DE102016123531A1

DE102016123531A1 - Verbrennungsanlage, Reinigungseinrichtung und Verfahren zur Reinigung eines Rauchgaskanals und/oder von Einbauten

Info

Publication number: DE102016123531A1
Application number: DE102016123531.8A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Heinrich Feldmann
Original assignee: Rosink-Werkstatten GmbH
Current assignee: Rosink-Werkstatten GmbH
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-08-24
Also published as: WO2018104137A1

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist eine Verbrennungsanlage (1), insbesondere für Feststoffbrennstoff, mit einem Rauchgaskanal (9) und einer eine Wand (18) des Rauchgaskanals (9) durchdringenden Reinigungseinrichtung (17) zur Reinigung des Rauchgaskanals (9) und/oder von Einbauten (13) im Rauchgaskanal (9) mit Dampf, wobei die Reinigungseinrichtung (17) eine im Rauchgaskanal (9) verstellbare Lanze (19) mit einer Zuführung (22) zum Eintreten des Dampfs in die Lanze (19), wenigstens einer Düsenöffnung (28) zum Austreten des Dampfs aus der Lanze (19) und wenigstens einem Verbindungskanal (27) zum Transport des Dampfs von der Zuführung (22) zur Düsenöffnung (28) aufweist. Damit der apparative und verfahrensmäßige Aufwand zum Ablösen und Entfernen der sich am Rauchgaskanal und den darin vorgesehenen Einbauten ansammelnden Ablagerungen verringert werden kann, ohne das Reinigungsergebnis nachteilig zu beeinflussen, ist eine Zuführung (23) zum Eintreten von Wasser in die Lanze (19), wenigstens eine Düsenöffnung (30) zum Austreten von Wasser aus der Lanze (19) und wenigstens einem Verbindungskanal (29) zum Transport des Wassers von der Zuführung (23) zur Düsenöffnung (30) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage, insbesondere für Feststoffbrennstoff, mit einem Rauchgaskanal und einer eine Wand des Rauchgaskanals durchdringenden Reinigungseinrichtung zur Reinigung des Rauchgaskanals und/oder von Einbauten im Rauchgaskanal mit Dampf, wobei die Reinigungseinrichtung eine im Rauchgaskanal verstellbare Lanze mit einer Zuführung zum Eintreten des Dampfs in die Lanze, wenigstens einer Düsenöffnung zum Austreten des Dampfs aus der Lanze und wenigstens einem Verbindungskanal zum Transport des Dampfs von der Zuführung zur Düsenöffnung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Rauchgaskanals und/oder von Einbauten im Rauchgaskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere für Feststoffbrennstoff, sowie eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen eines Rauchgaskanals und/oder von Einbauten im Rauchgaskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere für Feststoffbrennstoff.
Verbrennungsanlagen sind in sehr unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt, wobei viele dieser Verbrennungsanlagen zur Verbrennung von Feststoffen vorgesehen sind. Die Feststoffe werden dabei beispielsweise als große Stücke mittels einer Rostfeuerung verbrannt. Die Feststoffe können aber auch als feine Partikel über Mehrstoffdüsen in die Brennkammer eingedüst werden. Auch gasförmige oder flüssige Brennstoffe werden typischerweise in die Brennkammer eingedüst. Insbesondere bei der Verbrennung von Feststoffen, insbesondere von Kohle, Holz oder Müll, entstehen Rauchgase, die nicht unerhebliche Mengen an Stäuben, umfassend Asche und Verbrennungsrückstände, sowie an Dämpfen enthalten. Die Stäube und die Dämpfe lagern sich in den Rauchgaskanälen der Verbrennungsanlage und an darin vorgesehenen Einbauten ab. Bei den Einbauten handelt es sich insbesondere um Wärmetauscher zur Dampferzeugung. Klassischerweise werden hier je nach Temperaturstufe Economiser, Verdampfer und Überhitzer unterschieden. Die Wärmetauscher weisen zudem regelmäßig Rohrbündel mit quer zur Rauchgasströmung ausgerichteten Rohren auf, die Wasser oder Dampf führen, womit dem Rauchgas Wärme entzogen wird. Im Economiser wird das Wasser zunächst erwärmt, während das erwärmte Wasser dann im Verdampfer verdampft und anschließend der Dampf im Überhitzer überhitzt wird. In speziellen Anwendungen können auch andere Wärmetauscher, wie Plattenwärmetauscher, und andere Wärmeträgermedien verwendet werden.
