EP1910768B1 - Boiler of a combustion plant and cleaning method - Google Patents
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- EP1910768B1 EP1910768B1 EP06818233A EP06818233A EP1910768B1 EP 1910768 B1 EP1910768 B1 EP 1910768B1 EP 06818233 A EP06818233 A EP 06818233A EP 06818233 A EP06818233 A EP 06818233A EP 1910768 B1 EP1910768 B1 EP 1910768B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/56—Boiler cleaning control devices, e.g. for ascertaining proper duration of boiler blow-down
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
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- F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
- F28G15/00—Details
Definitions
- the present invention relates to a boiler of a combustion plant comprising at least one heat exchange device, which flows through a medium from an inlet to an outlet and is held in the interior of the boiler by means of at least one hanger. Furthermore, a cleaning control device for a boiler of a combustion power plant with at least one heat exchange device and at least one cleaning device for removing combustion residues is described. The invention also relates to a cleaning method for selectively cleaning at least one heat exchange device in the boiler of an incinerator and to a method for operating an incinerator. The invention finds particular application in the field of steam generation, boiler plants heated with fossil fuels and / or additives, waste incineration plants, etc.
- thermal shock effect desired with the combustion residues can lead to additional stresses in the pipe material, which can cause damage if the cleaning process is used in an uncontrolled manner.
- Blast jet velocity, cooling time, blast jet geometry, amount of water and others determined the intensity of the thermal shock.
- Moving horns such as pushers, lunge blowers, long-thrust blowers, rotary blowers, rulers
- Moving horns such as pushers, lunge blowers, long-thrust blowers, rotary blowers, rulers
- Moving horns are regularly retracted only for cleaning purposes in inner areas of the boiler. Accordingly, they are moved in translationally, wherein the lance carrying the cleaning medium optionally rotates, so that the nozzles attached to the lance clean the environment around the lance.
- stationary swivel mounted blowers for example, single nozzles, steam gun blowers or so-called automatic water lance blower (manufacturer: Clyde Bergemann GmbH) are installed. The cold water is supplied at the water lance blowers with a pressure of 12 to 15 bar.
- the effective length of The blow jet is about 20 to 22 m and the blower per blower 200 to 400 m 2 , so that such a cleaning device is particularly suitable for cleaning opposite wall portions of the boiler at a free interior.
- the fan produces a jet of water whose impact diameter is advantageously less than 1 m, so that an area can be cleaned by means of targeted, meander-shaped blowing patterns.
- the cleaning with water jets briefly influences the combustion process, changes the behavior of different combustion control loops and the amount of steam.
- the injected cold water also influences the flue gas temperature, the amount of flue gas and the amount of heat transferred.
- the cleaning of combustion chamber pipe walls with water jets also claimed the pipe material, as this is exposed by the thermal shock increased thermal stresses.
- the US Pat. No. 6,323,442 B1 discloses a method and apparatus for measuring the weight of deposits on heat exchanger tubes by means of voltage sensors, wherein signals of the voltage sensors are corrected by means of thermal sensors.
- the object of the present invention is to at least partially solve the technical problems described with reference to the prior art.
- a device is to be specified with which a selective and effective cleaning of heat exchange devices inside a boiler of a combustion plant can be performed.
- methods are to be specified, which ensure gentle cleaning at a consistently high efficiency of the incinerator.
- the proposed here boiler of a combustion system comprising a plurality of heat exchange means s which are fixed via a plurality of suspension points in a horizontal or horizontal plane to a common suspension device and superimposed hanging positioned, each of a medium from a respective inlet towards each an outlet is flowed through and held in the interior of the boiler by means of at least one common hanger , wherein the heat exchange means span a cross section of the boiler, wherein means for determining the temperature of the medium at the inlet and the outlet are provided , so that a temperature difference of the medium for each heat exchange device is determinable, and the at least one hanger device comprises means for determining the weight of the heat exchange means en , wherein the means for determining the weight are arranged so that statements about the G can be made over the cross-section of the boiler, and thus with the means for determining the temperature and the means for determining the weight of the surfaces to be cleaned of the heat exchange device are identifiable.
- the boiler referred to here is preferably a coal-fired, in particular lignite-fired, boiler of an incinerator.
- the invention described here for boilers with at least one vertically arranged interior, shaft or so-called “train” running (especially so-called “tower boiler” and / or “2-train boiler”), in which a plurality of heat exchange devices suspended one above the other in the (vertical) interior of the boiler are positioned.
- the exhaust of combustion flows through the heat exchange means against gravity, wherein heat is transferred from the hot exhaust gas to the heat exchange means.
- the heat exchange device is preferably designed as a so-called tube bundle or as a coil.
- a heat exchange device accordingly comprises at least one, preferably multiply bent, tube, through which a medium, for example water or steam, flows, and with the aid of which the heat can be removed from the interior of the vessel.
- a medium for example water or steam
- Such heat exchange devices span, for example, a cross section of the boiler of 20 mx 20 m and have a height of up to 3 m.
- For tower boilers for lignite or hard coal for example, at least 5 or 7 such heat exchange devices can be arranged one above the other be.
- Such a heat exchange device has its own circuit, so that the medium, in particular water or steam, is introduced via an inlet of the heat exchange device into inner regions of the boiler and led out again via an outlet. As it flows through the heat exchanger, the medium absorbs heat energy.
- the temperature of the medium can be used. Therefore, here means for determining the temperature of the medium are positioned at least at the inlet or at the outlet. It is initially irrelevant whether the temperature of the medium directly or indirectly, for example, based on the temperature of the line, etc .; is determined.
- the positioning of the means is preferably such that a temperature characteristic of the entry of the medium is detected with a corresponding characteristic temperature of the medium near the outlet. With a desired good heat transfer from the exhaust gas via the heat exchanger device to the medium, a relatively high temperature is found near the outlet.
- the at least one hanger has means for determining the weight of the at least one heat exchange device. Due to the combustion processes inside the boiler or the positioning of internals inside the boiler, partially preferred flow paths of the exhaust gas through the boiler occur. This results in an uneven distribution of combustion residues on the heat exchange device.
- This particular combination of means for monitoring localized deposits of combustion residues with respect to a heat exchange device has the further advantage that the means for determining the temperature of the medium and the means for determining the weight of the heat exchange means proposed here can be positioned outside the boiler, so that they are not exposed to the high thermal and dynamic stresses in the interior of the boiler. For more accurate information can be produced, a simplified data transmission possible and simple sensors and the like can be used. Also in terms of retrofitting and the repair of funds, there are significant benefits in terms of cost and installation.
- the means for determining the temperature of the medium comprise at least one evaluation unit, which determines a temperature difference of the medium with respect to the inlet and the outlet.
- the inlet temperature and consequently the temperature difference between the inlet and outlet of the medium as a measure of the current heat transfer in terms Heat exchange device to use.
- a large temperature difference initiates that a good heat transfer is possible, so the heat exchange device is substantially free of combustion residues.
- a small temperature difference shows that the medium has hardly absorbed any heat during the passage through the heat exchanger, which is very likely due to the build up of combustion residues on the heat exchanger.
- the at least one hanging device comprises a plurality of support members secured respectively via at least one suspension point with the heat exchange means s
- the support elements are preferably tubes, struts, chains or the like, which are positioned from a ceiling of the boiler hanging evenly over a cross section of the boiler.
- These support elements preferably have a plurality of suspension points for a single heat exchange device, so that, for example, such a tube coil or a tube bundle is fastened several times via a support element.
- Very particular preference is the embodiment of the hanger in the way that with a support element and a plurality of heat exchange devices are fixed in the interior of the boiler.
- At least one suspension device and the heat exchange means en over a plurality of suspension points are connected to each other, wherein the suspension points are arranged transversely to the force of gravity and in the region of at least one heat exchange means distributed uniformly in a plane.
- the suspension points form corner points for portions of the heat exchange device, so that the heat exchange device is subdivided similarly to a grid.
- the subregions can have substantially the same surface area, but this is not absolutely necessary.
- the "uniform" distribution of suspension points has the advantage that the exact same information about the addition of combustion residues can be obtained over the cross section of the heat exchanger device or on the boiler.
- the number and location of the suspension points insofar as they are not predetermined solely on the basis of the weight of the heat exchange devices to be supported, advantageously to be chosen such that the cleaning effect of the intended cleaning devices is taken into account.
- the suspension points with respect to which a weight determination is made are chosen such that they are positioned approximately in the region of the range limit of the respective cleaning device. Thus, for example, it can be detected and / or determined which of the adjacent cleaning devices is to be used.
- the means for determining the weight comprise at least one strain gauge.
- Strain gauges are understood to mean, in particular, flat transducers or sensors which can be characterized by an electrical resistance. If they experience a deformation, this results in a change in their electrical resistance.
- Such strain gauges are used to detect changes in shape (strains / compressions) on the surface of components, such as the suspension elements of the hanger.
- Such strain gauges often consist of a kind of measuring grid, either made of a thin resistance wire meandering or etched out of a thin film of resistance material. The measuring grid is regularly mounted on a thin plastic carrier and provided with electrical connections. The electrical resistances formed with the measuring grid are exposed in use mechanical loads that change the amount of resistance.
- strain gauge If a strain gauge is stretched, its resistance increases regularly. The change in the resistance is usually detected by the integration in an electrical circuit (Wheatstone bridge) and used for the quantitative assessment of the stress-induced deformation.
- electrical circuit Woodstone bridge
- Such strain gauges are relatively inexpensive and simple, so that they can be integrated without great technical effort outside the boiler in the hanger. Thus, for example, a characteristic number of the support elements can also be retrofitted with such strain gauges.
- At least one cleaning device for removing combustion residues at the heat exchange devices is provided that with regard to the cleaning effect on subregions of the heat exchange device en different operating conditions can take.
- the embodiment in which a plurality of (for example three, four or five) cleaning devices are provided is preferred.
- a heat exchange device which is constructed with tubes, preferably to translationally movable sootblowers, which can be retracted into inner regions of the heat exchange device.
- the cleaning effect of the cleaning device is influenced, for example, by the cleaning medium used, the blow jet produced (in terms of number, pressure, shape and orientation) and the method of movement of the cleaning device.
- the cleaning medium used in terms of number, pressure, shape and orientation
- those cleaning devices are preferred which can purify the area to be cleaned in a targeted manner and less or even other areas do not clean. So it is possible, for example, that a targeted change in the pressure or the composition of the blowing medium (water / steam) is possible.
- special drives of the cleaning device can be provided, which allow targeted cleaning of the surface to be cleaned, for example, by different feed speeds of the lance in the heat exchange device inside, a variation of the rotational speed of the lance, the off and on of nozzles, etc ..
- the cleaning effect can be predetermined flexibly via a control unit.
