用于清理燃烧设备的锅炉的装置及其操作方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于清理燃烧设备的锅炉的装置，它包括一个流体分配器，所述流体分配器具有至少一个配有一入口和一出口的流动通道，其中，所述入口能与一个用于流体的输入管道连接。另外，本发明在此还提出了用于操作这种装置的方法，其用以适时清理燃烧动力设备的锅炉(汽室)。
背景技术
关于燃烧设备的运行，特别感兴趣的是在能量转换方面要获得高的效率。为此，须将热的烟气经过多个换热器加以导引，从而使热量转移到在这些换热器中流动的热交换介质特别是水中。然而，在热的烟气与这些换热器接触的过程中，会留下脏物、炭黑及类似粘附物，它们到了中期便会阻碍从烟气到热交换介质的热量传递。因此必须按照预定的时间间隔清除换热器上的这些污染物。
为了实现该热交换面或者还有(可能具有换热器管的)锅炉壁的清理，例如需要使用清理装置，如WO 96/38704中所介绍的那样。EP1 259 762 B1中提出了相同类型的、结构上设计得节省占位的一种清理装置。该清理装置，申请人将其特别称为水枪喷射器(Wasserlanzen-laser)，具有一个水枪，利用此水枪可将成束的水射束通过锅炉室喷到对置的壁上或换热器上，从而可将粘附在那里的污染物清除掉。这种清理可以在燃烧设备运行过程中予以实现。为了执行该清理过程，要沿着一条预定的路径将水射束的冲击范围引导到待清理的面上，这也称之为清理喷图(Blasfigur)。这种路径大多(但非强制性的)是曲回形的，而且例如还有针对性地绕过清理范围中的障碍、孔口或其它敏感的区域。由于原生的水射束能量以及渗入污染物的微孔中的水的突然汽化，而促使由炭黑、渣滓和灰分形成的污染物剥落。
正是为了检查清理装置的清理效率，为了检测锅炉的功能及运行状况和/或为了检查其它功能，除了清理装置之外，还可能要求在锅炉上或在锅炉中安置传感器、其它可供选择的清理设备等。根据上述设想，在DE 10 2006 005 012中介绍了一种相应的装置，其中，配置了通过流体分配器的出口或其流动通道来探测环境参数的装置。于是得到了下述优点：流体分配器不仅可以用作为清理装置，而且可以执行其它功能。
【发明内容】
由此出发，本发明的目的就是发展改进现有技术，具体来说，特别是要达到提高这种装置的功能性和灵活性的目的。此外，还应保证对燃烧设备的有效清理和监控，其中，最大可能的热交换面积只受很小限制。为此提出一种方法，依此方法，可以快速地即使在燃烧设备运行过程中也能实现对燃烧设备的锅炉的运行进行监控，和/或对清理装置进行维护保养。
上述目的是通过具有权利要求1所述特征的装置和通过具有权利要求7所述特征的该装置的操作方法得以实现的。本发明的其它有利设计如各从属权利要求所述。须指出的一点是：各从属权利要求中所述的特征可以按任意的、在技术上有意义地方式彼此组合，表示出本发明的进一步发展设计。本说明书，特别结合附图，对本发明作详细说明，描述了本发明的一些优选的实施例。
本发明提出的装置用于燃烧设备的锅炉的清理，它包括一个流体分配器，该流体分配器具有至少一个配有一入口和一出口的流动通道，其中，所述入口能与一个用于流体的输入管道连接。本装置的特征在于：所述流动通道配有至少一个连接转换器，通过该连接转换器能够使至少一个流动通道与输入管道分开，并能够使至少一个流动通道与至少一个另外的连接组件相连。
“流体分配器”特别是指一种类似管子的结构，该结构在其中心区有一个流动通道，或者必要时也可有多个流动通道。所述流体分配器特别体现为一种所谓的喷吹管，用于一种按水枪喷射器型式设计的清理装置。经过输入管道将一种流体(优选是水，有时也可能是蒸汽、空气等或者是这些流体的混合物)供送给流体分配器。在此需要注意的是：流体分配器通常要以相当高的速度进行运转，因而在输入管道和流体分配器之间实现一种相应地可承受载荷的连接。所述输入管道最好是柔性的，并且应该至少局部地是耐高温的，因此它优选用一种金属软管制成。
