckluft mit einem Strahlgut versorgt wird, und die Spitze auswechselbar ist und einen Abstrahlwinkel von mindestens 10 Grad zur Längsachse 21 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung von Unterdruckkesseln zur Verbrennung und Wärmegewinnung. Typischerweise werden solche Kessel z.B. in Müllkraftwerken, Müllheizkraftwerken, Bio-Heizkraftwerken, Sonderabfallverbrennungsanlagen oder Kohlekraftwerken eingesetzt.
Unter Kessel im Sinne der Erfindung werden alle Räume in den vorgenannten Kraftwerken verstanden, in denen eine Wärmeübertragung über Wärmetauscher oder vergleichbare Mittel stattfindet. Derartige Kessel werden häufig mit Unterdruck betrieben. Auch werden die Begriffe Wärmetauscher und Wärmeübertrager synonym verwendet.
Bei jeder Verbrennung wird eine schadstoffarme und zugleich energieeffiziente Prozessführung angestrebt. Brennstoffe wie Biomasse, Hausmüll, Hausmüllfraktionen oder Ersatzbrennstoffe haben stark schwankende chemische und physikalische Eigenschaften. Ändern sich Brennstoffeigenschaften wie der Heizwert, die Feuchte oder die Stückigkeit, verursacht dies ein orts- und zeitveränderliches Trocknungs-, Zünd- und Abbrandverhalten. Unvorhergesehene Brennstoffschwankungen wirken sich meist negativ auf Ausbrand, Abgaszusammensetzung und Energieeffizienz aus. Die Folge sind unerwünschte Verschmutzungen und Verkrustungen der gesamten Heizflächen und Dampferzeuger, welche die Wirtschaftlichkeit der Anlage negativ beeinflussen. Aber auch im Normalbetrieb werden die Außenflächen der Wärmeübertrager, insbesondere Wärmetauscher, zunehmend verschmutzt und bedeckt. Um die Anlagen effizient zu betreiben werden in regelmäßigen Zeitabständen die Außenflächen der Wärmeübertrager von den Verunreinigungen gereinigt.
Die Reinigung wird in off-Line und on-Line Reinigung unterteilt.
Bei der off-Line Reinigung wird der Kessel bei stillstehender Anlage, nach ausreichender Abkühlphase, von Reinigungspersonal gereinigt, siehe DE 18 21 794 U . Dabei arbeitet das Reinigungspersonal direkt im Kessel meist mit Sandstrahlern oder ähnlichen Strahlreinigungsverfahren. Nachteile dieser Verfahren sind vor allem die lange Unterbrechung des Betriebs durch Abkühlungs-, Reinigungs- und Aufheizphase, die dadurch entstehenden Kosten, und das Gesundheitsrisiko für das Reinigungspersonal, das dem Reinigungsmedium und den gelösten Schmutzpartikeln ausgesetzt ist.
Die on-Line Reinigung findet bei voll laufendem Betrieb bzw. bei geringfügig gedrosselter Leistung statt. Es gibt verschiedene Verfahren zur on-Line Reinigung. Unterdruck Kessel sind für die on-Line Reinigung geeignet, da bei einer zeitweiligen Öffnung des Kessels zur Umgebung kein Gas oder Staub aus der Öffnung austritt. Es zeigt sich kein Hitzeverlust durch einen nach außen tretenden Luftstrom. Einige der in den nachfolgenden Druckschriften beschriebenen Verfahren sind dennoch für Überdruck bzw. Normaldruck Kessel ausgelegt.
Aus der EP 1362213 B1 und der EP 122688 B1 sind Verfahren bekannt, bei denen die Verunreinigungen an den Wärmeüberträgern der Kessel durch Sprengreinigung entfernt werden. Dabei wird im Wesentlichen ein am Ende eines Rohres befindlicher ballonähnlicher Behälter an die zu reinigende Stelle positioniert, dort durch das Rohr mit einem explosionsfähigen Gasgemisch befüllt und zur Explosion gebracht. Durch die Schallwellen, gegebenenfalls in Kombination mit in der Behälterhülle befindlichen Partikeln, werden die Verunreinigungen gelöst. Ebenso sind Sprengreinigungsverfahren unter Anwendung von klassischen Sprengstoffen, wie z.B. TNT, bekannt. Nachteile dieser Verfahren sind eine geringe Ausrichtbarkeit, eine mögliche Schädigung des Kessels und eine häufig auftretende Verstopfung der Entsorgungswege durch die stoßweise auftretenden, in großer Menge schlagartig anfallenden Verunreinigungsreste und Verbrennungsreste. Eine Reinigung der Entsorgungswege ist aufwendig und erfordert oft eine komplette Stilllegung der Anlage.
Unter anderem die DE 10 2008 060 887 A1 offenbart ein Reinigungsgerät in Form einer Lanze in einem Gehäuseaufbau. Es handelt sich bei diesen Vorrichtungen um automatisierte Apparate, die einen hohen Platzbedarf haben und ein hohes Gewicht, meist sind diese Geräte stationär eingesetzt, da ein Transport mit hohem Aufwand verbunden ist. Die Lanze wird entlang ihrer Längsachse durch ein Loch, meist speziell vorgesehene Reinigungsöffnungen, in der Kesselwand eingeführt. Dort wird aus dem Lanzenkopf ein Flüssigkeitsstrahl auf die Verunreinigungen gerichtet. Durch den mechanischen Schock des Strahls und den Temperaturschock lösen sich die Verunreinigungen. Es sind Lanzenköpfe mit winkelverstellbaren, ausrichtbaren Düsen bekannt. Nachteile dieses Verfahrens sind der hohe Preis, eine mögliche Schädigung des Kessels durch die thermische Belastung, der hohe technische Aufwand, der hohe Platzbedarf und das hohe Gewicht dieser Geräte.
