EP0828986A1 - Verfahren zur reinigung vorgebbarer flächen eines beheizbaren innenraumes sowie zugehöriger wasserlanzenbläser - Google Patents

Verfahren zur reinigung vorgebbarer flächen eines beheizbaren innenraumes sowie zugehöriger wasserlanzenbläser

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EP0828986A1
EP0828986A1 EP96917467A EP96917467A EP0828986A1 EP 0828986 A1 EP0828986 A1 EP 0828986A1 EP 96917467 A EP96917467 A EP 96917467A EP 96917467 A EP96917467 A EP 96917467A EP 0828986 A1 EP0828986 A1 EP 0828986A1
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EP
European Patent Office
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interior
cleaning
cleaning medium
cleaned
lance blower
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EP96917467A
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English (en)
French (fr)
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EP0828986B1 (de
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Friedrich Bude
Karl Albers
Stephan Simon
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Bergemann GmbH
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Bergemann GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/16—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/16—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G3/166—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits

Definitions

  • the present invention relates to methods for cleaning predeterminable surfaces of a heatable interior, preferably a furnace, in which deposits are deposited.
  • the invention further relates to a lance blower which can be used for these processes.
  • a main area of application of the invention is the cleaning of power plant boilers.
  • water lance blowers For the start-up cleaning of slagged or soiled heating surfaces in fireboxes, water lance blowers are used, which, arranged at an opening, blow a compact water jet through the flame and the firebox onto the walls opposite or to the side and the walls due to the shock effect of the water clean.
  • Such water lance blowers are disclosed in DD 145 476 and DD 155 857.
  • the water lance executes a blow figure that can take on a wide variety of geometries: eg spirals (DD 145 476) or meandering bands (DD 155 857).
  • the water jet emerging from the water lance blower then executes a cleaning figure on the wall, which the water jet hits.
  • the blowing path is controlled by control devices for the movement of the water lance, which are mounted in their front areas at a fixed point at the combustion chamber opening and are guided on their rear bearing via a path and / or time control of the lance guide.
  • a control is disclosed in such a way that a fixed reference point or location is approached with each work step and thus always the same local starting position of the water lance for executing the blow figure is ensured. Possible tolerances that occur in the control system are thereby leveled, so that no path changes occur.
  • Different blow figures which also have openings from Z. B. omit burners and flue gas re-aspiration, assign a lance blower for a wide variety of surface areas and sizes of the wall surface to be blasted and cleaned and optionally called up for blowing operation.
  • DE 195 19 748.8 AI, DE 195 19 780.1 AI and DE 195 19 790.1 AI geometrically assign conditions of the geometry of the wall surfaces to the coordinates of the water lance positions on site.
  • a lance blower coordinate is assigned to each point on the wall surface that the lance blower hits as a geometric beam.
  • DD 281 448, DD 281 452 and DD 281 468 disclose methods for controlling water lance blowers and for determining slagging areas on heating surfaces in combustion chambers of coal dust furnaces.
  • DD 281 448 describes a method for controlling a water lance blower for cleaning heating surfaces, reference images being generated by means of an optical probe which is coupled to a camera and a measuring system. These are divided into fields by coordinates of the measuring system and marked with signals. Real images are generated during combustion chamber operation and compared with the reference images.
  • a slagging area is determined from the comparison and a command signal is generated from coordinates of known blow figures of the water lance blower, which commands the water lance blower to clean the slagging area.
  • a known blow figure can be determined by any hand-controlled method of the water lance blower while observing the water jet on a screen.
  • DD 281 452 discloses a method in which, after a slagging area has been determined from known, stored coordinates from blow figures of a water lance blower which is driven to the determined slagging area. This is intended to limit the area to be cleaned in terms of area and circumference.
  • the selection of the operation of the water lance blower is concentrated on selected cleaning areas according to the degree of soiling. Registration, summation and subsequent evaluation of the cleaning result are provided. All of these processes assume a geometrically defined jet of water.
  • the emissivity of cleaned or clean and soiled or dirty fire walls is measured in emission measuring devices in DE 41 39 838, compared with target values and commands for the blowing rhythm and the blowing intensity with regard to the blowing jet speed of a water lance blower are derived therefrom .
  • This solution is used for coals with thin, white, shiny or radiating ashes or deposits.
  • DE 41 39 718 AI and US-A 4,539,588 an infrared video image is generated to use this method, which simultaneously compares the local radiation intensity of predetermined soiled and clean combustion chamber measuring surfaces. This comparison is based on measurement results from photodetectors installed at preferred locations in the combustion chamber wall, which measure the local radiation intensities and display them on the monitor.
  • Known devices and methods for cleaning heating surfaces usually use the position of the water lance blower when moving its blow figure to create a connection between the surface to be cleaned and the water jet. This connection is based on geometric considerations, with the assumption being made that the geometrically derivable target point of the water lance blower on the cleaning surface coincides with the impact point of the water jet. An attempt is made, such as B. in DD 281 468 discloses to save a blow figure by observation of a water jet and to use it later.
  • the object of the present invention is to provide methods which can be used for a targeted, scheduled cleaning of a predeterminable surface of an interior in various conditions in the interior. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a lance blower that enables effective, scheduled cleaning of a predeterminable surface of an interior in different conditions in the interior.
  • the invention provides a method for determining a positioning of a controllable lance blower for cleaning a predeterminable surface of a heatable interior, preferably a furnace, in which deposits are deposited, with at least one spot of a cleaning medium of the lance blower on a surface of the interior to be cleaned and - at least one
  • the position of at least part of the lance blower, by means of which the direction of discharge of the cleaning medium from the lance blower can be determined, is determined and registered, and a correlation is established between at least the impact spot and the position, including at least one parameter that is related to the interior , the correlation being able to determine the positioning of the lance blower for cleaning the predeterminable surface for the respective state in the interior.
  • the invention provides a method for cleaning a heatable interior, preferably a furnace, in which deposits are deposited, with a controllable lance blower, the cleaning medium of which is intended to impinge on a predefinable surface of the interior to be cleaned, with a predetermined control of the lance blower the correlation associated with the state in the interior and / or the state of the cleaning medium is superimposed in such a way that the predeterminable surface to be cleaned is hit as planned by the cleaning medium in every state in the interior.
  • a controllable lance blower is created for cleaning a heatable interior, in particular a combustion chamber, in which deposits are deposited, the cleaning medium of which strikes a surface of the interior to be cleaned, with a programmable control of the lance blower and means for storing at least one correlation for the scheduled cleaning of the surface to be cleaned depending on the condition in the interior.
  • the correlation for cleaning is preferably based on the observation of at least one impact spot of the cleaning medium on a surface of the interior in certain conditions in the interior and at least one known position of at least part of the lance blower, by means of which the outflow direction of the cleaning medium from the lance blower can be determined, on.
  • a simple equation of the jet geometry of the lance direction and the target point thus found on the surface to be cleaned, in particular a wall surface, with the impact spot does not reflect reality.
  • the lance blower it is therefore expedient for at least a part of the lance blower to be positioned and / or for a value, such as a pressure, a volume flow or a flow rate, which characterizes the cleaning medium, to be controlled or regulated in such a way that the predefinable surface to be cleaned, is hit by the cleaning medium.
  • a value such as a pressure, a volume flow or a flow rate, which characterizes the cleaning medium
  • the impact spot can be determined by means of suitable perception means, sensors in the walls to be cleaned or optical devices preferably being used.
  • An advantageous embodiment of a method according to the invention provides that one or more sensors are located in the walls to be cleaned. These are hit by the cleaning medium, which the sensors pick up and pass on.
  • the operating state of the interior to be cleaned parameters such as the impact spot, the position of a part of the lance blower, by means of which the outflow direction of the cleaning medium is determined, and a characteristic parameter, e.g. B. the load state of the boiler, then registrable.
  • a further embodiment of the invention provides that the impact spot is determined by means of a physical and / or chemical effect of the impacting cleaning agent.
  • shock effects due to the temperature differences of the cleaning agent and the area of the interior to be cleaned can be localized.
  • visual or optical observations such as photography, film or other light / laser / thermal radiation processes, are also suitable for clearly assigning wall points of the surface to be cleaned to impact spots of the cleaning medium.
  • suitable means for determining sound or vibrations due to the impact of the cleaning medium on the surface to be cleaned are present or that the impact of the cleaning medium on a viewing hatch or on an open hatch is determined and so that the impact spot is located and registered.
  • suitable sensors can advantageously also be be installed outside the surface to be cleaned. You do not need to be exposed to the prevailing ambient temperatures in fire rooms.
  • a change in the local temperature due to the low temperature of the cleaning medium and its impact spot compared to the ambient temperature can also be determined by means of emission measurement.
  • the impact spot, its center, its dimensions and the jet pressure are scanned when a sensor, for example a punctiform sensor, is scanned and used for the correlation.
  • An advantage of the invention is that the method for determining the positioning of a controllable lance blower and the method for cleaning the heated interior do not necessarily have to be carried out together with a controllable lance blower.
  • This makes it possible to borrow corresponding measurements for determining the positioning for a known interior and to establish one or more correlations on the basis of the measurements so that the lance blower can be positioned.
  • the correlations achieved for the interior of a furnace for example, can then be used directly in a cleaning process.
  • a corresponding method for cleaning this interior can then be adapted according to the existing geometries, flow conditions in the boiler or installation geometries of the lance blower by means of the correlations.
  • the fictitious impact spot from preferably at least three values of impact spot and position of the lance blower each in the form of coupled vector fields. Since the geometries of the interior are known, a mathematical model, which preferably also characterizes the state of the interior, can be obtained from this in a further development of the methods for controlling the impact spot. If the interior is operated under defined conditions, corresponding parameters can be determined and registered while simultaneously determining an impact spot and an associated position of the lance blower. The same applies to a condition of the cleaning medium to be registered, which can also be determined by means of a mathematical model. In this way, cleaning figures can be created which, depending on the density of the specific impact spots, can be driven down extremely precisely.
  • a further development of the invention checks whether a correlation with the impact spot on a predetermined surface of the cleaning medium to be cleaned according to plan coincides sufficiently. If the deviation is too large, the correlation or the positioning is otherwise corrected.
  • An advantageous embodiment of the invention also provides that the lance blower is moved via a suitable search mode of the control in such a way that defined impact spots for positioning are found and registered.
  • the at least one parameter related to the interior which relates to a state in the interior, gives the possibility of including the conditions prevailing in the correlation.
  • the condition of the cleaning medium in turn allows, for example, a mass accumulation control of a connected pump, which is responsible for the pressure build-up of the cleaning medium, to meet the predefinable surface to be cleaned as planned.