Grundsätzlich kommt es bei entsprechenden Verbrennungsanlagen zu einer Ansammlung von Ablagerungen an den Rauchgaskanälen und den Einbauten. Um den freien Strömungsquerschnitt für das Rauchgas nicht zu sehr einzuengen und den Wärmeübergang in das Wärmeträgermedium nicht zu stark zu beschränken, müssen die Ablagerungen von Zeit zu Zeit entfernt werden, was auch während des Betriebs der Verbrennungsanlage erfolgen kann. Zu diesem Zweck sind an entsprechenden Stellen sogenannte Wasser- oder Dampfbläser an der Wand des Rauchgaskanals vorgesehen, die unterschiedlich weit in den Rauchgaskanal eingeschoben und wenigstens teilweise wieder aus dem Rauchgaskanal herausgezogen werden können. Zudem können die Wasser- oder Dampfbläser um ihre Längsachse gedreht werden. Mittels der entsprechenden Bläser wird Wasser oder Dampf in den Rauchgaskanal eingedüst, um den Rauchgaskanal oder die Einbauten mit einem Wasserstrahl oder einem Dampfstrahl zu beaufschlagen, der die Ablagerungen von den auf diese Weise behandelten Stellen des Rauchgaskanals oder den Einbauten zu lösen und zu entfernen.
Das Ablösen und Entfernen der sich am Rauchgaskanal und den darin vorgesehenen Einbauten ansammelnden Ablagerungen erfordert einen entsprechend hohen apparativen und verfahrensmäßigen Aufwand, der aus Sicht der Betreiber der Verbrennungsanlagen so gering wie möglich gehalten werden sollte.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verbrennungsanlage, das Verfahren und die Reinigungseinrichtung jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der apparative und verfahrensmäßige Aufwand zum Ablösen und Entfernen der sich am Rauchgaskanal und den darin vorgesehenen Einbauten ansammelnden Ablagerungen verringert werden kann, ohne das Reinigungsergebnis nachteilig zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird bei der Verbrennungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine Zuführung zum Eintreten von Wasser in die Lanze, wenigstens eine Düsenöffnung zum Austreten von Wasser aus der Lanze und wenigstens einem Verbindungskanal zum Transport des Wassers von der Zuführung zur Düsenöffnung vorgesehen ist.
Die genannte Aufgabe wird zudem gemäß Anspruch 9 durch ein Verfahren zum Reinigen eines Rauchgaskanals und/oder von Einbauten im Rauchgaskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere für Festbrennstoffe, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gelöst, die eine eine Wand des Rauchgaskanals durchdringende Reinigungseinrichtung umfassend eine in den Rauchgaskanal ragende Lanze aufweist,

– bei dem der Lanze über eine Zuführung Wasser und gleichzeitig oder nacheinander über eine weitere Zuführung Dampf zugeführt wird,
– bei dem das Wasser durch wenigstens einen Verbindungskanal zu wenigstens einer Düsenöffnung geleitet und über die Düsenöffnung in den Rauchgaskanal eingespritzt wird und gleichzeitig oder nacheinander der Dampf durch wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zu wenigstens einer Düsenöffnung geleitet und über die Düsenöffnungen in den Rauchgaskanal eingedüst wird.

Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem gemäß Anspruch 15 durch eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen eines Rauchgaskanals und/oder von Einbauten im Rauchgaskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere für Festbrennstoffe, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gelöst, die eine Lanze, eine Zuführung zum Eintreten von Wasser in die Lanze, eine weitere Zuführung zum Eintreten von Dampf in die Lanze, wenigstens eine Düsenöffnung zum Austreten des Wassers aus der Lanze, wenigstens eine weitere Düsenöffnung zum Austreten des Dampfs aus der Lanze, wenigstens einen Verbindungskanal zum Transport des Wassers von der Zuführung zur Düsenöffnung und wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zum Transport des Dampfs von der Zuführung zur Düsenöffnung umfasst.
Die Erfindung hat also erkennt, dass es zweckmäßig ist, die Möglichkeit zu schaffen, Wasser und Dampf über eine einzige Lanze in den Rauchgaskanal einzudüsen. Auf diese Weise wird eine höhere Reinigungsleistung und/oder ein verringerter apparativer sowie verfahrensmäßiger Aufwand erreicht. So kann wahlweise Wasser oder Dampf auf die abzulösenden Ablagerungen geleitet werden, um diese zu lösen und zu entfernen. Bedarfsweise können aber auch Wasser und Dampf gleichzeitig auf die Ablagerungen geleitet werden, um die entsprechenden Oberflächen des Rauchgaskanals und/oder der Einbauten zu reinigen. Durch die Verwendung einer einzigen Lanze zu diesem Zweck können das Wasser und der Dampf zudem sehr einfach und präzise sowie bedarfsweise gleichzeitig auf die zu reinigenden Oberflächen geleitet werden. Es können auch sehr effizient zunächst Ablagerungen mit einem Wasserstrahl gelöst und sodann mit einem Dampfstrahl von derselben Lanze aus dem Rauchgaskanal entfernt werden. Zusätzlich kann auf diese Weise auch die Anzahl erforderlicher Lanzen verringert und damit die Anzahl der Einbaustellen sowie die für den Einbau der Lanzen erforderlichen Montageeinrichtungen reduziert werden. Dies führt nicht zuletzt auch zu einer Einsparung an Bauraum außerhalb des Rauchgaskanals.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich bestehende Verbrennungsanlagen sehr einfach mit den entsprechenden Lanzen bzw. Reinigungseinrichtungen nachrüsten lassen. Durch den gezielten Eintrag von Wasser und Dampf über eine gemeinsame Lanze kann zudem der Eintrag an Wasser und Dampf sehr genau gesteuert und somit Wasser sowie Dampf eingespart werden.
