WO2001086206A1 - Method for removing deposits in combustion chambers of thermal installations during operation - Google Patents

Method for removing deposits in combustion chambers of thermal installations during operation Download PDF

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WO2001086206A1
WO2001086206A1 PCT/DE2001/001623 DE0101623W WO0186206A1 WO 2001086206 A1 WO2001086206 A1 WO 2001086206A1 DE 0101623 W DE0101623 W DE 0101623W WO 0186206 A1 WO0186206 A1 WO 0186206A1
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insulation
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evaporation
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PCT/DE2001/001623
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Erik Riedel
Klaus Poppe
Werner Hammerschmidt
Winfried Wilke
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Erik Riedel
Klaus Poppe
Werner Hammerschmidt
Winfried Wilke
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    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D25/00Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag
    • F27D25/008Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag using fluids or gases, e.g. blowers, suction units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
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Definitions

  • the invention relates to a method for removing deposits or buildup in plants which are operated with gaseous, liquid or solid fuels and in which thermal energy is released.
  • these systems are referred to as thermal energy systems.
  • thermal energy systems are, for example, boilers in power plants, boilers in heating plants, waste incineration plants, ovens, coal gasifiers, wood gasifiers, steel converters or reactors.
  • deposits or buildup e.g. ashes, slag, soot
  • construction components e.g. heat exchangers, boiler walls, pipe elbows, return chutes, ash funnels
  • deposits or buildup on the one hand deteriorate the heat transfer from the combustion site to the carrier medium of the heat to be dissipated in such a way that the efficiency of the thermal energy conversion drops after a relatively short operating time.
  • deposits can lead to the flow and pressure conditions for which the thermal energy system is designed being drastically deteriorated and the system's operability thus being restricted or no longer existing. For these reasons, the deposits must be removed at regular intervals. At the moment this is essentially done by a very labor-intensive and time-consuming manual cleaning during a multi-week shutdown of the system. This effort can be significantly reduced if hot deposits can be removed by liquid injection while the system is running or while the system is cooling down.
  • soot and ash deposits can be removed in boilers by means of so-called soot, steam or water blowers while the system is running.
  • soot, steam or water blowers The basic idea of these processes is to “blow off” or “rinse” the deposits off the boiler internals by the external impulse effect of compressed air, steam or water jets.
  • This process is characterized by the fact that the blowing medium has to travel a long distance, typically several meters, in the combustion chamber of the plant before it hits the ash or soot deposit.
  • these blowing processes are not suitable for effectively removing solid deposits (e.g.
  • DE 19852217 describes a method with which deposits in thermal energy systems can in principle also be removed during operation. With electrical high-power pulses, this method uses a completely different physical principle than the invention and requires an electrical high-voltage source.
  • DE 19723389 describes a method with which the interior of a fired boiler system on the flue gas side is cleaned by irradiation with solid particles. This process uses the abrasive effect of solids. The method has the disadvantage that the structural components of the thermal energy systems can be damaged by the abrasive effect and waste materials remain which have to be removed from the combustion chamber with a high level of technical complexity.
  • the invention is based on the object of specifying a method by means of which deposits in thermal energy systems of construction components can be removed by means of liquids while the system is running.
  • the object of the invention and solution to this problem is a method in which a liquid hits the surface of the hot deposit in a targeted manner with a high flow velocity, in particular during the ongoing operation of a thermal energy system, by means of a preferably automatic manipulator system and via material inhomogeneities in the material composite of the deposits is injected.
  • a liquid hits the surface of the hot deposit in a targeted manner with a high flow velocity, in particular during the ongoing operation of a thermal energy system, by means of a preferably automatic manipulator system and via material inhomogeneities in the material composite of the deposits is injected.
  • there can be existing inhomogeneities in the deposition surface for example cracks or cavities.
  • the abrasive effect of rapid liquid flows known from the art of water jet cutting can produce the material inhomogeneity in the deposition surface, so that liquid can be injected into the material composite.
  • the liquid then evaporates spontaneously with an extreme increase in volume, the inflowing liquid also preventing the steam from escaping through the material inhomogeneity and thus acting as insulation known from blasting technology.
  • high mechanical tensile stresses are generated in the deposit, which destroy the material composite of the deposit with a relatively low energy input and thus remove the deposit from the structural components of the thermal energy systems.
  • the liquid can only penetrate into the deposit if it hits the surface of the deposit with a sufficiently high momentum. Since the impulse physically represents the mass / velocity product of the liquid mass particles, the mass particles must have a sufficiently high impact speed on the surface of the deposit and a sufficiently high concentration on a small surface segment of the deposit.
  • the mass particles of the liquid can be accelerated to the required speed using two physically different effective principles:
  • a volume of liquid is pressurized and flows through a nozzle into the free atmosphere.
  • the liquid mass particles are accelerated to a high speed.
  • a continuous high-speed liquid jet can be generated by means of a larger pressure accumulator and a valve.
  • a partial liquid volume can also be displaced by means of volume displacement, e.g. B. by a piston or an expanding gas volume in front of the nozzle under the required pressure, so that a discontinuous high-speed jet is created.
  • a partial liquid volume is accelerated to the required speed in a hollow profile that is open on one side and closed on the circumference, preferably in a tube. This can be accomplished by means of volume displacement, for example by an explosively expanding gas volume or by a piston, by means of acceleration by an electric field or by means of acceleration by a magnetic field.
  • substances or mixtures of substances in the solid state can be injected into the deposits as ice by means of high impulses.
  • the solid material acts as a projectile.
  • water, alcohols or carbon dioxide can be used.
  • these substances quickly take on the gaseous state of matter, so that the extreme increase in volume creates the tensions in the composite material of the deposits that are necessary to remove deposits.
  • These solid substances can in a circumferentially closed hollow profile, for. B. a pipe can be accelerated to the required speed. This can be accomplished by means of volume displacement, for example by an explosively expanding gas volume or by a piston, by means of acceleration by an electric field or by means of acceleration by a magnetic field.
  • the liquid stream is focused on a small surface segment of the deposition surface by means of a nozzle with a suitable geometry. 2. By means of a suitable spatial arrangement of several nozzles, several liquid flows are focused simultaneously on a small surface segment of the deposition surface.
  • the liquid flow or a substance in the solid state of aggregation is directed onto the deposition surface by means of a hollow profile.
  • Imaging systems are preferred for this on-line process control.
  • the injection device and the manipulator system in the thermal energy system are supplied with the required amount of liquid, with energy and with signals from outside by means of a supply device.
  • all of the devices mentioned must function reliably under extremely adverse environmental conditions in the combustion chamber of a thermal energy system in operation.
  • the most important influences include the high temperature, the corrosive components of the atmosphere and the abrasive particles in the atmospheric flow within the thermal energy system. Consequently, the entire device for liquid injection with the manipulator system and the supply device for liquid, energy and signals must be isolated from the damaging influences.
  • the solution to this problem is protective insulation, which is based on the principle of evaporation and envelops the devices to be protected on all sides.
  • a temperature is established on the inside of the insulation which corresponds to the temperature of the continuously supplied coolant.
