DE19740501A1

DE19740501A1 - Thermal load determination for flame reed

Info

Publication number: DE19740501A1
Application number: DE19740501A
Authority: DE
Inventors: Astrid Rodday; Michael Siebert; Werner Dr Tornier
Original assignee: Standardkessel Lentjes Fasel GmbH
Current assignee: Standardkessel Lentjes Fasel GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1997-09-15
Publication date: 1999-03-18

Abstract

The method involves deriving a local temporal temperature profile (10) of the surface at the flue inner wall (8) from temperatures measured during an interruption of the firing, and comparing it with a data system which includes at least the pressure or the temperature of the water flow (4) in the area of the flue outer wall (11), the material and construction data of the flue, and experimentally determined calibration values. The method involves interrupting a firing in the flue (2) temporarily, measuring the surface temperature at the flue inner wall during this period, and deriving a local temporal temperature profile of the surface from the measured temperatures. Characteristic sizes of the thermal load are determined from the comparison.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der thermischen Belastung von Flammrohren, insbesondere in Großwasserraum-Kesseln, bei denen aufgrund einer Feuerung im Flammrohr freigesetzte Wärmeenergie an einen das Flammrohr zumindest teilweise umgebenden Wasserstrom übertragen wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the thermal Loading of flame tubes, especially in boilers in open water to the thermal energy released due to firing in the flame tube a water flow at least partially surrounding the flame tube is transmitted. The invention further relates to a device for Execution of the procedure.

Das Flammrohr ist als Brennraum das thermisch am höchsten belastete Bauteil einer Brennkammer, dessen Versagen zudem eines der höchsten Risiken im Apparatebau darstellt. Für die wärme- und strömungstechnische Auslegung des Flammrohres bedarf es daher umfangreicher Berechnungen, die beispielsweise im Bereich von Dampferzeugern als empirisch erprobte Rechnungsverfahren in nationalen technischen Regelwerken vorzufinden sind. Die Berechnungsverfahren verwenden Erfahrungskennzahlen, die sich in der Regel auf den eingebrachten Wärmestrom beziehen. Häufig anzutreffende Kennzahlen sind beispielsweise die Querschnittsbelastung, die als Quotient aus Wärmestrom und Brennkammerquerschnittsfläche gebildet wird, die Volumenbelastung als Quotient aus Wärmestrom und dem Volumen der Brennkammer oder die Oberflächenbelastung als Quotient aus Wärmestrom und der gesamten Brennkammeroberfläche. Diese Kennzahlen können jedoch nur eine grobe Orientierungshilfe für eine näherungsweise Auslegung des Flammrohres darstellen, die es erfordern, daß im Einzelfall empirische Anhaltswerte herangezogen werden müssen. Insbesondere für Rauchrohr- Kessel mangelt es an systematischen Untersuchungen, die zu einer Verbesserung der theoretischen Modelle und damit zu einer der tatsächlichen thermischen Belastung eines Flammrohres genügenden wärme- und strömungstechnischen Auslegung führen würden.As a combustion chamber, the flame tube is the most thermally stressed component a combustion chamber, the failure of which is also one of the highest risks in the Apparatus construction represents. For thermal and fluidic design The flame tube therefore requires extensive calculations that for example in the field of steam generators as empirically proven Calculation procedures can be found in national technical regulations. The calculation methods use key indicators that can be found in the Generally refer to the heat flow introduced. Commonly found Key figures are, for example, the cross-sectional load, which is the quotient is formed from heat flow and combustion chamber cross-sectional area, the Volume load as the quotient of the heat flow and the volume of the Combustion chamber or the surface load as a quotient from heat flow and the entire combustion chamber surface. However, these metrics can only a rough guide for an approximate interpretation of the Represent flame tube, which require that in individual cases empirical Reference values must be used. Especially for smoke pipe Kessel lacks systematic investigations that lead to a Improvement of the theoretical models and thus one of the actual ones thermal load of a flame tube sufficient heat and fluidic design would lead.

