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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer einem Rauchgasstrom ausgesetzten Aussenfläche einer Rohranordnung mit einem an der Aussenfläche anliegend bewegbaren Reinigungswerkzeug.
Vorrichtungen dieser Art werden in Anlagen, in denen mit staubbeladenen Rauchgasen gearbeitet wird, beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen, zum Reinigen von dem Abführen der bei der Verbrennung entstehenden Wärme dienenden Rohrleitungssystemen eingesetzt. Der Wärmetransport erfolgt dabei im unmittelbaren Verbrennungsbereich hauptsächlich über Wärmestrahlung, während die von den Rauchgasen mitgeführte Wärmeenergie im weiteren Verlauf eines zum Transportieren der
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Rauchgase zu einer Rauchgasreinigungsanlage dienenden Rauchgasabzugs in erster Linie konvektiv erfolgt. Zur effektiven Nutzung der Strahlungswärme ist der eigentliche Verbrennungsbereich üblicherweise von aus über Stege verbundenen Rohren bestehenden Wänden begrenzt.
Die Strahlungsenergie wird dabei an ein in den Rohren dieser Rohrwände fliessendes Fluid, üblicherweise ein Wasser/Dampf-Gemisch, abgegeben.
Zur Nutzung der vom Rauchgas mitgeführten Wärme über den konvektiven Wärmetransport werden üblicherweise Rohrschlangenbündel in den Rauchgaskanal eingesetzt. Dabei kommen im allgemeinen mindestens drei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Rohrschlangenbündel zum Einsatz. In dem abströmseitig angeordneten Rohrschlangenbündel wird die Restwärme der Rauchgase zum Vorwärmen des Speisewassers der Anlage genutzt. Im mittleren Rohrschlangenbündel wird das vorgewärmte Speisewasser verdampft, und der so erhaltene Dampf wird schliesslich im anströmseitigen Rohrschlangenbündel überhitzt. Die im überhitzten Dampf gespeicherte Energie kann dann einerseits mit Hilfe entsprechender Dampfturbinen in elektrische Energie umgewandelt werden und andererseits in ein Fernwärmeleitungsnetz eingeleitet werden.
Die beispielsweise bei der Müllverbrennung entstehenden Rauchgase enthalten eine hohe Staub- und Aschefracht. Die Staub- und Ascheteilchen lagern sich insbesondere an den zur konvektiven Wärmeübertragung eingesetzten Rohrschlangen ab.
An den zur Verdampfung und zur Überhitzung eingesetzten Rohrschlangen, d. h. im höhertemperierten Bereich des konvektiven Teils der Anlage, in dem die Temperatur mehr als 4000 C beträgt, führen diese Anlagerungen zu schlackeartigen Anbackungen. An den zum Vorwärmen des Speisewassers eingesetzten Rohrschlangen, d. h. im Niedertemperaturteil der konvektiven Heizanlage, legt sich die Verschmutzung pulverförmig und locker an die Rohrwandungen an. Beide Verschmutzungsarten führen zu einer deutlichen Verschlechterung des Wärmeübergangs zwischen dem Rauchgas und der Rohrwandung. Das hat eine
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Herabsetzung des Wirkungsgrades der Wärmeabgabe an das kühlende Medium zum Ergebnis.
Folglich kann ohne Reinigung der Rohrschlangen während des Betriebs der Müllverbrennungsanlage eine ausreichende Abkühlung der Rauchgase nicht sichergestellt werden. Ferner fällt die Leistung des Dampferzeugers während des Betriebs aufgrund der Rohrverschmutzungen deutlich unter die Auslegungsleistung ab. Der Heizwert des Mülls kann daher im allgemeinen nicht optimal genutzt werden, weil der Gesamtwirkungsgrad der Anlage während ihres Betriebs sinkt. Schliesslich entsteht die Gefahr der Brückenbildung, d. h. die Gefahr, dass Rohrgassen zwischen einzelnen Elementen der Rohrschlangen durch die sich absetzenden Ascheteile zuwachsen. Dadurch kann der für das Rauchgas zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt reduziert werden, was zu einem erheblichen Druckverlustanstieg in der Anlage führen kann, die dann abgeschaltet werden muss.
Abschliessend wird angemerkt, dass die Anlagerung von Ascheteilen auf den Rohrschlangen zu erheblichen Korrosionsproblemen führen kann. Ähnliche Probleme werden, wenn auch in geringerem Umfang, durch Verschmutzung der im Strahlungsteil einer Müllverbrennungsanlage üblicherweise angeordneten Rohrwände verursacht.
Aus den oben erläuterten Gründen ist es notwendig, die zum Abführen der bei der Müllverbrennung entstehenden Wärme eingesetzten Rohranordnungen zu reinigen, um sie so von den Ascheanlagerungen zu befreien. Zu diesem Zweck wurden bereits verschiedenartige Reinigungsvorrichtungen, wie z. B. Russblasevorrichtungen, Klopf- oder Rüttelvorrichtungen, Kugelregenvorrichtungen und Schallsender, vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen wirken unspezifisch und teilweise lediglich indirekt auf die gesamte Rohranordnung und können keine vollständige Reinigung der einzelnen Rohrelemente gewährleisten. Daher ist auch beim Einsatz derartiger Reinigungsvorrichtungen eine regelmässige Abschaltung der gesamten Müllverbrennungsanlage zur vollständigen Reinigung der darin angeordneten Wärmeableitungssysteme notwendig.
Das hat eine Herabset-
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zung der effektiv nutzbaren Laufzeit und somit auch der Wirtschaftlichkeit der Anlage zur Folge.