Aus der DE 100 44 799 C1 ist eine Wasserlanze bekannt, die in einem, in der Öffnung einer Kesselwand gelegenen, Kugelgelenk gehalten ist. Das Kugelgelenk ermöglicht das Ausrichten der Lanze auf einen bestimmten Teil des Kesselinnenraums. Die Wasserlanzen können hierbei manuell oder automatisch gesteuert werden. Auch hier werden die Verunreinigungen durch mechanischen und thermischen Schock gelöst. Nachteile dieses Verfahrens sind bereits oben erwähnten Nachteile, hinzu kommen die Anfälligkeit von Kugelgelenken gegen bei dem Verfahren entstehenden Staub und ein begrenzter Anwendungswinkel.
Die Reinigung des Kessels mit einem Wasserstrahl, wie in den beiden vorangegangenen Dokumenten, führt zu Problemen. Die Abkühlung der Kesselwände führt zu einem Betriebszustand, der nicht mehr mit einer On-Line Reinigung gleichzusetzen ist, da die Wärmeabfuhr dermaßen groß ist, dass die Anlage über Stunden wieder angeheizt werden muss, um den normalen Betriebszustand zu erreichen. Außerdem führt dieser plötzlich auftretende Temperaturunterschied zwischen den gereinigten Stellen und der direkten Umgebung, zu einer stark inhomogenen Wärmeausdehnung der Wandung der Wärmeüberträger und des Kesselwandmaterials und damit zu unerwünschten Spannungen in der Wandung und in der Auskleidung der Kesselwand, insbesondere an den gereinigten Stellen. Diese Spannungen stellen eine enorme Materialbelastung dar, die einen höheren Verschleiß, Risse und somit eine kürzere Lebensdauer des Kessels bedeutet.
Bei Wasserlanzen kommt es weiterhin zu folgendem Problem: Sind die Lanzen in den Innenraum eines Kessels eingeführt, muss darauf geachtet werden, dass sie sich nicht über eine gewisse Temperatur, bei Wasser etwa 100 ° C, erhitzen. Sie sollten daher ständig mit Wasser gekühlt und/oder durchströmt werden. Sind sie einmal zu stark erhitzt, macht es Schwierigkeiten, wieder Wasser in oder durch die Lanze zu leiten, denn das eingeleitete Wasser verdampft sofort und es kommt zu Druckstößen. Hierdurch kann es zu gefährlichen Situationen kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere den thermischen Schock und die unerwünschte Änderung des Betriebszustands, zusätzlich soll eine, das Material schonende, wenig aufwendige, Platz sparende und günstige Reinigung eines Unterdruck Kessels ermöglicht werden, dabei soll ein stoßweises Anfallen großer Mengen an Rückständen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung offenbart eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung, die umfasst:

• eine Lanze, die eine Spitze aufweist, und
• eine Führung, wobei
• die Lanze in der Führung geführt ist, und
• die Lanze relativ zur Führung mindestens axial entlang ihrer Längsachse verschiebbar und/oder um ihre Längsachse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• die Lanze über einen Strahlschlauch mittels Druckluft mit einem Strahlgut versorgt wird, und
• die Spitze auswechselbar ist und einen Abstrahlwinkel von mindestens 10 Grad zur Längsachse aufweist.

In einer bevorzugten Alternative ist die Führung nicht mit dem Kessel oder der Kesselwand verbunden, sondern auf einem Stativ angeordnet, das außerhalb des Kessels in einem frei wählbaren Abstand von diesem aufgestellt werden kann. Vorzugsweise wird das Stativ an einem Boden, insbesondere Fußboden, befestigt. Dies ist beispielsweise an Gitterrostböden möglich.
Diese Alternative hat den Vorteil, dass die Arbeiten am Kessel für den Bediener und auch für den Anlagenbetreiber noch sicherer gemacht werden. Wenn die Führung am Mannloch befestigt ist, ist es dem Bediener oder Anlagenbetreiber in einer Notsituation (z.B. Platzen eines Rohres, explosionsartige Bildung von Wasserdampf, Prozessstörung etc.) nicht möglich, das Mannloch und damit den Kessel schnellstmöglich zu schließen. Es muss vorher die Halterung bzw. Führung demontiert werden.
Wenn die Halterung außerhalb des Kessels aufgestellt und nicht direkt mit diesem verbunden ist, kann das Schließen des Mannlochs durchgeführt werden, ohne dass das Stativ und die Führung demontiert werden müssen. Es muss lediglich die Lanze aus der Kesselöffnung herausgezogen und die Kesselöffnung verschlossen werden.
Die Halterung entlastet den Bediener während der Arbeiten. Sie fängt die auftretenden Momente auf. Bei kurzen Lanzen ist eine Bodenbefestigung des Stativs nicht notwendig. Bei längeren Lanzen ist eine Bodenbefestigung vorteilhaft. Das Stativ kann mittels teleskopierbaren und/oder arretierbaren Stellfüßen in einen sicheren Stand gebracht werden. Es kann eine großflächige Abstützung erreicht werden.
Die ganze Kesselreinigungsvorrichtung lässt sich für den Transport vollständig in handhabbare Einzelteile demontieren.