Als Nachteil ergibt sich daher, daß zur Auslegung und Dimensionierung eines Flammrohres auf die bestehenden technischen Regelwerke zurückgegriffen wird, deren empirisch ermittelte Berechnungsverfahren heutigen Feuerungssystemen und Betriebsweisen jedoch nicht mehr gerecht werden. Ursächlich hierfür sind vor allem die Forderung nach weitgehender Minderung der NO_x-Emissionen und einer konstruktiven Gestaltung des Flammrohres, die nicht nur den wärme- und festigkeitsmäßigen Beanspruchungen, sondern auch den gesteigerten Umweltanforderungen hinsichtlich optimaler Verbrennung und Abstrahlungsverhalten Rechnung zu tragen hat.A disadvantage therefore arises from the fact that the existing technical regulations are used for the design and dimensioning of a flame tube, the empirically determined calculation methods of which, however, no longer do justice to today's combustion systems and operating methods. The reason for this is above all the demand for extensive reduction of NO _x emissions and a constructive design of the flame tube, which has to take into account not only the thermal and strength stresses, but also the increased environmental requirements with regard to optimal combustion and radiation behavior.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auf einfache und kostengünstige Weise die thermische Belastung eines Flammrohres ermittelt, um damit gesicherte Kenngrößen zur wärme- und strömungstechnischen sowie festigkeitsmäßigen Auslegung zu erzielen.The invention has for its object a method of the beginning to create the type mentioned, which is simple and inexpensive the thermal load of a flame tube is determined in order to secure it Characteristics for thermal and fluidic as well as strength To achieve interpretation.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
The solution to this problem is characterized in that

a) the firing is briefly interrupted,
b) the surface temperature during the interruption period the flame tube inner wall is measured,
c) a local temporal temperature profile from the measured temperatures the surface of the flame tube inner wall is created,
d) the temperature profile is compared with a data system which at least the pressure and / or the temperature of the water flow in the Area of the flame tube outer wall, the material and construction data of the flame tube as well as determined from experimental tests Calibration values, and
e) that from this comparison parameters of the thermal load of the Flame tube can be obtained.

Durch ein solches Verfahren ist auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar, die tatsächliche thermische Belastung eines Flammrohres zu bestimmen, so daß es möglich ist, aus den gewonnen Kenngrößen ein zuverlässiges Modell aufzustellen, das bei bestehenden Anlagen sicherheitsbezogene Rückschlüsse zuläßt und bei der konstruktiven Auslegung neuer Kessel Beurteilungskriterien hinsichtlich Kessellast, Feuerraum- Geometrie, Feuerungssystem oder Brennstoffe liefert.Such a method is simple and inexpensive realizable, the actual thermal load on a flame tube determine so that it is possible to enter from the parameters obtained to set up a reliable model for existing systems allows safety-related conclusions and in the constructive design new boiler evaluation criteria regarding boiler load, combustion chamber Geometry, combustion system or fuel supplies.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn als Kenngrößen die lokalen Wärmestromdichten und Flammrohrwandtemperaturen, der Wärmeübergangs koeffizient sowie die Information über eine Belagbildung an der Flammrohraußenwand gewonnen werden. Damit läßt sich beispielsweise feststellen, ob sich die Flammrohrabmessungen, das heißt der Durchmesser und die Wanddicke des Flammrohres, verringern lassen, um dadurch das Bauvolumen und die Baukosten zu reduzieren. Von Vorteil ist es ferner, wenn aus den gewonnenen Kenngrößen Informationen über den maximal zulässigen Druck im Flammrohr und über die maximal zulässige Feuerungsleistung generiert werden, so daß die Einhaltung oder Überschreitung des vorhandenen Sicherheitsbeiwertes feststellbar ist.It is particularly advantageous if the local parameters are used Heat flux densities and flame tube wall temperatures, the heat transfer coefficient as well as the information about a deposit formation at the Flame tube outer wall can be obtained. This can be used, for example determine whether the flame tube dimensions, i.e. the diameter and reduce the wall thickness of the flame tube in order to reduce the Reduce construction volume and construction costs. It is also advantageous if information about the maximum permissible from the parameters obtained Pressure in the flame tube and above the maximum permissible firing capacity generated so that compliance with or exceeding the existing Safety factor can be determined.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Oberflächentemperatur an der Flammrohrinnenwand berührungslos gemessen, um eine mobile und flexible Anwendung bei bestehenden Kesselanlagen zu ermöglichen, ohne daß zeitaufwendige und teuere Umrüstarbeiten oder eine längere Unterbrechung des Kesselbetriebes notwendig sind. Zweckmäßigerweise wird zur Temperaturmessung ein Strahlungspyrometer eingesetzt, das eine einfache Handhabung und genaue Temperaturerfassung auch bei hohen Temperaturen gewährleistet. Zweckmäßig ist ferner, wenn die Flammrohrinnenwand von außen durch ein Sichtfenster mit dem Strahlungspyrometer anvisiert wird, so daß Umbauarbeiten an bestehenden Kesselanlagen entfallen können, da diese meist mit einem Sichtfenster ausgerüstet sind. According to another feature of the invention, the surface temperature measured on the flame tube inner wall without contact to a mobile and to enable flexible application in existing boiler systems without time-consuming and expensive conversion work or a longer interruption of boiler operation are necessary. Expediently becomes Temperature measurement uses a radiation pyrometer, which is simple Handling and accurate temperature detection even at high temperatures guaranteed. It is also useful if the flame tube inner wall of is sighted outside through a viewing window with the radiation pyrometer, so that renovation work on existing boiler systems can be omitted, since these are usually equipped with a viewing window.

