EP1198693B1 - Wasserlanzenbläser zur reinigung von wärmeübertragern, insbesondere einer brennkammerheizfläche - Google Patents

Wasserlanzenbläser zur reinigung von wärmeübertragern, insbesondere einer brennkammerheizfläche Download PDF

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EP1198693B1
EP1198693B1 EP00954323A EP00954323A EP1198693B1 EP 1198693 B1 EP1198693 B1 EP 1198693B1 EP 00954323 A EP00954323 A EP 00954323A EP 00954323 A EP00954323 A EP 00954323A EP 1198693 B1 EP1198693 B1 EP 1198693B1
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EP
European Patent Office
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linear unit
water
lance blower
nozzle
way
Prior art date
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Application number
EP00954323A
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English (en)
French (fr)
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EP1198693A1 (de
Inventor
Hermann Mangold
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Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Original Assignee
Mehldau & Steinfath Feuerungstechnik GmbH
Mehldau & Steinfath Feuerungst
Mehldau & Steinfath Feuerungstechnik GmbH
Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
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Publication date
Priority claimed from DE1999132539 external-priority patent/DE19932539C1/de
Priority claimed from DE1999146188 external-priority patent/DE19946188C1/de
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    • 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
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/02—Supports for cleaning appliances, e.g. frames
    • 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
    • F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
    • F23J3/023—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys cleaning the fireside of watertubes in boilers
    • 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
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G1/166—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits
    • 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
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/04—Feeding and driving arrangements, e.g. power operation

Definitions

  • the invention relates to a water lance blower for cleaning heat exchangers, in particular a combustion chamber heating surface in steam boilers According to the preamble of claim 1.
  • a water lance blower is from DE-A-196 37 700 known.
  • a water lance blower for cleaning heat exchangers is already known, which is attached to the mouth of the blowpipe via a universal joint in a hatch of the combustion chamber wall and in which the rear part of the blowpipe is arranged in a guide which is mounted on a vertical spindle is vertically displaceable, the vertical spindle being horizontally displaceable on a horizontal spindle at the top and bottom.
  • the horizontal spindles are stored at their ends in a box, fastened there and are operatively connected to one another on one side.
  • the guide is formed from a housing that is not rotatably seated on the vertical spindle and carries on the side a fork-shaped holder, in which a gimbal-shaped cage is arranged, which is provided with a sleeve in its inner part and receives the blow tube axially displaceably therein.
  • the horizontal spindles of this water lance blower are surrounded by a bellows to protect the spindles from dirt.
  • Both conventional water lance blowers have two horizontal and one vertical spindles moved by asynchronous motors, the vertical spindle holding the cardan joint for the blowpipe guide via a fork-shaped holder.
  • the control of both blowers is only possible via asynchronous motors by means of incremental encoders after the reference points of the blow pattern have been specified by pulse counting. Due to the cycle times of the programmable logic controller (PLC) and play in the spindle nuts, the process is fraught with inaccuracies.
  • the design of the fan is complex and relatively expensive.
  • the attachment or guidance of the blow pipe over the fork-shaped receptacle is unstable.
  • this blower can only be adapted to a limited extent to various boiler designs, especially in confined spaces.
  • the blowing angle is max. Limited to 60 °. The blower can only be transported as a complete construction.
  • a design of the nozzle head and the nozzle is described in DD 205 976.
  • the integration of an axially displaceable blow pipe for cleaning DD 235 103 shows heat exchangers in the combustion chamber wall.
  • a water lance blower for cleaning heat exchangers, in which the housing of the blower and the receptacle of the gimbal are formed from one part, a feather key, which is T-shaped, in a special way via a flange and a shaft with the housing is connected (DE 42 39 410 A1).
  • the design of this water lance blower is complicated. This results in malfunctions in operation due to contamination and the undesired escape of residual water after the fan is switched off.
  • an arrangement for cooling a water lance blower in which the blower head of the blower is formed from two blowing nozzles which are at an angle to one another (DD 268 759 A1).
  • An expanding jacket tube is arranged around the two angle nozzles, through which cooling air is blown.
  • the expanding cooling air jet causes insufficient cooling of the nozzles.
  • the nozzle center is not exposed to cooling air at all. Deposits cannot be effectively removed with it.
