Die Erfindung betrifft eine Mahleinrichtung für eine Kraftwerksanlage, insbesondere eine Schlagradmühle für ein Kohlekraftwerk. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Hohlräume sowie zumindest eines diese Hohlräume verbindenden Verbindungshohlraums bei einer Mahleinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung eine mit einer erfindungsgemäßen Mahleinrichtung ausgestatteten Kraftwerksanlage.

Um eine Feuerung bei einem Kohlekraftwerk gleichmäßig und insbesondere besser betreiben zu können, wird die zur Befeuerung verwendete Kohle üblicherweise gemahlen. Hierzu werden sogenannte Schlagradmühlen verwendet, die ein mit bis zu 1.500 Umdrehungen pro Minute rotierendes Mahlwerkzeug aufweisen. Die Kohle wird dabei durch die Schlag- und Prallwirkung innerhalb des sich drehenden Schlag- bzw. Mahlwerkzeugs im oftmals gepanzerten Mühlengehäuse zerkleinert. Der durch die Schlagradmühle zerkleinerte Brennstoff wird oftmals über ein Feststoffgebläse, welches darüber hinaus eine zusätzliche Trocknung des Brennstoffes bewirkt, einem Feuerraum des Kraftwerks zugeführt.

Da insbesondere die rotierenden Mahlwerkzeuge naturgemäß einer starken Abnutzung ausgesetzt sind, müssen diese in Abhängigkeit eines Abnutzungsgrades oder turnusmäßig ausgetauscht werden. Ein Austausch des Mahlwerkzeuges ist dabei immer gleichbedeutend mit einer Stillstandszeit der Mahleinrichtung und verbunden damit mit hohen Ausfallskosten. Für die Wirtschaftlichkeit der Mahleinrichtung ist es insbesondere interessant zu wissen, wie lange das Mahlwerkzeug einsetzbar ist, wann der Zeitpunkt des Austausches erreicht ist. Eine beispielhafte Lösung für das Problem wurde in der Druckschrift DD 301 325 vorgeschlagen. Wird dieser Zeitpunkt nämlich überschritten, so lässt entweder die Mahlwirkung der Mahleinrichtung nach oder die Mahleinrichtung nimmt Schaden.