- the boiler may also be further developed by providing a control unit connected to the means for determining the temperature of the medium, the means for determining the weight of the heat exchanging means and at least one cleaning device for removing combustion residues.
- information is supplied to the control unit which first of all predetermines the choice of a cleaning appliance and, on the other hand, may influence its operation. For example, if a plurality of cleaning devices are provided in several levels of the boiler, the cleaning devices at the height of the heat exchange device to be cleaned can be selected on the basis of the information obtained with the means for determining the temperature of the medium.
- control unit also comprises data processing devices and data processing programs.
- This cleaning control device is preferably integrated in a boiler of the type described above.
- thermosensor With regard to the temperature sensors mentioned here, reference is made essentially to the above description of the means for determining a temperature of the medium, in particular with regard to their arrangement.
- the design of the temperature sensor itself is not decisive here.
- the weight sensors fulfill the function as already described above in connection with the means for determining the weight.
- the weight sensors comprise strain gauges.
- the arrangement of the weight sensors is chosen here so that statements about the weight distribution can be made.
- the control unit for activating a cleaning device is preferably integrated in a data processing system. It controls or regulates the activation and / or the cleaning action of a cleaning device.
- the control unit may also be provided with a data memory in which, for example, reference limit values for the activation or the mode of operation of the cleaning devices are stored.
- the control unit comprises all required Means for enabling automatic operation of the selective cleaning of heat exchangers in a boiler.
- the means for data connection may include cable, radio and similar connections, as far as their functionality is not impaired in view of the prevailing environmental conditions.
- This cleaning method is preferably realized in the boilers described according to the invention or with the above-described cleaning control device.
- step a the temperature or temperature difference of the medium with respect to each heat exchange device during operation of the incinerator or the boiler is detected or determined and / or stored continuously or at predetermined time intervals.
- step b) it should be noted that the detection of a weight distribution is advantageously carried out jointly for a plurality of heat exchange devices.
- the heat exchange device to be cleaned is determined by means of step a) and the area to be cleaned there is determined by means of step b).
- step a) the heat exchange device, which only allows a small heat transfer to the medium, or the height / level with the appropriate cleaning equipment for their cleaning.
- step b) A further local, selective determination of the area to be cleaned is now carried out by means of step b), in which areas with an increase in weight are detected. Since the flow-through behavior of the exhaust gas through the tower boiler is the same on a regular basis, the values determined by step b) apply in a similar manner to all heat exchange devices provided there.
- step d) is performed only when a predetermined value range of the surface to be cleaned is identified. This means in particular that, under certain circumstances, a predetermined number of partial areas or a sufficiently large total area with respect to one or more heat exchange devices may have to be present before a cleaning process is actually carried out. Thus, for example, it is possible that a single subarea is already being cleaned if the temperature difference of the medium between the inlet and outlet falls below a critical value and / or a critical weight value is exceeded with respect to a subarea of the heat exchanger device.
- step d) comprises cleaning the identified area with an increased cleaning intensity with respect to other partial areas of the at least one heat exchange device.
- increased cleaning intensity can be described, for example, with an increased amount of the cleaning medium per unit area, an increased bubble energy per unit area, and the like.
- the incinerator has a plurality of heat exchangers, each of which is flowed through by a medium from an inlet to an outlet and held in the interior of a boiler of the incinerator by means of a common hanger, and further If a plurality of cleaning devices are provided for removing combustion residues at the heat exchange devices, it is very particularly advantageous that a cleaning process of the type described above according to the invention is carried out during the operation of the incinerator. This has the advantage that, on the one hand, the efficiency of the incineration plant is not influenced in such a significant way as was the case with known plants, which resulted in complete purification of the heat exchange devices.
- the cleaning processes themselves can be reduced to approximately one fifth of the cleaning time of known systems, whereby the amount of cleaning medium used can be reduced by, for example, more than 40%.
- the associated positive effects in terms of operating costs and the life expectancy of the heat exchange devices are obvious.
- Fig. 1 shows a boiler 1 in the manner of a tower boiler, wherein in the firing space 22 shown below coal or lignite is burned, and the exhaust gas to the heat exchange devices arranged above 3 or flows therethrough, before finally via a flue gas duct 23 further (here not shown) facilities of the incinerator 2 is supplied.
- the boiler 1 has above the combustion chamber 22 still a portion of the interior space 7, which is substantially free of internals.
- This area of the interior 7 can preferably be cleaned by stationary blowers, which are pivotally positioned in a permanently hatch of the boiler wall.
- stationary blowers which are pivotally positioned in a permanently hatch of the boiler wall.
- the pivoting cleaning devices 14 can be activated.
- a plurality of heat exchange devices 3 are now positioned, which are flowed through by a medium 4 from an inlet 5 to an outlet 6.
- the arranged in the interior 7 of the boiler 1 four heat exchange devices 3 are held by a hanger 8.
- the hanging device 8 is formed with a plurality of support elements 10, which are each attached via a plurality of suspension points 11 with the heat exchange devices 3. Basically, it does not depend on the actual design of the hanging device 8, so that this is also indicated only schematically. It can be designed differently depending on the type of boiler as well as with regard to the type, number and location of the heat exchange devices, etc.
- Each heat exchange device 3 is provided with means for determining the temperature of the medium 4 at the inlet 5 and at the outlet 6, namely with temperature sensors 19.
- the hanging device 8 is provided with means for determining the weight or the weight distribution in common for all heat exchanging devices 3, wherein these Strain gauges 13 for each support element 10 include.
- the means for determining the weight or the weight distribution is important that they can generate a statement about the weight distribution over the cross section of the boiler 1 and the heat exchange device 3.
- the temperature of the medium 4 is detected during operation of the boiler 1.
- the weight distribution of the heat exchange devices 3 is determined via the strain gauges 13. From these characteristics, the area to be cleaned of the corresponding heat exchange device 3 is now identified, before finally this by means of here next the boiler 1 illustrated cleaning equipment 14 (preferably in the manner of a translationally movable Rußbläsers) to be cleaned.
- Fig. 2 schematically shows a plan view of a heat exchange device 3, as for example, spanning the cross section of an embodiment of a boiler 1.
- the heat exchanger 3 is fixed to the hanger 8 (not shown) via a plurality of suspension points 11 in a horizontal or horizontal plane 12, respectively.
- the suspension points 11 are here regularly or uniformly distributed in the plane 12, so that different partial areas 16 can be delimited.
- the suspension points 11 are arranged in rows and columns perpendicular thereto. In addition to these lines or columns, individual diagrams are shown, which illustrate the time course of the weight of the heat exchange device.
- FIG. 2 For example, the data obtained in evaluating the strain gauges 13 attached to one or more support members 10 attached to the respective row (as in FIG Fig. 1 illustrated).
- the diagrams now illustrate a threshold 25 in terms of weight and a time 26 at which this threshold 25 is exceeded.
- an exceedance of the limit value 25 has already been ascertained, this taking place at different points in time 26.
- FIG. 2 Illustrated diagrams again show an example of the weight change over time. In the diagrams shown at the bottom left, the limit value 25 with respect to a critical weight was also exceeded at a different point in time 26.
- Fig. 3 illustrates a possible situation in a boiler 1, wherein in turn a plurality of heat exchange devices 3 is provided. Due to the operation of the incinerator or the boiler 1, a one-sided accumulation of combustion residues 15 takes place. As a result of this one-sided attachment increased tensile forces are applied to the support members 10 in this area, which lead to a change in length of the support elements 10, which by means of weight sensors 20 (eg in the manner of a strain gauge) can be detected. Due to the greater load on the support element 10 shown on the left, different measured values are detected by means of the weight sensors 20 and passed on to a cleaning control device 18.
- weight sensors 20 eg in the manner of a strain gauge
- the temperature difference of the medium with respect to the inlet and the outlet is determined.
- temperature sensors 19 are positioned near the inlet and the outlet, wherein an evaluation unit 9 determines a temperature difference of the medium.
- the results of this evaluation unit 9 are also provided to the cleaning control device 18.
- an activation of cleaning devices (not shown) is now specifically carried out on the basis of the control unit 17.
- the evaluation units 9 can be combined with each other and optionally also part of the cleaning control device 18 can be.
- the data transfer starting from a Cleaning controller 18 is made to a remote control unit 17.
- Fig. 4 shows a schematic representation of another embodiment of a cleaning control device 18.
- the control device 18 is particularly suitable for use with a boiler of a combustion plant with at least one heat exchange device and at least one cleaning device for removing combustion residues.
- the cleaning control device 18 comprises a plurality of temperature sensors 19 for determining a temperature of the medium in the heat exchange devices (not shown), a plurality of weight sensors 20 for determining the weight distribution of the at least one heat exchange device, a control unit 17 for activating at least one cleaning device (not shown) and Data links 24 to the temperature sensors 19, weight sensors 20 and the control unit 17.
- Such a cleaning control device 18 may also be the subject of a data processing system, a data carrier and / or an operating method.
- Fig. 5 will now also illustrate the cleaning process itself.
- a heat exchange device 3 which is formed with a plurality of tubes 29.
- this heat exchange device 3 can be subdivided into a plurality of partial regions 16, wherein the surfaces 21 of the heat exchange device 3 that can be identified with the means for determining the temperature of the medium and the means for determining the weight distribution are identifiable.
- the identification of the surface 21 to be cleaned has already been carried out in the illustrated situation so that the surface 21 to be cleaned, which is hatched, results.
- cleaning devices 14 For cleaning this heat exchange device 3 more cleaning devices 14 can be used, in which case three cleaning devices 14 are shown. These cleaning devices 14 are preferably a kind of sootblowers, the can be introduced with a feed direction 27 into inner regions of the heat exchange device 3, so that the blowing jet 30 can act in intermediate spaces between the tubes 29.
- a feed direction 27 from left to right is realized with the above-described cleaning device 14, wherein the cleaning device 14 is operated with a substantially constant rotation 28 of the lance 31, which is to be illustrated by the uniform course of the wavy line.
- the cleaning device 14 shown below is moved in translation with the same feed direction 27, but with different speeds.
- the rotation 28 was maintained at the same speed, wherein in the portions of the heat exchange device 3, which need not be cleaned, an increased feed rate was realized, in contrast, in the area of the surface to be cleaned 21 compared to the other cleaning devices 14th was slowed down. This allows an increased release of cleaning medium in this area.
- FIG. 5 Down in FIG. 5 also shown is a cleaning device 14, which operates similar to the cleaning device 14 shown above, but with opposite feed direction 27th
- the cleaning devices 14 operate in the region of the surface 21 to be cleaned with increased pressure, so that here the cleaning medium (water) at about 20 bar in the environment or towards the heat exchange device 3 is discharged while outside of the cleaning surface 21 is operated only at about 10 bar.