Zur Lösung dieses Problems wird gemäss der DE 40 33 324 ein mechanisches Reinigungsverfahren vorgeschlagen, bei dem die Ablagerungen mit einzelne Rohrabschnitte einer Rohranordnung wendelförmig umlaufenden und in schleifender Anlage an den Rohraussenflächen um die Längsachsen der Rohre drehbaren Drähten entfernt werden. Wenngleich mit diesem Reinigungsverfahren eine deutlich verbesserte Rohrreinigung erreicht werden kann, ist auch mit den die Rohre wendelförmig umlaufenden Drähten eine vollständige Rohrreinigung zum Erhalt eines dem Anfangszustand der Rohranordnung entsprechenden Zustandes unmöglich.
Zur Sicherstellung eines optimalen Wirkungsgrades bei der Wärmeübertragung muss daher auch beim Einsatz des in der DE 40 33 324 vorgeschlagenen Verfahrens von Zeit zu Zeit eine Abschaltung und vollständige Reinigung der Müllverbrennungsanlage erfolgen.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme im Stand der Technik besteht die Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, mit der selbst eine zum Abführen der in einer Müllverbrennungsanlage entstehenden Wärme eingesetzte Rohranordnung ohne Abschalten der Anlage vollständig gereinigt werden kann.
Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, das Reinigungswerkzeug an einem starren, längs der Aussenfläche bewegbaren Träger festzulegen.
Diese Lösung beruht auf der Erkenntnis, dass die beim Einsatz der in der DE 40 33 324 beschriebenen Vorrichtung verbleibende Restverschmutzung der Rohranordnung in erster Linie darauf zurückzuführen ist, dass die Drahtwendeln bei ihrer Drehung um die Rohrachsen verformbar sind und daher an den Rohraussenflächen anbackenden Verschmutzungen ausweichen können, anstatt sie von den Rohraussenflächen zu lösen. Bei
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der erfindungsgemässen Vorrichtung wird dieses Ausweichen des Reinigungswerkzeugs beim Auftreffen auf auf der Rohraussenfläche anbackenden Verschmutzungen durch den starren, mit dem Reinigungswerkzeug längs der Aussenfläche bewegten und so als die ansonsten das Ausweichen des Reinigungswerkzeugs bewirkenden Kräfte aufnehmendes Widerlager wirkenden Träger verhindert.
Insgesamt lässt sich so mit dem Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung eine dem Anfangszustand entsprechende Sauberkeit der Rohranordnung erreichen. Beim Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Reinigen eines Wärmeabführsystems beispielsweise einer Müllverbrennungsanlage kann daher ein optimaler Wirkungsgrad der Wärmeabführung erreicht werden, ohne dass dazu ein Abschalten der Anlage erforderlich ist.
Die der vollständigen Reinigung der Rohranordnung entgegenwirkende Verformung der Drahtwendel beim Einsatz der bekannten Reinigungsvorrichtung ist hauptsächlich durch die zur Ausbildung der die Rohraussenflächen umlaufenden Wendel benötigte grosse Länge der zum Reinigen eingesetzten Drähte bedingt. Ein dem Ausweichen eines derartigen wendelförmigen Drahtes entgegenwirkender Träger müsste entsprechend gross ausgebildet werden. Daher ist es besonders bevorzugt, wenn das Reinigungswerkzeug in Längsrichtung des Rohres bewegbar ist.
Ein dazu eingesetztes Reinigungswerkzeug kann unter Sicherstellung einer zufriedenstellenden Reinigungswirkung vergleichsweise klein ausgeführt werden, weil es sich nicht über die Gesamtlänge des Rohres erstrecken muss. Der zum Festlegen eines derartigen Reinigungswerkzeuges dienende Träger kann dann ebenfalls entsprechend klein ausgeführt sein. Insgesamt kann dadurch die Gesamtgrösse der erfindungsgemässen Vorrichtung auf vorteilhafte Weise verringert werden.
Zum Lösen besonders hartnäckiger Verschmutzungen von den Aussenflächen der Rohranordnung mittels einer wiederholt hinund hergehenden Bewegung ist das Reinigungswerkzeug vorteil-
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hafterweise in einander entgegengesetzten Richtungen bewegbar.
Wenngleich in einigen Fällen eine zufriedenstellende Reinigung mit einem schaberartigen Reinigungswerkzeug erreichbar ist, hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, wenn das Reinigungswerkzeug mindestens eine ein Halteelement und davon ausgehende Borsten aufweisende Bürste aufweist. Das Borstenprofil richtet sich ebenso wie die eingesetzte Qualität des zur Herstellung der Borsten verwendeten Materials nach dem einzelnen Bedarfsfall. Beispielsweise können Runddrähte oder Flachdrähte als Borsten eingesetzt werden. Als Material für die Borsten kommt beispielsweise Edelstahl oder Federstahl in Frage.
Eine erhöhte Reinigungswirkung bürstenartiger Reinigungswerkzeuge kann erreicht werden, wenn die Einhüllende der dem Halteelement abgewandten Enden der Borsten zumindest abschnittweise an die Kontur der zu reinigenden Aussenfläche angepasst ist.
Wenngleich die Anpassung der Einhüllenden auch durch eine entsprechende Formgebung des Halteelementes erreichbar ist, hat es sich aus herstellungstechnischen Gründen als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Bürste dazu Borsten unterschiedlicher Längen aufweist. Die unterschiedlichen Längen können beispielsweise durch Ausstanzen gleich langer Borsten mit einem der Kontur der zu reinigenden Aussenfläche entsprechenden Stanzwerkzeug erhalten werden.
Insbesondere zum Reinigen von Rohrwänden aus aus über Stege miteinander verbundenen Rohrabschnitten gebildeten Rohr-Steg-Wänden, die hauptsächlich zum Abführen der Strahlungswärme eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, wenn die Borsten im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Zum Reinigen für die konvektive Wärmeübertragung eingesetzter Rohrbündel können Bürsten eingesetzt werden, deren Borsten im wesentlichen radial bezüglich einer Halteelementachse verlaufen.
