EP4479634A1 - Verfahren zum überwachen des zustands von wärmetauscherrohrleitungen eines abhitzedampferzeugers und abhitzedampferzeuger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands von Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen (14) zumindest eines in einem Abgasstrom eines Abhitzedampferzeugers (1) angeordneten Wärmetauschers (8,9,10), insbesondere, in Stromabwärtsrichtung betrachtet, eines als Überhitzer, eines als Verdampfer und eines als Speisewasservorwärmer dienenden Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von Wasserdampf innerhalb des Abgasstroms unter Verwendung von eine den Feuchtigkeitsgehalt des Abgasstroms repräsentierende Messgröße erfassenden Sensoren (18) und/oder unter Verwendung eines optischen Erfassungssystems automatisch detektiert und im Falle einer Detektion ein Alarm ausgelöst wird. Ferner betrifft die Erfindung einen zur Durchführung des Verfahrens ausgelegten Abhitzedampferzeuger (1).

Description

Beschreibung

Verfahren zum Überwachen des Zustands von Wärmetauscherrohrleitungen eines Abhitzedampferzeugers und Abhitzedampferzeuger

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands von Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen zumindest eines in einem Abgasstrom eines Abhitzedampferzeugers angeordneten Wärmetauschers , insbesondere , in Stromab- wärtsrichtung betrachtet , eines als Überhitzer, eines als Verdampfer und eines als Speisewasservorwärmer dienenden Wärmetauschers . Ferner betri f ft die Erfindung einen Abhitzedampferzeuger mit einem Abgaskanal , in dem zumindest ein Wasser oder Wasserdampf führende Rohrleitungen aufweisender Wärmetauscher angeordnet ist , insbesondere , in Stromabwärtsrichtung betrachtet , ein als Überhitzer, ein als Verdampfer und ein als Speisewasservorwärmer dienender Wärmetauscher .

Abhitzedampferzeuger, die häufig auch kurz als HRSG ' s ( „Heat Recovery Steam Generator ) bezeichnet werden, sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt . Sie dienen dazu, das heiße Abgas aus einem vorgeschalteten Prozess zur Dampf erzeugung zu nutzen, und umfassen normalerweise einen Abgaskanal , in dem in Stromabwärtsrichtung betrachtet mehrere Wärmetauscher angeordnet sind, meist in Form eines Überhitzers , eines Verdampfers und eines Speisewasservorwärmers . Leckagen der Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen der Wärmetauscher können störungsbedingte , unangekündigte Stillstandzeiten nach sich ziehen, die es zu vermeiden gilt . Entsprechend ist es wünschenswert , solche Leckagen möglichst frühzeitig identi fi zieren zu können, um dem Wartungspersonal ausreichend Zeit zur Verfügung zu stellen, die Position einer Leckage zu orten, deren Ausmaß fest zustellen und die Reparaturarbeiten zu planen und durchzuführen . In der Vergangenheit haben sich in diesem Zusammenhang akustische Erfassungssysteme etabliert , bei denen die Geräuschumgebung eines Abhitzedampferzeugers mit einer Viel zahl akustischer Sensoren überwacht wird, die verteilt am gesamten Abhitzedampferzeuger positioniert sind . Leckagen verursachen eine Veränderung der Umgebungsgeräusche , die von den Sensoren erfasst wird . Dabei erfassen näher an dem Ort der Leckage positionierte Sensoren stärke Geräuschänderungen als weiter weg positionierte Sensoren . Auf diese Weise ist auch eine sensorische Ortung einer Leckage möglich . Ein Nachteil der bekannten akustischen Erfassungssysteme besteht allerdings darin, dass mehrere hundert Sensoren verteilt am Abhitzedampferzeuger angeordnet und verkabelt werden müssen, was sowohl sehr aufwändig als auch teuer ist .

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren sowie einen alternativen Abhitzedampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaf fen, bei denen insbesondere die zuvor genannten Probleme verringert werden .

