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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigen der Rauchgasflächen von Wärmetauschern eines Brennwertkessels, insbesondere für kleine Heizungsanlagen mit Gas- oder Ölbrennern. Weiterhin wird eine einfache Anordnung zur Durchführung der Reinigung der Rauchgasflächen von Heizungsanlagen unmittelbar an deren Standort in Gebäuden offenbart.
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Stand der Technik
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Bei Wärmetauschern, die durch Verbrennung erzeugte Wärme auf eine Flüssigkeit übertragen, besteht das bekannte Problem, dass sich an den äußeren und inneren Flächen des Wärmetauschers Ablagerungen bilden. Dieses verringert die Wärmeübertragung, wodurch die Effektivität der Heizung vermindert wird.
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Besonders an den Außenflächen entstehen relativ schnell dickere Belege aus Ruß und/oder Asche, die durch die hohen Temperaturen verkrusten können. Es wurde zu deren Beseitigung bereits seit längerem verschiedene Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, die in bestimmten Zeitabständen angewendet werden.
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Bereits in der
DE AS 1301869 von 1964 wird zur Reinigung von Heizkesseln mit Rauchgasrohren vorgeschlagen, in die Rauchgasrohre je ein verschiebbares Sprührohr anzuordnen. Durch diese wird zeitweise eine Spülflüssigkeit in das Rauchgasrohr eingesprüht. Zusätzlich wird in kurzen Zeitabständen Druckluft durch die Rauchgasrohre geblasen, um die Reinigungsflüssigkeit mit den gelösten Ablagerungen auszuspülen.
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In der
DE PS 4430338 wird eine Vorrichtung zum Reinigen von bündelartig zusammengefassten senkrechten Austauscherrohren offenbart, die quer von Rauchgasen durchströmt werden. Zur Reinigung der Oberfläche der Austauscherrohre sind einige mit düsenartigen Durchbrechungen versehen, die zeitweise mit einem Reinigungsfluit beaufschlagt werden.
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Gemäß der
DE 10 2014 001 457 A1 wird zur Reinigung eines Wärmetauschers eines Abgaskühlers vorgeschlagen, dass dieser zeitweise von einer Reinigungsflüssigkeit mit Gasblasen mit einem Druck von mindestens 2 bar durchspült wird. Dieses soll eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und abrasive Wirkung der Gasblasen erzeugen. Zur Realisierung wird aus einem Vorratsbehälter Reinigungsflüssigkeit durch eine Rohrleitung gepumpt, an die eine Mischeinheit zur Zuführung von Luft angeordnet ist. Die Rohrleitung ist mit der Einströmöffnung des Wärmetauschers verbunden. Die Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter ist an die Ausströmöffnung angeschlossen.
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Der bekannten Reinigung der Rauchgasseite von Wärmetauschern ist das gleiche Prinzip einer zeitweisen Durchströmung mit einer Reinigungsflüssigkeit von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite gemeinsam. Dieses bedingt einen größeren technischen Aufwand für die Zu- und Ableitung der Reinigungsflüssigkeit, wie Pumpen, größere Behälter für die neue und gebrauchte Reinigungsflüssigkeit. Dafür ist ein entsprechend großer Raum am Standort des Heizungskessels erforderlich.
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Bei einer kreislaufförmigen Umwälzung wird die mit abgelösten Stoffen belastete Reinigungsflüssigkeit mehrmals durch den Wärmetauscher gepumpt. Das erfordert zumindest ein Nachspülen, um alle Verunreinigungen zu entfernen. Bei einer Variante mit lfd. Zuführung von frischer Reinigungsflüssigkeit werden größere Mengen benötigt. In beiden Varianten kann bisher nicht genau erfasst werden, ob die Reaktion der Reinigungsmittel in der Flüssigkeit mit den Ablagerungen abgeschlossen ist. Deshalb wird häufig zu viel Reinigungsflüssigkeit eingesetzt, oder die Reinigung ist nicht optimal.
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Die derzeitig für die Heizung von kleineren Gebäuden, bzw. Erzeugung von Warmwasser verwendeten Brennwertkessel sind in kleinen Räumen installiert und besitzen kleine Wärmetauscher mit einer großen Oberfläche. Das bedingt kleine Wandungsabstände, die schlecht zu reinigen sind. Weiterhin wird bei diesem Prinzip das Rauchgas vom Brenner nach unten durch den Wärmetauscher und danach nach oben geführt. Dadurch sammeln sich verstärkt Ruß und Verbrennungsrückstände auf der Oberfläche des Wärmetauschers an. Ein weiterer negativer Faktor ist, dass häufig die Rücklauftemperatur aus dem Heizkreislauf relativ hoch ist. Dadurch verkrustet der Belag auf der Oberfläche des Wärmetauschers.
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Aus diesen Gründen wird der Wärmeaustausch zwischen dem Rauchgas und dem Wasserkreislauf bereits nach 3 bis 4 Jahren relativ stark vermindert. Eine Reinigung vor Ort mittels des bekannten Prinzips der lfd. Durchströmung mit einer Reinigungsflüssigkeit ist bei diesen Brennwertkesseln ohne Ausbau nicht möglich, da diese zu einer Seite offen sind.
