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Einrichtung zur Kesselreinigung Das vorliegende Patent betrifft eine Einrichtung zur rauchgasseitigen Kesselreinigung durch Versprühen einer wässerigen alkalischen Lösung.
Das Patent betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der Einrichtung.
Es ist bekannt, zur rauchgasseitigen Reinigung von Kesseln wässerige alkalische Lösungen direkt auf die verschmutzte rauchgasseitige Kesselwand aufzubringen. Es ist auch bekannt, Soda oder eine ähnliche alkalische wässerige Lösung auf die saubere rauchgasseitige Kesselwand zu verteilen, wobei die so gebildete Schicht eine Verschmutzung verhindern bzw. eine allfällige Reinigung erleichtern soll.
Die nachteiligen Wirkungen von übermässigen Russ-, Teer- und Schwefelablagerungen in Heizkesseln sind bekannt, da derartige Beläge den Wärmeübergang vom Feuerraum zur Kesselwand verschlechtern. Die dadurch bedingte Verringerung der Wirtschaftlichkeit eines Kessels bedingt eine periodische Reinigung desselben.
Während auf dem Gebiet der Kesselreinigung von mit Kohlen beheizten Heizkesseln schon eine gewisse Praxis besteht, ist bei den neuerdings in zunehmendem Masse verwendeten, mit Ölbrennern beheizten Kesseln auf Grund des andersartigen Brennmaterials auch mit entsprechend anderen Ablagezungen zu rechnen. Die bekannten Reinigungsmethoden versagen hier jedoch häufig. Es bestand daher die Notwendigkeit, ein geeignetes System zur rauchgasseitigen Kesselreinigung zu entwickeln, das praktisch universal anwendbar ist und zur Reinigung der verschiedenartigsten Kesselrückstände geeignet ist.
Die Einrichtung nach der Erfindung soll für alle praktisch in Betracht kommenden Heizungssysteme mit Vorteil eingesetzt werden und mit geringerem Arbeitsaufwand als bisher eine vollständige Reinigung erzielen können. Dabei soll selbstverständlich eine Schädigung des gereinigten Kessels unter allen Umständen ebenso ausgeschlossen sein wie eine gesundheitliche Gefährdung des mit der Reinigung betrauten Arbeiters. Das bei der Kesselreinigung erzielbare optimale Ergebnis einer gussreinen Beseitigung von Ablagerungen soll ohne weiteres mit der erfindungsgemässen Einrichtung ermöglicht werden.
Unter gussrein ist dabei der Oberflächenzustand zu verstehen, der dem Neuzustand einer Kesselanlage mit Gussteilen entspricht. Selbstverständlich gilt dieser Ausdruck sinngemäss auch für Kesselteile, die nicht als Gussteile zu bezeichnen sind.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren eines druckdicht verschliessbaren, stehenden und transportablen Behälters eine Wasserverteilungsvorrichtung angeordnet ist, welche mit mindestens einer Wasserzuführungsleitung an der Aussenseite des Behälters in Verbindung steht, und dass mindestens eine Abflussleitung zur Verbindung des Innenraumes des Behälters mit einer Sprühdüse vorgesehen ist, wobei die Abflussleitung im Innenraum des Behälters mit einem Filter versehen ist und wobei die Mündung der Abflussleitung in den Behälter tiefer liegt als der oberste Teil des letzteren.
Das Verfahren zum Betrieb der Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass man den Innenraum des Behälters zwischen der Wasserverteilungsvorrichtung und dem Filter mindestens teilweise mit einem pulverförmigen oder körnigen, in Wasser löslichen, stark alkalischen Stoff füllt, den geschlossenen Behälter über die Wasserverteilungs- vorrichtung mit Wasser unter Druck beschickt, so
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dass im Behälter eine gesättigte alkalische Lösung entsteht, welche unter dem Druck des bei der Beschickung mit Wasser im oberen Teil des Behälters entstandenen Luftpolsters steht,
und dass man die alkalische Lösung über den Filter der Sprühdüse zuführt, um als Sprühstrahl auf der Rauchgasseite eines Heizkessels verteilt zu werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung soll anhand der Zeichnung in einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung eine mit einem Absperrorgan 1' versehene, an eine nicht näher dargestellte Hauptwasserleitung angeschlossene Leitung 1 gezeigt. An diese schliesst eine flexible Zuführungsleitung 2 mit einem Absperrorgan 3 an, die in den Behälter 4 mündet. Die flexible Leitung 2 kann über einen Durchlauferhitzer oder Boiler 5 führen, so dass der Behälter 4 mit heissem Wasser versorgt werden kann. Es können im übrigen mehr als eine solche Leitung 2 vorhanden sein. Im Inneren des Behälters 4 ist an dessen Boden eine Wasserverteilungsvorrichtung 6 angeordnet, die in der gezeigten Ausführungsform als kreisringförmiges Rohr dargestellt ist, welches an seiner Oberseite mit einer Vielzahl von Bohrungen 7 versehen ist.
