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SMART Clean für die Zellstoff- und Papierindustrie

Clyde Bergemanns SMART Clean System ist ein intelligentes Optimierungssystem zur Ansteuerung der Kesselreinigungsgeräte und trägt zur Erhöhung der Wärmeaufnahme in den Wärmetauschern bei. Herkömmliche Rußbläsersysteme basieren auf einem starren, zeitbasierten Reinigungszyklus oder es liegt im Ermessen und der Erfahrung des Bedieners, den Reinigungsprozess manuell anzustoßen. Ohne das Wissen, an welchen Stellen des Kessels sich die Verschmutzung befindet, besteht die Gefahr, zu häufig oder zu selten zu reinigen. Diese unflexible Art der Kesselreinigung kann einen verminderten Wärmeübergang durch Beläge zur Folge haben oder – im schlimmsten Fall – ein Abschalten notwendig machen. Insgesamt ergeben sich Nachteile in Bezug auf die Effizienz des Kessels bzw. der Dampferzeugung.

SMART Clean wandelt das Rußbläsersystem in einen intelligenten, geschlossenen Regelkreis um, der Echtzeit-Kesseldaten verwendet, um den Reinigungsprozess basierend auf den notwendigen Parametern auszulösen. SMART Clean bestimmt wo, mit welcher Intensität und wann eine Reinigung erforderlich ist. Das SMART Clean System, das aus dem Modul  SMART Controls und einer thermodynamischen Bilanzierung (TDM) besteht, ist die Lösung gegen Verschlackungen und Beläge.

Informationen über den Zustand des Kessels werden anhand von Prozessdaten visualisiert, die die Software durch einen Algorithmus zur Handhabung des Rußbläserbetriebs analysiert, indem sie den Verschmutzungszustand der Wärmetauscher im Konvektivbereich des Kessels berechnet. Das System entscheidet dann, wann, wo und mit welcher Intensität gereinigt werden soll. Dies führt dazu, dass die Heizflächen weder zu häufig noch zu selten gereinigt werden, Beläge nicht zu stark anwachsen und sich der Wärmeübergang erhöht.
Nach erfolgter Reinigung zeichnet die Software den Einfluss der Reinigung auf, indem sie das Verhältnis der entfernten Ablagerungen und der vorhergesagten Veränderung des Wärmeübergangs berechnet. Das System bestimmt anschließend die Prioritäten der einzelnen Rußbläser basierend auf der aktuellen Verschmutzungssituation jeder Zone und wählt zuerst den Rußbläser mit der höchsten Priorität für den nächsten Reinigungsprozess aus. Dadurch wird sichergestellt, dass die stark verschmutzten Bereiche mit dem leistungsstärksten Rußbläser gereinigt werden, bevor ein Problem entsteht.

Der SMART Clean Prozess

Das SMART Clean System besteht aus einem sich wiederholenden und selbst lernenden Prozess auf der Grundlage der folgenden Schritte:

Schritt 1: Einholung aller Informationen

Kesselprozess- und Betriebsdaten werden aus zwei verschiedenen Quellen eingeholt: den indirekten Quellen des Kesselbetriebs (Dampftemperaturen, Rauchgastemperaturen etc.) und den direkten Quellen der integrierten/installierten Sensoren.

Schritt 2: Interpretation der Informationen

Die Menge und die Qualität der eingehenden Daten können unterschiedlich sein. Deshalb ist ein grundsätzliches Verständnis des Verschmutzungsprozesses und dessen Auswirkung auf die beobachteten Parameter einschließlich der zeitlichen Veränderungen  erforderlich. Clyde Bergemann hat Algorithmen entwickelt, um das umfangreiche, vom Prozess und den Sensoren eingehende Volumen an Daten sinnvoll zu nutzen/analysieren. Mit den durch die Analyse gewonnen Erkenntnissen  kann die Kesselreinigung gezielt optimiert werden. 

Schritt 3: Automatisierte Aktivierung

Ist die Analyse aus Schritt 2 abgeschlossen, aktiviert das System die notwendigen Reinigungsgeräte im Konvektivbereich. Die Aktivierung des spezifischen Reinigungsgeräts erfolgt mit einer vorgeschriebenen Reinigungsintensität. Reinigungsparameter wie Blasdruck, Blasgeschwindigkeit und zonenspezifische Kontrolle werden gemäß lokaler Reinigungsanforderungen präzise bestimmt. Das Ziel ist es, die Reinigungsintensität, -häufigkeit und -position in Verbindung mit der tatsächlich vorliegenden Verschmutzung  und der Verschmutzungsneigung festzulegen und zu optimieren.

Schritt 4: Messungen und Bewertung des Prozesses

Nachdem ein bestimmtes Reinigungsgerät aktiviert und die Reinigung durchgeführt wurde, bewertet das System den Erfolg der Reinigung. Diese Beurteilung basiert auf den aus der Reinigung resultierenden Daten. Beispielsweise wird nach einer Feuerraumreinigung die Verbesserung der lokalen Wärmestromdichte mit einem Referenzwert bei sauberem Kessel bei gleicher Kessellast verglichen. Die thermische Belastung der Kesselrohre wird zusätzlich mit einem akzeptablen Referenzwert verglichen.

Das SMART Clean System verwendet zudem die bestehenden Differenzdruckmessungen des Rauchgaszugs als eine Prozessvariable und berechnet den Einfluss jedes Rußbläsers auf  den Differenzdruck des Rauchgaszugs.

Verstellbarer Druck-/Durchflußmodul

Als eine Option kann ein variables Durchfluss-/Druckmodul installiert werden, welches die Bediener in die Lage versetzt den Reinigungsdruck an der Steuerung und nicht, wie bisher,  am Rußbläserventil einzustellen. Auf diese Weise kann der Reinigungsdruck angepasst werden, um jedes Rohrbündel innerhalb des Rußbläserfahrwegs mit der angemessenen Intensität zu reinigen. Zusätzlich kann Dampf durch eine Einweg Reinigung (lediglich beim ein- bzw. ausfahren) des Rußbläsers gespart werden, da hier der Dampfmassenstrom verringert wird. (Anmerkung: Das Druckregelventil muss in der Lage sein, sich an die Vorgaben des Steuersystems anzupassen.)