Hier setzt die Erfindung an. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Mahleinrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass ein Abnutzungsgrad des Mahlwerkzeuges erfasst und ausgewertet werden kann und dadurch ein Austausch des Mahlwerkzeuges bzw. der daran angeordneten Schlag-/Prallelemente bedarfsgerecht vorgenommen werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsform sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Kontrolleinrichtung vorzusehen, welche einen Abnutzungsgrad des Mahlwerkzeuges überwachen und bei Bedarf entsprechende Signale erzeugen kann. Die erfindungsgemäße Mahleinrichtung weist dabei ein rotierendes Mahlwerkzeug sowie ein dieses umgebendes Mahlgehäuse auf, wobei am Mahlwerkzeug sich beim Betrieb der Mahleinrichtung abnutzendes Schlag-/Prallelemente angeordnet sind. In zumindest einem dieser Schlag-/Prallelemente ist zumindest ein Hohlraum vorgesehen, welcher mit Innendruck beaufschlagbar ist und welcher beabstandet zu einer der Abnutzung ausgesetzten Seite des Schlag-/Prallelementes angeordnet ist und zwar derart, dass bei einem definierten Abnutzungsgrad ein Öffnen des Hohlraumes erfolgt. Dabei ist der Hohlraum kommunizierend mit einer zumindest den Druck im Hohlraum erfassenden Kontrolleinrichtung verbunden. Im normalen Betriebszustand bilden der Hohlraum und die Kontrolleinrichtung ein geschlossenes druckbeaufschlagbares System, welches erst durch eine entsprechende Abnutzung der Schlag-/Prallelemente geöffnet wird. Ist ein Abtrag an den Schlag-/Prallelementen soweit so weit fortgeschritten, dass der Hohlraum an der der Abnutzung ausgesetzten Seite geöffnet wird, so fällt der Druck im Hohlraum ab, was von der Kontrolleinrichtung detektiert werden kann. Der Druckabfall kann dabei beispielsweise ein erstes Warnsignal auslösen, da mit dem Öffnen des Hohlraums ein in Zusammenhang stehender Abnutzungsgrad erreicht ist. Die Erfindung bietet den großen Vorteil, dass das Mahlwerkzeug bis zum Öffnen des zumindest einen Hohlraums betrieben werden kann, ohne das befürchtet werden muss, dass es zu materialbedingten Ausfällen kommt. Ist der zumindest eine Hohlraum durch einen entsprechenden Materialabtrag geöffnet, so hat der Abnutzungsgrad der Schlag-/Prallelemente einen bestimmten Wert erreicht, bei welchem beispielsweise ein Austausch des zugehörigen Schlag-/Prallelements erfolgen muss. Durch den Abstand zwischen der der Abnutzung ausgesetzten Seite bzw. Oberfläche und dem im Schlag-/Prallelement angeordneten Hohlraum kann eine Betriebsdauer zumindest ungefähr festgelegt werden. Von weiterem großen Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Mahleinrichtung eine vom Mahlgut unabhängige Kontrolle des Abnutzungsgrades erlaubt, so dass beispielsweise unterschiedlich hohe Sandanteile in der Kohle nicht mehr durch unterschiedlich lange Laufzeiten der Mahleinrichtung berücksichtigt werden müssen, sondern die Mahleinrichtung kann stets bis zum von der Kontrolleinrichtung detektierten Druckabfall betrieben werden. Da insbesondere auch die Schlag-/Prallelemente im Austausch und in den Materialkosten teuer sind, können diese dank der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung besonders wirtschaftlich eingesetzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in zumindest einem Schlag-/Prallelement mehrere Hohlräume mit unterschiedlichem Abstand zu einer der Abnutzung ausgesetzten Seite des Schlag-/Prallelements vorgesehen. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einem fortschreitenden Abnutzungsgrad die Hohlräume nacheinander geöffnet werden und dadurch ein gestuftes Kontrollsystem geschaffen wird. Sind beispielsweise drei Hohlräume mit jeweils unterschiedlichem Abstand zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite des Schlag-/Prallelements vorgesehen, so wird bei einem bestimmten Abnutzungsgrad zunächst lediglich derjenige Hohlraum geöffnet, dessen Abstand zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite des Schlag-/Prallelements am geringsten ist. Wird bei weiterem Betrieb dann der zweite Hohlraum geöffnet, so ist dies ein eindeutiger Indikator für ein bevorstehendes Austauschen der Schlag-/Prallelemente. Wird schließlich durch die fortschreitende Abnutzung der dritte Hohlraum geöffnet, so kann dies beispielsweise gleichbedeutend damit sein, dass ein maximal zulässiger Abnutzungsgrad erreicht ist und das entsprechende Schlag-/Prallelement nunmehr ausgetauscht werden muss. Durch das nacheinander öffnen der unterschiedlichen Hohlräume erfasst die Kontrolleinrichtung einen gestuften Druckabfall bzw. einen gestuft ansteigenden Massen-/Volumenstrom vom druckbeaufschlagten Hohlraum nach außen, wodurch der jeweils damit einhergehende Abnutzungsgrad einfach und dennoch sehr exakt erfassbar ist. Die derart ausgebildeten und angeordneten Hohlräume bilden somit zusammen mit der Kontrolleinrichtung ein einfaches und genau arbeitendes Frühwarnsystem, wodurch die Wartungsarbeiten und die damit verbundenen Stillstandszeiten der Mahleinrichtung besser und damit ökonomischer gesteuert werden können.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Hohlraum mit einem Gas, insbesondere mit Luft, oder mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasserdruck beaufschlagt. Wichtig hierbei ist lediglich, dass beim Öffnen des Hohlraums ein Druckabfall detektierbar ist. So ist deshalb vorstellbar, dass insbesondere bei einer Schlagradmühle für ein Kohlekraftwerk eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verwendet wird, da es bei Verwendung eines Oxidators, beispielsweise Luft, zu einer Erhöhung einer Explosionsgefahr kommen kann, welche bei der Verwendung von Wasser nicht zu befürchten ist. Das Beispiel zeigt jedoch, dass das Druckmedium innerhalb der Hohlräume individuell an die jeweiligen Anforderungen anpassbar ist.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Mahleinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen dabei, jeweils schematisch,

