EP2018501A1 - Verfahren zur ebenen - und/oder gruppenweisen reinigung der heizflächen eines dampferzeugers mittels russbläsereinsatz - Google Patents

Verfahren zur ebenen - und/oder gruppenweisen reinigung der heizflächen eines dampferzeugers mittels russbläsereinsatz

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EP2018501A1
EP2018501A1 EP07724960A EP07724960A EP2018501A1 EP 2018501 A1 EP2018501 A1 EP 2018501A1 EP 07724960 A EP07724960 A EP 07724960A EP 07724960 A EP07724960 A EP 07724960A EP 2018501 A1 EP2018501 A1 EP 2018501A1
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EP
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cleaning
waiting time
steam generator
heating surface
effectiveness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07724960A
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English (en)
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Inventor
Norbert Passmann
Roland Imhof
Horst Hoffmann
Peter Moser
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Steag Energy Services GmbH
Original Assignee
Evonik Energy Services GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G1/166—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/003—Control arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for plane and / or group-wise cleaning of the heating surfaces of a steam generator by means of Rußbläserlick.
  • the procedure is that the cleaning of certain heating surfaces either after specified intervals (for example, by the day) or by degree of contamination is made. It should be noted that the cleaning process is accompanied by increased wear of the heat exchanger tubes.
  • Degree of contamination has a direct effect on the cleaning of other heating surfaces of the steam generator.
  • the material removed with the steam blowers from the heating surfaces is transported in the flue gas flow and exerts an abrasive effect on other heating surfaces.
  • Known cleaning methods do not consider these interdependencies between the heating surfaces or insufficiently.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for cleaning the heating surfaces of a steam generator, with which a more effective cleaning of the heating surfaces of the steam generator is possible.
  • the object is achieved by a method for planar and / or group-wise cleaning of the heating surfaces of a steam generator by means of soot blower insert, the method comprising the following steps:
  • the cleaning of a heating surface takes place only when the expected cleaning result is optimal.
  • the contamination state of adjacent heating surfaces of the steam generator is taken into account.
  • the invention is based on the finding that the cleaning of a heating surface upstream of the flue gas stream also influences the caking and deposits on / on the downstream heating surfaces.
  • the dissolved by the steam blower material is distributed in the flue gas flow and exerts an abrasive effect on the downstream heating surfaces, so it makes sense to clean off a preceding in the flue gas flow heating surface only when the downstream adjacent heating surface also requires cleaning. In this way, an optimal cleaning result can be achieved with a lower steam input.
  • the minimum waiting time is preferably determined as a function of a minimally critical effectiveness of the heating surface. In this case, the minimum waiting time between two cleaning cycles is given by the fact that the heating surface to be cleaned has reached a contamination state in which a good cleaning result can be expected.
  • the maximum waiting time between two cleaning cycles is the one that makes cleaning absolutely necessary due to the soiling state of the heating surfaces, ie when the maximum allowable effectiveness reduction of the heating surface is reached.
  • the optimal waiting time is that which results due to the dependency of the effectiveness reduction, for example, a downstream adjacent heating surface.
  • the initiation of a cleaning cycle of a heating surface is initiated when a downstream adjacent heating surface also requires cleaning and when the maximum waiting time of the heating surface for cleaning has not yet been reached. Due to this regulation, it is possible to operate a cleaning of the heating surfaces of the steam generator in the flue gas flow direction one after the other, so that an optimum cleaning result with simultaneously minimized wear is to be expected.
  • Input variables both the state of soiling of the heating surface to be cleaned as well as the contamination state of the adjacent or downstream heating surfaces and the quality of the fuel used as input variables.
  • the minimum waiting time is the period from a cleaning operation to the minimum critical efficiency reduction of the heating surface.
  • the regulation of the cleaning cycles preferably takes place automatically
  • the cleaning of the steam generator preferably takes place in such a way that a plurality of heating surfaces arranged one behind the other in the direction of the flue gas flow are cleaned in an order in the direction of the flue gas flow.
  • the method according to the invention is explained below with reference to the attached graphical representation.
  • the illustration shows the effectiveness of the relevant to be cleaned heating surface of the steam generator over the travel time of the steam generator.
  • the heating surfaces of the steam generator have a base soil, which is applied in the graph as a continuous box. From this base contamination, the effectiveness of the heating surface decreases linearly over a period of time until a time t1 when the initiation of a cleaning operation would bring about a satisfactory result.
  • E1 denotes the minimally critical effectiveness reduction of the heating surface to be cleaned
  • E2 the maximum permissible effectiveness reduction of the relevant heating surface.
  • the value E1 is set as a measure of the soiling state of the heating surface at which the start of the cleaning process can be expected to give a good result (minimum critical effectiveness).
  • the distance from E1 to E2 is a function of the type of coal used.
  • Coordinate E2-t2 is the time when the state of the heating surface itself makes cleaning indispensable.
  • the time t3 is determined as a function of the state of an adjacent heating surface. Starting from t.sub.O, the soiling state of the heating surface steadily decreases; theoretically, cleaning would be possible at t.sub.1, but for reasons of the wear time, the cleaning process takes place at least for as long waited until the heating surface has reached the efficiency E1. However, the cleaning process is not initiated at this point, but rather is waited until the respective interdependent heating surface has also reached a state of soiling that would justify cleaning. If the relevant interdependent heating surface does not reach this cleaning state within the interval between t1 and t2, in any case at t2 the cleaning of the respective heating surfaces is initiated.
  • the effectiveness of the heating surface is more conveniently determined by the heat / temperature balance between Bank of Congress and Bank of Congresserie.
  • the regulation of the waiting time is, as already mentioned above, expediently carried out automatically by means of fuzzy logic as a function of a continuous analysis of the fuel used.
  • sootblowers can be combined to blow groups and it can be an optimal cleaning of the steam generator from front to back perform in the flue gas flow direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren die Festlegung einer minimal kritischen Effektivitätsverringung einer zu reinigenden Heizfläche, die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche sowie die Festlegung einer optimalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades benachbarter Heizflächen des Dampferzeugers umfasst.

