CH695117A5 - Verfahren zum Reinigen von Verbrennungseinrichtungen. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen  von verschmutzten bzw. verschlackten Behältern. Im Speziellen betrifft  sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Online-Sprengreinigen  von verschlackten Verbrennungseinrichtungen gemäss dem Oberbegriff  der unabhängigen Patentansprüche. 



   Heizflächen z.B. von Müllverbrennungsanlagen oder Kohlekesseln unterliegen  im Allgemeinen starken Verschmutzungen. Diese Verschmutzungen haben  anorganische Zusammensetzungen und entstehen typischerweise durch  Ablagerung von Ascheteilchen an der Wand. Beläge im Bereich von hohen  Rauchgas-Temperaturen sind meist sehr hart, da sie entweder geschmolzen  oder angeschmolzen auf der Wand kleben bleiben oder von tiefer schmelzenden  oder kondensierenden Substanzen bei deren Erstarrung an der kälteren  Kesselwand zusammengeklebt werden. Solche Beläge lassen sich durch  bekannte Reinigungsverfahren nur schwer und unzureichend entfernen.  Dies führt dazu, dass der Kessel periodisch abgestellt, abgekühlt  und manuell oder mittels Sandstrahlen gereinigt werden muss. Da solche  Kessel meist ziemlich grosse Abmessungen aufweisen, ist dazu der  Aufbau eines Gerüsts im Ofen notwendig.

   Dies erfordert zudem einen  Betriebsunterbruch von mehreren Tagen oder Wochen und ist ausserdem  für das Reinigungspersonal wegen des starken Staub- und Schmutzanfalls  äusserst unangenehm und ungesund. Neben den Reinigungskosten    sind  die Anlagenstillstandskosten durch den Produktionsausfall ein wichtiger  Kostenfaktor. 



   Herkömmliche Reinigungsverfahren sind beispielsweise Kesselklopfen,  Dampfstrahler, Wasserstrahlbläser und Kugelregen. 



   Es ist ein Reinigungsverfahren bekannt, bei dem der erkaltete oder  in Betrieb befindliche heisse Kessel mittels Einbringen und Zünden  von Sprengkörpern gereinigt wird. Bei dem im Dokument EP 1 067 349  beschriebenen Verfahren, wird ein Sprengkörper mittels einer gekühlten  Lanze in die Nähe der verschmutzten Heizfläche gebracht, wo die Sprengladung  gezündet wird. Die Heizflächen-Anbackungen werden durch die Wucht  der Detonation sowie durch die von den Schockwellen erzeugten Wandschwingungen  abgesprengt. Die Reinigungszeit kann mit dieser Methode im Vergleich  zu den herkömmlichen Reinigungsverfahren wesentlich verkürzt werden.  Die Reinigung kann mit den nötigen Sicherheitsvorkehrungen, online,  d.h. während des Betriebs des Verbrennungsofens bzw. noch im heissen  Zustand des Behälters stattfinden.

   Es ist möglich, einen Kessel auf  diese Art innert Stunden zu reinigen, wozu mit einer herkömmlichen  Reinigungsmethode Tage gebraucht werden. 



   Nachteilig bei dem in EP 1 067 349 beschriebenen Verfahren ist die  Notwendigkeit von Sprengstoff. Neben den hohen Kosten für das Sprengmaterial  muss zur Vermeidung von Unfällen ein grosser Sicherheitsaufwand betrieben  werden. Das Einbringen von Sprengmaterial in einen heissen Behälter  erfordert zudem ein absolut zuverlässiges und effizientes Kühlsystem,  um ein vorzeitiges Detonieren des Sprengstoffs zu verhindern. 



     Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reinigung von  verschmutzten bzw. verschlackten Verbrennungsanlagen oder Behältern  zu schaffen, bei welchem die Anlage während der Reinigung nicht abgestellt  werden muss, die Gefährdung von Personal und Anlageteilen während  des Reinigungsverfahrens minimiert wird und die Anlage in kurzer  Zeit wieder in betriebsfähigem, sauberem Zustand ist. Des Weiteren  ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der  das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren durchgeführt werden kann.                                                            



   Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen  definiert ist. 



   Das hier offenbarte Reinigungsverfahren beruht darauf, flüssige und/oder  gasförmige Stoffe, die einzeln oder als Gemisch explosiv sind, in  die Nähe eines zu reinigenden Objekts zu bringen, um anschliessend  das mindestens teilweise gasförmige explosive Gemisch zur Explosion  zu bringen. 