In besonders vorteilhafter Weise lässt sich die erfindungsgemässe Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von eine Anzahl im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Rohrabschnitte aufweisenden Rohranordnungen einsetzen, wenn das Reinigungswerkzeug in schleifender Anlage an mindestens zwei dieser Rohrabschnitte bewegbar ist. Dazu kann das Reinigungswerkzeug mindestens zwei jeweils in schleifender Anlage an mindestens einem der Rohrabschnitte bewegbare Bürsten aufweisen. Ein besonders nutzbringender Einsatz des Reinigungswerkzeugs wird dabei erreicht, wenn mindestens eine der Bürsten in schleifender Anlage an zwei Rohrabschnitten bewegbar ist.
Eine besonders platzsparende und dennoch eine vollständige Reinigung der gesamten dem Rauchgasstrom ausgesetzten Aussenfläche einer Rohranordnung, die aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Rohrabschnitten besteht, gewährleistende Anordnung des Reinigungswerkzeugs kann erhalten werden, wenn die Bürsten in Längsrichtung der Rohrabschnitte gegeneinander versetzt am Träger festgelegt sind. Zur Reinigung mehrerer parallel verlaufender Rohrabschnitte können die Bürsten, ggf. zusätzlich zur Versetzung in Längsrichtung der Rohrabschnitte, senkrecht zur Längsrichtung der Rohre gegeneinander versetzt am Träger festgelegt sein.
Beim Einsatz eines mehrere Bürsten aufweisenden Reinigungswerkzeugs kann der Träger besonders einfach gebildet werden, wenn er mindestens einen senkrecht zur Längsrichtung der Rohre verlaufenden Balken aufweist, an dem die Bürsten festgelegt sind.
Zum Erhalt des Versatzes der einzelnen Bürsten in Längsrichtung der Rohrabschnitte und senkrecht dazu ist es zweck-
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mässig, wenn der Balken zwei einander entgegengesetzte, jeweils senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufende und zum Festlegen der Bürsten dienende Seitenflächen aufweist, wobei die an einer der Seitenflächen festgelegten Bürsten bezüglich der an der anderen Seitenfläche festgelegten Bürsten in einer senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufenden Richtung versetzt sind.
Zur Festlegung zum Reinigen von längs mehrerer parallel zueinander verlaufender Reihen angeordneten Rohrabschnitten kann der Träger zwei oder mehr jeweils senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte und parallel zueinander verlaufende, zum Festlegen der Bürsten dienende Balken aufweisen.
Zur platzsparenden Anordnung der Bürsten in mehreren in Längsrichtung der Rohrabschnitte gegeneinander versetzten und senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufenden Ebenen können die parallel zueinander verlaufenden Balken in Längsrichtung der Rohrabschnitte gegeneinander versetzt angeordnet sein.
Zum Verbinden der einzelnen Balken kann der Träger mindestens ein senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufendes Rahmenelement aufweisen, an dem die Enden der zum Festlegen der Bürsten dienenden Balken befestigt sind.
Für das Befestigen von in Längsrichtung der Rohrabschnitte gegeneinander versetzt angeordneten Balken ist es dabei besonders zweckmässig, wenn das Rahmenelement zwei einander entgegengesetzte, senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufende Seitenflächen aufweist und die Enden der Balken in abwechselnder Reihenfolge an diesen Seitenflächen festgelegt sind.
In besonders vorteilhafter Weise lässt sich eine lückenlose Reinigung dem Rauchgasstrom ausgesetzter Rohraussenflächen erreichen, wenn mindestens zwei in Längsrichtung der
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Rohrabschnitte gegeneinander versetzt angeordnete Bürsten in schleifender Anlage an mindestens einem der Rohrabschnitte bewegbar sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Aussenfläche dieses Rohrabschnitts von den daran anliegenden Bürsten vollständig überstrichen wird. Eine besonders zuverlässige und gründliche Reinigung wird dabei erreicht, wenn die von den einzelnen Bürsten überstrichenen Aussenflächenbereiche des Rohrabschnitts einander überlappen.
Wenn die Längsachsen der zu reinigenden Rohrabschnitte durch Gitterpunkte eines zweidimensionalen, quadratischen Gitters verlaufen, kann eine besonders gründliche Reinigung unter Verwendung eines einfachen Reinigungswerkzeugs erreicht werden, wenn die Bürsten des Reinigungswerkzeugs in Zentren einzelner Quadrate des Gitters angeordnet sind. Jede der in den Zentren der Quadrate angeordneten Bürsten kann so zum Reinigen von vier durch die jeweils benachbarten Gitterpunkte verlaufenden Rohrabschnitten verwendet werden. Dazu sind die Bürsten vorteilhafterweise im wesentlichen kreiszylindrisch mit einem längs der in Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufenden Zylinderachse angeordneten Halteelement und sich im wesentlichen radial dazu erstreckenden Borsten gebildet.
Zur Verbesserung der Reinigungswirkung derartiger Bürsten kann die von den dem Halteelement abgewandten Borstenenden bestimmte Mantelfläche Einschnitte aufweisen, die der Kontur der durch die jeweils benachbarten Gitterpunkte verlaufenden Rohraussenflächen entsprechen.
Eine besonders gründliche Reinigung der vollständigen Rohraussenflächen kann bei dieser Anordnung erreicht werden, wenn längs jedes Rohrabschnittes vier in Längsrichtung der Rohrabschnitte gegeneinander versetzt und in Zentren vierer Quadrate mit einem gemeinsamen Gitterpunkt angeordnete Bürsten in schleifender Anlage bewegbar sind. Zur Sicherstellung, dass sich die von den einzelnen an einem Rohrabschnitt anliegenden Bürsten überstrichenen Rohraussenflächen überlap-
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pen, kann sich bei dieser Anordnung jeder der von den einzelnen Bürsten überstrichenen Rohraussenflächenbereiche über mehr als ein Viertel des Rohrumfangs erstrecken.
