DE102004013304B4

DE102004013304B4 - Anordnung und Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem Tank

Info

Publication number: DE102004013304B4
Application number: DE102004013304.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Christ Bernhard; Dipl.-Ing. Rieck Ronald; Dipl.-Ing. Witing Holger
Original assignee: Nukem Technologies GmbH
Current assignee: Nukem Technologies GmbH
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013304A1; UA86351C2

Abstract

Anordnung zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank (10, 12, 14, 28), in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in dessen Kopf- bzw. Deckenwandung (34) vorhandene verschließbare Öffnung (18, 20, 22) zugänglich ist, umfassend ein über die Öffnung in den Behälter einbringbares und in dem Behälter verfahrbares Fahrzeug (44) mit zumindest einer Flüssigkeit abgebenden Düse (92, 94) sowie einer aus dem Behälter Flüssigkeit und Ablagerungsteile absaugenden Saugeinrichtung, wobei die zumindest eine Düse und die Saugeinrichtung in einem Flüssigkeitskreislauf angeordnet sind, dem Flüssigkeit und Ablagerungsteile entnehmbar sind, in dem Flüssigkeitskreislauf eine Pumpe (58) angeordnet ist und dem Flüssigkeitskreislauf ein Wärmeaggregat und/oder eine pH-Wert der Flüssigkeit einstellende Dosiereinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Öffnung (18, 20, 22, 38) eine Handschuh-Box (42) angeordnet ist, von der über die Öffnung das Fahrzeug (44) mittels eines Zugmittels in den Behälter einbringbar und aus diesem entfernbar ist, dass die Handschuh-Box (42) über eine weitere Öffnung (68) mit einer Aufnahme (70) verbindbar ist, in die zumindest das Fahrzeug einbringbar ist, und dass sich die Flüssigkeit (62) in dem Flüssigkeitskreislauf (120, 122) fördernde Pumpe (58) in der auf der Ablagerung (54) angesammelten Flüssigkeit (62) befindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank, in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in dessen Kopf- bzw. Deckenwandung vorhandene verschließbare Öffnung zugänglich ist, umfassend ein über die Öffnung in den Behälter einbringbares und in dem Behälter verfahrbares Fahrzeug mit zumindest einer Flüssigkeit abgebenden Düse sowie einer aus dem Behälter Flüssigkeit und Ablagerungsteile absaugenden Saugeinrichtung, wobei die zumindest eine Düse und die Saugeinrichtung in einem Flüssigkeitskreislauf angeordnet sind, dem Flüssigkeit und Ablagerungsteile entnehmbar sind, in dem Flüssigkeitskreislauf eine Pumpe angeordnet ist und dem Flüssigkeitskreislauf ein Wärmeaggregat und/oder eine pH-Wert der Flüssigkeit einstellende Dosiereinrichtung zugeordnet ist. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank, in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in der Kopf- bzw. Deckenwandung des Behälters vorhandene verschließbare Öffnung zugänglich ist, auf den Ablagerungen ein in den Behälter einbringbares Fahrzeug verfahren wird, mit dem zum einen über zumindest eine Düse Flüssigkeit zum Aufbrechen bzw. Lösen der Ablagerungen zugeführt und zum anderen über ein Saugelement Flüssigkeit mit Ablagerungsteilen abgesaugt wird, und wobei die der zumindest einen Düse zuzuführende Flüssigkeit sowie das die Flüssigkeit und die Ablagerungsteile absaugende Absaugelement in einem die auf den Ablagerungen angesammelte Flüssigkeit einschließenden Flüssigkeitskreislauf mittels einer Pumpe gefördert wird und die der zumindest einen Düse zugeführte Flüssigkeit gegebenenfalls auf eine gewünschte Temperatur und/oder einen gewünschten pH-Wert eingestellt wird.
Eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art ist der US-A-5, 561,883 zu entnehmen. Dabei wird mittels eines in einem Tank einer petrochemischen Fabrik oder Ölraffinerie verfahrbares Fahrzeug zum Aufbrechen und Entfernen von Ablagerungen benutzt. Das Fahrzeug wird über eine Öffnung des Behälters in Einzelteile zerlegt eingebracht und in dem Tank zusammengesetzt. Über eine außerhalb des Behälters vorhandene Saugpumpe wird sodann Flüssigkeit in einem Kreislauf gefördert, wobei Flüssigkeit über eine vom Fahrzeug ausgehende Düse auf zu entfernende Ablagerungen in dem Tank abgegeben wird.
Um einen Tank, der über eine im Querschnitt relativ kleine Revisionsöffnung zugänglich ist, zu reinigen, ist es bekannt, in den Tank ein auf den Ablagerungen verfahrbares Fahrzeug einzubringen, um die Ablagerungen aufzubrechen und sodann abzusaugen ( EP 0 849 007 A2 ).
