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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Verbrennungsrückständen von
einer Wand einer Verbrennungsgase führenden Kammer bzw. von einer
Wand mindestens einer in der Kammer angeordneten Komponente, insbesondere
von Heizflächen.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Entfernen von Verbrennungsrückständen beschrieben.
Die Erfindung findet insbesondere im Bereich der Reinigung von Wärmeaustauschflächen bei
Wärmekraftanlagen,
Müllverbrennungsanlagen, Dampferzeugeranlagen
und ähnlichen
Anlagen Anwendung.
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Aufgrund
der stattfindenden Verbrennung und den dabei entstehenden Verbrennungsgasen bleiben
die in den Verbrennungsgasen mitgeführte Asche, Schlacke oder sonstige
Verunreinigungen (zusammenfassend nachfolgend Verbrennungsrückstände genannt)
letztlich auch an den beströmten Wänden bzw.
den Wärmeaustauschflächen der Brennräume, der
Wärmetauscher,
der Rauchableitung etc. haften. Das hat zur Folge, dass gerade die zum
Wärmeaustausch
vorgesehenen Wärmeaustauschflächen während des
Betriebes zunehmend einen geringeren Wärmeaustauschgrad aufweisen. Deshalb
ist es erforderlich, dass diese Wärmeaustauschflächen, wobei
hierunter unter anderem Kesselwandungen, Rohrschlangen, Wärmetauscherflächen und ähnliches
zu subsumieren sind, von der anhaftenden Asche bzw. Schlacke befreit
werden. Zur Reinigung der Wärmeaustauschflächen bzw.
der Wände
von Wärmeanlagen,
Dampfkraftanlagen, Müllverbrennungsanlagen
oder ähnlichen
Dampferzeugern, die Brennräume
bzw. Kessel oder ähnliches aufweisen,
sind im wesentlichen drei unterschiedliche Konzepte bekannt.
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Ein
erstes Konzept zum Entfernen von Verbrennungsrückständen geht beispielsweise aus
der WO 01/65179 hervor. Dort ist ein so genannter Wasserlanzenbläser beschrieben.
Wasserlanzenbläser weisen
eine Wasserlanze auf, die mit ihrer Mündung an oder in einer Luke
der Wärmeanlage
schwenkbar angeordnet ist und einen Wasserstrahl durch die im Betrieb
befindliche und mit Flammen und/oder Rauchgasen beströmte Wärmeanlage
hindurch auf von der Luke aus erreichbare Wandbereiche blasen kann.
Solche Wasserlanzenbläser
geben einen gebündelten
Wasserstrahl durch den Feuerraum auf die gegenüberliegende Wand ab. In Folge
der kinetischen Wasserstrahlenergie und des schlagartigen Verdampfens
in den Poren der Verbrennungsrückstände wird
ein Abplatzen der Verbrennungsrückstände von
der Wand bewirkt. Aufgrund der Tatsache, dass hierbei zum Teil erhebliche
Entfernungen zurückgelegt
werden müssen,
werden derartige Wasserlanzenbläser
mit relativ hohem Druck beaufschlagt. Der Schwenkwinkel eines solchen
Wasserlanzenbläsers
sowie der hohe Wasserdruck schränkt die
Einsatzmöglichkeit
ein, da über
kurze Entfernungen nur relativ kleine Flächen der Wand erreichbar sind
und unter Umständen
dort befindliche Komponenten beschädigt werden können.
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Aus
dem Bereich der Abfallverbrennungsanlagen ist zudem eine Vorrichtung
zur Online-Kesselreinigung bekannt, bei der die Zuführung von
Reinigungsmittel mittels einem vertikal von oben herabhängenden,
hitzebeständigen,
flexiblen Schlauch verwirklicht wird. Eine solche Vorrichtung geht
beispielsweise aus der
EP 1 256
761 hervor. Dieser Schlauch ist über einem Zuführrohr am
oberen Ende eines Leerzuges angeordnet und wird in einer vorgegebenen
Weise hinauf und runter bewegt, wobei gleichzeitig seine Düse das Reinigungsmittel
gleichmäßig über den
Umfang verteilt. Die Vorrichtung bietet sich insbesondere dort an,
wo ein seitlicher Zugang zur Wärmeanlage
bzw. den zu reinigenden Wänden
nicht möglich
ist.
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Als
drittes Konzept sind noch so genannte Rußbläser bekannt, wie einer beispielsweise
aus der
EP 0 391 038 hervorgeht.
Solchen Rußbläsern wird ein
unter Druck stehendes Fluid zugeführt, das in den Düsen auf
den in der erhitzten und zu reinigenden Kammer herrschenden Umgebungsdruck
entspannt wird. Die sich am Austritt aus den Düsen bildenden Blasstrahlen
dienen dann mit ihrer hohen kinetischen Energie zum Entfernen der
unerwünschten
Verbrennungsrückstände. Die
Düsen sind
auf einem Blasrohr angeordnet, welches zur Durchführung des
Reinigungsprozesses in den Innenraum der Kammer hinein bewegt wird.
Die am Ende und/oder am Umfang verteilt angeordneten Düsen reinigen
somit jeweils verschiedene Bereiche der Kammer bzw. der darin angeordneten
Komponenten. Bekannte Rußbläser sind
so gestaltet, dass deren Blasrohr neben einer translatorischen Bewegung
relativ zur Kammer zusätzlich
eine Eigenrotationsbewegung dwchführen kann. Damit wird erreicht,
dass sich die von dem Blasrohr ausgehenden Blasstrahlen schraubenförmig durch
den Innenraum der Kammer fortpflanzen.