Description

Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz.
Festbrennstoffe mit nennenswerten Anteilen an Alkalien (Kalium, Natrium), Eisen, Ton und Schwefel verursachen in staubbefeuerten Dampferzeugern eine Verschmutzung an den Heizflächen, insbesondere an den ersten Nachschaltheizflächen. Die Reisezeit des Dampferzeugers ist dementsprechend kurz, was eine geringe Blockverfügbarkeit zur Folge hat. Zum Ende der Reisezeit des Dampferzeugers verschlechtert sich der Wirkungsgrad zunehmend schneller, was einen erhöhten C02-Ausstoß zur Folge hat. Die Abreinigung der den Heizflächen anhaftenden Anbackungen erfolgt üblicherweise beim Betrieb des Dampferzeugers mit Rußbläsern. Diese Rußbläser werden, soweit die Abreinigung der Berührungsheizflächen erforderlich ist, mit Dampf betrieben.
Zusätzlich zu den bekannten Maßnahmen, die Feuerung des Dampferzeugers so zu fahren, dass möglichst wenig Asche- und Schlackeablagerungen entstehen, wird über die Reinigung der Heizflächen mittels Dampfbläsern versucht, eine ausreichende Wärmeaufnahme der Heizflächen über die Reisezeit des Kessels zu erhalten.
Üblicherweise wird dabei so vorgegangen, dass die Reinigung bestimmter Heizflächen entweder nach festgelegten Zeitabständen (beispielsweise tageweise) oder nach Verschmutzungsgrad vorgenommen wird. Dabei ist zu beachten, dass mit dem Reinigungsvorgang ein erhöhter Verschleiß der Wärmetauscherrohre einhergeht.
Bei der Abreinigung der Heizflächen nach bestimmten Reinigungsfiguren mit vorgegebenen Zeitintervallen wird üblicherweise nicht berücksichtigt, dass die Reinigung auch an solchen Heizflächen durchgeführt wird, die einen noch verhältnismäßig geringeren Verschmutzungsgrad aufweisen, sodass mit der Reinigung nur eine geringfügige Effektivitätsverbesserung verbunden ist, d. h. der Verschleiß im Verhältnis zum Reinigungsergebnis verhältnismäßig hoch ist.
Bei der Abreinigung bestimmter Heizflächen mit einem gegebenen
Verschmutzungsgrad hat die Reinigung unmittelbar Einfluss auch auf andere Heizflächen des Dampferzeugers. Das mit den Dampfbläsern von den Heizflächen abgelöste Material wird im Rauchgasstrom transportiert und übt eine abrasive Wirkung auf andere Heizflächen aus. Bekannte Reinigungsverfahren berücksichtigen diese Interdependenzen zwischen den Heizflächen nicht oder nur ungenügend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers bereitzustellen, mit welchem eine wirkungsvollere Reinigung der Heizflächen des Dampferzeugers möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur ebenen- und/oder gruppenweisen Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche,
die Festlegung einer Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen,
die Festlegung einer maximalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der Heizfläche und
die Bestimmung einer optimalen Wartezeit zwischen der Mindestwartezeit und der maximalen Wartezeit in Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung anderer Heizflächen des Dampferzeugers, wobei ein Reinigungsvorgang nach der optimalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Gang gesetzt wird, wenn die optimale Wartezeit kleiner als die maximale Wartezeit ist.
Auf diese Art und Weise erfolgt die Reinigung einer Heizfläche erst dann, wenn das zu erwartende Reinigungsergebnis optimal ist. Dabei wird erfindungsgemäß der Verschmutzungszustand benachbarter Heizflächen des Dampferzeugers berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Reinigung einer bezogen auf den Rauchgasstrom stromaufwärts gelegenen Heizfläche auch die Anbackungen und Ablagerungen an/auf den stromabwärts gelegenen Heizflächen beeinflusst. Das durch die Dampfbläser gelöste Material wird im Rauchgasstrom verteilt und übt eine abrasive Wirkung auf die nachgeschalteten Heizflächen aus, sodass es sinnvoll ist, eine im Rauchgasstrom vorgeschaltete Heizfläche erst dann abzureinigen, wenn die stromabwärts benachbarte Heizfläche ebenfalls der Reinigung bedarf. Auf diese Art und Weise lässt sich mit einem geringeren Dampfeinsatz ein optimales Reinigungsergebnis erzielen.
Durch das abgelöste Material einer vorderen (stromaufwärts angeordneten) Heizfläche wird bereits auch eine Reinigungswirkung auf die darüberliegend angeordneten Heizflächen ausgeübt.
Vorzugsweise wird die Mindestwartezeit in Abhängigkeit einer minimal kritischen Effektivität der Heizfläche festgelegt. Dabei ist die Mindestwartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen dadurch gegeben, dass die zu reinigende Heizfläche einen Verschmutzungszustand erreicht hat, bei dem ein gutes Reinigungsergebnis erwartet werden kann.
Die maximale Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen ist diejenige, die aufgrund des Verschmutzungszustands der Heizflächen eine Reinigung unbedingt erforderlich macht, d. h. wenn die maximal zulässige Effektivitätsverringerung der Heizfläche erreicht ist. Die optimale Wartezeit ist diejenige, die sich aufgrund der Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung beispielsweise einer stromabwärts benachbarten Heizfläche ergibt.
