DE3819941A1 - Verfahren zum abreinigen der rohre in einem dampferzeuger und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abreinigen der Rohre in einem Dampferzeuger, insbesondere in einem Dampf­ erzeuger eines Kraftwerks.

Ein mit Kohlestaub, insbesondere mit Braunkohlestaub befeuer­ ter Dampferzeuger eines Kraftwerkes besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl parallel laufender Rohre, die auf ihrer Außenseite mit den heißen Rauchgasen beaufschlagt werden. Insbesondere in den brennkammernahen Bereichen des Dampfer­ zeugers bilden sich Ablagerungen, die im wesentlichen aus zusammensinternden Schlacke- bzw. Aschenbestandteilen beste­ hen und die im Laufe der Zeit anwachsen und eine die einzel­ nen Rohre wenigstens teilweise ummantelnden Belag bilden. Da durch diese Ablagerungen der Wärmedurchgang zwischen Kesselraum und Rohrinnern geringer wird und damit auch der Kesselwirkungsgrad spürbar abnimmt, ist es erforderlich, den Dampferzeuger von Zeit zu Zeit stillzusetzen und die Rohre abzureinigen.

Das Abreinigen der Rohre wurde bisher von Hand mit Hilfe von Schlaghämmern durchgeführt, die mit Messingköpfen besetzt sind, um die Rohre gegen Verformungen in Form von Dellen oder dgl. zu schützen. Derartige Verformungen lassen sich jedoch bei Handhabungsfehlern nicht immer vermeiden, mit der Folge, daß der freie Strömungsquerschnitt eines nach innen eingebeulten Rohres vermindert ist. Eine derartige Verformung läßt sich jedoch nicht wieder beseitigen, so daß bei mehrfacher Abreinigung der Rohre in zunehmendem Maße derartige Beschädigungen zugefügt werden, was letztlich die Kesselleistung herabsetzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Abreini­ gungsverfahren zu schaffen, durch das diese Nachteile vermie­ den werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils wenigstens ein Rohr mit Hilfe eines Schwingungserregers zu Schwingungen angeregt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der auf der Außenseite des Rohres aufgesinterte, das Rohr ummantelnde Belag abgesprengt wird. Hierbei wird mit Vorteil ausgenutzt, daß die Rohre insbesondere in diesem Bereich des Dampferzeugers senkrecht von unten nach oben verlaufen und hierbei so mit der Gebäudewand verbunden sind, daß eine freie Längsbeweglichkeit und damit auch eine ausreichende "Schwingwilligkeit" der Rohre gegeben ist. Die Schwingungsanregung eines Rohres oder auch einer Gruppe von Rohren wird zweckmäßigerweise durch einen aufsetz­ baren Schwingungserreger bewirkt. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei vorgesehen, daß das Rohr zu Transversalschwingungen angeregt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Rohr in Biegeschwingungen versetzt wird, wobei die Ausbiegungen ausreichen, um den Belag abzusprengen. Bei der großen Länge der abzureinigenden Rohre besteht hierbei der Vorteil, daß das Rohr mit unterschiedlichen Erregerfrequenzen zu Schwingungen angeregt werden kann. Das Verfahren kann in der Weise angewandt werden, daß der Schwingungserreger zunächst in der vorher ggf. empirisch zu ermittelnden Eigen­ frequenz des abzureinigenden Rohres betrieben wird und anschließend dann jeweils mit der Frequenz der nächstfol­ genden harmonischen Oberschwingung. Hierdurch ist gewährlei­ stet, daß auch Bereiche, in denen sich sogenannte Schwingungs­ knoten befinden, ebenfalls mit Sicherheit abgereinigt werden. Da die Schwingungsanregung schon aus Gründen der aufzubrin­ genden Energie in der Eigenfrequenz des abzureinigenden Rohres erfolgt, ist es zweckmäßig, den Schwingungserreger nur kurzzeitig mit dieser Frequenz zu betreiben. Hierdurch ist sichergestellt, daß aufgrund der Eigendämpfung des Rohres und der dadurch bedingten Phasenverschiebung die Schwingung des Rohres etwas unterhalb des Resonanzbereiches, höchstens kurzzeitig im Resonanzbereich stattfindet und so Beschädigungen ausgeschlossen sind. Die Einleitungsstelle für die Erregerkräfte, d.h. also der Befestigungspunkt für den Schwingungserreger muß entweder empirisch ermittelt oder nach den Rohrabmessungen zumindest annähernd errechnet werden.