Zur Lösung dieser Aufgabe schaf ft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung des Zustands von Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen zumindest eines in einem Abgasstrom eines Abhitzedampferzeugers angeordneten Wärmetauschers , insbesondere , in Stromabwärtsrichtung betrachtet , eines als Überhitzer, eines als Verdampfer und eines als Speisewasservorwärmer dienenden Wärmetauschers , dadurch gekennzeichnet , dass das Vorhandensein von Wasserdampf innerhalb des Abgasstroms unter Verwendung von eine den Feuchtigkeitsgehalt des Abgasstroms repräsentierende Messgröße erfassenden Sensoren ( 18 ) und/oder unter Verwendung eines optischen Erfassungssystems automatisch detektiert und im Falle einer Detektion ein Alarm ausgelöst wird, der das Personal von der Leckage in Kenntnis setzt . Die vorliegende Erfindung schlägt mithin vor, zur Detektion einer Rohrleitungsleckage anstelle von akustischen Sensoren solche einzusetzen, die eine den Feuchtigkeitsgehalt des Abgasstroms repräsentierende Messgröße erfassen, insbesondere den Feuchtigkeitsgehalt des Abgases selbst , und/oder ein optisches Erfassungssystem . Tritt eine Leckage einer Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitung auf , so strömen Anteile des Wassers bzw . des Wasserdampfes in das Abgas und verursachen auf diese Weise eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases , die dann von den Sensoren detektiert wird . Alternativ oder zusätzlich kann der Wasserdampfstrom im Abgas , der eine sich ausgehend vom Ort der Leckage stromabwärts ausbreitende Wasserdampfwolke oder Wasserdampfschwade bildet , von einem optischen Erfassungssystem erkannt werden . Gegenüber herkömmlichen akustischen Sensoren haben die erfindungsgemäß eingesetzten Sensoren vor allem den Vorteil , dass deutlich weniger Sensoren erforderlich sind, die nicht verteilt über den Abhitzedampferzeuger sondern nur lokal innerhalb des Abgaskanals positioniert werden müssen . Dies zieht geringere Kosten und einen deutlich geringeren Wartungsaufwand nach sich . Das gleiche gilt für ein optisches Erfassungssystem .

Bei den Sensoren handelt es sich bevorzugt um Feuchtigkeitssensoren, insbesondere um handelsübliche Feuchtigkeitssensoren, was einer einfachen und preiswerten technischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zuträglich ist .

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die von den Sensoren erfassten Messwerte mit zumindest einem gespeicherten Grenzwert verglichen, und es wird, wenn zumindest einer der erfassten Messwerte den Grenzwert überschreitet , der Alarm ausgelöst . Der vorab definierte Grenzwert ist vorteilhaft hinreichend hoch gewählt , dass mit verlässlicher Sicherheit tatsächlich eine Leckage vorliegt , und hinreichend gering, dass noch ausreichend Zeit zur Planung und Durchführung von die Leckage behebenden Reparaturarbeiten verbleibt .

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfassen die Sensoren die Messgröße an Messpunkten, die verteilt über einen, bevorzugt über einen einzelnen Querschnitt des Abgasstroms angeordnet sind . Eine solche Anordnung der Sensoren ist zum einen dahingehend von Vorteil , dass nur vergleichsweise wenige Sensoren erforderlich sind, wodurch der Aufbau des Erfassungssystems vereinfacht wird und die Kosten minimiert werden . Zum anderen ermöglicht eine solche Anordnung auch eine Lokalisierung einer Leckage . In Kenntnis der Strömungsverhalten des Abgases durch die Abgasleitung sowie einer mit dem Abgas mitgerissenen Wasserdampfwolke oder -schwade , die beispielsweise im Rahmen einer Simulation unter Verwendung geeigneter Software ermittelt werden können, kann anhand der Positionen und der Anzahl derj enigen Sensoren, die eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases erfasst haben, sowie anhand des Anstiegs des von den einzelnen Sensoren erfassten Feuchtigkeitsgehaltes auf die Lage der Leckage geschlossen werden . Je weiter eine Leckage in Strömungsrichtung des Abgases von der Position der Sensoren entfernt ist , desto mehr über den Querschnitt des Abgaskanals verteilt angeordnete Sensoren werden einen Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes wahrnehmen . Je näher eine Leckage in Strömungsrichtung des Abgases der Position der Sensoren ist , desto höher wird der von den entsprechenden Sensoren erfasste Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes aus fallen .