Mit anderen Worten, die Initiierung eines Reinigungszyklus einer Heizfläche wird dann angestoßen, wenn eine stromabwärts angeordnete benachbarte Heizfläche ebenfalls der Reinigung bedarf und wenn die maximale Wartezeit der zur Reinigung anstehenden Heizfläche noch nicht erreicht ist. Aufgrund dieser Regelung ist es möglich, eine Reinigung der Heizflächen des Dampferzeugers in Rauchgasströmungsrichtung nacheinander zu betreiben, sodass ein optimales Reinigungsergebnis bei gleichzeitig minimiertem Verschleiß zu erwarten ist.
Vorzugsweise erfolgt die Festlegung der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche in Abhängigkeit von der Qualität des Brennstoffs der Dampferzeugers.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Brennstoffzusammensetzung das verfügbare Zeitfenster zwischen minimaler und maximaler Wartezeit kleiner oder größer sein kann und damit der tolerable Effektivitätsverlust einer Heizfläche aufgrund der Brennstoffzusammensetzung ebenfalls kleiner oder größer sein kann. Bei der Reinigung von Heizflächen eines mit Braunkohle befeuerten Dampferzeugers ist es vorteilhaft, wenn die Kohle hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich ihrer Schlacke bildenden Bestandteile vor Beschickung des Dampferzeugers fortlaufend analysiert wird und die maximal zulässige Effektivitätsverringerung in Abhängigkeit der Analyse automatisch angepasst wird. In eine derartige Regelung gehen als
Eingangsgrößen sowohl der Verschmutzungszustand der zu reinigenden Heizfläche als auch der Verschmutzungszustand der benachbarten oder stromabwärts gelegenen Heizflächen als auch die Qualität des eingesetzten Brennstoffs als Eingangsgrößen ein.
Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, ist es zweckmäßig, wenn als Mindestwartezeit der Zeitraum von einem Reinigungsvorgang bis zu der minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche gewählt wird. Die Regelung der Reinigungszyklen erfolgt vorzugsweise automatisch,
Diese kann beispielsweise mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerkes oder mittels Fuzzy-Logik erfolgen.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, erfolgt die Reinigung des Dampferzeugers vorzugsweise derart, dass mehrere in Richtung der Rauchgasströmung hintereinander angeordnete Heizflächen in einer Reihenfolge in Richtung der Rauchgasströmung gereinigt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten graphischen Darstellung erläutert. Die Darstellung zeigt die Effektivität der betreffenden zu reinigenden Heizfläche des Dampferzeugers über die Reisezeit des Dampferzeugers.
Die Heizflächen des Dampferzeugers besitzen eine Grundverschmutzung, die in dem Graphen als durchgehender Kasten aufgetragen ist. Ausgehend von dieser Grundverschmutzung verringert sich die Effektivität der Heizfläche über einen gewissen Zeitraum linear bis zu einem Zeitpunkt t1 , zu dem die Einleitung eines Reinigungsvorgangs ein zufriedenstellendes Ergebnis bringen würde. Bei der nachstehenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass zum Zeitpunkt tθ gerade ein Reinigungsvorgang beendet wurde und zum Zeitpunkt t3 ein neuer Reinigungsvorgang angestoßen wird. E1 bezeichnet die minimal kritische Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche, E2 die maximal zulässige Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche. Der Wert E1 wird als Maß für den Verschmutzungszustand der Heizfläche festgelegt, bei welchem der Beginn des Reinigungsvorgangs ein gutes Ergebnis erwarten lässt (minimal kritische Effektivität). Der Abstand von E1 zu E2 ist eine Funktion der eingesetzten Kohlensorte. Die Koordinate E2-t2 ist derjenige Zeitpunkt, an dem der Zustand der Heizfläche selbst eine Reinigung unabdingbar macht. Der Zeitpunkt t3 wird in Abhängigkeit des Zustandes einer benachbarten Heizfläche ermittelt. Beginnend von tθ an nimmt der Verschmutzungszustand der Heizfläche stetig ab, bei t1 wäre theoretisch eine Reinigung möglich, aus Gründen der Verschleißzeit wird mit dem Reinigungsvorgang mindestens aber solange gewartet, bis die Heizfläche die Effektivität E1 erreicht hat. Der Reinigungsvorgang wird jedoch an dieser Stelle noch nicht eingeleitet, vielmehr wird solange zugewartet, bis die jeweils interdependente Heizfläche ebenfalls einen Verschmutzungszustand erreicht hat, der eine Reinigung rechtfertigen würde. Erreicht die betreffende interdependente Heizfläche nicht innerhalb des Intervalls zwischen t1 und t2 diesen Reinigungszustand, wird jedenfalls bei t2 die Reinigung der betreffenden Heizflächen eingeleitet.
Die Effektivität der Heizfläche wird zweckmäßiger über die Wärme/Temperaturbilanz zwischen Heizflächeneintritt und Heizflächenaustritt ermittelt.
Die Regelung der Wartezeit wird, wie vorstehend bereits erwähnt, zweckmäßigerweise mittels Fuzzy-Logik automatisch in Abhängigkeit von einer fortlaufenden Analyse des eingesetzten Brennstoffs durchgeführt.
Auf diese Art und Weise lassen sich verschiedene Rußbläser zu Blasgruppen zusammenfassen und es lässt sich eine optimale Abreinigung des Dampferzeugers von vorn nach hinten in Rauchgasströmungsrichtung durchführen.