此外，原则上还配置了用于使流体分配器运动的机构。这些机构可以包括机械的、磁的、机电的、气动的或其它的驱动机构，例如丝杠、直线式驱动机构等，最好按十字式布置或桥式设置，以便实现按照笛卡儿坐标系统的简单控制。所说“运动”特别指的是喷吹管围绕一固定点的回转，但对此也可能是流体分配器所发生的旋转和/或移动。原则上，在运行期间在该装置中让多个运动方式至少部分地叠加也是可能的。
在这里，现在进一步提出，流动通道构造有至少一个连接转换器。例如这就是说，连接转换器包括或形成流动通道的一个部分。连接转换器具有的功能在于：一方面是将用于清洁流体的输入管道与至少一个流动通道连接起来，特别是在清理过程的某个时间点，但在所要求的时间点也可将这种连接解除或分离，以及实现与另一个连接组件的连接。在此，连接转换器特别具有下述性能，即，实现输入管道、连接组件等等与流体分配器的流动通道的入口之间的相对运动。其中，连接转换器就是这样一种装置，它利用相应的驱动机构，可以实现流动通道或流体分配器与输入管道和其它连接组件的分离或连接。换言之，也就是说：流动通道的同一入口借助连接转换器一方面可以与输入管道相接触或相连接，另一方面也可以与至少一个另外的连接组件相接触或相连接。其中，所述至少一个流动通道在某个具体的时间点优选总是只与输入管道或者另一连接组件相连接，即连接转换器决定了在这里实现哪一个可供选择的连接方案或功能。
根据本装置的一项优选设计，所述至少一个连接转换器包括多个连接组件。这一点可表明：连接转换器本身就设计有一些功能性组件，这些功能性组件是整合于连接转换器中或安置在其上，为此提供特别小型的组件。不过还有一种可能性，就是，在连接转换器上只连上一种通往多个可能距离甚远的连接组件的连接线(电缆、软管等)。因此，所述连接转换器体现为一种多功能的接合点，该接合点将至少一个流动通道及其流体分配器与不同的连接组件连接起来。
结合上述情况，进一步提出：所述至少一个连接转换器包括这样一个转盘，该转盘具有分布在其圆周上的接头，这些接头都可以与流动通道入口相连。在一定情况下，连接转换器也可包括多个转盘，这些转盘是同心地加以支承的。其中，特别是那个相对流体分配器偏心地定位的转盘设计得具有这样一个圆周部位，该圆周部位在该转盘旋转时掠过所述入口。通过接头在转盘的圆周上和可具体预定的旋转角上的相应定位，便可在流体分配器的入口前面将所希望的接头加以定位。这些接头最好如此加以设计，即，使得它们特别是对一种流体即使在本装置的运行条件下也是密封的，亦即尤其是液密的和/或甚至是气密的。
此外还提出：所述至少一个连接组件包括下列一组部件中的至少一个：固体物加速器，辐射传感机构，激光发射器，光学探测系统，清理单元，密封单元，冷却机构，抽吸器。固体物加速器特别用于利用(或者有时不用)载体介质使固体物(球体、颗粒、冰，等等)运动通过流动通道，从而，在这些固体物碰到锅炉壁或换热器时，就能达到相应清理的目的。在采用辐射传感机构的情况下，能够向燃烧设备的锅炉中发送特殊射束(可见的或不可见的光、声，等等)和/或再接收这些射束。激光发射器，即激光源，特别用于校准流体分配器或流动通道的定向，其中，该激光在清理之前或之后起动一个参考点。此外还有一个可能性，就是，连接转换器将流体分配器与一个光学探测系统例如望远镜、摄影机或相当的仪器连接起来，这些仪器可以对锅炉内部或脏污情况进行光学检查。再者，一种清理单元，特别是用于流动通道本身的机械式和/或气动式清理的清理单元，也可以经由连接转换器被连接到流体分配器上。正是对于具有多个流动通道的流体分配器，可能是很有意义的做法是配置一个密封单元，借以实现连接转换器上至少一个流动通道的密封。此外，冷却机构可以如此调节流体分配器或流动通道壁部的温度，从而保证流体分配器或另一个连接组件的功能。针对例如需要从燃烧设备中锅炉内部取样的情形，作为连接组件也可以配置一个抽吸器，该抽吸即可从锅炉内部吸出微粒物和/或气体。
作为本装置的发展设计，还提出：设置多个流动通道，至少一个连接转换器可以同时与多个流动通道相连接。在此，连接转换器最好能独立地(即特别是可以自由选择地)将流动通道与不同的和/或相同的连接组件连接起来。
