DE102005036823A1 - Method for cleaning optical measuring device comprises the operation of a unit during which the view window of a measuring device is cleaned through the measuring and cleaning rays and scanned with a neighbouring laser device - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt, wobei die Messvorrichtung (4) mindestens ein transparentes, in der Wandung (2) eines Abgaskanals (1) angeordnetes Sichtfenster (3) zur Einkoppelung eines Messstrahles (5) in den Abgaskanal (1) aufweist, bei dem erfindungsgemäß durch eine benachbart des Sichtfensters (3) der Messvorrichtung (4) angeordnete Laserstrahlvorrichtung (6) während des Betriebes der Anlage das Sichtfenster (3) der Messvorrichtung (4) durch den Mess- und Reinigungsstrahl (9) der Laserstrahlvorrichtung (6) abgetastet und gereinigt werden kann.The invention relates to a method for cleaning an optical measuring device for the exhaust gas analysis within a plant producing combustion gases and to a device for carrying out the method, wherein the measuring device (4) has at least one transparent window (2) arranged in the wall (2) of an exhaust duct (1). 3) for coupling a measuring beam (5) into the exhaust duct (1), in which, according to the invention, the viewing window (3) of the measuring device is arranged by a laser beam device (6) arranged adjacent to the viewing window (3) of the measuring device (4) (4) can be scanned and cleaned by the measuring and cleaning beam (9) of the laser beam device (6).
Description
Verfahren zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage sowie Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage, wie eines Kraftwerkes oder einer Müllverbrennungsanlage, wobei die Messvorrichtung mindestens ein transparentes, in der Wandung eines Abgaskanales angeordnetes Sichtfenster zur Einkoppelung eines Messstrahles in den Abgaskanal aufweist.method for cleaning an optical measuring device for the exhaust gas analysis within a combustion gas producing plant and apparatus for execution of such a method The invention relates to a method for cleaning an optical measuring device for the exhaust gas analysis within a plant producing combustion gases, such as a power plant or a waste incineration plant, wherein the measuring device at least one transparent, in the wall an exhaust duct arranged viewing window for coupling a Measuring beam has in the exhaust duct.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage, wobei die Messvorrichtung mindestens ein transparentes in der Wandung eines Abgaskanals angeordnetes Sichtfenster zur Einkoppelung eines Messstrahls in den Abgaskanal aufweist.Farther The invention relates to a device for cleaning an optical Measuring device for the exhaust gas analysis producing within a combustion gases Appendix, wherein the measuring device at least one transparent in the wall of an exhaust duct arranged viewing window for coupling having a measuring beam in the exhaust passage.
Zur Einhaltung gesetzlich geforderter Umweltauflagen ist es heutzutage üblich, bei Verbrennungsgase produzierenden Anlagen, wie beispielsweise Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen, die entstehenden Abgase einer ständigen Kontrolle zu unterziehen, um im Abgas enthaltene Schadstoffe zu ermitteln und durch geeignete Maßnahmen deren Ausstoß zu vermindern. Die Analyse der Abgase erfolgt üblicherweise durch optische Messvorrichtungen, welche im Abgaskanal der Anlage angeordnet sind. Die Messvorrichtungen sind dabei so aufgebaut, dass mittels eines Messstrahls – vorzugsweise in Form eines Lichtstrahls – durch ein Sichtfenster im Abgaskanal die Trübungen des Abgases bestimmt werden.to Compliance with legally required environmental requirements is commonplace today Combustion gas producing plants, such as power plants or waste incineration plants that resulting exhaust gases of a permanent Control to pollutants contained in the exhaust gas too identify and reduce their emissions through appropriate measures. The analysis of the exhaust gases usually takes place by optical measuring devices, which in the exhaust duct of the plant are arranged. The measuring devices are constructed in this way that by means of a measuring beam - preferably in Shape of a ray of light - through a window in the exhaust duct, the turbidity of the exhaust gas can be determined.
