Projekt 23893/01

Entwicklung eines Messsystems für Biomasseverbrennungsanlagen zur Erfassung von Beeinträchtigungen der Anlageneffizienz auf Grund von Korrosion und Verschmutzung der Wärmetauscherflächen

Projektträger

CheMin GmbH Chemische und Mineralogische Untersuchungen
Am Mittleren Moos 48
86167 Augsburg
Telefon: +49 821 748 390

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projekts ist zum einen der Umbau der Versuchsanlage zur Messung des Wärmeflusses an Membranwänden und die Validierung des Wärmestromsensors.
Zum anderen soll der Wärmestromsensor im Betrieb des BMKW Mannheim entwickelt und erprobt werden. Die Wärmestrommessungen sollen mit der Verschmutzungsbelegung der Membranwände dieser Anlage in Zusammenhang gebracht werden.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen die Abreinigungsintervalle dieser Anlage optimiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitsschritte
Validierung des Wärmestromsensors an einer Versuchsanlage
Entwicklung und Erprobung des Wärmestromsensors im Betrieb des BMKW Mannheim
Zustandsbewertung an Membranwänden
Messung des Wärmestromes im Betrieb des BMKW Mannheim
Optimierung der Abreinigungsintervalle

Angewandte Methoden
Messung des Wärmestroms mit dem zu entwickelnden Wärmestromsensor.
Untersuchung der Beläge mittels RFA und Mikroskopie.


Ergebnisse und Diskussion

Die entwickelte Messtechnik ist in der Lage, Rohr-Steg Temperaturdifferenzen mit Hilfe von Thermodrähten an der Außenseite der Rohrwand aus der entstehenden Thermospannung direkt zu bestimmen. Im Rahmen des Projektes wurde der funktionale Zusammenhang zwischen Rohr-Steg-Temperaturdifferenz und Wärmestromdichte ausgearbeitet. Es konnten Modelle zur Verteilung der Wärmestromdichte auf Rohr und Steg der Membranwand für unterschiedliche Wandaufbauten und Geometrien validiert werden. Die Erprobung der Sensoren am BMKW Mannheim wurde mit Erfolg abgeschlossen.
Die Wärmestromdichte liefert dabei wichtige Informationen in Bezug auf die Wärmeverteilung und damit über die lokale Wärmeabgabe in der Brennkammer. Sie ermöglicht je nach Anordnung der Sensorik Aussagen zu:
- Feuerlage auf dem Rost oder in der Brennkammer
- Schieflagen der Rauchgasströmung in den Strahlungszügen
- Verschmutzungszustände und Ergebnisse von online-Reinigungsverfahren
- Erkenntnisse zur Korrosionsdynamik
- Zustand des Wandaufbaus (Ablösen von Feuerfestmaterial)

Der Vorteil im Vergleich zu den bestehenden Wärmestromsensoren ist die einfache Installation an (fast) beliebiger Stelle der Membranwände. Inzwischen ist diese Wärmestromsensorik europaweit an 18 Anlagen installiert.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Bereich der thermischen Kraftwerke ist das Verfahren bekannt und wird bereits für verschiedenste Fragestellungen eingesetzt.
Das Verfahren wurde bereits auf Tagungen und in Fachbüchern zum Thema Energie aus Abfall (Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M) vorgestellt.
Im September 2010 wurde während der IFAT Messe in München auf dem Stand der DBU das Projekt vorgestellt.


Fazit

Die Wärmestrom-Daten liefern sowohl Informationen zu Feuerungsbedingungen als auch zum Reinigungszustand der Wärmetauscherwände. Somit können Verbrennungsanlagen künftig besser geregelt werden. Im Rahmen des Projekts entstand ein Messsystem, das dazu beiträgt, die Belags- und Korrosionsbildung an den Wärmetauschern deutlich zu reduzieren, die Effizienz der Anlagen zu erhöhen und Stillstandszeiten zu verringern. Mit Hilfe der entwickelten Sensorik konnte dieses Ziel nachweislich erreicht werden.