Die bislang beschriebenen Reinigungsvorrichtungen eignen sich besonders zum Reinigen im konvektiven Teil einer Müllverbrennungsanlage vorgesehener Rohranordnungen. Zum Reinigen der üblicherweise im Strahlungsteil einer Müllverbrennungsanlage befindlichen Rohranordnungen mit über einen durchgehenden Steg miteinander verbundenen Rohrabschnitten ist es besonders zweckmässig, wenn das Reinigungswerkzeug auch in schleifender Anlage am Steg bewegbar ist.
Dazu weist der Träger der erfindungsgemässen Vorrichtung vorzugsweise ein im wesentlichen parallel zum Steg und senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte verlaufendes, zum Festlegen des Reinigungswerkzeugs dienendes Rahmenelement auf. Beim Einsatz eines eine Bürste aufweisenden Reinigungswerkzeugs ist das Halteelement der Bürste zweckmässigerweise am Rahmen festgelegt, während die Borsten der Bürste im wesentlichen senkrecht dazu und senkrecht zum Steg verlaufen.
Zur Sicherstellung einer zufriedenstellenden Reinigungswirkung ist es zweckmässig, wenn die Einhüllende der dem Halteelement abgewandten Borstenenden zumindest abschnittweise der Kontur des Steges entspricht.
Ein zuverlässiger Betrieb der erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung kann gewährleistet werden, wenn das Reinigungswerkzeug und der Träger innerhalb eines das Rauchgas führenden Kanals angeordnet sind, während der Antrieb ausserhalb davon montiert ist. Die Kopplung des Trägers an den Antrieb kann dann beispielsweise über ein über mindestens ein Antriebselement und ein Umlenkelement umlaufendes, beispielsweise in Form einer Stahlkette gebildetes Zugorgan erfolgen. Der Antrieb kann dabei ein in zwei einander entgegengesetzte Richtungen betreibbarer Elektromotor sein.
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller in der Beschreibung nicht näher herausgestellter Einzelheiten verwiesen wird, erläutert. In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemässen Reini- gungsvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der in
Fig. 1 dargestellten Reinigungsvorrichtung,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils der in Fig. 1 dar- gestellten Vorrichtung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Reinigungsvorrichtung im Bündel- schnitt, und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsge- mässen Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer aus über Stege miteinander verbundenen Rohren ge- bildeten Rohrwand.
In den Fig. 1 bis 4 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Reinigen einer im konvektiven Teil einer Müllverbrennungsanlage zum Abführen der im Rauchgasstrom mitgeführten thermischen Energie dienenden Rohranordnung 10 dargestellt.
Die Rohranordnung 10 besteht aus einer Anzahl parallel zueinander und durch Gitterpunkte eines zweidimensionalen, quadratischen Gitters (vgl. Fig. 4) verlaufender Rohrabschnitte 12, die über Rohrbögen 16 (vgl. Fig. 3) miteinander verbunden sind. Die zum Reinigen dieser Rohranordnung dienende Reinigungsvorrichtung weist einen Träger 20 mit einer Anzahl daran festgelegter Bürsten 42,44, 46 und 48 auf. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Träger 20 über Rundstahlkettenstränge 30, die über Antriebsrollen 32 und Umlenkrollen 34 umlaufen, an einen in Form von zwei Kegelgetriebemotoren 36 gebildeten
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Antrieb gekoppelt.
Mit den Kegelgetriebemotoren 36. ist der Träger 20 und damit auch die Bürsten 42 bis 48 in den durch den Doppelpfeil 14 angedeuteten Richtungen in Längsrichtung der Rohrabschnitte 12 hin-und herbewegbar. Zur Steuerung der Bewegung des Rahmens 20 und damit des aus den Bürsten 42 bis 48 gebildeten Reinigungswerkzeugs sind an den Enden der Rohrabschnitte 12 in der Zeichnung nicht dargestellte Endtaster vorgesehen.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, umfasst der Träger 20 einen ausserhalb der Rohranordnung verlaufenden Rahmen 22 sowie in den zwischen den einzelnen Rohrabschnitten 12 gebildeten Gassen senkrecht zur Längsrichtung der Rohre verlaufende und zum Festlegen der Bürsten 42 bis 48 dienende Balken 24 und 26. Der Rahmen 22 besitzt einen doppel-T-förmigen Querschnitt, und die Balken 24 und 26 sind in abwechselnder Reihenfolge an einander entgegengesetzten, senkrecht zur Längsrichtung der Rohre verlaufenden Seitenflächen 22a bzw.
22b des Rahmens 22 festgelegt. Wie besonders deutlich der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Balken 24 und 26 sowohl in Längsrichtung der Rohre als auch senkrecht dazu gegeneinander versetzt angeordnet, so dass in jeder Rohrgasse lediglich einer der Balken verläuft und in benachbarten Rohrgassen verlaufende Balken jeweils in Längsrichtung der Rohrabschnitte 12 gegeneinander versetzt sind.
An einander entgegengesetzten und senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte 12 verlaufenden Seitenflächen der Balken 24 und 26 sind zur Ausbildung eines Reinigungswerkzeugs 40 jeweils Bürsten 42 und 44 bzw. 46 und 48 festgelegt.
Gemäss Fig. 3 sind sowohl die an den Balken 24 festgelegten Bürsten 42 und 44 als auch die an den Balken 26 festgelegten Bürsten 46 und 48 sowohl in Längsrichtung der Rohrabschnitte 12 als auch senkrecht dazu gegeneinander versetzt angeordnet. Durch die versetzte Anordnung der einzelnen Bür-
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sten 42 bis 48 wird zusammenwirkend mit der versetzten Anordnung der zum Festlegen dieser Bürsten dienenden Balken 24 und 26 eine besonders platzsparende Anordnung der das Reinigungswerkzeug 40 bildenden Bürsten 42 bis 48 in vier in Längsrichtung der Rohre gegeneinander versetzten, jeweils senkrecht zur Längsrichtung der Rohre verlaufenden Ebenen erreicht.