Da bei Verbrennungsprozessen in den geschilderten Anlagen Ruß entsteht, besteht bezüglich der geschilderten Messvorrichtun gen die Problematik, dass sich der in den Abgasen vorhandene Ruß während des Betriebes auf Oberflächen, die von den Abgasen überstrichen werden, ablagert. Dies geschieht naturgemäß auch im Bereich des Sichtfensters der Messvorrichtung, welches dadurch allmählich verschmutzt. Durch diese Tatsache werden die Ergebnisse der beschriebenen Messvorrichtungen im Laufe der Einsatzzeit verfälscht.There during combustion processes in the plants described soot is produced exists regarding the The measuring devices described above have the problem that the in The soot present during the exhaust gases Operation on surfaces, swept over by the exhaust gases be deposited. This naturally also happens in the area of the viewing window the measuring device, which thereby gradually pollutes. Through this The fact will be the results of the measuring devices described in Falsified during the operation time.
Aus diesem Grunde ist es in Kraftwerks- und Müllverbrennungsanlagen notwendig, in regelmäßigen Wartungsintervallen die vollständige Transparenz der Sichtfenster der Messvorrichtungen wieder herzustellen. Dies geschieht üblicherweise durch eine vorübergehende Stilllegung der Anlagen, so dass die im Abgaskanal eingebauten Sichtfenster ausgebaut und gereinigt werden können. Bei starken Verschmutzungen kann gegebenenfalls auch der Austausch der Sichtfenster notwendig werden. Da die Abgastemperaturen der geschilderten Anlagen Werte von über 1000°C annehmen können, stellt die notwendige Stilllegung der Anlage inklusive der notwendigen Abkühltemperaturen des Abgaskanals sowie die nach Reinigung der Messvorrichtung erforderliche Wiederinbetriebnahme und Aufheizphase eine nicht unbeträchtliche Betriebsausfallzeit mit den daraus sich ergebenden finanziellen Belastungen für den Betreiber derartiger Anlagen dar. Darüber hinaus ergeben sich Kosten für die durchzuführenden Montage- und Reinigungsarbeiten der Sichtfenster.Out For this reason, it is necessary in power plants and waste incineration plants, in regular maintenance intervals the complete To restore transparency of the viewing window of the measuring devices. This usually happens through a temporary Decommissioning of the plants, so that the built-in window in the exhaust duct removed and can be cleaned. In the case of heavy soiling, the replacement may also be necessary the viewing window will be necessary. As the exhaust gas temperatures of described plants values of over 1000 ° C assume can, provides the necessary decommissioning of the plant including the necessary cooling temperatures the exhaust duct and after cleaning the measuring device required Recommissioning and heating up a not inconsiderable Business downtime with the resulting financial Burdens on the In addition, there are costs for the to be performed Assembly and cleaning work of the viewing window.
Ausgehend von der oben geschilderten Problematik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage bereitzustellen, bei der auf die kostenintensive Abschaltung der betreffenden Anlagen zur Reinigung des Sichtfensters verzichtet werden kann, so dass sich durch diese Maßnahme die laufenden Betriebskosten signifikant senken lassen.outgoing From the above-described problem, it is therefore the task of Invention, a method and an apparatus for cleaning an optical Measuring device for the exhaust gas analysis within a combustion gas producing plant to provide on the costly shutdown of dispensed installations for cleaning the viewing window can be, so that by this measure, the ongoing operating costs significantly lower.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich darüber hinaus aus den Merkmalen der Unteransprüche des Anspruches 1.These Task is relative the method by the features of independent claim 1 solved. advantageous Further developments of the method also result from the features the dependent claims of claim 1.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich die Lösung der Aufgabe aus dem unabhängigen Anspruch 8, wobei Weiterbildungen der Vorrichtung zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage sich aus den Unteransprüchen des Anspruches 8.Regarding the Device according to the invention the solution results the task of the independent Claim 8, wherein further developments of the device for cleaning an optical measuring device for the exhaust gas analysis within a combustion gases producing plant itself from the dependent claims of Claim 8.
Die erfindungswesentliche Lehre des Verfahrens sieht dabei vor, dass während des Betriebes der Anlage das Sichtfenster der Messvorrichtung durch den Mess- und Reinigungsstrahl einer benachbart zum Sichtfenster befindlichen Laserstrahlvorrichtung abgetastet und gereinigt wird.The Essential to the teaching of the method provides that while the operation of the system, the viewing window of the measuring device by the Measuring and cleaning jet of one adjacent to the viewing window Laser beam device is scanned and cleaned.
Laserstrahlvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik für unterschiedliche Anwendungsbereiche insbesondere auf dem Medizinsektor bereits bekannt, wobei die entsprechenden Vorrichtungen den bekannten Einsatzzwecken hinsichtlich Intensität und Wellenlänge angepasst werden können. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann eine entsprechende Laserstrahlvorrichtung zum Einsatz kommen, die die sich auf dem Sichtfenster der Messvorrichtung ablagernden Rußpartikel in Folge der durch den Mess- und Reinigungsstrahl bewirkten optischen und thermischen Anregung ablöst und entfernt.Laser beam devices are already known from the prior art for various applications, in particular in the medical sector, and the corresponding devices can be adapted to the known purposes of intensity and wavelength. For the method according to the invention, a corresponding laser beam device can be used, which is located on the viewing window of the measuring Device depositing soot particles as a result of the effect caused by the measuring and cleaning jet optical and thermal excitation and removes.
Für die Durchführung des Verfahrens bieten sich dabei eine Reihe von unterschiedlichen Verfahrensabläufen an.For the implementation of the This process offers a number of different procedures.
Zum einen kann die Abtastung durch den Mess- und Reinigungsstrahl kontinuierlich während der Betriebszeit der Kraftwerks- oder Müllverbrennungsanlagen durchgeführt werden. Denkbar ist jedoch auch, aus Gründen der Energieeinsparung die Abtastung durch den Mess- und Reinigungsstrahl in festge legten programmierbaren Zeitintervallen durchzuführen. Die Länge der Zeitintervalle hängt dabei von Erfahrungswerten ab, die sich im Laufe des Betriebes derartiger Anlagen herauskristallisiert haben.To the one can the scanning through the measuring and cleaning jet continuously during the Operating time of the power plant or waste incineration plants are performed. It is also conceivable, for reasons the energy saving the scanning by the measuring and cleaning jet at fixed programmable time intervals. The Length of Time intervals depends on it from experience gained during the operation of such Plants have crystallized out.
Sofern insbesondere beim Betrieb von Müllverbrennungsanlagen die Schadstoffbelastung der Abgase mit Rußpartikeln in Folge unterschiedlicher Verbrennungsprodukte schwanken sollte, so sieht eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass in einem dem Abtast- und Reinigungsvorgang vorangehenden Verfahrensschritt die Verschmutzung des Sichtfensters ermittelt wird, und der Abtast- und Reinigungsvorgang in Abhängigkeit eines Grenzwertes des ermittelten Verschmutzungsgrades des Sichtfensters gestartet wird. Auf diese Weise lässt sich der Betrieb der Reinigungslaservorrichtung auf das unbedingt notwendige Maß beschränken, was zum einen Energiespareffekte mit sich bringt und darüber hinaus die Gesamtlebensdauer der Laserstrahlvorrichtung signifikant verlängert.Provided especially in the operation of waste incineration plants the pollutant load of the exhaust gases with soot particles as a result of different combustion products should fluctuate, so sees an expedient development of the method according to the invention that in a preceding the scanning and cleaning process Process step, the contamination of the viewing window is determined and the scanning and cleaning operation in response to a threshold value the determined degree of contamination of the viewing window started becomes. That way the operation of the cleaning laser device to the unconditional necessary measure restrict what on the one hand brings energy-saving effects and beyond significantly extends the overall life of the laser beam device.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann darüber hinaus der Einsatz unterschiedlicher Laserstrahlvorrichtungen vorgesehen werden. Die Verschmutzung des Sichtfensters wird dabei durch eine erste Lasermessvorrichtung ermittelt, wohingegen der Abtast- und Reinigungsvorgang durch die Laserstrahlvorrichtung erfolgt. Eine Durchführung der Verfahrensschritte Messung und Reinigung mit unterschiedlichen Laservorrichtungen ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, dass die dafür eingesetzten Laservorrichtungen ihrem jeweiligen Einsatzzweck optimal angepasst werden können.Corresponding a further advantageous embodiment of the invention can also the Use of different laser beam devices are provided. The pollution of the viewing window is thereby by a first Laser measuring device determined, whereas the scanning and cleaning process done by the laser beam device. An implementation of the Process steps Measurement and cleaning with different laser devices is particularly advantageous from the point of view that the Laser devices optimally adapted to their respective application can be.