Bevorzugt sind die Messpunkte nach Art eines Gitters gleichmäßig über den Querschnitt des Abgasstroms verteilt angeordnet , was zu einem einfachen Aufbau und zu verlässlichen Aussagen führt .

Vorteilhaft sind die Messpunkte stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers positioniert , insbesondere ausschließlich stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers . Dies hat zur Folge , dass die Temperatur des Abgases im Bereich der Messpunkte minimal ist , was den Einsatz preisgünstiger Sensoren ermöglicht , da diese keine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen müssen .

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird im Falle eines Alarms die Position einer Leckage basierend auf einem Vergleich der an unterschiedlichen Messpunkten ermit- telten Messwerte berechnet und an das Bedienpersonal ausgegeben .

Alternativ oder zusätzlich wird erfindungsgemäß zur Detektion ein optisches Erfassungssystem eingesetzt .

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das optische Erfassungssystem zumindest eine Videokamera auf , wobei die zumindest eine Kamera aus den zuvor bereits genannten Gründen bevorzugt stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers positioniert ist . Vorteilhaft ist die zumindest eine Videokamera auf eine mit einem vorbestimmten Muster versehene Innenfläche des Abhitzedampferzeugers gerichtet . Wird ein solches Muster durch eine vorbei ziehende Wasserdampfwolke oder -schwade teilweise verdeckt , kann dies anhand der auf genommenen Videobilder detek- tiert werden . Bevorzugt sind zumindest zwei Videokameras an gegenüberliegenden Seiten des Abgaskanals positioniert und aufeinander gegenüberliegende Innenflächen des Abgaskanals gerichtet , wodurch eine bessere Lokalisierung der Leckage ermöglicht wird .

Alternativ oder zusätzlich kann das optische System zumindest einen Laser aufweisen, der insbesondere auf einen zugehörigen, an einer Innenfläche des Abhitzedampferzeugers angeordneten Lichtdetektor gerichtet ist , wobei der zumindest eine Laser und der zugehörige Lichtdetektor bevorzugt stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers positioniert sind . Auch durch die Verdeckung des Lichtdetektors durch eine Wasserdampfwolke oder -schwade kann das Vorhandensein von Wasserdampf im Abgasstrom detektiert werden . Vorteilhaft wird ein Querschnitt des Abgaskanals durch eine Viel zahl von benachbart zueinander ausgestrahlten Laserstrahlen abgedeckt , die auf entsprechende Lichtdetektoren gerichtet sind, wodurch eine Bestimmung der Position und Größe der Wasserdampfwolke oder -schwade und damit eine Lokalisierung der Leckage ermöglicht wird . Ferner schaf ft die vorliegende Erfindung einen Abhitzedampferzeuger mit einem Abgaskanal , in dem zumindest ein Wasser oder Wasserdampf führende Rohrleitungen aufweisender Wärmetauscher angeordnet ist , insbesondere , in Stromabwärtsrichtung betrachtet , ein als Überhitzer, ein als Verdampfer und ein als Speisewasservorwärmer dienender Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet , dass innerhalb des Abgaskanals Sensoren und/oder ein optisches Erfassungssystems vorgesehen sind, die dazu ausgelegt sind, das Vorhandensein von Wasserdampf in einem durch den Abgaskanal geleiteten Abgas zu detektieren, und dass eine datentechnisch mit den Sensoren und/oder dem optischen Erfassungssystems verbundene Steuerung vorgesehen ist , die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist .

Bevorzugt handelt es sich bei den Sensoren um Feuchtigkeitssensoren .

Vorteilhaft ist ein die Sensoren aufnehmendes Haltegitter vorgesehen, das sich über einen Querschnitt des Abgaskanals erstreckt , wobei die Sensoren insbesondere in gleichmäßigen Abständen an dem Haltegitter positioniert sind . Ein solches Haltegitter gewährleistet eine einfache und preiswerte Montage der Sensoren über den Querschnitt des Abgaskanals .

Bevorzugt ist das Haltegitter stromabwärts des letzten Wärmetauschers angeordnet .

Das optische Erfassungssystem weist vorteilhaft zumindest eine Kamera und/oder zumindest einen Laser auf . Die zumindest eine Kamera und der zumindest eine Laser können wie zuvor unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Verfahren bereits beschrieben im Abgaskanal positioniert sein .