Bei der anhand der Fig. 1 bis 4 erläuterten Ausführungsform der Erfindung mit einer Rohranordnung, die Gitterpunkte eines zweidimensionalen quadratischen Gitters durchlaufende und parallel zueinander verlaufende Rohrabschnitte 12 aufweist, ist gemäss Fig. 4 jeweils eine der Bürsten 42 bis 48 im Zentrum eines der Quadrate des zweidimensionalen Gitters angeordnet, so dass an jedem der Rohrabschnitte 12 vier in Längsrichtung des jeweiligen Rohrabschnittes gegeneinander versetzt angeordnete Bürsten 42 bis 48 anliegen, die in den Zentren der vier Quadrate angeordnet sind, welche den vom jeweiligen Rohrabschnitt 12 durchlaufenen Gitterpunkt als gemeinsamen Gitterpunkt aufweisen.
Jede der vier an jeweils einem der Rohrabschnitte 12 anliegenden Bürsten 42 bis 48 kann dabei im Verlauf der Bewegung des Reinigungswerkzeugs etwas mehr als ein Viertel der Umfangsfläche des Rohrabschnitts 12 überstreichen. Auf diese Weise kann die gesamte Aussenfläche aller Rohrabschnitte 12 von den Bürsten 42 bis 48 überstrichen werden, wobei die von den einzelnen Bürsten 42 bis 48 überstrichenen Aussenflächenbereiche der Rohrabschnitte 12 einander überlappen. Ferner kann jede der Bürsten 42 bis 48 (abgesehen von den äusseren Bürsten) zum Reinigen von vier Rohrabschnitten 12 eingesetzt werden.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die Bürsten 42 bis 48 jeweils im wesentlichen in Form eines flachen Kreiszylinders mit in Längsrichtung der Rohrabschnitte 12 verlaufender Zylinderachse gebildet. Dabei weist jede der Bürsten ein längs der Zylinderachse verlaufendes Halteelement und davon ausgehende, sich bezüglich der Zylinderachse im wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Borsten auf.
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Zur Anpassung an die Konturen der zu reinigenden Rohrabschnitte weisen die Einhüllenden der den Halteelementen abgewandten Borstenenden der einzelnen Bürsten vier symmetrisch angeordnete, etwa viertelkreisförmige Einschnitte auf.
Derartige mit Einschnitten versehene Bürsten können unter Verwendung von im wesentlichen kreiszylindrischen Bürsten mit Borsten gleicher Länge als Ausgangselemente in einem Stanzvorgang mit einem entsprechend geformten Stanzwerkzeug hergestellt werden.
Die anhand der Fig. 1 bis 4 erläuterte Ausführungsform der Erfindung ist zum Reinigen einer aus senkrecht verlaufenden Rohrabschnitten 12 gebildeten Rohranordnung 10 gedacht.
In ähnlicher Weise kann die erfindungsgemässe Vorrichtung jedoch auch zum Reinigen einer aus waagrecht verlaufenden Rohrabschnitten gebildeten Rohranordnung eingesetzt werden.
In Fig. 5 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Reinigen einer im Strahlungsteil einer Müllverbrennungsanlage angeordneten Rohranordnung, die aus über durchgehende Stege 114 miteinander verbundenen, parallel zueinander verlaufenden Rohrabschnitten 112 besteht, dargestellt. Die Reinigungsvorrichtung besteht aus einem rahmenförmigen Träger 120 und einem daran festgelegten Reinigungswerkzeug 140. Das Reinigungswerkzeug 140 ist aus einer Anzahl von Bürsten gebildet, die jeweils ein zum Festlegen am Träger 120 dienendes Halteelement 142 und davon ausgehende, senkrecht zur Längsrichtung der Rohrabschnitte 112 und senkrecht zu den durchgehenden Stegen 114 verlaufende Borsten 144 aufweisen.
Zur Anpassung des Reinigungswerkzeugs an die Kontur der aus den Rohrabschnitten 112 und den Stegen 114 gebildeten Rohranordnung besitzen die Borsten 144 unterschiedliche Längen, so dass die Einhüllende der den Halteelementen 142 abgewandten Borstenenden im wesentlichen der Kontur der zu reinigenden Aussenfläche der Rohranordnung entspricht. Zum Reinigen der Rohranordnung ist der Träger 120 zusammen mit dem Reinigungswerkzeug 140 mittels eines in der Figur nicht dargestellten, ausserhalb
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des Strahlungsteils der Müllverbrennungsanlage angeordneten Elektromotors in Längsrichtung der Rohrabschnitte 112 hinund herbewegbar, wie durch den Doppelpfeil 116 angedeutet.
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The invention relates to a device for cleaning an outer surface of a pipe arrangement which is exposed to a flue gas flow, with a cleaning tool which can be moved against the outer surface.
Devices of this type are used in plants in which dust-laden flue gases are used, for example in waste incineration plants, for cleaning the removal of the pipeline systems used for the combustion during the combustion. The heat is transported in the immediate combustion area mainly via heat radiation, while the thermal energy carried by the flue gases in the further course of one to transport the
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Flue gases to a flue gas extraction system serving flue gas purification are primarily convective. For effective use of the radiant heat, the actual combustion area is usually limited by walls consisting of tubes connected by webs.
The radiation energy is given off to a fluid, usually a water / steam mixture, flowing in the tubes of these tube walls.