  • an embodiment of the lance blower according to the invention has suitable means for detecting the parameter or parameters.
  • an operating state of at least a part of a connected system in the correlation is also advantageous to include an operating state of at least a part of a connected system in the correlation as a parameter relating to a state in the interior.
  • an internal state can be determined, for example, by the load driven or the type of mill switching. Also taking into account the aging condition of the surfaces to be cleaned and thus of shifts compared to a former one The established reference state is an important, considerable parameter for the correlation.
  • the cleaning medium itself must also be taken into account according to the invention.
  • Parameters such as the exit pressure, the volume flow or the exit speed from the lance blower are important for the calculation or determination of the impact spot.
  • these parameters can also be controlled or even regulated by means of suitable devices, for example using a corresponding control loop which regulates the correlation for the positioning of the lance blower.
  • the composition of the cleaning medium can also be adapted to the surfaces to be cleaned using suitable means.
  • the lance blower itself also has an influence on the blow figure to be executed and the cleaning figure on the surface to be cleaned due to its structural geometry.
  • the dimensioning of the nozzle plays an important role in how the expelled cleaning medium behaves in the interior to be cleaned.
  • the nozzle geometry can therefore be adapted in a further development. This can be done by exchanging the nozzle or using suitable attachments.
  • a favorable embodiment of the invention provides that a scheduled cleaning figure is specified and the cleaning medium executes this on the surface to be cleaned in the interior via a suitable correlation.
  • FIG. 1 shows a controllable water lance blower in a side view
  • FIG. 2 shows the controllable water lance blower from FIG. 1 in a further side view
  • FIG. 3 shows the water lance blower from FIG. 1 with a corresponding coordinate system
  • FIG. 4 shows a geometry of a heatable interior in the configuration of a combustion chamber part
  • FIG. 5 shows a principle of a correction - Procedure of a control on the
  • Combustion chamber part of Figure 4 is a coordinate detection of the water lance position in Figure 5 and Figure 7 shows an operation of a correction method.
  • FIG. 1 is used for illustration and shows a controllable water lance blower in a side view.
  • a hatch 2 with bevels 3 and 4 inwards.
  • the movement point 5 of the water lance 6 in the form of a pivot bearing or ball joint for the water lance 6 which is fixed in its center 6 has fastening points 7.1, 7.2, 7.3 at the rear end, in which the lance-side ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably fastened, but cannot be displaced on the lance.
  • the rear ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 can be rotated into the fixed bearings 9.1, 9.2, 9.3, e.g. Kugelgelen ⁇ ke, involved.
  • the water enters the lance 6 via a connection 10 and a water supply 11 as a water guide 20 in the form of a pressure-resistant flexible hose.
  • the water lance blower is surrounded by numerous components, some of which hinder the installation.
  • a steam pipe 13 and the fixed bearing 9.1 are attached to a first support 12 above the hatch 2.
  • a second support 14 is arranged at a short distance, to the right of hatch 2.
  • a light grating 15 serving as a working platform ends on the right.
  • the second support 14 also delimits the railings 16 and 17 and the walking and working platform 15 and holds a control cabinet 18.
  • the distance between the steam pipe 13 and the outer skin 19 of the Wall 1 is severely restricted.
  • the lance end can be pivoted by means of its movement elements 8.1, 8.2, 8.3 vertically in the swivel range S from above “o” to the bottom “u” and in its horizontal region (not shown) from the left “1” to the right “r”. With predetermined controlled distances between points 9.1-7.1 and 9.3-7.3, each position of the lance is clearly fixed together with the front pivot bearing 5 of the lance 6.
  • each movement element 8.1-8.3 will perform a change in length and speed of change depending on the spatial geometry of the distances, angular relationships and the geometric location of the brackets 7.1-7.3 and fixed bearings 9.1-9.3, which will coordinate the lance movement and the guidance of the water ⁇ execute beam.
  • means 45 for registering and for controlling the movement of the movement elements are located on one side of the second carrier 14. However, the location of the control means is not dependent on the immediate proximity to the water lance blower. Connected to the lance blower via suitable data transmission paths 46, the control means can also be installed in a control room so that they can be accessed quickly.
  • the geometry between movement point 5, attachment points on the water lance 7.1-7.3 and fixed bearings 9.1-9.3 is measured, the results are entered into a computer program and the change of each movement element is given for given blow figures. and / or stored depending on the blowing time and transmitted to the movement elements via the control elements during operation.
  • the distances of the movement elements can be adjusted during the setting phase of the working areas via the primary movement of the lance or a locking device (not shown) on the end of the lance, which is mechanically coupled to an adjustment device for the blowing paths.
  • FIG. 4 The geometry of a combustion chamber part is recorded in FIG. 4.
  • a coordinate of the lance position can be geometrically assigned to any further wall point in the combustion chamber. In a preferred embodiment, this is done geometrically using the existing combustion chamber dimensions, for example using a mathematical program.
  • characteristic points of the combustion chamber walls are determined by means of on-site measurements, e.g. Laser beams replacing the lance position, which are used when the boiler is at a standstill, the longitudinal and transverse expansion of the wall surfaces during boiler operation must of course be taken into account, or other suitable measuring devices also in continuous operation.
  • blow paths for surface areas to be cleaned are then determined geometrically in a mathematical or measuring way and entered into the control of the movement elements 8.1-8.3.
  • An example of this is the blow figure shown in FIG. 4 for cleaning the slag whiskers below a few smoke gas suction devices R and above a smoke gas suction device.
  • the theoretical cleaning program begins at A and ends at E.
  • the theoretical mode of operation is such that after programming the associated theoretical path-time diagrams, e.g. in the computer or data memory of the block control system, after entering the corresponding cleaning command of the water lance blower moves to the theoretical position A (Fig. 4) and with the opening of the water supply the path-time program of the movement elements 8.1-8.3 to point E is shut down and the water supply closes again there,
  • a combustion chamber is delimited by the walls W a (1) , W b , W c and W d to be cleaned.
  • the burner openings B j to B 6 are in the lower part of the walls, and the flue gas return openings R j to R 6 are in the upper part.
  • the hatch L a is arranged centrally in the wall W a
  • the hatch L c is arranged in the wall W c .
  • the points A and C are intended to arrange a horizontal geometric plane E which meets the walls W b and W d in the center in the geometric points B and D.
  • an operating state Z j of the combustion chamber as shown in FIG. 5, the burners B 1 5 B 2 , B 3 and B 6 are in operation.
  • L load level
  • an air ratio lambda in an operating state Zi
  • a predetermined amount of gas mill feed gas and hot air
  • a flow profile is established in the combustion chamber, which generally differs from other operating conditions.
  • the speed profile P (AC) and P (BD) of the flame / flue gas mixture at the level of the plane W along the lines AC and BD are dash-dot-shaped in the vertical plane for the operating state Z x and the speed centers W j , W 7 , W 3 and W 6 of the associated flame beams as they pass through the plane W are shown in dashed lines.
  • This velocity profile shows a concentration of the flame flow in the area of the C and B wall-side cross-sections with considerable speed increase compared to wall areas A and D.
  • Water lance 6 is installed in hatch 2.
  • the gravity effect of the jet would result in a parabolic jet path when the boiler is not in operation, which, drawn as a thin dotted line, hits the wall W c at the point C s .
  • the lance is now shifted from the initial position L (0,0) in a sample operation Z such that the true point of impact C ⁇ of the jet is reliably determined and thus " true "is also met.
  • This is achieved, for example, by determining the position L (x 0 , y 0 ) of the lance when the hatch L c is open, in which the water jet striking the wall W c blows clearly through the open hatch into the boiler house.
  • the clearly defined “true” meeting point of point C is open the wall W c with the theoretical guide coordinate F (0,0) is assigned the "true” lance position L (X 0 , y 0 ) in the control of the fan.
  • FIG. 6 illustrates a coordinate-based detection of the water lance position from FIG. 5.
  • each lance position with its lengths or coordinates of the movement elements 8.1-8.3 is assigned a coordinate F (Y, X). Since in the example of FIG.
  • this plane F is at an angle of 90 ° to the combustion chamber walls W b , W d and from 0 ° to the combustion chamber wall W c , simplified mathematical relationships of the geometry between the lance jet direction F (Y; X) and the result theoretical point of impact of the beam on the walls mentioned above. If the true point of impact C w is known and the operating state Z ⁇ is known, a corresponding coordinate assignment is carried out.
  • FIG. 7 explains the mode of operation of a correction method from the theoretical to the "true" contact surface of the water lance blower for the example described.
  • 4, 5 has the combustion chamber wall W c , which is shown in Fig. 7.
  • the wall W c also has the large hatches a to g and the small hatches i to m, furthermore the suction openings R 4 and R 5 , the burner openings B 4 and B 5 .
  • the theoretical limit coordinates G ⁇ are calculated using a mathematical program for the wall W c and a control program F p assigned to the coordinate plane F of the water lance blower.
  • the field delimited by the G th lines is analogously calculated and assigned to the entire area using individual coordinates.
  • the water lance blower control receives a search program in which the surroundings of a search coordinate are scanned step by step. A theoretical blow figure "see below" the search program is drawn in for all search coordinates for search coordinate 1 of hatch 1.
  • the theoretical coordinate 1 (x., Y.) Of the water lance blower on the guide level F (Fig. 4, 5) for the theoretical point of impact 1 is entered in the search program. Hatch 1 opens.
  • the blow program su j is started. Starting from theoretical coordinate 1, the water jet gradually blows off the search program below. If the blow figure reaches a coordinate at which the water jet blows clearly or maximally through hatch 1, the program is stopped or the coordinate of the water lance blower is registered on the guide level F and these "true" hit coordinates 1 '(x. ⁇ y, ') saved under 1'. For the example of FIG. 7, this takes place on the wall W c at the location of the theoretical coordinate 1 '.
  • the stop time 7 F of the program below on the management level F and the meeting time ⁇ Wc, l on the wall W ' P c at location 1 do not match.
  • Runtime r of the jet from the nozzle outlet until it hits 1 must also be taken into account. It is experimentally or mathematically in
  • each coordinate on the wall W c is assigned a "true" lance position via the program F p 'in such a way that for the operating state Zi each wall coordinate is met with accuracy using the true water lance coordinates and the theoretical blow ⁇ limits Gfl j really can be reached as "true" limits.
  • blow figure AE From FIG. 4.
  • F p Its theoretical blow coordinates are stored as a subroutine in the program F p , which takes over the geometric coordinate conversion, coordinates of the movement elements 8.1-8.3 in coordinates of the control plane and geometric coordinates of the Impact points of a straight line
  • the program F p ' is entered by entering operating state parameters, eg. B. Z,, the program F p '(Z ⁇ ) is activated and the theoretical coordinates of the blow figure AE are converted into "true" coordinates
  • the true hit locations a to m are determined by the same method, but also by different sensor or display technologies on a combustion chamber or combustion chamber wall 1st to 3rd determined. Such technologies have already been described in detail above.