  • a steam nozzle in which the steam is applied Nozzle is cooled by radial air slots by means of air (DE-PS 202 062).
  • the Forming an effective protective veil around the nozzle is with radial slots not possible.
  • the nozzle is also rigid and not movable.
  • the invention has for its object to develop a water lance blower which is easily transportable in individual parts, easy to assemble and to repair, precise control and high repetition accuracy the blow pattern allows without causing increased production costs than contamination of the nozzle head as possible, even under operating conditions to prevent or constant cleaning without complex measures to achieve, so that at no time a reduction in the emerging Nozzle jet occurs through caking and the cooling effect on the To improve nozzle.
  • the linear units are interchangeable in size depending on the boiler and can also be arranged at an angle depending on the space available.
  • the bellows attached to the fittings are connected to the blowpipe.
  • the profile for fastening the linear units to the boiler wall is preferably designed as a U-profile with a flange.
  • Another special feature of the invention is that a targeted use of the pressure difference between the boiler house and the combustion chamber takes place via the recesses of the connecting piece arranged in a circle around the nozzle and its integration into the front universal joint.
  • This pressure difference is used in a particularly advantageous manner via the recessed extension of the connecting piece, that the air flow without significantly changing its direction, on the one hand flows around the nozzle in a veil-like manner and on the other hand via the conically enlarged inlet and the recesses the flow rate of the distributor is increased.
  • This has the consequence that largely no dirt can be deposited in the first place and any existing deposits can be effectively cleaned off without the use of additional media. In this sense, there is no unnecessary turbulence caused by the equalization of the air flow, which would reduce the effect.
  • the nozzle is exposed to considerably less high combustion temperatures of the boiler, since there is a strong cooling due to the veil-like air flow.
  • the distributor ring has circular cutouts.
  • the blower is constructed via the auxiliary frame 1 by means of a U-profile 2 and mounting flange 3 on the boiler wall 4 and via the mounting brackets 5; 6 tied to the wall box 7 (Fig. 1 and 2).
  • the mobility of the blow pipe 8 is on the one hand via a vertical and a horizontal linear unit 9; 10, which are connected to one another via a cross slide 11, and on the other hand via a front and a rear universal joint 12; 13 accomplished. While the front universal joint 12 is used in a round shape with a small gap width, the rear joint 13 is designed as a closed double frame construction 14 with an outer frame 15 and an inner frame 16.
  • the outer frame 15 is over the spacer 17 and ribs 18 and flange 19; 20 connected to the vertical linear unit 9.
  • the inner frame 16 is connected to the outer frame 15 via the recess 21 and spacer 22 with vertical bolts 23.
  • the blowpipe guide 24 (FIG. 4) is held in the center via the horizontal bolt 25 in the inner frame 16.
  • the blow pipe guide 24 has connecting pieces 26 on both sides; 27 for receiving a respective bellows 28; 29, which are connected at their other ends to the blowpipe 8 and thus keep the permanently sliding guide of the blowpipe 8 clean even in the event of heavy dust and dirt accumulation (FIG. 5).
  • Each linear unit 9; 10 is via a servo motor 30; 31 driven.
  • the servomotors 30; 31 are on the resolvers 32; 33 with the respective control unit 34; 35 connected.
  • the nozzle head 36 attached to the blow tube sleeve 24 has the nozzle 37 in its head region (FIG. 6).
  • the connecting piece 40 is fastened / fitted via its ring-shaped thickening 39 in the front universal joint 12 and is characterized by a cylindrical part 46, an adjoining conical extension 38 and an enlarged cylindrical part 49 (FIG. 7).
  • the connecting piece 40 has a distributor ring 42 with recesses 41, which engages in a recess 43 of the nozzle head 36 and is fastened to it.
  • the swirl device 44 arranged in the inlet area of the blow tube sleeve 24 has Installation plates 45 for rectifying the water jet flow (Fig. 9 and 10).
  • the mode of action is as follows:
  • the water lance blower (WLB) is used to remove dirt from heating surfaces in combustion plants.
  • the water introduced suddenly cools the incrustations on the hot tube bundles, causing the slag to flake off.
  • the water is pumped at high pressure through a blow pipe, at the end of which there is a nozzle, not shown.