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Mahleinrichtung für eine Kraftwerksanlage mit einem extrahierten rotationsfähigen Mahlwerkzeug,

Fig. 2

eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Schlag-/Prallelement mit innenliegenden Hohlräumen,

Fig. 3a bis 3c

einzelne Verfahrensschritte zum Herstellen der Hohlräume innerhalb des Schlag-/Prallelements.

Entsprechend Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Mahleinrichtung 1 für eine nicht gezeigte Kraftwerksanlage, welche beispielsweise als Schlagradmühle für ein Kohlekraftwerk ausgebildet sein kann, ein rotierendes Mahlwerkzeug 2 sowie ein dieses umgebendes Mahlgehäuse 3 auf. Dabei bestehen sowohl das Mahlwerkzeug 2 als auch das Mahlgehäuse 3 aus einem sehr abbriebfesten bzw. wiederstandsfähigen Material und können insbesondere gepanzert ausgebildet sein, da beim Betrieb der Mahleinrichtung 1 erheblich Abnutzungskräfte auf das Mahlwerkzeug 2 einwirken. In der Mahleinrichtung 1 wird beispielsweise Kohle feingemahlen, um eine spätere Verbrennung im Kraftwerk zu verbessern. Die zerkleinernde Wirkung wird dabei von sogenannten Schlag-/Prallelementen 4 erzeugt, welche an dem rotierenden Mahlwerkzeug 2 angeordnet sind und welche sich beim Betrieb der Mahleinrichtung 1 in nicht unerblichem Maße abnutzen. Ein Abnutzungsgrad hängt dabei insbesondere von einem Anteil an Fremdbestandteilen in der Kohle, wie beispielsweise Sand, ab, so dass je nach Zusammensetzung der zu mahlenden Kohle die Lebenserwartung insbesondere der Schlag- und Prallelemente 4 unterschiedlich lang sein kann. Daraus resultiert das Problem, dass sich ein Wartungs- bzw. ein Austauschintervall der Schlag-/Prallelemente 4 nur schwer vorhersagen lässt.

Um eine derartige Vorhersage der Lebensdauer bzw. des Wartungs- und/oder Austauschintervalls zuverlässig machen zu können, ist in zumindest einem Schlag-/Prallelement 4 zumindest ein Hohlraum 5 (vgl. Fig. 2) vorgesehen, der mit einem Innendruck aufschlagbar ist und der beabstandet zu einer der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 des Schlag-/Prallelements 4 angeordnet ist. Wird im Betrieb der Mahleinrichtung 1 die der Abnutzung ausgesetzte Seite 6 des Schlag-/Prallelements 4 einer zunehmenden Abtragung/Abnutzung ausgesetzt, so erreicht die Abnutzung irgendwann den Hohlraum 5 und öffnet diesen, wobei durch den genau festgelegten Abstand zwischen der Seite 6 und dem Hohlraum 5 ein Abnutzungsgrad exakt vorhersagbar bzw. festlegbar ist. Beim Öffnen des Hohlraums 5 erfolgt ein Entweichen des in diesem gespeicherten Drucks, der von einer nicht gezeigten Kontrolleinrichtung 9 erfasst wird, welche kommunizierend mit dem zumindest einen Hohlraum 5 verbunden ist.