In der Praxis haben sich entsprechende Fahrzeuge nicht immer im erforderlichen Umfang bewährt, da insbesondere Salzablagerungen nicht in einer Konzentration absaugbar sind, dass volumenmäßig eine vertretbare Aufbereitung erfolgen kann. Auch zeigen sich Nachteile beim Einbringen bzw. Entfernen eines entsprechenden Fahrzeuges.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Anordnung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Maßnahmen im erforderlichen Umfang Ablagerungen aufgebrochen bzw. gelöst werden können, um diese mit Flüssigkeit in gewünschter Konzentration absaugen zu können. Gleichzeitig soll sichergestellt sein, dass problemlos über sämtliche Bereiche des Behälters die Ablagerungen auch dann entfernbar sind, wenn die Öffnung im Randbereich des Behälters wie Tanks verläuft, also innerhalb des Behälters relativ große Strecken zurückzulegen sind. Ferner soll eine Nutzung insbesondere auch bei relativ hohen Tanks möglich sein. Schließlich soll sichergestellt sein, dass eine Kontamination durch das Fahrzeug vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird das Problem durch eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass oberhalb der Öffnung eine Handschuh-Box angeordnet ist, von der über die Öffnung das Fahrzeug mittels eines Zugmittels in den Behälter einbringbar und aus diesem entfernbar ist, dass die Handschuh-Box über eine weitere Öffnung mit einer Aufnahme verbindbar ist, in die zumindest das Fahrzeug einbringbar ist, und dass sich die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf fördernde Pumpe in der auf der Ablagerung angesammelten Flüssigkeit befindet.
Das in dem Kreislauf angeordnete Wärmeaggregat ist bevorzugterweise ein Durchlauferhitzer. Insbesondere ist das Fahrzeug pneumatisch antreibbar und die zumindest eine Düse pneumatisch verschwenkbar.
Abweichend von der gattungsbildenden Anordnung befindet sich die Pumpe beabstandet zum Fahrzeug in der Flüssigkeit. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Fahrzeug überaus kompakt ausgebildet sein kann, da die Pumpe zu einer Volumenvergrößerung nicht führt. Über die Pumpe kann im erforderlichen Umfang Flüssigkeit im Kreislauf gefördert und aus dem Tank nach außen gefördert werden, auch dann, wenn der Tank relativ hoch ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Umhüllende des Fahrzeuges eine Hohlzylindergeometrie mit einem Außendurchmesser d mit d ≤ 1000 mm, vorzugsweise d ≤ 600 mm, insbesondere d ≤ 530 mm bzw. 500 mm ≤ d ≤ 550 mm aufweist.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass der Behälter unterhalb einer Abschirmung wie Betondecke angeordnet ist, auf der die Handschuh-Box angeordnet ist, von der ein Verbindungsrohr ausgeht, das im Querschnitt dem der Öffnung angepasst ist bzw. entspricht. Somit besteht die Möglichkeit, das Fahrzeug über das Verbindungsrohr in die Glove-Box einzubringen bzw. von dieser in den Tank abzulassen.
Von der Handschuh-Box geht das mit dem Fahrzeug verbundene Zugmittel wie Kette aus, über das das Fahrzeug aus der Handschuh-Box in den Behälter einbringbar bzw. entnehmbar ist. Um das Fahrzeug dann, wenn z. B. das Behälterinnere kontaminiert sein sollte, ohne die Gefahr von Kontaminationen z. B. in einen anderen Behälter umzusetzen oder Wartungs- bzw. Reparaturarbeiten an einem entsprechenden Ort durchführen zu können, sieht die Erfindung vor, dass die Handschuh-Box über eine weitere Öffnung mit einer Aufnahme wie Fass verbindbar ist, in die zumindest das Fahrzeug einbringbar ist.
Das mit dem Fahrzeug verbundene Zugmittel ist seinerseits mit Leitungen für die Flüssigkeit sowie die Druckluft verbunden, so dass eine Einheit gebildet wird, die unabhängig von der Bewegung des Fahrzeuges innerhalb des Behälters leicht handhabbar ist.
Um eine Zugentlastung für die Pumpe zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Zugmittel mit der Pumpe bzw. dessen Gehäuse oder ein die Pumpe aufnehmendes vorzugsweise käfigartiges Schutzgehäuse verbunden ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug über zwei Kettenantriebe antreibbar ist. Hierzu kann das Fahrzeug zwei umlaufende um jeweils zwei sternförmige Räder laufende Endlosketten als Antriebsketten aufweisen, wobei jeweils über ein Rad eine Endloskette antreibbar ist.
Um eine hohe Beweglichkeit des Fahrzeugs innerhalb des Behälters zu ermöglichen, um also jedweden Punkt anfahren zu können, ist vorgesehen, dass jede Endloskette unabhängig von der anderen antreibbar ist.
Damit sichergestellt ist, dass die Endloskette im erforderlichen Umfang gespannt ist, ist vorgesehen, dass nicht angetriebenes Sternrad zu dem angetriebenen Sternrad abstandsveränderbar ist.
Um einerseits ein sicheres Verfahren auf den Ablagerungen zu ermöglichen und andererseits gleichzeitig ein Aufbrechen dieser zu erleichtern, ist vorgesehen, dass von von der Endloskette aufgespannter Umfangsfläche steg- oder plattenförmige Abschnitte abragen, die selbst über der Umfangsfläche vorstehen.
Um im erforderlichen Umfang Ablagerungen aufzubrechen bzw. zu lösen, ist vorgesehen, dass im frontseitigen Bereich des Fahrzeuges mehrere ein Düsenpaket bildende entlang einer Reihe verlaufende Düsen angeordnet sind, die als Einheit um eine senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs und parallel zur Drehachse der Sternräder verlaufende Achse verschwenkbar sind. Dabei ist bei auf Fahrfläche des Fahrzeugs ausgerichtetem Düsenpaket zwischen diesem und der Fahrzeugfrontseite das Absaugelement angeordnet, das in Bezug auf das Fahrzeug stationär ist.
Um sicherzustellen, dass die aufgebrochenen bzw. gelösten Ablagerungsteile bestimmte Größen nicht überschreiten, wodurch ggf. ein Verstopfen in der Absaugleitung erfolgen könnte, ist vorgesehen, dass die Absaugöffnung des Absaugelements über ein Lochblech bereichsweise abgedeckt ist.