  • the blow pipe is clamped in the rear part in an axis system, which is able to approach any XY coordinate within the mechanical limits.
  • the water jet can coat a cone / pyramid of up to ⁇ 100 °, based on the axial center of the lance, over the solution according to the invention.
  • the axes are moved by servo drives, which are characterized by their positioning accuracy compared to other systems.
  • all travel commands relating to acceleration, braking, speed and positioning are monitored and controlled via a position measuring system (resolver) integrated in the motor. Deviations from the target position (even after positioning) are automatically tracked. This is called position control.
  • This system suppresses inaccuracies in the movement that z. B. result from mechanical aging.
  • any movement can be programmed - so-called blow figures. These are stored in the control units of the axes. After initiating the program, the WLB works through the blow figure independently. The interdependency of the X and Y axes and the valve for switching the water jet on and off are controlled directly from the program. Commands from higher-level control systems are not required during the blow program. At the end of the program, a ready message is issued.
  • the pressure difference between the boiler house and the combustion chamber through the recesses 41 of the distributor ring 42 leads air 50 around the nozzle 37 in a veil-like manner with a strong increase in their flow speed , In this way, the formation of deposits and caking in the form of dust particles from the combustion chamber is largely avoided without any aids and additional media and, on the other hand, any deposits that may still exist are cleaned. This is done without unnecessarily redirecting the flow direction of the air 50 and without swirling it.
  • the water jet is formed in such a way that it is atomized as a laminar flow in the nozzle 37, so that effective cleaning can take place even in large steam generators with considerable diameters.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. So ein Wasser lanzenbläser ist aus der DE-A-196 37 700 bekannt.
Gemäß DE 41 42 448 ist bereits ein Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern bekannt, der mit der Mündung des Blasrohres über ein Kardangelenk in einer Luke der Brennkammerwand befestigt ist und bei dem das hintere Teil des Blasrohres in einer Führung angeordnet ist, die auf einer senkrechten Spindel höhenverschiebbar ist, wobei die senkrechte Spindel oben und unten jeweils auf einer waagerechten Spindel horizontal verschiebbar ist. Die waagerechten Spindeln sind an ihren Enden in einem Kasten gelagert, dort befestigt und stehen auf einer Seite miteinander in Wirkverbindung.
Die Führung ist aus einem Gehäuse gebildet, daß nicht drehbar auf der senkrechten Spindel sitzt und an der Seite eine gabelförmige Halterung trägt, in der ein kardanförmiger Käfig angeordnet ist, der in seinem Innenteil mit einer Hülse versehen ist und darin das Blasrohr axial verschiebbar aufnimmt.
Die waagerechten Spindeln sind bei diesem Wasserlanzenbläser mit einem Faltenbalg umgeben, um die Spindeln vor Verschmutzungen zu schützen.
Nachteilig bei diesem Wasserlanzenbläser ist, daß die untere waagerechte Spindel über eine Rollenkette von der oberen waagerechten Spindel angetrieben wird. Durch die bei einer Rollenkette vorhandene Fertigungstoleranz und die während des Betriebes auftretende Längenänderung der Rollenkette ist eine Nachregulierung für die untere waagerechte Spindel in beiden seitlichen Kästen erforderlich.
Es mußte also immer die Befestigung für die untere Spindel gelockert, nachgestellt, genau parallel zur oberen Spindel ausgerichtet und dann wieder angezogen werden.
Weiterhin ist die horizontale und vertikale Verschwenkung des Blasrohres zur Mittelstellung während des Betriebes nicht erkennbar und damit eine Kontrolle des automatisch ablaufenden Reinigungsprozesse nicht möglich.
Der Wechsel der relativ schnell verschleißenden Faltenbälge auf den waagerechten Spindeln macht die Demontage der Spindeln aus den Kästen erforderlich.
Weiterhin bekannt ist ein Wasserlanzenbläser, der in einer Luke der Brennkammerwand über einen speziellen Kasten eingesetzt, mit gesonderten Düsen versehen, über zwei waagerechte und eine senkrechte Spindel geführt und mittels einer gabelförmigen Halterung mit Winkelskala und Steckkerbstück justiert ist (DE 196 37 700).