In gleicher Weise kann beispielsweise ein spiralförmiges Rohr oder ein plattenförmiger Hohlkörper verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, durch Einsatz eines doppelten, mit Durchtrittsöffnungen versehenen Bodens im Behälter 4 oberhalb der Mündung der Leitung 2 in den Behälter 4 eine im untersten Teil des letzteren befindliche Wasserkammer zu bilden, die ebenfalls als Wasserverteilungsvorrich- tung wirkt.
Der Behälter 4 ist ein druckdicht verschliessbarer stehender und transportabler Zylinder mit einer halsartigen Verengung 8 an seiner Oberseite. Die Verengung 8 ist mit einem Flansch 9 versehen, auf welchem der Deckel 10 mittels geeigneter Dichtungen befestigt wird. Der Deckel 10 ist mit einer Öffnung 11 versehen, die über den Schraubstopfen 12 geschlossen werden kann.
An den Seitenwänden des Behälters 4 sind zwei Abflussleitungen 13, 14 mit entsprechenden Absperrorganen 13', 14' vorgesehen, die jeweils über die Filter 15, 16 mit dem Innenraum des Behälters 4 in Verbindung stehen. Die Abflussleitungen 13 und 14 sind so ausgebildet, dass sie lösbar mit flexiblen Leitungen 17, 18 verbunden werden können, die an ihren den Abflussleitungen 13, 14 abgekehrten Enden mit Sprüheinrichtungen 19, 20 ausgerüstet sind. Diese Sprüheinrichtungen 19, 20 sind mit Sprühdüsen 21, 22 versehen. Zweckmässigerweise wird die Einrichtung zur überwachung des Betriebes mit einem Manometer 23 vervollständigt.
Die Mündung jeder Abflussleitung in den Behälter liegt tiefer als der oberste Teil des letzteren.
Zum Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird durch die Öffnung 11 im Deckel 10 ein pulverförmiges oder körniges bzw. granuliertes wasser- lösliches alkalisches Material eingeführt. Vorzugsweise wird dazu eine Mischung aus annähernd gleichen Teilen caleinierter Soda (Na.,C03) und Tri- natriumphosphat (Na3P04) verwendet. Mischungen von 40 bis 60 Teilen calcinierter Soda mit 60 bis 40 Teilen Trinatriumphosphat haben sich als vielseitig anwendbar erwiesen, doch können für bestimmte Zwecke die Proportionen verändert und die erwähnten Stoffe durch andere, analog wirkende Verbindungen ersetzt werden.
Neben den Alkali- carbonaten kommen auch die Alkalihydroxyde und dergleichen in Frage. Auch die entsprechenden Erdalkaliverbindungen sind, wenn sie entsprechend wasserlöslich sind und basisch reagieren, verwendbar. Es kann auch zweckmässig sein, bestimmte Zusatzstoffe, wie Netzmittel und dergleichen, diesem festen Material beizumischen, wenn dies für die Entfernung bestimmter Arten von Kesselablagerungen erforderlich ist.
Die Filter 15, 16 sollen aus alkalibeständigem Material, beispielsweise aus entsprechend angeordneten Sieben aus Metall, wie rostfreien Stahl, bestehen. Sie sollen verhindern, dass das ungelöste alkalische Material sowie feste Verunreinigungen in die Leitungen 17 und 18 bzw. die Düsen 21 und 22 gelangen und Betriebsstörungen verursachen.
