Referenzen / Case Studies

Wirksamkeitsnachweis anhand kontinuierlicher Rauchgas-Temperaturmessung an einer thermischen Vertwertungsanlage.

Über den Betrieb lagern sich an den Heizflächen im Rauchgasweg – Verdampfer, Überhitzer und dem vorgelagerten Fallschacht – kontinuierlich Ascheanhaftungen und Beläge ab. Der Fallschacht ist dabei der Bereich, in dem das heiße Rauchgas aus dem Feuerraum in den ersten Konvektionszug übertritt, und gilt als neuralgischer Punkt für Fouling, Ascheanbackungen und Korrosion. Diese Beläge wirken isolierend, verschlechtern den Wärmeübergang und lassen die Rauchgastemperatur vor den jeweils nächsten Heizflächen ansteigen. Unbehandelt führt das zu sinkendem Wirkungsgrad, erhöhtem Reinigungsaufwand und im weiteren Verlauf zu ungleichmäßiger Anströmung einzelner Kesselzüge.

Viele Anlagen verfügen im Fallschacht über getrennte Messstellen links/rechts. Eine zunehmende links/rechts-Differenz deutet dabei häufig auf unterschiedliche Belagstärken oder asymmetrische Strömungsbedingungen hin. An der Anlage war eine solche Seitenschieflage zu beobachten, die in den Tagen vor dem Einsatz weiter zunahm.

Vor Beginn der Arbeiten wurden der 2., 3. und 4. Zug mit einer Hochtemperaturkamera inspiziert, um ein visuelles Bild der vorliegenden Bedingungen zu erhalten und die optimale Vorgehensweise der Sprengreinigung mit dem Kunden abzustimmen.

DCS DetoClean Solutions führte eine Sprengreinigung der betroffenen Heizflächen durch. Der Einsatz erstreckte sich über drei Arbeitstage (Dienstag bis Donnerstag) und wurde von zertifizierten Sprengbefähigten durchgeführt. Nach Abschluss der eigentlichen Sprengarbeiten wurden die Mannlöcher zum Setzen der Feuerfeststeine noch einmal geöffnet, bevor die Feuerungsleistung schrittweise wieder angehoben wurde.

Gereinigt wurden der 2. und 3. Leerzug (Strahlungszüge) sowie der 4. Zug (Konvektionsteil) mit den dortigen Verdampfer- und Überhitzerflächen. Die Reihenfolge der gereinigten Züge folgt dabei der thermischen Wirkkette vom Strahlungs- zum Konvektionsteil. Ziel war die gezielte Entfernung der Ablagerungen, um den Wärmeübergang wiederherzustellen und die Strömungs-/Temperaturverteilung zwischen den beiden Kesselseiten anzugleichen.

Die Wirksamkeit der Maßnahme wurde anhand der ohnehin kontinuierlich aufgezeichneten Rauchgas-Temperaturen aus dem Leitsystem der Anlage ausgewertet – an mehreren Messstellen vor den Heizflächen im Konvektionsteil (Verdampfer, Überhitzer, links/rechts, zwei Messebenen) sowie an zwei Messstellen im Fallschacht (links/rechts). Der Auswertezeitraum umfasst mehrere Tage vor, während und nach dem Einsatz.

Allgemeiner Temperaturverlauf

Über den gesamten Auswertezeitraum zeigt sich das erwartete Bild einer wirksamen Reinigung: Vor dem Einsatz lag die höchste Messstelle bei rund 875 °C. Mit Beginn der Sprengarbeiten am Dienstag fielen die Werte über alle Messstellen synchron deutlich ab. Nach Abschluss der Arbeiten am Donnerstag pendelte sich das Niveau spürbar niedriger ein. Aufgeschlüsselt nach den drei gereinigten Bauteilen zeigt sich die Absenkung so:

Zusätzlich zum allgemeinen Temperaturniveau lohnt ein Blick auf die beiden Fallschacht-Messstellen links/rechts, da beide Seiten zu jedem Zeitpunkt derselben Kessellast ausgesetzt sind. Hier zeigte sich vor dem Einsatz ein Unterschied zwischen beiden Seiten, der in den Tagen zuvor zunahm und unmittelbar vor Arbeitsbeginn am Dienstagmorgen bei rund 25 °C lag; bis kurz vor Ende der Aufzeichnung ging er auf rund 1,8 °C zurück. Der deutliche Rückgang bestätigt zusätzlich, dass die Sprengreinigung die seitenungleichen Ablagerungen im Fallschacht spürbar reduziert hat.

Die absolute Höhe des Temperaturabfalls wird neben dem Reinigungseffekt auch von betrieblichen Randbedingungen beeinflusst, die während der Arbeiten zwangsläufig auftreten: Für die Sprengarbeiten müssen Kontrollluken geöffnet werden, was den Unterdruck im Feuerraum verändert; zudem kann während des Einsatzes die Feuerungsleistung reduziert sein. Beides wirkt sich auf die absolute Rauchgastemperatur aus, unabhängig vom Belagzustand. Die in Abbildung 1 erkennbaren zusätzlichen Schwankungen im mittleren Abschnitt des Aufzeichnungszeitraums lassen sich so plausibel erklären: Nach Abschluss der eigentlichen Sprengarbeiten wurden die Mannlöcher zum Setzen der Feuerfeststeine noch einmal geöffnet, bevor die Feuerungsleistung schrittweise wieder angehoben wurde. Die relative Absenkung über alle Messstellen ist aber trotz dieser betrieblichen Schwankungen ein schlüssiger Nachweis anhand der vorliegenden Messdaten für die Wirksamkeit der Reinigung.

Der links/rechts-Vergleich im Fallschacht ist gegen diesen Effekt weitgehend robust, da beide Messstellen zu jedem Zeitpunkt derselben Last und denselben Zugverhältnissen ausgesetzt sind. Der deutliche Rückgang bestätigt zusätzlich die plausible Deutung, dass die Sprengreinigung die seitenungleichen Ablagerungen im Fallschacht spürbar reduziert hat.

Die Sprengreinigung durch DetoClean hat innerhalb von drei Arbeitstagen das allgemeine Temperaturniveau vor den Heizflächen im Konvektionsteil spürbar und über alle Messstellen konsistent gesenkt –

• an Verdampfer 1 im Schnitt um ca. 207 °C
• an Überhitzer 2 um ca. 123 °C 
• an UE1 um ca. 128 °C. 

Ergänzend zeigte sich auch im Fallschacht ein deutlicher Rückgang der Seitendifferenz. Die Auswertung stützt sich dabei ausschließlich auf ohnehin vorhandene Leitsystem-Messdaten und ist damit ohne zusätzlichen Messaufwand jederzeit reproduzierbar.