同样地，本发明还提出一种燃烧器设备的锅炉，它配有至少一个依本发明所介绍的这种装置，其中，流体分配器是如此可运动地设置在一锅炉壁上，使得所述出口处于锅炉内部，而所述至少一个连接转换器则处于锅炉外面。为此目的，流体分配器特别是在外面安置在锅炉壁上的一个框架内，围绕锅炉壁的一个孔口。上述框架例如容纳着用于流体分配器的运动机构。这些运动机构铰接在流体分配器的一个部位上，该流体分配器配置在锅炉的外面，特别是在连接转换器和锅炉壁之间。流体分配器的前端特别是喷嘴是设置在锅炉壁的一个相应的支座或孔口或接头处。其中，流体分配器通常是穿入进去的，如果也只是在很小的范围，将流动通道穿入进去。当然，也可以在出口的区域内设置流动通道延长段、附装套件、适配器、铰接头等，它们同样地延伸到锅炉内室中或延伸在其上。
根据本发明的另一个方面，提出一种操作方法，用于操作本发明在这里所介绍的用以适时清理燃烧设备的锅炉的装置，其中，使所述装置借助至少一个连接转换器自动地与不同的连接组件相连，并通过至少一个流动通道，借助水射束执行在多个清理过程中间下列处理过程的至少一个：
·用至少一种固体物进行清理；
·吹出或吸入气体；
·探测锅炉内部的环境参数；
·流动通道的密封；
·流动通道定向的校准；
·产生锅炉内部的至少一个图像。
在此方面。这里特别还给出了在前述类型的锅炉中使用本发明提出的装置的情况。通常的做法是，只在下述条件下才执行清理过程：在本发明提出的装置或清理装置的作用范围中达到了一种相当的结渣程度。这样，便可以在必要时选择适合的清理介质的条件下，通过不同的连接组件或输入管道来实现流体分配器的功能。就是在对清理装置和/或锅炉进行监控的情况下，可以在预定的目标时间点实现分开地和/或与本装置共同地所执行的不同功能。转换连接这时是自动地亦即特别是全自动地进行的。
在此，上述各个处理过程特别涉及到以固体物对流动通道和/或锅炉内部的清理，所述固体物在必要时借助载体介质(例如流体)穿过流动通道运动或喷射。此外，可以在预定的时间点和在连接转换器的预定位置，经由流动通道将气体吹出或者吸入。
关于环境参数的探测，还可补充确定的是，这特别对于燃烧过程的监控、换热器的结渣程度的监控、换热器的清理的监控以及对各个过程的控制都可能是很必要的。为此目的，例如声波发生器、声波接收器、光学组件(摄影机、高温计、激光器，等等)、射束导体、传感器、夹持器或类似元件可以经由所述至少一个流动通道与锅炉内部区域相配合作用，从而确定环境参数。关于环境参数，特别是指锅炉内部的状态参量，例如锅炉内部温度、流动速度和/或烟气的温度、离锅炉内部中一个目标的距离、换热器的结渣程度、组成部件的反射特性和/或锅炉的装配等等。特别是，所述环境参数还包括参数的平均值、面积和/或体积分布、环境参数的变化状况等等。
如若至少一个流动通道(暂时)不使用的话，或者应该避免燃烧产物渗入，该流动通道也可通过连接组件暂时地加以密封。为了校准流动通道的取向，特别可以将激光通过流动通道发出，该激光在锅炉的对置的内侧上射中一个参考点。借此便可确保：即使在锅炉和/或装置的组成构件热膨胀的情况下，对流体分配器仍能达到所希望的目的。此外，所述至少一个流动通道还可用于下述目的，即产生锅炉内部的图像，例如影片、图片、熵图等等。
【附图说明】
本发明及其技术范畴将参照附图加以详细说明。应该指出的是：附图示出的是本发明的一些特别优选的实施方案，但本发明并不局限于此。附图示意地表示：
图1本发明提出的装置的第一个实施方案；
图2本发明提出的装置的另一个实施方案的细节；
图3燃烧设备的锅炉的实施方案，配有本发明提出的装置；
图4本发明提出的装置的另一个实施方案。
【具体实施方式】
图1示意地表示出用于清理图中未示出的燃烧设备的锅炉的装置1的一个实施方案。该装置1在所有方向中都是围绕一个角23安置在锅炉壁24的孔口25中。其中，该装置1包括一个流体分配器2，该液体分配器穿过孔口25而延伸到内部区域。这样就能将用于流动通道3的清洁流体22的出口5定位在锅炉内部。在流动通道3的对置于出口5的一侧配置了入口4。在该处还安置了一个连接转换器7，经由该连接转换器，在这里所示的位置上，在流动通道3上固定着用于清洁流体22的输入管道6。在此，连接转换器7是如此设计的，使得它例如按照控制系统34的一个相应的指令将输入管道6从流动通道3移开(见图中的示意箭头)，并将另一个连接组件8(在这里例如是一个固体物加速器12)定位在流动通道3的入口4前面。这样便可将流动通道3用来输送固体物或将固体物导入锅炉内腔中。