Beide herkömmlichen Wasserlanzenbläser weisen zwei waagerechte und eine senkrechte, von Asynchronmotoren bewegte Spindeln auf, wobei die senkrechte Spindel über eine gabelförmige Halterung das Kardangelenk für die Blasrohrführung aufnimmt.
Die Steuerung beider Bläser ist über Asynchronmotoren nur mittels Inkrementalgebern nach Angabe der Referenzpunkte des Blasbildes durch Impulszählung möglich. Bedingt durch die Zykluszeiten der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) sowie Spiel in den Spindelmuttern, ist der Ablauf mit Ungenauigkeiten behaftet. Die Konstruktion des Bläsers ist aufwendig und relativ teuer. Die Befestigung bzw. Führung des Blasrohres über die gabelförmige Aufnahme ist instabil. Außerdem ist dieser Bläser an verschiedene Kesselkonstruktionen, insbesondere unter beengten Platzverhältnissen, nur beschränkt anpaßbar. Der Blaswinkel ist mit max. 60 ° beschränkt. Ein Transport des Bläsers ist nur als Gesamtkonstruktion möglich.
Eine Ausbildung des Düsenkopfes und der Düse wird in DD 205 976 beschrieben. Die Einbindung eines axial verschiebbaren Blasrohres zur Reinigung von Wärmeübertragern in die Brennkammerwand zeigt DD 235 103.
Allen aufgezeigten Wasserlanzenbläsern ist gemeinsam, daß eine Abreinigung des Düsenkopfes bei Verschmutzungen, die aus dem Dampfkessel über die Luke im Bereich des Düsenkopfes bzw. der Düse auftreten, weitgehend unbefriedigend erfolgt.
Bekannt ist ein Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern, bei dem das Gehäuse des Bläsers und die Aufnahme der kardanischen Aufhängung aus einem Teil gebildet wird, wobei eine Paßfeder, die T-förmig ausgebildet ist, in spezieller Weise über einen Flansch und einen Schaft mit dem Gehäuse verbunden ist (DE 42 39 410 A1).
Die konstruktive Ausbildung dieses Wasserlanzenbläsers ist kompliziert. Störungen im Betrieb durch Verschmutzungen und durch das unerwünschte Austreten von Restwasser nach Abschalten des Bläsers sind die Folge.
Darüber hinaus ist eine Anordnung zur Kühlung eines Wasserlanzenbläsers bekannt, bei der der Blaskopf des Bläsers aus zwei V-förmig im Winkel zueinander stehenden Blasdüsen gebildet wird (DD 268 759 A1).
Um die beiden Winkeldüsen ist ein sich erweiterndes Mantelrohr angeordnet, durch das Kühlluft eingeblasen wird. Der sich erweiternde Kühlluftstrahl bewirkt eine unzureichende Kühlung der Düsen. Insbesondere das Düsenzentrum wird überhaupt nicht mit Kühlluft beaufschlagt. Ablagerungen können damit nicht wirksam beseitigt werden.
Im weiteren ist eine Dampfdüse bekannt, bei der die mit Dampf beaufschlagte Düse durch radiale Luftschlitze mittels Luft gekühlt wird (DE-PS 202 062). Die Ausbildung eines wirksamen Schutzschleiers um die Düse ist mit Radialschlitzen nicht möglich. Die Düse ist darüber hinaus starr und nicht beweglich ausgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserlanzenbläser zu entwickeln, der in Einzelteilen problemlos transportfähig, einfach zu montieren und zu reparieren, eine exakte Steuerung und eine hohe Wiederholungsgenauigkeit des Blasbildes ermöglicht, ohne erhöhte Produktionskosten zu verursachen als auch unter Betriebsbedingungen eine Verschmutzung des Düsenkopfes möglichst zu verhindern bzw. ohne aufwendige Maßnahmen eine ständige Reinigung zu erreichen, damit zu keinem Zeitpunkt eine Verminderung des austretenden Düsenstrahles durch Anbackungen eintritt sowie die Kühlwirkung an der Düse zu verbessern.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Wasser lanzenbläser gemäß Anspruch 1 erreicht.
Die Lineareinheiten sind je nach Kessel in Größe austauschbar gestaltet und können, in Abhängigkeit von den Platzverhältnissen auch schräg angeordnet werden.