   Das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren ist besonders geeignet  für Verbrennungsanlagen mit klebriger, zu Anbackungen neigender Flugasche,  hervorgerufen speziell durch die Verbrennung von Kohle, Müll, Klärschlamm  oder Sondermüll. Dies gilt insbesondere im Bereich von Dampferzeugern  von Verbrennungsanlagen. Das Reinigungsverfahren lässt sich aber  auch zur Beseitigung von Verschmutzungen in anderen Anlagen mit harten  Schmutzablagerungen anwenden, wie z.B. in Rauchgasreinigungsanlagen,  Papiermühlen, Silos, in der Zement-industrie usw. Die Sprengreinigung  kann während des Betriebs einer Anlage, d.h. online, bzw. bei noch  heissen Behältern und äusserst gezielt und genau dosiert durchgeführt  werden. Dadurch werden Betriebsausfallkosten gesenkt und keine von  der Reinigung nicht betroffenen Anlageteile oder Behälterabschnitte  werden unnötig belastet.

   Auch werden die Gefahren für das Anlagenpersonal  minimiert. 



     In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Reinigungsverfahrens  wird ein Brennstoff, flüssig oder gasförmig, z.B. Acetylen, Benzin,  Öl etc., und ein Oxidationsmittel, z.B. Sauerstoff, in die Nähe einer  zu reinigenden Fläche gebracht. Dort werden die Stoffe miteinander  vermischt und anschliessend gezündet. Die Wucht der Explo-sion und  die durch die Stosswellen in Schwingung gebrachte Fläche, z.B. eine  Behälterwand, bewirken das Absprengen der Wandanbackungen und somit  das Reinigen der Fläche. 



   Die für eine Reinigung notwendige Stärke der Explosion und somit  die Menge der verwendeten Stoffe, richtet sich nach der Art der Verschmutzung  und nach Grösse und Art des verschmutzten Behälters. Beispielsweise  liegt die für eine wirkungsvolle Reinigung notwendige Mischgasmenge  von Acetylen und Sauerstoff zwischen 5 und 30 Liter pro Explosion.  Das optimale Mischungsverhältnis der Gase lässt sich aus der Stöchiometrie  der Gase berechnen und beträgt für Acetylen und Sauerstoff 1:3. Die  Möglichkeit der optimalen Dosierung der verwendeten Stoffe vermindert  einerseits die Reinigungskosten, andererseits das Gefahrenrisiko  für Anlage und Personen. 



   Der bzw. die Stoffe werden vorzugsweise mittels einer rohrähnlichen  Vorrichtung in eine Anlage bzw. einen Behälter eingeführt und in  die Nähe der zu reinigenden Stelle gebracht. Bei einer Online-Reinigung  können der zu reinigende Behälter und z.B. das strömende Rauchgas  bis zu 1000 DEG C heiss sein. Dies bedeutet, dass zur Vermeidung  einer vorzeitigen Explosion die für die Reinigung verwendeten Stoffe,  z.B. Gase und Brennstoffe, schneller an die gewünschte Stelle gebracht  werden sollten, als diese sich z.B. durch Wärmestrahlung erhitzen  können. Vorzugsweise werden die Stoffe thermisch isoliert und/oder  gekühlt. Dies kann durch ein thermisch isolierendes Rohr bzw. durch  eine am Rohr angebrachte oder durch das Rohr geführte Kühlung, z.B.  in Form von Wasserzerstäubung oder Luftzufuhr, geschehen. 



     Um eine vorzeitige Explosion ganz zu umgehen, wird das explosive,  mindestens teilweise gasförmige Gemisch vorzugsweise erst an der  Stelle hergestellt, an der die Explosion erfolgen soll. Dies geschieht  bspw. durch Mischung eines brennbaren Gases und eines Oxidationsmittels.  Es ist aber auch möglich, mit den nötigen Sicherheitsvorkehrungen,  z.B. einer effizienten Kühlung und/oder geeigneten Gas- bzw. Brennstoffzufuhr,  direkt ein explosives Gas oder Gasgemisch in eine Anlage bzw. einen  Behälter einzubringen. Wird anstelle eines gasförmigen ein flüssiger  Stoff, z.B. Brennstoff, verwendet, so wird dieser vorzugsweise durch  die rohrähnliche Vorrichtung an die zu reinigende Stelle gebracht,  z.B. mittels einer geeigneten Pumpvorrichtung, wo er vorzugsweise  zerstäubt wird.

   Dies kann beispielsweise durch Druck- oder Gaszerstäubung  geschehen, z.B. unter Verwendung eines in der Reinigung benutzten  Gases. 



   Die Dosierung von Gasen bzw. von Gasgemischen u.U. auch von flüssigen  Stoffen, erfolgt vorzugsweise über Druckbehälter, im Falle von zwei  Gasen vorzugsweise über zwei separate Druckbehälter, in die vorgängig  exakt dosierte Gasmengen eingebracht werden können. Das Verwenden  von separaten Druckbehältern bietet den Vorteil, dass die Mengen  und damit die Fülldrücke in diesen Behältern der gewünschten Stärke  der Explosion sehr einfach angepasst werden können. 