Um zuverlässige und aussagekräftige Kenngrößen zu erhalten, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Oberflächentemperatur an mehreren Meßstellen auf der Umfangsfläche der Flammrohrinnenwand erfaßt. Dies bietet zudem den Vorteil, daß die gesamte Oberflächenbelastung eines Flammrohres ermittelbar ist.In order to obtain reliable and meaningful parameters, according to a further feature of the invention on the surface temperature several measuring points on the circumferential surface of the flame tube inner wall detected. This also has the advantage that the entire surface load of a Flame tube can be determined.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist vorzugsweise einen Strahlungspyrometer zum Erfassen der Oberflächentemperatur einer Flammrohrinnenwand und ein mit diesem verbundenes, rechnergestütztes Datensystem zur Ermittlung von die thermische Belastung des Flammrohres charakterisierenden Kenngrößen auf. Eine solchermaßen ausgestaltete Vorrichtung ermöglicht eine schnelle und unkomplizierte, das heißt besonders praxisgerechte, Bestimmung der thermischen Belastung von Flammrohren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Vorteilhafterweise ist hierzu der Strahlungspyrometer außerhalb des Flammrohres vor einem Sichtfenster desselben positionierbar, um aufwendige und langdauernde Meßvorbereitungen zu vermeiden. Zweckmäßigerweise ist der Strahlungspyrometer in wenigstens zwei Dimensionen verschwenkbar, so daß eine Anvisierung der Flammrohrinnenwand sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung sichergestellt ist.An apparatus for performing the method preferably has one Radiation pyrometer for measuring the surface temperature of a Flame tube inner wall and a connected, computer-aided Data system for determining the thermal load on the flame tube characterizing parameters. One designed in this way Device enables a quick and uncomplicated, that is, particularly practical, determination of the thermal load on flame tubes by the method according to the invention. This is advantageously the Radiation pyrometer outside the flame tube in front of a viewing window same positionable to elaborate and long-lasting Avoid preparing for measurement. The is expediently Radiation pyrometer pivotable in at least two dimensions, so that a sighting of the inner wall of the flame tube both in axial and in Circumferential direction is ensured.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Datensystem wenigstens den Druck oder die Temperatur eines die Flammrohraußenwand umgebenden Wasserstroms, die Material- und Konstruktionsdaten des Flammrohres sowie aus experimentellen Versuchen ermittelte Kalibrierwerte, wobei die einzelnen Daten zu einem experimentell abgesicherten Modell verknüpfbar sind. Dies bietet die Möglichkeit einer zuverlässigen Vorhersage der tatsächlichen thermischen Belastung eines Flammrohres, die bei der wärme- und strömungstechnischen sowie festigkeitsmäßigen Auslegung berücksichtigt werden kann.In a preferred embodiment, the data system comprises at least the pressure or the temperature of a wall surrounding the outer flame tube Water flow, the material and construction data of the flame tube as well Calibration values determined from experimental tests, the individual Data can be linked to an experimentally validated model. This offers the possibility of a reliable prediction of the actual thermal load of a flame tube, which in the heat and fluidic and strength-related design taken into account can be.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß das rechnergestützte Datensystem als wissensbasiertes Expertensystem ausgebildet ist, welches damit eine einfache Diagnose gestattet und zu einer merklichen Verkürzung von Entwicklungszeiten beiträgt. Finally, it is proposed that the computerized data system be used as knowledge-based expert system is formed, which is therefore a simple Diagnosis allowed and a noticeable shortening of Development times.

Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispieles mit dem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die einzige Figur:Further features and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of a preferred embodiment example with which the inventive method can be implemented. In the accompanying drawing shows the only figure:

Die Bestimmung der thermischen Belastung eines Flammrohres eines Flammrohr-Rauchrohrkessels mit Hilfe eines mit einem rechner gestützten Datensystem verbundenden Strahlungspyrometers in einer schematischen Darstellung.The determination of the thermal load on a flame tube Flame tube-smoke tube boiler with the help of a computer based data system connecting radiation pyrometer in a schematic representation.

Ein in der Zeichnung dargestellter Flammrohr-Rauchrohrkessel 1 weist ein Flammrohr 2 auf, welches an einer Stirnseite mit einem Sichtfenster 3 versehen ist. Das Flammrohr 2 ist mit einem nicht-dargestellten Rauchrohrbündel verbunden, durch die das erzeugte Rauchgas zu einer Rauch- oder Abgaskammer strömt. Die durch eine Feuerung im Flammrohr 2 freigesetzte Wärmeenergie wird an einen das Flammrohr 2 umgebenden Wasserstrom 4 übertragen, so daß ein Dampfmassenstrom erzeugt wird. Vor dem Sichtfenster 3 ist ein Strahlungspyrometer 5 angeordnet, der mittels einer Verstelleinrichtung 6 in vertikaler und horizontaler Richtung verschwenkbar ist. Der Strahlungspyrometer 5 ist mit einem rechnergestützten Datensystem verbunden, das als Meßwert-Rechner 7 ausgebildet ist.A flame tube smoke tube boiler 1 shown in the drawing has a flame tube 2 which is provided on one end face with a viewing window 3 . The flame tube 2 is connected to a smoke tube bundle, not shown, through which the flue gas generated flows to a smoke or exhaust gas chamber. The thermal energy released by firing in the flame tube 2 is transferred to a water stream 4 surrounding the flame tube 2 , so that a steam mass stream is generated. A radiation pyrometer 5 is arranged in front of the viewing window 3 and can be pivoted in the vertical and horizontal directions by means of an adjusting device 6 . The radiation pyrometer 5 is connected to a computer-aided data system which is designed as a measured value computer 7 .