- the risk of damage to parts of the boiler or the incinerator can be reduced.
- the cleaning cycles can be reduced from currently 4 to 5 hours per heat exchanger to less than 1 hour in some cases.
- the use of the cleaning medium for example, steam
- the funds used to carry out the cleaning method are inexpensive and can be easily integrated outside the boiler without great thermal and / or dynamic load in existing internal combustion engines. Thus, a particularly effective combination of detection means for combustion residues on heat exchange devices is given.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kessel einer Verbrennungsanlage, der mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung umfasst, die von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmt und im Innenraum des Kessels mittels mindestens einer Hängevorrichtung gehalten ist. Des weiteren wird eine Reinigungssteuereinrichtung für einen Kessel einer Verbrennungskraftanlage mit mindestens einer Wärmeaustauscheinrichtung und mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen beschrieben. Die Erfindung betrifft auch ein Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen mindestens einer Wärmeaustauschreinrichtung im Kessel einer Verbrennungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsanlage. Die Erfindung findet besondere Anwendung im Bereich der Dampferzeugung, der mit fossilen Brennstoffen und/oder Zusatzstoffen beheizte Kesselanlagen, Müllverbrennungsanlagen, etc..The present invention relates to a boiler of a combustion plant comprising at least one heat exchange device, which flows through a medium from an inlet to an outlet and is held in the interior of the boiler by means of at least one hanger. Furthermore, a cleaning control device for a boiler of a combustion power plant with at least one heat exchange device and at least one cleaning device for removing combustion residues is described. The invention also relates to a cleaning method for selectively cleaning at least one heat exchange device in the boiler of an incinerator and to a method for operating an incinerator. The invention finds particular application in the field of steam generation, boiler plants heated with fossil fuels and / or additives, waste incineration plants, etc.
Die Rückstände aus der Verbrennung von Kohle und/oder Zusatzbrennstoffen führen beim Betrieb von Kesseln einer Verbrennungsanlage zu Verschmutzungen der Wärmeaustauschflächen, die nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb der Verbrennungsanlage haben. Die Folgen sind beispielsweise Wirkungsgradverluste durch eine erhöhte Abgastemperatur und/oder eine erforderliche, relativ intensive Reinigung der Wärmeaustauschflächen. Darüber hinaus sind gegebenenfalls Stillstände der Verbrennungsanlage zum Entfernen von hartnäckigen Verschlackungen erforderlich. Problematisch ist auch, dass sich unter Umständen Verbrennungsrückstände an einer Position der Verbrennungsanlage konzentriert ansammeln können, wobei sich diese so genannten "Bärte" gegebenenfalls von den Wänden ablösen und beim Aufprall an Einrichtungen der Verbrennungsanlage Schäden herbeiführen können. Aus diesen Gründen ist es sinnvoll, dass die Verbrennungsrückstände in vorgegebenen Zeitabständen von den Wärmeaustauschflächen entfernt werden.The residues from the combustion of coal and / or additional fuels lead to contamination of the heat exchange surfaces during operation of boilers of a combustion plant, which have adverse effects on the operation of the incinerator. The consequences are, for example, efficiency losses due to an increased exhaust gas temperature and / or a required, relatively intensive cleaning of the heat exchange surfaces. In addition, shutdowns of the incinerator may be required to remove stubborn slags. It is also problematic that, under certain circumstances, combustion residues can accumulate in a concentrated manner at a position of the incinerator, whereby these so-called "beards" may detach from the walls and cause damage on impact at facilities of the incinerator. For these reasons, it makes sense that the Combustion residues are removed from the heat exchange surfaces at predetermined time intervals.
Zur Reinigung derartiger Wärmeaustauschflächen sind bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Reinigungskonzepte bekannt. So wird, neben dem mechanischen Abreinigen (z. B. mittels so genannter Klopfeinrichtungen oder Stahlkugeln) und dem Abreinigen mittels Pressluft oder Schall, vielfach auch auf ein Abreinigen der Wärmeaustauschflächen mittels Dampf bzw. Wasser zurückgegriffen. Den Schlackeansätzen muss zur Reinigung zunächst Wärme entzogen werden, bevor sie erstarren. Kaltes Wasser als Reinigungsmedium ist hierfür besonders geeignet. Die Zerstörung und Ablösung der Verbrennungsrückstände wird durch die plötzliche Verdampfung des auftreffenden und eindringenden Wassers und die damit verbundene Volumenvergrößerung sowie durch die kinetische Wirkung des auftreffenden Reinigungsstrahles hervorgerufen. Die bei den Verbrennungsrückständen erwünschte Thermoschockwirkung kann jedoch beim Rohrmaterial zu zusätzlichen Spannungen führen, welche bei unkontrollierter Anwendung des Reinigungsverfahrens Schäden hervorrufen können. Blasstrahlgeschwindigkeit, Abkühlzeit, Blasstrahlgeometrie, Wassermenge und anderes bestimmten die Intensität des Thermoschocks.For cleaning such heat exchange surfaces a variety of different cleaning concepts are already known. Thus, in addition to the mechanical cleaning (eg by means of so-called knocking devices or steel balls) and the cleaning by means of compressed air or sound, often also resorted to a cleaning of the heat exchange surfaces by means of steam or water. Heat has to be removed from the slag mixtures for cleaning before they solidify. Cold water as a cleaning medium is particularly suitable for this purpose. The destruction and detachment of the combustion residues is caused by the sudden evaporation of the impinging and penetrating water and the associated increase in volume and by the kinetic effect of the impinging cleaning jet. However, the thermal shock effect desired with the combustion residues can lead to additional stresses in the pipe material, which can cause damage if the cleaning process is used in an uncontrolled manner. Blast jet velocity, cooling time, blast jet geometry, amount of water and others determined the intensity of the thermal shock.
Zur Reinigung mittels eines Blasmediums sind translatorisch bewegliche und stationär schwenkbare Bläser bekannt. Bewegliche Bläser, wie beispielsweise Schubbläser, Lanzenbläser, Langschubbläser, Drehrohrbläser, Rechenbläser, werden regelmäßig nur zu Reinigungszwecken in innere Bereiche des Kessels eingefahren. Sie werden demnach translatorisch hineinbewegt, wobei die das Reinigungsmedium führende Lanze gegebenenfalls rotiert, so dass die an der Lanze angebrachten Düsen das Umfeld um die Lanze herum abreinigen. Bei stationär schwenkbar angebrachten Bläsern werden beispielsweise Einfachdüsen, Dampfkanonenbläser oder auch so genannte automatische Wasserlanzenbläser (Hersteller: Clyde Bergemann GmbH) installiert. Das kalte Wasser wird bei den Wasserlanzenbläsern mit einem Druck von 12 bis 15 bar zugeführt. Die wirksame Länge des Blasstrahls beträgt etwa 20 bis 22 m und die Blasfläche je Bläser 200 bis 400 m2, so dass ein solches Reinigungsgerät insbesondere zur Reinigung gegenüberliegender Wandbereiche des Kessels bei einem freien Innenraum geeignet ist. Der Bläser erzeugt einen Wasserstrahl, dessen Auftreffdurchmesser vorteilhafterweise kleiner 1 m ist, so dass über gezielte, mäanderförmige Blasfiguren eine Fläche abreinigbar ist.For cleaning by means of a blowing medium translationally movable and stationary swivel blower are known. Moving horns, such as pushers, lunge blowers, long-thrust blowers, rotary blowers, rulers, are regularly retracted only for cleaning purposes in inner areas of the boiler. Accordingly, they are moved in translationally, wherein the lance carrying the cleaning medium optionally rotates, so that the nozzles attached to the lance clean the environment around the lance. For stationary swivel mounted blowers, for example, single nozzles, steam gun blowers or so-called automatic water lance blower (manufacturer: Clyde Bergemann GmbH) are installed. The cold water is supplied at the water lance blowers with a pressure of 12 to 15 bar. The effective length The blow jet is about 20 to 22 m and the blower per blower 200 to 400 m 2 , so that such a cleaning device is particularly suitable for cleaning opposite wall portions of the boiler at a free interior. The fan produces a jet of water whose impact diameter is advantageously less than 1 m, so that an area can be cleaned by means of targeted, meander-shaped blowing patterns.
Die Reinigung mit Wasserstrahlen beeinflusst kurzzeitig den Verbrennungsvorgang, verändert das Verhalten verschiedener Verbrennungsregelkreise und die Dampfmenge. Das eingeblasene kalte Wasser beeinflusst zudem die Rauchgastemperatur, die Rauchgasmenge und die übertragene Wärmemenge. Die Reinigung von Brennkammer-Rohrwänden mit Wasserstrahlen beansprucht zusätzlich den Rohrwerkstoff, da dieser durch den Thermoschock erhöhten Wärmespannungen ausgesetzt ist.The cleaning with water jets briefly influences the combustion process, changes the behavior of different combustion control loops and the amount of steam. The injected cold water also influences the flue gas temperature, the amount of flue gas and the amount of heat transferred. The cleaning of combustion chamber pipe walls with water jets also claimed the pipe material, as this is exposed by the thermal shock increased thermal stresses.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, mit der eine selektive und effektive Reinigung von Wärmeaustauscheinrichtungen im Inneren eines Kessels einer Verbrennungsanlage durchgeführt werden kann. Gleichfalls sollen Verfahren angegeben werden, die eine schonende Reinigung bei möglichst gleich bleibend hohem Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage gewährleisten.The object of the present invention is to at least partially solve the technical problems described with reference to the prior art. In particular, a device is to be specified with which a selective and effective cleaning of heat exchange devices inside a boiler of a combustion plant can be performed. Likewise, methods are to be specified, which ensure gentle cleaning at a consistently high efficiency of the incinerator.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Kessel einer Verbrennungsanlage gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie einem Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen einer Mehrsahl von Wärmeaustauscheinrichtungen nach den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängig formulierten Patentansprüchen aufgeführt, wobei die dort einzeln genannten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung führen.These objects are achieved with a boiler of a combustion plant according to the features of
Der hier vorgeschlagene Kessel einer Verbrennungsanlage umfasst eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen, die über eine Vielzahl von Aufhängungspunkten in einer waagerechten bzw. horizontalen Ebene an einer gemeinsamen Hängevorrichtung fixiert und übereinander hängend positioniert sind, die jeweils von einem Medium ausgehend von jeweils einem Einlass hin zu jeweils einem Auslass durchströmbar und im Innenraum des Kessels mittels mindestens einer gemeinsamen Hängevorrichtung gehalten sind, wobei die Wärmeaustauscheinrichtungen einen Querschnitt des Kessels überspannen, wobei Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums am Einlass und am Auslass vorgesehen sind, so dass eine Temperaturdifferenz des Mediums für jede Wärmeaustauscheinrichtung bestimmbar ist, und die mindestens eine Hängevorrichtung Mittel zur Bestimmung des Gewichts der Wärmeaustauscheinrichtungen aufweist, wobei die Mittel zur Bestimmung des Gewichts so angeordnet sind, dass Aussagen über die Gewichtsverteilung über den Querschnitt des Kessels vorgenommen werden können, und somit mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur und den Mittel zur Bestimmung des Gewichts die zu reinigenden Flächen der Wärmeaustauscheinrichtung identifizierbar sind. The proposed here boiler of a combustion system comprising a plurality of heat exchange means s which are fixed via a plurality of suspension points in a horizontal or horizontal plane to a common suspension device and superimposed hanging positioned, each of a medium from a respective inlet towards each an outlet is flowed through and held in the interior of the boiler by means of at least one common hanger , wherein the heat exchange means span a cross section of the boiler, wherein means for determining the temperature of the medium at the inlet and the outlet are provided , so that a temperature difference of the medium for each heat exchange device is determinable, and the at least one hanger device comprises means for determining the weight of the heat exchange means en , wherein the means for determining the weight are arranged so that statements about the G can be made over the cross-section of the boiler, and thus with the means for determining the temperature and the means for determining the weight of the surfaces to be cleaned of the heat exchange device are identifiable.