Hervorzuhebenderweise sieht die Erfindung vor, dass das Fahrzeug eine Quaderform aufweist mit einer Länge L, einer Breite B und einer Höhe H, wobei L vorzugsweise 1200 mm ≤ L ≤ 800 mm, insbesondere L ≈ 900 mm, und/oder B vorzugsweise 350 mm ≤ B ≤ 550 mm, insbesondere B ≈ 460 mm, und/oder H vorzugsweise 300 mm ≤ H ≤ 500 mm, insbesondere H ≈ 400 mm beträgt.
Um ungeachtet der Tatsache, dass das Fahrzeug in der Flüssigkeit verfahrbar ist, dieses beobachten zu können, zum Beispiel mittels einer von der Zugkette ausgehenden Kamera, ist vorgesehen, dass von dem Fahrzeug ein Auftriebskörper ausgeht, der die Position des Fahrzeuges vermittelt.
Um den Saugkopf bzw. die Pumpe, bei der es sich um eine Zentrifugaltauchpumpe handeln kann, bzw. Krümmungen in den Leitungen vor Abrasion zu schützen, ist vorgesehen, diese aus Grauguss auszubilden bzw. mit Nitrilkautschuk auszukleiden.
Ein Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank, in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in der Kopf- bzw. Deckenwandung des Behälters vorhandene verschließbare Öffnung zugänglich ist, auf den Ablagerungen ein in den Behälter einbringbares Fahrzeug verfahren wird, mit dem zum einen über zumindest eine Düse Flüssigkeit zum Aufbrechen bzw. Lösen der Ablagerungen zugeführt und zum anderen über ein Saugelement Flüssigkeit mit Ablagerungsteilen abgesaugt wird, und wobei die der zumindest einen Düse zuzuführende Flüssigkeit sowie das die Flüssigkeit und die Ablagerungsteile absaugende Absaugelement in einem die auf den Ablagerungen angesammelte Flüssigkeit einschließenden Flüssigkeitskreislauf mittels einer Pumpe gefördert wird und die der zumindest einen Düse zugeführte Flüssigkeit gegebenenfalls auf eine gewünschte Temperatur und/oder einen gewünschten pH-Wert eingestellt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass das Fahrzeug in eine oberhalb der Öffnung des Behälters angeordnete Handschuh-Box eingebracht und sodann über die Öffnung in den Behälter eingebracht wird, dass die die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf fördernde Pumpe beabstandet zu dem Fahrzeug in der auf den Ablagerungen angesammelten Flüssigkeit angeordnet wird und dass das Fahrzeug in eine Aufnahme einbringbar ist, die über eine weitere Öffnung mit der Handschuh-Box verbunden wird und nach Einbringen des Fahrzeugs zu dessen Transport verschlossen wird.
Dabei wird dem Kreislauf Flüssigkeit mit in dieser vorhandenen Ablagerungsteilen dann entnommen, wenn die Feststoffkonzentration c sich beläuft auf 100 g/l Feststoff ≤ c ≤ 130 g/l Feststoff, insbesondere in etwa 115 g/l Feststoff.
Die Ablagerungen bzw. Ablagerung wird vorzugsweise derart abgetragen bzw. gelöst, dass zunächst Ablagerungsteile zur Bildung einer kraterartigen oder konusförmigen Vertiefung in der Ablagerung entfernt werden und sodann von dieser ausgehend Bodenfläche der kraterartigen bzw. konusförmigen Vertiefung vergrößert wird.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass ein Abtragen der Ablagerungen dadurch erfolgt, dass deren Oberfläche flächig bzw. mäanderförmig abgefahren wird, um Ablagerungsteile aufzubrechen bzw. zu lösen und abzusaugen.
Handelt es sich bei den Ablagerungen um salzartige Ablagerungen, ist vorgesehen, dass die Flüssigkeit auf einen pH-Wert > 7, insbesondere 9 ≤ pH ≤ 14, vorzugsweise auf einen pH-Wert von in etwa 11 bis 12 eingestellt wird, wobei die Flüssigkeit so lange in dem Kreislauf geführt wird, bis die gewünschte Feststoffkonzentration gemessen wird. Sodann wird entweder der Kreislauf unterbrochen oder ein Bypass geöffnet, um das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch abzuführen.
Um ein Lösen des Salzes zu erleichtern, und um insbesondere sicherzustellen, dass in den Leitungen, die den Kreislauf bilden, Salzablagerungen nicht auftreten, ist vorgesehen, dass die Temperatur T der im Kreislauf strömenden Flüssigkeit eingestellt wird auf 30°C ≤ T ≤ 70°C, vorzugsweise 45°C ≤ T ≤ 65°C insbesondere T in etwa 60°C.
Die Flüssigkeit wird bevorzugterweise mit einem Druck p mit 1,5 bar ≤ p ≤ 3 bar, insbesondere in etwa 2 bar über Atmosphärendruck gefördert.