Die Erfindung bietet eine einfache und günstige Lösung der Probleme des Standes der Technik. Das gesamte Gerät kann in einer kurzen Zeitspanne auf- und auch wieder abgebaut werden. Es sind keine aufwendigen, schweren und technisch komplexen Geräte notwendig. Durch die kontinuierliche und gezielte Abstrahlung der Verunreinigungen fällt ein stetiger, für die Entsorgungswege gut zu bewältigender Verunreinigungsrest an, eine Verstopfung der Entsorgungswege ist somit fast vollkommen ausgeschlossen. Durch das Gemisch aus Strahlgut und Druckluft wird die Lanze ständig gekühlt, dies vereinfacht den Aufbau der Lanze. Die Lanze kann als einfaches Rohr ausgeführt sein. Die Lanze kann somit leicht und einfach aufgebaut sein. Zusätzlich unterstützt die Führung das Reinigungspersonal beim Bedienen der Lanze. Die On-Line Kesselreinigungsvorrichtung kann ohne besonderen Aufwand an verschiedenen Kesseltypen zum Einsatz kommen. Die On-Line Kesselreinigungsvorrichtung ist mobil, schnell und mit geringem Zeit- und Personalaufwand einsetzbar.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss die Lanze weder ständig durchströmt noch irgendwie gekühlt werden. Auf eine Kühlung kann man ganz verzichten. Man kann ein einwandiges Rohr einsetzen. Ein ständiges Durchströmen der Lanze ist nicht erforderlich. Selbst wenn die Lanze im Ofen stark erhitzt wird, beispielsweise 300 oder 500 °C, besteht kein Problem, durch diese Lanze nun einen Druckluftstrahl mit oder ohne Strahlmittel hindurchzuführen. Anders als bei Wasser besteht keine Gefahr, wenn Luft mit und/oder ohne Strahlmittel durch die erhitzte Lanze geleitet wird. Der Betrieb der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist daher deutlich einfacher, man muss nicht auf Temperatur der Lanze oder ihrer Düse achten.
Bei dem Strahlgut handelt es sich bevorzugt um ein organisches Material, da ein solches ohne viel zusätzliche Reste verbrennt. Das Strahlgut soll bevorzugt bei der vorhandenen Ofentemperatur verbrennen. Diese Temperatur kann bevorzugt 300, weiter bevorzugt 500 und besonders bevorzugt 1000 °C betragen. Bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Material um Nussschalen. Es können aber auch Glasperlen oder ähnliches verwendet werden. Das Strahlgut weist bevorzugt eine granulare Form auf. Bevorzugt ist die Korngröße maximal 10mm, besonders bevorzugt kleiner als 5mm.
Die Lanze lässt sich relativ zur Führung axial verschieben und/oder um ihre Längsachse drehen. Bevorzugt ist die Führung als Halterung ausgestaltet. Die Halterung kann über Aufhängungen an Verschlussschrauben einer Kesselwandöffnung, zum Beispiel eines Mannloches, befestigt werden. Dies ist eine einfache Lösung der Befestigung der Halterung, die an verschiedenen Kesselvarianten eingesetzt werden kann. Das Reinigungspersonal führt die Lanze durch die Halterung durch die Kesselwandöffnung in den Kessel ein. Vorzugsweise kann die Lanze auch in der Halterung geschwenkt werden, z.B. nach oben und unten, nach links oder rechts. Durch das axiale Verschieben, das Rotieren und das Verschwenken, kann das Strahlmittel unter verschiedenen Winkeln auf die zu reinigenden Oberflächen aufgebracht werden.
Bevorzugt kann die Führung zusätzlich oder anstelle der Halterung weiterhin einen Schlitten umfassen. Der Schlitten weist mindestens eine Kufe, ein Gerüst und eine Lanzenaufhängung auf. Das Gerüst verbindet die Kufen miteinander. Die Lanzenaufhängung ist an dem Gerüst angebracht. Der Schlitten ist über seine Lanzenaufhängung mit der Lanze verbunden. Die Lanze kann bevorzugt relativ zur Lanzenaufhängung mindestens um ihre Längsachse gedreht werden Der Schlitten wird durch das Mannloch ebenfalls in den Kessel eingebracht. Der Schlitten gleitet auf den Wärmetauschern oder einer vergleichbaren Oberfläche im Inneren des Kessels. Die Lanzenaufhängung und oder die Lanze ist bevorzugt mit einem Stoppmechanismus versehen, so dass der Schlitten mit der Lanze aus dem Kesselinnenraum ausgeführt werden kann. Der Schlitten unterstützt das Reinigungspersonal weiter bei der Bedienung der Lanze und übernimmt einen Teil der auftretenden Kräfte, so dass die Positionierung und das Bedienen der Lanze für das Reinigungspersonal nochmals erleichtert werden.
Am ersten, kesselseitigen Ende der Lanze können verschiedene Spitzen angebracht werden. Die Verbindung zwischen Spitze und Lanze kann beispielsweise als einfache Schraubverbindung oder als Bajonettverbindung ausgeführt sein. Die Spitze kann bevorzugt eine Düse sein. Die Düsen können verschiedene Abstrahlwinkel aufweisen. Dadurch können verschiedene Abstrahlwinkel relativ zur Längsachse der Lanze realisiert werden. Auch eine on-Line verstellbare Düse ist möglich.