Um die thermische Belastung des Flammrohres 2 zu bestimmen, wird die laufende Feuerung des Rauchrohrkessels 1 kurzzeitig unterbrochen. Der Unterbrechungszeitraum beträgt dabei ca. 2 Minuten. Während dieser Zeit wird die Oberflächentemperatur an der Innenwand 8 des Flammrohres 2 mit dem Strahlungspyrometer 5 gemessen. Der Strahlungspyrometer 5 verfügt zu diesem Zweck über einen extrem schmalen Öffnungswinkel, so daß auch bei flachen Strahlungswinkeln a eine Meßfläche 9 anvisiert wird, die eine hohe Auflösung ergibt. Die von der Meßfläche 9 emittierte Strahlung fällt durch das Sichtfenster 3 in das Strahlungspyrometer 5, wo sie mittels einer Fotozelle oder ähnlichem in ein die Temperatur anzeigendes Signal umgewandelt wird, welches an den Meßwert-Rechner 7 weitergegeben wird. Das Sichtfenster 3 weist eine sich in Richtung des Strahlungspyrometers 5 verjüngende konische Durchgangsöffnung auf, die es gestattet, durch Verschwenken das Pyrometers 5 mittels der Verstelleinrichtung 6 die Innenwand 8 des Flammrohres 2 sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung abzufahren, um auf diese Weise mehrere lokale Oberflächentemperaturen zu ermitteln. Aus den gemessenen Temperaturen erstellt der Meßwert-Rechner 7 ein lokales zeitliches Temperaturprofil 10 der Oberfläche der Innenwand 8 des Flammrohres 2. Der Meßwert-Rechner 7 dient darüber hinaus zur Steuerung der Verstelleinrichtung 6, so daß gezielt und reproduzierbar einzelne Stellen an der Innenwand 8 des Flammrohres 2 anvisiert werden können.In order to determine the thermal load on the flame tube 2 , the ongoing firing of the smoke tube boiler 1 is briefly interrupted. The interruption period is approximately 2 minutes. During this time, the surface temperature on the inner wall 8 of the flame tube 2 is measured with the radiation pyrometer 5 . For this purpose, the radiation pyrometer 5 has an extremely narrow opening angle, so that even at flat radiation angles a, a measuring surface 9 is aimed at, which results in a high resolution. The radiation emitted by the measuring surface 9 falls through the viewing window 3 into the radiation pyrometer 5 , where it is converted by means of a photo cell or the like into a signal indicating the temperature, which signal is passed on to the measured value computer 7 . The viewing window 3 has a a 5 tapering in the direction of the radiation pyrometer conical through hole, which allows to depart by pivoting the pyrometer 5 by means of the adjustment device 6, the inner wall 8 of the flame tube 2 both in the axial and in the circumferential direction in this way, a plurality of local To determine surface temperatures. From the measured temperatures, the measured value computer 7 creates a local temporal temperature profile 10 of the surface of the inner wall 8 of the flame tube 2 . The measured value computer 7 also serves to control the adjusting device 6 , so that individual locations on the inner wall 8 of the flame tube 2 can be targeted and reproducibly.