Bei dem hier angeführten Kessel handelt es sich bevorzugt um einen Kohle-befeuerten, insbesondere Braunkohle-befeuerten, Kessel einer Verbrennungsanlage. Besonders vorteilhaft ist die hier beschriebene Erfindung für Kessel mit mindestens einem senkrecht angeordneten Innenraum, Schacht bzw. so genannten "Zug" ausgeführt (insbesondere so genannte "Turmkessel" und/oder "2-Zug-Kessel"), bei dem eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen übereinander hängend im (senkrechten) Innenraum des Kessels positioniert sind. Das Abgas der Verbrennung durchströmt bzw. umströmt die Wärmeaustauscheinrichtungen entgegen der Schwerkraft, wobei Wärme vom heißen Abgas auf die Wärmeaustauscheinrichtungen transferiert wird.The boiler referred to here is preferably a coal-fired, in particular lignite-fired, boiler of an incinerator. Particularly advantageously, the invention described here for boilers with at least one vertically arranged interior, shaft or so-called "train" running (especially so-called "tower boiler" and / or "2-train boiler"), in which a plurality of heat exchange devices suspended one above the other in the (vertical) interior of the boiler are positioned. The exhaust of combustion flows through the heat exchange means against gravity, wherein heat is transferred from the hot exhaust gas to the heat exchange means.
Die Wärmeaustauscheinrichtung ist bevorzugt als so genanntes Rohrbündel bzw. als Rohrschlange ausgeführt. Eine solche Wärmeaustauscheinrichtung umfasst demnach mindestens ein, vorzugsweise mehrfach gebogenes, Rohr, welches von einem Medium, beispielsweise Wasser oder Dampf, durchströmt wird und mit dessen Hilfe die Wärme aus dem Innenraum des Kessels abtransportiert werden kann. Derartige Wärmeaustauscheinrichtungen überspannen beispielsweise einen Querschnitt des Kessels von 20 m x 20 m und weisen eine Höhe von bis zu 3 m auf. Bei Turmkesseln für Braunkohle bzw. Steinkohle können zum Beispiel mindestens 5 oder 7 solcher Wärmeaustauscheinrichtungen übereinander angeordnet sein. Eine solche Wärmeaustauscheinrichtung weist einen eigenen Kreislauf auf, so dass das Medium, insbesondere Wasser bzw. Dampf, über einen Einlass der Wärmeaustauscheinrichtung in innere Bereiche des Kessels eingeleitet und über einen Auslass wieder herausgeführt wird. Beim Durchströmen der Wärmeaustauscheinrichtung nimmt das Medium Wärmeenergie auf.The heat exchange device is preferably designed as a so-called tube bundle or as a coil. Such a heat exchange device accordingly comprises at least one, preferably multiply bent, tube, through which a medium, for example water or steam, flows, and with the aid of which the heat can be removed from the interior of the vessel. Such heat exchange devices span, for example, a cross section of the boiler of 20 mx 20 m and have a height of up to 3 m. For tower boilers for lignite or hard coal, for example, at least 5 or 7 such heat exchange devices can be arranged one above the other be. Such a heat exchange device has its own circuit, so that the medium, in particular water or steam, is introduced via an inlet of the heat exchange device into inner regions of the boiler and led out again via an outlet. As it flows through the heat exchanger, the medium absorbs heat energy.
Als Maß für den Wärmeaustausch kann die Temperatur des Mediums herangezogen werden. Deshalb sind hier Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums zumindest am Einlass oder am Auslass positioniert. Dabei ist zunächst unerheblich, ob die Temperatur des Mediums direkt oder indirekt, beispielsweise anhand der Temperatur der Leitung, etc.; bestimmt wird. Bevorzugt ist dabei die Positionierung der Mittel so, dass eine für den Eintritt des Mediums charakteristische Temperatur mit einer entsprechende charakteristischen Temperatur des Mediums nahe des Auslass erfasst wird. Bei einem gewünscht guten Wärmeübergang vom Abgas über die Wärmeaustauscheinrichtung auf das Medium ist eine relativ hohe Temperatur nahe des Auslass festzustellen. Lagern sich mit der Zeit Schlacke, Asche oder ein anderer Verbrennungsrückstand auf der Oberfläche der Wärmeaustauscheinrichtung an, wird der Wärmeübergang vom Abgas hin zum Medium behindert, so dass die Temperatur des Mediums nahe des Auslass mit der Zeit geringer wird. Die Bereitstellung derartiger Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums erlaubt also die Feststellung, in wieweit eine gesamte Wärmeaustauscheinrichtung die gewünschte Funktion noch erfüllt. Damit kann bereits eine erste Aussage für eine anstehende Reinigung der Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen werden, wobei sich hieraus nur die Information gewinnen lässt, dass eine gesamte Wärmeaustauscheinrichtung zu reinigen ist.As a measure of the heat exchange, the temperature of the medium can be used. Therefore, here means for determining the temperature of the medium are positioned at least at the inlet or at the outlet. It is initially irrelevant whether the temperature of the medium directly or indirectly, for example, based on the temperature of the line, etc .; is determined. The positioning of the means is preferably such that a temperature characteristic of the entry of the medium is detected with a corresponding characteristic temperature of the medium near the outlet. With a desired good heat transfer from the exhaust gas via the heat exchanger device to the medium, a relatively high temperature is found near the outlet. Over time, if slag, ash or other incineration residue accumulates on the surface of the heat exchanger, the heat transfer from the exhaust gas to the medium is hindered, so that the temperature of the medium near the outlet decreases with time. The provision of such means for determining the temperature of the medium thus makes it possible to determine to what extent an entire heat exchange device still fulfills the desired function. This can already be a first statement for a pending cleaning of the heat exchange device can be obtained, which can only gain information that an entire heat exchange device is to be cleaned.
In Anbetracht der Größe der Wärmeaustauscheinrichtung kommen dabei regelmäßig mehrere Reinigungsgeräte zum Einsatz, die gemeinsam eine großräumige Reinigung bewirken würden. Um weitere Auskünfte über die genaue Position der angelagerten Verbrennungsrückstände zu erhalten wird nun hier die Kombination mit weiteren Mitteln angeführt, so dass exaktere Aussagen über die Lage der Verbrennungsrückstände gewonnen werden können. Hier wird deshalb vorgeschlagen, dass die mindestens eine Hängevorrichtung Mittel zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung aufweist. Aufgrund der Verbrennungsvorgänge im Inneren des Kessels bzw. der Positionierung von Einbauten im Inneren des Kessels treten teilweise bevorzugten Strömungspfade des Abgases durch den Kessel auf. Dies hat eine ungleichmäßige Verteilung von Verbrennungsrückständen auf der Wärmeaustauscheinrichtung zur Folge. Durch die Bereitstellung von Mitteln zur Bestimmung des Gewichts können Aussagen über die Gewichtsverteilung der Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen werden, so dass erkennbar wird, welche Zonen bzw. Teilbereiche einer einzelnen Wärmeaustauscheinrichtung besonders verschmutzt sind. Anhand dieser Kenntnisse kann nun eine selektive Reinigung genau nur der stark verschmutzten Teilbereiche der Wärmeaustauscheinrichtung vorgenommen werden.In view of the size of the heat exchange device, several cleaning devices are regularly used, which together would effect a large-scale cleaning. In order to obtain further information on the exact position of the deposited combustion residues, the combination with other means is now mentioned here, so that more exact statements about the position of the Combustion residues can be obtained. Here it is therefore proposed that the at least one hanger has means for determining the weight of the at least one heat exchange device. Due to the combustion processes inside the boiler or the positioning of internals inside the boiler, partially preferred flow paths of the exhaust gas through the boiler occur. This results in an uneven distribution of combustion residues on the heat exchange device. By providing means for determining the weight, statements about the weight distribution of the heat exchange device can be obtained, so that it becomes clear which zones or partial regions of a single heat exchange device are particularly dirty. Based on this knowledge, it is now possible to carry out selective cleaning precisely only of the heavily soiled parts of the heat exchange device.
Diese besondere Kombination von Mitteln zur Überwachung bzw. Bestimmung lokal begrenzter Anlagerungen von Verbrennungsrückständen bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung hat weiterhin den Vorteil, dass die hier vorgeschlagenen Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums und die Mittel zur Bestimmung des Gewichts der Wärmeaustauscheinrichtung außerhalb des Kessels positioniert werden können, so dass diese nicht den hohen thermischen und dynamischen Beanspruchungen im Innenraum des Kessels ausgesetzt sind. Damit sind exaktere Informationen produzierbar, eine vereinfachte Datenübermittlung möglich und einfach aufgebaute Sensoren und dergleichen einsetzbar. Auch hinsichtlich der Nachrüstbarkeit und der Reparatur der Mittel ergeben sich erhebliche Vorteile bezüglich der Kosten und der Montage.This particular combination of means for monitoring localized deposits of combustion residues with respect to a heat exchange device has the further advantage that the means for determining the temperature of the medium and the means for determining the weight of the heat exchange means proposed here can be positioned outside the boiler, so that they are not exposed to the high thermal and dynamic stresses in the interior of the boiler. For more accurate information can be produced, a simplified data transmission possible and simple sensors and the like can be used. Also in terms of retrofitting and the repair of funds, there are significant benefits in terms of cost and installation.
Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass durch die Selektivität nur reduzierter Reinigungsaufwand betrieben wird, so dass die Gefahr der Beschädigung der Wärmeaustauscheinrichtungen geschmälert und die thermischen Bedingungen im Innenraum des Kessels nur wenig beeinflusst wird. War es zuvor beispielsweise erforderlich, zur vollständigen Reinigung einer Wärmeaustauscheinrichtung alle einer Wärmeaustauscheinrichtung zugeordneten Rußbläser für einen Zeitraum von vier bis fünf Stunden einzusetzen, so kann hier die Menge des Reinigungsmediums bzw. die Zeit für die Reinigung deutlich reduziert werden.In addition, it should be noted that the selectivity only reduced cleaning effort is operated, so that the risk of damage to the heat exchange facilities diminished and the thermal conditions in the interior of the boiler is only slightly affected. For example, previously it was necessary to completely clean a heat exchange device all use a soot blower associated with a heat exchanger for a period of four to five hours, so here the amount of cleaning medium or the time for cleaning can be significantly reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Mittel zur Bestimmung der Temperatur des Mediums wenigstens eine Auswerteeinheit, die eine Temperaturdifferenz des Mediums hinsichtlich des Einlass und des Auslass ermittelt. Insbesondere für den Fall, dass nicht sichergestellt werden kann, dass das Medium mit einer relativ konstanten Temperatur in die Wärmeaustauscheinrichtung einströmt, ist es vorteilhaft, die Eingangstemperatur zu ermitteln und folglich die Temperaturdifferenz zwischen Einlass und Auslass des Mediums als Maß für den aktuellen Wärmeübergang hinsichtlich einer Wärmeaustauscheinrichtung heranzuziehen. Eine große Temperaturdifferenz initiiert, dass ein guter Wärmeübergang möglich ist, die Wärmeaustauscheinrichtung also im wesentlichen frei von Verbrennungsrückständen ist. Eine kleine Temperaturdifferenz dagegen zeigt, dass das Medium während des Durchströmens der Wärmeaustauscheinrichtung kaum Wärme aufgenommen hat, was mit großer Wahrscheinlichkeit auf die Anlagerung von Verbrennungsrückständen auf der Wärmeaustauscheinrichtung zurückzuführen ist.According to a preferred embodiment, the means for determining the temperature of the medium comprise at least one evaluation unit, which determines a temperature difference of the medium with respect to the inlet and the outlet. In particular, in the event that it can not be ensured that the medium flows into the heat exchange device at a relatively constant temperature, it is advantageous to determine the inlet temperature and consequently the temperature difference between the inlet and outlet of the medium as a measure of the current heat transfer in terms Heat exchange device to use. A large temperature difference initiates that a good heat transfer is possible, so the heat exchange device is substantially free of combustion residues. In contrast, a small temperature difference shows that the medium has hardly absorbed any heat during the passage through the heat exchanger, which is very likely due to the build up of combustion residues on the heat exchanger.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Hängevorrichtung eine Mehrzahl von Tragelementen umfasst, die jeweils über mindestens einen Aufhängungspunkt mit den Wärmeaustauscheinrichtungen befestigt ist. Bei den Tragelementen handelt es sich bevorzugt um Rohre, Streben, Ketten oder dergleichen, die von einer Decke des Kessels herabhängend gleichmäßig über einen Querschnitt des Kessels positioniert sind. Diese Tragelemente weisen bevorzugt mehrere Aufhängungspunkte für eine einzelne Wärmeaustauscheinrichtung auf, so dass beispielsweise eine solche Rohrschlange bzw. ein Rohrbündel mehrfach über ein Tragelement befestigt ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung der Hängevorrichtung in der Art, dass mit einem Tragelement auch mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen im Innenraum des Kessels fixiert sind.Next, the at least one hanging device comprises a plurality of support members secured respectively via at least one suspension point with the heat exchange means s is proposed. The support elements are preferably tubes, struts, chains or the like, which are positioned from a ceiling of the boiler hanging evenly over a cross section of the boiler. These support elements preferably have a plurality of suspension points for a single heat exchange device, so that, for example, such a tube coil or a tube bundle is fastened several times via a support element. Very particular preference is the embodiment of the hanger in the way that with a support element and a plurality of heat exchange devices are fixed in the interior of the boiler.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kessels sind die mindestens eine Hängevorrichtung und die Wärmeaustauscheinrichtungen über eine Mehrzahl von Aufhängungspunkten miteinander verbunden, wobei die Aufhängungspunkte in einer Ebene quer zur Schwerkraft und im Bereich der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Ganz besonders bevorzugt bilden die Aufhängungspunkte Eckpunkte für Teilbereiche der Wärmeaustauscheinrichtung, so dass die Wärmeaustauscheinrichtung ähnlich einem Raster unterteilt ist. Die Teilbereiche können im wesentlichen den gleichen Flächeninhalt aufweisen, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die "gleichmäßige" Verteilung von Aufhängungspunkten hat den Vorteil, dass über den Querschnitt der Wärmeaustauscheinrichtung bzw. über den Kessel gleich exakte Informationen über die Anlagerung von Verbrennungsrückständen gewonnen werden können. Dabei ist die Anzahl und der Ort der Aufhängungspunkte, soweit sie nicht allein aufgrund des Gewichts der zu tragenden Wärmeaustauscheinrichtungen vorgegeben ist, vorteilhafterweise so zu wählen, dass die Reinigungswirkung der vorgesehenen Reinigungsgeräte berücksichtigt wird. Insbesondere sind die Aufhängungspunkte bezüglich derer eine Gewichtsbestimmung vorgenommen wird, so gewählt, dass sie in etwa im Bereich der Reichweitengrenze des jeweiligen Reinigungsgeräts positioniert sind. Damit kann beispielsweise detektiert und/oder bestimmt werden, welches der benachbart zueinander angeordneten Reinigungsgeräten nun zum Einsatz gelangen soll.In a further embodiment of the boiler at least one suspension device and the heat exchange means en over a plurality of suspension points are connected to each other, wherein the suspension points are arranged transversely to the force of gravity and in the region of at least one heat exchange means distributed uniformly in a plane. Most preferably, the suspension points form corner points for portions of the heat exchange device, so that the heat exchange device is subdivided similarly to a grid. The subregions can have substantially the same surface area, but this is not absolutely necessary. The "uniform" distribution of suspension points has the advantage that the exact same information about the addition of combustion residues can be obtained over the cross section of the heat exchanger device or on the boiler. In this case, the number and location of the suspension points, insofar as they are not predetermined solely on the basis of the weight of the heat exchange devices to be supported, advantageously to be chosen such that the cleaning effect of the intended cleaning devices is taken into account. In particular, the suspension points with respect to which a weight determination is made are chosen such that they are positioned approximately in the region of the range limit of the respective cleaning device. Thus, for example, it can be detected and / or determined which of the adjacent cleaning devices is to be used.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die Mittel zur Bestimmung des Gewichts mindestens einen Dehnungsmessstreifen umfassen. Unter Dehnungsmessstreifen werden hier insbesondere flächige Messwertaufnehmer oder Sensoren verstanden, die sich durch einen elektrischen Widerstand charakterisieren lassen. Erfahren sie eine Deformation, so hat dies eine Änderung ihres elektrischen Widerstandes zur Folge. Solche Dehnungsmessstreifen (DMS) werden eingesetzt, um Formänderungen (Dehnungen/Stauchungen) an der Oberfläche von Bauteilen, wie beispielsweise den Tragelementen der Hängevorrichtung, zu erfassen. Solche Dehnungsmessstreifen bestehen vielfach aus einer Art Messgitter, das entweder aus einem dünnen Widerstandsdraht mäanderförmig gelegt oder aus einer dünnen Folie aus Widerstandswerkstoff ausgeätzt ist. Das Messgitter ist regelmäßig auf einem dünnen Kunststoffträger befestigt und mit elektrischen Anschlüssen versehen. Die mit dem Messgitter gebildeten elektrischen Widerstände werden im Einsatz mechanischen Belastungen ausgesetzt, die deren Widerstandsbetrag ändern. Wird ein Dehnungsmessstreifen gedehnt, nimmt sein Widerstand regelmäßig zu. Die Änderung des Widerstands wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonesche Messbrücke) erfasst und zur quantitativen Beurteilung der belastungsbedingten Verformung herangezogen. Solche Dehnungsmessstreifen sind relativ preiswert und einfach aufgebaut, so dass sie sich ohne großen technischen Aufwand außerhalb des Kessels in die Hängevorrichtung integrieren lassen. So können beispielsweise eine charakteristische Anzahl der Tragelemente auch mit solchen Dehnungsmessstreifen nachgerüstet werden.Particularly preferred is the embodiment in which the means for determining the weight comprise at least one strain gauge. Strain gauges are understood to mean, in particular, flat transducers or sensors which can be characterized by an electrical resistance. If they experience a deformation, this results in a change in their electrical resistance. Such strain gauges (DMS) are used to detect changes in shape (strains / compressions) on the surface of components, such as the suspension elements of the hanger. Such strain gauges often consist of a kind of measuring grid, either made of a thin resistance wire meandering or etched out of a thin film of resistance material. The measuring grid is regularly mounted on a thin plastic carrier and provided with electrical connections. The electrical resistances formed with the measuring grid are exposed in use mechanical loads that change the amount of resistance. If a strain gauge is stretched, its resistance increases regularly. The change in the resistance is usually detected by the integration in an electrical circuit (Wheatstone bridge) and used for the quantitative assessment of the stress-induced deformation. Such strain gauges are relatively inexpensive and simple, so that they can be integrated without great technical effort outside the boiler in the hanger. Thus, for example, a characteristic number of the support elements can also be retrofitted with such strain gauges.
Weiter wird nun noch vorgeschlagen, dass bei dem Kessel mindestens ein Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen an den Wärmeaustauscheinrichtungen vorgesehen ist, dass hinsichtlich der Reinigungswirkung auf Teilbereiche der Wärmeaustauscheinrichtungen verschiedene Betriebszustände einnehmen kann. Bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der mehrere (z. B. drei, vier oder fünf) Reinigungsgeräte vorgesehen sind. Dabei handelt es sich gerade im Hinblick auf eine Wärmeaustauscheinrichtung, die mit Rohren aufgebaut ist, bevorzugt um translatorisch bewegbare Rußbläser, die in innere Bereiche der Wärmeaustauscheinrichtung eingefahren werden können.Furthermore, it is now proposed that in the boiler at least one cleaning device for removing combustion residues at the heat exchange devices is provided that with regard to the cleaning effect on subregions of the heat exchange device en different operating conditions can take. The embodiment in which a plurality of (for example three, four or five) cleaning devices are provided is preferred. It is with regard to a heat exchange device, which is constructed with tubes, preferably to translationally movable sootblowers, which can be retracted into inner regions of the heat exchange device.