Am zweiten, zum Verbleib außerhalb des Kessels ausgeführten Ende der Lanze ist ein Strahlschlauch angeschlossen, über den die Lanze mit einem, mit einem Reinigungsmedium versehenen Druckluftstrahl versorgt wird. An diesem zweiten Ende kann auch ein Servoelement angeordnet sein, die die Bedienung der Lanze stark erleichtert, da das Reinigungspersonal weniger Kraft zum Bedienen der Lanze aufwenden muss, oder sogar automatisieren kann. Die Bedienung kann dadurch auch entfernt vom Kessel erfolgen. Somit ist das Reinigungspersonal nochmals von der Gefährdung durch den Kessel entfernt.
Das Reinigungspersonal führt die Lanze an die zu reinigende Stelle des Kesselinnenraums und reinigt diese mit dem Reinigungsstrahl. Als Reinigungsmedium kann Sand oder bevorzugt Nussschalen oder Glasperlen verwendet werden. Die Halterung unterstützt das Reinigungspersonal bei der Führung der Lanze und übernimmt zumindest einen Teil der auftretenden Kräfte, so dass die Positionierung und das Bedienen der Lanze für das Reinigungspersonal einfacher werden.
In der Nähe der Spitze kann an der Lanze auch eine Inspektionsvorrichtung angeordnet sein. Bevorzugt weist die Inspektionsvorrichtung eine Kamera und mindestens einen Scheinwerfer auf. Die Kamera und die Schweinwerfer sind bevorzugt hitzebeständig. Die Kamera und die Schweinwerfer können in einem Winkel zur Längsachse der Lanze ausgerichtet sein. Bevorzugt beträgt dieser Winkel 90 Grad. Die Ausrichtung kann auch verstellbar sein. Es kann auch ein Glasfaserbündel anstelle der Kamera von der Spitze durch die Lanze verlegt sein, so kann die Kamera außerhalb des Kessels angeordnet werden und ist nicht den dortigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Auch das Glasfaserkabel kann innerhalb der Spitze mit einem Winkel zur Längsachse der Lanze ausgerichtet sein. Bevorzugt wird die Inspektionsvorrichtung über die Lanze mit Luft gekühlt. Die Ausgestaltung mit Inspektionsvorrichtung ermöglicht es dem Reinigungspersonal, sich einen genauen Überblick über die zu reinigenden Flächen des Kessels zu verschaffen.
Bevorzugt weist die Führung mindestens eine Halterolle auf. Die Halterollen erleichtern die axiale Verschiebung der Lanze relativ zur Halterung. Bevorzugt verlaufen die Achsen der Halterollen parallel zueinander. Die Lanze wird dann auf, unter oder zwischen den Halterollen geführt bzw. durch diese gestützt. Bei einer Halterolle kann die Lanze auf oder unter der Halterolle geführt bzw. gestützt werden. Bei zwei Halterollen kann die Lanze zwischen den Halterollen geführt werden. Bei einer Ausgestaltung mit drei Halterollen sind die Achsen der Halterollen parallel zueinander und in einem rechtwinkligen Dreieck angeordnet, die Lanze kann dabei zwischen den zwei Halterollen einer ersten Kathete geführt werden, die Längsachse der Lanze verläuft parallel zu einer zweiten Kathete und die Lanze wird so auf oder unter der dritten Halterolle geführt. Bei einer Ausgestaltung mit vier Halterollen sind die Achsen der Halterollen parallel zueinander und bilden ein Rechteck. Die Lanze wird dabei zweimal zwischen zwei Halterollen geführt. Die Ausgestaltungen mit drei oder mehr Halterollen können ein, durch den in einem Winkel zur Längsachse der Lanze geschehenden Strahlausstoss, um einen, durch die Führung zwischen den Halterollen entstandenen, Drehpunkt entstehendes Moment ausgleichen.
Die Halterung kann jedoch auch aus mindestens einem Drehschubgelenk ausgebildet sein. Drehschubgelenke erlauben eine axiale Verschiebbarkeit und eine Rotation um eine Drehachse. Mehrere Drehschubgelenke hintereinander verhindern eine Rotation um eine Achse die senkrecht zur Drehachse steht.
Alle Befestigungen, Verbindungen, Gelenke und Lagerungen können fest oder lösbar ausgeführt sein.
Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung, das mindestens die folgenden Verfahrensschritte in sinnvoller Reihenfolge umfasst:

• Zur Verfügungstellen einer Lanze, die für das Aufbringen eines Strahlmittels geeignet ist,
• Anbringen einer geeigneten Spitze an einem dafür vorgesehenen Ende eines Innenteils der Lanze,
• Zur Verfügungstellen einer Strahlanlage mit einem Strahlmittelbehälter, einem Kompressor und einem Strahlkessel,
• Anschließen der Strahlanlage an ein Außenteil der Lanze,
• Öffnen eines Mannloches in einem zumindest teilweise in Betrieb befindlichem Kessel, der einen Kesselinnenraum hat, bei Unterdruck arbeitet und in dem eine Verbrennung stattfindet,
• Anbringen einer Führung für die Lanze am Mannloch,
• Einbringen der Lanze in die Führung und Einbringen eines Innenteils der Lanze, welches Innenteil die Spitze umfasst, in den Kesselinnenraum,
• Ausrichten der Spitze auf die zu reinigenden Flächen des Kesselinnenraums, insbesondere von Wärmetauschern, durch axiales Verfahren der Lanze entlang ihrer Längsachse und/oder Rotieren der Lanze um ihre Längsachse und
• Reinigen der zu reinigenden Flächen des Kesselinnenraums im Strahlverfahren durch Aufblasen eines Strahlmittel-Druckluft-Gemisches auf diese Flächen.