In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, unterschiedliche Laserstrahlvorrichtungen für verschiedene Anlagen zum Einsatz zu bringen. Bei den Laserstrahlvorrichtungen kann es sich beispielsweise um einen CW-Laser handeln, wobei darüber hinaus die verwendeten Laserstrahlvorrichtungen einen gepulsten Mess- und Reinigungsstrahl für das erfindungsgemäße Verfahren verwenden können. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, insbesondere den Bereich des Sichtfensters intensiv mit dem Mess- und Reinigungsstrahl zu beaufschlagen, durch den der Messstrahl der Messvorrichtung fällt.In In practice, it has proved to be advantageous, different Laser beam devices for various Plants to use. In the laser beam devices For example, it may be a CW laser, and moreover the laser beam devices used a pulsed measuring and Cleaning jet for the inventive method can use. Furthermore it may be advantageous, in particular the area of the viewing window to be intensively charged with the measuring and cleaning jet through which the measuring beam of the measuring device falls.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur in der jeweils gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above-mentioned features of the method according to the invention not only in the given combination, but also in the given combination other combinations or alone, without to leave the scope of the invention.
Die erfindungswesentliche Ausgestaltung der Vorrichtung zur Reinigung der optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung benachbart des Sichtfensters der Messvorrichtung eine Laserstrahlvorrichtung zur Abtastung und Reinigung des Sichtfensters der Messvorrichtung aufweist.The Essential to the invention embodiment of the device for cleaning the optical measuring device for the exhaust gas analysis producing within a combustion gases Investment is characterized in that the device adjacent to the Viewing window of the measuring device, a laser beam device for Scanning and cleaning of the viewing window of the measuring device has.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf Grund ihrer Konzeption problemlos in bestehende Kraftwerks- und Müllverbrennungsanlagen nachträglich integriert werden, so dass nach deren Einbau der kostenintensiv durchzuführende Aus- und Einbau des Sichtfensters zu Reinigungszwecken und gegebenenfalls der Austausch des Sichtfensters entfallen kann.The inventive device Due to its design, it can easily be integrated into existing power plant and waste incineration plants later be integrated, so that after their installation of the costly to be performed Removal and installation of the viewing window for cleaning purposes and, if necessary the replacement of the viewing window can be omitted.
Die Kosteneinsparungen bezüglich des Austausches des Sichtfensters ergeben sich insbesondere auch dadurch, dass die Reinigung nunmehr kontinuierlich immer dann erfolgen kann, wenn sich auch nur geringe Ablagerungen am Sichtfenster abgesetzt haben. Somit wird insgesamt über die Betriebszeiten der Anlage gesehen jederzeit ein klar durchsichtiges Sichtfenster gewährleistet, so dass sich gegebenenfalls auch die Abweichungen der Messwerte in Folge eines leicht verschmutzten Sichtfensters der der erfindungsgemäßen Vorrichtung benachbarten Messvorrichtung verringern.The Cost savings regarding the exchange of the viewing window arise in particular also in that the cleaning now takes place continuously then always can, if even small deposits deposited on the window to have. Thus, a total of over The operating times of the plant are always clearly transparent Window ensures so that possibly also the deviations of the measured values as a result of a slightly soiled viewing window of the device according to the invention reduce adjacent measuring device.
Die Laserstrahlvorrichtung kann dabei entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung mit einem so genannten CW-Laser ausgestattet sein. Derartige Laser können durch eine geeignete Steuervorrichtung so programmiert werden, dass sie eine kontinuierliche Abtastung und Reinigung des Sichtfensters gewährleisten, wobei darüber hinaus natürlich auch eine Steuerung dahingehend denkbar ist, dass aus Gründen der Energieeinsparung die Abtastung durch den Mess- und Reinigungsstrahl in festgelegten programmierbaren Zeitintervallen durchgeführt wird. Die Länge der Zeitintervalle kann dabei aus Erfahrungswerten bestehen, die sich im Laufe des Betriebes derartiger Anlagen als praktische Reinigungsintervallzeiten ergeben haben.The Laser beam device can according to an advantageous Training be equipped with a so-called CW laser. Such lasers can be programmed by a suitable control device so that they continuously scan and clean the viewing window guarantee, being about it Of course, too a control is conceivable in that, for reasons of Energy saving the scanning through the measuring and cleaning jet is performed at predetermined programmable time intervals. The length The time intervals can consist of empirical values that during the operation of such systems as practical cleaning interval times have resulted.