  • Water is preferably used as the cooling liquid.
  • the cooling liquid evaporates on the outside of the insulation, thereby extracting heat from the insulation and also generating a continuous steam flow that flows away from the insulation. This keeps corrosive atmospheric components and most abrasive particles away from the insulation.
  • the area-specific volume flow of the cooling liquid that emerges from the insulation is increased in such a way that on the outside of the insulation forms a liquid film.
  • This film slows down the particles and thus reinforces the protective effect of the insulation against abrasive particles.
  • the insulation reliably protects the isolated components of the positioning systems, the supply device and the injection device from the adverse environmental conditions in the thermal energy system, so that they can be operated, for example, under the standard design conditions of the standard commercial components used.
  • the insulation consists of five layers, which together create the insulation effect in the combustion zone of thermal energy systems.
  • a single device can take over the function of several layers.
  • the insulation consists of the inner boundary layer, the water distribution layer, the throttle layer, the evaporation layer and the outer boundary layer, when viewed from the isolated space.
  • the layers can be described as follows:
  • the inner boundary layer seals the insulation from the insulated interior and consists of a liquid-tight material. It protects the inside of the insulation from the effects of the cooling water and adopts its temperature. This layer also serves to mechanically stabilize the insulation system. Depending on the application, different materials are available for the inner boundary layer:
  • the inner boundary layer preferably consists of a metal sheet.
  • the inner boundary layer preferably consists of foils which are good heat conductors for better temperature compensation.
  • the water distribution layer consists of a gap which is delimited on the one hand by the inner delimitation layer and on the other hand by the throttle layer. This layer is used to evenly distribute the cooling water over the entire insulation surface. The cooling water is pumped into this layer from outside with the necessary pressure.
  • the throttling layer consists of a liquid-tight material and is characterized in that it ensures a uniform metering of the cooling water by means of a suitable perforation over the entire surface of the insulation.
  • This throttling layer there is a location-dependent pressure loss which ensures that a uniform cooling water volume flow independent of the position of the cooling water feed enters the evaporation zone.
  • This layer also serves to mechanically stabilize the insulation. Depending on the application, it is designed differently:
  • the throttle layer preferably consists of a perforated metal sheet or a rigid permeable membrane.
  • the throttle layer preferably consists of perforated foils, permeable membranes or of fabrics.
  • the evaporation layer consists of temperature-resistant, highly porous material, which is characterized on the one hand by its absorbency and on the other hand by its specific surface.
  • the absorbency determines the even distribution of the cooling water in the evaporation layer and thus ensures the even evaporation of the cooling water over the insulation surface.
  • the specific surface of the porous material ensures that the cooling liquid evaporation takes place as surface evaporation and protects the material.
  • the evaporation layer can be designed as a bed of small ceramic, glass, metallic or mineral bodies or as a fleece. Fibers made of glass, metal, carbon, minerals or ceramics can serve as the base material of the tile.
  • the outer boundary layer consists of thermally conductive material and represents the mechanical protection of the layers below from damage caused by external influences. This layer dissipates the heat when it comes into contact with the deposits and thus prevents damaging temperature increases. This layer also stabilizes the porous evaporation layer. Depending on the application, it is designed differently:
  • the outer boundary layer preferably consists of a perforated metal sheet.
  • the outer boundary layer preferably consists of fabrics or nets, for example of metal, carbon fibers, mineral fibers or ceramic fibers.

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Abstract

The invention relates to a method for removing deposits or adhered matter in thermal energy installations during operation or during the cooling phase by invoking destructive mechanical stresses in the material bond of the deposits or adhered matter, whereby the mechanical stresses are produced by the increase in volume of vaporizing liquids.

Description

VERFAHREN ZUR ABLAGERUNGSBESEITIGUNG IN BRENNRAU ΞN THERMISCHER ANLAGEN WAHREND DES LAUFENDEN BETRIEBSMETHOD FOR REMOVAL OF DEPOSITS IN FIREPLACE THN THERMAL SYSTEMS DURING OPERATION
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen oder Anhaftungen in Anlagen, die mit gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen betrieben werden und in denen thermische Energie freigesetzt wird. Im folgenden werden diese Anlagen als thermische Energieanlagen bezeichnet. Es handelt sich dabei bei- spielsweise um Kessel in Kraftwerken, Kessel in Heizwerken, Müllverbrennungsanlagen, Öfen, Kohlevergaser, Holzvergaser, Stahlkonvertern oder Reaktoren.The invention relates to a method for removing deposits or buildup in plants which are operated with gaseous, liquid or solid fuels and in which thermal energy is released. In the following, these systems are referred to as thermal energy systems. These are, for example, boilers in power plants, boilers in heating plants, waste incineration plants, ovens, coal gasifiers, wood gasifiers, steel converters or reactors.
In thermischen Energieanlagen bilden sich im Betrieb häufig Ablagerungen oder Anhaftungen (z. B. Aschen, Schlacken, Ruß) an Konstruktionsbauteilen (z. B. Wärme- tauschern, Kesselwänden, Rohrkrümmern, Rücksaugschächte, Aschetrichter). Diese Ablagerungen oder Anhaftungen (im folgenden Ablagerungen genannt) verschlechtern zum einen den Wärmeübergang vom Verbrennungsort zum Trägermedium der abzuführenden Wärme derart, daß der Wirkungsgrad der thermischen Energiewandlung bereits nach relativ kurzer Betriebsdauer sinkt. Zum anderen können diese Ablagerungen dazu führen, dass die Strömungs- und Druckverhältnisse, für die die thermische Energieanlage ausgelegt ist, drastisch verschlechtert werden und somit die Betriebsfähigkeit der Anlage eingeschränkt oder nicht mehr gegeben ist. Aus diesen Gründen müssen die Ablagerungen in regelmäßigen Abständen beseitigt werden. Zur Zeit geschieht dies im wesentlichen durch eine sehr arbeits- und zeit- aufwendige, manuelle Reinigung während eines mehrwöchigen Revisionsstillstandes der Anlage. Dieser Aufwand kann wesentlich verringert werden, wenn heiße Ablagerungen während des laufenden Anlagenbetriebs oder während der Abkühlung der Anlage mittels Flüssigkeitsinjektion beseitigt werden können.In thermal energy systems, deposits or buildup (e.g. ashes, slag, soot) often form on construction components (e.g. heat exchangers, boiler walls, pipe elbows, return chutes, ash funnels) during operation. These deposits or buildup (hereinafter called deposits) on the one hand deteriorate the heat transfer from the combustion site to the carrier medium of the heat to be dissipated in such a way that the efficiency of the thermal energy conversion drops after a relatively short operating time. On the other hand, these deposits can lead to the flow and pressure conditions for which the thermal energy system is designed being drastically deteriorated and the system's operability thus being restricted or no longer existing. For these reasons, the deposits must be removed at regular intervals. At the moment this is essentially done by a very labor-intensive and time-consuming manual cleaning during a multi-week shutdown of the system. This effort can be significantly reduced if hot deposits can be removed by liquid injection while the system is running or while the system is cooling down.