Anstelle des Schrittes des Anbringens einer Halterung für die Lanze am Mannloch kann die Halterung auch an einem Stativ angebracht werden, das nicht am Kessel, insbesondere nicht am Mannloch befestigt ist, sondern auf dem Boden vor dem Kessel aufgestellt ist, vorzugsweise ist es mit dem Boden lösbar verbunden.
Das Verfahren kann zusätzlich den Verfahrensschritt aufweisen: Überwachen mindestens einiger Betriebsdaten des Kessels, vorzugsweise von Betriebsdaten der gesamten Anlage, zu der der Kessel gehört, zur Bestimmung des Wärmeübergangs zwischen Flamme und Wärmeübertrager. Im Laufe der stattfindenden on-Line Kesselreinigung können die Betriebsdaten, wie z.B. die vom Wärmeübertrager aufgenommene Wärmemenge, eine Kesselleistung usw., überwacht werden. Damit kann das aktuelle Reinigungsergebnis fortlaufend verfolgt werden. Die Reinigung kann beendet werden, sobald ein erwünschter Betriebspunkt erreicht ist. Da die Reinigung nicht stoßweise erfolgt, kann sie während des laufenden Reinigungsbetriebs zu beliebiger Zeit unterbrochen werden.
Zusätzlich kann das on-Line Kesselreinigungsverfahren die folgenden Verfahrensschritte in sinnvoller Reihenfolge und an sinnvoller Stelle umfassen:

• Anbringen einer Inspektionsvorrichtung an dem dafür vorgesehenen Ende der Lanze,
• Einbringen von zumindest Teilen der Lanze, die mindestens die Inspektionsvorrichtung umfassen, in den Kesselinnenraum,
• Inspizieren des Kesselinnenraums nach zu reinigenden Flächen,
• Komplettes Ausfahren der Lanze aus dem Kesselinnenraum, und
• Entfernen der Inspektionsvorrichtung.

Diese zusätzlichen Verfahrensschritte dienen der Bestimmung der zu reinigenden Flächen des Kesselinnenraums und können das On-Line Kesselreinigungsverfahren beschleunigen.
Bei der Durchführung des Verfahrens sollte darauf geachtet werden, dass ständig das Gemisch aus Strahlgut und Druckluft die Lanze durchströmt und die Lanze somit ständig gekühlt wird. Hierin liegt ein besonderer Vorteil des Verfahrens. Auf eine zusätzliche Kühlung der Lanze, z.B. durch einen Wassermantel, kann dann verzichtet werden.
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung dienen der Wiederherstellung eines gewünschten, durch die Verunreinigungen herabgesenkten, Gesamtwirkungsgrades des Kraftwerks. Das Verfahren wird dann bevorzugt angewendet bis der gewünschte Gesamtwirkungsgrad erreicht ist. Bevorzugt ist dieser Gesamtwirkungsgrad derselbe Gesamtwirkungsgrad wie nach der letzten Reinigung, besonders bevorzugt wie nach der vorletzten Reinigung. Es können jedoch auch andere gewünschte Gesamtwirkungsgrade als Zielvorgabe dienen.
Alle Aussagen mit dem Verb „können“ sind so zu verstehen, dass sie auf weiterbildende Merkmale gerichtet sind.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar, die die Erfindung nicht beschränken sollen. Insbesondere handelt es sich um stark vereinfachte und nicht maßstabsgetreue Prinzipdarstellungen.
In der Zeichnung zeigen:
1: eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ausgestaltung der Führung als Halterung und Schlitten in einem Kessel,
2: eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ausgestaltung der Führung als Halterung in einem Kessel und ohne Schlitten,
3: eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ausgestaltung der Führung als Schlitten in einem Kessel,
4: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halterung aus 1 oder 2 mit drei Halterollen,
5: eine Frontansicht I einer erfindungsgemäßen Halterung aus 4,
6: eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung,
7: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schlittens aus 1 und 3,
8: eine Frontansicht II eines erfindungsgemäßen Schlittens aus 7,
9: eine Darstellung ähnlich 2, jedoch ist nun die Halterung nicht am Kessel, sondern auf einem Stativ befestigt, das im Abstand vom Kessel vor diesem auf einem Boden steht,
10: eine Draufsicht von oben auf die Anordnung gemäß 9,
11: eine vergrößerte Darstellung des Elements XI aus 9 und
12: ein Detail aus 11, nun bei aufgeklapptem Aufnahmerohr.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Kessels 10 mit einer Kesselwand 11, einem Kesselinnenraum 13, Wärmetauschern 12 und einem Mannloch 14. Eine Tür, die das Mannloch im Normalbetrieb verschließen kann, ist nicht dargestellt. Eine erfindungsgemäße Kesselreinigungsvorrichtung 20 ist am Kessel 10 eingesetzt. In dieser Ausgestaltung umfasst die Kesselreinigungsvorrichtung 20 auch eine Strahlanlage 16, die mit einem Strahlschlauch 15 an eine Lanze 22 angeschlossen ist. Die Strahlanlage 16 umfasst einen Strahlkessel 17, in dem Druckluft mit einem Strahlmedium angereichert wird, einen Kompressor 18 und einen Strahlmittelbehälter 19. Die Strahlanlage kann in einem Gehäuse untergebracht sein, das kompakt und beweglich, z.B. auf Rollen, ist. Die Führung umfasst in dieser Ausgestaltung eine Halterung 24 und einen Schlitten 26. Der Schlitten 26 gleitet im Kesselinnenraum 13 auf den Wärmetauschern 12. Die Halterung 24 ist so an der Kesselwand 11 befestigt, dass sie vor dem Mannloch 12 angeordnet ist. Die Befestigung kann beispielsweise über eine Verschraubung geschehen. Die Lanze 22 mit einer Längsachse 21 ist durch die Halterung 24 in den Kesselinnenraum 13 eingeführt und wird dort vom Schlitten 26 geführt. Eine im Kesselinnenraum 13 befindliche Spitze der Lanze 22 ist als Düse 23 ausgestaltet, deren Strahl senkrecht zur Längsachse 21 ausgerichtet ist. Durch Drehen der Lanze 22 um ihre Längsachse 21 und ein Verschieben der Lanze 22 und gleichzeitig des Schlittens 26 entlang der Längsachse 21 können fast alle Wärmetauscher 12 gereinigt werden.