Der Meßwert-Rechner 7 verwaltet weiterhin ein Datensystem, das den Druck und die Temperatur des Wasserstroms 4 an der Außenwand 11 des Flammrohres 2, die Material- und Konstruktionsdaten des Flammrohres 2 sowie aus experimentellen Versuchen ermittelte Kalibrierwerte umfaßt, wobei die einzelnen Daten des Datensystems zu einem experimentell abgesicherten Modell verknüpft sind. Die Kalibrierwerte stammen dabei aus Kalibrierversuchen, systematischen Versuchen zum Emissionsverhalten, Versuchen zum Abkühlverhalten, Versuchen zum Einfluß der heißen Ausmauerung des Flammrohres 2 auf die Wandtemperatur etc., welche durch Vergleichsmessungen im Labor und an praxiserprobten Kesseln abgesicherte Ergebnisse lieferten. Aus dem Vergleich des ermittelten Temperaturprofils 10 mit dem zu einem Modell verknüpften Datensystem lassen sich Kenngrößen der thermischen Belastung des Flammrohres 2 ableiten. Derartige Kenngrößen sind die maximale lokale Wärmestromdichte Q, die maximale lokale Flammrohrtemperatur T, der Wärmeübergangskoeffizient sowie die Information über eine etwaige Belagbildung an der Außenwand 8 des Flammrohres 2. Durch Verfahren des Pyrometers 5 in axialer Richtung läßt sich ein Wärmestromdichteverlauf 12 ermitteln, der den Ort der maximalen Wärmestromdichte Q angibt, aus welcher weitere Kenngrößen, wie beispielsweise die Querschnittsbelastung, die Volumenbelastung oder die Oberflächenbelastung, ermittelt werden können. Weiterhin ist es möglich Kenngrößen zu generieren, die Informationen über den maximal zulässigen Druck im Flammrohr 2 und über die maximal zulässige Feuerungsleistung beinhalten. Mittels diesen Kenngrößen ist es dann möglich, Beurteilungskriterien für Kessellast, Feuerraumgeometrie oder verschiedene Feuerungssysteme und Brennstoffe in Abhängigkeit der thermischen Belastung des Flammrohres 2 aufzustellen. Durch eine geeignete Programmierung eines Auswerteprogramms können unmittelbar aus dem Meßwert-Rechner 7 Auslegungsdaten für beispielsweise Leistung, Dampfzustand oder Brennstoff des Flammrohr-Rauchrohrkessels 1 gewonnen werden.The measured-value computer 7 also manages a data system which comprises the pressure and the temperature of the water flow 4 on the outer wall 11 of the flame tube 2 , the material and construction data of the flame tube 2 and calibration values determined from experimental tests, the individual data of the data system including are linked to an experimentally proven model. The calibration values come from calibration tests, systematic tests on the emission behavior, tests on the cooling behavior, tests on the influence of the hot lining of the flame tube 2 on the wall temperature etc., which provided reliable results through comparative measurements in the laboratory and on tried and tested boilers. From the comparison of the determined temperature profile 10 with the data system linked to a model, parameters of the thermal load on the flame tube 2 can be derived. Such parameters are the maximum local heat flow density Q, the maximum local flame tube temperature T, the heat transfer coefficient and the information about any coating formation on the outer wall 8 of the flame tube 2 . By moving the pyrometer 5 in the axial direction, a heat flow density profile 12 can be determined, which indicates the location of the maximum heat flow density Q, from which further parameters, such as the cross-sectional load, the volume load or the surface load, can be determined. Furthermore, it is possible to generate parameters which contain information about the maximum permissible pressure in the flame tube 2 and about the maximum permissible firing capacity. Using these parameters, it is then possible to set up evaluation criteria for boiler load, combustion chamber geometry or various combustion systems and fuels as a function of the thermal load on the flame tube 2 . By suitable programming of an evaluation program, design data for, for example, power, steam condition or fuel of the flame tube smoke tube boiler 1 can be obtained directly from the measured value computer 7 .

Für die Weiterentwicklung von Flammrohr-Rachrohrkesseln ist die Heranziehung technischer Regelwerke nicht mehr ausreichend. Heutige Anforderungen, wie beispielsweise schnellere und größere Lastwechsel, Maßnahmen zur Minimierung der Schadstoffbildung, umweltschonende Verbrennungsverfahren und eine permanente Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, kann nur Rechnung getragen werden, wenn die wärme- und strömungstechnische sowie festigkeitsmäßige Auslegung der tatsächlichen thermischen Belastung des Flammrohres 2 entspricht. Eine diesbezügliche Produktverbesserung, die einhergeht mit einer Erhöhung der Sicherheit, ist mit dem zuvor beschriebenen Verfahren gewährleistet. Die Kenntnis der tatsächlichen thermischen Belastung läßt da, wo die bisherigen empirisch vor Jahren ermittelten technischen Regelwerke eine Überdimensionierung vorsehen, eine Verringerung der Abmessungen des Flammrohres 2 und damit eine Reduzierung des Bauvolumens oder eine Erweiterung des Einsatzbereiches durch einen höheren zulässigeren Betriebsdruck, und da wo sich die Dimensionierung nach den technischen Regelwerken als unzureichend herausstellte, eine Begrenzung des Risikos durch eine der Flammrohrabmessung entsprechenden Feuerungsleistung zu. Nicht zuletzt wird durch die oben beschriebene Vorrichtung und die Anwendung des diesem zugrunde liegenden Verfahrens eine individuelle Auslegung von Flammrohren bzw. kompletter Kesseln erreicht, die im Gegensatz zu einer strikten Auslegung nach den Vorgaben der bisher geltenden technischen Regelwerke eine einfachere und dennoch sicherere Gestaltung gewährt. The use of technical regulations is no longer sufficient for the further development of flame tube-stinging tube boilers. Today's requirements, such as faster and larger load changes, measures to minimize the formation of pollutants, environmentally friendly combustion processes and a permanent increase in economy, can only be taken into account if the thermal, fluidic and strength design corresponds to the actual thermal load on the flame tube 2 . A product improvement in this regard, which goes hand in hand with an increase in safety, is ensured with the method described above. Knowing the actual thermal load allows, where the previous technical regulations, empirically determined years ago, provide for oversizing, a reduction in the dimensions of the flame tube 2 and thus a reduction in the construction volume or an expansion of the area of application due to a higher permissible operating pressure, and where the dimensioning according to the technical regulations turned out to be inadequate, a limitation of the risk by a combustion capacity corresponding to the flame tube dimensions. Last but not least, the device described above and the use of the method on which this is based achieve an individual design of flame tubes or complete boilers, which, in contrast to a strict design according to the specifications of the previously applicable technical regulations, allows a simpler but nevertheless safer design.