Das Fördervolumen der Pumpe sollte sich belaufen auf V ≥ 15 m³/h, insbesondere V ≥ 20 m³/h.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Behälteranordnung,
2 eine Prinzipdarstellung eines Behälters mit diesem zugeordneter Handschuh-Box,
3 eine perspektivische Darstellung eines Wasserfahrzeugs,
4 eine Seitenansicht des Wasserfahrzeugs gemäß 3,
5 eine Schnittdarstellung des Wasserfahrzeugs gemäß der 3 und 4,
6 eine Prinzipdarstellung zum Abtragen von Ablagerungen in dem Tank gemäß 2,
7. eine Prinzipdarstellung einer alternativen Verfahrensweise zum Abtragen von Ablagerungen in dem Tank gemäß 2,
8 eine Prinzipdarstellung von abgetragenen Ablagerungen,
9 einen Schnitt durch die Darstellung gemäß 8,
10 eine weitere Prinzipdarstellung des Wasserfahrzeuges nach den 3 bis 5,
11 eine Prinzipdarstellung eines ersten Flüssigkeitskreislaufs und
12 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Flüssigkeitskreislaufs.
Anhand der Figuren soll rein prinzipiell eine Anordnung bzw. ein Verfahren zum Abtragen von in einem Tank angesammelten insbesondere kontaminierten wie radioaktiv kontaminierten Ablagerungen beschrieben werden. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Lehre nicht auf kontaminierte Ablagerungen beschränkt. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Lehre insbesondere in all den Fällen anwendbar, in denen ein Tank allein über eine relativ kleine Öffnung zugänglich ist.
Erwähntermaßen ist insbesondere vorgesehen, dass die Erfindung sich auf das Entfernen von radioaktiven Ablagerungen wie Eindampfkonzentraten, Salzen oder Ionenaustauschharzen oder Schlämmen von kerntechnischen Anlagen bezieht, die üblicherweise zunächst in Tanks 10, 12, 14 gelagert werden. Entsprechende Tanks 10, 12, 14 sind z. B. in einem Gebäude 16 angeordnet, das strahlenschutztechnischen Auflagen genügt. Die Tanks 10, 12, 14 weisen in der Kopf- bzw. Deckenwandung Öffnungen 18, 20, 22 auf, die Durchmesser zwischen 500 und 550 mm aufweisen. Übliche Abmessungen entsprechender Tanks 10, 12, 14 sind: Durchmesser 10 m, Höhe im Mittenbereich 7,80 m.
Die Tanks 10, 12, 14 sind deckenseitig von einer Betonwandung begrenzt, die Bodenfläche eines Gangs 26 bilden. Durch die Anordnung bedingt verlaufen die Öffnungen 18, 20, 22 außermittig, insbesondere bis zu 3 m von der Mittelachse versetzt bei einem Tankdurchmesser von 10 m.
Die Tanks 10, 12, 14 können zwischen 70% und 90% mit Feststoffen gefüllt sein. Dies entspricht einer maximalen Höhe bis zu 5,45 m bzw. 7 m unter Berücksichtigung der zuvor angegebenen Dimensionierungen.
Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass in den Tanks üblicherweise einheitliche Feststoffarten angesammelt werden wie z. B. einerseits Salzlösungen und andererseits Ionenaustauscherharze und Schlämmen. All diese Maßnahmen sind hinlänglich bekannt, so dass es weiterer Erläuterungen nicht bedarf.
Um einen entsprechenden Tank 10, 12, 14 zu entleeren, d. h., die Ablagerungen zu entfernen, sieht die Erfindung Maßnahmen vor, die anhand der 2–12 näher erläutert werden sollen.
So ist in 2 rein prinzipiell ein den Tanks 10, 12, 14 entsprechender Tank 28 dargestellt, der auch allgemein als Behälter bezeichnet werden kann. Der Tank 28 wird von einer Umfangswandung 30, einer Bodenwandung 32 sowie einer Kopf- bzw. einer Deckenwandung 34 begrenzt, in der außermittig, also versetzt zur Mittelachse 36, eine Öffnung 38 vorgesehen ist, die z. B. einen Durchmesser von in etwa 530 mm aufweisen kann.
Oberhalb des Tanks 28 verläuft eine Betondecke 40, die ihrerseits bodenseitig einen Gang begrenzt, auf dem in gewünschten Positionen eine Handschuh-Box 42 anordbar ist, über die ein Fahrzeug – nachstehend auch Wasserfahrzeug 44 genannt – in den Tank 28 einbringbar bzw. aus diesem entfernbar ist.
Von der Handschuh-Box 42 – auch Handschuhkasten genannt – geht ein Verbindungsrohr 46 aus, das die Wandung 40 durchsetzt und auf die Öffnung 38 des Tanks 28 ausgerichtet und mit dieser verbunden ist. Das Verbindungsrohr 46 weist Sprühdüsen und Auslässe zur Ermöglichung einer Belüftung auf.
Von der Handschuh-Box 42 geht ein Zugmittel wie eine Zugkette 48 aus, die im Kopfbereich der Handschuh-Box 42 verschiebbar ist.
Auch die Handschuh-Box 42 ist umsetzbar, um auf einen gewünschten Tank ausgerichtet zu werden, aus dem die Ablagerungen entfernt werden sollen. Das Umsetzen soll durch die vom Kopf ausgehende Ketten 50 symbolisiert werden.
Die Zugkette 48 ist mit dem Wasserfahrzeug 44 verbunden, das bei Betrieb entlang Oberfläche 52 von in dem Tank 28 vorhandenen Ablagerungen 54 verfahrbar ist.
Entlang der Kette 48 und mit dieser verbunden verlaufen Leitungen 56 wie Wasserleitungen und Druckluftleitungen, die in nachstehend beschriebener Weise mit dem Wasserfahrzeug 44 bzw. einer Pumpe 58 verbunden sind. Dabei verläuft die Pumpe 58 beabstandet zu dem Wasserfahrzeug 44 und ist insbesondere als Kreiselpumpe bzw. Zentrifugalpumpe ausgebildet und kann elektrisch betrieben werden.