Die auf den Anschlußstücken befestigten Faltenbalge sind mit dem Blasrohr verbunden.
Das Profil zur Befestigung der Lineareinheiten an der Kesselwand wird vorzugsweise als U-Profil mit Flansch ausgeführt.
Ein weiteres besonderes Merkmal der Erfindung ist, daß über die kreisförmig um die Düse angeordneten Aussparungen des Verbindungsstückes und seine Einbindung in das vordere Kardangelenk eine gezielte Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen Kesselhaus und Feuerraum stattfindet. Dabei wird in besonders vorteilhafter Weise dieser Druckunterschied so über die mit Aussparungen versehene Erweiterung des Verbindungsstückes genutzt, daß der Luftstrom ohne in seiner Richtung nennenswert verändert zu werden, zum einen in schleierförmiger Weise die Düse umströmt und zum anderen über den kegelförmig vergrößerten Eintritt und die Aussparungen des Verteilers in seiner Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.
Dies hat zur Folge, daß sich weitgehend erst gar keine Verschmutzungen ablagern können und evtl. dennoch vorhandene Ablagerungen wirksam ohne die Anwendung zusätzlicher Medien abgereinigt werden. Es treten in diesem Sinne durch die Vergleichmäßigung des Luftstromes keine unnötigen Verwirbelungen auf, die den Effekt vermindern würden. Außerdem wird die Düse erheblich weniger mit hohen Verbrennungstemperaturen des Kessels belastet, da eine starke Abkühlung durch den schleierartigen Luftstrom stattfindet. Der Verteilerring weist kreisförmige Aussparungen auf.
Durch den Einbau eines Entdrallers im Eintrittsbereich der Blasrohrführung wird auch der Wasserstrahl von Verwirbelungen weitgehend befreit, so daß durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken eines gerichteten Wasserstrahles und einer bündelnden Luftströmung eine maximale Verstärkung und Konzentration der Strahl- und Abreinigungswirkung erreicht wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 -
den Bläser inkl. Befestigung im Querschnitt
Fig. 2 -
den Bläser mit Befestigung im Längsschnitt
Fig. 3 -
den Bläser mit Servomotoren in der Draufsicht
Fig. 4 -
das hintere Kardangelenk mit Doppelrahmenkonstruktion im Querschnitt
Fig. 5 -
die Blasrohrführung mit Anschlußstück für den Faltenbalg
Fig. 6 -
den Blasrohrkopf mit vorderem Kardangelenk und Verbindungsstück im Längsschnitt
Fig. 7 -
das Verbindungsstück im Längsschnitt
Fig. 8 -
das Verbindungsstück im Querschnitt
Fig. 9 -
der Entdraller im Längsschnitt
Fig. 10 -
der Entdraller im Querschnitt
Die Konstruktion des Bläsers ist über den Hilfsrahmen 1 mittels U-Profil 2 und Befestigungsflansch 3 an der Kesselwand 4 und über die Befestigungskonsolen 5; 6 am Mauerkasten 7 angebunden (Fig. 1 und 2). Die Beweglichkeit des Blasrohres 8 wird zum einen über eine vertikale und eine horizontale Lineareinheit 9; 10, die über einen Kreuzschlitten 11 miteinander verbunden sind, und zum anderen über ein vorderes und ein hinteres Kardangelenk 12; 13 bewerkstelligt. Während das vordere Kardangelenk 12 in runder Form mit einer geringen Spaltbreite zur Anwendung gelangt, wird das hintere Gelenk 13 als geschlossene Doppelrahmenkonstruktion 14 mit einem äußeren Rahmen 15 und einen inneren Rahmen 16 ausgeführt.
Der äußere Rahmen 15 ist über das Distanzstück 17 sowie Rippen 18 und Flansch 19; 20 mit der vertikalen Lineareinheit 9 verbunden.
Der innere Rahmen 16 ist über die Aussparung 21 und Distanzstück 22 mit senkrechten Bolzen 23 an den äußeren Rahmen 15 angebunden.
Die Blasrohrführung 24 (Fig. 4) wird über den waagerechten Bolzen 25 im inneren Rahmen 16 mittig gehalten. Die Blasrohrführung 24 weist beidseitig Anschlußstücken 26; 27 für die Aufnahme eines jeweiligen Faltenbalges 28; 29 auf, die an ihren anderen Enden mit dem Blasrohr 8 verbunden sind und so die dauerhaft gleitende Führung des Blasrohres 8 auch bei starkem Staub- und Schmutzanfall sauberhalten (Fig. 5).