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich . Darin ist Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Abhitzedampferzeugers gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie I I- I I in Figur 1 ;

Figur 3 eine Ansicht analog zu Figur 1 , die schematisch Beschädigungen an Rohrleitungen verschiedener Wärmetauscher des Abhitzedampferzeugers und daraus resultierende Wasserdampfwolken zeigt ;

Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV- IV in Figur 3 ; und

Figur 5 eine schematische Draufsicht eines stromabwärtigen Bereiches eines Abhitzedampferzeugers gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung .

Gleiche Bezugs zi f fern bezeichnen nachfolgend gleiche oder gleichartige Bauteile oder Komponenten .

Figur 1 zeigt einen Abhitzedampferzeuger 1 gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, der in bekannter Weise dazu eingesetzt wird, unter Verwendung von heißem Abgas eines vorgeschalteten Prozesses aus Speisewasser überhitzten Wasserdampf zu erzeugen, der zum Betreiben einer Dampfturbine 2 genutzt wird .

Der Abhitzedampferzeuger 1 umfasst ein Gehäuse 3 , durch das sich ein einen Abgaseinlass 4 und einen Abgasauslass 5 aufweisender Abgaskanal 6 erstreckt , der stromabwärts über einen Di f fusor in einen Kamin 7 mündet . Innerhalb des Abgaskanals 6 sind in Strömungsrichtung des Abgases vorliegend drei Wärmetauscher 8 , 9 und 10 hintereinander angeordnet , wobei der Wärmetauscher 8 als Überhitzer, der Wärmetauscher 9 als Verdampfer und der Wärmetauscher 10 als Speisewasservorwärmer dient . Während des Betriebs des Abhitzedampferzeugers 1 wird durch den Abgaseinlass 4 heißes Abgas aus einem vorgeschalteten Prozess in Richtung des Pfeils 11 in den Abgaskanal 6 eingeleitet , wie beispielsweise das heiße Abgas eines Gasturbinenprozesses . Das Abgas durchströmt den Abgaskanal 6 in Richtung der Pfeile 12 , tritt durch den Abgasauslass 5 in den Kamin 7 ein, durchströmt diesen in Richtung der Pfeile 13 und wird schließlich in die Umgebung abgeführt . Auf seinem Weg durch den Abgaskanal 6 gibt das Abgas Wärme an im Gegenstrom durch Rohrleitungen 14 der Wärmetauscher 8 , 9 und 10 geleitetes Speisewasser ab, um dieses stufenweise zu überhitzen . Genauer gesagt wird Speisewasser, das dem am stromabwärtigen Ende des Abgaskanals 6 positionierten Wärmetauscher 10 über eine Speisewasserpumpe 15 zugeführt wird, durch das Abgas zunächst vorgewärmt . Das vorgewärmte Speisewasser wird dann einer Dampftrommel 16 zugeführt , welche die Rohrleitungen 14 des Wärmetauschers 9 mit dem vorgewärmten Speisewasser speist . In dem Wärmetauscher 9 wird das Speisewasser dann verdampft . Der erzeugte Wasserdampf wird anschließend den Rohrleitungen 14 des Wärmetauschers 8 zugeführt und dort überhitzt . Der überhitzte Wasserdampf wird schließlich zur Dampfturbine 2 geleitet , die beispielsweise einen Generator 17 antreibt .

Während des Betriebs des Abhitzedampferzeugers ist es wünschenswert , den Zustand der Rohrleitungen 14 der Wärmetauscher 8 , 9 und 10 zu überwachen, um gegebenenfalls auftretende Leckagen möglichst frühzeitig zu erfassen und auf diese Weise Aus fall- und Wartungs zeiten zu minimieren .