2 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kesselreinigungsvorrichtung 20 mit einer als Halterung 24 ausgeführten Führung. Die Lanze 22 ist durch die, vor dem Mannloch 14 angeordnete, Halterung 24 in den Kesselinnenraum 13 eingeführt. Das Reinigungspersonal kann mit dem Strahl aus der Düse 23 durch axiales Verschieben der Lanze 22 entlang der Längsachse 21, Rotation der Lanze 22 um die Längsachse 21 und ein rotieren der Lanze 22 um einen in der Halterung 24 entstehenden Drehpunkt 48 (4) den Kesselinnenraum 13 bzw. die Wärmetauscher 12 von Verunreinigungen befreien.
3 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kesselreinigungsvorrichtung 20 mit einer als Schlitten 26 ausgeführten Führung. Der Schlitten 26 wird in den Kesselinnenraum 13 eingeführt und gleitet dort auf den Wärmetauschern 12. Die Lanze 22 wird im Schlitten 26 geführt. Das Reinigungspersonal kann mit dem Strahl aus der Düse 23 durch axiales Verschieben der Lanze 22 entlang der Längsachse 21 und Rotation der Lanze 22 um die Längsachse 21 den Kesselinnenraum 13 bzw. die Wärmetauscher 12 von Verunreinigungen befreien.
Das Reinigungspersonal kann die Lanze 22 bei allen bisher dargestellten Ausführungsvarianten auch über ein nicht dargestelltes Servoelement bedienen.
4 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halterung 24 aus 1 mit drei Halterollen 30, 32, 34. Die drei Halterollen 30, 32, 34 werden dabei von einem Rahmen 28 gehalten. Der Rahmen 28 weist eine Längsstrebe 42, eine Querstrebe 44 und eine Verstärkungsstrebe 46 auf, die Kreuzungspunkte der drei Streben bilden ein rechtwinkliges Dreieck, mit dem rechten Winkel zwischen Längsstrebe 42 und Querstrebe 44. Die Achsen 31, 33, 35 der Halterollen 30, 32, 34 stehen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 21, parallel zueinander und bilden, in einer Ebene, die senkrecht zu den Achsen 31, 33, 35 steht, ein rechtwinkliges Dreieck. Eine erste Halterolle 30 ist am Kreuzungspunkt zwischen Verstärkungsstrebe 46 und Querstrebe 44 angeordnet. Eine zweite Halterolle 32 ist am Kreuzungspunkt zwischen Längsstrebe 42 und Querstrebe 44 angeordnet. Eine dritte Halterolle 34 ist von der Querstrebe 44 aus gesehen, auf der anderen Seite der Längsstrebe 42 angeordnet, als der Kreuzungspunkt zwischen Verstärkungsstrebe 46 und Längsstrebe 42. Der Rahmen 28 ist verstärkt ausgebildet um das Moment, das durch den senkrecht zur Längsachse 21 der Lanze 22 geschehenden Strahlausstoss aus der Düse 23, um einen, durch die Führung zwischen den Halterollen 30, 32 entstandenen Drehpunkt 48 entsteht, ausgleichen zu können. Zusätzlich sind Seitenrollen 38, 40 (Seitenrolle 40 ist in 2 verdeckt) angeordnet, um die Lanze 22 an den Längsstreben 42 zu lagern, die seitliche Bewegungen der Lanze 22 über ein bestimmtes Maß hinaus begrenzen. Der Rahmen 28 ist derart über die Aufhängungen 36 an der Wand des Kessels 10 befestigt, dass die Halterung vor dem Mannloch 14 angeordnet ist. Die Lanze 22 wird zwischen den, auf der Längsstrebe 42 angeordneten, zweiten und dritten Halterollen 32, 34 geführt und von der ersten Halterolle 30 in eine Richtung abgestützt. Das Reinigungspersonal muss in dieser Ausführung zur Reinigung des Kessels 10, nur noch die axiale Verschiebung der Lanze 22 entlang der Längsachse 21 und die Rotation der Lanze 22 um die Längsachse 21 übernehmen.