Jede Lineareinheit 9; 10 wird über einen Servomotor 30; 31 angetrieben.
Die Servomotoren 30; 31 sind über die Resolver 32; 33 mit der jeweiligen Steuereinheit 34; 35 verbunden.
Der an der Blasrohrhülse 24 befestigte Düsenkopf 36 weist in seinem Kopfbereich die Düse 37 auf (Fig. 6).
Das Verbindungsstück 40 ist über seine kranzförmige Verdickung 39 im vorderen Kardangelenk 12 befestigt / eingepaßt und durch einen zylindrischen Teil 46, eine daran anschließende kegelförmige Erweiterung 38 und einen erweiterten zylindrischen Teil 49 gekennzeichnet (Fig. 7). Im Bereich des erweiterten zylindrischen Teiles 49 weist das Verbindungsstück 40 einen Verteilerring 42 mit Aussparungen 41 auf, der in eine Einziehung 43 des Düsenkopfes 36 eingreift und an ihr befestigt ist.
Der im Eintrittsbereich der Blasrohrhülse 24 angeordnete Entdraller 44 weist Einbaubleche 45 zur Gleichrichtung der Wasserstrahlströmung auf (Fig. 9 und 10).
Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Wasserlanzenbläser (WLB) dient zur Entfernung von Verschmutzungen auf Heizflächen in Feuerungsanlagen. Das eingebrachte Wasser kühlt die Verkrustungen auf den heißen Rohrbündeln schlagartig ab, wodurch die Schlacke abplatzt.
Zur Reinigung der Heizflächen wird das Wasser mit hohem Druck durch ein Blasrohr gepumpt, an deren Ende eine nicht dargestellte Düse sitzt. Das Blasrohr ist im hinteren Teil in ein Achssystem eingespannt, welches in der Lage ist, jeder beliebige XY-Koordinate innerhalb der mechanischen Grenzen anzufahren. Durch die Lagerung des Blasrohres im vorderen Bereich kann der Wasserstrahl über die erfindungsgemäße Lösung einen Kegel/Pyramide von bis zu ± 100 °, bezogen auf die axiale Lanzenmitte, bestreichen.
Das Verfahren der Achsen geschieht durch Servoantriebe, welche sich gegenüber anderen Systemen durch ihre Positioniergenauigkeit auszeichnen. Nach der Referenzierung über einen außenliegenden Endschalter ― nach Zuschalten der Versorgungsspannung ― werden alle Verfahrbefehle in bezug auf Beschleunigung, Abbremsen, Geschwindigkeit und Positionierung über ein in den Motor integriertes Wegmeßsystem (Resolver) überwacht und gesteuert. Abweichungen von der Sollposition (auch nach der Positionierung) werden automatisch nachgeführt. Man spricht hierbei von Lageregelung. Dieses System unterdrückt Ungenauigkeiten in der Verfahrbewegung, die sich z. B. durch mechanische Alterung ergäben.
Um die Reinigung der Heizflächen zu optimieren, ist die Programmierung jeglicher Bewegungen möglich - sogenannte Blasfiguren. Diese werden in den Steuereinheiten der Achsen hinterlegt. Nach Anstoßen des Programms arbeitet der WLB die Blasfigur eigenständig ab. Die Abhängigkeit der X-/ und Y-Achse untereinander sowie das Ventil zum Ein- und Ausschalten des Wasserstrahls werden direkt aus dem Programm gesteuert. Befehle aus übergeordneten Steuerungssystemen werden während des Blasprogramms nicht benötigt. Nach Programmende wird eine Fertigmeldung abgesetzt.
Um ohne aufwendige Maßnahmen eine ständige Reinigung des Düsenkopfes 36 zu erreichen und eine Verschmutzung zu verhindern, wird erfindungsgemäß durch den Druckunterschied zwischen Kesselhaus und Feuerraum durch die Aussparungen 41 des Verteilerrings 42 Luft 50 unter einer starken Erhöhung ihrer Strömungsgeschwindigkeit in schleierartiger Form um die Düse 37 geführt. Dadurch wird ohne Hilfsmittel und Zusatzmedien zum einen die Bildung von Ablagerungen und Anbackungen in Form von Staubteilchen aus dem Feuerraum weitestgehend vermieden und zum anderen evtl. dennoch vorhandene Ablagerungen abgereinigt.