Die Reinigungswirkung des Reinigungsgeräts wird beispielsweise durch das eingesetzte Reinigungsmedium, den erzeugten Blasstrahl (hinsichtlich Anzahl, Druck, Form und Ausrichtung) sowie die Verfahrweise des Reinigungsgerätes beeinflusst. In Anbetracht der Tatsache, dass die Vorrichtung ein selektives Reinigen der Wärmeaustauscheinrichtung ermöglichen soll, sind solche Reinigungsgeräte bevorzugt, die gezielt die zu reinigende Fläche reinigen können und andere Teilbereiche weniger oder gar nicht reinigen. So ist es beispielsweise möglich, dass eine gezielte Änderung des Drucks bzw. der Zusammensetzung des Blasmediums (Wasser/Dampf) möglich ist. Des weiteren können spezielle Antriebe des Reinigungsgerätes vorgesehen sein, die ein gezieltes Abreinigen der zu reinigenden Fläche ermöglichen, beispielsweise durch unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten der Lanze in die Wärmeaustauscheinrichtung hinein, eine Variation der Rotationsgeschwindigkeit der Lanze, das Ab- bzw. Hinzuschalten von Düsen, etc.. Vorteilhafterweise ist die Reinigungswirkung flexibel über eine Steuerungseinheit vorgebbar.The cleaning effect of the cleaning device is influenced, for example, by the cleaning medium used, the blow jet produced (in terms of number, pressure, shape and orientation) and the method of movement of the cleaning device. In view of the fact that the device is intended to enable selective cleaning of the heat exchange device, those cleaning devices are preferred which can purify the area to be cleaned in a targeted manner and less or even other areas do not clean. So it is possible, for example, that a targeted change in the pressure or the composition of the blowing medium (water / steam) is possible. Furthermore, special drives of the cleaning device can be provided, which allow targeted cleaning of the surface to be cleaned, for example, by different feed speeds of the lance in the heat exchange device inside, a variation of the rotational speed of the lance, the off and on of nozzles, etc .. Advantageously, the cleaning effect can be predetermined flexibly via a control unit.
Der Kessel kann auch dadurch weitergebildet werden, dass eine Steuerungseinheit vorgesehen ist, die mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums, den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts der Wärmeaustauscheinrichtungen und mit mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen verbunden ist. Der Steuerungseinheit werden dabei Informationen geliefert, die zunächst einmal die Wahl eines Reinigungsgerätes vorbestimmen und zum anderen dessen Betriebsweise unter Umständen beeinflussen. Sind beispielsweise in mehreren Ebenen des Kessels eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten vorgesehen, so können anhand der Informationen, die mit den Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums gewonnen werden, die Reinigungsgeräte auf der Höhe der zu reinigenden Wärmeaustauscheinrichtung ausgewählt werden. Ergeben nun die Informationen, die mit den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung gewonnen wurden, dass nur ein Teil dieser Wärmeaustauscheinrichtung zu reinigen ist, kann die Anzahl der einzusetzenden Reinigungsgeräte weiter reduziert und hinsichtlich der Reinigungswirkung auf Teilbereiche abgestimmt werden. Eine solche Steuerungseinheit umfasst insbesondere auch Datenverarbeitungsvorrichtungen und Datenverarbeitungsprogramme.The boiler may also be further developed by providing a control unit connected to the means for determining the temperature of the medium, the means for determining the weight of the heat exchanging means and at least one cleaning device for removing combustion residues. In this case, information is supplied to the control unit which first of all predetermines the choice of a cleaning appliance and, on the other hand, may influence its operation. For example, if a plurality of cleaning devices are provided in several levels of the boiler, the cleaning devices at the height of the heat exchange device to be cleaned can be selected on the basis of the information obtained with the means for determining the temperature of the medium. If now the information obtained with the means for determining the weight of the at least one heat exchange device that only a part of this heat exchange device is to be cleaned, the number of cleaning devices to be used can be further reduced and coordinated with regard to the cleaning effect on partial areas. In particular, such a control unit also comprises data processing devices and data processing programs.
Des Weiteren wird eine Reinigungssteuereinrichtung für einen Kessel einer Verbrennungsanlage mit einer Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen, die übereinander hängend positionierbar sind und einen Querschnitt des Kessels überspannen können, und mindestens einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Verbrennungsrückständen beschrieben, die zumindest folgendes umfasst:
- wenigstens einen Temperatursensor zur Bestimmung einer Temperatur eines Mediums in den Wärmeaustauscheinrichtungen,
- eine Mehrzahl von Gewichtssensoren zur Bestimmung der Gewichtsverteilung der Wärmeaustauscheinrichtungen,
- wenigstens eine Steuerungseinheit zur Aktivierung mindestens eines Reinigungsgerätes, und
- Mittel zur Datenverbindung von Temperatursensor, Gewichtssensoren, Steuerungseinheit.
- at least one temperature sensor for determining a temperature of a medium in the heat exchange devices ,
- a plurality of weight sensors for determining the weight distribution of the heat exchange devices ,
- at least one control unit for activating at least one cleaning device, and
- Means for data connection of temperature sensor, weight sensors, control unit.
Diese Reinigungssteuereinrichtung wird bevorzugt in einen Kessel der vorstehend beschrieben Art integriert.This cleaning control device is preferably integrated in a boiler of the type described above.
Im Hinblick auf die hier angeführten Temperatursensoren wird im wesentlichen auf die obige Beschreibung zu den Mitteln zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums verwiesen, insbesondere hinsichtlich deren Anordnung. Auf die Ausgestaltung des Temperatursensors selbst kommt es hier nicht maßgeblich an. Bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei dem zwei Temperatursensoren pro Wärmeaustauscheinrichtung vorgesehen sind, z. B. eine am Einlass und eine am Auslass des Mediums.With regard to the temperature sensors mentioned here, reference is made essentially to the above description of the means for determining a temperature of the medium, in particular with regard to their arrangement. The design of the temperature sensor itself is not decisive here. Preferably, the embodiment in which two temperature sensors are provided per heat exchange device, for. One at the inlet and one at the outlet of the medium.
Die Gewichtssensoren erfüllen hier die Funktion, wie sie oben bereits im Zusammenhang mit den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts beschrieben wurde. Insbesondere umfassen die Gewichtssensoren Dehnungsmessstreifen. Die Anordnung der Gewichtssensoren ist hier so gewählt, dass Aussagen über die Gewichtsverteilung vorgenommen werden können.Here, the weight sensors fulfill the function as already described above in connection with the means for determining the weight. In particular, the weight sensors comprise strain gauges. The arrangement of the weight sensors is chosen here so that statements about the weight distribution can be made.
Die Steuerungseinheit zur Aktivierung eines Reinigungsgerätes ist bevorzugt in einer Datenverarbeitungsanlage integriert. Sie steuert bzw. regelt die Aktivierung und/oder die Reinigungswirkung eines Reinigungsgerätes. Hierzu kann die Steuerungseinheit auch mit einem Datenspeicher versehen sein, in dem beispielsweise Referenz-Grenzwerte für die Aktivierung bzw. die Betriebsweise der Reinigungsgeräte abgelegt sind. Vorteilhafterweise umfasst die Steuerungseinheit alle erforderlichen Mittel, um einen automatischen Betrieb der selektiven Reinigung von Wärmeaustauscheinrichtung en in einem Kessel zu ermöglichen.The control unit for activating a cleaning device is preferably integrated in a data processing system. It controls or regulates the activation and / or the cleaning action of a cleaning device. For this purpose, the control unit may also be provided with a data memory in which, for example, reference limit values for the activation or the mode of operation of the cleaning devices are stored. Advantageously, the control unit comprises all required Means for enabling automatic operation of the selective cleaning of heat exchangers in a boiler.
Die Mittel zur Datenverbindung können Kabel-, Funk- und ähnliche Verbindungen umfassen, soweit deren Funktionalität in Anbetracht der herrschenden Umgebungsbedingungen nicht beeinträchtigt ist.The means for data connection may include cable, radio and similar connections, as far as their functionality is not impaired in view of the prevailing environmental conditions.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren zum selektiven Reinigen einer Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen, die jeweils von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmbar und im Innenraum eines Kessels einer Verbrennungsanlage, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kessel, mittels mindestens einer gemeinsamen Hängevorrichtung gehalten sind, die Wärmeaustauscheinrichtungen übereinander hängend positioniert sind und einen Querschnitt des Kessels überspannen, welches zumindest folgende Schritte umfasst:
- a) Erfassen zumindest eines Parameters aus Temperatur oder Temperaturdifferenz des Mediums im Betrieb für jede Wärmeaustauscheinrichtung mit Mitteln zur Bestimmung der Temperatur,
- b) Erfassen einer Gewichtsverteilung der mehreren an einer gemeinsamen Hängevorrichtung gehaltenen Wärmeaustauscheinrichtungen über einen Querschnitt des Kessels bzw. der Wärmeaustauscheinrichtungen mit Mitteln zur Bestimmung des Gewichts,
- c) Identifizieren einer zu reinigenden Fläche der Wärmeaustauscheinrichtungen mit Mitteln zur Bestimmung der Temperatur und den Mitteln zur Bestimmung des Gewichts,
- d) Reinigen der identifizierten Fläche.
- a) detecting at least one parameter of temperature or temperature difference of the medium in operation for each heat exchange device with means for determining the temperature,
- b) detecting a weight distribution of the plurality of heat exchanger means held on a common hanger over a cross section of the boiler or heat exchange means with means for determining the weight,
- c) identifying a surface to be cleaned of the heat exchange devices with means for determining the temperature and the means for determining the weight,
- d) cleaning the identified area.
Dieses Reinigungsverfahren wird bevorzugt in den erfindungsgemäß beschriebenen Kesseln bzw. mit der vorstehend beschriebenen Reinigungssteuereinrichtung verwirklicht.This cleaning method is preferably realized in the boilers described according to the invention or with the above-described cleaning control device.
Mit Schritt a) wird kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen die Temperatur bzw. Temperaturdifferenz des Mediums bezüglich jeder Wärmeaustauscheinrichtung während des Betriebes der Verbrennungsanlage bzw. des Kessels erfasst bzw. bestimmt und/oder gespeichert. Betreffend Schritt b) ist anzumerken, dass das Erfassen einer Gewichtsverteilung vorteilhafterweise für mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen gemeinsam erfolgt wird. Mittels der so gewonnenen Informationen aus Temperatur/Temperaturdifferenz und Gewichtsverteilung wird die zu reinigende Fläche bezüglich der zu reinigenden Wärmeaustauscheinrichtungen identifiziert (Schritt c)). Das Abreinigen (nur) der identifizierten Fläche kann bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung separat oder aber für mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen gleichzeitig erfolgen.With step a), the temperature or temperature difference of the medium with respect to each heat exchange device during operation of the incinerator or the boiler is detected or determined and / or stored continuously or at predetermined time intervals. With regard to step b), it should be noted that the detection of a weight distribution is advantageously carried out jointly for a plurality of heat exchange devices. By means of the thus obtained Information from temperature / temperature difference and weight distribution, the surface to be cleaned with respect to the heat exchange devices to be cleaned identified (step c)). The cleaning (only) of the identified area can be carried out separately with respect to a heat exchange device or simultaneously for a plurality of heat exchange devices.