   Wird ein explosives Gemisch erst in der Nähe der zu reinigenden Fläche  hergestellt, bspw. durch eine separate Führung der einzelnen Gase  bzw. Brennstoffe in einem Rohr, so kann zur Vermeidung einer Verdünnung  der Gase vor der vollständigen Vermischung, z.B. durch Umgebungsluft  oder Rauchgas, die Vermischung der Gase und/oder der Brennstoffe  in einem geeigneten elastischen dünnwandigen Behälter, z.B. in einem  Ballon, geschehen. Der Ballon ist vorzugsweise am einen Ende des  Rohres angebracht und wird durch die Gase selber aufgeblasen. Um  eine vorzeitige Explosion des Ballons zu verhindern, sollte er schneller  aufgeblasen werden, als er sich durch Konvektion oder Strahlung aufheizt,  oder er sollte gekühlt werden. Die    Kühlung kann z.B. durch Aufsprühen  von Wasser, Luft oder einer Mischung beider Medien auf den Ballon  erfolgen.

   Möglich ist auch das Eindüsen von Wassertropfen in den  Ballon während des Aufblasens, so dass seine Oberfläche von Innen  her gekühlt wird. Dies kann beispielsweise auch mit dem Einbringen  eines flüssigen Stoffes kombiniert werden. Des Weiteren kann der  Ballon mittels einer thermisch isolierenden Schutzhülle vor frühzeitigem  Explodieren geschützt werden. Die Kühlung der gasförmigen bzw. flüssigen  Stoffe kann somit direkt oder indirekt erfolgen. Eine indirekte Kühlung  ist bspw. eine thermische Isolation oder das aktive Kühlen der Zufuhrleitungen  bzw. des Ballons oder einer Schutzhülle. Ein direktes Kühlen würde  bspw. ein Mischen eines Stoffes mit einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser,  oder eines Gases, z.B. Luft, beinhalten. 



   Die Zündung des explosiven Gasgemisches bzw. Flüssigkeit-/Gasgemisches,  mit oder ohne Ballon bzw. Schutzhülle, erfolgt mit aus dem Stand  der Technik bekannten Mitteln. Vorzugsweise geschieht dies durch  elektrisch ausgelöste Funkenzündung, durch Hilfsflammen oder durch  pyrotechnische Zündung mit Hilfe von entsprechend angebrachten Zündmitteln  und Zündvorrichtungen. Die Zündmittel sind vorzugsweise im Bereich  des einen Endes des Rohres, am Rohr selber oder am Ballon angebracht.  Das Betätigen der Zündvorrichtung sowie der Ablauf des Einströmens  der Gase und/oder Einleiten von flüssigen Stoffen bzw. der Ablauf  des Aufblasens eines Ballons, geschieht vorzugsweise und sicherheitshalber  mittels einer Steuervorrichtung. 



   Der Ablauf einer Sprengung in einem heissen Behälter geschieht in  einer bevorzugten Ausführungsform folgendermassen: - Die Gas-Druckbehälter  werden aus Druckgasflaschen mit den jeweiligen Gasen, z.B. Acetylen  und Sauerstoff, gefüllt.   - Am einen Ende des Rohres wird ein  Ballon befestigt, z.B. aufgesteckt bzw. geklemmt. - Die Ballonkühlung  wird aktiviert und/oder die Schutzhülle befestigt. - Das Rohr wird  von aussen in den zu reinigenden Behälter gesteckt, so dass das Rohrende  mit dem angebrachten Ballon vor der zu reinigenden Fläche platziert  wird. - Die Ventile der Gas-Druckbehälter werden geöffnet und der  Ballon mit der Gasmischung gefüllt. - Die Zündvorrichtung wird  betätigt und die Explo-sion ausgelöst. 



   Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Vorrichtung zum erfindungsgemässen  Reinigungsverfahren von verschlackten Behältern anhand einer Figur  näher erläutert. 



   Fig. 1 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung einer bevorzugten  Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. 



   In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemässen  Reinigungsverfahren zum Entfernen von Anbackungen oder Verschlackungen  in Behälter und Anlagen schematisch dargestellt. Die Vorrichtung  10 beinhaltet rohrähnliche Zufuhrleitungen 1, 2, durch die unterschiedliche  Gase, z.B. Sauerstoff 3 und Acetylen 4, aber auch flüssige Brennstoffe  oder Oxidationsmittel, in die Nähe einer zu    reinigenden Wand 5  geleitet werden. Die Gase 3, 4 und/oder Flüssigkeiten bilden im Bereich  der Wandverschmutzung 6 ein explosives Gemisch 7. Mittels einer Zündvorrichtung  8, die sich von ausserhalb des zu reinigenden Behälters oder der  Anlage steuern lässt, wird das explosive Gemisch 7 bspw. durch Bildung  eines Zündfunkens 9 gezündet.