Es ist bekannt, daß derartige Ablagerungen unter Einsatz chemischer Sprengstoffe zur Erzeugung von Druckwellen gelockert werden können (Swanekamp, R.; Use of explosives for boiler deslagging gains acceptance; Power 140 (1996) 3, S. 49 - 51). Allerdings ist der Transport, die Lagerung und der Einsatz dieser Stoffe durch höchste Anforderungen an den Schutz der Allgemeinheit, an den Schutz der Anla- gen und an die Arbeitssicherheit gekennzeichnet, die dieses Verfahren sehr aufwendig machen (SprengG, 1. SprengV, 2. SprengV, SprengLR, GBefGG). Beispielsweise dürfen von Sprengmeistern ohne besondere Zulassung chemische Sprengstoffe nur bei Temperaturen unter 70 °C eingesetzt werden. Da die Sprengstoffe im laufenden Anlagenbetrieb nicht verdämmt in die Ablagerungen eingebracht werden kön- nen, bauen sich im Materialverbund der meist mineralischen Ablagerungen in der Regel nur Druckspannungen auf, die den Materialverbund im Vergleich mit Zugspannungen erst mit wesentlich größeren Energieeinträgen zerstören können. Daher ist die Anwendung von chemischen Sprengstoffen im laufenden Anlagenbetrieb nur sehr begrenzt und nur mit einem erheblichen Aufwand möglich.It is known that such deposits can be loosened using chemical explosives to generate pressure waves (Swanekamp, R .; Use of explosives for boiler deslagging gains acceptance; Power 140 (1996) 3, pp. 49-51). However, the transport, storage and use of these substances are characterized by the highest requirements for the protection of the general public, for the protection of the systems and for occupational safety, which make this process very complex (SprengG, 1. SprengV, 2. SprengV , SprengLR, GBefGG). For example, explosives without special approval may only use chemical explosives at temperatures below 70 ° C. Since the explosives cannot be introduced into the deposits in the plant during operation, the material deposits of the mostly mineral deposits build up in the Usually only compressive stresses, which can only destroy the material composite in comparison with tensile stresses with significantly larger energy inputs. Therefore, the use of chemical explosives in the ongoing operation of the plant is very limited and only possible with considerable effort.
Weiterhin ist bekannt, dass in Kesseln mittels sogenannter Ruß-, Dampf- oder Wasserbläser Ruß- und Ascheablagerungen während des laufenden Anlagenbetriebs beseitigt werden können. (Mayr, F. [Hrsg.]: Handbuch der Kesselbetriebstechnik, Gräfeling, 6. Aufl. 1994). Grundgedanke dieser Verfahren ist es, die Ablagerungen durch die äußere Impulswirkung von Druckluft-, Dampf- oder Wasserstrahlen von den Kesseleinbauten „abzublasen" bzw. „abzuspülen". Diesen Verfahren ist eigen, dass das Blasmedium eine lange Strecke, typischerweise mehrere Meter, im Brennraum der Anlage zurücklegen muß, bevor es auf die Asche- oder Rußablagerung trifft. Diese Bläserverfahren sind allerdings nicht geeignet, feste Ablagerungen (z. B. Schlacken) von Konstruktionsbauteilen wirksam zu beseitigen, da sie im Materialverbund der Ablagerungen nur relativ schwache Scher- und Druckspannungen aufbauen können, die die feste Struktur der Schlackeablagerungen in der Regel nicht zerstören können. Darüber hinaus führt dieses Verfahren wegen der großen benötigten Druckluft-, Dampf- oder Wassermengen, die in den Brennraum eingeführt werden, zu einer starken Beeinträchtigung des thermodynamischen Prozesses, so daß sich in der Regel große Wirkungsgradverluste einstellen. Weiterhin besteht bei diesem Verfahren wegen der großen Sprühwinkel die Gefahr, dass die zu reinigenden Konstruktionsbauteile der thermischen Energieanlage durch das Auftreffen des vergleichsweise kalten Mediums lokal stark abgekühlt werden und durch diesen Ther- moschock beschädigt werden.It is also known that soot and ash deposits can be removed in boilers by means of so-called soot, steam or water blowers while the system is running. (Mayr, F. [Ed.]: Handbuch der Kesselbetriebstechnik, Graefeling, 6th ed. 1994). The basic idea of these processes is to “blow off” or “rinse” the deposits off the boiler internals by the external impulse effect of compressed air, steam or water jets. This process is characterized by the fact that the blowing medium has to travel a long distance, typically several meters, in the combustion chamber of the plant before it hits the ash or soot deposit. However, these blowing processes are not suitable for effectively removing solid deposits (e.g. slag) from construction components, since they can only build up relatively weak shear and compressive stresses in the material combination of the deposits, which as a rule cannot destroy the solid structure of the slag deposits , In addition, because of the large amounts of compressed air, steam or water that are introduced into the combustion chamber, this method leads to a severe impairment of the thermodynamic process, so that large losses in efficiency generally occur. Furthermore, due to the large spray angles, there is a danger with this method that the structural components of the thermal energy system to be cleaned are locally cooled down by the impact of the comparatively cold medium and are damaged by this thermal shock.
Insbesondere in den Bereichen von thermischen Energieanlagen ohne Wärmetauschereinbauten wie zum Beispiel Rücksaugschächte werden Wasserstrahlen eingesetzt, um mittels Thermoschocks Ablagerungen abplatzen zu lassen. Diese Verfah- ren entsprechen in ihrer Wirkungsweise den Bläserverfahren (Hein, K. R. G.: Rauch- gasseitige Probleme bei der Verteuerung niedrigkalorischer Kohlen, Internationale VGB-Konferenz „Verschlackungen, Verschmutzungen und Korrosionen in Wärmekraftwerken", Essen 29.02. - 02.03.84, S. 22 - 49). Das Verfahren hat den Nachteil, dass auch die Bauteile der thermischen Energieanlagen durch die Thermoschocks hoch belastet und deshalb leicht beschädigt werden können.In particular in the areas of thermal energy systems without built-in heat exchangers, such as back-suction shafts, water jets are used to flake off deposits by means of thermal shocks. These processes correspond in their mode of operation to the blowing process (Hein, KRG: flue gas-related problems with the increase in the price of low-calorific coals, international VGB conference "slagging, contamination and corrosion in thermal power plants", Essen 29.02. - 02.03.84, p. 22 The method has the disadvantage that the components of the thermal energy systems are also subjected to high loads as a result of the thermal shocks and can therefore be easily damaged.