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Bei
bekannten Reinigungsverfahren wird regelmäßig der Aufbau bzw. die Gestalt
des Kessels zur Wahl eines der vorstehend genannten Reinigungskonzepte
herangezogen. Das bedeutet insbesondere, dass die Gegebenheiten
des Dampferzeugers bzw. der Anlage zur Auswahl genau eines lokalen
Reinigungskonzeptes führen.
Dabei werden in der Regel Kompromisse eingegangen, die beispielsweise
zu einer relativ hohen Wiederholhäufigkeit des Reinigungsprozesses,
zu einer ungenügenden
Reinigungswirkung und/oder auch zur Beschädigung der gereinigten Wände führen können. In
Anbetracht der Tatsache, dass die Reinigung erheblichen Einfluss auf
die Temperaturen im Dampferzeuger und damit auf den Wirkungsgrad
hat, sind häufige,
ineffiziente Reinigungsprozesse zu vermeiden. Dies kann neben einem
erhöhten
Energieverbrauch auch zu einer hohen Beanspruchung der Komponenten
des Dampferzeugers sowie der Reinigungsgeräte führen. Dadurch besteht die Gefahr
hoher Wartungs- und Instandhaltungskosten.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang
mit dem Stand der Technik bekannten, technischen Probleme zumindest
teilweise zu lindern. Insbesondere ist es Aufgabe, ein Verfahren
zum Entfernen von Verbrennungsrückständen vorzuschlagen,
welches eine besonders gute Reinigungswirkung aufweist und auch während des
Betriebes des Dampferzeugers einsetzbar ist, wobei es bevorzugt
zumindest halbautomatisch durchgeführt werden kann. Weiter soll
eine Vorrichtung angegeben werden, welche ebenfalls eine Online-Reinigung
mit besonderer Gründlichkeit
hinsichtlich des Entfernens von Verbrennungsrückständen ermöglicht. Dies soll zu einem
effizienten und kostengünstigen
Betrieb eines Dampferzeugers führen.
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Diese
Aufgaben werden gelöst
durch ein Verfahren zum Entfernen von Verbrennungsrückständen mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Vorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den jeweils abhängigen
Patentansprüchen
beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen offenbarten
Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander
kombiniert werden können.
Die in den Patentansprüchen
beschriebenen Verfahren bzw. Vorrichtungen können mit in der Beschreibung
offenbarten Merkmalen näher
spezifiziert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Entfernen von Verbrennungsrückständen von
einer Wand einer Verbrennungsgase führenden Kammer bzw. von mindestens
einer in der Kammer angeordneten Komponente umfasst zumindest die
folgenden Schritte:
- a) Kontaktieren der Verbrennungsrückstände mit einem
ersten Reinigungsmedium,
- b) Kontaktieren der vorbehandelten Verbrennungsrückstände mit
einem zweiten Reinigungsmedium,
wobei sich das erste Reinigungsmedium
und das zweite Reinigungsmedium zumindest hinsichtlich des Aggregatzustandes
unterscheiden.
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Mit
Verbrennungsrückständen sind
insbesondere Ablagerungen von Asche, Schlacke, Ruß und ähnliches
gemeint. Diese haben ihren Ursprung in der Verbrennung von Materialien
zur Erzeugung heißer
Verbrennungsgase, die mit Wärmeaustauschflächen in
Kontakt kommen, um beispielsweise Wasserdampf zu erzeugen bzw. zu
erhitzen. Zu diesen oder anderen Zwecken werden die Verbrennungsgase
ausgehend von einer Brennkammer durch weitere Bereiche einer Dampferzeugeranlage
hindurchgeführt,
wobei sie einerseits mit den Wänden
von Kammern in Kontakt kommen als auch mit den Wänden darin angeordneter Komponenten,
wobei dies insbesondere für
Heizflächen
gilt. Der Begriff „Kammer" umfasst dabei zumindest
Brennkammer, Feuerraum, Abzugsschächte, Leerzüge. Solche „Komponenten" können Rohre,
Wärmetauscher,
etc. sein. Die Kammer und/oder die Komponente weist bevorzugt konvektive
Wärmeaustauschflächen auf.
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Gemäß Schritt
a) wird nun vorgeschlagen, dass die Verbrennungsrückstände zunächst mit
einem ersten Reinigungsmedium kontaktiert werden. Als erstes Reinigungsmedium
kommt bevorzugt ein Fluid zum Einsatz, insbesondere ein neutrales,
unter Umweltgesichtspunkten einfach handhabbares und kostengünstig bereitstellbares
Fluid. Nachdem die Verbrennungsrückstände bereits
mit dem ersten Reinigungsmedium in Kontakt gebracht wurden, folgt nun
Schritt b), wobei die vorbehandelten Verbrennungsrückstände mit
einem zweiten Reinigungsmedium kontaktiert werden. Bezüglich des
zweiten Reinigungsmediums wird ebenfalls bevorzugt auf ein Fluid
zurückgegriffen,
welches den gleichen Anforderungen wie das erste Reinigungsmedium
genügen sollte.
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Das
erste Reinigungsmedium unterscheidet sich von dem zweiten Reinigungsmedium
zumindest hinsichtlich des Aggregatzustandes. Demnach ist es beispielsweise
möglich,
dass die Reinigungsmedien in fester Form (insbesondere als Gefriergut,
wie z.B. Eis oder ähnliches),
in flüssiger
Form (insbesondere als überwiegend
Wasser umfassende Flüssigkeit) oder
in gasförmigen
Zustand (insbesondere Luft, Dampf, Rauchgas etc.) eingesetzt werden,
wobei Art und Umfang des Einsatzes entsprechend der Verschmutzungscharakteristik
zu wählen
ist. Das bedeutet insbesondere, dass es möglich ist, dass sich das erste
Reinigungsmedium und das zweite Reinigungsmedium nur hinsichtlich
des Aggregatzustandes unterscheiden, es ist jedoch auch möglich, dass die
(z.B. chemische) Zusammensetzung der Reinigungsmedien zusätzlich unterschiedlich
gewählt wird.