  • control cabinet 18 control cabinet, control cabinet

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Positionierung eines steuerbaren Lanzenbläsers zur Reinigung einer vorgebbaren Fläche eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen, wobei mindestens ein Auftreffleck eines Reinigungsmediums des Lanzenbläsers auf einer zu reinigenden Fläche des Innenraumes und eine Position von mindestens einem Teil des Lanzenbläsers wird, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums aus dem Lanzenbläser feststellbar ist, bestimmt und registriert werden sowie eine Korrelation zwischen mindestens dem Auftreffleck und der Position unter Einbeziehung von mindestens einem den Zustand im Innenraum betreffenden Parameter hergestellt wird, wobei mittels der Korrelation die Positionierung des Lanzenbläsers zur Reinigung der vorgebbaren Fläche bestimmbar wird. Weiterhin werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen zur Reinigung eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen, mit einem steuerbaren Lanzenbläser, dessen Reinigungsmedium auf eine vorgebbare zu reinigende Fläche des Innenraumes auftreffen soll, wobei einer vorgegebenen Steuerung des Lanzenbläsers eine dem Zustand im Innenraum und/oder dem Zustand des Reinigungsmediums zugeordnete Korrelation so überlagert wird, dass die vorgebbare, zu reinigende Fläche durch das Reinigungsmedium bei jedem Zustand im Innenraum planmässig getroffen wird. Durch verschiedene Betriebszustände im Innenraum verursachte unerwünschte Verlagerungen des Reinigungsstrahles eines Lanzenbläsers können dadurch ausgeglichen werden.

Description

Verfahren zur Reinigung vorgebbarer Flächen eines beheizbaren Innenraumes sowie zugehöriger Wasserlanzenbläser
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Reinigung vorgebbarer Flächen eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Lanzenbläser, der für diese Verfahren einsetzbar ist. Ein Hauptanwendungs¬ gebiet der Erfindung ist die Reinigung von Kraftwerkskesseln.
Bei der Inbetrieb-Reinigung von verschlackten oder verschmutzten Heiz¬ flächen in Feuerräumen werden Wasserlanzenbläser genutzt, welche, an einer Öffnung angeordnet, einen kompakten Wasserstrahl durch die Flamme und den Feuerraum hindurch auf die gegenüber oder seitlich angeordneten Wände blasen und durch Schockwirkung des Wassers die Wände abreinigen. Der¬ artige Wasserlanzenbläser sind in der DD 145 476 und der DD 155 857 offenbart. Dabei führt die Wasserlanze eine Blasfigur aus, die die unter¬ schiedlichsten Geometrien annehmen kann: Z. B. Spiralen (DD 145 476) oder Mäanderbänder (DD 155 857). Der aus dem Wasserlanzenbläser aus- tretende Wasserstrahl führt dann eine Reinigungsfigur auf der Wand aus, auf die der Wasserstrahl auftrifft. Der Blasweg wird über Steuereinrichtungen für die Bewegung der Wasserlanze gesteuert, welche in ihren vorderen Bereichen an einem Festpunkt an der Feuerraumöffnung gelagert und über eine Weg¬ oder/und Zeitsteuerung der Lanzenführung an ihrem hinteren Lager geführt ist. In der P 44 15 010.5 wird eine Steuerung derart offenbart, daß ein feststehender Referenzpunkt bzw. -ort bei jedem Arbeitsschritt angefahren und damit immer die gleiche örtliche Ausgangsposition der Wasserlanze zur Ausführung der Blasfigur gesichert wird. Auftretende mögliche Toleranzen im Steuersystem werden dadurch nivelliert, so daß keine Wegänderungen eintreten. Dabei werden unterschiedliche Blasfiguren, welche auch Öffnungen von z. B. Brennern und Rauchgasrücksaugungen aussparen, für unterschied¬ lichste Flächenbereiche und -großen der anzustrahlenden und zu reinigenden Wandfläche einem Lanzenbläser zugeordnet und nach Befehl wahlweise für den Blasbetrieb abgerufen.
Weiterhin ist aus der DE 195 19 748.8 AI, der DE 195 19 780.1 AI und der DE 195 19 790.1 AI bekannt, vor Ort Verhältnisse der Geometrie der Wandflächen geometrisch den Koordinaten der Wasserlanzenstellungen zu¬ zuordnen. So wird jedem, vom Lanzenbläser als geometrischer Strahl getrof- fenen Punkt der Wandfläche eine Lanzenbläser-Koordinate zugeordnet.
Ebenfalls zum Stand der Technik gehören Verfahren, die in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Wandfläche eine Auswahl der Blasfigur und ihrer Blasintensität wahrnehmen. Dazu werden in der DD 281 448, der DD 281 452 und der DD 281 468 Verfahren zur Steuerung von Wasserlanzen¬ bläsern und zur Ermittlung von Verschlackungsbereichen an Heizflächen in Brennkammern von Kohlenstaubfeuerungen offenbart. Die DD 281 448 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Wasserlanzenbläsers zur Reini¬ gung von Heizflächen, wobei mittels einer optischen Sonde, die mit einer Kamera und einem Meßsystem gekoppelt ist, Referenzbilder erzeugt werden. Diese sind durch Koordinaten des Meßsystemes in Felder aufgeteilt und mit Signalen gekennzeichnet. Während des Brennkammerbetriebes werden Realbil¬ der erzeugt und mit den Referenzbildern verglichen. Aus dem Vergleich wird ein Verschlackungsbereich ermittelt und aus Koordinaten von bekannten Blasfiguren des Wasserlanzenbläsers ein Befehlssignal erzeugt, welches den Wasserlanzenbläser zur Reinigung des Verschlackungsbereiches ansteuert. Eine bekannte Blasfigur ist durch beliebiges, handgesteuertes Verfahren des Wasserlanzenbläsers unter Beobachtung des Wasserstrahles mittels Bildschirm ermittelbar. Die DD 281 452 offenbart ein Verfahren, bei dem nach Ermitt- lung eines Verschlackungsbereiches aus bekannten, gespeicherten Koordinaten von Blasfiguren eines Wasserlanzenbläsers dieser auf den ermittelten Ver- schlackungsbereich angesteuert wird. Dadurch soll der zu reinigende Bereich flächen- und umfangsmäßig eingegrenzt werden. In der DD 281 468 wird entsprechend des Verschmutzungsgrades die Auswahl des Betriebes des Wasserlanzenbläsers auf ausgewählte Reinigungsbereiche konzentriert. Dabei ist eine Registrierung, Summierung und nachträgliche Auswertung des Reini¬ gungsergebnisses vorgesehen. In all diesen Verfahren wird von einem geometrisch definierten Strahl des Wassers ausgegangen.
Analog dem Verfahren der DD 281 468 wird in der DE 41 39 838 der Emissionsgrad gereinigter bzw. sauberer und verschmutzter bzw. verschlack¬ ter Feuerwände über Emissionsmeßeinrichtungen gemessen, mit Sollwerten verglichen und daraus Befehle für den Blasrhythmus und die Blasintensität hinsichtlich der Blasstrahlgeschwindigkeit eines Wasserlanzenbläsers abgeleitet. Diese Lösung wird für Kohlen mit dünnen, weißen, glänzenden oder strah¬ lenden Aschen oder Belägen genutzt. Entsprechend der DE 41 39 718 AI und der US-A 4,539,588 wird zur Nutzung dieses Verfahrens ein Infrarot- Video-Bild erzeugt, welches die örtliche Strahlungsintensität vorgegebener verschmutzter und sauberer Feuerraummeßflächen zeitgleich vergleicht. Diesem Vergleich liegen Meßergebnisse von an Vorzugsorten in der Feuer¬ raumwand eingebrachten Fotodetektoren zugrunde, die die örtlichen Strah¬ lungsintensitäten messen und auf dem Monitor abbilden.
Bekannte Vorrichtungen und Verfahren zur Reinigung von Heizflächen nutzen üblicherweise die Position des Wasserlanzenbläsers bei Abfahren seiner Blasfigur, um eine Verbindung zwischen der zu reinigenden Fläche und dem Wasserstrahl zu schaffen. Diese Verbindung basiert auf geometrischen Überlegungen, wobei die Annahme getroffen wird, daß der geometrisch ableitbare Zielpunkt des Wasserlanzenbläsers auf der Reinigungsfläche mit dem Auftreffort des Wasserstrahles zusammenfällt. Versucht wird, wie z. B. in der DD 281 468 offenbart, über Beobachtung eines Wasserstrahles eine Blasfigur zu speichern und später zu nutzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zu schaffen, die für eine gezielte, planmäßige Reinigung einer vorgebbaren Fläche eines Innenrau¬ mes bei verschiedenen Zuständen im Innenraum einsetzbar sind. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lanzenbläser zu schaffen, der eine effektive, planmäßige Reinigung einer vorgebbaren Fläche eines Innenraumes bei unterschiedlichen Zuständen im Innenraum ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Positionie¬ rung eines steuerbaren Lanzenbläsers mit den Merkmalen des Anspruches 1 , einem Verfahren zur Reinigung einer Fläche eines heizbaren Innenraumes mit den Merkmalen des Anspruches 2 sowie mit einem steuerbaren Lanzen- bläser zur Reinigung einer Fläche eines heizbaren Innenraumes mit den Merkmalen des Anspruches 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Positionierung eines steuerbaren Lanzenbläsers zur Reinigung einer vorgebbaren Fläche eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen, wobei mindestens ein Auftrefffleck eines Reinigungsmediums des Lanzenbläsers auf einer zu reinigenden Fläche des Innenraumes und - mindestens eine Position von mindestens einem Teil des Lanzenbläsers, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums aus dem Lanzenbläser feststellbar ist, bestimmt und registriert werden sowie eine Korrelation zwischen mindestens dem Auftrefffleck und der Position unter Einbeziehung von mindestens einem, in Verbindung zum Innen- räum stehenden Parameter hergestellt wird, wobei mittels der Korrelation die Positionierung des Lanzenbläsers zur Reinigung der vorgebbaren Fläche für den jeweiligen Zustand im Innen¬ raum bestimmbar wird.
Weiterhin schafft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerun¬ gen absetzen, mit einem steuerbaren Lanzenbläser, dessen Reinigungsmedium auf eine vorgebbare, zu reinigende Fläche des Innenraumes auftreffen soll, wobei einer vorgegebenen Steuerung des Lanzenbläsers eine dem Zustand im Innenraum und/oder dem Zustand des Reinigungsmediums zugeordnete Korrelation so überlagert wird, daß die vorgebbare, zu reinigende Fläche durch das Reinigungsmedium bei jedem Zustand im Innenraum planmäßig getroffen wird.