Die Füllhöhe des basischen Festmaterials im Behälter 4 richtet sich einerseits nach der durchzuführenden Reinigungsarbeit, anderseits nach der Kapazität des Behälters 4. Die Füllung ist nicht grösser zu wählen, als höchstens zur Ausfüllung des Raumes zwischen der Wasserverteilungsvorrich- tung 6 und den Filtern 15 und 16 erforderlich ist.
Nach dem Füllen des Behälters 4 mit festem alkalischem Material und Verschliessen der Einfüll- öffnung 11 wird der Behälter 4 bei geschlossenen Absperrorganen 13' und 14' mit Wasser beschickt. Der Wasserdruck in der Zuführungsleitung 2 soll vorzugsweise über 2 atü liegen, was bei den meisten Wasserversorgungssystemen ohne weiteres möglich ist. Gegebenenfalls können Hilfsmittel zur Erzeugung eines höheren Druckes, beispielsweise Pumpen, in der Zuführungsleitung 2 vorgesehen sein.
Das zugeleitete, durch die Öffnungen 7 verteilte Wasser durchdringt nun das feste alkalische Material von unten nach oben und löst dabei einen Teil dieses Materials. Gleichzeitig entsteht in dem Oberteil des Behälters 4 ein Luftkissen, dessen Druck am Manometer 23 abgelesen werden kann. Der Druck des Luftpolsters wird schliesslich einen Wert annehmen, der dem Druck des zugeleiteten Wassers entspricht, so dass kein weiteres Wasser in den Behälter 4 gelangt. Erst bei Öffnung der Absperrorgane 13', 14' wird weiteres Wasser zugeführt. Auf diese Weise wird bei entsprechender Abstimmung von Behältervolumen auf die pro Zeiteinheit abzugebende Menge alkalischer Lösung im Behälter 4 laufend eine relativ konzentrierte bzw. gesättigte alkalische Lösung entstehen.
Gleichzeitig
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kann sichergestellt werden, dass die aus den Abfluss- leitungen 13, 14 austretende Lösung stets die den Arbeitsbedingungen entsprechende Maximalkonzentration aufweist, da das in den Behälter _4 eingeführte Wasser nur durch das feste alkalische Material zu den Abflussleitungen 13, 14 gelangen kann. Selbstverständlich können mehr als zwei solche Leitungen oder auch nur eine Leitung vorgesehen werden, je nach Grösse des Behälters 4. An den Abflussleitun- gen 13, 14 werden die mit den Sprüheinrichtungen 19, 20 verbundenen Zuleitungen 17, 18 angeschlossen.
Es ist zweckmässig, die Sprüheinrichtungen 19, 20 so auszubilden, dass zwischen der Düse 21 bzw. 22 und dem Betätigungsorgan zur Regelung der versprühten Menge ein entsprechend langes bzw. verlängerbares Zwischenstück vorgesehen ist. Dadurch kann die Behandlung des rauchgasseitig zu reinigenden Heizkessels mit der Lösung während des Betriebes, das heisst unter Befeuerung des Kessels durchgeführt werden, was die Reinigungswirkung der alkalischen Lösung erheblich verbessert. Unter der Wirkung der Feuerungshitze werden die zu entfernenden Verbrennungsrückstände durch die alkalische Lösung mindestens teilweise aufgeschlossen und lassen sich in diesem Zustand ohne Schwierigkeiten von der Kesselwand entfernen.
Für den praktischen Betrieb ist die beschriebene Einrichtung unter anderem aus folgenden Gründen besonders vorteilhaft und den bekannten Systemen überlegen: Die Einrichtung wird durch Füllung mit dem alkalischen Material betriebsbereit und die mit der Handhabung konzentrierter alkalischer Lösungen verbundenen Gefahren und Schwierigkeiten werden vermieden. Durch Anschluss an eine Wasserleitung in der Nähe der Arbeitsstelle kann bei entsprechend ausgebildeten Versorgungsleitungen, das heisst der Wasserzuführungsleitung 2 bzw. der Leitungen 17, 18, sowie bei Verwendung entsprechend langer Düsenrohre jedes beliebige Arbeitsfeld mit einer konzentrierten alkalischen Lösung versorgt werden, ohne dass die alkalische Lösung selbst das Bedienungspersonal gefährdet.