Um für bestimmte Betriebsbedingungen die Funktion der Abtastung einer Kontamination des Sichtfensters als auch eine anschließende Reinigung des Sichtfensters weiter zu optimieren, hat es sich darüber hinaus für eine erfindungsgemäße Vorrichtung als vorteilhaft erwiesen, dass der Laserstrahlvorrichtung zur Reinigung des Sichtfensters eine weitere Lasermessvorrichtung zugeordnet ist, so dass Messung und Reinigung jeweils von Lasern vorgenommen werden können, die auf ihre jeweiligen Aufgaben optimal eingerichtet sind.Around for certain Operating conditions the function of sampling a contamination of the viewing window as well as a subsequent cleaning of the viewing window Furthermore, it has been optimized for a device according to the invention proved to be advantageous that the laser beam device for cleaning the viewing window is assigned a further laser measuring device, so that each measurement and cleaning of lasers are made can, which are optimally equipped for their respective tasks.
Die zur erfindungsgemäßen Gesamtvorrichtung gehörenden Laser lassen sich dabei zur Reduzierung der Abmaße in einem gemeinsamen Gehäuse anordnen, was darüber hinaus für die Montage und Justierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft ist.The to the total device according to the invention belonging Lasers can be arranged to reduce the dimensions in a common housing, something about it out for the assembly and adjustment of the device according to the invention advantageously is.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur in der jeweils gegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above-mentioned features of the device according to the invention not only in the given combination but also in others Combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sowie das durch die Vorrichtung ermöglichte erfindungsgemäße Verfahren
anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
wobei nur die zum Verständnis
der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind und folgende
Bezugszeichen verwendet werden:
Es zeigen im Einzelnen:.It show in detail :.
In
den
Erfindungsgemäß ist der
schematisch dargestellten Messvorrichtung
Die
Laserstrahlvorrichtung
Alternativ
zur kontinuierlichen Abtastung ist natürlich auch durch geeignete
Steuermaßnahmen denkbar,
das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren
mittels der Laserstrahlvorrichtung
Als
vorteilhaft hat sich die Ausgestaltung der Laserstrahlvorrichtung
In
Ergänzung
zu
Insgesamt wird mit der Erfindung also vorgeschlagen, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reinigung einer optischen Messvorrichtung für die Abgasanalyse innerhalb einer Verbrennungsgase produzierenden Anlage wie eines Kraftwerkes oder einer Müllverbrennungsanlage, wobei die Messvorrichtung mindestens ein transparentes, in der Wandung eines Abgaskanales angeordnetes Sichtfenster zur Einkoppelung eines Messstrahls in den Abgaskanal aufweist, bereitzustellen, bei dem während des Betriebes der Anlage das Sichtfenster der Messvorrichtung durch den Mess- und Reinigungsstrahl einer benachbart des Sichtfensters angeordneten Laserstrahlvorrichtung abgetastet und gereinigt wird.All in all is therefore proposed with the invention, a method and a Device for cleaning an optical measuring device for the exhaust gas analysis within a combustion gas producing plant like one Power plant or a waste incineration plant, wherein the measuring device at least one transparent, in the wall an exhaust duct arranged viewing window for coupling a Measuring jet into the exhaust passage to provide, in the while the operation of the system, the viewing window of the measuring device by the measuring and cleaning jet of one adjacent to the viewing window arranged laser beam device is scanned and cleaned.
Mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entfallen bislang übliche Anlagenausfallzeiten, die durch den Ausbau und die Reinigung der Sichtfenster herkömmlich notwendig sind.With the implementation the method according to the invention omitted so far usual Plant downtime caused by the removal and cleaning of the View window conventional necessary.
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