In DE 19852217 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem sich prinzipiell auch während des laufenden Betriebs Ablagerungen in thermischen Energieanlagen entfernen lassen. Dieses Verfahren nutzt mit elektrischen Hochleistungspulsen ein völlig ande- res physikalisches Prinzip als die Erfindung und benötigt eine elektrische Hochspannungsquelle. In DE 19723389 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem der rauchgasseitige Innenraum einer befeuerten Kesselanlage mittels Bestrahlung durch Feststoffteilchen gereinigt wird. Dieses Verfahren nutzt die abrasive Wirkung von Festkörpern. Das Ver- fahren hat den Nachteil, dass die Konstruktionsbauteile der thermischen Energieanlagen durch die abrasive Wirkung geschädigt werden können und Abfallstoffe zurückbleiben, die aus dem Brennraum mit hohem technischen Aufwand abgeführt werden müssen.DE 19852217 describes a method with which deposits in thermal energy systems can in principle also be removed during operation. With electrical high-power pulses, this method uses a completely different physical principle than the invention and requires an electrical high-voltage source. DE 19723389 describes a method with which the interior of a fired boiler system on the flue gas side is cleaned by irradiation with solid particles. This process uses the abrasive effect of solids. The method has the disadvantage that the structural components of the thermal energy systems can be damaged by the abrasive effect and waste materials remain which have to be removed from the combustion chamber with a high level of technical complexity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem Ablagerungen in thermischen Energieanlagen von Konstruktionsbauteilen im laufenden Anlagenbetrieb mittels Flüssigkeiten beseitigt werden können.The invention is based on the object of specifying a method by means of which deposits in thermal energy systems of construction components can be removed by means of liquids while the system is running.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren, bei dem eine Flüssigkeit insbesondere während des laufenden Betriebes einer thermischen Energieanlage mittels eines, vorzugsweise automatisch wirkenden Manipulatorsystems mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit auf die Oberfläche der heißen Ablagerung gezielt auftrifft und über Materialinhomogenitäten in den Materialverbund der Ablagerungen injiziert wird. Dabei kann es sich zum einen um vorhandene inho- mogenitäten in der Ablagerungsoberfläche, zum Beispiel Risse oder Lunker, handeln. Zum anderen kann die aus der Technik des Wasserstrahlschneidens bekannte abrasive Wirkung von schnellen Flüssigkeitsströmungen die Materialinhomogenität in der Ablagerungsfläche erzeugen, so dass Flüssigkeit in den Materialverbund injiziert werden kann.The object of the invention and solution to this problem is a method in which a liquid hits the surface of the hot deposit in a targeted manner with a high flow velocity, in particular during the ongoing operation of a thermal energy system, by means of a preferably automatic manipulator system and via material inhomogeneities in the material composite of the deposits is injected. On the one hand, there can be existing inhomogeneities in the deposition surface, for example cracks or cavities. On the other hand, the abrasive effect of rapid liquid flows known from the art of water jet cutting can produce the material inhomogeneity in the deposition surface, so that liquid can be injected into the material composite.
Im Materialverbund der heißen Ablagerung verdampft die Flüssigkeit daraufhin spontan unter extremer Volumenzunahme, wobei die nachströmende Flüssigkeit auch verhindert, dass der Dampf über die Materialinhomogenität entweicht, und somit als eine aus der Sprengtechnik bekannte Dämmung wirkt. Hierdurch werden in der Ablagerung neben Druckstößen und Druckwellen insbesondere hohe mechanische Zugspannungen erzeugt, die den Materialverbund der Ablagerung mit einem relativ geringen Energieeintrag zerstören und somit die Ablagerung von den Konstruktionsbauteilen der thermischen Energieanlagen beseitigen.In the material compound of the hot deposit, the liquid then evaporates spontaneously with an extreme increase in volume, the inflowing liquid also preventing the steam from escaping through the material inhomogeneity and thus acting as insulation known from blasting technology. As a result, in addition to pressure surges and pressure waves, high mechanical tensile stresses are generated in the deposit, which destroy the material composite of the deposit with a relatively low energy input and thus remove the deposit from the structural components of the thermal energy systems.
Die Flüssigkeit kann nur dann in die Ablagerung eindringen, wenn sie gezielt mit einem genügend hohen Impuls auf die Oberfläche der Ablagerung auftrifft. Da der Impuls physikalisch das Masse/Geschwindigkeits-Produkt der Flüssigkeitsmasseteilchen darstellt, müssen die Masseteilchen eine genügend hohe Auftreffgeschwindigkeit auf die Oberfläche der Ablagerung und eine genügend hohe Konzentration auf ein kleines Oberflächensegment der Ablagerung aufweisen. Die Masseteilchen der Flüssigkeit können mit zwei physikalisch unterschiedlich wirksamen Prinzipen auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt werden:The liquid can only penetrate into the deposit if it hits the surface of the deposit with a sufficiently high momentum. Since the impulse physically represents the mass / velocity product of the liquid mass particles, the mass particles must have a sufficiently high impact speed on the surface of the deposit and a sufficiently high concentration on a small surface segment of the deposit. The mass particles of the liquid can be accelerated to the required speed using two physically different effective principles:
a) Ein Flüssigkeitsvolumen wird unter Druck gesetzt und strömt durch eine Düse in die freie Atmosphäre. Hierbei werden die Flüssigkeitsmasseteilchen auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Hierbei kann einerseits mittels eines größeren Druckspeichers und eines Ventils ein kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsflüs- sigkeitsstrahl erzeugt werden. Andererseits läßt sich hierbei auch ein Flüssigkeitsteilvolumen mittels Volumenverdrängung z. B. durch einen Kolben oder ein expandierendes Gasvolumen vor der Düse unter den erforderlichen Druck setzen, so dass ein diskontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsstrahl entsteht.a) A volume of liquid is pressurized and flows through a nozzle into the free atmosphere. Here, the liquid mass particles are accelerated to a high speed. On the one hand, a continuous high-speed liquid jet can be generated by means of a larger pressure accumulator and a valve. On the other hand, a partial liquid volume can also be displaced by means of volume displacement, e.g. B. by a piston or an expanding gas volume in front of the nozzle under the required pressure, so that a discontinuous high-speed jet is created.
b) Ein Flüssigkeitsteilvolumen wird in einem einseitig offenen und umfänglich geschlossenen Hohlprofil, vorzugsweise in einem Rohr, auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt. Dies kann mittels Volumenverdrängung beispielsweise durch ein explosionsartig expandierendes Gasvolumen oder durch einen Kolben, mittels Beschleunigung durch ein elektrisches Feld oder mittels Beschleunigung durch ein magnetisches Feld bewerkstelligt werden.b) A partial liquid volume is accelerated to the required speed in a hollow profile that is open on one side and closed on the circumference, preferably in a tube. This can be accomplished by means of volume displacement, for example by an explosively expanding gas volume or by a piston, by means of acceleration by an electric field or by means of acceleration by a magnetic field.