Außerdem wird ein steuerbarer Lanzenbläser geschaffen zur Reinigung eines heizbaren Innenraumes, insbesondere eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen, dessen Reinigungsmedium auf eine zu reinigende Fläche des Innenraumes auftrifft, wobei dieser eine programmierbare Steue¬ rung des Lanzenbläsers und Mittel zur Speicherung von mindestens einer Korrelation zur planmäßigen Reinigung der zu reinigenden Fläche in Ab¬ hängigkeit vom Zustand im Innenraum aufweist.
Die Korrelation zur Reinigung baut vorzugsweise auf der Beobachtung von mindestens einem Auftrefffleck des Reinigungsmediums auf einer Fläche des Innenraumes bei bestimmten Zuständen im Innenraum und mindestens einer dazu bekannten Position von mindestens einem Teil des Lanzenbläsers, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums aus dem Lanzenbläser feststellbar ist, auf. Auf diese vorteilhafte Weise ist es möglich, die im realen Betrieb einer Feuerung auftretenden, jedoch kaum zu steuernden unterschiedlichen Strömun¬ gen mit Wirbeln und extremen Geschwindigkeitsunterschieden und Strömungs- richtungsänderungen so auszugleichen, daß das Reinigungsmedium eine Reinigungsfigur tatsächlich und damit planmäßig auf der vorgegebenen, zu reinigenden Fläche ausführt. Eine einfache Gleichsetzung der Strahlgeometrie der Lanzenrichtung und des damit gefundenen Zielpunktes auf der zu reini¬ genden Fläche, insbesondere einer Wandfläche, mit dem Auftrefffleck spie¬ gelt nicht die Realität wieder. Nicht nur an den Wänden und Umlenkungen entstehende oder last- und luftmengenabhängige Geschwindigkeitsänderungen der Flammen und Gasströmungen treten auf, welche je nach Kesselkon¬ struktion und -große unterschiedlich sind, vielmehr verlagert sich auch bei jeder grundsätzlichen Änderung der Einblasbedingungen des Brennersystems, wie z. B. bei einem Mühlenwechsel oder der Änderung der Anzahl der in Betrieb befindlichen Brenner, aber auch Brennstoffwechsel, das Strömungs¬ profil im Feuerraum. Diese Strömungen im Zusammenhang mit der auf den Wasserstrahl wirkenden Schwerkraft und der Strahlauffächerung entlang des Blasweges beeinflussen den Auftreffort und die Auftrefffläche eines Reini¬ gungsmediums. Eigene Untersuchungen haben Abweichungen von mehreren Metern, aber auch Ovalität der Auftrefffläche in beliebigen Richtungen erge¬ ben. Daher ist es günstig, daß mindestens ein Teil des Lanzenbläsers so positioniert wird und/oder daß ein Wert, wie ein Druck, ein Volumenstrom oder eine Fließgeschwindigkeit, der das Reinigungsmedium kennzeichnet, so gesteuert oder geregelt wird, daß die vorgebbare, zu reinigende Fläche, durch das Reinigungsmedium getroffen wird. Auf diese Weise ist es mög¬ lich, auf Veränderungen eines Zustandes beispielsweise innerhalb eines Kesselraumes eine entsprechend notwendige Änderung so vorzunehmen, daß auszuführende Reinigungsfiguren exakt durchführbar bleiben. Es gelingt dadurch, unnötige bzw. schädigende Wandflächenanstrahlungen durch das Reinigungsmedium zu vermeiden und eine geeignete Auswahl einer Blasfigur und der Häufigkeit sowie Intensität des Blasbetriebes zu treffen. Beliebige zu reinigende Flächen, wie die der Wände des Innenraumes oder von im Innenraum befindlichen Wärmetauschern, sind somit unterschiedlich angepaßt behandelbar.
Die Bestimmung des Auftrefffleckes ist mittels geeigneter Wahrnehmungs¬ mittel erzielbar, wobei bevorzugt Sensoren in den zu reinigenden Wänden oder optische Einrichtungen einsetzbar sind. Eine vorteilhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß ein oder mehrere Senso- ren sich in den zu reinigenden Wänden befinden. Diese werden durch das Reinigungsmedium getroffen, was die Sensoren aufnehmen und weiterleiten. Entsprechend beispielsweise des Betriebszustandes des zu reinigenden Innen¬ raumes sind Parameter wie der Auftrefffleck, die Position eines Teiles des Lanzenbläsers, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums festgelegt ist, sowie ein kennzeichnender Parameter, z. B. der Lastzustand des Kessels, dann registrierbar. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Bestimmung des Auftrefffleckes mittels einer physikali¬ schen und/oder chemischen Auswirkung des auftreffenden Reinigungsmittels erfolgt. Insbesondere Schockwirkungen aufgrund der Temperaturunterschiede des Reinigungsmittels und der zu reinigenden Fläche des Innenraumes können lokalisiert werden. Ebenso eignen sich aber auch visuelle oder optische Beobachtungen, wie Fotografie, Film oder anderweitige Licht-/Laser- /Thermostrahlverfahren zur eindeutigen Zuordnung von Wandpunkten der zu reinigenden Fläche zu Auftreffflecken des Reinigungsmediums. Eine günstige Weiterentwicklung sieht vor, daß geeignete Mittel zur Bestimmung von Schall oder von Schwingungen aufgrund des Auftreffens des Reinigungs¬ mediums auf der zu reinigenden Fläche vorhanden sind oder daß das Auf¬ treffen des Reinigungsmediums auf eine Sichtluke bzw. auf eine geöffnete Luke bestimmt wird und damit der Auftrefffleck lokalisiert und registriert wird. Entsprechend geeignete Sensoren können vorteilhafterweise auch au- ßerhalb der zu reinigenden Fläche angebracht sein. Sie brauchen bei Feuer¬ räumen den dort herrschenden Umgebungstemperaturen nicht ausgesetzt sein. Über eine Änderung der lokalen Temperatur aufgrund der niedrigen Tempe¬ ratur des Reinigungsmediums sowie dessen Auftrefffleck gegenüber der Umgebungstemperatur ist mittels Emissionsmessung derselbe ebenfalls fest¬ stellbar. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Auftrefffleck, sein Zen¬ trum, seine Abmessungen und der Strahldruck beim Überstreichen eines beispielsweise punktförmigen Sensors aufgenommen und für die Korrelation verwendet.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, daß das Verfahren zur Bestimmung einer Positionierung eines steuerbaren Lanzenbläsers sowie das Verfahren zur Reinigung des heizbaren Innenraumes mit einem steuerbaren Lanzenbläser nicht unbedingt zusammen durchgeführt werden müssen. Dadurch ist es mög- lieh, für einen bekannten Innenraum entsprechende Messungen zur Bestim¬ mung der Positionierung vorzunehmen und ein oder mehrere Korrelationen aufgrund der Messungen aufzustellen, damit der Lanzenbläser positionierbar wird. Die erzielten Korrelationen für den Innenraum beispielsweise eines Feuerungskessels sind dann direkt einsetzbar in einem Verfahren zur Reini- gung. Es ist aber auch möglich, die erzielten Korrelationen auf Innenräume ähnlicher Bauart zu übertragen. Ein entsprechendes Verfahren zur Reinigung dieses Innenraumes kann dann entsprechend der vorhandenen Geometrien, Strömungsbedingungen im Kessel oder Einbaugeometrien des Lanzenbläsers mittels der Korrelationen angepaßt werden. Es ist günstig, in eine Korrela- tion eine Beziehung eingehen zu lassen, die zwischen dem Auftrefffleck und dem sich aus der Geometrie der Position der Reinigungsvorrichtung gewinn¬ baren theoretischen Strahlzielpunkt des Reinigungsmediums auf der zu reinigenden Fläche des Innenraumes erstellt wird. Insbesondere bei Abwei¬ chungen zwischen diesen beiden Orten ist es günstig, einen Korrekturwert in eine Korrelation eingehen zu lassen. So ist es beispielsweise für Justier- Vorgänge der Reinigungsvorrichtung vorteilhaft, aus bekannten Abweichungen bei Abfahren der Reinigungsfigur eine Änderung der Positionierung des Lanzenbläsers vornehmen zu können. Zur Ermittlung geeigneter Korrelationen ist es günstig, aus bekannten Auftreffflecken und Positionen des Lanzen- b läsers als Referenzwerte auf noch zu reinigende Flächen mit dortigen fiktiven Auftreffflecken rückschließen zu können. Dazu ist es besonders vorteilhaft, aus vorzugsweise mindestens je drei Werten von Auftrefffleck und Position des Lanzenbläsers in der Form von miteinander gekoppelten Vektorfeldern die Berechnung des fiktiven Auftrefffleckes vorzunehmen. Da die Geometrien des Innenraumes bekannt sind, ist daraus in einer Weiter¬ entwicklung der Verfahren ein mathematisches Modell, welches vorzugsweise auch den Zustand des Innenraumes charakterisiert, zur Ansteuerung des Auf¬ trefffleckes gewinnbar. Betreibt man den Innenraum unter definierten Bedin¬ gungen, so können entsprechende Parameter bei gleichzeitiger Bestimmung eines Auftrefffleckes und einer dazugehörigen Position des Lanzenbläsers festgestellt und registriert werden. Gleiches gilt für einen zu registrierenden Zustand des Reinigungsmediums, der über ein mathematisches Modell eben¬ falls erfaßbar ist. Auf diese Weise sind Reinigungsfiguren erstellbar, die je nach Dichte der bestimmten Auftreffflecke äußerst genau abfahrbar sind. Nicht nur für eine mathematische Modellierung, sondern auch beispielsweise für die Bestimmung oder Steuerung des Auftrefffleckes ist es vorteilhaft, diesen als einen Auftreffpunkt zu behandeln. Die Randunschärfe eines Fleckes ist dann bei Bedarf ermittelbar. Für gefährdete Bereiche, wie z. B. Brenneröffnungen in einem Kesselbereich, wird ein Auftrefffleck so festge- legt, daß Schädigungen aufgrund des Reinigungsmediums bei Ausführung einer Blasfigur des Lanzenbläsers ausgeschlossen sind. Um der Gefahr vorzubeugen, daß beispielsweise aufgrund von mechanischem Spiel oder thermischen Dehnungen an der Aufhängung des Wasserlanzenbläsers es zu einer Differenz zwischen der Positionierung und der entsprechenden Korrela- tion kommt, wird in einer Weiterentwicklung der Erfindung überprüft, ob eine Korrelation mit dem Auftrefffleck auf einer vorgegebenen planmäßig zu reinigenden Fläche des Reinigungsmediums ausreichend übereinstimmt. Bei zu großer Abweichung wird ansonsten eine Korrektur der Korrelation bzw. der Positionierung vorgenommen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin- düng sieht auch vor, daß der Lanzenbläser über einen geeigneten Suchmodus der Steuerung so verfahren wird, daß definierte Auftreffflecken zur Positio¬ nierung gefunden und registriert werden.