Gemäß dem Schlag-/Prallelement 4 aus Fig. 2 sind insgesamt drei Hohlräume 5, 5', 5" vorgesehen, welche bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel parallel verlaufen und sich in Abnutzungsrichtung 7 erstrecken. Dabei sind die Hohlräume 5, 5', 5" über einen Verbindungshohlraum 8 kommunizierend miteinander verbunden, der seinerseits kommunizierend mit der Kontrolleinrichtung 9 verbunden ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Hohlräume 5, 5', 5" jeweils einen unterschiedlichen Abstand zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 auf. Hierbei wird ein Abstand zwischen der Seite 6 und dem Verbindungshohlraum 8 mit L bezeichnet und die jeweilige Längserstreckung der einzelnen Hohlräume 5", 5' und 5 h₁, h₂, h₃. Demzufolge beträgt der Abstand zwischen dem Hohlraum 5 und der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 L-h₃, während ein Abstand zwischen der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 und dem Hohlraum 5" L-h₁ beträgt. Da h₁ deutlich kleiner ist als h₃, ist der Abstand L-h₃ deutlich kleiner als der Abstand L-h₁.

Durch die Anordnung mehrerer Hohlräume 5, 5', 5" mit unterschiedlichen Abständen zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 kann ein vom Abnutzungsgrad abhängiges Einstufen der Schlag-/Prallelemente 4 erfolgen, wobei bei einer Abtragung in Abtragungsrichtung 7 zunächst der Hohlraum 5, dann der Hohlraum 5' und üblicherweise zuletzt der Hohlraum 5" geöffnet werden. Durch dieses stufenartige Frühwarnsystem kann bereits ein Druckabfall beim Öffnen des Hohlraums 5 detektiert werden, wobei die Abtragung in diesem Stadium bereits ein gewisses Maß erreicht hat, jedoch noch keinen Anlass zu einer Wartung bzw. zu einem Austausch des Schlag-/Prallelementes 4 gibt. Wird beim weiteren Betrieb der Mahleinrichtung 1 dann der Hohlraum 5' geöffnet, so ist die Abtragung bzw. Abnutzung in Abnutzungsrichtung 7 bereits deutlich weiter fortgeschritten, so dass mit einem baldigen Austausch des Schlag-/Pragelements 4 gerechnet werden muss. Üblicherweise signalisiert das Öffnen des Hohlraums 5" ein derartig weites Fortschreiten des Abnutzungsgrades, dass nunmehr ein Austauschen des Schlag-/Prallelements 4 erfolgen muss, sofern eine Beschädigung der Mahleinrichtung 1 vermieden werden soll. Durch die Anordnung der Hohlräume 5, 5', 5" ist somit ein von dem zu mahlenden Stoff unabhängiges Frühwarnsystem gegeben, welches unabhängig von der Zusammensetzung des Mahlgutes stets eine objektive Auskunft darüber gibt, wie groß die Abnutzung der Schlag-/Prallelemente 4 ist. Dies war bei bisherigen Mahlwerkzeugen 2 nicht möglich, wobei stets die Gefahr bestand, dass bei einem hohen Sandanteil in der zu mahlenden Kohle eine deutlich stärkere Abnutzung des Mahlwerkzeuges 2 erfolgt, als bei einem geringeren Sandteil. Da die Zusammensetzung des Mahlgutes jedoch nicht immer bekannt war, musste somit das Mahlwerkzeug 2 turnusmäßig, oftmals auch viel zu früh, gewartet bzw. ausgetauscht werden, wodurch hohe Wartungs- bzw. Austauschkosten verursacht wurden. Ging man dagegen von einem weniger abrasiven Mahlgut aus, so konnte die Standzeit der Schlag-/Prallelemente 4 überschätzt werden, wodurch das gesamte Mahlwerkzeug Schaden nahm.