Des Weiteren kann von der Zugkette 48 oder von einem separaten in dem den Tank 28 absenkbaren Element wie Seil eine Kamera 60 ausgehen, um die Oberfläche von auf der Ablagerung 54 angesammelter Flüssigkeit 62 zu beobachten bzw. die Position des Wasserfahrzeugs zu erfassen, sofern von diesem ein Auftriebskörper 64 ausgeht, der auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt.
Entlang der Zugkette 48 und mit dieser verbunden verlaufen Leitungen, zu denen auch Steuerleitungen gehören, die zu einem Steuerpult 61 mit Monitor 63 führen, um von diesem aus das Wasserfahrzeug 44 zu steuern bzw. die Handhabungsgeräte in der Handschuh-Box 42.
Des Weiteren weist die Handschuh-Box 42 einen nicht näher dargestellten Steuerkasten sowie ein Heizgerät wie Durchlauferhitzer 66 auf, durch den mit der Pumpe 58 bzw. dem Wasserfahrzeug 44 verbundene Leitung geführt ist, um durch die Leitung strömende Flüssigkeit im gewünschten Umfang zu erwärmen. Schließlich ist eine nicht dargestellte Dosiervorrichtung zum Zuführen von z. B. Natronlauge vorhanden, um die durch die Leitung strömende Flüssigkeit auf einen gewünschten pH-Wert einzustellen.
Schließlich weist die Handschuh-Box 42 neben dem Anschluss für das Verbindungsrohr 46 eine weitere Öffnung 68 auf, der ein Fass 70 zuordbar ist, in das im Bedarfsfall das Fahrzeug 44 einbringbar ist. Sodann kann das Fass 70 verschlossen, um ohne die Gefahr einer Kontamination das Fahrzeug transportieren zu können.
Zum Umsetzen der Handschuh-Box 42 wird nicht nur das Fass 70, sondern auch das Verbindungsrohr 46 entfernt. Sodann kann die Handschuh-Box 42 auf die Öffnung eines anderen Tanks ausgerichtet werden, wie prinzipiell aus der 2 ersichtlich ist. Schließlich ist anzumerken, dass die Handschuh-Box 42 über Verstrebungen 72 seitlich gesichert sein kann.
Erfindungsgemäß ist das Wasserfahrzeug 44 derart dimensioniert, dass dessen entlang der Längsachse verlaufenden Umhüllenden die Öffnung 38 durchsetzen kann (siehe 5).
Dabei weist das Wasserfahrzeug 44 vorzugsweise eine Quadergeometrie auf, wobei sich z. B. die Länge zwischen 800 und 1200 mm, die Höhe zwischen 300 und 500 und die Breite zwischen 350 und 550 mm belaufen kann.
Das Wasserfahrzeug 44 ist über Antriebsketten 74, 76 verfahrbar, die jeweils über Sternräder 78, 80, 82 geführt sind. Dabei sind insbesondere die hinteren Sternräder 78 über Pneumatikantriebe getrennt voneinander antreibbar. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass die Antriebsketten 74, 76 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden mit der Folge, dass das Wasserfahrzeug 44 im erforderlichen Umfang entlang der Oberfläche 52 der Ablagerung 54 verfahrbar ist.
Eine hohe Beweglichkeit des Wasserfahrzeuges 44 ergibt sich auch dadurch, dass die Verbindung zu der Pumpe 58 flexibel ist, wobei die entsprechenden Leitungen erwähntermaßen an der Zugkette 48 befestigt sind, wodurch eine Zugentlastung erfolgt.
Das vordere nicht angetriebene Sternrad 80 ist zu dem hinteren angetriebenen Sternrad 78, 82 verstellbar, um somit ein Spannen der Antriebsketten 76, 74 zu ermöglichen. Des Weiteren verdeutlicht die zeichnerische Darstellung, dass von Kettengliedern 83, 84 bzw. zwischen diesen verlaufend platten- bzw. stegförmige Elemente 86, 88 abragen, also über der von der Antriebsketten 74, 76 gebildeten Umfangsfläche vorstehen. Hierdurch ist zum einen sichergestellt, dass ein weitgehend schlupffreies Verfahren des Wasserfahrzeuges 44 möglich ist und zum anderen gleichzeitig ein Aufbrechen der Ablagerungen 54 erfolgt.
Erwähntermaßen werden die Sternräder 78, 82 pneumatisch angetrieben und zwar insbesondere über einen Lamellenmotor.
Im vordern, d. h. frontseitigen Bereich 90 des Wasserfahrzeugs 44 sind in einer Reihe angeordnet Sprüh- oder Spritzdüsen 92, 94 vorhanden, die um eine Achse 96 als Einheit verschwenkbar sind, die senkrecht zur Längsachse des Wasserfahrzeuges 44 und parallel zu den Achsen der Sternräder 78, 80, 82 verläuft. Somit kann ein gewünschtes Ausrichten der Düsen 92, 94 auf die aufzubrechende bzw. zu lösende Ablagerung 54 erfolgen.
Von dem Frontbereich 90 des Wasserfahrzeuges 44 geht des Weiteren ein Saugrohr 98 aus, das im Abstand zur Abstützfläche der Antriebsketten 74, 76 endet. Insbesondere beläuft sich der Abstand zur Fahrfläche im Bereich zwischen 30 und 50 mm. Die Breite des Saugrohrs 98 – auch Saugkopf genannt – kann z. B. 20 bis 50 mm, insbesondere 25 mm betragen. Die Saugöffnung wird durch eine Vielzahl von kleinen Öffnungen gebildet, um über das Saugrohr 98 nur Partikel bestimmter Größer ansaugen zu können.