Nach einer Weiterbildung des Reinigungsverfahrens wird mittels Schritt a) die zu reinigende Wärmeaustauscheinrichtung und mittels Schritt b) die dort zu reinigende Fläche bestimmt. Bei einem Turmkessel kann demnach mit Schritt a) die Wärmeaustauscheinrichtung identifiziert werden, die nur noch einen geringen Wärmeübergang auf das Medium ermöglicht, bzw. die Höhe/Ebene mit den für deren Reinigung geeignete Reinigungsgeräte. Eine weitere lokale, selektive Bestimmung der zu reinigenden Fläche wird nun mittels Schritt b) vorgenommen, bei der Bereiche mit Gewichtszunahme erfasst werden. Da regelmäßig das Durchströmverhalten des Abgases durch den Turmkessel gleich ist, gelten die mittels Schritt b) ermittelten Werte in ähnlicher Weise für alle dort vorgesehenen Wärmeaustauscheinrichtungen.According to a development of the cleaning method, the heat exchange device to be cleaned is determined by means of step a) and the area to be cleaned there is determined by means of step b). In a tower boiler can therefore be identified with step a) the heat exchange device, which only allows a small heat transfer to the medium, or the height / level with the appropriate cleaning equipment for their cleaning. A further local, selective determination of the area to be cleaned is now carried out by means of step b), in which areas with an increase in weight are detected. Since the flow-through behavior of the exhaust gas through the tower boiler is the same on a regular basis, the values determined by step b) apply in a similar manner to all heat exchange devices provided there.
Weiter wird auch vorgeschlagen, bei dem Schritt d) erst durchgeführt wird, wenn ein vorgegebener Wertebereich der zu reinigenden Fläche identifiziert ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass unter Umständen zunächst eine vorgegebene Anzahl von Teilbereichen bzw. eine ausreichend große Gesamtfläche bezüglich eines oder mehrerer Wärmeaustauscheinrichtungen vorliegen muss, bevor tatsächlich ein Reinigungsprozess durchgeführt wird. So ist beispielsweise möglich, dass bereits ein einzelner Teilbereich abgereinigt wird, wenn die Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Einlass und Auslass einen kritischen Wert unterschreitet und/oder bezüglich eines Teilbereichs der Wärmeaustauscheinrichtung ein kritischer Gewichtswert überschritten wird. Andererseits ist aber auch möglich, dass neben diesem kritischen Grenzwert weitere Grenzwerte definiert werden, bei denen dann gegebenenfalls zusammenhängende Teilbereiche einer Wärmeaustauscheinrichtung und/oder mehrere Flächen verschiedener Wärmeaustauscheinrichtungen gleichzeitig gereinigt werden. Die Kriterien für eine solche gezielte Durchführung des Reinigungsprozesses sind beispielsweise die Zeit und die Kosten für die Reinigung, wobei insbesondere Verfahrwege der Reinigungsgeräte und die zum Einsatz gelangende Menge des Reinigungsmediums zu berücksichtigen sind.Furthermore, it is also proposed that step d) is performed only when a predetermined value range of the surface to be cleaned is identified. This means in particular that, under certain circumstances, a predetermined number of partial areas or a sufficiently large total area with respect to one or more heat exchange devices may have to be present before a cleaning process is actually carried out. Thus, for example, it is possible that a single subarea is already being cleaned if the temperature difference of the medium between the inlet and outlet falls below a critical value and / or a critical weight value is exceeded with respect to a subarea of the heat exchanger device. On the other hand, however, it is also possible for further limit values to be defined in addition to this critical limit value, in which case possibly contiguous subareas of a heat exchange device and / or several surfaces of different heat exchange devices cleaned at the same time. The criteria for such a targeted implementation of the cleaning process, for example, the time and cost of cleaning, in particular travels of the cleaning equipment and the amount of cleaning medium used are to be considered.
Schließlich wird bezüglich des Reinigungsverfahrens ebenfalls vorgeschlagen, dass es vorteilhaft ist, wenn Schritt d) das Reinigen der identifizierten Fläche mit einer erhöhten Reinigungsintensität gegenüber anderen Teilbereichen der mindestens einen Wärmeaustauscheinrichtung umfasst. Im Zusammenhang mit der erhöhten Reinigungsintensität wird auf die oben beschriebene Reinigungswirkung der Reinigungsgeräte verwiesen. Eine erhöhte Reinigungsintensität lässt sich beispielsweise mit einer erhöhten Menge des Reinigungsmediums pro Einheitsfläche, einer erhöhten Blasenergie pro Einheitsfläche und dergleichen beschreiben.Finally, it is also proposed with respect to the cleaning method that it is advantageous if step d) comprises cleaning the identified area with an increased cleaning intensity with respect to other partial areas of the at least one heat exchange device. In connection with the increased cleaning intensity, reference is made to the above-described cleaning effect of the cleaning devices. An increased cleaning intensity can be described, for example, with an increased amount of the cleaning medium per unit area, an increased bubble energy per unit area, and the like.
Im Hinblick auf ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsanlage, wobei die Verbrennungsanlage eine Mehrzahl von Wärmeaustauscheinrichtungen hat, die jeweils von einem Medium ausgehend von einem Einlass hin zu einem Auslass durchströmbar und im Innenraum eines Kessels der Verbrennungsanlage mittels einer gemeinsamen Hängevorrichtung gehalten sind, und weiter eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten zum Entfernen von Verbrennungsrückständen an den Wärmeaustauscheinrichtungen vorgesehen sind, ist es ganz besonders vorteilhaft, dass ein Reinigungsverfahren der erfindungsgemäß vorstehend beschriebenen Art während des Betriebes der Verbrennungsanlage durchgeführt wird. Das hat den Vorteil, dass einerseits der Wirkungsgrad der Verbrennungsanlage nicht in so erheblicher Weise beeinflusst wird, wie dies bei bekannten Anlagen der Fall war, welche eine vollständige Reinigung der Wärmeaustauscheinrichtungen zur Folge hatten. Darüber hinaus können die Reinigungsprozesse selbst ca. auf ein Fünftel der Reinigungszeit bekannter Anlagen reduziert werden, wobei auch die Menge des eingesetzten Reinigungsmediums um beispielsweise mehr als 40 % reduziert werden kann. Die damit verbundenen positiven Effekte hinsichtlich der Betriebskosten und der Lebenserwartung der Wärmeaustauscheinrichtungen liegen auf der Hand.With regard to a method for operating an incinerator, wherein the incinerator has a plurality of heat exchangers, each of which is flowed through by a medium from an inlet to an outlet and held in the interior of a boiler of the incinerator by means of a common hanger, and further If a plurality of cleaning devices are provided for removing combustion residues at the heat exchange devices, it is very particularly advantageous that a cleaning process of the type described above according to the invention is carried out during the operation of the incinerator. This has the advantage that, on the one hand, the efficiency of the incineration plant is not influenced in such a significant way as was the case with known plants, which resulted in complete purification of the heat exchange devices. In addition, the cleaning processes themselves can be reduced to approximately one fifth of the cleaning time of known systems, whereby the amount of cleaning medium used can be reduced by, for example, more than 40%. The associated positive effects in terms of operating costs and the life expectancy of the heat exchange devices are obvious.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Erfindung sowie des technischen Umfelds der Erfindung. Die dort gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung schränken die Anwendung der Erfindung nicht ein und können regelmäßig nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen herangezogen werden. Es zeigen:
- Fig. 1:
- einen Kessel einer Verbrennungsanlage,
- Fig. 2:
- eine Wärmeaustauscheinrichtung als schematische Draufsicht,
- Fig. 3:
- einen Ausschnitt aus einem Kessel mit einer Reinigungssteuereinrichtung,
- Fig. 4:
- eine Veranschaulichung des Zusammenwirkens einer Reinigungssteuereinrichtung mit Sensoren und Reinigungsgerät,
- Fig. 5:
- einen Reinigungszyklus bezüglich einer Wärmeaustauscheinrichtung.
- Fig. 1:
- a boiler of an incinerator,
- Fig. 2:
- a heat exchange device as a schematic plan view,
- 3:
- a detail of a boiler with a cleaning control device,
- 4:
- an illustration of the interaction of a cleaning control device with sensors and cleaning device,
- Fig. 5:
- a cleaning cycle with respect to a heat exchange device.