Bei dem Verfahren mit einer kombinierten Anwendung von mindestens
zwei Reinigungsmedien unterschiedlicher Aggregatzustände konnte
nachweislich ein verbessertes Ergebnis hinsichtlich des Entfernens
von Verbrennungsrückständen erzielt werden.
Dies ist insbesondere auf die unterschiedlichen Einwirkmechanismen
der Reinigungsmedien zurückzuführen. Bevorzugt
ist das Verfahren dabei so auszuführen, dass das Kontaktieren
der Verbrennungsrückstände in Schritt
a) mit einer geringeren kinetischen Energie erfolgt, als das Kontaktieren
mit dem zweiten Reinigungsmedium gemäß Schritt b). Zur Verwirklichung
dieses Verfahrens könnten
grundsätzlich
alle in der Einleitung aufgeführten
Reinigungskonzepte bzw. Reinigungsgeräte eingesetzt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist das erste Reinigungsmedium
flüssig und
das zweite Reinigungsmedium dampfförmig. Dabei wird als Reinigungsmedium
bevorzugt Wasser bzw. Wasserdampf eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt
ist dabei, dass das flüssige
erste Reinigungsmedium mit geringer kinetischer Energie mit den
Verbrennungsrückständen in
Kontakt gebracht wird, beispielsweise gesprüht, geträufelt oder ähnliches. Im Rahmen von Schritt
b) wird das dampfförmige,
zweite Reinigungsmedium bevorzugt mit relativ ho hem Druck auf die
vorbehandelten Verbrennungsrückstände gegeben.
Insbesondere liegt bezüglich
des ersten Reinigungsmedium ein erster Druck im Bereich von 1,0
bis 10,0 bar an, und/oder bezüglich
des zweiten Reinigungsmedium ein zweiter Druck im Bereich von 8,0
(insbesondere von mindestens 10,0) bis 30,0 bar.
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Das
flüssige,
erste Reinigungsmedium wird so auf eine besonders schonende Weise
zu den Verbrennungsrückständen geführt, wobei
sich das Wasser in den Poren der Verbrennungsrückstände einlagern und in Folge
der in der Kammer herrechenden Temperatur aufheizen und dampfförmig werden kann.
Die nachfolgende Beströmung
dieser vorbehandelten Verbrennungsrückstände mit einem dampfförmigen,
zweiten Reinigungsmedium erlaubt ein gründliches Entfernen von Verbrennungsrückständen, die
aufgrund der Expansion des eingelagerten Wassers bereits viele Risse,
Abplatzungen, etc. aufweisen. Die Verwendung eines dampfförmigen, zweiten
Reinigungsmediums mit hoher kinetischer Energie hat nun den Vorteil,
dass die vorbehandelten Verbrennungsrückstände entfernt werden, aufgrund der
geringen Masse des Dampfes aber gleichzeitig die darunter liegende
Wand nicht übermäßig belastet wird.
Dies führt
einerseits zu einer hohen Reinigungswirkung und gleichzeitig zu
einer sehr geringen Belastung der Wand der Kammer bzw. der darin
angeordneten Komponenten inklusive der Heizflächen, etc..
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird zwischen Schritt
a) und Schritt b) eine Wartezeit im Bereich von 10 Minuten bis 18
Stunden eingehalten. Bevorzugt beträgt die Wartezeit mindestens
2 Stunden und/oder höchstens
6 Stunden. Die Wartezeit ist dabei insbesondere von der Verschmutzungscharakteristik
abhängig.
Die angegebene Wartezeit führt
zu einem besonders guten Reinigungsergebnis. Wird die Wartezeit
kürzer
gewählt,
so hat sich das erste Reinigungsmedium unter Umständen noch nicht
ausreichend in den Verbrennungsrückständen verteilt
oder ist aufgrund der dort herrschenden Temperaturen noch nicht ausreichend
expandiert, wobei dann die Gefahr besteht, dass der zweite Reinigungsschritt
b) nicht ausreicht, die Verbrennungsrückstände nahezu vollständig zu
entfernen. Wird eine längere
Wartezeit gewählt,
so kann dies beispielsweise Auswirkungen auf die Effektivität der Wärmeaustauschflächen bzw.
der Kammer haben, da durch die lange Einwirkzeit eine verstärkte Temperaturabsenkung
bewirkt werden kann.
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Es
ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass eine gleichzeitige
und/oder unmittelbar sich anschließende Kontaktierung der Reinigungsmedien
nicht zu dem besonders guten Reinigungsergebnis führt. Tests
haben gezeigt, dass beispielsweise benetzte Schichten der Verbrennungsrückstände eine
besonders aufgelockerte, poröse,
instabile Struktur aufweisen. Grund hierfür ist, dass der üblicherweise
auftretende Sintereffekt bzw. die Sinterzeit unterbrochen ist. Normalerweise
nimmt mit der Ansammlung von Verbrennungsrückständen an den Heizflächen die
Temperatur immer weiter zu, weil ein Wärmeaustausch immer stärker behindert
wird. Somit kommt es schließlich
zum Sinterprozess, der eine besonders schwer lösbare Verbindung von Verbrennungsrückständen zur
Folge hat. Die mit dem ersten Reinigungsmedium vorbehandelte Schicht
der Verbrennungsrückstände dient
nun als eine Art „Sollbruchstelle", die auch bei einer
weiteren, äußeren, Anlagerung
von Verbrennungsrückständen ein
leichtes Abtrennen von den Heizflächen bzw. unter der vorbehandelten
Schicht liegende Verbrennungsrückstände ermöglichen.