Die Elemente, die starker Abrasion ausgesetzt sind, wie z. B. Rohrbögen oder die Düsen 92, 94 oder das Saugrohr 98, können aus Grauguss bestehen oder mit Nitrilkautschuk verkleidet sein.
Zum Verschwenken der Düsenanordnung 42 ist ein Pneumatikzylinder 100 vorgesehen, der auf der Oberseite des Fahrzeugs 44 angeordnet ist.
Die zum Antrieb der Sternräder 78, 82 sowie des Pneumatikzylinders 100 erforderlichen Druckleitungen führen zu einem Anschluss 112 an der Rückseite 114 des Fahrzeuges 44. Von der Rückseite 114 gehen des Weiteren Anschlüsse 116 und 118 aus. Dabei wird der Anschluss 116 mit einem flüssigkeitsführenden Schlauch verbunden, über den Flüssigkeit zu den Düsen 92, 94 gefördert wird. Der Anschluss 116 dient somit als Zulauf für abzugebende Flüssigkeit. Demgegenüber wird über den Anschluss 118 von dem Saugrohr 98 abgesaugte und gelöste Ablagerungspartikel mitführende Flüssigkeit abgesaugt. Hierzu befindet sich die Saugpumpe 58 in der Rückführleitung der Flüssigkeit, die von dem Anschluss 118 ausgeht.
Erfindungsgemäß befindet sich die Pumpe 58 in einem Wasserkreislauf, der die in dem Tank 28 angesammelte Flüssigkeit 62 einschließt. Dies bedeutet, dass die Flüssigkeit 62 von dem Tank 28 über das Saugrohr 98 und die Pumpe 58 zu der Handschuh-Box 42 und von dieser über den Anschluss 116 zu den Düsen 92, 94 strömt. Dabei kann in der Handschuh-Box 42 ein Erwärmen der Flüssigkeit auf eine gewünschte Temperatur erfolgen, insbesondere dann, wenn es sich bei den Ablagerungen um Salze handelt. Ferner besteht die Möglichkeit, in den Kreislauf Hydroxide zu dosieren, um einen gewünschten pH-Wert einzustellen, der zum Lösen der Salze von Vorteil ist. Dies soll prinzipiell an Hand der 11 verdeutlicht werden.
So ist prinzipiell der Flüssigkeitskreislauf 120 dargestellt. Die die Ablagerungspartikel oder -teile enthaltene Flüssigkeit strömt durch die Handschuh-Box 42. Dabei kann eine Temperatureinstellung bzw. pH-Einstellung erfolgen. Die Flüssigkeit strömt in dem Kreislauf so lange, bis eine Anreicherung auf einen Feststoffgehalt gegeben ist, der im Ausführungsbeispiel bei ca. 115 g/l Feststoff liegt. Ist dieser Wert erreicht, wird ein Bypass geöffnet oder der Flüssigkeitskreislauf unterbrochen, so dass Flüssigkeit entnommen werden kann.
Aus der Prinzipdarstellung der 11 erkennt man weitere wesentliche Parameter. So beläuft sich das Fördervolumen auf 20 m³ pro Stunde bei einem Förderdruck von 2,5 bar. Die Temperatureinstellung kann bis in etwa 60°C erfolgen. Dabei weist die entnommene Flüssigkeit im Ausführungsbeispiel eine Temperatur von 60°C auf, wodurch sichergestellt wird, dass bei weiterem Transport eine Auskristallisation bzw. Ablagerung von Salz nicht erfolgt. Das Einstellen des pH-Werts erfolgt im Ausführungsbeispiel über Natronlauge. Andere Chemikalien sind gleichfalls geeignet. Von der Handschuh-Box 42 wird die mit den Feststoffen aufkonzentrierte Flüssigkeit einer Aufbereitungsstation zugeführt.
Durch das Erwärmen der Flüssigkeit und der pH-Einstellung insbesondere in dem Bereich zwischen 11 und 12 beim Rückführen der Flüssigkeit, also beim Zuführen zu den Düsen 92, 94, erfolgt eine lokale Beeinflussung der Ablagerungen mit der Folge, dass ein einfaches Aufbrechen und Lösen möglich ist.
Beim Entfernen von z. B. Ionentauscherharze oder Schlämmen wird Flüssigkeit ebenfalls in einem Kreislauf 122 geführt, der die Pumpe 58 sowie das Saugohr 98 und die Düsen 92 umfasst. Bei Erreichen einer gewünschten Aufkonzentration einer Flüssigkeit wird sodann Flüssigkeit dem Kreislauf 122 entnommen, sei es über einen Bypass, sei es durch Öffnen des Kreislaufes. Die Parameter zum Fördern der Flüssigkeit sind der 12 zu entnehmen.
Insbesondere beläuft sich die Feststoffkonzentration der Flüssigkeit beim Transport von Schlamm bzw. Ionenaustauscherharzen zwischen 5 und 25 Gew.-%. Der Mittelwert beläuft sich auf 15 Gew.-%. Bei Erreichen dieser Werte erfolgt ein sukzessives Abführen von Flüssigkeit.