Alternativ zu Flüssigkeiten können auch Stoffe oder Stoffgemische im festen Aggregatzustand als Eis mittels hoher Impulse in die Ablagerungen injiziert werden. Die festen Stoff wirken in diesem Fall als Projektil. Hierzu können beispielsweise Wasser, Alkohole oder Kohlendioxid verwendet werden. In den genügend heißen Ablagerungen nehmen diese Stoffe den gasförmigen Aggregatzustand sehr schnell an, so dass die extreme Volumenzunahme die zur Ablagerungsbeseitigung nötigen Spannungen im Materialverbund der Ablagerungen erzeugt. Diese festen Stoffe können in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil, z. B. ein Rohr, auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt werden. Dies kann mittels Volumenverdrängung beispielsweise durch ein explosionsartig expandierendes Gasvolumen oder durch einen Kolben, mittels Beschleunigung durch ein elektrisches Feld oder mittels Beschleunigung durch ein magnetisches Feld bewerkstelligt werden.As an alternative to liquids, substances or mixtures of substances in the solid state can be injected into the deposits as ice by means of high impulses. In this case, the solid material acts as a projectile. For example, water, alcohols or carbon dioxide can be used. In the sufficiently hot deposits, these substances quickly take on the gaseous state of matter, so that the extreme increase in volume creates the tensions in the composite material of the deposits that are necessary to remove deposits. These solid substances can in a circumferentially closed hollow profile, for. B. a pipe can be accelerated to the required speed. This can be accomplished by means of volume displacement, for example by an explosively expanding gas volume or by a piston, by means of acceleration by an electric field or by means of acceleration by a magnetic field.
Die für den Injektionsimpuls erforderliche Massenkonzentration des auf der Ablagerungsoberfläche auftreffenden Flüssigkeitsstroms kann mit unterschiedlichen techni- sehen Lösungen erreicht werden:The mass concentration of the liquid flow impinging on the deposition surface required for the injection pulse can be achieved with different technical solutions:
1. Der Flüssigkeitsstrom wird mittels einer Düse mit geeigneter Geometrie auf ein kleines Flächensegment der Ablagerungsoberfläche fokussiert. 2. Mittels einer geeigneten räumlichen Anordnung mehrerer Düsen werden mehrere Flüssigkeitsströme gleichzeitig auf ein kleines Flächensegment der Ablagerungsoberfläche fokussiert.1. The liquid stream is focused on a small surface segment of the deposition surface by means of a nozzle with a suitable geometry. 2. By means of a suitable spatial arrangement of several nozzles, several liquid flows are focused simultaneously on a small surface segment of the deposition surface.
3. Der Flüssigkeitsstrom oder ein Stoff im festen Aggregatzustand wird mittels eines Hohlprofils auf die Ablagerungsoberfläche gerichtet.3. The liquid flow or a substance in the solid state of aggregation is directed onto the deposition surface by means of a hollow profile.
4. Mittels einer geeigneten räumlichen Anordnung mehrerer Hohlprofile werden mehrere Flüssigkeitsströme oder Projektile aus Stoffen im festen Aggregatzu- stand gleichzeitig auf ein kleines Flächensegment der Ablagerungsoberfläche gelenkt.4. By means of a suitable spatial arrangement of several hollow profiles, several liquid flows or projectiles made of substances in the solid aggregate state are simultaneously directed onto a small surface segment of the deposition surface.
Das Verfahrensziei, Ablagerungen mit geringen Flüssigkeitsmengen zu beseitigen, und die zur Injektion nötige physikalischen Randbedingung eines hohen Auftreffim- pulses der Flüssigkeit auf die Ablagerungsoberfläche lassen sich technisch mit einem vertretbaren Aufwand nur unter der Bedingung zusammen erfüllen, dass der Flüssigkeitsstrom eine möglichst kurze Distanz im Brennraum der thermischen Energieanlage frei zurücklegen muß. Weiterhin reagieren in thermischen Energieanlagen die meist metallischen Konstruktionsbauteile sehr empfindlich auf eine plötzliche lo- kale Abkühlung durch Flüssigkeiten. Daher ist es zwingend erforderlich, die Injektionen in die Ablagerungen so gesteuert einzubringen, dass die Injektionsvorrichtung möglichst dicht an die Ablagerungen herangeführt wird und dass keine Konstruktionsbauteile durch die Injektionsflüssigkeit gefährdet werden. Diese Aufgabe kann mit bekannten Teleoperator-, Roboter- oder Manipulationssystemen gelöst werden, mit- tels derer die Ablagerungen vorzugsweise automatisch beseitigt werden und die zweckmäßigerweise mit Sensorsystemen zur On-Iine-Kontrolle des Reinigungsprozesses ausgestattet sind. Für diese On-Iine-Prozesskontrolle bieten sich vorzugsweise bildgebende Systeme an. Die Injektionsvorrichtung und das Manipulatorsystem werden in der thermischen Energieanlage mittels einer Versorgungseinrichtung mit der erforderlichen Flüssigkeitsmenge, mit Energie und mit Signalen von außen versorgt. Alle genannten Einrichtungen müssen allerdings unter äußerst widrigen Umgebungsbedingungen im Brennraum einer im Betrieb befindlichen thermischen Energieanlage sicher funktionieren. Zu den wichtigsten Einflüssen gehören hierbei insbesondere die hohe Temperatur, die korrosiv wirkenden Bestandteile der Atmo- sphäre und die abrasiv wirkenden Partikel in der atmosphärischen Strömung innerhalb der thermischen Energieanlage. Folglich muß die gesamte Vorrichtung zur Flüssigkeitsinjektion mit dem Manipulatorsystem und der Versorgungseinrichtung für Flüssigkeit, Energie und Signale gegen die schädigenden Einflüsse isoliert sein.The process objective of removing deposits with small amounts of liquid and the physical boundary conditions necessary for the injection of a high impulse of impingement of the liquid on the deposit surface can only be technically and with reasonable effort met under the condition that the liquid flow is as short as possible in the combustion chamber the thermal energy system must travel freely. Furthermore, in thermal energy systems, the mostly metallic construction components are very sensitive to sudden local cooling by liquids. It is therefore imperative to introduce the injections into the deposits in a controlled manner so that the injection device is brought as close as possible to the deposits and that no structural components are endangered by the injection liquid. This object can be achieved with known teleoperator, robot or manipulation systems, by means of which the deposits are preferably removed automatically and which are expediently equipped with sensor systems for on-line control of the cleaning process. Imaging systems are preferred for this on-line process control. The injection device and the manipulator system in the thermal energy system are supplied with the required amount of liquid, with energy and with signals from outside by means of a supply device. However, all of the devices mentioned must function reliably under extremely adverse environmental conditions in the combustion chamber of a thermal energy system in operation. The most important influences include the high temperature, the corrosive components of the atmosphere and the abrasive particles in the atmospheric flow within the thermal energy system. Consequently, the entire device for liquid injection with the manipulator system and the supply device for liquid, energy and signals must be isolated from the damaging influences.