To utilize the heat carried by the flue gas via the convective heat transport, bundles of coils are usually inserted into the flue gas duct. In general, at least three tube coil bundles arranged one behind the other in the flow direction are used. The residual heat of the flue gases in the downstream coil is used to preheat the feed water of the system. The preheated feed water is evaporated in the central coil bundle and the steam thus obtained is finally overheated in the upstream coil bundle. The energy stored in the superheated steam can then be converted into electrical energy on the one hand with the aid of appropriate steam turbines and on the other hand can be introduced into a district heating network.
The flue gases generated during waste incineration, for example, contain high levels of dust and ash. The dust and ash particles are particularly deposited on the coils used for convective heat transfer.
On the coils used for evaporation and overheating, d. H. In the higher-temperature area of the convective part of the system, in which the temperature is more than 4000 C, these deposits lead to slag-like caking. On the coils used to preheat the feed water, d. H. in the low-temperature section of the convective heating system, the dirt builds up in powder form and loosely on the pipe walls. Both types of pollution lead to a significant deterioration in the heat transfer between the flue gas and the pipe wall. That has one
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The result is a reduction in the efficiency of heat transfer to the cooling medium.
Consequently, sufficient cooling of the flue gases cannot be ensured without cleaning the coils during the operation of the waste incineration plant. Furthermore, the performance of the steam generator during operation drops significantly below the design performance due to the pipe contamination. The calorific value of the waste can therefore generally not be used optimally because the overall efficiency of the system decreases during its operation. Finally, there is a risk of bridging, i.e. H. the danger that pipe lanes between individual elements of the pipe coils will grow due to the ash parts that settle. As a result, the flow cross-section available for the flue gas can be reduced, which can lead to a considerable increase in pressure loss in the system, which then has to be switched off.
Finally, it is noted that the accumulation of ash parts on the coils can lead to considerable corrosion problems. Similar problems are caused, albeit to a lesser extent, by contamination of the tube walls usually arranged in the radiation part of a waste incineration plant.
For the reasons explained above, it is necessary to clean the pipe arrangements used to dissipate the heat generated in the waste incineration in order to free them from the ash deposits. For this purpose, various types of cleaning devices, such as. B. soot blowing devices, knocking or vibrating devices, shot peening devices and sound transmitters are proposed. These devices act unspecifically and sometimes only indirectly on the entire pipe arrangement and cannot guarantee complete cleaning of the individual pipe elements. Therefore, even when using such cleaning devices, a regular shutdown of the entire waste incineration plant is necessary to completely clean the heat dissipation systems arranged therein.
That has a downsizing
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the effective usable runtime and thus the economic efficiency of the system.
To solve this problem, a mechanical cleaning method is proposed according to DE 40 33 324, in which the deposits with individual pipe sections of a pipe arrangement are removed in a helically circumferential manner and can be rotated in a sliding arrangement on the pipe outer surfaces around the longitudinal axes of the pipes. Although a significantly improved pipe cleaning can be achieved with this cleaning method, complete pipe cleaning to maintain a state corresponding to the initial state of the pipe arrangement is also impossible with the helically surrounding wires.
To ensure optimum efficiency in heat transfer, the waste incineration plant must therefore be switched off and cleaned from time to time even when using the method proposed in DE 40 33 324.
In view of the problems in the prior art described above, the object of this invention is to provide a device of the type mentioned at the outset, with which even a pipe arrangement used for removing the heat generated in a waste incineration plant can be completely cleaned without switching off the plant.
To solve this problem, it is proposed to fix the cleaning tool on a rigid support that can be moved along the outer surface.
This solution is based on the knowledge that the residual contamination of the pipe arrangement remaining when the device described in DE 40 33 324 is used is primarily due to the fact that the wire coils can be deformed when they are rotated around the pipe axes and therefore avoid dirt that cakes on the pipe outer surfaces instead of detaching them from the outside of the pipe. At
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In the device according to the invention, this deflection of the cleaning tool is prevented by the rigid support which moves along the outer surface with the cleaning tool and thus acts as the abutment which otherwise absorbs the forces of the cleaning tool and acts on the pipe surface.
Overall, with the use of the device according to the invention, a cleanliness of the pipe arrangement corresponding to the initial state can be achieved. When using the device according to the invention for cleaning a heat dissipation system, for example a waste incineration plant, an optimal efficiency of heat dissipation can therefore be achieved without having to switch off the plant.
The deformation of the wire helix which counteracts the complete cleaning of the tube arrangement when the known cleaning device is used is mainly due to the large length of the wires used for cleaning required to form the helix surrounding the tube outer surfaces. A carrier which counteracts the evasion of such a helical wire would have to be made correspondingly large. It is therefore particularly preferred if the cleaning tool can be moved in the longitudinal direction of the tube.
A cleaning tool used for this can be made comparatively small while ensuring a satisfactory cleaning effect, because it does not have to extend over the entire length of the tube. The carrier used to fix such a cleaning tool can then also be made correspondingly small. Overall, the overall size of the device according to the invention can thereby be advantageously reduced.
The cleaning tool is advantageous for loosening particularly stubborn dirt from the outer surfaces of the pipe arrangement by means of a repeated reciprocating movement.
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movable in opposite directions.
Although in some cases a satisfactory cleaning can be achieved with a scraper-like cleaning tool, it has proven to be particularly expedient if the cleaning tool has at least one brush which has a holding element and bristles extending therefrom. The bristle profile, like the quality of the material used to manufacture the bristles, depends on the individual requirement. For example, round wires or flat wires can be used as bristles. For example, stainless steel or spring steel can be used as the material for the bristles.
An increased cleaning effect of brush-like cleaning tools can be achieved if the envelope of the ends of the bristles facing away from the holding element is adapted at least in sections to the contour of the outer surface to be cleaned.