Um eine hohe Reinigungsleistung über die Reinigungseinrichtung zu erreichen, bietet es sich an, dass die Düsenöffnungen für Wasser und Dampf durch speziell an das entsprechende Medium und dessen gewünschte Nutzung angepasste Düsen bereitgestellt werden. Die Düsen erlauben dabei vorzugsweise Strahlen mit geringen Querschnittsflächen, um die lokale Reinigungsleistung zu erhöhen und auch weiter entfernte Oberflächen noch mit hoher Kinetik erreichen zu können. Dabei kann Wasser prinzipiell einfacher und genauer in einem schmaleren und längeren Strahl in den Rauchgaskanal geleitet werden als der Dampf. Es kann für die Effektivität und die Einstellbarkeit des Reinigungseffekts und/oder der Reinigungsleistung zudem zweckmäßig sein, wenn für das Eindüsen des Wassers und/oder des Dampfs nicht nur jeweils mehrere, sondern auch bedarfsweise unterschiedlich ausgebildete Düsen vorgesehen sind.
Bei dem Dampf handelt es sich der Einfachheit halber vorzugsweise um Wasserdampf. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn der Wasserdampf frei ist von Wassertropfen, die im Rauchgas spontan Verdampfen und so unerwünschte Dampfschläge hervorrufen können. Es handelt sich also vorzugsweise um sogenannten Heißdampf im Sinne eines überhitzten Dampfs ohne Anteile einer flüssigen Phase, wobei auch andere Medien als Wasser denkbar regelmäßig aber nicht bevorzugt sind, Nachfolgend wird der Einfachheit und besseren Verständlichkeit halber jedoch weiter lediglich von Dampf gesprochen, ohne dass dies abschließend beschränkend gemeint sein muss.
Der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden nachfolgend die Verbrennungsanlage, das Verfahren und die Reinigungseinrichtung gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen der Verbrennungsanlage, dem Verfahren und der Reinigungseinrichtung zu unterscheiden. Anhand des Kontextes ist jedoch für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, welche Merkmale jeweils hinsichtlich der Verbrennungsanlage, dem Verfahren und der Reinigungseinrichtung bevorzugt sind.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der Verbrennungseinrichtung ist der Verbindungskanal zum Transport des Dampfs zentral in der Lanze vorgesehen. Auf diese Weise kann einfach und zuverlässig eine große Menge an Dampf zu der wenigstens einen Düsenöffnung geleitet werden. Alternativ oder zusätzlich bietet es sich an, wenn der Verbindungskanal zum Transport des Wassers außermittig, insbesondere in Form eines Ringkanals, in der Lanze vorgesehen ist. Auf diese Weise wird ebenfalls sichergestellt, dass das Wasser in ausreichender Weise und mit ausreichendem Druck zu der wenigstens einen Düsenöffnung gelangt und dabei die Lanze vorzugsweise kühlt. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass im Zentrum der Lanze so Platz für einen Dampfkanal mit einer großen Querschnittsfläche bereitgestellt werden kann. In diesem Falle ist es aus strömungstechnischen und konstruktiven Gründen sinnvoll, wenn die Verbindungskanäle für das Wasser und dem Dampf konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Um eine gegenseitige nachteilige Beeinflussung des Eindüsens von Wasser und Dampf zu vermeiden, können die wenigstens eine Düsenöffnung zum Austreten von Wasser und die wenigstens eine Düsenöffnung zum Austreten von Dampf in Längsrichtung der Lanze voneinander beabstandet angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die wenigstens eine Düsenöffnung für das Wasser näher an dem freien Ende der Lanze angeordnet ist als die wenigstens eine Düsenöffnung für den Dampf. Dann kann beispielsweise das Wasser unbeeinflusst von dem Verbindungskanal für den Dampf der wenigstens einen Düsenöffnung zugeführt werden. Insbesondere kann das Wasser in Richtung des freien Endes der Lanze gesehen nach der wenigstens einen Düsenöffnung für den Dampf in einem zentralen Bereich der Lanze zusammengeführt und dann der wenigstens einen Düsenöffnung, insbesondere mehreren, bedarfsweise über den Umfang verteilten, Düsenöffnungen zugeführt werden.