Anhand der 6 bis 9 sollen bevorzugte Verfahrensweisen erläutert werden, wie die Ablagerung 54 in dem Tank 28 abgetragen werden kann. So besteht nach dem Ausführungsbeispiel der 6 die Möglichkeit, dass das Wasserfahrzeug 44 quasi flächig entlang der Oberfläche 52 verfährt, um ein gleichmäßiges Abtragen zu ermöglichen. Bevorzugterweise kann ein mäanderförmiges Abfahren erfolgen.
Nach dem eigenerfinderischen Gehalt aufweisenden Ausführungsbeispiel der 7 wird demgegenüber zunächst eine konusförmige bzw. kraterförmige Vertiefung 124 ausgebildet. Diese erstreckt sich unterhalb der Öffnung 38 des Tanks 28 durch Ablassen des Wasserfahrzeuges 44 über die Zugkette 48. Gleichzeitig erfolgt über die Düsen 92, 94 ein Aufbrechen der Ablagerung 42 und ein Absaugen über das Saugrohr 98. Nach Ausbilden der kraterförmigen Vertiefung 124 wird sukzessiv dessen Bodenfläche vergrößert, wie an Hand der 8 und 9 verdeutlicht wird.
Durch diese Maßnahmen fallen automatisch Ablagerungsteile entlang der Seitenwandung zum Boden hin, so dass eine aufwendiges Aufbrechen bzw. Lösen nicht erforderlich ist.
Die Nennweite der die Flüssigkeit absaugenden Leitung (Absaugrohr) sollte bei 75 mm liegen, wobei bei Fördergeschwindigkeiten zwischen 2 und 3 m/sec Strecken zwischen 500 m problemlos überwunden werden können. Das die Flüssigkeit den Düsen zuführende Rohr kann eine Nennweite von 50 mm aufweisen.
Der Schwerpunkt des Wasserfahrzeuges 44 sollte im Bereich der Achsen der Sternräder 78, 80, 82 verlaufen. Als Material, das der Flüssigkeit bzw. den Ablagerungen und Partikeln dieser ausgesetzt ist, ist bevorzugterweise Edelstahl zu nennen. Die Sternräder 78, 80, 82 sind gekapselt.
Die zum einen zum Pneumatikzylinder 100 und zum anderem zu den Pneumatikantrieben für die Sternräder 78, 82 führenden Druckschläuche sollten des Weiteren von einer Umhüllenden umgeben sein, die ihrerseits eine Nennweite von 50 mm aufweist.

Claims

Anordnung zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank (10, 12, 14, 28), in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in dessen Kopf- bzw. Deckenwandung (34) vorhandene verschließbare Öffnung (18, 20, 22) zugänglich ist, umfassend ein über die Öffnung in den Behälter einbringbares und in dem Behälter verfahrbares Fahrzeug (44) mit zumindest einer Flüssigkeit abgebenden Düse (92, 94) sowie einer aus dem Behälter Flüssigkeit und Ablagerungsteile absaugenden Saugeinrichtung, wobei die zumindest eine Düse und die Saugeinrichtung in einem Flüssigkeitskreislauf angeordnet sind, dem Flüssigkeit und Ablagerungsteile entnehmbar sind, in dem Flüssigkeitskreislauf eine Pumpe (58) angeordnet ist und dem Flüssigkeitskreislauf ein Wärmeaggregat und/oder eine pH-Wert der Flüssigkeit einstellende Dosiereinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Öffnung (18, 20, 22, 38) eine Handschuh-Box (42) angeordnet ist, von der über die Öffnung das Fahrzeug (44) mittels eines Zugmittels in den Behälter einbringbar und aus diesem entfernbar ist, dass die Handschuh-Box (42) über eine weitere Öffnung (68) mit einer Aufnahme (70) verbindbar ist, in die zumindest das Fahrzeug einbringbar ist, und dass sich die Flüssigkeit (62) in dem Flüssigkeitskreislauf (120, 122) fördernde Pumpe (58) in der auf der Ablagerung (54) angesammelten Flüssigkeit (62) befindet.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Flüssigkeitskreislauf (120, 122) angeordnete Wärmeaggregat (66) ein Durchlauferhitzer ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (44) pneumatisch antreibbar und die zumindest eine Düse (92, 94) pneumatisch verschwenkbar ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Behälter verfahrbare Fahrzeug (44) von einer entlang dessen Längsachse verlaufenden gedachten Umhüllenden umgeben ist, die eine Hohlzylindergeometrie aufweist und einen Außendurchmesser d mit d ≤ 1000 mm, vorzugsweise d ≤ 600 mm, insbesondere d ≤ 530 mm aufweist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter unterhalb einer Abschirmung wie Betondecke (40) angeordnet ist und dass auf der Abschirmung die Handschuh-Box (42) angeordnet ist, von der ein Verbindungsrohr (46) ausgeht, dessen Querschnitt dem der Öffnung (38) des Behälters angepasst ist bzw. entspricht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Handschuh-Box (42) verbindbare Aufnahme ein Fass (70) ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den von der Handschuh-Box (42) ausgehenden und mit dem Fahrzeug (44) verbundenen Zugmitteln Leitungen (56) für die Flüssigkeit und Druckluft sowie die Pumpe (58) bzw. deren Gehäuse oder ein die Pumpe umgebendes vorzugsweise käfigartiges Schutzgehäuse verbunden sind.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (44) über zwei Antriebsketten (74, 76) aufweisende Kettenantriebe antreibbar ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (44) zwei umlaufende um jeweils zwei sternförmige Räder (78, 80, 82) geführte Endlosketten als die Antriebsketten (74, 76) aufweist, wobei pro Kettenantrieb ein Sternrad (78, 82) antreibbar ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kettenantrieb unabhängig von dem anderen antreibbar ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht angetriebenes Sternrad (80) zu dem angetriebenen Sternrad (78, 82) abstandsveränderbar ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Endloskette steg- oder plattenförmige Elemente (86, 88) abragen.