Although the adaptation of the envelope can also be achieved by appropriate shaping of the holding element, it has proven to be particularly advantageous for manufacturing reasons if the brush has bristles of different lengths for this purpose. The different lengths can be obtained, for example, by punching out bristles of the same length using a punching tool that corresponds to the contour of the outer surface to be cleaned.
In particular for cleaning tube walls from tube-web walls formed from tube sections connected to one another by webs, which are mainly used to dissipate the radiant heat, it is advantageous if the bristles run essentially parallel to one another.
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Brushes whose bristles run essentially radially with respect to a holding element axis can be used to clean the tube bundles used for the convective heat transfer.
In a particularly advantageous manner, the cleaning device according to the invention can be used for cleaning pipe arrangements having a number of pipe sections which run essentially parallel to one another if the cleaning tool can be moved in abrasive contact with at least two of these pipe sections. For this purpose, the cleaning tool can have at least two brushes, each of which can be moved in grinding contact with at least one of the pipe sections. A particularly useful use of the cleaning tool is achieved if at least one of the brushes can be moved in a grinding system on two pipe sections.
A particularly space-saving and nevertheless complete cleaning of the entire outer surface of a pipe arrangement which is exposed to the flue gas flow and which consists of several pipe sections running parallel to one another, can be achieved if the brushes are fixed offset on the carrier in the longitudinal direction of the pipe sections. For cleaning a plurality of pipe sections running in parallel, the brushes, if necessary in addition to being displaced in the longitudinal direction of the pipe sections, can be fixed on the carrier perpendicular to the longitudinal direction of the pipes.
When using a cleaning tool having multiple brushes, the carrier can be formed particularly easily if it has at least one bar running perpendicular to the longitudinal direction of the tubes, on which the brushes are fixed.
To maintain the offset of the individual brushes in the longitudinal direction of the pipe sections and perpendicularly to it, it is
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moderate if the bar has two opposing side surfaces, each perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections and serving to fix the brushes, the brushes fixed on one of the side surfaces relative to the brushes fixed on the other side surface in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections are offset.
In order to fix for cleaning pipe sections arranged along a plurality of rows running parallel to one another, the carrier can have two or more bars that run perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections and bars that run parallel to one another and serve to fix the brushes.
For a space-saving arrangement of the brushes in several planes offset in the longitudinal direction of the pipe sections and perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections, the parallel bars can be arranged offset in the longitudinal direction of the pipe sections.
To connect the individual beams, the carrier can have at least one frame element running perpendicular to the longitudinal direction of the tube sections, to which the ends of the beams serving to fix the brushes are fastened.
For the fastening of bars which are arranged offset with respect to one another in the longitudinal direction of the tube sections, it is particularly expedient if the frame element has two opposite side faces which run perpendicular to the longitudinal direction of the tube sections and the ends of the bars are fixed in alternating order on these side faces.
In a particularly advantageous manner, complete cleaning of the pipe outer surfaces exposed to the flue gas stream can be achieved if at least two are in the longitudinal direction of the pipe
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Pipe sections staggered brushes are movable in abrasive contact on at least one of the pipe sections. This can ensure that the outer surface of this pipe section is completely covered by the brushes lying against it. A particularly reliable and thorough cleaning is achieved when the outer surface areas of the pipe section covered by the individual brushes overlap one another.
If the longitudinal axes of the pipe sections to be cleaned run through grid points of a two-dimensional, square grid, particularly thorough cleaning can be achieved using a simple cleaning tool if the brushes of the cleaning tool are arranged in the centers of individual squares of the grid. Each of the brushes arranged in the centers of the squares can thus be used for cleaning four pipe sections running through the respectively adjacent grid points. For this purpose, the brushes are advantageously formed essentially circular-cylindrical with a holding element arranged along the cylinder axis running in the longitudinal direction of the tube sections and bristles extending essentially radially thereto.
In order to improve the cleaning effect of such brushes, the lateral surface determined from the bristle ends facing away from the holding element can have incisions which correspond to the contour of the tube outer surfaces running through the respectively adjacent grid points.
A particularly thorough cleaning of the complete pipe outer surfaces can be achieved with this arrangement if four longitudinally staggered pipe sections along each pipe section and brushes arranged in centers of four squares with a common grid point can be moved in a grinding system. To ensure that the pipe outer surfaces covered by the individual brushes lying against a pipe section overlap.
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With this arrangement, each of the tube outer surface areas covered by the individual brushes can extend over more than a quarter of the tube circumference.
The cleaning devices described so far are particularly suitable for cleaning pipe arrangements provided in the convective part of a waste incineration plant. To clean the pipe arrangements usually located in the radiation part of a waste incineration plant with pipe sections connected to one another via a continuous web, it is particularly expedient if the cleaning tool can also be moved on the web in a grinding system.
For this purpose, the carrier of the device according to the invention preferably has a frame element which runs essentially parallel to the web and perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections and serves to fix the cleaning tool. When using a cleaning tool having a brush, the holding element of the brush is expediently fixed to the frame, while the bristles of the brush run essentially perpendicularly thereto and perpendicularly to the web.
To ensure a satisfactory cleaning effect, it is expedient if the envelope of the bristle ends facing away from the holding element corresponds at least in sections to the contour of the web.
Reliable operation of the cleaning device according to the invention can be ensured if the cleaning tool and the carrier are arranged within a duct carrying the flue gas, while the drive is mounted outside of it. The coupling of the carrier to the drive can then take place, for example, via a traction element which rotates via at least one drive element and a deflection element, for example in the form of a steel chain. The drive can be an electric motor that can be operated in two opposite directions.
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The invention is explained below with reference to the drawing, to which reference is made with regard to all the details not detailed in the description. The drawing shows:
1 is a front view of a cleaning device according to the invention,
Fig. 2 is a perspective view of part of the in
1 shown cleaning device,
3 is a side view of part of the device shown in FIG. 1,
4 shows a plan view of a part of the cleaning device shown in FIG. 1 in a bundle section, and
5 shows a perspective view of a cleaning device according to the invention for cleaning a tube wall formed from tubes connected to one another by means of webs.
