Wärmestromdichtemessung an Membranwänden zur Charakterisierung von Belägen in Dampferzeugern für schwierige Brennstoffe

Hausmüll und Biomasse sind als schwierige Brennstoffe einzuordnen. Die bei der Verbrennung entstehenden staub- und gasförmigen Produkte führen u.a. zu Belägen an abgasseitigen Dampferzeugerbauteilen. Diese Beläge haben einen negativen Einfluss auf die Effizienz und die Verfügbarkeit der Anlage, da sie zum einen Korrosionen von Verdampfer- und Überhitzerbauteilen auslösen und darüber hinaus durch isolierende Schichten auf Wärmeübertragerflächen zur Erhöhung von abgasbedingten Wärmeverlusten führen. In diesem Beitrag wird speziell auf die Anwendung der Wärmestromdichtemesstechnik zur Charakterisierung von Belägen insbesondere im Hinblick auf die Funktion eines Signalgebers für die Online-Kesselreinigung eingegangen. Vor diesem Hintergrund wird zunächst der Zusammenhang zwischen der Belagssituation und der Wärmestromdichte theoretisch dargestellt. Die theoretischen Überlegungen werden durch Messergebnisse in der Praxis validiert. Darüber hinaus erfolgt eine Betrachtung der Ansprechzeiten des Messsignals auf Änderungen der Wärmestromdichte z.B. durch veränderte Last- oder Belagssituationen. Aus den Ergebnissen in der Praxis lassen sich darüber hinaus durch die Analyse des Frequenz- und Amplitudenspektrums der Signale weitere Informationen zu den Belägen ableiten.

Die Verbrennung von Abfall und Biomasse führt zu abgasseitigen Belägen auf Wärmeübertragerflächen, die als Ursache für Korrosionen die Verfügbarkeit der Anlagen reduzieren. Darüber hinaus beeinträchtigen sie die Anlageneffizienz, da ein zusätzlicher Wärmeleitwiderstand auf den Wärmeübertragerflächen gebildet wird. Der Einfluss des Belages ist abhängig von der Intensität des effektiven abgasseitigen Wärmeübergangs. In Kesselbereichen mit hohen Wärmeübergangskoeffizienten ist der Einfluss des Belags stärker, als in Bereichen schlechterer Wärmeübergangskoeffizienten. Somit folgt, dass sich eine Online-Reinigung von Kesselbereichen mit guten Wärmeübergangskoeffizienten effektiver auf die Abgaskühlung auswirkt als die Reinigung von Bereichen geringer Wärmeübergänge. In vielen Fällen wird die Gastemperatur vor Überhitzer und der Dampfmassenstrom für die Beurteilung des Verschmutzungszustandes eines Dampferzeugers im Bereich der Strahlungszüge verwendet. Prinzipiell ist der Dampfmassenstrom als Führungsgröße für die Online-Reinigung geeignet, da bei Anwachsen von Belägen auf Wärmeübertragerflächen die Dampfproduktion nachlässt. Dieser Parameter wird jedoch häufig als Führungsgröße von der Feuerungsleistungsregelung durch Regelung des Brennstoffmassenstroms konstant gehalten. D.h. eine belagsbedingte Verminderung der Dampfproduktion wird durch einen höheren Brennstoffmassenstrom ausgeglichen, was zwangsläufig zu einer Erhöhung der Abgastemperatur vor Überhitzer führt. Dieser Effekt wird jedoch bei großzügig ausgelegten Kesselanlagen gedämpft, so dass der Dampfmassenstrom und die Temperatur vor Überhitzer und nach Kessel nur bedingt als Führungsgrößen für die Online-Reinigung geeignet sind. Darüber hinaus haben der Dampfmassenstrom und die Gastemperaturen vor Überhitzer bezüglich der Belagssituation naturgemäß einen integralen Charakter, d.h. es kann anhand dieser Parameter keine Aussage über den genauen Ort der Belagsbildung und der zu reinigenden Bereiche gemacht werden.



Copyright: © TK Verlag - Fachverlag für Kreislaufwirtschaft
Quelle: Energie aus Abfall 3 (2007) (September 2007)
Seiten: 11
Preis inkl. MwSt.: € 0,00
Autor: Dr.-Ing. Sascha Krüger
Professor Dr.-Ing. Michael Beckmann

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