Zur Überwachung des Zustands der Rohrleitungen 14 umfasst der Abhitzedampferzeuger 1 bei der vorliegenden Aus führungs form eine Viel zahl von innerhalb des Abgaskanals 6 angeordneten Sensoren 18 , die dazu ausgelegt sind, eine den Feuchtigkeitsgehalt des Abgasstroms repräsentierende Messgröße zu erfassen . Die Sensoren 18 sind vorliegend als Feuchtigkeitssensoren ausgebildet und derart positioniert , dass sie den Feuchtigkeitsgehalt des durch den Abgaskanal 6 geleiteten Ab- gasstroms an einer Viel zahl von Messpunkten erfassen . Alternativ oder zusätzlich können auch Sensoren eingesetzt werden, die nicht unmittelbar den Feuchtigkeitsgehalt , sondern beispielsweise eine Messgröße erfassen, die sich proportional zum Feuchtigkeitsgehalt verhält . Die Sensoren 18 sind bei der dargestellten Aus führungs form an einem Haltegitter 19 vorgesehen, das sich über einen Querschnitt des Abgaskanals erstreckt . Die Sensoren 18 sind dabei matrixartig in gleichmäßigen Abständen an dem Haltegitter 19 positioniert . Das Haltegitter 19 ist stromabwärts des letzten Wärmetauschers 10 angeordnet , so dass die Sensoren 18 den Feuchtigkeitsgehalt des Abgases erfassen, nachdem dieses alle Wärmetauscher 8 , 9 und 10 passiert hat . Grundsätzlich können weitere Haltegitter 19 mit an diesen befestigten Sensoren 18 innerhalb des Abgaskanals 6 vorgesehen sein, um den Feuchtigkeitsgehalt des Abgases an verschiedenen Querschnitten des Abgaskanals 6 zu erfassen . Vorliegend ist ein zweites Haltegitter mit daran gehaltenen Sensoren 18 stromabwärts des ersten Haltegitters 19 positioniert , wobei diese Sensoren 18 lediglich die von den stromaufwärts positionierten Sensoren 18 erfassten Messwerte veri fi zieren sollen und somit eine redundante Anordnung bilden . Die Sensoren 18 sind mit einer Steuerung 20 datentechnisch gekoppelt .

Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch Beschädigungen 21 , 22 und 23 j eweils an einer Rohrleitung 14 der drei Wärmetauscher 8 , 9 und 10 . Die Beschädigungen 21 führen dazu, dass Wasser oder Wasserdampf aus den Rohrleitungen 14 austritt und vom heißen Abgas unter Bildung von Wasserdampfwolken mitgerissen wird, wodurch sich der Feuchtigkeitsgehalt des Abgases erhöht . Es hat sich gezeigt , dass der Bereich, über den die Sensoren 18 einen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases erfassen, größer wird mit zunehmendem Abstand der Beschädigung 21 , 22 , 23 von den Sensoren 18 , da sich der Wasserdampf proportional zur innerhalb des Abgaskanals 6 zurückgelegten Wegstrecke mehr und mehr verteilt , was in Figur 3 schematisch durch die gestrichelten Linien und in Figur 4 durch die unterschiedlich großen Kreise 24 , 25 und 26 ange- deutet ist . Der Kreis 24 ski z ziert dabei denj enigen Bereich, in dem die Sensoren 18 einen durch die Beschädigung 21 verursachten Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases verzeichnen, der Kreis 25 denj enigen Bereich, in dem die Sensoren 18 einen durch die Beschädigung 22 verursachten Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases verzeichnen, und der Kreis 26 denj enigen Bereich, in dem die Sensoren 18 einen durch die Beschädigung 23 verursachten Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases verzeichnen . Ferner hat sich herausgestellt , dass die Intensität des Anstiegs des Feuchtigkeitsgehaltes des Abgases mit abnehmendem Abstand der Beschädigung 21 , 22 , 23 von den Sensoren 18 zunimmt , was in Figur 4 durch die Dichte der Schraf fur der Kreise 24 , 25 , 26 angedeutet ist . Anhand der Position und Anzahl der einen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases registrierenden Sensoren 18 und anhand der registrierten Höhe des Anstiegs des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases lässt sich entsprechend auf die Position der Leckage schließen, was dem Wartungspersonal die Suche nach der Leckage erleichtert und die Wartungsdauer minimiert .