Nach Beendigung des Arbeitsganges wird die Einrichtung in einfacher und ungefährlicher Weise dadurch gereinigt, dass so lange Wasser durch die Einrichtung geschickt wird, bis praktisch das gesamte alkalische Material aus dem Behälter 4 entfernt ist. Dies kann beispielsweise durch Messung des pH-Wertes des an den Düsen 21, 22 austretenden Wassers ohne weiteres überwacht werden. Die normale Wartung der Einrichtung kann daher auf die gelegentliche Reinigung der Filter 15, 16 beschränkt werden.
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Device for boiler cleaning The present patent relates to a device for flue gas-side boiler cleaning by spraying an aqueous alkaline solution.
The patent also relates to a method of operating the device.
It is known to apply aqueous alkaline solutions directly to the contaminated boiler wall on the flue gas side for cleaning boilers on the flue gas side. It is also known to distribute soda or a similar alkaline aqueous solution on the clean boiler wall on the flue gas side, the layer thus formed being intended to prevent contamination or to facilitate any cleaning.
The disadvantageous effects of excessive soot, tar and sulfur deposits in boilers are known, since such deposits impair the heat transfer from the furnace to the boiler wall. The resulting reduction in the economy of a boiler requires periodic cleaning of the same.
While there is already a certain amount of practice in the field of boiler cleaning of boilers heated with coal, the boilers heated with oil burners, which have recently been used to an increasing extent, have to be reckoned with correspondingly different storage tabs due to the different types of fuel. However, the known cleaning methods often fail here. There was therefore a need to develop a suitable system for cleaning the flue gas side of the boiler, which is practically universally applicable and which is suitable for cleaning a wide variety of boiler residues.
The device according to the invention should be used with advantage for all practically possible heating systems and should be able to achieve complete cleaning with less effort than before. It goes without saying that damage to the cleaned boiler should be ruled out under all circumstances, as well as any health risk to the worker entrusted with the cleaning. The optimal result that can be achieved during boiler cleaning of a cast-free removal of deposits should be made possible without further ado with the device according to the invention.
In this context, cleanly cast is understood to mean the surface condition that corresponds to the new condition of a boiler system with cast parts. Of course, this expression also applies to boiler parts that are not to be referred to as cast parts.
The device according to the invention is characterized in that a water distribution device is arranged inside a pressure-tight closable, standing and transportable container, which is connected to at least one water supply line on the outside of the container, and that at least one drainage line for connecting the interior of the container is provided with a spray nozzle, wherein the drain line in the interior of the container is provided with a filter and wherein the mouth of the drain line in the container is lower than the uppermost part of the latter.
The method for operating the device is characterized according to the invention in that the interior of the container between the water distribution device and the filter is at least partially filled with a powdery or granular, water-soluble, strongly alkaline substance, the closed container with water via the water distribution device loaded under pressure, so
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that a saturated alkaline solution is created in the container, which is under the pressure of the air cushion created in the upper part of the container when the water was charged,
and that the alkaline solution is fed through the filter of the spray nozzle in order to be distributed as a spray jet on the flue gas side of a heating boiler.
The device according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing in a preferred embodiment.
The drawing shows a schematic representation of a line 1 provided with a shut-off device 1 'and connected to a main water line (not shown in detail). This is followed by a flexible feed line 2 with a shut-off device 3, which opens into the container 4. The flexible line 2 can lead over a flow heater or boiler 5 so that the container 4 can be supplied with hot water. There can also be more than one such line 2. In the interior of the container 4, a water distribution device 6 is arranged on the bottom thereof, which is shown in the embodiment shown as a circular tube which is provided with a plurality of bores 7 on its upper side.
In the same way, for example, a spiral tube or a plate-shaped hollow body can be used. Furthermore, it is possible, by using a double bottom provided with passage openings in the container 4 above the mouth of the line 2 in the container 4, to form a water chamber located in the lowest part of the latter, which also acts as a water distribution device.
The container 4 is a standing and transportable cylinder which can be closed in a pressure-tight manner and has a neck-like constriction 8 on its upper side. The constriction 8 is provided with a flange 9 on which the cover 10 is attached by means of suitable seals. The cover 10 is provided with an opening 11 which can be closed via the screw plug 12.
On the side walls of the container 4, two outflow lines 13, 14 with corresponding shut-off devices 13 ', 14' are provided, which are each connected to the interior of the container 4 via the filters 15, 16. The drain lines 13 and 14 are designed such that they can be detachably connected to flexible lines 17, 18 which are equipped with spray devices 19, 20 at their ends facing away from the drain lines 13, 14. These spray devices 19, 20 are provided with spray nozzles 21, 22. The device for monitoring operation is expediently completed with a manometer 23.