5 zeigt eine Frontansicht A der erfindungsgemäßen Halterung 24 aus 1 und 2, wobei die Lanze nicht in einer geneigten Position dargestellt ist, sondern aus Gründen der Übersichtlichkeit in einer Lage mit der Längsachse 21 parallel zur Querstrebe 44 dargestellt ist. Der Rahmen 28 weist eine erste Haltestrebe 43, eine zweite Haltestrebe 45, eine dritte Haltestrebe 47 und eine vierte Haltestrebe 49 auf, die die Längsstreben 42 und die Verstärkungsstreben 46 jeweils miteinander verbinden. Die erste Halterolle 30 ist an der ersten Haltestrebe 43 angebracht, die verdeckte, zweite Halterolle 32 ist an der verdeckten, zweiten Haltestrebe 45 angebracht, und die dritte Halterolle 34 ist an der dritten Haltestrebe 47 angebracht. Die erste Seitenrolle 38 und die zweite Seitenrolle 40 sind an den Längsstreben 42 angebracht. Die Aufhängungen 36 sind an den beiden Kreuzungspunkten zwischen dritter Haltestrebe 47 und den Längsachse 42 und an der vierten Haltestrebe 49 angebracht.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung 60. Die Inspektionsvorrichtung 60 weist eine Kamera 62, Schweinwerfer 64 und einen Adapter 66 auf. Die Kamera 62 und die Schweinwerfer 64 sind senkrecht zur Längsachse 21 ausgerichtet. Es sind jedoch auch weitere Winkel sowie eine winkelverstellbare Ausrichtung denkbar. Die Inspektionsvorrichtung wird mit einem Adapter 66 an der Lanze 22 befestigt. Der Adapter kann beispielsweise als einfache Schraubverbindung oder als Bajonettverbindung ausgeführt sein. Die Inspektionsvorrichtung 60 erlaubt es dem Reinigungspersonal den Innenraum des Kessels 10, insbesondere die Wärmetauscher 12 auf Verunreinigungen zu überprüfen und so einen sinnvollen Einsatz der Lanze 22 mit einer Düse 23 als Spitze zu gewährleisten.
7 zeigt den erfindungsgemäßen Schlitten 26 aus 1 in einer Seitenansicht. Der Schlitten 26 umfasst eine Lanzenaufhängung 54, zwei Kufen 56 und ein Gerüst. Das Gerüst weist eine Dachleiste 50, drei Seitenleisten 52 und drei verdeckten Querleisten 58 auf. Die Kufen 56 stehen parallel zueinander, der Lanzenaufhängung und der Dachleiste 50. Die Seitenleisten 52 stehen senkrecht zur Dachleiste 50 und den Kufen 53. Die Kufen 56 sind über die Querleisten 58 miteinander verbunden. Die Seitenleisten 52 verbinden die Kufen 56 mit der Dachleiste 50. Die Lanzenaufhängung 54 ist an der Dachleiste 50 befestigt.
8 zeigt den erfindungsgemäßen Schlitten 26 aus 1 und 4 in einer Frontansicht B. In dieser Darstellung ist eine Querleiste 58 zu erkennen. Die Seitenleisten 52 und die Querleiste 58 bilden in dieser Ansicht ein Dreieck.
Die Halterung 24 wird lösbar am Mannloch 14 befestigt. Die Befestigung nutzt mindestens ein Scharnier der Tür und/oder mindestens eine Schließvorrichtung der (geöffneten) Tür. Diese Schließvorrichtung hat zumeist Stehbolzen, die von der Außenseite der Kesselwand 11 vorspringen. An ihnen kann die Halterung 24 verschraubt und/oder verspannt werden. Alternativ kann die Halterung 24 auch in der Durchlaßöffnung des Mannlochs 14 verspannt und somit befestigt werden.
Die Vorrichtung gemäß 9 unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß 2 im Wesentlichen dadurch, dass die Halterung 24 nun nicht mehr am Kessel 10, insbesondere nicht an oder in Nähe einer Öffnung für ein Mannloch 14 angeordnet ist, sondern sich auf einem Stativ 66 befindet. Dieses trägt die Halterung 24 und damit auch die Lanze 22. Das Stativ 68 hat mehrere Stellfüße 70, im gezeigten Beispiel (siehe 10) sind es vier, die sternförmig von einer zentralen Stativstange 72 wegstehen. Die Stellfüße 70 ruhen auf einem Boden 74, auf dem auch der Bediener steht. Die Stellfüße 70 können mit dem Boden lösbar verbunden sein, um Bewegungen des Stativs 68 unter Last zu verhindern. Hierzu sind Klammern 82 vorgesehen.
Wiederum besteht die Halterung 24 aus einem verschwenkbaren Kopf 76, der oberhalb der Stativstange 72 angeordnet ist. Die Halterung 24 hat ein Aufnahmerohr 78, das aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, die in einer waagerechten, durch die Längsmittelachse verlaufenden Ebene voneinander getrennt sind. Eine obere Halbschale des Aufnahmerohrs 78 kann um ein Scharnier 80 geklappt werden. Dessen Scharnierachse verläuft parallel zur Achse des Aufnahmerohrs 78 und damit auch parallel zur Achse der Lanze 22. 12 zeigt das Aufnahmerohr 78 im aufgeklappten Zustand, die obere Halbschale ist nach vorn und nach unten geklappt. In diesem Zustand kann die Lanze 22 aus der Halterung 24 entfernt werden. In einem Notfall, wie eingangs erwähnt, genügt also das Aufklappen des Aufnahmerohrs 78, das Herausnehmen der Lanze 22 und das Schließen des Mannlochs 14, um die Anlage in ihren Normalzustand zu bringen.
Das Aufnahmerohr 78 ist höhenverstellbar. Die Lanze 22 ist durch geeignete Mittel, beispielsweise Gewindestifte, gegen ein Verrutschen in der Halterung 24 gesichert. Das Scharnier 80 ist während der Reinigungsarbeiten durch geeignete Mittel gesichert, diese können im Notfall rasch überwunden werden. Die Dreh- und Längsbewegung der Lanze 22 gegenüber der Halterung 24 wird durch eine Lagerung mittels Gleitlager realisiert.