Während des Betriebs des Abhitzedampferzeugers 1 erfassen die Sensoren 18 in vorbestimmten zeitlichen Abständen oder kontinuierlich den Feuchtigkeitsgehalt des Abgases . Die erfassten Messwerte werden dann an die Steuerung 20 weitergeleitet , wo die erfassten Messwerte mit zumindest einem gespeicherten Grenzwert verglichen werden . Bei dem zumindest einen Grenzwert kann es sich um einen festen Grenzwert handeln, der in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen festgelegt wurde , wie beispielsweise der Außentemperatur, der Luftfeuchtigkeit , der Art des im vorgelagerten Prozess verwendeten Brennstoffes , etc . Alternativ oder zusätzlich kann der Grenzwert aber beispielsweise auch als innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne maximal zulässiger Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases definiert sein . Überschreitet zumindest einer der erfassten Messwerte den zumindest einen Grenzwert , wird ein Alarm ausgelöst , um das Bedienpersonal auf die erfasste Leckage hinzuweisen . Ferner wird die Position der Leckage be- rechnet und diese dem Bedienpersonal ausgegeben . Die von den am in Strömungsrichtung des Abgases hinteren Haltegitter 19 angeordneten Sensoren 18 erfassten Messwerte werden dazu genutzt , die von den am vorderen Haltegitter 19 angeordneten Sensoren 18 erfassten Messwerte zu veri fi zieren, um auf diese Weise Fehlalarme zu minimieren und/oder die Funktion ausgefallener Sensoren 18 des ersten Haltegitters 19 zu übernehmen .

Die erfindungsgemäße Überwachung des Zustands von Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen 14 zeichnet sich dadurch aus , dass die Sensoranzahl gegenüber einer herkömmlichen akustischen Überwachung deutlich reduziert werden kann, wodurch Kosten eingespart werden . Bei einer Anordnung der Sensoren 18 am stromabwärts gelegenen Ende des Abhitzedampferzeugers 1 können preiswerte handelsübliche Sensoren 18 eingesetzt werden, da die Temperatur des Abgases dort vergleichsweise gering ist und innerhalb des zulässigen Temperaturbereiches preiswerter handelsüblicher Sensoren liegt . Auch die angestrebte Überwachungsgenauigkeit kann durch preiswerte handelsübliche Sensoren erzielt werden . Es hat sich herausgestellt , dass eine l %ige Leckagerate bezogen auf den durch eine Rohrleitung 14 strömenden Massenstroms verursacht durch eine Beschädigung 21 an einer Rohrleitung 14 des ersten Wärmetauschers 8 , die zu einem austretenden Wasserdampfmassenstrom von etwa 2g/ s führt , einen 2-2 , 5%igen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases unmittelbar stromabwärts des ersten Wärmetauschers 8 und einen l- l , 5%igen Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts des Abgases unmittelbar stromabwärts des dritten Wärmetauschers 10 und entsprechend an der Position der Sensoren 18 nach sich zieht , der von preiswerten handelsüblichen Feuchtigkeitssensoren erfasst werden kann .

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt eines Abhitzedampferzeugers 1 gemäß einer weiteren Aus führungs form der vorliegenden Erfindung, dessen Aufbau grundsätzlich dem Aufbau der ersten Ausführungs form entspricht . Anstelle der Sensoren 18 ist allerdings ein optisches Erfassungssystem 27 vorgesehen, das vor- liegend zwei Videokameras 28 umfasst , die bevorzugt gekühlt werden, um sie vor der heißen Umgebung zu schützen . Die Videokameras 27 sind bei der dargestellten Aus führungs form an gegenüberliegenden Seiten des Abgaskanals 6 positioniert und j eweils auf Innenflächen des Abgaskanals 6 gerichtet , die vorliegend mit einem vorbestimmten Muster versehen sind, wie beispielsweise mit einem Muster in Form von Gitternetzlinien . Die Videokameras und die Muster können auf unterschiedlichen Höhen des Abgaskanals 6 positioniert sein, was aber nicht zwingend erforderlich ist .

Werden im Falle einer Leckage Bereiche der Muster von einer Wasserdampfwolke verdeckt , so wird dies durch eine in der Steuerung 20 enthaltene Bilderkennungssoftware registriert und ein Alarm ausgelöst . Auf Basis der Größe und der Position der verdeckten Musterbereiche wird die Position der Leckage berechnet und dem Bedienpersonal ausgegeben .