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im frontseitigen Bereich (90) des Fahrzeugs (44) mehrere ein Düsenpaket bildende entlang einer Reihe verlaufende Düsen (92, 94) angeordnet sind, die als Einheit pneumatisch um eine senkrecht zur Längsachse des Fahrzeuges und parallel zu Drehachsen der Sternräder (78, 80, 82) verlaufende Achse verschwenkbar sind.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei auf Abstützfläche des Fahrzeugs (44) ausgerichtetem Düsenpaket zwischen diesem und Frontbereich (90) des Fahrzeuges die absaugende Saugeinrichtung verläuft, das in Bezug auf das Fahrzeug vorzugsweise stationär ausgebildet ist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die absaugende Saugeinrichtung mehrere entlang einer Umfangsfläche eines Hohlkörpers verlaufende Öffnungen aufweist.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (44) eine Quaderform aufweist mit einer Länge L, einer Breite B und einer Höhe H, wobei L vorzugsweise 1200 mm ≥ L ≥ 800 mm, insbesondere L 900 mm, und/oder B vorzugsweise 350 mm ≤ B ≤ 550 mm, insbesondere B ≈ 460 mm, und/oder H vorzugsweise 300 mm ≤ H ≤ 500 mm, insbesondere H ≈ 400 mm beträgt.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Zugmittel in Form einer Zugkette (48) oder einer separaten Halterung wie Seil eine auf die Flüssigkeitsoberfläche ausgerichtete Kamera (60) ausgeht.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Fahrzeug (44) ein auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Auftriebskörper (64) ausgeht.
Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (92, 94), die die Absaugöffnungen umgebenden Bereiche der absaugenden Saugeinrichtung und/oder Krümmungen in den die Flüssigkeit (62) führenden Leitungen aus Grauguss bestehen oder mit Nitrilkautschuk ausgekleidet sind.
Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen aus einem von einer Umfangs-, Boden- und Kopf- bzw. Deckenwandung umgebenen Behälter wie Tank, in dem oberhalb der Ablagerungen Flüssigkeit angesammelt ist, wobei der Behälter über eine in der Kopf- bzw. Deckenwandung des Behälters vorhandene verschließbare Öffnung zugänglich ist, auf den Ablagerungen ein in den Behälter einbringbares Fahrzeug verfahren wird, mit dem zum einen über zumindest eine Düse Flüssigkeit zum Aufbrechen bzw. Lösen der Ablagerungen zugeführt und zum anderen über ein Saugelement Flüssigkeit mit Ablagerungsteilen abgesaugt wird, und wobei die der zumindest einen Düse zuzuführende Flüssigkeit sowie das die Flüssigkeit und die Ablagerungsteile absaugende Absaugelement in einem die auf den Ablagerungen angesammelte Flüssigkeit einschließenden Flüssigkeitskreislauf mittels einer Pumpe gefördert wird und die der zumindest einen Düse zugeführte Flüssigkeit gegebenenfalls auf eine gewünschte Temperatur und/oder einen gewünschten pH-Wert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug in eine oberhalb der Öffnung des Behälters angeordnete Handschuh-Box eingebracht und sodann über die Öffnung in den Behälter eingebracht wird, dass die die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf fördernde Pumpe beabstandet zu dem Fahrzeug in der auf den Ablagerungen angesammelten Flüssigkeit angeordnet wird und dass das Fahrzeug in eine Aufnahme einbringbar ist, die über eine weitere Öffnung mit der Handschuh-Box verbunden wird und nach Einbringen des Fahrzeugs zu dessen Transport verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kreislauf Flüssigkeit mit in dieser vorhandenen Ablagerungsteilen oder -partikeln dann entnommen wird, wenn die Feststoffkonzentration c sich beläuft auf 100 g/l Feststoff ≤ c ≤ 130 g/l Feststoff, insbesondere in etwa 115 g/l Feststoff.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskreislauf mit einer Temperatur T mit 30°C ≤ T ≤ 70°C, vorzugsweise 45°C ≤ T ≤ 65°C, insbesondere T 60°C eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in den Kreislauf mit einem Druck p mit 1,5 bar ≤ p ≤ 3 bar, insbesondere 2 bar über Atmosphärendruck gefordert wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe die Flüssigkeit mit einem Fördervolumen V mit V ≥ 15 m³/h, insbesondere V ≥ 20 m³/h fördert.
Verfahren nach zumindest Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerungen derart abgetragen bzw. gelöst werden, dass zunächst Ablagerungsteile zur Bildung einer kraterartigen oder konusförmigen Vertiefung in der Ablagerung entfernt werden und sodann von dieser ausgehende Bodenfläche der kraterartigen bzw. konusförmigen Vertiefung bzw. freigelegte Bodenfläche des Behälterbodens vergrößert wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden der kraterartigen oder konusförmigen Vertiefung in der Ablagerung das Fahrzeug schwerkraftbedingt zu der Ablagerung vertikal oder im Wesentlichen vertikal bewegt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Flüssigkeitskreislauf strömende Flüssigkeit auf einen pH-Wert mit pH > 7, vorzugsweise 9 ≤ pH ≤ 14, insbesondere 11 ≤ pH ≤ 12 eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerung durch flächiges oder mäanderförmiges Abfahren der Oberfläche der Ablagerung abgetragen wird.