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Weiter
wird auch vorgeschlagen, dass die Kammer zeitgleich gereinigt und
von Verbrennungsgasen durchströmt
wird. Damit wird insbesondere ein Verfahren zum Entfernen von Verbrennungsrückständen beschrieben,
welches „online" (im Betrieb) durchführbar ist.
Das hat den Vorteil, dass der Dampferzeuger zur Reinigung nicht
stillgelegt werden muss und so längere
Betriebslaufzeiten realisierbar sind.
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Besonders
bevorzugt ist es, für
Schritt a) mindestens ein erstes Reinigungsgerät und für Schritt b) mindestens ein
zweites Reinigungsgerät einzusetzen.
Das heißt
mit anderen Worten, dass die Reinigurgsmedien mit separaten Reinigungsgeräten bereitgestellt
werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil so einfach
die unterschiedlichen Arten der Kontaktierung der Reinigungsmedien
mit den Verbrennungsrückständen realisiert
werden können. Das
betrifft insbesondere die zur Kontaktierung bereitgestellte kinetische
Energie. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich dabei auch um
Reinigungsgeräte
unterschiedlicher Konzepte, also Reinigungsgeräte, die entweder den Wasserlanzenbläsern, den Schlauchsystemen
oder den Rußbläsern zuzuordnen
sind.
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Gemäß einer
Weiterbildung des Verfahrens wird zunächst mindestens ein Parameter
zur Qualifizierung der Verbrennungsrückstände bestimmt, wobei wenigstens
einer der Schritte a) und b) unter Berücksichtigung des mindestens
einen Parameters durchgeführt
wird. Das heißt
beispielsweise, dass die Verbrennungsrückstände an den zu reinigenden Wänden zunächst erfasst
und bewertet werden. Hierzu können
beispielsweise Sensoren, Kameras oder ähnliches eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich,
dass die Qualifizierung der Verbrennungsrückstände visuell durch Bedienungspersonal
stattfindet. Der Parameter kann beispielsweise eine Temperatur, ein
Wärmestrom,
eine Verteilung der Verbrennungsrückstände bezogen auf eine Bezugsfläche, die
Dicke der Verbrennungsrückstände, etc.
sein. Der Parameter kann sowohl zur Initiierung des Verfahrens zum
Entfernen von Verbrennungsrückständen herangezogen
werden, es ist aber auch möglich,
dass zumindest einer der Parameter bei der Durchführung der
Schritte a) und/oder b) berücksichtigt
wird. Beispielhaft sei hier angeführt, dass in Abhängigkeit
von dem Parameter beispielsweise die Menge des jeweiligen Reinigungsmediums,
die kinetische Energie zur Kontaktierung mit den Verbrennungsrückständen, die
Warte zeit, der Wirkbereich, die chemische Zusammensetzung, etc.
variiert werden kann.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Entfernen
von Verbrennungsrückständen von
einer Wand einer Verbrennungsgase führenden Kammer bzw. von mindestens
einer in der Kammer angeordneten Komponente vorgeschlagen. Die Vorrichtung
umfasst mindestens ein erstes Reinigungsgerät und mindestens ein zweites
Reinigungsgerät
und ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Reinigungsgerät Mittel
zur Verteilung eines ersten, flüssigen,
Reinigungsmediums und das mindestens eine zweite Reinigungsgerät Mittel
zur Verteilung eines zweiten, gasförmigen, Reinigungsmediums in
der Kammer aufweist, wobei diese zumindest teilweise überlappende
Wirkbereiche haben. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere zur
Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
wie es vorstehend näher
beschrieben wurde, geeignet.
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Die
Vorrichtung gestattet eine kombinierte Flüssigkeits- und Gas-Reinigung,
die besonders materialschonend zu einem hervorragenden Reinigungsergebnis
führt.
Damit eine solche Reinigung durchgeführt werden kann, müssen die
zu reinigenden Wandbereiche gemeinsam von dem ersten Reinigungsgerät und dem
zweiten Reinigungsgerät
erreichbar sein. Die Bereiche der Kammer bzw. der darin angeordneten
Komponenten, die von einem Reinigungsgerät mit dem Reinigungsmittel
erreichbar sind, werden hier Wirkbereich genannt. Damit ist insbesondere
gemeint, dass das Reinigungsmedium unmittelbar seinem Wirkbereich
zugeführt
wird, also z.B. durch die Mittel, die eine gerichtete Förderung des
Reinigungsmittels bewirken (z.B. Düsen), wobei ggf. auch die Schwerkraft
genutzt werden kann. Vom Wirkbereich sind demnach insbesondere solche
Flächen
ausgenommen, die nur zufällig
und/oder abhängig
vom Betriebszustand der Dampferzeugeranlage erreicht werden, z.B.
mit dem Verbrennungsgas transportierte Wassertröpfchen, etc.. Damit kann jedem
Reinigungsgerät
ein entsprechender (lokal begrenzter) Wirkbereich zugeordnet werden.
Bei der hier vorgeschlagenen Vorrichtung sind nun das erste Reinigungsgerät und das
zweite Reinigungsgerät
so angeordnet, dass sich deren Wirkbereiche zumindest teilweise überlappen.