Es sei darauf hingewiesen, dass das optische Erfassungssystem 27 alternativ oder zusätzlich zu den Videokameras 27 auch Laser mit zugehörigen Lichtdetektoren aufweisen kann, die an den Innenwänden des Abgaskanals 6 positioniert sind, auch wenn dies vorliegend nicht dargestellt ist . Das Vorhandensein eines Wasserdampfwolke im Abgasstrom wird in diesem Fall de- tektiert , wenn der Einfall des Laserlichts auf die Lichtdetektoren durch eine Wasserdampfwolke abgeschwächt oder unterbrochen wird . Bei geeigneter Wahl der Positionen der Laser und Lichtdetektoren kann auch die Position der Leckage berechnet werden .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des Zustands von Wasser oder Wasserdampf führenden Rohrleitungen (14) zumindest eines in einem Abgasstrom eines Abhitzedampferzeugers (1) angeordneten Wärmetauschers (8,9,10) , insbesondere, in Stromabwärtsrichtung betrachtet, eines als Überhitzer, eines als Verdampfer und eines als Speisewasservorwärmer dienenden Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein von Wasserdampf innerhalb des Abgasstroms unter Verwendung von eine den Feuchtigkeitsgehalt des Abgasstroms repräsentierende Messgröße erfassenden Sensoren (18) und/oder unter Verwendung eines optischen Erfassungssystems automatisch detektiert und im Falle einer Detektion ein Alarm ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sensoren (18) um Feuchtigkeitssensoren handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren (18) erfassten Messwerte mit zumindest einem gespeicherten Grenzwert verglichen werden und, wenn zumindest einer der erfassten Messwerte den Grenzwert überschreitet, der Alarm ausgelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (18) die Messgröße an Messpunkten erfassen, die verteilt über einen Querschnitt des Abgasstroms angeordnet sind .

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte nach Art eines Gitters gleichmäßig über den Querschnitt des Abgasstroms verteilt angeordnet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers (10) positioniert sind, insbesondere ausschließlich stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers (10) .

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Alarms die Position einer Leckage basierend auf einem Vergleich der an unterschiedlichen Messpunkten ermittelten Messwerte berechnet und die berechnete Position an das Bedienpersonal ausgegeben wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (27) zumindest eine Videokamera (28) aufweist, die insbesondere auf eine mit einem vorbestimmten Muster versehene Innenfläche des Abhitzedampferzeugers (1) gerichtet ist, wobei die zumindest eine Videokamera (28) bevorzugt stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers (10) positioniert ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssystem (27) zumindest einen Laser aufweist, der insbesondere auf einen zugehörigen, an einer Innenfläche des Abhitzedampferzeugers (1) angeordneten Lichtdetektor gerichtet ist, wobei der zumindest eine Laser und der zugehörige Lichtdetektor bevorzugt stromabwärts des zuletzt von dem Abgasstrom durchströmten Wärmetauschers (10) positioniert sind.

10. Abhitzedampferzeuger (1) mit einem Abgaskanal (6) , in dem zumindest ein Wasser oder Wasserdampf führende Rohrleitungen (14) aufweisender Wärmetauscher (8,9,10) angeordnet ist, insbesondere, in Stromabwärtsrichtung betrachtet, ein als Über- hitzer, ein als Verdampfer und ein als Speisewasservorwärmer dienender Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Abgaskanals Sensoren (18) und/oder ein optisches Erfassungssystems vorgesehen sind, die dazu ausgelegt sind, das Vorhandensein von Wasserdampf in einem durch den Abgaskanal geleiteten Abgas zu detektieren, und dass eine datentechnisch mit den Sensoren (18) und/oder dem optischen Erfassungssystems (27) verbundene Steuerung (20) vorgesehen ist, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.

11. Abhitzedampferzeuger (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sensoren (18) um Feuchtigkeitssensoren handelt.

12. Abhitzedampferzeuger (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Sensoren (18) aufnehmendes Haltegitter (19) vorgesehen ist, dass sich über einen Querschnitt des Abgaskanals (6) in gleichmäßigen Abständen an dem Haltegitter (19) positioniert sind.

13. Abhitzedampferzeuger (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltegitter (19) stromabwärts des letzten Wärmetauschers (10) angeordnet ist.

14. Abhitzedampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Erfassungssystem (27) zumindest eine Videokamera (28) und/oder zumindest einen Laser aufweist.