Der in Verbindung zum Innenraum stehende, mindestens eine Parameter, welcher einen Zustand im Innenraum betrifft, gibt die Möglichkeit, in die Korrelation die dort herrschenden Verhältnisse einfließen zu lassen. Die Berücksichtigung des Zustandes des Reinigungsmediums wiederum erlaubt beispielsweise, über eine Massenstauregelung einer angeschlossenen Pumpe, die für den Druckaufbau des Reinigungsmediums ursächlich ist, die vor- gebbare, zu reinigende Fläche planmäßig zu treffen. Dazu weist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lanzenbläsers geeignete Mittel zum Erfassen des oder der Parameter auf. Da, wie oben schon erwähnt, das Strömungsprofil über einem Querschnitt des Innenraumes bei unterschied¬ lichen Betriebszuständen auch unterschiedlich verläuft, werden insbesondere Parameter genutzt wie Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Massenstrom, dessen möglicherweise unterschiedliche Zusammensetzung, wie beispielsweise Brennstoff qualität und verschiedene Luftverhältnisse, Materialcharakteristika, wie Zustand einer Innenraumwand oder eine chemische Größe wie beispiels¬ weise ein Säurewert. Weiterhin ist es ebenfalls vorteilhaft, als Parameter, der einen Zustand im Innenraum betrifft, einen Betriebszustand mindestens eines Teiles einer in Verbindung stehenden Anlage in die Korrelation ein¬ fließen zu lassen. Bei Kesselanlagen kann ein Zustand im Inneren beispiels¬ weise über die gefahrene Last oder die Art der Mühlenschaltung festgelegt werden. Auch eine Berücksichtigung des Alterungszustandes der zu reinigen- den Flächen und damit von Verschiebungen gegenüber einem ehemals festgelegten Referenzzustand ist ein wichtiger, berücksichtigbarer Parameter für die Korrelation. Für ein genaues Abfahren einer Reinigungsfigur auf der zu reinigenden Fläche ist erfindungsgemäß das Reinigungsmedium selbst ebenfalls zu berücksichtigen. Parameter wie der Austrittsdruck, der Volumen- ström oder die Austrittsgeschwindigkeit aus dem Lanzenbläser sind für eine Berechnung bzw. Festlegung des Auftrefffleckes wichtig. Insbesondere können diese Parameter mittels geeigneter Vorrichtungen auch gesteuert bzw. sogar geregelt werden, wobei beispielsweise ein entsprechender Regelkreis, der die Korrelation zur Positionierung des Lanzenbläsers regelt, mitgenutzt wird. Die Zusammensetzung des Reinigungsmediums kann auch den zu reinigenden Flächen entsprechend mit geeigneten Mitteln angepaßt werden. Der Lanzenbläser selbst weist ebenfalls einen Einfluß aufgrund seiner Bau¬ geometrie auf die auszuführende Blasfigur und die Reinigungsfigur auf der zu reinigenden Fläche aus. Neben dem Ort der Befestigung des Lanzen- bläsers spielt die Dimensionierung der Düse desselben eine wichtige Rolle, wie das ausgetriebene Reinigungsmedium sich im zu reinigenden Innenraum verhält. Je nach vorgebbarer zu reinigender Fläche ist daher in einer Wei¬ terentwicklung die Düsengeometrie anpaßbar. Dieses kann über Austausch der Düse oder aber über geeignete Vorsätze geschehen.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine planmäßige Reinigungsfigur vorgegeben wird und über eine geeignete Korrelation das Reinigungsmedium diese auf der zu reinigenden Fläche im Innenraum ausführt.
anhaFür eine Aussage bezüglich des Zustandes der zu reinigenden Fläche bzw. des Reinigungserfolges ist es günstig, eine Registrierung des Auftreff¬ fleckens sowie mindestens eines Parameters der Korrelation über die Zeit der Reinigung, über einen längeren Zeitabschnitt oder nur für einen Zeit- punkt vorzunehmen. So wird feststellbar, ob eine Reinigung Erfolg zeigte oder ob diese wiederum durchgeführt werden muß. Weiterhin ist aus diesen Daten feststellbar, ob mit gleichen oder aber anderen Werten z. B. des Reinigungsmediums wie Druck oder Massenstrom gearbeitet werden soll, damit eine effektive, aber nicht schädigende Reinigung vorgenommen werden kann. Eine Weiterentwicklung sieht vor, daß registrierte Messungen soweit ausgewertet werden, daß zukünftige günstige Reinigungsfiguren ermittelt werden. Dieses kann auch den Zeitpunkt einer anstehenden Reinigung beinhalten. Je nach Betriebszustand beispielsweise eines Kessels kann eine Reinigung nämlich erhebliche Leistungsverluste des Kessels währenddessen mitsichbringen. Dieses ist bei niedriglastgefahrenem Kessel durch deutliche Herabsetzung des Wirkungsgrades bemerkbar.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles und der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Günstige Weiterentwicklungen ergeben sich auch durch Kombinatio¬ nen der offenbarten Merkmale.
Es zeigen:
Figur 1 einen steuerbaren Wasserlanzenbläser in einer Seitenansicht,
Figur 2 den steuerbaren Wasserlanzenbläser aus Figur 1 in einer weite¬ ren Seitenansicht, Figur 3 den Wasser lanzenbläser aus Figur 1 mit entsprechendem Koor¬ dinatensystem, Figur 4 eine Geometrie eines heizbaren Innenraumes in der Ausgestal¬ tung eines Brennkammerteiles, Figur 5 ein Prinzip eines Korrektur- Verfahrens einer Steuerung an dem
Brennkammerteil der Figur 4, Figur 6 eine koordinatenmäßige Erfassung der Wasserlanzenstellung in Figur 5 und Figur 7 eine Wirkungsweise eines Korrektur- Verfahrens.
Figur 1 dient zur Veranschaulichung und zeigt einen steuerbaren Wasser¬ lanzenbläser in einer Seitenansicht. In der Wand 1 einer Wärmeanlage befindet sich eine Luke 2 mit Auskröpfungen nach innen 3 und außen 4. In der Luke 2 befindet sich der Bewegungspunkt 5 der Wasserlanze 6 in Form eines Schwenklagers oder Kugelgelenkes für die in seinem Zentrum fest angebrachte Wasserlanze 6. Die Wasserlanze 6 besitzt am hinteren Ende Befestigungspunkte 7.1, 7.2, 7.3, in welchen die lanzenseitigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 drehbar, aber nicht auf der Lanze ver¬ schiebbar, befestigt sind. Die rückwärtigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 sind drehbar in die Festlager 9.1, 9.2, 9.3, z.B. Kugelgelen¬ ke, eingebunden. Der Wassereintritt in die Lanze 6 erfolgt über einen Anschluß 10 und eine Wasserzufuhr 11 als Wasserführung 20 in Form eines druckfesten flexiblen Schlauches. Der Wasserlanzenbläser ist von zahlreichen Bauteilen, die teilweise den Einbau behindern, umgeben. So sind z.B. oberhalb der Luke 2 an einem ersten Träger 12 ein Dampfrohr 13 und das Festlager 9.1 befestigt. In geringem Abstand, rechts neben der Luke 2, ist ein zweiter Träger 14 angeordnet. An diesem endet rechts ein als Arbeits- bühne dienender Lichtgitterrost 15. Der zweite Träger 14 begrenzt auch die Geländer 16 und 17 sowie die Geh- und Arbeitsbühne 15 und hält einen Schaltschrank 18. Der Abstand zwischen dem Dampfrohr 13 und der Außen¬ haut 19 der Wand 1 ist stark eingeschränkt.
Das Lanzenende ist mittels seiner Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 im Schwenkbereich S vertikal von oben "o" bis unten "u" und in seinem nicht dargestellten horizontalen Bereich von links "1" bis rechts "r" schwenkbar. Bei vorgegebenen gesteuerten Abständen zwischen den Punkten 9.1-7.1 und 9.3-7.3 ist gemeinsam mit dem vorderen Schwenklager 5 der Lanze 6 jede Stellung der Lanze eindeutig fixiert.
An den Bewegungselementen 8.1 bis 8.3 befinden sich in Fig. 1 nicht dargestellte Steuerelemente, welche die Längen der Bewegungselemente in Abhängigkeit von der vorgegebenen Blasfigur und den Meßwerten von dargestellten Wegaufnehmern 44 die Position der Wasserlanze einstellen. In jeder Arbeitsstellung der Lanze wird jedes Bewegungselement 8.1-8.3 eine von der räumlichen Geometrie der Abstände, Winkelverhältnisse und dem geometrischen Ort der Halterungen 7.1-7.3 und Festlager 9.1-9.3 abhängige Längenänderung und Längenänderungsgeschwindigkeit durchführen, welche untereinander abgestimmt die Lanzenbewegung und die Führung des Wasser¬ strahles ausführen. Dazu befinden sich an einer Seite des zweiten Trägers 14 Mittel 45 zur Registrierung und zur Steuerung der Bewegung der Bewe¬ gungselemente. Der Ort der Anbringung der Steuerungsmittel ist jedoch nicht auf die unmittelbare Nähe zum Wasserlanzenbläser angewiesen. Über ge¬ eignete Datenübertragungswege 46 mit dem Lanzenbläser verbunden, können die Steuerungsmittel auch in einer Warte angebracht sein, um auf sie schnell zurückgreifen zu können.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird nach Montage des Wasserlanzenbläsers die Geometrie zwischen Bewegungspunkt 5, Befesti¬ gungspunkten an der Wasserlanze 7.1-7.3 und Festlagern 9.1-9.3 ausge- messen, die Ergebnisse in ein Rechenprogramm eingegeben und dort für vorgegebene Blasfiguren die Änderung jedes Bewegungselementes blasort- und/oder blaszeitabhängig gespeichert und während des Betriebes über die Steuerelemente an die Bewegungselemente übertragen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind während der Einstellphase der Arbeitsbereiche die Abstände der Bewegungselemente über die primäre Bewe¬ gung der Lanze oder eine nicht dargestellten Arretierung auf dem Lanzen¬ ende, welche mit einer Einstellvorrichtung der Blaswege mechanisch gekop¬ pelt ist, einstellbar. Die bei jeder Bewegung der Einstellvorrichtung und Arretierung resultierenden Längenänderungen der einzelnen Bewegungselemen¬ te werden über die Wegaufnehmer registriert und gespeichert. So können über die Einstellvorrichtung beliebige Blasfiguren vorgegeben werden. Nach Entfernen der Einstellvorrichtung und der Inbetriebnahme von Steuerung und Wasserbläser werden die gespeicherten Bewegungen abgefahren.