Zum Verstellen der Lanze und damit zum Reinigen der Oberflächen im Rauchgaskanal kann der Lanze wenigstens ein Antrieb, insbesondere ein elektromotorischer Antrieb zugeordnet sein. Dieser Antrieb kann eine Verstellung der Lanze in Längsrichtung und/oder ein Drehen oder Schwenken der Lanze um eine Längsachse der Lanze ermöglichen. So können die zu reinigenden Oberflächen im Rauchgaskanal gezielt erreicht und gereinigt werden. Eine besonders präzise Steuerung des Reinigungsbetriebs ist möglich, wenn ein Antrieb, insbesondere elektromotorischer Antrieb, zum Verstellen der Lanze in Längsrichtung und ein weiterer Antrieb, insbesondere elektromotorischer Antrieb, zum Drehen der Lanze um eine Längsachse vorgesehen sind. Beide Antriebe können dann einfach und zugleich gezielt angesteuert werden.
Die Verstellbarkeit der Lanze wird grundsätzlich dadurch vereinfacht, dass die Reinigungseinrichtung, insbesondere die Lanze selbst, über eine Drehdurchführung in der Wand des Rauchgaskanals gehalten ist. Dabei ist es zur Reduzierung der thermischen Belastungen und zur Lebenszeitverlängerung der Lanze weiter bevorzugt, wenn die Lanze mittels Wasser und/oder Druckluft gekühlt wird.
Besonders gute Reinigungsergebnisse werden im Übrigen erzielt, wenn eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Lanze im Rauchgaskanal die Drehgeschwindigkeit bzw. Schwenkgeschwindigkeit steuert. Die Steuerung kann dabei insbesondere die Menge an in den Rauchgaskanal einzudüsendem Wasser und/oder Dampf betreffen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch gesteuert werden, über welche Düsenöffnungen das Wasser und/oder der Dampf austritt. So kann die Art und/oder die Richtung des wenigstens einen Wasserstrahls und/oder Dampfstrahls gesteuert werden. Es kann auch, bedarfsweise ergänzend, der Druck des in den Rauchgaskanal einzudüsenden Wassers und/oder Dampfs gesteuert werden. Durch die entsprechende Steuerung kann eine Anpassung dahingehend erfolgen, wie weit die zu reinigenden Oberflächen im Rauchgaskanal von der Lanze bzw. den entsprechenden Düsenöffnungen entfernt sind. Typischerweise sind die zu reinigenden Oberflächen weiter entfernt, wenn die Lanze so positioniert, insbesondere gedreht, ist, dass das Wasser und/oder der Dampf wenigstens vornehmlich schräg zur Seite abgegeben wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Lanze etwa mittig unter Einbauten, insbesondere eines Wärmetauschers angeordnet ist. Ist die zu reinigende Oberfläche weiter entfernt von einer Düsenöffnung, muss das Wasser bzw. der Dampf mit einer größeren Geschwindigkeit und/oder in einer größeren Menge in Richtung der zu reinigenden Oberfläche geleitet werden. Ist die zu reinigende Oberfläche jedoch sehr nahe an einer entsprechenden Düsenöffnung angeordnet, kann weniger Wasser und/oder Dampf und/oder selbiger mit einer geringeren Geschwindigkeit ausreichen, um die Ablagerungen abzulösen und zu entfernen.
Unabhängig davon kann eine Steuerungseinrichtung zum separaten und/oder zum gemeinsamen Austreten von Wasser und Dampf über die jeweils wenigstens eine Düsenöffnung vorgesehen sein. So lässt sich das Reinigungsergebnis verbessern und gleichzeitig Wasser und/oder Dampf einsparen. Je nach den zu reinigenden Oberflächen und/oder je nach den Ablagerungen kann die Reinigung der Oberflächen somit so gesteuert werden, dass bedarfsweise lediglich Wasser oder Dampf, oder soweit dies erforderlich ist, nacheinander oder abwechselnd Wasser und Dampf zur Reinigung der Oberflächen eingesetzt wird. Sofern dies für die Reinigungsaufgabe zweckmäßig und/oder zur Einsparung von Wasser und/oder Dampf günstig ist, kann die Steuerung auch für die Reinigung der Oberflächen gemeinsam mittels Wasser und Dampf sorgen.
Die zuvor beschriebenen und mit der Erfindung verbundenen Vorteile kommen besonders zum Tragen, wenn die Einbauten im Rauchgaskanal wenigstens teilweise als Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, ausgebildet sind. Dabei können die Wärmetauscher etwa wahlweise als Economiser, Verdampfer und/oder Überhitzer ausgebildet sein. An entsprechenden Wärmetauschern lagern sich Ablagerungen in besonderem Maße ab. Zudem führen die Ablagerungen hier in besonderem Maße zu einer Verringerung des freien Strömungsquerschnitts und zu einer Begrenzung des Wärmeübergangs auf das Wärmeträgermedium.
Bei einem ersten besonders bevorzugten Verfahren zur Reinigung der Oberflächen von Ablagerungen werden über das in den Rauchgaskanal eingespritzte Wasser und über den in den Rauchgaskanal eingedüsten Dampf Ablagerungen an dem Rauchgaskanal und/oder an Einbauten, vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers, wenigstens eines Verdampfers und/oder wenigstens eines Überhitzers, im Rauchgaskanal entfernt. Hierdurch werden die zuvor bereits dargelegten Vorteile erreicht.