Die Lösung dieses Problems stellt eine Schutzisolierung dar, die auf dem Verdampfungsprinzip beruht und die zu schützenden Vorrichtungen allseitig umhüllt. Hiermit stellt sich auf der Innenseite der Isolierung eine Temperatur ein, die der Temperatur der ständig zugeführten Kühlflüssigkeit entspricht. Als Kühlflüssigkeit bietet sich vorzugsweise Wasser an. Die Kühlflüssigkeit verdampft an der Außenseite der Isolierung, entzieht damit der Isolierung Wärme und erzeugt zusätzlich einen kontinuierli- chen Dampfstrom, der von der Isolierung wegströmt. Damit werden korrosive Atmosphärenbestandteile und die meisten abrasiv wirkenden Partikel von der Isolierung femgehalten. In den Bereichen einer thermischen Energieanlage, in denen hohe Partikeldichten oder hohe Strömungsgeschwindigkeiten der partikelbeladenen Brenngase vorherrschen, wie zum Beispiel in Brennern oder Rücksaugschächten, wird der flächenspezifische Mengenstrom der Kühlflüssigkeit, der aus der Isolierung heraustritt, derart erhöht, dass sich auf der Aussenseite der Isolierung ein Flüssigkeitsfilm bildet. Dieser Film bremst die Partikel ab und verstärkt damit die Schutzwirkung der Isolierung vor abrasiv wirkenden Partikeln. Die Isolierung schützt die isolierten Bauteile der Positioniersysteme, der Versorgungseinrichtung und der Injekti- onsvorrichtung sicher vor den widrigen Umgebungsbedingungen in der thermischen Energieanlage, so dass diese beispielsweise unter den Standardauslegungsbedingungen der verwendeten, handelsüblichen Serienbauteile betrieben werden können.The solution to this problem is protective insulation, which is based on the principle of evaporation and envelops the devices to be protected on all sides. Herewith a temperature is established on the inside of the insulation which corresponds to the temperature of the continuously supplied coolant. Water is preferably used as the cooling liquid. The cooling liquid evaporates on the outside of the insulation, thereby extracting heat from the insulation and also generating a continuous steam flow that flows away from the insulation. This keeps corrosive atmospheric components and most abrasive particles away from the insulation. In the areas of a thermal energy system in which high particle densities or high flow velocities of the particle-laden combustion gases prevail, such as in burners or return suction shafts, the area-specific volume flow of the cooling liquid that emerges from the insulation is increased in such a way that on the outside of the insulation forms a liquid film. This film slows down the particles and thus reinforces the protective effect of the insulation against abrasive particles. The insulation reliably protects the isolated components of the positioning systems, the supply device and the injection device from the adverse environmental conditions in the thermal energy system, so that they can be operated, for example, under the standard design conditions of the standard commercial components used.
Die Isolierung besteht prinzipiell aus fünf Schichten, die zusammen die Isolationswir- kung in der Verbrennungszone thermischer Energieanlagen bewirken. In der technischen Ausgestaltung kann eine einzelne Vorrichtung die Funktion mehrerer Schichten übernehmen. Die Isolierung besteht vom isolierten Raum aus betrachtet aus der inneren Begrenzungsschicht, aus der Wasserverteilungsschicht, aus der Drosselschicht, aus der Verdampfungsschicht und aus der äußeren Begrenzungsschicht. Die Schichten lassen sich wie folgt beschreiben:In principle, the insulation consists of five layers, which together create the insulation effect in the combustion zone of thermal energy systems. In the technical configuration, a single device can take over the function of several layers. The insulation consists of the inner boundary layer, the water distribution layer, the throttle layer, the evaporation layer and the outer boundary layer, when viewed from the isolated space. The layers can be described as follows:
I) Die innere Begrenzungsschicht dichtet die Isolierung zum isolierten Innenraum ab und besteht aus einem flüssigkeitsdichten Material. Sie schützt das Innere der Isolierung vor den Wirkungen des Kühlwassers und nimmt dessen Tempe- ratur an. Weiterhin dient diese Schicht zur mechanischen Stabilisierung des Isoliersystems. Abhängig vom Einsatzzweck bieten sich für die innere Begrenzungsschicht verschiedene Materialien an:I) The inner boundary layer seals the insulation from the insulated interior and consists of a liquid-tight material. It protects the inside of the insulation from the effects of the cooling water and adopts its temperature. This layer also serves to mechanically stabilize the insulation system. Depending on the application, different materials are available for the inner boundary layer:
(1 ) Bei einer mechanisch starren Isolierung besteht die innere Begrenzungsschicht vorzugsweise aus einem Metallblech. (2) Bei einer flexiblen Isolierung besteht die innere Begrenzungsschicht vorzugsweise aus Folien, die zum besseren Temperaturausgleich gut wärmeleitend sind.(1) In the case of mechanically rigid insulation, the inner boundary layer preferably consists of a metal sheet. (2) In the case of flexible insulation, the inner boundary layer preferably consists of foils which are good heat conductors for better temperature compensation.
II) Die Wasserverteilungsschicht besteht aus einem Spalt, der zum einen von der inneren Begrenzungsschicht und zum anderen von der Drosselschicht begrenzt wird. Diese Schicht dient zur gleichmäßigen Verteilung des Kühlwassers über die gesamte Isolationsfläche. Das Kühlwasser wird in diese Schicht von außen mit dem nötigen Druck hineingepumpt.II) The water distribution layer consists of a gap which is delimited on the one hand by the inner delimitation layer and on the other hand by the throttle layer. This layer is used to evenly distribute the cooling water over the entire insulation surface. The cooling water is pumped into this layer from outside with the necessary pressure.
III) Die Drosselschicht besteht aus einem flüssigkeitsdichten Material und ist da- durch gekennzeichnet, dass sie mittels einer geeigneten Perforierung über die gesamte Fläche der Isolierung eine gleichmäßige Dosierung des Kühlwassers sicherstellt. In dieser Drosselschicht stellt sich ein ortsabhängiger Druckverlust ein, der dafür sorgt, dass ein relativ zur Lage der Kühlwassereinspeisung unabhängiger, gleichmäßiger Kühlwasservolumenstrom in die Verdampfungszone eintritt. Darüber hinaus dient diese Schicht auch der mechanischen Stabilisierung der Isolierung. Abhängig vom Einsatzzweck ist sie verschieden ausgestaltet:III) The throttling layer consists of a liquid-tight material and is characterized in that it ensures a uniform metering of the cooling water by means of a suitable perforation over the entire surface of the insulation. In this throttling layer there is a location-dependent pressure loss which ensures that a uniform cooling water volume flow independent of the position of the cooling water feed enters the evaporation zone. This layer also serves to mechanically stabilize the insulation. Depending on the application, it is designed differently:
(1 ) Bei einer mechanisch starren Isolierung besteht die Drosselschicht vorzugsweise aus einem perforierten Metallblech oder einer starren permeablen Membran.(1) In the case of mechanically rigid insulation, the throttle layer preferably consists of a perforated metal sheet or a rigid permeable membrane.
(2) Bei einer flexiblen Isolierung besteht die Drosselschicht vorzugsweise aus perforierten Folien, permeablen Membranen oder aus Geweben.(2) In the case of flexible insulation, the throttle layer preferably consists of perforated foils, permeable membranes or of fabrics.