Der Bediener wird während der Arbeiten durch die Halterung 24 der Lanze 22 entlastet. Die Halterung fängt die auftretenden Momente auf. Bei Verwendung von längeren Lanzen ist eine Bodenbefestigung des Stativs z.B. an Gitterrostböden möglich, damit das Stativ die entstehenden Stützmomente aufnehmen kann. Das Stativ kann mittels teleskopierbarer und/oder arretierbarer Stellfüße in einen sicheren Stand gebracht werden. Die Länge der Stativstange 72 kann einstellbar verändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1821794 U [0005]
EP 1362213 B1 [0007]
EP 122688 B1 [0007]
DE 102008060887 A1 [0008]
DE 10044799 C1 [0009]

Claims

Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) umfassend: • eine Lanze (22), die eine Spitze aufweist, und • eine Führung, wobei • die Lanze (22) in der Führung geführt ist, und • die Lanze (22) relativ zur Führung mindestens axial entlang ihrer Längsachse (21) verschiebbar und/oder um ihre Längsachse (21) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass • die Lanze (22) über einen Strahlschlauch (15) mittels Druckluft mit einem Strahlgut versorgt wird, und • die Spitze auswechselbar ist und einen Abstrahlwinkel von mindestens 10 Grad zur Längsachse (21) aufweist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung a) eine Halterung (24) und/oder b) einen Schlitten (26) mit mindestens einer Kufe (56), mit einem Gerüst und mit einer Lanzenaufhängung (54) umfasst, wobei • die Halterung (24) an der Kesselwand (11) befestigt ist • und, wenn ein Schlitten (26) vorhanden ist, das Gerüst die Kufen (56) und die Lanzenaufhängung (54) miteinander verbindet, und die Lanze (22) in der Lanzenaufhängung (54) geführt ist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung a) eine Halterung (24) und/oder b) einen Schlitten (26) umfasst, wobei • die Halterung (24) an einem Stativ (68) befestigt ist, und, • wenn ein Schlitten (26) vorhanden ist, die Lanze (22) in der Lanzenaufhängung (54) geführt ist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (24) ein Aufnahmerohr (78) aufweist, das eine Vorrichtung zum Öffnen aufweist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze eine Düse (23) ist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (24) mindestens eine Halterolle (30, 32, 34) umfasst, auf der die Lanze (22) geführt ist.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Strahlgut um ein organisches Material handelt.
Eine On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Inspektionsvorrichtung (60) vorgesehen ist, die in der Nähe der Spitze an der Lanze (22) angeordnet ist.
Ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung, das in sinnvoller Reihenfolge folgende Verfahrensschritte aufweist: • Zur Verfügungstellen einer Lanze (22), die für das Aufbringen eines Strahlmittels geeignet ist, • Anbringen einer geeigneten Spitze an einem dafür vorgesehenen Ende eines Innenteils der Lanze (22), • Zur Verfügungstellen einer Strahlanlage (16) mit einem Strahlmittelbehälter (19), einem Kompressor (18) und einem Strahlkessel (17), • Anschließen der Strahlanlage (16) an ein Außenteil der Lanze (22), • Öffnen eines Mannloches (14) in einem zumindest teilweise in Betrieb befindlichem Kessel (10), der einen Kesselinnenraum (13) hat, bei Unterdruck arbeitet und in dem eine Verbrennung stattfindet, • Anbringen einer Führung für die Lanze (22) am Mannloch (14) oder an einem Stativ (68), • Einbringen der Lanze (22) in die Führung und Einbringen eines Innenteils der Lanze (22), welches Innenteil die Spitze umfasst, in den Kesselinnenraum (13), • Ausrichten der Spitze auf die zu reinigenden Flächen des Kesselinnenraums, insbesondere von Wärmetauschern (12), durch axiales Verfahren der Lanze (22) entlang ihrer Längsachse (21) und/oder Rotieren der Lanze (22) um ihre Längsachse (21) und • Reinigen der zu reinigenden Flächen des Kesselinnenraums (13) im Strahlverfahren durch Aufblasen eines Strahlmittel-Druckluft-Gemisches auf diese Flächen.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 unter Verwendung einer On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
Ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung mit einer On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich den Verfahrensschritt Überwachen von Betriebsdaten zur Bestimmung des Reinigungsergebnisses umfasst.
Ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung mit einer On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich die Verfahrensschritte: • Anbringen einer Inspektionsvorrichtung (60) an dem dafür vorgesehenen Ende der Lanze (22), • Einbringen von zumindest Teilen der Lanze (22), die mindestens die Inspektionsvorrichtung (60) umfassen, in den Kesselinnenraum (13), • Inspizieren des Kesselinnenraums (13) nach zu reinigenden Flächen, • Komplettes Ausfahren der Lanze (22) aus dem Kesselinnenraum (13), und • Entfernen der Inspektionsvorrichtung (60), in sinnvoller Reihenfolge und an sinnvoller Stelle umfasst.
Ein Verfahren zur On-Line Kesselreinigung mit einer On-Line Kesselreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bis zum Erreichen eines bestimmten Zustands durchgeführt wird, bevorzugt ist dieser Zustand der Gesamtwirkungsgrad, den das Kraftwerk nach der letzte, besonders bevorzugt nach der vorletzten Reinigung hatte.