In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß das Rohr zu Longitudinalschwingungen angeregt wird. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn das Rohr einer Überlagerung von Transversal- und Longitudinalschwingungen ausgesetzt wird, wie dies insbesondere dann möglich ist, wenn als Schwingungserreger eine einfache umlaufende Unwucht eingesetzt wird. Will man nur Transversalschwingungen auf­ bringen, so müssen zwei gegenläufige Unwuchten verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens und ist gekennzeichnet durch einen Schwingungserreger, der mit einer lösbaren Spannvorrichtung zum Ankoppeln an wenigstens einem abzureinigenden Rohr versehen ist. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Schwingungs­ erreger hinsichtlich seiner erzeugbaren Erregerfrequenz so ausgelegt ist, daß die Erregerfrequenz in etwa im Bereich der Grundeigenfrequenz des abzureinigenden Rohres liegt da bei einem Betrieb unter Resonanzbedingungen bzw. im Bereich der Resonanz zumindest für die Grundeigenfrequenz die Erzeugung verhältnismäßig geringer Erregerkräfte erfor­ derlich ist, so daß ein verhältnismäßig klein bauendes und damit auch ohne Hebezeuge zu handhabendes Gerät einge­ setzt werden kann. Ein weiterer Vorteil eines zum Betrieb in der Resonanzfrequenz des Rohres ausgelegten Schwingungs­ erregers liegt darin, daß hier die zur Erzeugung der Erreger­ kräfte erforderliche Erregermasse relativ klein ausgelegt werden kann, so daß der Schwingungserreger selbst in kurzer Zeit seine vorgegebene Betriebsfrequenz erreicht hat und darüber hinaus auch ein schnelles "Durchfahren" des Resonanz­ bereiches möglich ist und somit das abzureinigende Rohr auch zu Schwingungen im Bereich der harmonischen Oberfrequenz angeregt werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schwingungs­ erreger als Unwuchterreger mit wenigstens einer angetriebenen umlaufenden Unwucht ausgebildet sein.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Schwingungserreger durch eine über einen Antrieb hin- und herbewegte Erregermasse gebildet werden. Der Antrieb kann hierbei elektrisch, elektromagnetisch oder aber auch pneuma­ tisch über ein Kolben-Zylinder-System erfolgen, wobei je nach Aufbau der Kolben oder der Zylinder zugleich die Erreger­ masse bildet. Bei dieser Anordnung ist es sogar möglich, bei einer entsprechenden Ausbildung der Spannvorrichtung die Erregermasse schlagend arbeiten zu lassen, d.h. daß die Erregermasse über die Spannvorrichtung stoßartig wieder­ kehrend Kräfte in das abzureinigende Rohr einleitet, so daß dieses ebenfalls in Schwingungen gerät, wobei sowohl die einzuleitende Erregerkraft wie auch die zeitliche Aufeinanderfolge dieser Stöße zweckmäßigerweise veränderbar ist. Die Erregermasse kann über mechanische Federn oder Luft­ federn abgefedert sein.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Teil eines sogenann­ ten Strahlungskessels,

Fig. 2 in einer Seitenansicht und in vergrös­ serter Darstellung ein Dampfrohr mit aufgesetztem Unwuchtschwingungserreger,

Fig. 3 ein Dampfrohr mit aufgesetzter hin- und hergehender Erregermasse.

In Fig. 1 ist schematisch ein braunkohlestaubbefeuerter Strahlungskessel 1 dargestellt. Im Feuerungsbereich ist hier eine aus einer Vielzahl von parallel und vertikal verlaufenden Rohren 3 gebildete Strahlungsheizfläche 2 angeord­ net, die über eine Dampftrommel 4 mit einem Überhitzer 5 in Verbindung steht.

Zur Abreinigung der Rohre 3 wird nach Einstellung des Betrie­ bes und Abkühlung des Kessels auf ein einzelnes Rohr oder auch auf Gruppen von Rohren ein Schwingungserreger 6 über eine lösbare Spannvorrichtung nicht näher dargestellter Bauart angesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schwingungserreger zwei gegenläufig rotierende Unwuchten auf, so daß die Erregerkräfte senkrecht zur Längs­ erstreckung des Rohres 3 auf dieses einwirken. Durch entspre­ chende Wahl des Ankopplungspunktes und der Erregerfrequenz kann das Rohr in Transversalschwingungen versetzt werden. Für das Ausführungsbeispiel ist schematisch eine Anregung in der zweiten harmonischen Oberfrequenz des abzureinigenden Rohres durch die gestrichelte Linie eingezeichnet. Die Größe der Erregerkraft, die bei im wesentlichen vorgegebener Drehzahl durch die Masse der Unwuchten bestimmt wird, muß auch auf die Festigkeit der Verbindungen zwischen Rohr und der feststehenden Wandung des Dampferzeugers abgestellt werden, da sichergestellt sein muß, daß durch die in das Rohr eingeleiteten Schwingungen keine Beschädigungen der Gebäudewandung und/oder der Verankerung der Befestigungsmit­ tel in der Gebäudewandung erfolgen.