IV) Die Verdampfungsschicht besteht aus temperaturbeständigen, hochporösen Material, das zum einen durch seine Saugfähigkeit und zum anderen durch seine spezifische Oberfläche charakterisiert ist. Die Saugfähigkeit bestimmt die gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers in der Verdampfungsschicht und stellt damit die über die Isolationsoberfläche gleichmäßige Verdampfung des Kühlwassers sicher. Durch die spezifische Oberfläche des porösen Materials wird er- reicht, dass die Kühlflüssigkeitsverdampfung als Oberflächenverdampfung stattfindet und das Material schont. Die Verdampfungsschicht kann als Schüttung kleiner keramischer, gläserner, metallischer oder mineralischer Körper oder als Flies ausgestaltet sein. Als Grundmaterial des Flieses können Fasern aus Glas, Metall, Kohlenstoff, Mineralien oder Keramik dienen.IV) The evaporation layer consists of temperature-resistant, highly porous material, which is characterized on the one hand by its absorbency and on the other hand by its specific surface. The absorbency determines the even distribution of the cooling water in the evaporation layer and thus ensures the even evaporation of the cooling water over the insulation surface. The specific surface of the porous material ensures that the cooling liquid evaporation takes place as surface evaporation and protects the material. The evaporation layer can be designed as a bed of small ceramic, glass, metallic or mineral bodies or as a fleece. Fibers made of glass, metal, carbon, minerals or ceramics can serve as the base material of the tile.
V) Die äußere Begrenzungsschicht besteht aus wärmeleitfähigen Material und stellt den mechanischen Schutz der darunterliegenden Schichten vor Schäden durch Außeneinwirkungen dar. So leitet diese Schicht bei Kontakt mit den Ablagerungen die Wärme ab und verhindert damit schädigende Temperaturüberhöhungen. Weiterhin stabilisiert diese Schicht die poröse Verdampfungsschicht. Abhängig vom Einsatzzweck ist sie verschieden ausgestaltet:V) The outer boundary layer consists of thermally conductive material and represents the mechanical protection of the layers below from damage caused by external influences. This layer dissipates the heat when it comes into contact with the deposits and thus prevents damaging temperature increases. This layer also stabilizes the porous evaporation layer. Depending on the application, it is designed differently:
(1 ) Bei einer mechanisch starren Isolierung besteht die äußere Begrenzungsschicht vorzugsweise aus einem gelochten Metallblech.(1) In the case of mechanically rigid insulation, the outer boundary layer preferably consists of a perforated metal sheet.
(2) Bei einer flexiblen Isolierung besteht die äußere Begrenzungsschicht vor- zugsweise aus Geweben oder Netzen beispielsweise aus Metall, Kohlenstofffasern, Mineralfasern oder Keramikfasern. (2) In the case of flexible insulation, the outer boundary layer preferably consists of fabrics or nets, for example of metal, carbon fibers, mineral fibers or ceramic fibers.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen oder Anhaftungen in thermischen Energieanlagen während des laufenden Betriebes oder während der Abkühlpha- se durch zerstörende mechanische Spannungen im Materialverband der Ablagerungen oder Anhaftungen, wobei die mechanischen Spannungen mittels der Volumenzunahme verdampfender Flüssigkeiten erzeugt werden.1. Process for removing deposits or buildup in thermal energy systems during operation or during the cooling phase by destructive mechanical stresses in the material structure of the buildup or buildup, the mechanical stresses being generated by the volume increase of evaporating liquids.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Flüssigkeit im flüssigen oder festen Aggregatzustand vor der Verdampfung in den Materialverband der Ablagerungen oder Anhaftungen injiziert wird.2. The method of claim 1, wherein the liquid is injected in the liquid or solid state before evaporation in the material structure of the deposits or buildup.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zur Injektion notwendige Impuls durch eine genügend hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit beim Auftreffen erzeugt wird.3. The method according to claim 2, wherein the pulse necessary for injection is generated by a sufficiently high speed of the liquid upon impact.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die genügend hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit mittels einer Düse erzeugt wird, durch die Flüssigkeit aus einem unter Druck stehenden Volumen in die freie Atmosphäre ausströmen kann.4. The method of claim 3, wherein the sufficiently high speed of the liquid is generated by means of a nozzle through which liquid can flow out of a pressurized volume into the free atmosphere.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird.5. The method according to claim 4, wherein a continuous liquid jet is generated.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein diskontinuierlicher Flüssigkeitsstrahl er- zeugt wird.6. The method according to claim 4, wherein a discontinuous jet of liquid is generated.
7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil mittels Volumenverdrängung auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.7. The method according to claim 3, wherein the liquid is accelerated in a circumferentially closed hollow profile by means of volume displacement to the sufficiently high speed.
8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit im festen Aggregatzustand in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil mittels Volumenverdrängung auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.8. The method according to claim 3, wherein the liquid is accelerated in the solid state in a circumferentially closed hollow profile by means of volume displacement to the sufficiently high speed.
9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil mittels der Kraftwirkung eines oder mehrerer elektrischer Felder auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.9. The method according to claim 3, wherein the liquid is accelerated in a circumferentially closed hollow profile by means of the force of one or more electric fields to the sufficiently high speed.
10. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit im festen Aggregatzustand in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil mittels der Kraftwirkung eines oder mehrerer elektrischer Felder auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.10. The method according to claim 3, wherein the liquid in the solid state in a circumferentially closed hollow profile by means of the force of one or several electric fields is accelerated to the sufficiently high speed.
11. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit in einem umfänglich geschlos- senen Hohlprofil mittels der Kraftwirkung eines oder mehrerer magnetischer Felder auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.11. The method according to claim 3, wherein the liquid is accelerated to the sufficiently high speed in a circumferentially closed hollow profile by means of the force effect of one or more magnetic fields.
12. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit im festen Aggregatzustand in einem umfänglich geschlossenen Hohlprofil mittels der Kraftwirkung eines oder mehrerer magnetischer Felder auf die genügend hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird.12. The method according to claim 3, wherein the liquid is accelerated to the sufficiently high speed in the solid state in a circumferentially closed hollow profile by means of the force of one or more magnetic fields.
13. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zur Injektion notwendige Impuls durch Konzentration des Flüssigkeitsmassestroms auf eine genügend kleine Auftreff- fläche erzeugt wird.13. The method according to claim 2, wherein the pulse necessary for injection is generated by concentrating the liquid mass flow on a sufficiently small impact surface.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Flüssigkeitsmassestrom mittels einer Düse auf ein genügend kleines Flächensegment konzentriert wird.14. The method according to claim 13, wherein the liquid mass flow is concentrated by means of a nozzle on a sufficiently small area segment.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei mittels einer räumlichen Anordnung mehrerer Düsen mehrere Flüssigkeitsmassenströme gleichzeitig auf ein genügend kleines Flächensegment konzentriert werden.15. The method according to claim 13, wherein by means of a spatial arrangement of a plurality of nozzles, a plurality of liquid mass flows are concentrated simultaneously on a sufficiently small area segment.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei mittels eines Hohlprofils der Stoffmasse- ström im flüssigen oder festen Aggregatzustand auf ein genügend kleines Flächensegment gerichtet ist.16. The method according to claim 13, wherein the mass flow in the liquid or solid state of aggregate is directed to a sufficiently small area segment by means of a hollow profile.