Gute Reinigungsergebnisse können verfahrensmäßig grundsätzlich dadurch erreicht werden, dass mit dem eingespritzte Wasser Ablagerungen von dem Rauchgaskanal und/oder den Einbauten, vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers, wenigstens eines Verdampfers und/oder wenigstens eines Überhitzers, abgelöst werden. Der so zu erzielende Reinigungserfolg kann jedoch grundsätzlich von der Art der Oberfläche und der Art der Ablagerungen abhängig sein. Insoweit kann es alternativ oder zusätzlich bevorzugte Reinigungsergebnisse liefern, wenn die Ablagerungen durch den eingedüsten Dampf von dem Rauchgaskanal und/oder den Einbauten, vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers, wenigstens eines Verdampfers und/oder wenigstens eines Überhitzers, entfernt werden. In Kombination der Anwendung von Wasser und Dampf kann besonders bevorzugt erreicht werden, dass das Wasser insbesondere das Lösen der Ablagerungen von der Oberfläche bewirkt, während die Ablagerungen durch den Dampf von der Oberfläche abgeführt bzw. ausgetragen werden.
Wenn die Lanze über wenigstens einen Antrieb in Längsrichtung der Lanze verstellt und/oder um eine Längsachse der Lanze gedreht oder geschwenkt wird, können mit der Lanze große Oberflächen erreicht und gereinigt werden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, die Lanze über einen Antrieb in Längsrichtung der Lanze und wenigstens nacheinander oder gleichzeitig über einen weiteren Antrieb um eine Längsachse der Lanze zu drehen. So können die beiden Verstellbewegungen unabhängig voneinander eingeleitet werden, was eine präzisere und zuverlässigere Steuerung ermöglicht.
Die Reinigungseinrichtung kann einfach und über einen langen Zeitraum betrieben werden, wenn die Reinigungseinrichtung bzw. deren Lanze über eine einzige Durchführung, insbesondere Drehdurchführung, durch die Wand des Rauchgaskanals hindurchgeführt ist.
Die Reinigungsleistung kann in Abhängigkeit der Anordnung der zu reinigenden Oberfläche in Bezug auf die Lanze, insbesondere in Abhängigkeit des Abstands zwischen wenigstens einer Düsenöffnung und der zu reinigenden Oberfläche in einfacher Weise gesteuert werden, wenn der Austritt, insbesondere die Menge, des Wassers und/oder des Dampfs aus der wenigstens einen Düsenöffnung sowie bedarfsweise die Wahl der wenigstens einen Düsenöffnungen für den Austritt von Wasser und/oder Dampf, insbesondere die Drehgeschwindigkeit oder die Schwenkgeschwindigkeit der Lanze in Anhängigkeit vom Drehwinkel der Lanze gesteuert wird. Die Reinigungswirkung kann dann für jede Oberfläche so abgepasst werden, dass sie so hoch wie nötig aber gleichzeitig so gering wie möglich ist, um Wasser und/oder Dampf einzusparen und/oder um die zu reinigenden Oberflächen zu schonen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
1 eine erfindungsgemäße Verbrennungsanlage zur Verbrennung von Feststoffen mit erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansicht,
2 ein Detail der Verbrennungsanlage aus 1 umfassend eine Reinigungseinrichtung in einer Seitenansicht entlang eines vertikalen Schnitts und
3 die Reinigungseinrichtung aus 2 in einer Schnittansicht längs zur Reinigungseinrichtung.
In der 1 ist eine Verbrennungsanlage 1 zur Verbrennung von stückigen Festbrennstoffen dargestellt. Der Festbrennstoff wird in einer Brennkammer 2 auf einen Rost 3 aufgebracht, der von unten mit Primärluft 4 durchströmt wird. Während der Festbrennstoff entlang des Rosts 3 transportiert wird, brennt der Festbrennstoff in der Ausbrandzone 5 aus und die Asche wird vom Rost in einen Austrag 6 abgeworfen. Oberhalb der Ausbrandzone 5 wird der Brennkammer 2 Sekundärluft 7 zugeführt, um eine vollständige Verbrennung der aus dem Festbrennstoff ausgetriebenen brennbaren Gase zu erreichen. Grundsätzlich könnte anstelle einer Rostfeuerung aber auch eine andere Art der Feuerung vorgesehen sein.