Da je nach Ausgestaltung des Reinigungsgerätes unterschiedlich große bzw.
unterschiedlich geartete Wirkbereiche auftreten, ist es möglich, einem
(ersten oder zweiten) Reinigungsgerät eine Mehrzahl anderer (zweiter
oder erster) Reinigungsgeräte
zuzuordnen. Gleichfalls ist auch möglich, dass die Reinigungsgeräte bezüglich der
Kammer beweglich angeordnet sind, so dass diese zeitweise unterschiedliche
Wirkbereiche aufweisen. Die Anordnung der ersten und zweiten Reinigungsgeräte zueinander
ist beispielsweise mit besonderer Rücksicht auf die Gestaltung
der Kammer sowie dem Verschmutzungsgrad zu wählen. Im Hinblick auf die Gas-Reinigung
ist anzumerken, dass das zweite Reinigungsgerät z.B. Luft, Dampf und/oder
Rauchgas selbst abgeben kann, es ist aber auch möglich, dass das zweite Reinigungsgerät als eine
An Schall-Emitter ausgeführt
ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung umfasst das erste Reinigungsgerät eine vertikal
verstellbare Flüssigkeitsverteileinrichtung
und das zweite Reinigungsgerät
eine horizontal verstellbare Dampfverteileinrichtung. Das bedeutet
insbesondere, dass die Reinigungsgeräte mit Einrichtungen (beispielsweise
Düsen)
versehen sind, die relativ zu den Wänden der Kammer bzw. deren
Komponenten bewegbar sind. Als Reinigungsmedien werden hier wiederum
bevorzugt Wasser und Wasserdampf eingesetzt, wobei Additive oder
sonstige, die Reinigung begünstigende
Zusatzstoffe zugegeben sein können.
Hinsichtlich der vertikal verstellbaren Flüssigkeitsverteileinrichtung
ist vorteilhaft, dass das Wasser zumindest teilweise in horizontale
Richtung abgegeben wird, wodurch mit relativ geringer kinetischer
Energie eine gleichmäßige weite
Verteilung von Wasser ermöglicht
wird. Diese Flüssigkeitsverteileinrichtung wirkt
dabei ähnlich
einer höhenverstellbaren
Dusche. Das zweite Reinigungsgerät
ist vorteilhafterweise so bezüglich
der Kammer positioniert, dass die Dampfverteileinrichtung horizontal
in innere Bereiche der Kammer zumindest zeitweise eingeführt werden kann.
Durch die verschiedenen Bewegungsrichtungen der Verteileinrichtungen
im Inneren der Kammer ist eine besonders flexible Anordnung der
Reinigungsgeräte
möglich.
Zudem besteht beispielsweise die Möglichkeit, herkömmliche
Reinigungssysteme, die beispielsweise nur horizontal verstellbare
Dampfverteileinrichtungen aufweisen, mit einem ersten Reinigungsgerät umfassend
eine vertikal verstellbare Flüssigkeitsverteileinrichtung
in geeigneter Weise zu ergänzen
und so kostengünstig
auf das erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
nachzurüsten.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass das mindestens
eine zweite Reinigungsgerät
ein Rußbläser ist.
Zur Funktion und der Wirkungsweise eines Rußbläsers wird auf die einleitenden
Beschreibungen sowie auf die Erläuterungen im
Zusammenhang mit den Figuren Bezug genommen. Die Verteilung von
Dampf und/oder Luft mit Rußbläsern ist,
wie eingangs beschrieben, eine bekannte und ausgereifte Technologie,
die in Verbindung mit der Erfindung besonders gute Reinigungsergebnisse
erzielt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung sind Mittel zur Identifizierung
von Verbrennungsrückständen an
der Wand vorhanden. Das bedeutet mit anderen Worten, dass Verbrennungsrückstände an der
Wand durch beispielsweise Sichtfenster, Sensoren, Kameras oder andere
Erfassungseinheiten erkannt und vorteilhafterweise auch qualifiziert
werden. Diese Mittel sind bevorzugt mit einer Steuerung verbunden,
welche wiederum in Kontakt mit den Reinigungsgeräten stehen, so dass die Reinigungsgeräte zumindest
halbautomatisch in Abhängigkeit
der identifizierten Parameter und der aktuellen Verbrennungsrückstände agieren
können.
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Weiter
wird auch vorgeschlagen, dass wenigstens das mindestens eine erste
Reinigungsgerät oder
das mindestens eine zweite Reinigungsgerät bezüglich der Kammer bewegbar ist.
Das heißt
z.B., dass das erste Reinigungsgerät und/oder das zweite Reinigungsgerät bezüglich der
Kammer unterschiedliche Wirkbereiche dadurch realisiert, dass es
an verschiedenen Stellen der Kammer positioniert wird. In Folge
der geänderten
Position werden auch andere Wände
der Kammer bzw. der Komponenten mit den Reinigungsmedien in Kontakt
gebracht. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das mindestens
eine erste Reinigungsgerät
bewegbar bezüglich
der Kammer ausgestaltet ist.
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Besonders
vorteilhaft ist die Erfindung im Zusammenhang mit einem Dampferzeuger,
wobei hiermit insbesondere Wärmekraftanlagen,
Müllverbrennungsanlagen,
etc. gemeint sind.
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Die
Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand
der Figuren näher
erläutert.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich besonders
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht
darauf begrenzt ist. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch
und regelmäßig nicht
zur Veranschaulichung von Größendimensionen
geeignet.