17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei mittels einer räumlichen Anordnung mehrerer Hohlprofile mehrere Stoffmasseströme im flüssigen oder festen Aggregatzu- stand gleichzeitig auf ein genügend kleines Flächensegment gerichtet sind.17. The method according to claim 13, wherein by means of a spatial arrangement of a plurality of hollow profiles, a plurality of material mass flows in the liquid or solid state of aggregation are simultaneously directed to a sufficiently small surface segment.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, wobei die zur Flüssigkeitsinjektion notwendigen Vorrichtungen auf einem Systemträger montiert sind, der mittels Bewegungs- oder Manipulatorsystemen in thermischen Energieanlagen während des laufenden Betriebes oder während der Abkühlphase frei positioniert werden kann.18. The method according to claims 1 to 17, wherein the devices necessary for liquid injection are mounted on a system carrier which can be freely positioned by means of movement or manipulator systems in thermal energy systems during ongoing operation or during the cooling phase.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zur Flüssigkeitsinjektion notwendigen Vorrichtungen, der Systemträger und das Bewegungs- oder Manipulatorsystem mittels eines Versorgungssystems innerhalb der thermischen Energieanlage von außen mit Energie, Stoffen und Signalen versorgt werden und Signale nach aus- sen senden.19. The method according to claim 18, wherein the devices necessary for liquid injection, the system carrier and the movement or manipulator system by means of a supply system within the thermal energy system of are supplied with energy, substances and signals on the outside and send signals to the outside.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, wobei alle Vorrichtungen und Sys- teme mittels einer Isolierung, die zwischen der Oberfläche der Vorrichtungen und20. The method according to claims 18 and 19, wherein all devices and systems by means of an insulation that between the surface of the devices and
Systeme und der Atmosphäre im Inneren der thermischen Energieanlage angeordnet ist, vor den Einwirkungen der Verbrennungsprozesse geschützt sind.Systems and the atmosphere inside the thermal energy system is protected from the effects of the combustion processes.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die thermische Wirkung der Isolierung mit- tels Verdampfung einer Flüssigkeit und der dadurch entstehenden Dampfschicht hergestellt wird.21. The method according to claim 20, wherein the thermal effect of the insulation is produced by means of evaporation of a liquid and the resulting vapor layer.
22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei wobei die Schutzwirkung der Isolierung vor abrasiv wirkenden Partikeln mittels eines Flüssigkeitsfilms an der Isolationsober- fläche hergestellt wird.22. The method according to claim 20, wherein the protective effect of the insulation against abrasive particles is produced by means of a liquid film on the insulation surface.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Isolierung eine innere flüssigkeitsdichte Begrenzungsschicht aufweist, die den Übertritt der Kühlflüssigkeit in das Innere der Isolierung verhindert.23. The method according to claims 21 and 22, wherein the insulation has an inner liquid-tight boundary layer, which prevents the transfer of the cooling liquid into the interior of the insulation.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die innere Begrenzungsschicht mechanisch starr ausgeführt ist.24. The method of claim 23, wherein the inner boundary layer is mechanically rigid.
25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die innere Begrenzungsschicht mechanisch flexibel ausgeführt ist.25. The method of claim 23, wherein the inner boundary layer is mechanically flexible.
26. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Isolierung eine Verteil- und Drosselschicht aufweist, die zur gleichmäßigen Kühlflüssigkeitsverteilung ü- ber die gesamte Isolationsfläche und zu einem relativ zur Lage der Kühlflüssig- keitseinspeisung unabhängigen, gleichmäßigen Volumenstrom der Kühlflüssigkeit in die Verdampfungsschicht dient.26. The method according to claims 21 and 22, wherein the insulation has a distribution and throttling layer, which serves for uniform distribution of the cooling liquid over the entire insulation surface and for an independent volume flow of the cooling liquid into the evaporation layer which is independent of the position of the cooling liquid feed ,
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Verteil- und Drosselschicht mechanisch starr ausgeführt ist.27. The method according to claim 26, wherein the distribution and throttle layer is mechanically rigid.
28. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Verteil- und Drosselschicht mechanisch flexibel ausgeführt ist.28. The method according to claim 26, wherein the distribution and throttle layer is mechanically flexible.
29. Verfahren nach den Ansprüchen 26 bis 28, wobei die Verteil- und Drosselschicht in zwei verschiedene funktionelle Vorrichtungen aufgeteilt ist, von denen die eine die Verteil- und die andere die Drosselfunktion übernimmt. 29. The method according to claims 26 to 28, wherein the distribution and throttle layer is divided into two different functional devices, one of which takes over the distribution and the other the throttle function.
30. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Isolierung eine Verdampfungsschicht aufweist, in oder auf der die Kühlflüssigkeit verdampft.30. The method according to claims 21 and 22, wherein the insulation has an evaporation layer in or on which the cooling liquid evaporates.
31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Verdampfungsschicht mit einem saugfähigen Material mit einer hohen spezifischen Oberfläche gekennzeichnet ist.31. The method of claim 30, wherein the evaporation layer is characterized with an absorbent material with a high specific surface.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , wobei die Verdampfungsschicht als Schüttung kleiner keramischer, metallischer, mineralischer oder gläserner Körper ausges- taltet ist.32. The method according to claim 31, wherein the evaporation layer is designed as a bed of small ceramic, metallic, mineral or glass bodies.
33. Verfahren nach Anspruch 31 , wobei die Verdampfungsschicht als Flies keramischer, metallischer, mineralischer, gläserner oder Kohlenstofffasern ausgestaltet ist.33. The method according to claim 31, wherein the evaporation layer is designed as a fleece of ceramic, metallic, mineral, glass or carbon fibers.
34. Verfahren nach Anspruch 31 , wobei die Verdampfungsschicht als poröser Sinterkörper keramischer, oxidischer, metallischer, mineralischer oder gläserner Pulver ausgestaltet ist.34. The method according to claim 31, wherein the evaporation layer is designed as a porous sintered body of ceramic, oxide, metallic, mineral or glass powder.
35. Verfahren nach den Ansprüchen 32 bis 34, wobei die Verdampfungsschicht mittels Geweben oder Netzen aus metallischen, mineralischen, gläsernen, keramischen oder Kohlenstofffasern mechanisch an der Isolierungsoberfläche fixiert ist.35. The method according to claims 32 to 34, wherein the evaporation layer is mechanically fixed to the insulation surface by means of fabrics or nets made of metallic, mineral, glass, ceramic or carbon fibers.
36. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Isolierung eine äußere dampf- und flüssigkeitsdurchlässige Begrenzungsschicht aufweist, die die Isolation vor mechanischen Schäden, die von Kontakten mit den Ablagerungen und Anhaftungen in der thermischen Energieanlage verursacht werden, schützt und die die Verdampfungsschicht an der Isolierungsoberfläche fixiert.36. The method according to claims 21 and 22, wherein the insulation has an outer vapor and liquid permeable boundary layer, which protects the insulation from mechanical damage caused by contact with the deposits and buildup in the thermal energy system, and which protects the evaporation layer fixed on the insulation surface.
37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die äußere Begrenzungsschicht mechanisch starr ausgeführt ist.37. The method of claim 36, wherein the outer boundary layer is mechanically rigid.
38. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die äußere Begrenzungsschicht mechanisch flexibel ausgeführt ist. 38. The method of claim 36, wherein the outer boundary layer is mechanically flexible.
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