The mouth of each drain line into the container is lower than the top of the latter.
To operate the device described, a powdery or granular or granulated water-soluble alkaline material is introduced through the opening 11 in the cover 10. A mixture of approximately equal parts caleinated soda (Na., CO 3) and tri-sodium phosphate (Na 3 PO 4) is preferably used for this. Mixtures of 40 to 60 parts of calcined soda with 60 to 40 parts of trisodium phosphate have proven to be versatile, but the proportions can be changed for certain purposes and the substances mentioned can be replaced by other, analogously acting compounds.
In addition to the alkali carbonates, the alkali hydroxides and the like are also suitable. The corresponding alkaline earth compounds can also be used if they are appropriately water-soluble and have a basic reaction. It can also be useful to add certain additives, such as wetting agents and the like, to this solid material if this is necessary for the removal of certain types of boiler deposits.
The filters 15, 16 should be made of alkali-resistant material, for example appropriately arranged screens made of metal, such as stainless steel. They are intended to prevent the undissolved alkaline material and solid impurities from getting into the lines 17 and 18 or the nozzles 21 and 22 and causing operational problems.
The filling level of the basic solid material in the container 4 depends on the one hand on the cleaning work to be carried out and on the other hand on the capacity of the container 4. The filling should not be chosen greater than at most to fill the space between the water distribution device 6 and the filters 15 and 16 is required.
After the container 4 has been filled with solid alkaline material and the filling opening 11 has been closed, the container 4 is charged with water with the shut-off devices 13 'and 14' closed. The water pressure in the supply line 2 should preferably be above 2 atmospheres, which is easily possible with most water supply systems. If necessary, aids for generating a higher pressure, for example pumps, can be provided in the supply line 2.
The supplied water distributed through the openings 7 now penetrates the solid alkaline material from bottom to top and in the process dissolves part of this material. At the same time, an air cushion is created in the upper part of the container 4, the pressure of which can be read on the manometer 23. The pressure of the air cushion will finally assume a value which corresponds to the pressure of the supplied water, so that no further water can enter the container 4. Only when the shut-off devices 13 ', 14' are opened is further water supplied. In this way, if the container volume is appropriately matched to the amount of alkaline solution to be dispensed per unit of time in the container 4, a relatively concentrated or saturated alkaline solution will continuously arise.
Simultaneously
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It can be ensured that the solution emerging from the drainage lines 13, 14 always has the maximum concentration corresponding to the working conditions, since the water introduced into the container _4 can only reach the drainage lines 13, 14 through the solid alkaline material. Of course, more than two such lines or only one line can be provided, depending on the size of the container 4. The supply lines 17, 18 connected to the spraying devices 19, 20 are connected to the discharge lines 13, 14.
It is expedient to design the spray devices 19, 20 in such a way that a correspondingly long or extendable intermediate piece is provided between the nozzle 21 or 22 and the actuating element for regulating the sprayed amount. As a result, the heating boiler to be cleaned on the flue gas side can be treated with the solution during operation, that is to say while the boiler is being lit, which considerably improves the cleaning effect of the alkaline solution. Under the effect of the firing heat, the combustion residues to be removed are at least partially broken down by the alkaline solution and can be removed from the boiler wall in this state without difficulty.
For practical operation, the device described is particularly advantageous and superior to the known systems for the following reasons, among others: The device is ready for operation by filling it with the alkaline material and the dangers and difficulties associated with handling concentrated alkaline solutions are avoided. By connecting to a water pipe in the vicinity of the work site, with appropriately designed supply lines, i.e. the water supply line 2 or the lines 17, 18, as well as with the use of correspondingly long nozzle pipes, any work area can be supplied with a concentrated alkaline solution without the alkaline solution Solution even endangers the operating personnel.
After completion of the operation, the device is cleaned in a simple and safe manner by sending water through the device until practically all of the alkaline material has been removed from the container 4. This can be easily monitored, for example, by measuring the pH value of the water exiting at the nozzles 21, 22. The normal maintenance of the device can therefore be limited to the occasional cleaning of the filters 15, 16.