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Es
zeigen:
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1:
eine Kammer während
einer Ausgestaltung des Verfahrensschritts a);
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2:
die Kammer während
einer Ausgestaltung des Verfahrensschritts b);
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3:
eine bevorzugte Ausführungsvariante eines
ersten Reinigungsgerätes,
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4:
eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante
eines zweiten Reinigungsgeräts,
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5:
eine weitere Ausgestaltung einer Kammer mit Reinigungsgeräten, und
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6:
eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines Ventils zur Zufuhr
des Reinigungsmediums hin zu einem Reinigungsgerät.
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1 zeigt
einen Teil eines Dampferzeugers 15 umfassend eine Vorrichtung
zum Entfernen von Verbrennungsrückständen 1 von
einer Wand 2 einer Verbrennungsgase führenden Kammer 3 und
mehreren in der Kammer 3 angeordneten Komponenten 31. Oben
bezüglich
der Kammer 3 ist ein erstes Reinigungsgerät 6 und
seitlich zur Kammer 3 ein zweites Reinigungsgerät 7 vorgesehen.
Zur Identifizierung bzw. Qualifizierung der Verbrennungsrückstände 1 ist
ein Sensor 17 (beispielhaft für eine Mehrzahl von Sensoren)
dargestellt, der mit einer Steuerung 18 in Verbindung ist.
Die Ergebnisse der Identifizierung bzw. Qualifizierung der Verbrennungsrückstände 1 können zum
Betrieb des ersten Reinigungsgerätes 6 bzw.
des zweiten Reinigungsgerätes 7 und/oder
zur Durchführung
des Verfahrens zum Entfernen von Verbrennungsrückständen 1 verwendet werden.
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In 1 ist
nun schematisch der Verfahrensschritt a) veranschaulicht, wobei
die Verbrennungsrückstände 1 mit
einem ersten Reinigungsmedium 4 kontaktiert werden. Das
erste Reinigungsgerät 6 weist
dabei eine vertikal verstellbare Flüssigkeitsverteileinrichtung 12 auf.
Während
die Flüssigkeitsverteileinrichtung 12 sich
in Richtung der Vertikalen 10 (auf und/oder ab) bewegt
und dabei Wasser auf die Wände 2 tröpfelt, befindet
sich das zweite Reinigungsgerät 7 in
einem inaktiven Zustand, wobei es außerhalb der Kammer 3 positioniert
und mit einem Verschluss 24 gegen die im Inneren der Kammer 3 strömenden Verbrennungsgase
geschützt
ist. Zur Durchführung
des Verfahrensschrittes a) kann es erforderlich sein, dass die Flüssigkeitsverteileinrichtung 12 über die
gesamte Höhe
(in Richtung der Vertikalen 10) bewegt wird, es ist jedoch
auch möglich, dass
dies nur teilweise stattfindet, wobei auch eine wiederholte Kontaktierung
der Verbrennungsrückstände 1 mit
dem ersten Reinigungsmedium 4 durchgeführt werden kann (beispielsweise
ein erstes Mal beim Herunterfahren und ein zweites Mal beim Herauffahren
der Flüssigkeitsverteileinrichtung 12).
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2 veranschaulicht
nun den zweiten Verfahrensschritt b), bei dem die vorbehandelten
Verbrennungsrückstände 1 mit
einem zweiten Reinigungsmedium 5 kontaktiert werden. Das
zweite Reinigungsmedium 5 unterscheidet sich bevorzugt
nur in dem Aggregatzustand vom ersten Reinigungsmedium 4,
so dass das erste Reinigungsmedium 4 vorteilhafterweise
Wasser und das zweite Reinigungsmedium 5 Wasserdampf ist.
Während
des Verfahrensschrittes b) ist nun bevorzugt das erste Reinigungsgerät 6 inaktiv
und mit einem Verschluss 24 gegenüber den Verbrennungsgasen geschützt positioniert.
Während
der Durchführung
des Verfahrensschrittes b) kann das erste Reinigungsgerät 6 beispielsweise
mittels einer Führung 19 an
eine andere Position bezüglich
der Kammer 3 bewegt werden und gegebenenfalls dort mit
der Durchführung
des Verfahrensschritts 1 und einem anderen Wirkbereich (bereits)
beginnen.
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Zur
Realisierung des Verfahrensschritts b) umfasst das dargestellte
zweite Reinigungsgerät 7 eine
horizontal verstellbare Dampfverteileinrichtung 13. Die
Dampfverteileinrichtung 13 ist also innerhalb der Kammer 3 in
Richtung der Horizontalen 11 hin- und her bewegbar. Zumindest
zeitweise während dieser
horizontalen Bewegung gibt die Dampfverteileinrichtung 13 Dampf
auf die zu reinigenden Wände 2 ab.
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Aus 2 lässt sich
erkennen, dass jedem Reinigungsgerät ein separater Wirkbereich
zuzuordnen ist. Bezüglich
des ersten Reinigungsgerätes 6 wird
der Wirkbe reich durch den vertikalen Verfahrweg der Flüssigkeitsverteileinrichtung 12 sowie
deren horizontale Reichweite begrenzt. Damit ergibt sich ein erster
Wirkbereich 8, der in der 2 gestrichelt
schraffiert veranschaulicht ist. Ein zweiter Wirkbereich 9 bezüglich des
zweiten Reinigungsgerätes 7 wird
durch den horizontalen Verfahrweg der Dampfverteileinrichtung 13 sowie
deren Reichweite in vertikaler Richtung definiert. Der zweite Wirkbereich 9 ist mit
einer entgegengesetzt gestrichelten Schraffur gekennzeichnet. Wie
aus 2 entnommen werden kann, sind die Reinigungsgeräte 6, 7 so
angeordnet, dass sich die Wirkbereiche 8, 9 teilweise überlappen. Klarstellend
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich bei den Wirkbereichen üblicherweise
um dreidimensionale Räume
handelt, diese hier vereinfachend jedoch nur zweidimensional beschrieben sind.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausgestaltung des ersten Reinigungsgerätes 6.
