Shock Pulse Generator

Überblick

Der durch das Schweizer Unternehmen Explosion Power GmbH entwickelte und produzierte Shock Pulse Generator (SPG), ist ein Online-Kesselreinigungsgerät, welches automatisierte Shock Pulse (SP) durch Verbrennung von Gasgemischen unter Vordruck erzeugt. Die innovative Technologie hat sich seit 2009 bei mehr als 400 Installationen in über 20 Ländern bewährt. Anlagenbetreiber bestätigen signifikant verlängerte Kesselreisezeiten und eine höhere Effizienz und dadurch einen nachhaltigen und wirtschaftlichen Anlagenbetrieb. Führende Anlagenlieferanten entscheiden sich regelmässig, SPG-Technologie in Neuanlagen einzubauen, und dadurch von der modularen Systemkonfiguration und der kompakten Bauweise zu profitieren.

 

Kesselreinigung mittels Shock Pulse Generatoren bedeutet für Sie:

  • Permanente und automatisierte Kesselreinigung, dadurch tiefere Rauchgastemperaturen und einen höheren Kesselwirkungsgrad, verbesserte CO2 Anlagen-Performance
  • Kein Dampfverbrauch, keine thermische Abnutzung oder Abzehrung an den Kesselrohren und an Membranwänden
  • Höhere Anlagenverfügbarkeit durch längere Reisezeiten, geringerer Reinigungsaufwand während Kessel-Stillständen
  • Reduzierung der Heizflächen bei gleicher Dampfleistung
  • Einsparung des Kessel-Bauvolumens durch geringeren Platzbedarf
  • Einsparung von Investitionskosten durch reduzierte Anzahl von Reinigungsgeräten
  • Hoher Sicherheitsstandard – der Kessel bleibt während dem automatischen Betrieb geschlossen (im Gegensatz zur Sprengreinigung z.B. Bang&Clean® )
  • Schnelle und einfache Installation durch modulares und kompaktes Systemdesign
  • Hoher Industriestandard (CE-Zertifizierung gemäss Druckgeräterichtlinie, klar definierte ATEX Zonen, SPS Systemüberwachung, kompatibel mit PROFIBUS/MODBUS)

 

Anwendungsgebiete für die Shock Pulse Generator-Technologie sind:

  • Müllverbrennungsanlagen und Biomassekraftwerke
  • Sonderabfall-Verbrennungsanlagen (z.B. Flüssigabfälle)
  • Klärschlammverbrennungsanlagen
  • Industriekessel für verschiedene Brennstoffe
  • Abhitzekessel für Kokereien, Metallurgie (Kupfer, Zink etc.)
  • Kohlekraftwerke
  • Schwarzlaugekessel
  • Filter und Sprühabsorber
  • Zementwerke

 

Die Shock Pulse Generator – Technologie kann dadurch in allen Kesselbereichen eingesetzt werden und ersetzt bestehenden Kesselreinigungstechnologien wie Russbläser, Kugelregen, Water Canons, Klopfwerke, Schallhörner und Sprühreinigungen (SCS).

Aufbau

Die Shock Pulse Generatoren werden in der Schweiz aus besonders druck- und hitzebeständigen Werkstoffen gefertigt und zusammengebaut. Sie sind CE-zertifiziert als Druckgeräte der Kat. II bzw. III. Der Shock Pulse Generator gibt es in zwei verschiedenen Baureihen, der EG10 Baureihe und der Twin Baureihe. Der unterschiedliche Aufbau der beiden Baureihen sowie eine Tabelle mit technischen Daten ist in der folgenden Bilderreihe aufgeführt.

Funktion EG10 Baureihe

Wie auch bei manuellen Sprengreinigungsverfahren wird der Dampferzeuger durch Druckwellen gereinigt, welche durch die schlagartige Verbrennung einer Mischung aus einem brennbaren Gas (Erdgas oder Methan) und reinem Sauerstoff ausgelöst werden. Im Gegensatz zu den manuellen Verfahren aber finden bei den SPGs die automatisch ausgelösten schockartigen Verbrennungen ausserhalb des Kessels in einem stabilen, drucksicheren Behälter statt. Die erzeugte Druckwelle wird über ein Ventil und eine Venturidüse in den Kessel geleitet, wo sie das Rauchgas, die Kesselrohre und Wände derart in Schwingung versetzt, dass daddurch die Beläge abfallen. Folgende Schritte laufen während der Durchführung eines Zyklus bei der EG10 Baureihe ab:

Füllen

Nach Freigabe durch die Steuerung werden die Dosierbehälter bis zum eingestellten Druck mit den notwendigen festen Kleinmengen Erdgas und Sauerstoff gefüllt. Die beiden Gase sind immer noch vollständig voneinander getrennt und deshalb nicht zündfähig.