Im oberen Bereich des Kessels 1 sind nun mehrere Wärmeaustauscheinrichtungen 3 positioniert, die von einem Medium 4 ausgehend von einem Einlass 5 hin zu einem Auslass 6 durchströmt werden. Die im Innenraum 7 des Kessels 1 angeordneten vier Wärmeaustauscheinrichtungen 3 sind mittels einer Hängevorrichtung 8 gehalten. In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Hängevorrichtung 8 mit einer Mehrzahl von Tragelementen 10 gebildet, die jeweils über mehrere Aufhängepunkte 11 mit den Wärmeaustauscheinrichtungen 3 befestigt sind. Grundsätzlich kommt es auf die tatsächliche Gestaltung der Hängevorrichtung 8 nicht an, so dass diese hier auch nur schematisch angedeutet ist. Sie kann je nach Kessel-Art ebenso wie im Hinblick auf Art, Anzahl und Ort der Wärmeaustauscheinrichtungen, etc. unterschiedlich ausgeführt sein.In the upper area of the
Jede Wärmeaustauscheinrichtung 3 ist mit Mitteln zur Bestimmung der Temperatur des Mediums 4 am Einlass 5 und am Auslass 6 ausgeführt, nämlich mit Temperatursensoren 19. Die Hängevorrichtung 8 ist mit Mitteln zur Bestimmung des Gewichts bzw. der Gewichtsverteilung gemeinsam für alle Wärmeaustauscheinrichtungen 3 ausgeführt, wobei diese Dehnungsmessstreifen 13 für jedes Tragelement 10 umfassen. Bei der Anordnung der Mittel zur Bestimmung des Gewichts bzw. der Gewichtsverteilung ist von Bedeutung, dass diese eine Aussage über die Gewichtsverteilung über den Querschnitt des Kessels 1 bzw. der Wärmeaustauscheinrichtung 3 generieren können.Each
Mittels der Temperatursensoren 19 wird die Temperatur des Mediums 4 im Betrieb des Kessels 1 erfasst. Daneben wird auch die Gewichtsverteilung der Wärmeaustauscheinrichtungen 3 über die Dehnungsmessstreifen 13 ermittelt. Aus diesen Kenngrößen wird nun die zu reinigende Fläche der entsprechenden Wärmeaustauscheinrichtung 3 identifiziert, bevor diese schließlich mittels hier neben dem Kessel 1 dargestellten Reinigungsgeräten 14 (bevorzugt nach Art eines translatorisch bewegbaren Rußbläsers) gereinigt werden.By means of the
Rechts in
In ähnlicher Weise ist auch die spaltenweise Auswertung der Gewichtsverteilung veranschaulicht. Die unten in
Bei der hier beispielhaft dargestellten Situation kann nun mit Hilfe einer geeigneten Reinigungssteuereinrichtung 18 (nicht dargestellt) erkannt werden, dass bezüglich einer (bzw. aller) Wärmeaustauscheinrichtung(en) 3 eine Anhäufung von Verbrennungsrückständen im Bereich unten links vorliegt, so dass hier die zu reinigende Fläche 21 liegt. Zur Klärung der Frage, welche Wärmeaustauscheinrichtung 3 nun tatsächlich von der Mehrzahl zu reinigen ist, kann die Temperatur des Mediums herangezogen werden.In the situation illustrated here by way of example, it can now be recognized with the aid of a suitable cleaning control device 18 (not shown) that there is an accumulation of combustion residues in the lower left area with respect to one (or all) heat exchange device (s) 3, so that the one to be cleaned here
Zur Reinigung dieser Wärmeaustauscheinrichtung 3 sind mehrere Reinigungsgeräte 14 einsetzbar, wobei hier drei Reinigungsgeräte 14 dargestellt sind. Bei diesen Reinigungsgeräten 14 handelt es sich bevorzugt um eine Art Rußbläser, die mit einer Vorschubrichtung 27 in innere Bereiche der Wärmeaustauscheinrichtung 3 eingeführt werden können, so dass deren Blasstrahl 30 in Zwischenräume zwischen den Rohren 29 wirken kann.For cleaning this
Für den sich hier ergebenden Reinigungsplan wird mit dem oben dargestellten Reinigungsgerät 14 eine Vorschubrichtung 27 von links nach rechts realisiert, wobei das Reinigungsgerät 14 mit einer im Wesentlichen konstanten Rotation 28 der Lanze 31 betrieben wird, was durch den gleichmäßigen Verlauf der Wellenlinie veranschaulicht werden soll.For the cleaning plan resulting here, a
Das darunter dargestellte Reinigungsgerät 14 wird zwar mit der gleichen Vorschubrichtung 27 translatorisch bewegt, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Bei diesem Reinigungsgerät 14 wurde die Rotation 28 mit gleicher Geschwindigkeit aufrecht erhalten, wobei in den Teilbereichen der Wärmeaustauscheinrichtung 3, die nicht gereinigt werden müssen, eine erhöhte Vorschubgeschwindigkeit realisiert wurde, die im Gegensatz dazu im Bereich der zu reinigenden Fläche 21 gegenüber den anderen Reinigungsgeräten 14 noch verlangsamt wurde. Damit ist eine erhöhte Abgabe von Reinigungsmedium in diesem Bereich ermöglicht.Although the
Unten in
Des weiteren wird vorgeschlagen, dass die Reinigungsgeräte 14 im Bereich der zu reinigenden Fläche 21 mit erhöhtem Druck arbeiten, so dass hier das Reinigungsmedium (Wasser) mit etwa 20 bar in die Umgebung bzw. hin zur Wärmeaustauscheinrichtung 3 abgegeben wird, während es außerhalb der zu reinigenden Fläche 21 lediglich mit etwa 10 bar betrieben wird.Furthermore, it is proposed that the
Mit der vorliegenden Erfindung kann die Gefahr von Beschädigungen an Teilen des Kessels bzw. der Verbrennungsanlage reduziert werden. Darüber hinaus können die Reinigungszyklen von derzeit 4 bis 5 Stunden pro Wärmeaustauscheinrichtung auf teilweise weniger als 1 Stunde reduziert werden. Auch der Einsatz des Reinigungsmediums (beispielsweise von Dampf) kann um bis zu 50 % reduziert werden. Die zur Durchführung der im Reinigungsverfahren eingesetzten Mittel sind kostengünstig und können außerhalb des Kessels ohne große thermisch und/oder dynamische Belastung leicht in bestehende Verbrennungskraftmaschinen integriert werden. Damit ist eine besonders effektive Kombination von Erfassungsmitteln für Verbrennungsrückstände auf Wärmeaustauscheinrichtungen angegeben.With the present invention, the risk of damage to parts of the boiler or the incinerator can be reduced. In addition, the cleaning cycles can be reduced from currently 4 to 5 hours per heat exchanger to less than 1 hour in some cases. Also, the use of the cleaning medium (for example, steam) can be reduced by up to 50%. The funds used to carry out the cleaning method are inexpensive and can be easily integrated outside the boiler without great thermal and / or dynamic load in existing internal combustion engines. Thus, a particularly effective combination of detection means for combustion residues on heat exchange devices is given.
- 11
- Kesselboiler
- 22
- Verbrennungsanlageincinerator
- 33
- WärmeaustauscheinrichtungHeat exchange device
- 44
- Mediummedium
- 55
- Einlassinlet
- 66
- Auslassoutlet
- 77
- Innenrauminner space
- 88th
- Hängevorrichtunghanger
- 99
- Auswerteeinheitevaluation
- 1010
- Tragelementsupporting member
- 1111
- Aufhängungspunktsuspension point
- 1212
- Ebenelevel
- 1313
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- 1414
- Reinigungsgerätcleaner
- 1515
- Verbrennungsrückstandcombustion residue
- 1616
- Teilbereichsubregion
- 1717
- Steuerungseinheitcontrol unit
- 1818
- ReinigungssteuereinrichtungCleaning control device
- 1919
- Temperatursensortemperature sensor
- 2020
- Gewichtssensorweight sensor
- 2121
- Flächearea
- 2222
- Feuerraumfirebox
- 2323
- RauchgasleitungFlue gas line
- 2424
- DatenverbindungData Connection
- 2525
- Grenzwertlimit
- 2626
- Zeitpunkttime
- 2727
- Vorschubrichtungfeed direction
- 2828
- Rotationrotation
- 2929
- Rohrpipe
- 3030
- Blasstrahlblowing jet
- 3131
- Lanzelance
Claims (12)
- A boiler (1) of a combustion plant (2) comprising a plurality of heat exchanging devices (3), which are fixed on a common suspension device (8) in a horizontal plane (12) by a plurality of suspension points (11) and positioned one above each other, each of which can be traversed by a medium (4) from a respective inlet (5) to a respective outlet (6) and are held in an interior space (7) of the boiler (1) by means of the at least one common suspension device (8), the heat exchanging devices (3) span a cross section of the boiler (1), with means for determining the temperature of the medium (4) being provided at the inlet (5) and at the outlet (6), such that a temperature difference of the medium (4) is determinable for each heat exchanging device (3), and the at least one suspension device (8) having means for determining the weight of the heat exchanging devices (3), wherein the means for determining the weight are arranged such that quantifications about the weight distribution over the cross section of the boiler (1) can be made, and thus surfaces (21) to be cleaned of the heat exchanging device (3) are identifiable by the means for determining the temperature and means for determining the weight.
- The boiler (1) as claimed in claim 1, in which the means for determining the temperature of the medium (4) comprise at least one evaluating unit (9) which determines a temperature difference of the medium (4) with respect to the inlet (5) and the outlet (6).
- The boiler (1) as claimed in claim 1 or 2, in which the at least one suspension device (8) comprises a plurality of support elements (10) which is in each case fastened by means of at least one suspension point (11) to the heat exchanging devices (3).
- The boiler (1) as claimed in one of the preceding claims, wherein the at least one suspension device (8) and the heat exchanging devices (3) are connected to one another by means of a plurality of suspension points (11), in which the suspension points (11) are arranged so as to be distributed uniformly in a plane (12) transversely with respect to the force of gravity and in the region of the at least one heat exchanging device (3).
- The boiler (1) as claimed in one of the preceding claims, in which means for determining the weight comprise at least one strain gauge (13).
- The boiler (1) as claimed in one of the preceding claims, in which at least one cleaning unit (14) for removing combustion residues (15) is provided on the heat exchanging devices (3), which cleaning unit (14) can assume various operating states with regard to the cleaning action on partial regions (16) of the heat exchanging devices (3).
- The boiler (1) as claimed in one of the preceding claims, in which a control unit (17) is provided which is connected to the means for determining the temperature of the medium (4), to the means for determining the weight of the heat exchanging devices (3) and to at least one cleaning unit (14) for removing combustion residues (15).
- A cleaning method for the selective cleaning of a plurality of heat exchanging devices (3), each of which can be traversed by a medium (4) from an inlet (5) to an outlet (6) and is held in the interior space (7) of a boiler (1) of a combustion plant (2), in particular according to one of the preceding claims, by means of at least one common suspension device (8), the heat exchanging devices (3) are positioned one above each other and span a cross section of the boiler (1), which cleaning method comprises at least the following steps:a) measuring at least one parameter of temperature or temperature difference of the medium (4) in operation for each heat exchanging device (3) with means for determining the temperature (PA1),b) measuring a weight distribution of the plurality of heat exchanging devices (3) being held by a common suspension device (8) over a cross section of the boiler (1) by means for determining a weight (PA1),c) identifying a surface (21), which is to be cleaned, of the heat exchanging devices (3) by means for determining the temperature and the means for determining a weight,d) cleaning the identified surface (21).
- The cleaning method as claimed in claim 8, in which the heat exchanging device (3) which is to be cleaned is determined by means of step a) and the surface (21), which is to be cleaned, of said heat exchanging device (3) is determined by means of step b).
- The cleaning method as claimed in claim 8 or 9, in which step d) is carried out only when a predefined value range of the surface (21) which is to be cleaned is identified.
- The cleaning method as claimed in one of claims 8 to 10, in which step d) comprises the cleaning of the identified surface (21) with greater cleaning intensity than other partial regions (16) of the heat exchanging devices (3).
- A method for operating a combustion plant (2), wherein the combustion plant (2) has a plurality of heat exchanging devices (3) which can in each case be traversed by a medium (4) from an inlet (5) to an outlet (6) and are held in the interior space (7) of a boiler (1) of the combustion plant (2) by means of a common suspension device (8), and also a plurality of cleaning units (14) for removing combustion residues (15) are provided on the heat exchanging devices (3), in which method a cleaning method as claimed in one of claims 8 to 11 is carried out during the operation of the combustion plant (2).
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