In Fig. 2 und Fig. 3 soll an einem Beispiel im folgenden die erfindungs¬ gemäße Lösung näher erläutert werden:
Der Wasserlanzenbläser nach Fig. 1 soll nach der Montage bei zentrierter Lanzenstellung axial in dem Bewegungspunkt 5 nachfolgende geometrische Maße für die Stellung der Bewegungselemente 8.1-8.3, ihrer Festlager 9.1- 9.3 und Befestigungspunkte 7.1-7.3 an der Wasserlanze 6 gegenüber dem zentralen Drehpunkt der Schwenkvorrichtung 5, welcher als geometrischer Punkt 0 angesetzt wird, besitzen:
Drehpunkt von Teil-Nr. geometrischer Punkt X Y z
5 0 0 0
7, 1 X7,l Y7,l Z7.1
7,2 X7)2 Y7,2 Z7,2
7,3 X7,3 Y7,3 Z7,3
9, 1 X9,l Y9,l Z9,l 9,2 An 2 **• 2 ^9 ">
9,3 X9,3 X9,3 Z9,3
Selbstverständlich gelten die in Fig. 2 und 3 und obiger Tabelle angegebe¬ nen Koordinaten nur bei punktförmigen Drehpunkten, z.B. in Form eines Kugelgelenkes. Bei der in Fig. 1, 2 und 3 gezeichneten vereinfachten Lösung mit äugen- und ringförmigen Verbindungselementen sind im Dreh¬ punkt noch eventuelle Korrekturen vorzunehmen. Diese sind bei der Erpro- bung einstellbar, da bei allen mechanischen Bewegungen der Bewegungs¬ elemente ein notwendiger Toleranzbereich vorhanden ist.
Über den Drehpunkt mit den Koordinaten X; Y; Z = 0, dem Bewegungs¬ punkt 5, werden die geometrischen, theoretischen Koordinaten der zu reini- genden Wandbereiche und deren Grenzen dadurch bestimmt, daß die geome¬ trische Gerade des theoretischen Strahles des Wassers der Lanze 6 auf den Wandflächen der Wärmeanlage einen, jeder Lanzenstellung zugeordneten geometrischen Punkt 12 auf der Wand bestimmt. Diese Koordinaten können im Rahmen der Erfindung für Korrekturwertbestimmungen der Wasserlanzen- Stellung genutzt werden.
In Fig. 4 ist die Geometrie eines Brennkammerteiles aufgezeichnet. Im unteren Teil befinden sich sechs Brenneröffnungen B, im oberen Teil sechs Rauchgasrücksaugöffnungen R. Der Montagezustand einer Wasserlanze 6 nach Fig. 2, 3 ist mit seinem Bewegungspunkt 5 eingezeichnet. Für die waagerechte Ebene "W" mit den Koordinaten Y=0 ergeben sich an der Brennkammerwand Wb die Blasgrenze Gr, über den waagerechten Schwenk¬ bereich Sw an der Brennkammerwand Wc die Blasgrenze G,, für die Ebene X=0 ergibt sich auf der Blaskammerwand Wc von der Blasgrenze G0 über den senkrechten Schwenkbereich Ss der Grenzpunkt Gu (oben, rechts, ... usw. ist logischerweise spiegelbildlich zu Fig. 2, 3 angeordnet). Jedem beliebigen weiteren Wandpunkt in der Brennkammer kann geometrisch eine Koordinate der Lanzenstellung zugeordnet werden. Bei einer bevorzugten Ausführung erfolgt dies geometrisch unter Nutzung der vorhandenen Brenn- kammermaße z.B. über ein mathematisches Programm.
Bei einer alternativen Ausführung werden mittels vor-Ort-Messungen charak¬ teristische Punkte der Brennkammerwände bestimmt, z.B. über die Lan¬ zenstellung ersetzende Laserstrahlen, welche im Stillstand des Kessels einge- setzt werden, dabei muß selbstverständlich die Längs- und Querdehnung der Wandflächen beim Kesselbetrieb berücksichtigt werden, oder andere geeignete Meßvorrichtungen auch im Dauerbetrieb.
In analoger Weise werden dann geometrisch auf mathematischem oder meßtechnischem Weg Blaswege für zu reinigende Flächenbereiche bestimmt und in die Steuerung der Bewegungselemente 8.1-8.3 eingegeben. Ein Beispiel dafür ist die in Fig. 4 eingezeichnete Blasfigur zur Abreinigung der Schlackebärte unterhalb einiger Rauchgasrücksaugungen R und oberhalb einer Rauchgasrücksaugung. Das theoretische Reinigungsprogramm beginnt bei A und endet bei E. Die theoretische Arbeitsweise ist derart, daß nach Pro¬ grammierung der zugehörigen theoretischen Weg-Zeit-Diagramme, z.B. im Rechner bzw. Datenspeicher der Blockleittechnik, nach Eingabe des ent¬ sprechenden Reinigungs-Befehls der Wasserlanzenbläser in die theoretische Position A fährt (Fig. 4) und mit Öffnung der Wasserzufuhr das Weg-Zeit- Programm der Bewegungselemente 8.1-8.3 bis zum Punkt E abgefahren wird und dort die Wasserzufuhr wieder schließt,
Die bisher beschriebene Programmierung bzw. Steuerung der Blasfigur als sogenannte theoretische Blasfigur mit einem theoretischen geometrisch gera- den Wasserstrahl geht bei diesem Ausführungsbeispiel mit in die nun folgen- de, von einem den Innenraum betreffenden Parameter, beispielsweise des Betriebszustandes des Inneren der Brennkammer, abhängige Korrektur der Steuerung ein.
Am Beispiel nach Fig. 5 wird das Grundprinzip eines Korrektur- Verfahrens der Steuerung beschrieben. Eine Brennkammer wird durch die zu reinigenden Wände Wa (1), Wb, Wc und Wd begrenzt. Im unteren Teil der Wände befinden sich die Brenneröffnungen Bj bis B6, im oberen Teil die Rauch- gasrücksaugöffnungen Rj bis R6. In der Wand Wa ist mittig die Luke La, in der Wand Wc die Luke Lc angeordnet. Mittig der Luken befindet sich deren geometrischer Punkt A bzw. C. Durch die Punkte A und C soll eine waagerechte geometrische Ebene E angeordnet sein, welche die Wände Wb und Wd mittig in den geometrischen Punkten B und D trifft.
Bei einem Betriebszustand Zj der Brennkammer sind, wie in Fig. 5 darge¬ stellt, die Brenner B1 5 B2, B3 und B6 in Betrieb. Aufgrund der gefahrenen Laststufe L des Kessels, beispielsweise von L, - 90 % und einem Luft¬ verhältnis = lambda in einem Betriebszustand Zi , wird eine vorgegebene Gasmenge (Mühlenfördergas und Heißluft) in die Brennkammer eingeblasen. In Abhängigkeit von Last, Brennstoffmenge/qualität, Luftverhältnis und insbesondere von der in Betrieb befindlichen Mühlen/Brennerkombination des Betriebszustandes Zj stellt sich ein Strömungsprofil in der Brennkammer ein, welches sich in der Regel von anderen Betriebsbedingungen unterscheidet. Um diesen Betriebszustand Zj zu veranschaulichen, sind für den Betriebs- zustand Zx das Geschwindigkeitsprofil P (A-C) und P (B-D) des Flammen/- Rauchgasgemisches in Höhe der Ebene W entlang der Linien A-C und B-D strich-punktförmig in der senkrechten Ebene und die Geschwindigkeitszentren Wj, W7, W3 und W6 der zugeordneten Flammenstrahlen beim Durchtritt durch die Ebene W gestrichelt eingezeichnet. Dieses Geschwindigkeitsprofil zeigt eine Konzentration der Flammenströmung im Bereich der C- und B- wandseitigen Querschnitte mit erheblichem Geschwindigkeitsanstieg gegenüber den Wandbereichen A und D.
In der Luke 2 ist die Wasserlanze 6 installiert. Als Beispiel wird mit der eingezeichneten senkrechten Stellung dieser Lanze 6 zur Wand Wa (Lanzen¬ koordinate F (0,0)) entsprechend der Linie A-C der geometrische Punkt C auf der Wand Wc erreicht. Durch die Schwerkraftwirkung des Strahles würde in der Praxis bei außer Betrieb befindlichem Kessel eine parabelför- mige Strahlbahn entstehen, welche als dünn punktierte Linie eingezeichnet die Wand Wc an der Stelle Cs trifft. Die aufwärtsführende Strömung im Zusammenhang mit den stark in Richtung der Brennkammer-Ecke Wb/Wc ansteigenden Strömungsgeschwindigkeiten, wie oben schon beschrieben, führt im Betriebszustand Z, der Brennkammer bei der Lanzenstellung L (0,0) zur Strahlführung entsprechend der dick punktierten Linie und zum "wahren Auftreffpunkt" Cw. Dabei weist die "wahr" getroffene Fläche Fw eine strömungsabhängige Ovalität auf. Diese Abweichung des Wasserstrahltreff¬ punktes Fw von den geometrischen Strahlkoordinaten des Punktes C (0,0) der Lanzenstellung L (0,0) in ihrer Auswirkung auf die Blasfigur wird erfindungsgemäß erkannt und nicht negiert.
Bei der hier dargestellten erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Positionierung eines steuerbaren Lanzenbläsers wird bei einem Musterbetrieb Z, die Lanze jetzt derart von der Ausgangsstellung L (0,0) verschoben, daß der wahre Treffpunkt C^, des Strahles sicher bestimmt und damit "wahr" auch getroffen wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß bei geöffneter Luke Lc die Stellung L (x0, y0) der Lanze bestimmt wird, bei welcher der auf der Wand Wc auftreffende Wasserstrahl deutlich durch die geöffnete Luke in das Kesselhaus bläst. Nun wird der jetzt eindeutig bestimmten "wahren" Trefffläche des Punktes C auf der Wand Wc mit der theoretischen Führungskoordinate F (0,0) die "wahre" Lanzenstellung L (X0, y0) in der Steuerung des Bläsers zugeordnet.