In Fig. 2 ist schematisch ein Schwingungserreger 7 mit nur einer umlaufenden Unwucht dargestellt, so daß die Erreger­ kräfte nicht nur quer zur Längserstreckung des Rohres sondern auch in Rohrrichtung aufgebracht werden. Da jedoch die Eigenfrequenz eines Rohres für eine Longitudinalschwingung erheblich über der Eigenfrequenz liegt, mit der das Rohr Transversalschwingungen ausübt, werden zweckmäßigerweise immer gegenläufige Unwuchten verwendet. Longitudinalschwin­ gungen werden besser mit hin- und herschwingenden Massen, insbesondere mit elektromagnetisch zu Schwingungen angeregten Erregermassen auf das Rohr aufgebracht, da auf elektromagne­ tischem Wege die hierzu erforderlichen höheren Frequenzen sehr viel leichter aufgebracht werden können.

In Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsform für einen Schwingungserreger 8 dargestellt, bei dem eine als Zylinder ausgebildete hin- und hergehende Masse 9 auf einem mit der Spannvorrichtung 10 fest verbundenen Kolben 11 geführt ist. Die Anordnung ist als doppelt wirkendes Kolben-Zylinder- Element ausgebildet, so daß über ein zugeführtes Druckmittel, insbesondere Gas oder Luft, die Masse 9 bei­ spielsweise mit Hilfe eines entsprechend angesteuerten Umsteuerventiles 12 hin- und herbewegt werden kann. Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß die Masse 9 lediglich über die vom Druckmittel zwischen Kolben 11 und Massezylinder 9 übertragenen Massenkräfte auf das Rohr 3 einwirkt. Die Anordnung kann aber auch bei entsprechender Ausbildung so getroffen werden, daß der Massezylinder 9 schlagend auf die Spannvorrichtung 10 einwirkt. Bei einer schlagenden Einwirkung ist es nicht erforderlich, daß die Masse 9 in einer der Eigenfrequenzen der Biegeschwingungen des Rohres 3 hin- und herbewegt wird, da durch die schlag- bzw. stoßartige Energieeinleitung das Rohr von sich aus zu Eigenschwingungen angeregt wird.

Umlaufende Unwuchten können je nach der zur Verfügung stehen­ den Energieversorgung elektrisch über Preßluft aber auch über kleine Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Insbe­ sondere bei der Verwendung von Motoren ist es zweckmäßig, wenn der Schwingungserreger nicht fest mit dem Antriebsmotor verbunden ist, sondern eine auslenkbare Zwischenwelle vorge­ sehen ist, so daß der Antriebsmotor auf der ohnehin erforder­ lichen Arbeitsbühne angeordnet sein kann, während der Schwin­ gungserreger selbst mit dem abzureinigenden Rohr fest verbun­ den ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum Entfernen der Schlackeanbackungen von Rohren eines Dampferzeugers, dadurch gekennzeich­ net, daß jeweils wenigstens ein Rohr mit Hilfe eines Schwingungs­ erregers zu Schwingungen angeregt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr zu Transversalschwingungen angeregt wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr zu Longitudinalschwingungen angeregt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in einer Überlagerung von Transversal- und Longitudinalschwingungen zu Schwingungen angeregt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsanregung in einer der harmonischen Oberfrequenzen der Grundeigenfrequenz des abzureinigenden Rohres erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Schwingungs­ erreger (6; 7; 8), der mit einer lösbaren Spannvorrichtung (10) zum Ankoppeln an wenigstens einem abzureinigenden Rohr versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger in seiner Erregerfrequenz ver­ änderbar ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (6; 7) als Unwuchterreger mit wenigstens einer umlaufenden, angetriebenen Unwucht ausge­ bildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (8) durch eine über einen Antrieb hin- und herbewegte Erregermasse (9) gebildet wird.