Dieses umfasst einen hitzebeständigen
Schlauch 16, der von oben in Richtung der Vertikalen 10 in
die Kammer 3 eingeführt
werden kann. Als Speicher für
den Schlauch 16 im inaktiven Zustand dient eine Haspel 20,
die aufgrund einer angetriebenen Drehbewegung 33 das Aufwickeln
des Schlauches 16 ermöglicht.
Die gesteuerte Bewegung der Flüssigkeitsverteileinrichtung 12 entlang
der Vertikalen 10 mit vorgegebenen Geschwindigkeiten (variabel
und/oder konstant) bzw. über
vorgegebene Längen
wird mittels der dargestellten Antriebseinheit 21 realisiert,
die über
reibend anliegende Rollen den Vortrieb ermöglicht. Zusätzlich können (nicht dargestellte) Mittel
zur Wegmessung vorgesehen sein. Zur Kühlung des Schlauches 16 und/oder
zur Vermeidung einströmender
Verbrennungsgase ist eine Sperrluftvorrichtung 25 vorgesehen.
Diese stellt beispielsweise einen Luftstrom bereit, der in Form
eines Mantelstrahls hin zur Kammer 3 strömt. Bei
der dargestellten Ausführungsvariante ist
zusätzlich
ein Verschluss 24 vorgesehen, so dass bei vollständig eingezogenem
Schlauch 16 eine Luke des Gehäuses 23 hin zur Kammer 3 verschließbar ist.
Die vorstehend genannten Komponenten des ersten Reinigungsgerätes 6 sind
bevorzugt geschützt in
dem Gehäuse 23 angeordnet.
Für den
Fall, dass dieses erste Reinigungsgerät 6 halbautomatisch
betrieben werden soll, kann eine Initiierung des Reinigungsprozesses
beispielsweise über
ein Bedienungselement 22, das außen am Gehäuse 23 vorgesehen
ist, erfolgen.
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4 zeigt
schematisch eine Ausführungsvariante
eines zweiten Reinigungsgerätes
in Form eines Rußbläsers 14.
Der Rußbläser 14 weist
ein Blasrohr 27 auf, welches in Richtung der Horizontalen 11 beweglich
ist. Dazu wird der Rußbläser 14 in
der Regel fest an der Wand 2 der Kammer 3 positioniert,
wobei das Blasrohr 27 durch einen Wandkasten 29 in
innere Bereiche der Kammer 3 eingeführt werden kann. Die Bewegung
des Blasrohres 27 ist zum einen translatorisch in Richtung
der Horizontalen 11, gleichzeitig ist es jedoch auch möglich, eine
Bewegung des Blasrohres 27 in Rotationsrichtung 32 zu generieren.
Hierfür
ist ein entsprechendes Antriebssystem 28 vorgesehen. Die
Dampfversorgung hin zum Blasrohr 27 wird mit Hilfe einer
Dampfzufuhr 26 realisiert, die den Wasserdampf durch innere
Bereiche des Blasrohres 27 hin zur Dampfverteilungseinrichtung 13 führt. Der
Wasserdampf tritt dann im Bereich der Dampfverteilungseinrichtung 13 vorzugsweise
radial zum Blasrohr 27, insbesondere mit einem Winkel 30,
aus.
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5 zeigt
einen Ausschnitt einer Kammer 3 mit verschiedenen Reinigungsgeräten 6, 7.
Bei dieser Kammer 3 handelt es sich um ein Teil eines Dampferzeugers
großer
Leistung, bei dem die Kammer 3 senkrecht gebaut ist und
die Komponenten 31 mit den zu reinigenden Wänden 2 waagerecht
angeordnet sind. Die 5 zeigt nun schematisch ein
erstes Reinigungsgerät 6,
welches das erste Reinigungsmedium auf die Wände 2 (insbesondere
konvektive Heizflächen)
verteilt. Das erste Reinigungsgerät 6 kann beispielsweise
als Wasserlanzenbläser ausgeführt sein,
wobei mittels unterschiedlichem Druck und der Schwerkraftwirkung
ein erster Wirkungsbereich 8 eingestellt werden kann, dass
die Wände 2 benetzt
werden können.
Für den
hier angedeuteten Fall, dass die Komponenten 31 als Rohrschlangen
ausgebildet sind, kann durch die Aussparungen zwischen den Kühlrohren
das erste Reinigungsmedium auch weiter unten angeordnete Komponenten 31 erreichen.
-
Zur
Zuführung
des zweiten Reinigungsmediums sind zwei unterschiedliche zweite
Reinigungsgeräte 7 schematisch
dargestellt. Bei dem oben dargestellten zweiten Reinigungsgerät 7 handelt
es sich um einen Schallgeber, der einen gerichteten Schall in eine
Ausbreitungsrichtung 34 abgeben kann, wobei sich der Schall
mit einem kleinen Öffnungswinkel 35 fortpflanzt,
z.B. in einem Bereich kleiner 20°,
insbesondere kleiner 5° (Wirkbereich
ist hier die Schallkeule mit der angeführten Ausbreitungsrichtung
und dem angeführten Öffnungswinkel).