Transfer

Der frei bewegliche Kolben verschließt die Austrittsöffnung gasdicht. Die Überströmmagnetventile werden für Erdgas und Sauerstoff geöffnet und die beiden Gase strömen in die Verbrennungszylinder, wo sie miteinander vermischt werden und nun zündfähig sind.

Zündung

Die Glühkerze wird gezündet und löst die Verbrennung aus. Durch den schlagartigen Druckanstieg im Verbrennungsraum auf ca. 350 bar wird der Kolben nach hinten geschossen und die Austrittsöffnung freigegeben.

Verbrennung

Die Druckwelle wird über die Austrittsdüse in den Kessel geleitet  und breitet sich dort zuerst linear, dann kugelförmig aus. Der Shock Pulse versetzt das Rauchgas, die Wände und Rohrbündel in kurze Schwingungen, wodurch Stäube und Anbackungen abgereinigt werden. Es kann mit einer Eindringtiefe und Reinigungswirkung von bis zu 10 m gerechnet werden.

Schliessen

Nachdem die Druckwelle das Gerät verlassen hat, wird der Kolben vom Stickstoffdruck wieder gegen die Austrittsöffnung gedrückt und verschliesst diese gasdicht. Das Gerät ist bereit für den nächsten Zyklus.

Funktion Twin Baureihe

Der Shock Pulse Generator ist eine innovative aber bewährte Technologie der Explosion Power GmbH zur Dampferzeugerreinigung. Wie auch bei manuellen Sprengreinigungsverfahren wird der Dampferzeuger durch Druckwellen gereinigt, welche durch die schlagartige Verbrennung einer Mischung aus einem brennbaren Gas (Erdgas oder Methan) und reinem Sauerstoff ausgelöst werden. Im Gegensatz zu den manuellen Verfahren aber finden bei den SPGs die automatisch ausgelösten schockartigen Verbrennungen ausserhalb des Kessels in einem stabilen, drucksicheren Behälter statt. Die erzeugte Druckwelle wird über ein Ventil und eine Venturidüse in den Kessel geleitet, wo sie das Rauchgas, die Kesselrohre und Wände derart in Schwingung versetzt, dass daddurch die Beläge abfallen. Folgende Schritte laufen während der Durchführung eines Zyklus bei der Twin Baureihe ab:

Direkt Füllen

Nach Freigabe durch die Steuerung wird der Twin mit den notwendigen festen Kleinmengen Erdgas und Sauerstoff direkt befüllt. Die Gase vermischen sich beim Einströmen über einen statischen Mischer.

Dichtheitsprüfung

Der frei bewegliche Kolben verschließt die Austrittsöffnung gasdicht. Die beiden Gase im Verbrennungsraum sind vermischt und dadurch zündfähig. Das gesamte System bis zu den Gasflaschen wird durch die Steuerung auf Dichtigkeit geprüft. Die Füllventile werden geschlossen.

Zündung

Die Glühkerze wird gezündet und löst die Verbrennung aus. Durch den schlagartigen Druckanstieg im Verbrennungsraum auf ca. 350 bar werden die beiden Kolben nach hinten geschossen und die Austrittsöffnungen freigegeben

Verbrennung

Die Druckwellen werden parallel über die Austrittsdüsen in den Kessel geleitet, überlagern sich direkt nach dem Austritt und breitet sich dort zuerst linear, dann kugelförmig aus. Der Shock Pulse versetzt das Rauchgas, die Wände und Rohrbündel in kurze Schwingungen, wodurch Stäube und Anbackungen abgereinigt werden. Es kann mit einer Eindringtiefe und Reinigungswirkung von bis zu 10 m gerechnet werden.

Schliessen

Nachdem die Druckwellen das Gerät verlassen haben, werden die Kolben vom Stickstoffdruck wieder gegen die Austrittsöffnungen gedrückt und verschliessen diese gasdicht. Das Gerät ist bereit für den nächsten Zyklus.