Die in der Brennkammer 2 erzeugten heißen Rauchgase steigen in der Brennkammer 2 nach oben und gelangen in einen Kessel 8, der einen Rauchgaskanal 9 sowie einen ersten, zweiten und dritten Zug 10, 11, 12 für die Rauchgasströmung bereitstellt. In dem Kessel 8 der dargestellten und insoweit bevorzugten Verbrennungsanlage 1 sind Einbauten 13 in Form mehrerer Wärmetauscher vorgesehen, die als Economiser 14, Verdampfer 15 und Überhitzer 16 ausgebildet oder betrieben sein können. Der Economiser 14 wird mit Wasser betrieben um das Wasser aufzuheizen, das dann im Verdampfer 15 verdampft wird. Der so gebildete Dampf wird sodann im Überhitzer 16 überhitzt.
Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Verbrennungsanlage 1 sind die Einbauten 13 vornehmlich aus Rohren gebildet, die sich insbesondere quer zum Rauchgas weg erstrecken. Mit dem Rauchgas wird Asche und dergleichen in fester Form oder als Dampf mitgetragen, die sich teilweise an dem Rauchgaskanal 9 und den Einbauten 13 abscheiden kann. Auf diese Weise bilden sich Ablagerungen im Kessel 8, die sich während des Betriebs der Verbrennungsanlage 1 langsam ansammeln.
Um die Ablagerungen von Zeit zu Zeit vom Rauchgaskanal 9 und den Einbauten 13 ablösen und entfernen zu können, sind an einigen Stellen Reinigungseinrichtungen 17 durch die Wand 18 des Rauchgaskanals 9 in den Rauchgaskanal 9 eingeschoben. Die Reinigungseinrichtungen 17 weisen eine Lanze 19 auf, die von einer zurückgezogenen Nichtgebrauchsstellung, in der das freie Ende 20 der Lanze 19 nahe der Wand des Rauchgaskanals 9 angeordnet ist, in eine Gebrauchsstellung, bedarfsweise schrittweise, verstellt werden kann, in der das freie Ende der Lanze 20 weit in den Rauchgaskanal 9 hineinragt. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Verbrennungsanlage 1 befinden sich die Lanzen 19 in der Gebrauchsstellung jeweils zwischen zwei Registern 21 der Einbauten 13. Die Anordnung der Reinigungseinrichtungen 17 könnte bedarfsweise aber auch anders gewählt werden, was im Übrigen ebenfalls für die Anordnung der Einrichtungen 13 und die Ausgestaltung des Rauchgaskanals 9 zutrifft. Hier sind insbesondere die unterschiedlichen aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen und Ausgestaltungen denkbar.
In der 2 ist eine Reinigungseinrichtung 17 im Detail dargestellt. Außerhalb der Brennkammer 2 bzw. des Kessels 8 weist die Reinigungseinrichtung 17 eine Zuführung 22 für Dampf zur Lanze 19 und eine Zuführung 23 für Wasser zur Lanze 19 auf. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Lanze 19 ist zudem in einer Durchführung in Form einer Drehdurchführung 24 in der Wand 18 des Rauchgaskanals 9 gehalten. Die Drehdurchführung 24 erlaubt das teilweise Einschieben und Ausziehen der Lanze 19 in bzw. aus dem Rauchgaskanal 9, um die Reinigungseinrichtung 17 zwischen einer Nichtgebrauchsstellung und einer Gebrauchsstellung zu verstellen. Zudem erlaubt die Drehdurchführung 24 das Drehen der Lanze 19 um ihre Längsachse, um mit einer geringen Anzahl an Reinigungseinrichtungen 17 eine große Fläche des Rauchgaskanals 9 und/oder der Einbauten 13 zu reinigen. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Reinigungseinrichtung 17 sind zwei getrennte elektromotorische Antriebe 25, 26 vorgesehen, von denen ein Antrieb 25 das Verstellen der Lanze 19 in deren Längsrichtung bewirken kann, während der andere Antrieb 26 die Drehung der Lanze 19 um deren Längsachse bewirken kann. So kann die Lanze 19 bedarfsweise nacheinander, in bestimmte Stellungen gebracht werden, um Ablagerungen vom Rauchgaskanal 9 und/oder von Einbauten 13 zu lösen bzw. aus dem Rauchgaskanal zu entfernen. Dies kann wahlweise mit Wasser oder Dampf erfolgen.