Das zweite Reinigungsmedium stellt in diesem Fall das in der Kammer 3 befindliche
Verbrennungsgas selbst dar, welches nun zum Entfernen der Verbrennungsrückstände eingesetzt
wird. Als weitere Variante eines zweiten Reinigungsgerätes 7 ist
unten rechts eine Vorrichtung angedeutet, mit der ein in Ausbreitungsrichtung 34 gerichteter
Gasstrom mit hoher kinetischer Energie abgegeben werden kann. So
ist es beispielsweise möglich,
dass in dem zweiten Reinigungsgerät 7 eine kontrollierte
Explosion durchgeführt
wird, die ein Rauchgas (zweites Reinigungsmedium) erzeugt bzw. beschleunigt.
Dieser Gasstrom wird nun gezielt auf die vorbehandelten Heizflächen 2 gegeben
und bewirkt so die Abreinigung. Bezüglich der Ausbreitungsrichtung 34 sei
ergänzend
noch angeführt,
dass diese vorteilhafter Weise im wesentlichen senkrecht auf die
zu reinigenden Wände
gerichtet ist, lediglich bei der hier dargestellten Variante von
waagerecht angeordneten Komponenten 31 ist die Ausbreitungsrichtung 34 bevorzugt
parallel bzw. leicht zur Horizontalen geneigt ausgerichtet.
-
6 zeigt
schematisch eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines Ventils 47 zur
Zufuhr eines (insbesondere flüssigen)
Reinigungsmediums hin zu einem Reinigungsgerät (insbesondere einem Rußbläser). Die
Zufuhr des Reinigungsmediums erfolgt über eine rohrähnliche
Zuleitung 36, in der das Reinigungsmedium in mit einer
Strömungsrichtung 37 geführt wird.
Der Durchfluss des Reinigungsmediums wird mittels des schematisch
dargestellten Ventils 47 reguliert. Das Ventil 47 umfasst
eine Verstellscheibe 42 und eine Hubscheibe 43,
die jeweils auf einer Seite einer in der Zuleitung 36 angebrachten Blende 44 mit
einer Öffnung 45 angeordnet
sind. Im geschlossenen Zustand kontaktiert die Hubscheibe 41 gasdicht
die Blende 44, so dass kein Reinigungsmedium durch die Öffnung 45 hindurchtreten
kann. Bei Bedarf wird nun die Hubscheibe 43 (gemeinsam mit
der Verstellscheibe 42) mit einer Hubbewegung 41 (angedeutet
mit weißen
Pfeilen) nach unten bewegt, so dass die Öffnung 45 für das Reinigungsmedium
zugänglich
ist. Der Durchfluss wird nun dadurch reguliert, dass der Abstand
der Verstellscheibe 42 hin zur Blende 44 (unabhängig von
der Hubbewegung 41) mit einer Verstellbewegung 40 varriert
wird, also eine Relativbewegung von Verstell- und Hubscheibe vorgenommen
wird. Damit lässt
sich nun ein definierter Spalt 46 zwischen Blende 44 und
Verstellscheibe 42 einstellen, der den Durchfluss begrenzt.
Bei der dargestellten Ausführungsform
des Ventils 47 ist für jede
Bewegung (Verstellbewegung 40 und Hubbewegung 41)
ein separater Antrieb (Verstellantrieb 39 und Hubantrieb 38)
vorgesehen, die unabhängig voneinander
(bevorzugt mittels einer gemeinsamen Steuerung) betreibbar sind.
Ganz besonders bevorzugt ist die Variante, dass die Hubbewegung 41 mit mechanischen
Mitteln aktiviert wird (zum Beispiel an eine Bewegung des Reinigungsgerätes) und
die Verstellbewegung 42 bedarfsorientiert je nach dem gewünschten
Reinigungsprozess einstellbar ist.
-
Die
hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Entfernen von
Verbrennungsrückständen zeichnen
sich durch eine besonders hohe Reinigungswirkung und eine schonende
Behandlung der zu reinigenden Wände
aus. Darüber
hinaus können
bemerkenswerte Verbesserungen hinsichtlich des Betriebs von Dampferzeugeranlagen
erzielt werden.
-
- 1
- Verbrennungsrückstand
- 2
- Wand
- 3
- Kammer
- 4
- erstes
Reinigungsmedium
- 5
- zweites
Reinigungsmedium
- 6
- erstes
Reinigungsgerät
- 7
- zweites
Reinigungsgerät
- 8
- erster
Wirkbereich
- 9
- zweiter
Wirkbereich
- 10
- Vertikale
- 11
- Horizontale
- 12
- Flüssigkeitsverteileinrichtung
- 13
- Dampfverteileinrichtung
- 14
- Rußbläser
- 15
- Dampferzeuger
- 16
- Schlauch
- 17
- Sensor
- 18
- Steuerung
- 19
- Führung
- 20
- Haspel
- 21
- Antriebseinheit
- 22
- Bedienungseinheit
- 23
- Gehäuse
- 24
- Verschluss
- 25
- Sperrluflvorrichtung
- 26
- Dampfzufuhr
- 27
- Blasrohr
- 28
- Antriebssystem
- 29
- Wandkasten
- 30
- Winkel
- 31
- Komponente
- 32
- Rotationsrichtung
- 33
- Drehbewegung
- 34
- Ausbreitungsrichtung
- 35
- Öffnungswinkel
- 36
- Zuleitung
- 37
- Strömungsrichtung
- 38
- Hubantrieb
- 39
- Verstellantrieb
- 40
- Verstellbewegung
- 41
- Hubbewegung
- 42
- Verstellscheibe
- 43
- Hubscheibe
- 44
- Blende
- 45
- Öffnung
- 46
- Spalt
- 47
- Ventil