Figur 6 verdeutlicht eine koordinatenmäßige Erfassung der Wasserlanzen- Stellung aus der Figur 5. Für die Umrechnung der Stellungen der Bewe¬ gungselemente 8.1-8.3 und ihrer Befestigungspunkte 7.1-7.3 von Fig. 1-3 in Koordinaten für die Lanzenstellung wird entsprechend Fig. 4 und 5 in einer Entfernung ZWL vom Drehpunkt 5 (Z = 0) eine Führungsebene F aufge¬ spannt. Die Lanzenachse durchtritt diese Ebene F im Koordinaten-Punkt Y VL> WL- Somit ist jeder Lanzenstellung mit ihren Längen bzw. Koor¬ dinaten der Bewegungselemente 8.1-8.3 eine Koordinate F (Y, X) zugeord¬ net. Da im Beispiel von Fig. 5 diese Ebene F im Winkel von 90° zu den Brennkammerwänden Wb, Wd und von 0° zur Brennkammerwand Wc steht, ergeben sich vereinfachte mathematische Beziehungen der Geometrie zwischen Lanzenstrahlrichtung F (Y; X) und dem theoretischen Auftreffpunkt des Strahles auf oben genannten Wänden. Bei bekanntem wahrem Auftreffpunkt Cw bei bekanntem Betriebszustand Zλ wird eine entsprechende Koordinaten¬ zuordnung durchgeführt.
Mit Fig. 7 wird die Wirkungsweise eines Korrekturverfahrens von der theoretischen zur "wahren" Trefffläche des Wasserlanzenbläsers für das beschriebene Beispiel erläutert. Die Brennkammer von Fig. 4, 5 besitzt die Brennkammer-Wand Wc, welche in Fig. 7 dargestellt ist. Die Wand Wc besitzt weiterhin die großen Luken a bis g und die kleinen Luken i bis m, weiterhin die Rücksaugöffnungen R4 und R5, die Brenneröffnungen B4 und B5. Die in Fig. 4 dargestellte theoretische Blasfigur A-E für die Reinigung der Umgebung der Rauchgasrücksaugungen R.1,5,6 ist m^ seinem Figurenteil "r" auf der Wand Wc von A beginnend, ebenfalls in Fig. 7 eingezeichnet. Auf der Wand Wc sind dargestellt die in Fig. 4 erläuterte theoretisch waagerechte Blaslinie Gth (y = 0) des Schwenkbereiches Sw von der linken Brennkammer- Ecke bis G1? die theoretische senkrechte Blaslinie G^ (x = 0) des Schwenkbereiches
Ss von G0 bis Gu, - die theoretische waagerechte Blaslinie G^ (y = Gu) vom Winkel 12-5-
Gu über dem Schwenkbereich Sw, die theoretische waagerechte Blaslinie G^ (y = G0) vom Winkel 12-5-
G0 über dem Schwenkbereich Sw, die theoretische senkrechte Blaslinie G^ (x = G.) vom Winkel 12-5-G. über dem Schwenkbereich Ss.
Die letzten drei sind in diesem Ausführungsbeispiel Begrenzungslinien des Schwenkbereiches und bilden wegen der geometrischen Verhältnisse bei Steuerung des Wasserlanzenbläsers mittels der Koordinatenebene F und y = konst. bzw. x = konst. außer bei x = 0 bzw. y = 0 parabolische Linien. Durch die Strömungs- und Schwerkraft-Einwirkungen des bekannten und registrierten Betriebszustandes Z1 wird bei den beschriebenen Blasfigurgren¬ zen das Blasfeld G^ durch die Blasstrahlablenkung jedoch noch weiter verschoben, so daß "wahr" die Blasgrenzen B auf der Wand Wc erreicht werden. Dadurch sind im Betrieb Korrekturen von x bzw. y beim Abfahren von theoretischen waagerechten/senkrechten Blaslinien auf der Wand Wc erforderlich. Diese Korrekturen verstärken sich, wenn der Blasstrahl die um 90° versetzten Wände, hier Wb bestreicht.
Die Korrektur der "wahren" Blasfläche G auf der Wand Wc in Richtung theoretische Begrenzungen G^ (y = Gu), GΛ (x = Gi), G^ (y = G0) mit der linken Eckbegrenzung von Wb/Wc erfolgt wie folgt:
0. Die theoretischen Grenzkoordinaten G^ werden mittels mathematischem Programm für die Wand Wc berechnet und einem Steuerprogramm Fp der Koordinatenebene F des Wasserlanzenbläsers zugeordnet. Das durch die Gth-Linien begrenzte Feld wird analog mit Einzelkoordinaten flä¬ chendeckend berechnet und zugeordnet.
1. Die Wasserlanzenbläser-Steuerung erhält ein Suchprogramm, bei wel¬ chem die Umgebung einer Suchkoordinate schrittweise abgefahren wird. Eine theoretische Blasfigur "su." des Suchprogrammes ist stellvertretend für alle Suchkoordinaten für die Suchkoordinate 1 der Luke 1 einge¬ zeichnet.
2. Die theoretische Koordinate 1 (x., y.) des Wasserlanzenbläsers auf der Führungsebene F (Fig. 4, 5) für den theoretischen Auftreffpunkt 1 wird in das Suchprogramm eingegeben. Die Luke 1 wird geöffnet. Das Blas- Programm suj wird gestartet. Der Wasserstrahl bläst beginnend von der theoretischen Koordinate 1 das Suchprogramm su. schrittweise ab. Er¬ reicht die Blasfigur eine Koordinate, bei welcher der Wasserstrahl deutlich bzw. maximal durch die Luke 1 bläst, wird das Programm angehalten bzw. die Koordinate des Wasserlanzenbläsers auf der Füh¬ rungsebene F registriert und diese "wahren" Treffkoordinaten 1' (x.\ y,') unter 1' gespeichert. Für das Beispiel von Fig. 7 erfolgt dieses auf der Wand Wc am Ort der theoretischen Koordinate 1'. Die Stopzeit 7F des Programmes su. auf der Führungsebene F und die Treffzeit τWc,l auf der Wand W ' Pc am Ort 1 stimmen dabei nicht überein. Die
Laufzeit r des Strahles vom Düsenaustritt bis zum Auftreffen bei 1 muß mitberücksichtigt werden. Sie wird experimentell bzw. rechnerisch in
Abhängigkeit von den Konditionen des Strahlaustrittes (Druck, Durch¬ messer, Menge usw.) bestimmt.
3. In gleicher Weise wie 2. wird dieses Verfahren für ausgewählte oder alle Luken a bis m ausgeführt und die "wahren" Koordinaten a' bis m' werden gespeichert. Im Beispiel werden die Koordinaten der Luken a-c nicht getroffen und entfallen für die weitere Korrektur.
4. Über ein Rechenprogramm werden die Korrekturen d-d' bis m-m' in das Flächenprogramm Fp der Wasserlanzenbläser-Koordinatenebene F eingegeben und dieses über z. B. Vektorenkorrektur auf das wahre Treffer-Flächenprogramm Fp' (Zλ) umgerechnet.
5. Nach 4. ist jeder Koordinate auf der Wand Wc eine "wahre" Lanzen- Stellung über das Programm Fp' derart zugeordnet, daß für den Be¬ triebszustand Zi jede Wandkoordinate mit Genauigkeit über die wahren Wasserlanzenkoordinaten getroffen werden und die theoretischen Blas¬ grenzen Gflj als "wahre" Grenzen auch wirklich erreicht werden.
6. Für den Blasbetrieb sind auf der Wand bestimmte Blasfiguren vorgege¬ ben. Im Beispiel ist dies die Blasfigur A-E von Fig. 4. Ihre theoreti¬ schen Blaskoordinaten sind als Unterprogramm im Programm Fp gespei¬ chert, welches die geometrische Koordinatenumsetzung übernimmt, Koordinaten der Bewegungselemente 8.1-8.3 in Koordinaten der Steuer- ebene und geometrische Koordinaten der Auftreffpunkte eines geraden
Wasserstrahles auf den Wandflächen zu verwandeln.
Über das Programm Fp' wird unter Eingabe von Betriebszustandspara- metern, z. B. Z, , das Programm Fp' (Zλ) aktiviert und die theoreti- sehen Koordinaten der Blasfigur A-E werden in "wahre" Koordinaten
A-E umgerechnet.
7. Auf Befehl Fp' (Zι)A_E wird dann die Blasfigur A-E mit dem Betrieb des Wasserlanzenbläsers abgefahren. Es wird dabei eine Übereinstim- mung zwischen theoretischer beziehungsweise gewünschter und wahrer Blasfigur A-E erreicht.
8. Das Korrekturverfahren von Punkt 2. bis 6. wird für die wichtigsten Betriebszustände bzw. beliebige Zj durchgeführt und gespeichert und damit sind für verschiedene Betriebszustände Zx die wahren Blasfiguren fahrbar.
9.1 Sind Betriebszustände Zκ nicht gespeichert, können über Programm PA' und Eingabe des Betriebszustandes Zκ Ähnlichkeitsvergleiche mit be¬ kannte Betriebszuständen Zj durchgeführt werden und damit der best¬ geeignete Zustand zugeordnet werden, mit Zκ = f (Zj), und danach Blasfiguren abgefahren werden.
9.2 Es kann aber auch nach Auswahl von Zκ = f (Zj) das Korrekturver¬ fahren von 2. bis 6. durchgeführt werden. Dieses wird dann wegen der schon angenäherten Koordinaten von a bis m sehr verkürzt betrieben und danach Zκ = Zi neu programmiert.
9.3 Zu einem weiteren Betriebsfall mit unbekanntem inneren Zustand der Brennkammer wird nur die Blasfigur mit dem Programm Fp gefahren, damit erfolgt zumindest eine Korrektur der Blasfigur hinsichtlich der Wandschrägen und Winkelverhältnisse. Nach dieser Korrektur besitzen im Anwendungsbeispiel die Figurgrenzen G^ wieder die Wandkoor- dinaten x = konst. bzw. y = konst..
Bei einem weiteren Beispiel werden die wahren Trefforte a bis m durch beliebig gleiche, aber auch durch an einer Brennkammer oder Brennkammer- Wand unterschiedliche Sensor- oder Anzeigetechnologien nach dem Verfahren 1. bis 3. bestimmt. Solche Technologien wurden schon ausführlich oben beschrieben.
Bei einem weiteren Verfahren werden bei der Erstinbetriebnahme des Was- serlanzenbläser-Verfahrens in erster Näherung nur beliebige theoretische Blasfiguren nach Programm Fp bei Betriebszuständen Z gefahren, die dabei registrierten Sensor- oder Anzeige-Treffpunkte registriert, dem Zustand Zj zugeordnet und in zweiter Näherung bei wiederholter gleicher Blasfigur oder anderer Blasfigur in einer zweiten Näherung dem Programm Fp (Zj) zu- geordnet. Auf diese Art kann durch Überlagerung mehrerer Näherungen und damit Messungen eine maximale Blasgenauigkeit der Figuren, aber auch eine ständige Korrektur wahrer Blaskoordinaten erreicht werden.