Installation

Das Shock Pulse Generator System besteht aus folgenden Komponenten:

  • Shock Pulse Generator, montiert an der Kesselaussenwand. Die Shock Pulse werden mittels Austrittsdüse durch einen Stutzen oder durch ein Mannloch ins Kesselinnere geführt
  • Steuerschrank, steuert die Shock Pulse, verbunden mit dem Prozessleitsystem (PLS)
  • Druckregelstrecken, reduzieren Flaschendruck von Erdgas/Methan, Sauerstoff und Stickstoff
    auf 40 bar
  • Ventilpanel, Baugruppe aus Ventilen, Drucktransmitter und Klemmenkasten
Die Gasversorgung der Shock Pulse Generatoren lässt sich einfach durch Einzelflaschen oder Kleinbündel von 200 bar realisieren. Die Rohrleitungen zu den Generatoren weisen einen minimalen Nenndurchmesser von 10 mm und einen maximalen Leitungsdruck von 40 bar auf (z.B. Rohre V2A, Nenninnendurchmesser DN10, Nenndruck PN63). Für Erdgas kann bei vorhandenem Netzanschluss auch ein Kleinkompressor verwendet werden. Zusätzlich wird noch eine einzelne Stickstoffflasche für die Gasfeder des Kolbens im Shock Pulse Generator benötigt. Der Einbau des SPGs erfolgt aussen an der Kesselwand. Der SPG wird an einer Schiene verschiebbar aufgehängt und über eine federnde Befestigung oder direkt am bauseitigen Flansch (DN125 PN16 oder DN200 PN6) in seiner Position gehalten. Die Federung reduziert die entstehende Kraft welche durch den Rückschlag des Shock Pulse Generators auf die Kesselwand wirkt. Die Austrittsdüse wird bündigt mit der Kesselinnenwand gekürzt. Der Shock Pulse Generator kann horizontal an der Kesselwand oder vertikal auf die Kesseldecke montiert werden.

Steuerung und Sicherheit

Dem Sicherheitsaspekt wird höchste Bedeutung beigemessen. Jeder Shock Pulse Generator verfügt über eine eigene SPS-Steuerung mit Touchscreen-Bedienung, die sämtliche wichtigen Prozessgrössen überwacht und das Gerät bei Abweichungen vom Normalbetrieb sofort abschaltet. Für den Datenaustausch mit dem PLS und auch dem Hersteller bzw. Wartungsunternehmen sind verschiedene Varianten möglich.

  • Der Shock Pulse Generator ist sicher und ungefährlich
  • CE-Zertifizierung nach Druckgeräterichtlinie (DGRL)
  • Hochdruckfeste Konstruktion
  • Installation der Gaszuleitung gemäss örtlichen Vorschriften
  • Die Mischung des zündfähigen Gemischs erfolgt erst im druckfesten Shock Pulse Generator
  • SPS-Steuerung überwacht wichtige Prozessdaten und stellt den Shock Pulse Generator ab, wenn eine
  • Abweichung von den Sollwerten besteht
  • Automatisiert, keine Bedienung resp. Eingriffe durch Personal notwendig
  • Vor jedem Shock Pulse erfolgt Alarmierung mittels Signalhorn und Blitzlicht
  • Lautstärke des Pulseknalls ausserhalb Kessel ca. 120dBA, kurzzeitig
  • Kein Leckschlagen von Kesselrohren durch Druckwelle (Erfahrung Bang&Clean®)
  • Keine Verwendung, Transport und Lagerung von Sprengstoff (Dynamit)
  • Profibus, Modbus oder 24VDC hartverdratet

Im Rahmen der wachsenden Industrie 4.0 Standardisierung hat Explosion Power GmbH die Internetplattform SPGLogView sowie die Fernzugriffs-Hardware SiteManagerTM für die gesamte Shock Pulse Generator Flotte lanciert. Die neue Hardware wird seit März 2016 standardmässig für alle Neuprojekte verbaut und kann ab sofort für bestehende Installationen nachgerüstet werden.

Mit dem SiteManagerTM ausgerüstete Steuerschränke schicken die Betriebsdaten angeschlossener Shock Pulse Generatoren täglich an den GateManagerTM, der sich im Hauptsitz der Explosion Power GmbH befindet (siehe Schema oben). Jeder SiteManagerTM kommuniziert ausschliesslich mit dem GateManagerTM, an den er während des Setups angebunden wurde. Die Betriebsdaten werden dem entsprechenden Kunden und Partner via SPGLogView zugänglich gemacht. Es kann zusätzlich Fernsupport durchgeführt werden, indem per Fernzugriff auf das MMI eines verbundenen Steuerschranks zugegriffen werden kann. Ein Fernzugriff erfolgt ausschliesslich nach vorgängiger Erlaubnis durch den Kunden.