图2示意地表示装置1的另一个实施方案的细节，其配有一个连接转换器7。在此，流动通道3是依着朝配有前置的连接转换器7的锅炉的观察方向进行观察的。该连接转换器7配有两个转盘9，这两转盘，如以虚线箭头所表示的那样，是可以相对旋转地如此定位的，使得它们能够分别覆盖一个相应形成的第一流动通道及第二流动通道3。借助转盘9的旋转，便可将不同的接头11定位于当时所希望的流动通道3的前面。按照该图，流体分配器2是如此设计的，较小的转盘9实际上只覆盖一个第一流动通道3，因而使得在第一流动通道和第二流动通道之间的分隔壁与较小的那个转盘3的圆周边缘互相对应一致。这样，也可以使居外的、较大的转盘9配置相应的接头，这些接头可以独立于居内的、较小的那个转盘9的位置而相对流体分配器2加以定位。
按照此图，较大的转盘9配有唯一一个接头11，该接头可以连接到一个激光发射器15和一个辐射传感机构14。而居内的较小的转盘9则具有六个不同的接头11，这些接头各自与一个连接组件8相连，如双箭头所示。因此，连接转换器7提供这些接头11以可选择地用于一个密封单元19、一个冷却机构20、一个清理单元18、一个抽吸器21和一个光学探测系统17。优选的是，将这些接头11均匀地分布在转盘9的圆周10上，在此也可特别实现相邻的转盘的贯穿。
图3示意地表示本发明提出的装置1在燃烧设备16的锅炉13上的使用情况。图的下方是带有火焰32的燃烧室，其中，该火焰有可能是经多个燃烧器31产生的。在该燃烧室的上方设有多个平面区段27，这些平面区段分别设计有一个或多个按照一种清理设备类型(特别是水枪喷吹器)的装置1。此外，还可在各个平面区段27中配置多个传感器29，以便例如实现对锅炉13中结渣程度的监控。设置在上面的一个控制单元40例如可根据结渣程度通过装置1实现清理过程，其中，相应的控制信号经过数据连接线28加以传送。同样，从锅炉13的内腔中获得的信息也可经过数据连接线28发至控制单元40，特别是在装置1以其另一种功能加以操作时。这样，例如对锅炉13可以进行测量，或者，装置1的位置可以通过相应的测量光束30加以确定。控制单元40例如根据这些信息对装置1进行控制(或者还控制连接转换器7)、经由控制导线33控制燃烧器31上的火焰位置，等等。此时，由火焰32产生的烟气不仅流经锅炉13的壁部，而且还流经被安置在其上的或继后安置的换热器26，这些换热器必要时也可以用该装置1加以清理。
本装置的另一个实施方案示意性地绘示于图4中。这里也示出了流体分配器2，该流体分配器以其出口5被安置定位在锅炉壁24的一个相应的孔口中。流体分配器2经由一个铰接头39与运动机构(图中未示出)相连，所述运动机构最终要实现流体分配器2的运动，特别是前文述及的那种所谓的水枪喷吹器型式的流体分配器。在出口5和铰接头39之间配置了一个附加的阻隔空气供给机构38，利用它可以将一种气体导入到流体分配器2的内部区域，从而经由出口5引入到锅炉中，以避免灰尘侵入。
入口4在这里所示的实施例中是经由连接转换器7的接合器37与输入管道6相连的，在入口4的区域内，连接转换器7最好同样地加以固定。在此，连接转换器7还包括一个驱动机构35，该驱动机构直接固定在流体分配器2上。该驱动机构例如能使接合器37围绕旋转轴线36旋转，从而同样可使附带绘示出的连接组件8定位在入口4的前面。必要时，在这里也可以配置密封件，用以与流体分配器2接触。连接转换器按照“转鼓”方式的这种设计可以相当紧凑地予以实现，并且机械花费也很小。
附图标记一览表
1 装置 21 抽吸器
2 流体分配器 22 清洁流体
3 流动通道 23 角
4 入口 24 锅炉壁
5 出口 25 孔口
6 输入管道 26 换热器
7 连接转换器 27 平面区段
8 连接组件 28 数据连接线
9 转盘 29 传感器
10 圆周 30 测量射束
11 接头 31 燃烧器
12 固体物加速器 32 火焰
13 锅炉 33 控制导线
14 辐射传感机构 34 控制系统
15 激光发射器 35 驱动机构
16 燃烧设备 36 旋转轴线
17 光学探测系统 37 接合器
18 清理单元 38 阻隔空气供给机构
19 密封单元 39 铰接头
20 冷却机构 40 控制单元