   Die Explosion kann auch durch eine  sich im Bereich des Gemisches 7, z.B. an den Zufuhrleitungen 1, 2,  befindliche Zündung ausgelöst werden. Die Zufuhrleitungen 1, 2 bzw.  die Zündvorrichtung 8 sind so gestaltet, dass der Zündfunke 9 nicht  direkt vor einem Ende einer Zufuhrleitung 1, 2 zu liegen kommt, um  einen Rückschlag der Reinigungsvorrichtung 10 bzw. eine Rückzündung  in die Zufuhrleitungen 1, 2 zu verhindern. Dies kann dadurch realisiert  werden, indem der Zündfunke 9 im Bereich zwischen den Enden von unterschiedlich  langen Zufuhrleitungen 1, 2 zu liegen kommt. 



   Die Zufuhrleitungen 1, 2 und Zündvorrichtung 8 oder Teile davon können  auch gemeinsam in einer rohrähnlichen Hülle, z.B. einem Rohr, untergebracht  werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 10 mit einer Kühlung versehen.  Die Kühlung kann in Form von Luft- und/oder Wasserzufuhr die Zufuhrleitungen  1, 2 oder die eventuell vorhandene gemeinsame Hülle von aussen oder  innen kühlen. Bei einem an der Vorrichtung 10 vorhandenen elastischen  Behälter, z.B. einem Ballon, zum Schutz der Gase vor Verdünnung,  kann die Wasserkühlung auch bis in den Ballon hinein geführt werden.  So wird das im Ballon befindliche Gas- oder Gas-/Flüssigkeitsgemisch  bzw. der Ballon gekühlt.

   Die für die Zufuhrleitungen 1, 2 und/ oder  ein gemeinsames Rohr verwendeten Materialien besitzen thermisch isolierende  Eigenschaften, um das darin befindliche Gas 3, 4 oder die Flüssigkeit  vor äusseren Hitzeeinflüssen, z.B. Rauchgas, zu schützen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen in Behältern und Anlagen mittels Sprengtechnologie, wobei ein explosives Gemisch (7), das mindestens teilweise gasförmig ist, in die Nähe der Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen (6) gebracht wird, und das explosive Gemisch (7) zur Explosion gebracht wird.

2. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen in Behältern oder Anlagen mittels Sprengtechnologie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung bei heissem Behälter bzw. im Betrieb der Anlage durchgeführt wird.

3. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive, mindestens teilweise gasförmige Gemisch (7) in der Nähe einer zu reinigenden Fläche (5) gemischt wird.

4.

Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gase (3, 4) oder das explosive Gemisch (7) aus einem Druckbehälter in einen rohrähnlichen Behälter (1, 2) strömen.

5. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive Gemisch (7) durch Vermischen von einem gasförmigen Brennstoff (4) und einem gasförmigen Oxidationsmittel (3) entsteht.

6. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiger Brennstoff Acetylen (4) verwendet wird.

7. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiges Oxydationsmittel Sauerstoff (3) verwendet wird.

8.

Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Gase (3, 4) oder das explosive Gemisch (7) ein dünnwandiger Behälter aufgeblasen wird.

9. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als dünnwandiger Behälter ein elastischer Ballon verwendet wird.

10. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dünnwandige Behälter gekühlt wird.

11. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass der dünnwandige Behälter durch eine Schutzhülle thermisch isoliert wird.

12. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw.

Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive Gemisch (7) direkt oder indirekt gekühlt wird.

13. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive Gemisch (7) durch Einblasen von Luft, Wasser oder einem Gemisch beider Medien gekühlt wird.

14. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung während des Aufblasens Wasser in einen dünnwandigen Behälter gebracht wird.

15. Vorrichtung zum Reinigen von Verschmutzungen bzw.

Anbackungen in Behältern und Anlagen zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass es Zufuhrmittel (1, 2) aufweist, um flüssige oder gasförmige Stoffe, oder ein explosives mindestens teilweise gasförmiges Gemisch (7) in den Bereich von verschmutzten bzw. mit Anbackungen (6) versehenen Wandbereich (5) zu führen, und, dass es Zündmittel (8) zum Zünden des explosiven Gemisches oder der ein explosives Gemisch (7) bildenden Stoffe (3, 4) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Kühlung beinhaltet.