In der 3 ist ein Querschnitt durch die Reinigungseinrichtung 17 dargestellt. Die Zuführung 22 für Dampf ist mit einem zentralen Verbindungskanal 27 für Dampf verbunden, der die Zuführung 22 für Dampf mit Düsenöffnungen 28 für das Ausströmen des Dampfs verbindet. Zudem ist die Zuführung 23 für Wasser mit einem vornehmlich als Ringkanal ausgebildeten Verbindungskanal 29 für Wasser zum Verbinden der Zuführung für Wasser mit Düsenöffnungen 30 zum Ausströmen des Wassers verbunden. Der überwiegend ringkanalförmige Verbindungskanal 29 für das Wasser ist bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Reinigungseinrichtung 17 konzentrisch zum Verbindungskanal 27 für den Dampf dargestellt. Zudem sind die Düsenöffnungen 30 für das Austreten des Wassers näher am freien Ende 20 der Lanze 19 angeordnet als die Düsenöffnungen 28 zum Austreten des Dampfs. Der Verbindungskanal 29 für Wasser wird zwischen dem freien Ende 20 der Lanze 19 und den Düsenöffnungen 28 für den Dampf in einen zentralen Bereich der Lanze 19 zusammengeführt, von dem das Wasser nach außen zu über den Umfang verteilte Düsenöffnungen 30 verteilt wird. Auch die Düsenöffnungen 30 für das Austreten des Wassers sind bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Reinigungseinrichtung 17 über den Umfang der Lanze 19 verteilt angeordnet. Es wäre aber auch denkbar, dass nur eine oder eine Mehrzahl von Düsenöffnungen an einer Seite der Lanze 19 vorgesehen ist bzw. wären. Dies kann beispielsweise davon abhängig gemacht werden, wo die Lanzen 19 installiert sind und welche Oberflächen die Reinigungseinrichtungen 17 reinigen sollen.
Zum Reinigen von Oberflächen des Rauchgaskanals 9 und/oder der Einbauten 13 kann je nach der Dicke, der Art, der Oberfläche und/oder der Entfernung der Oberfläche von der Lanze 19 wenigstens ein Dampfstrahl 31 oder wenigstens ein Wasserstrahl 32 durch das Ausströmen des zugeführten Wassers oder Dampfs erzeugt und auf die Oberfläche gerichtet werden. Dies dient bedarfsweise dem Ablösen der Ablagerungen ebenso wie dem Entfernen der Ablagerungen von den Oberflächen. Es kann aber beispielsweise auch vorgesehen sein, die Ablagerungen mit einem Wasserstrahl 32 von den Oberflächen abzulösen und die gelösten Ablagerungen mit Hilfe eines Dampfstrahls 31 von den Oberflächen zu entfernen.
Um die zu reinigenden Oberflächen zu erreichen, kann die Lanze 19 während der Reinigung sowohl in der Längsrichtung der Lanze 19 verstellt als auch um die Längsachse der Lanze 19 gedreht bzw. geschwenkt werden. Dabei kann die Drehgeschwindigkeit oder die Schwenkgeschwindigkeit vom Drehwinkel der Lanze 19 abhängen. So werden weiter innen und/oder näher an der Lanze 19 angeordnete Oberflächen ebenso lange und/oder intensiv gereinigt, wie weiter außen und/oder weiter von der Lanze 19 weg angeordnete Oberflächen. Hinzu kann der Drehwinkel der Lanze 19 erfasst und das Drehen und/oder Schwenken der Lanze über eine Steuereinrichtung abhängig vom Drehwinkel gesteuert werden. Darüber kann indirekt die Reinigungsleistung für bestimmte Oberflächenbereiche angepasst werden und übermäßige Beanspruchungen bestimmter Oberflächen vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsanlage
2: Brennkammer
3: Rost
4: Primärluft
5: Ausbrandzone
6: Austrag
7: Sekundärluft
8: Kessel
9: Rauchgaskanal
10–12: Zug
13: Einbauten
14: Economiser
15: Verdampfer
16: Überhitzer
17: Reinigungseinrichtung
18: Wand
19: Lanze
20: freies Ende
21: Register
22,23: Zuführung
24: Drehdurchführung
25, 26: Antrieb
27, 29: Verbindungskanal
28, 30: Düsenöffnungen
31: Dampfstrahl
32: Wasserstrahl
33: Steuerungseinrichtung

Claims

Verbrennungsanlage (1), insbesondere für Feststoffbrennstoff, mit einem Rauchgaskanal (9) und einer eine Wand (18) des Rauchgaskanals (9) durchdringenden Reinigungseinrichtung (17) zur Reinigung des Rauchgaskanals (9) und/oder von Einbauten (13) im Rauchgaskanal (9) mit Dampf, wobei die Reinigungseinrichtung (17) eine im Rauchgaskanal (9) verstellbare Lanze (19) mit einer Zuführung (22) zum Eintreten des Dampfs in die Lanze (19), wenigstens einer Düsenöffnung (28) zum Austreten des Dampfs aus der Lanze (19) und wenigstens einem Verbindungskanal (27) zum Transport des Dampfs von der Zuführung (22) zur Düsenöffnung (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung (23) zum Eintreten von Wasser in die Lanze (19), wenigstens eine Düsenöffnung (30) zum Austreten von Wasser aus der Lanze (19) und wenigstens einem Verbindungskanal (29) zum Transport des Wassers von der Zuführung (23) zur Düsenöffnung (30) aufweist.
Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (27) zum Transport des Dampfs zentral in der Lanze (19) und der Verbindungskanal (29) zum Transport des Wassers außermittig, insbesondere in Form eines Ringkanals, in der Lanze (19) vorgesehen ist und dass, vorzugsweise, die Verbindungskanäle (27, 29) für das Wasser und den Dampf konzentrisch angeordnet sind.
Verbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düsenöffnung (30) zum Austreten von Wasser und die wenigstens eine Düsenöffnung (28) zum Austreten von Dampf in Längsrichtung der Lanze (19) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb (26326) zum Verstellen der Lanze (19) in Längsrichtung und/oder zum Drehen der Lanze (19) um eine Längsachse vorgesehen ist und dass, vorzugsweise, ein Antrieb (25) zum Verstellen der Lanze (19) in Längsrichtung und ein weiterer Antrieb (26) zum Drehen der Lanze (19) um eine Längsachse vorgesehen sind.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (17) über eine Durchführung, insbesondere Drehdurchführung (24), in der Wand (18) des Rauchgaskanals (9) gehalten ist.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (33) zur drehwinkelabhängigen Steuerung des Austritts an Wasser oder Dampf, insbesondere der Drehgeschwindigkeit und/oder Schwenkgeschwindigkeit, vorgesehen ist.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (33) zum separaten und/oder zum gemeinsamen Austreten von Wasser und Dampf über die wenigstens eine Düsenöffnung (28, 30) vorgesehen ist.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (13) im Rauchgaskanal (9) wenigstens teilweise als Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers (14), wenigstens eines Verdampfers (15) und/oder wenigstens eines Überhitzers (16) ausgebildet sind.
Verfahren zum Reinigen eines Rauchgaskanals (9) und/oder von Einbauten (13) im Rauchgaskanal (9) einer Verbrennungsanlage (1), insbesondere für Feststoffbrennstoff, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine eine Wand (18) des Rauchgaskanals (9) durchdringende Reinigungseinrichtung (17) umfassend eine in den Rauchgaskanal (9) ragende Lanze (19) vorgesehen ist, – bei dem der Lanze (19) über eine Zuführung (22) Wasser und gleichzeitig oder nacheinander über eine weitere Zuführung (23) Dampf zugeführt wird, – bei dem das Wasser durch wenigstens einen Verbindungskanal (29) zu wenigstens einer Düsenöffnung (30) geleitet und über die Düsenöffnung (30) in den Rauchgaskanal (9) eingespritzt wird und gleichzeitig oder nacheinander der Dampf durch wenigstens einen weiteren Verbindungskanal (27) zu wenigstens einer Düsenöffnung (28) geleitet und über die Düsenöffnungen (28) in den Rauchgaskanal (9) eingedüst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem über das in den Rauchgaskanal (9) eingespritzte Wasser und über den in den Rauchgaskanal (9) eingedüsten Dampf Ablagerungen an dem Rauchgaskanal (9) und/oder an Einbauten (13), vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers (14), wenigstens eines Verdampfers (15) und/oder wenigstens eines Überhitzers (16), im Rauchgaskanal (9) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, – bei dem mit dem eingedüsten Wasser Ablagerungen von dem Rauchgaskanal (9) und/oder den Einbauten (13), vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers (14), wenigstens eines Verdampfers (15) und/oder wenigstens eines Überhitzers (16), abgelöst werden und/oder – bei dem die Ablagerungen durch den eingedüsten Dampf von dem Rauchgaskanal (9) und/oder den Einbauten (13), vorzugsweise wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher, vorzugsweise in Form wenigstens eines Economisers (14), wenigstens eines Verdampfers (15) und/oder wenigstens eines Überhitzers (16), entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, – bei dem die Lanze (19) über wenigstens einen Antrieb (25, 26) in Längsrichtung der Lanze verstellt und/oder um eine Längsachse der Lanze (19) gedreht wird und – bei dem, vorzugsweise, die Lanze (19) über einen Antrieb (25) in Längsrichtung der Lanze (19) und wenigstens nacheinander über einen weiteren Antrieb (26) um eine Längsachse der Lanze (19) gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der Austritt, insbesondere die Menge, des Wassers und/oder des Dampfs aus der wenigstens einen Düsenöffnung (28, 30) in Anhängigkeit vom Drehwinkel der Lanze (19) gesteuert wird.
Reinigungseinrichtung (17) zum Reinigen eines Rauchgaskanals (9) und/oder von Einbauten (13) im Rauchgaskanal (9) einer Verbrennungsanlage (1), insbesondere für Feststoffbrennstoff, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 9 bis 14, umfassend eine Lanze (19), eine Zuführung (23) zum Eintreten von Wasser in die Lanze (19), eine Zuführung (22) zum Eintreten von Dampf in die Lanze (19), wenigstens eine Düsenöffnung (30) zum Austreten des Wassers aus der Lanze (19), wenigstens eine Düsenöffnung (28) zum Austreten des Dampfs aus der Lanze (19), wenigstens einen Verbindungskanal (29) zum Transport des Wassers von der Zuführung (23) zur Düsenöffnung (30) und wenigstens einen Verbindungskanal (27) zum Transport des Dampfs von der Zuführung (22) zur Düsenöffnung (28).