Claims

Ansprüche
1 Verfahren zur ebenen- und gruppenweise Reinigung der Heizflächen eines Dampferzeugers mittels Rußbläsereinsatz, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
die Festlegung einer maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der betreffenden Heizfläche, die Festlegung einer Mindestwartezeit zwischen zwei
Reinigungszyklen, die Festlegung einer maximalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Abhängigkeit der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der Heizfläche und die Bestimmung einer optimalen Wartezeit zwischen der
Mindestwartezeit und der maximalen Wartezeit in Abhängigkeit der Effektivitätsverringerung anderer Heizflächen des Dampferzeugers, wobei ein Reinigungsvorgang nach der optimalen Wartezeit zwischen zwei Reinigungszyklen in Gang gesetzt wird, wenn die optimale Wartezeit kleiner als die maximale Wartezeit ist.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mindestwartezeit in Abhängigkeit einer minimal kritischen Effektivität der Heizfläche festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der maximal zulässigen Effektivitätsverringerung der zu reinigenden Heizfläche in Abhängigkeit von der Qualität des Brennstoffs des Dampferzeugers erfolgt.
4 Verfahren nach Anspruch 3 zur Reinigung der Heizflächen eines mit
Braunkohle befeuerten Dampferzeugers, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich ihrer Schlacke bildenden Bestandteile vor Beschickung des Dampferzeugers fortlaufend analysiert wird und dass die maximal zulässige Effektivitätsverringerung in Abhängigkeit der Analyse automatisch angepasst wird.
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Mindestwartezeit der Zeitraum von einem Reinigungsvorgang bis zu der minimal kritischen Effektivitätsverringerung der Heizfläche gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Reinigungszyklen automatisch erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Reinigungszyklen mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks oder mittels einer Fuzzy-Logik erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung mehrerer in Richtung der Rauchgasströmung hintereinander angeordneten Heizflächen in einer Reihenfolge in Richtung der Rauchgasströmung erfolgt.
EP07724960A 2006-05-12 2007-05-08 Verfahren zur ebenen - und/oder gruppenweisen reinigung der heizflächen eines dampferzeugers mittels russbläsereinsatz Withdrawn EP2018501A1 (de)

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