Selbstverständlich soll die Anordnung bzw. Anzahl der Hohlräume 5, 5', 5" gemäß den Fig. 2 und 3 rein exemplarisch verstanden werden, so dass auch eine andere Anordnung bzw. Anzahl der Hohlräume von der Erfindung mit umfasst sein soll.

Zweckmäßig ist die Kontrolleinrichtung 9 zur Überwachung eines Massen- und/oder eines Volumenstroms und/oder eines Druckabfalls ausgebildet, welcher sich in Folge eines durch eines entsprechenden Abnutzungsgrad geöffneten Hohlraumes 5, 5', 5" einstellt. Dabei ist klar, dass bei einem geöffneten Hohlraum 5 der Druckabfall bzw. ein Leckagestrom deutlich geringer ist, als dies bei gleichfalls geöffneten Hohlräumen 5, 5', 5" der Fall ist. Über die Größe des Leckagestromes kann somit der Abnutzungsgrad der Schlag-/Prallelemente 4 bestimmt werden. Ebenfalls der Fig. 2 entnommen werden kann, dass der die Hohlräume 5, 5', 5" miteinander verbindende Verbindungshohlraum 8 orthogonal zu den Hohlräumen 5, 5', 5" verläuft.

Wie eingangs erwähnt, sieht die Erfindung vor, die Hohlräume 5, 5', 5" sowie den Verbindungshohlraum 8 mit Druck zu beaufschlagen, wobei als Druckmedium beispielsweise ein Gas, insbesondere Luft, oder eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vorgesehen sein kann. Bei einer Schlagradmühle, welche zur Kohlemahlung verwendet wird, ist dabei als Druckmedium, beispielsweise Wasser der Vorzug zu geben, da Luft einen Oxidator darstellt und eine latent vorhandene Explosionsgefahr erhöht. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass das Druckmedium individuell auf die jeweilig herrschenden Anforderungen in der Mahleinrichtung 1 abgestimmt ist.

In den Fig. 3a bis 3c wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung zumindest eines Hohlraums 5 sowie zumindest eines Verbindungshohlraumes 8 bei einer Mahleinrichtung 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Zunächst wird hierzu der Verbindungshohlraum 8 in das Schlag-/Prallelement 4 eingebracht, insbesondere gelasert oder gebohrt. Bei dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel erstreckt sich der Verbindungshohlraum 8 im wesentlichen parallel zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6. Anschließend wird der zumindest eine Hohlraum 5 derart in das Schlag-/Prallelement 4 eingebracht, ebenfalls wiederum gelasert oder gebohrt, dass er den Verbindungshohlraum 8 kreuzt. Selbstverständlich können noch weitere, nicht gezeigte Hohlräume in das jeweilige Schlag-/Prallelement 4 eingebracht werden. Erfindungsgemäß endet dabei der Hohlraum 5 beabstandet zu der der Abnutzung ausgesetzten Seite 6 des Schlag-/Prallelements 4. Bei einem weiteren Verfahrensschritt wird dann der Hohlraum 5 bzw. ebenso weitere Hohlräume - soweit vorhanden - so verschlossen, dass sie nur noch über den zumindest einen Verbindungshohlraum 8 miteinander und/oder mit der Kontrolleinrichtung 9 kommunizieren. Dabei wird der Verschluss des Hohlraumes 5 bzw. weiterer nicht gezeigter Hohlräume auf einer der Abnutzung abgewandten Seite 10 des Schlag-/Prallelements 4, wie in Fig. 3c gezeigt, eingebracht.

1

Mahleinrichtung

2

Mahlwerkzeug

3

Mahlgehäuse

4

Schlag-/Prallelement

5

Hohlraum

6

der Abnutzung ausgesetzte Seite des Schlag-/Prallelements 4

7

Abnutzungseinrichtung

8

Verbindungshohlraum

9

Kontrolleinrichtung

10

der Abnutzung abgewandte Seite des Schlag-/Prallelements 4