Bezugszeichenliste
1 Wand
2 Luke
3 innere Auskröpfung
4 äußere Auskröpfung
5 Bewegungspunkt, Kugelgelenk
6 Wasserlanze
7.1-7.3 Befestigungspunkte an der Wasserlanze
8.1-8.3 Bewegungselemente
9.1-9.3 Befestigungspunkte an der Wärmeanlage
10 Wasseranschluß
11 Wasserzufuhr
12 erster Träger
13 Dampfrohr
14 zweiter Träger
15 Lichtgitterrost
16, 17 Geländer
18 Schaltschrank, Steuerschrank
19 Außenhaut der Wärmeanlage
20 Wasserführung
44 Wegaufnehmer
45 Mittel zur Steuerung und/oder Registrierung
46 Datenübertragungsweg
Δ Alpha Drehwinkeländerung
Δ L Wegänderung
T Laufzeit des Strahles von der Düse zur Fläche A Anfang
A,B,C,D mittiger Punkt in einer Luke
B,B1-B6 Brenneröffnung
CS Auftreffpunkt des Wasserstrahles bei parabelförmiger Strahlbahn
Cw wahrer Auftreffpunkt
E Ende, waagerecht geometrische Ebene
FP Steuerprogramm
F0 Koordinate
Fw Wasserstrahl trefffläche
G Grenzpunkte
Gl,r,o,u Blasgrenze
Gth theoretische Blaslinie
L'a.c Luke
L Laststufe des Kessels, Lanzenstellung po Geschwindigkeitsprofil
R,R1-R6 Rauchgasrücksaugeöffnung
S Arbeitsbereich
Ss senkrechter Schwenkbereich sw waagerechter Schwenkbereich w Ebene
Wa,b,c,d Brennkammerwand
W, Wasserlanze
Wl,2,3,6 Geschwindigkeitszentrum
X, Y, z Koordinaten
Zj gespeicherter Betriebszustand z nichtgespeicherter Betriebszustand
Zl Betriebszustand a-m Lukenkoord inaten
1 links, theoretischer Auftreffpunkt
1' wahrer Auftreffpunkt
0 oben r rechts
SUj theoretische Blasfigur u unten

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Positionierung eines steuerbaren Lan¬ zenbläsers zur Reinigung einer vorgebbaren Fläche eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Abla¬ gerungen absetzen, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Auftrefffleck eines Reinigungsmediums des Lanzen- bläsers auf einer zu reinigenden Fläche des Innenraumes und
mindestens eine Position von mindestens einem Teil des Lanzen¬ bläsers, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums aus dem Lanzenbläser feststellbar ist, bestimmt und registriert werden sowie
eine Korrelation zwischen mindestens dem Auftrefffleck und der Position unter Einbeziehung von mindestens einem den Zustand im Innenraum betreffenden Parameter hergestellt wird, .
wobei mittels der Korrelation die Positionierung des Lanzenbläsers zur Reinigung der vorgebbaren Fläche für den jeweiligen Zustand im Innenraum bestimmbar wird.
2. Verfahren zur Reinigung eines heizbaren Innenraumes, vorzugsweise eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen absetzen, mit einem steuerbaren Lanzenbläser, dessen Reinigungsmedium auf eine vorgebbare zu reinigende Fläche des Inneraumes auftreffen soll, wobei einer vor¬ gegebenen Steuerung des Lanzenbläsers eine dem Zustand im Innenraum und/oder dem Zustand des Reinigungsmediums zugeordnete Korrelation so überlagert wird, daß die vorgebbare, zu reinigende Fläche durch das Reinigungsmedium bei jedem Zustand im Innenraum planmäßig getroffen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Korrelation aufbaut auf der Beobachtung von mindestens einem Auftrefffleck des Reinigungsmediums auf einer Fläche des Innenraumes bei bestimmten Zuständen im Innen¬ raum und mindestens einer dazu bekannten Position von mindestens einem Teil des Lanzenbläsers, durch welche die Ausströmrichtung des Reinigungsmediums aus dem Lanzenbläser feststellbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mindestens ein Teil des Lanzenbläsers so positioniert wird und/oder daß ein Wert, wie ein Druck, ein Volumenstrom oder eine Fließgeschwindigkeit, der das Reinigungsmedium kennzeichnet, so ge¬ steuert oder geregelt wird, daß die vorgebbare, zu reinigende Fläche durch das Reinigungsmedium planmäßig getroffen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß eine Bestimmung des Auftrefffleckes mittels Wahrneh¬ mungsmitteln erfolgt, vorzugsweise mittels Sensoren in den zu reinigen¬ den Wänden oder optischen Einrichtungen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß eine Bestimmung des Auftrefffleckes mittels einer physi¬ kalischen und/oder chemischen Auswirkung des auftreffenden Reinigungs¬ mittels, insbesondere einer Schockwirkung an einer Fläche des Innenrau¬ mes, erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen dem Auftrefffleck und einem sich aus der Geometrie der Position der Reinigungsvorrichtung gewinnbaren theoreti¬ schen Strahlzielpunkt des Reinigungsmediums auf der zu reinigenden Fläche des Innenraumes eine Beziehung erstellt wird, die in die Korre¬ lation eingeht, insbesondere daß bei Abweichung zwischen dem Ziel¬ punkt und dem Auftrefffleck des Reinigungsmediums ein Korrekturwert in die Korrelation eingeht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bekannte Auftreffflecken und Positionen, vorzugsweise mindestens je drei Werte, in der Form miteinander gekoppelter Vektor¬ felder als Referenzwerte in die Korrelation eingehen, insbesondere zur Bestimmung von fiktiven Auftreffflecken.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein mathematischen Modell des Innenraumes zur zumindest näherungsweisen Bestimmung eines fiktiven Auftrefffleckes in die Korre¬ lation eingeht, insbesondere eine Modellierung unter Berücksichtigung von mehreren Parametern, die den Zustand des Innenraumes charak¬ terisieren.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein Auftrefffleck und eine dazugehörige Position des Lanzenbläsers während des Betriebes des Innenraumes, insbesondere eines Kessels, unter definierten Bedingungen gewonnen werden, wobei vorzugsweise auch gleichzeitig ein Parameter, der den Zustand des Innenraumes charakterisiert, ebenfalls gewonnen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein Auftrefffleck in unmittelbarer Nähe eines durch das Reinigungmedium gefährdeten Bereiches, wie einer Brenneröffnung, oder auf einer Öffnung, vorzugsweise Luke, einer zu reinigenden Wand- fläche, bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Überprüfung der Korrelation erfolgt, ob auf der vorgegebenen zu reinigenden Fläche das Reinigungsmedium auftrifft, wobei vorzugsweise gegebenenfalls eine Korrektur der Korrelation vorgenommen wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß durch den in Verbindung zum Innenraum stehenden Parameter ein Zustand des Innenraumes, insbesondere ein lokaler Zu¬ stand, charakterisiert wird, vorzugsweise ein Druck, eine Geschwindig¬ keit, eine Temperatur, ein Massenstrom, dessen Zusammensetzung, eine materialcharakterisierende und/oder eine chemische Größe.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß durch den in Verbindung zum Innenraum stehenden Parameter ein, in Bezug zum Innenraum stehender Betriebszustand mindestens eines Teiles einer zugehörigen Anlage charakterisiert wird, vorzugsweise eine Leistung, ein Massenstrom, ein Mühlenbetrieb und/- oder eine Zeit bzw. ein Zeitabschnitt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mindestens ein Parameter des Reinigungsmediums, vor¬ zugsweise ein Druck, ein Volumenstrom oder eine Fließgeschwindigkeit, in die Korrelation eingeht.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mindestens ein den Lanzenbläser charakterisierender Para¬ meter, vorzugsweise ein Wert einer Düse des Lanzenbläsers für das Reinigungsmedium, in die Korrelation eingeht.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Registrierung des Auftreffflecks und mindestens eines Parameters der Korrelation über die Zeit oder einem Zeitabschnitt erfolgt, vorzugsweise zum Abgleich mittels gespeicherter Werte zur Bildung einer Aussage über den Reinigungserfolg und/oder eines Zustan- des der gereinigten oder der zu reinigenden Fläche.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß mit Hilfe von Werten, die aus einem durchgeführten Reinigungsvorgang resultieren, ein noch anstehender Reinigungsvorgang beeinflußt wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß an einem Auftreffpunkt das Vorhandensein und/oder die Größe und/oder die räumliche Verteilung des Reinigungsmediums be¬ stimmt wird.
20. Steuerbarer Lanzenbläser zur Reinigung eines heizbaren Innenraumes, insbesondere eines Feuerungsraumes, in dem sich Ablagerungen ab- setzen, dessen Reinigungsmedium auf eine zu reinigende Fläche des
Innenraumes auftreffen soll, dadurch gekennzeichnet, daß er eine programmierbare Steuerung des Lanzenbläsers und Mittel zur Speicherung von mindestens einer Korrelation zur planmäßigen Reini- gung der zu reinigenden Fläche in Abhängigkeit vom Zustand im Innen¬ raum aufweist.
21. Steuerbarer Lanzenbläser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß er eine steuerbare Positionierung der Auslaßrichtung des Reini¬ gungsmediums in den Innenraum aufweist.
22. Steuerbarer Lanzenbläser nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß er Mittel zur Beeinflussung des Reinigungsmediums auf- weist, insbesondere Mittel zur Steuerung oder Regelung des Reinigungs¬ mediums.
23. Steuerbarer Lanzenbläser nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß er Mittel zur Bestimmung und/oder Registrierung des Auftreffpunktes des Reinigungsmediums auf die zu reinigende
Fläche und/oder der Position eines Teiles der Vorrichtung aufweist.
24. Steuerbarer Lanzenbläser nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er Mittel zur Erfassung von mindestens einem den Zustand im Innenraum betreffenden Parameter aufweist, insbesondere von einem den Lastzustand, das Reinigungsmedium und/oder eine
Anlage, mit der der Innenraum in Verbindung steht, betreffenden Para¬ meter.
25. Steuerbarer Lanzenbläser nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er Mittel zur Registrierung und Auswertung einer durchgeführten Reinigung aufweist, vorzugsweise zur Steuerung einer noch folgenden Reinigung.
26. Steuerbarer Lanzenbläser nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß er Mittel zur Regelung des Auftreffens des Reini¬ gungsmediums auf die zu reinigende Fläche aufweist.
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