Dies erfolgt ohne eine unnötige Umlenkung der Strömungsrichtung der Luft 50 und ohne deren Verwirbelung.
Durch den Einbau eines Entdrallers 44 mit Einbaublechen 45 im Eintrittsbereich der Blasrohrhülse 24 wird der Wasserstrahl derart ausgebildet, daß er in der Düse 37 als eine laminare Strömung verdüst wird, so daß selbst in großen Dampferzeugern mit erheblichen Durchmessern ein wirkungsvolles Abreinigen erfolgen kann.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
  • 1. Der konstruktive Aufbau des Wasserlanzenbläsers wird erheblich vereinfacht, da
    • eine horizontale Spindel
    • beide Kastenprofile
    • das Gehäuse
    entfallen.
  • 2. Durch die Verwendung von Lineareinheiten anstatt herkömmlicher Spindeln ist der Bläser
    • einfacher an die jeweiligen Platzverhältnisse anzupassen
    • drehbar (schräg) anzuordnen
    • demontierbar zu transportieren
    • einfacher auf- und abzubauen
    • problemlos reparierbar
  • 3. Durch die Entwicklung einer konstruktiv neuen Ausbildung des hinteren Kardangelenkes als geschlossene Doppelrahmenkonstruktion und einer veränderten Aufhängung entsteht ein exakt zu führendes symmetrisches System, welches sehr stabil und beweglich ist.
  • 4. Der dadurch zu erreichende Hub wird stark vergrößert, so daß der Bewegungswinkel bis auf max. 100 ° ansteigt.
  • 5. Durch den Einsatz von Servomotoren mit Resolver und die Verwendung neuer Steuereinheiten, jeweils getrennt für jede Lineareinheit, entsteht
    • ein Regelkreis ohne Ungenauigkeiten mit sehr hoher Wiederholungsgenauigkeit des Blasbildes.
    • Die Steuergeräte der verschiedenen Lineareinheiten kommunizieren miteinander.
    • Ein Nachlauf der Bläser entfällt.
    • Eine zentrale digitale Kontrolle von der Leistungsstufe bis zum Sollwertgenerator ist möglich.
    • Ein integriertes Steuern von Bewegungen und ein Regeln von Geschwindigkeiten ist in einem Gerät möglich.
    • Der Verkabelungsaufwand ist gering.
  • 6. Die Angabe von Referenzpunkten, die Inkrementalgeber, die Impulszählung und die bisherigen Asynchronmotoren können entfallen.
  • 7. Ohne zusätzliche Medienbereitstellung ist eine einfache und wirkungsvolle Freihaltung der Düse von Verunreinigungen sowie eine damit einhergehende Kühlung des Düsenkopfes möglich.
    • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
    1
    Hilfsrahmen
    2
    U-Profil
    3
    Befestigungsflansch
    4
    Kesselwand
    5
    Befestigungskonsole
    6
    Befestigungskonsole
    7
    Mauerkasten
    8
    Blasrohr
    9
    vertikale Lineareinheit
    10
    horizontale Lineareinheit
    11
    Kreuzschlitten
    12
    vorderes Kardangelenk
    13
    hinteres Kardangelenk
    14
    Doppelrahmenkonstruktion
    15
    äußerer Rahmen
    16
    innerer Rahmen
    17
    Distanzstück
    18
    Rippen
    19
    Flansch
    20
    Flansch
    21
    Aussparung
    22
    Distanzstück
    23
    senkrechter Bolzen
    24
    Blasrohrhülse
    25
    Querbolzen
    26
    Anschlußstück
    27
    Anschlußstück
    28
    Faltenbalg
    29
    Faltenbalg
    30
    Servomotor
    31
    Servomotor
    32
    Resolver
    33
    Resolver
    34
    Steuereinheit
    35
    Steuereinheit
    36
    Düsenkopf
    37
    Düse
    38
    kegelförmige Erweiterung
    39
    kranzförmige Verdickung
    40
    Verbindungsstück
    41
    Aussparung
    42
    Verteilerring
    43
    Einziehung
    44
    Entdraller
    45
    Einbaublech
    46
    zylindrischer Teil
    49
    erweiterter zylindrischer Teil
    50
    Luft

    Claims (7)

    1. Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln, der mit der Mündung des Blasrohres (8) über ein vorderes Kardangelenk (12) in einer Luke oder einem Mauerkasten (7) der Brennkammerwand befestigbar und dessen hinteres Teil des Blasrohres (8) in einer Führung angeordnet ist, die senkrecht höhenverschiebbar und waagerecht beweglich an einer an sich bekannten Lineareinheit über ein hinteres Kardangelenk (13) befestigt ist, welches als Innenteil eine Blasrohrführungshülse (24) aufweist, in der das Blasrohr (8) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Blasrohr (8) eine Düse (37) sowie einen Düsenkopf (36) aufweist,
      gekennzeichnet dadurch, daß getrennt über Servomotoren (30; 31) mit Resolver (32; 33) gesteuert, die waagerecht bewegliche und höhenverstellbare an sich bekannte horizontale Lineareinheit (10) über einen Kreuzschlitten (11) auf einer vertikal angeordneten Lineareinheit (9) geführt ist, die über einen Hilfsrahmen (1) und über zwei Befestigungskonsolen (5; 6) an der Kesselwand befestigbar ist, wobei das an der vertikalen Lineareinheit (9) angeordnete hintere Kardangelenk (13) als geschlossene Doppelrahmenkonstruktion (14) ausgeführt ist und dessen äußerer Rahmen (15) in seinem oberen Bereich über ein Distanzstück (17) mit Rippen (18) an der vertikalen Lineareinheit (9) über zwei Flansche (19; 20) verbunden ist, wobei der Flansch (20) für die Aufnahme eines Bolzens (23) eine Aussparung (21) aufweist, so daß ein oberer und unterer Drehpunkt entsteht und der Bolzen (23) über ein weiteres Distanzstück (22) am inneren Rahmen (16) der Doppelrahmenkonstruktion (14) befestigt ist, der in seiner Mitte über einen Querbolzen (25) die Blasrohrführungshülse (24) aufnimmt, welche an beiden Seiten jeweils einen Faltenbalg (28; 29) aufnehmende Anschlußstücke (26; 27) aufweist,
      daß zwischen dem Düsenkopf (36) und dem vorderen Kardangelenk (12) ein Verbindungsstück (40) angeordnet ist, welches im Bereich der im Düsenkopf (36) eingepaßten Düse (37) eine kegelförmige Erweiterung (38), im inneren Bereich des vorderen Kardangelenkes (12) eine in dieses eingepaßte kranzförmige Verdickung (39) und im vorderen Bereich des Düsenkopfes (36) einen auf diesem aufsitzenden, Aussparungen (41) aufweisenden Verteilerring (42) aufweist, der vorzugsweise über ein Gewinde mit dem Düsenkopf (36) verbunden ist.
    2. Wasserlanzenbläser nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lineareinheiten (9; 10) je nach Kessel in ihrer Größe austauschbar gestaltet sind.
    3. Wasserlanzenbläser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lineareinheiten (9; 10) aus ihrer vertikalen bzw. senkrechten Position abweichend, den Platzverhältnissen angepaßt, schräg angeordnet sind.
    4. Wasserlanzenbläser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die auf den Anschlußstücken (26; 27) angeordneten Faltenbalge (28; 29) mit dem Blasrohr (8) verbunden sind.
    5. Wasserlanzenbläser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Profil (2) zur Befestigung der Lineareinheiten (9; 10) an der Kesselwand U-förmig ausgeführt ist.
    6. Wasserlanzenbläser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Verteilerring (42) kreisförmige Aussparungen (41) aufweist.
    7. Wasserlanzenbläser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß im Eintrittsbereich der Blasrohrführung ein Entdraller (44) mit Einbaublechen (45) angeordnet ist.
    EP00954323A 1999-07-08 2000-07-07 Wasserlanzenbläser zur reinigung von wärmeübertragern, insbesondere einer brennkammerheizfläche Expired - Lifetime EP1198693B1 (de)

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