1 to 4 show, for example, a device for cleaning a pipe arrangement 10 serving in the convective part of a waste incineration plant for removing the thermal energy carried in the flue gas stream.
The pipe arrangement 10 consists of a number of pipe sections 12 running parallel to one another and through grid points of a two-dimensional, square grid (cf. FIG. 4), which are connected to one another via pipe bends 16 (cf. FIG. 3). The cleaning device used to clean this tube arrangement has a carrier 20 with a number of brushes 42, 44, 46 and 48 fixed thereon. As can be seen in FIG. 1, the carrier 20 is formed on round steel chain strands 30, which run over drive rollers 32 and deflection rollers 34, on one in the form of two bevel geared motors 36
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Drive coupled.
With the bevel gear motors 36., The carrier 20 and thus also the brushes 42 to 48 can be moved back and forth in the directions indicated by the double arrow 14 in the longitudinal direction of the pipe sections 12. To control the movement of the frame 20 and thus the cleaning tool formed from the brushes 42 to 48, limit switches, not shown in the drawing, are provided at the ends of the tube sections 12.
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the carrier 20 comprises a frame 22 that extends outside the tube arrangement and in the alleys formed between the individual tube sections 12 that run perpendicular to the longitudinal direction of the tubes and serve to fix the brushes 42 to 48 The frame 22 has a double T-shaped cross-section and the beams 24 and 26 are arranged in alternating order on opposite side surfaces 22a and perpendicular to the longitudinal direction of the tubes.
22b of the frame 22 set. As can be seen particularly clearly from FIG. 2, the bars 24 and 26 are arranged offset both in the longitudinal direction of the tubes and perpendicularly to one another, so that only one of the bars runs in each tube lane and bars running in adjacent tube lanes each in the longitudinal direction of the Pipe sections 12 are offset from one another.
Brushes 42 and 44 or 46 and 48 are fixed on opposite side surfaces of the beams 24 and 26, which run perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections 12, to form a cleaning tool 40.
3, both the brushes 42 and 44 attached to the bars 24 and the brushes 46 and 48 attached to the bars 26 are staggered both in the longitudinal direction of the tube sections 12 and perpendicularly thereto. Due to the staggered arrangement of the individual office
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Most 42 to 48 is cooperating with the offset arrangement of the beams 24 and 26 serving to fix these brushes, a particularly space-saving arrangement of the brushes 42 to 48 forming the cleaning tool 40 are offset in four in the longitudinal direction of the tubes, each perpendicular to the longitudinal direction of the tubes reached.
In the embodiment of the invention explained with reference to FIGS. 1 to 4 with a tube arrangement which has lattice points of a tube section 12 which runs through and runs parallel to one another in a two-dimensional square lattice, according to FIG. 4, one of the brushes 42 to 48 is in the center of one of the squares of FIG two-dimensional grid, so that on each of the pipe sections 12 there are four brushes 42 to 48 which are arranged offset with respect to one another in the longitudinal direction of the respective pipe section and are arranged in the centers of the four squares, which have the grid point passed through by the respective pipe section 12 as a common grid point.
Each of the four brushes 42 to 48 abutting one of the pipe sections 12 can cover a little more than a quarter of the circumferential surface of the pipe section 12 in the course of the movement of the cleaning tool. In this way, the entire outer surface of all pipe sections 12 can be covered by brushes 42 to 48, the outer surface regions of pipe sections 12 covered by individual brushes 42 to 48 overlapping one another. Furthermore, each of the brushes 42 to 48 (apart from the outer brushes) can be used to clean four pipe sections 12.
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the brushes 42 to 48 are each formed essentially in the form of a flat circular cylinder with a cylinder axis running in the longitudinal direction of the tube sections 12. Each of the brushes has a holding element running along the cylinder axis and bristles extending therefrom and extending essentially in the radial direction with respect to the cylinder axis.
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To adapt to the contours of the pipe sections to be cleaned, the envelopes of the bristle ends of the individual brushes facing away from the holding elements have four symmetrically arranged, approximately quarter-circular incisions.
Such brushes provided with incisions can be produced using essentially circular cylindrical brushes with bristles of the same length as starting elements in a punching process with a correspondingly shaped punching tool.
The embodiment of the invention explained with reference to FIGS. 1 to 4 is intended for cleaning a tube arrangement 10 formed from vertically extending tube sections 12.
In a similar manner, however, the device according to the invention can also be used to clean a pipe arrangement formed from horizontally running pipe sections.
5 shows a device according to the invention for cleaning a pipe arrangement which is arranged in the radiation part of a waste incineration plant and which consists of pipe sections 112 connected to one another via continuous webs 114 and running parallel to one another. The cleaning device consists of a frame-shaped carrier 120 and a cleaning tool 140 attached to it. The cleaning tool 140 is formed from a number of brushes, each of which has a holding element 142 which is used for fixing to the carrier 120 and proceeds therefrom, perpendicular to the longitudinal direction of the pipe sections 112 and perpendicular to the continuous webs 114 have bristles 144.
In order to adapt the cleaning tool to the contour of the pipe arrangement formed from the pipe sections 112 and the webs 114, the bristles 144 have different lengths, so that the envelope of the bristle ends facing away from the holding elements 142 essentially corresponds to the contour of the outer surface of the pipe arrangement to be cleaned. To clean the pipe arrangement, the carrier 120 together with the cleaning tool 140 is outside by means of a not shown in the figure
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of the radiation part of the waste incineration plant arranged electric motor in the longitudinal direction of the pipe sections 112 back and forth, as indicated by the double arrow 116.