Reference list

11

Flammrohr-Rauchrohrkessel
Flame tube-smoke tube boiler

22nd

Flammrohr
Flame tube

33rd

Sichtfenster
Viewing window

44th

Wasserstrom
Water flow

55

Strahlungspyrometer
Radiation pyrometer

66

Verstelleinrichtung
Adjustment device

77

Meßwert-Rechner
Measured value calculator

88th

Innenwand
Interior wall

99

Meßfläche
Measuring surface

1010th

Temperaturprofil
Temperature profile

1111

Außenwand
Outer wall

1212th

Wärmestromdichteverlauf
α Strahlungswinkel
Heat flow density curve
α radiation angle

Claims

1. A method for determining the thermal load on flame tubes, in particular in boilers in large water bodies, in which heat energy released due to firing in the flame tube ( 2 ) is transferred to a water flow ( 4 ) at least partially surrounding the flame tube ( 2 ), characterized in that

a) the firing is briefly interrupted,
b) the surface temperature is measured on the inner wall of the flame tube ( 8 ) during the interruption period,
c) a local temporal temperature profile ( 10 ) of the surface of the flame tube inner wall ( 8 ) is created from the measured temperatures,
d) the temperature profile ( 10 ) is compared with a data system, which at least determined the pressure and / or the temperature of the water flow ( 4 ) in the area of the flame tube outer wall ( 11 ), the material and construction data of the flame tube ( 2 ) and from experimental tests Calibration values, and
e) parameters of the thermal load on the flame tube ( 2 ) are obtained from this comparison.

2. The method according to claim 1, characterized in that the local heat flow densities and flame tube wall temperatures, the heat transfer coefficient and the information about a coating on the flame tube outer wall ( 11 ) are obtained as parameters.

3. The method according to claim 2, characterized in that information about the maximum allowable pressure in the flame tube ( 2 ) and about the maximum allowable firing capacity are generated from the parameters obtained.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the surface temperature on the flame tube inner wall ( 8 ) is measured without contact.

5. The method according to claim 4, characterized in that a radiation pyrometer ( 5 ) is used for temperature measurement.

6. The method according to claim 5, characterized in that the flame tube inner wall ( 8 ) is sighted from the outside through a viewing window ( 3 ) with the radiation pyrometer.

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the surface temperature is detected at several measuring points ( 9 ) on the peripheral surface of the inner tube wall ( 8 ).

8. An apparatus for performing the method according to one of claims 1 to 7, characterized by a radiation pyrometer ( 5 ) for detecting the surface temperature of a flame tube inner wall ( 8 ) and a computer-aided data system connected thereto for determining the thermal load on the flame tube ( 2 ) characterizing Parameters.

9. The device according to claim 8, characterized in that the radiation pyrometer ( 5 ) outside the flame tube ( 2 ) in front of a viewing window ( 3 ) of the same can be positioned.

10. The device according to claim 9, characterized in that the radiation pyrometer ( 5 ) is pivotable in at least two dimensions.

11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the data system at least the pressure or the temperature of a flame tube surrounding the outer wall ( 11 ) surrounding water flow ( 4 ), the material and construction data of the flame tube ( 2 ) as well as determined from experimental tests Calibration values includes, the individual data can be linked to an experimentally verified model.

12. The device according to one of claims 8 to 11, characterized characterized in that the computerized data system as knowledge-based expert system.