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Das erfordert derzeit eine Demontage des Wärmetauschers, eine Reinigung in einer Werkstatt und anschließenden Wiedereinbau. Wegen dem hohen Aufwand wird deshalb häufig der gebrauchte Wärmetauscher auch entsorgt und ein neuer montiert. Beide Varianten bedingen hohe Kosten für den Nutzer des Brennwertkessels.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen, das eine Reinigung der Rauchgasseite des Wärmetauschers im Brennwertkessel ohne dessen Demontage ermöglicht. Dieses Verfahren muss auch die Ablösung von Krusten in den engen Zwischenräumen des Wärmetauschers sicher ermöglichen, ohne das hohe Kosten entstehen. Weiterhin soll die Reinigungskraft der Reinigungsflüssigkeit in Bezug auf die Ablösung, bzw. Auflösung der Beläge optimal genutzt werden. Eine weitere Aufgabe ist die Entwicklung einer einfachen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, welches auch in kleinen Räumen von Gebäuden einsetzbar ist und keine stationäre Technik erfordert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe entsprechend den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruch 1 und der Anordnung nach Anspruch 9 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 wird nach einer Demontage des Brenners die Brennkammer (01) abgedeckt und eine abgemessene Menge des Reinigungsmittels in die offene Brennkammer (01) gefüllt. Anschließend wird durch den Anschluss des Kondensatablasses (05) und Übergangsstück mit Luftdüse (06) mit geringem Überdruck zeitweise Luft eingeblasen. Danach wird die Reinigungsflüssigkeit mit den gelösten Belegen/Schmutzstoffen durch die Ablassöffnung (05/07) in einem Behälter für verbrauchte Reinigungsflüssigkeit (09) abgelassen.
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Die Erfindung geht davon aus, dass der Raum um den Wärmetauscher und die Kondensatwanne wegen dem dort durchströmenden Rauchgas gasdicht zum umgebenden Raum ausgeführt ist. Somit kann dieser Raum auch mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllt werden. Gemäß der Erfindung wird somit die Reinigungsflüssigkeit nach dem Auffüllen eine längere Zeit stehen gelassen und kann so auf die Oberfläche des Wärmetauschers einwirken. Durch das erfindungsgemäße zusätzliche Einblasen von Luft mit geringem Druck wird die Reinigungsflüssigkeit leicht bewegt und kann so den gesamten Belag mehrfach kontaktieren. Andererseits wird eine größere Schaumbildung vermieden.
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In weiterer vorteilhafter Ausbildung nach Anspruch 2 werden die Verfahrensschritte bei starker Verkrustung des Wärmetauschers (02) ein oder mehrmals wiederholt. Die Reinigung kann somit dem jeweiligen Verschmutzungsgrad leicht angepasst werden, bis alle Belege sicher entfernt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 ist das in der Reinigungsflüssigkeit enthaltene Reinigungsmittel für Gasbrennwertkesseln je nach der metallischen Beschaffenheit der Wärmetauscher (02) ein alkalischer oder saurer Reiniger und bei Ölbrennwertkessel ein alkalischer Reiniger.
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Durch die Anpassung des dem Wasser zugesetzten Reinigungsmittels an das Material des Wärmetauschers kann die Reinigung verbessert werden, ohne die Oberfläche des Wärmetauschers zu schädigen.
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Im Anspruch 4 wird vorgeschlagen, dass zum Abschluss der Reinigung eine Spülung mit Wasser oder auch mit Zusätzen zur Neutralisierung erfolgt.
Dieses vermindert eine nachfolgende Korrosion der Oberfläche des Wärmetauschers durch die Reinigungsmittel und eine schnelle Ablagerung von Verbrennungsrückständen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung nach Anspruch 5 wird die Luft mit einem Druck von 20 bis 500 mbar und einer Luftmenge von 0,8 bis 10 Liter pro Minute, je nach Größe des Wärmetauschers (02) und der Belageigenschaften eingeblasen. Dieses ermöglicht eine optimale Anpassung an den jeweiligen Wärmetauscher hinsichtlich dessen Größe, aber auch dessen Struktur und Verschmutzung in Bezug auf die Bewegung der Reinigungsflüssigkeit.
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Eine weitere Verbesserung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird bewirkt, in dem der Luftdruck während der Reinigung gleichbleibend und/oder in Interwallen verändert wird.
Dadurch erfolgt eine bessere Ablösung der Belege von der Oberfläche des Wärmetauschers.
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Eine weitere Verbesserung des Verfahrens nach Anspruch 7 besteht darin, dass der PH-Wert der Reinigungsflüssigkeit während der Reinigung geprüft wird. Bei Annäherung zum neutralen Wert (pH = 7), bzw. wenn der pH-Wert im sauren oder alkalischen Bereich sich nicht mehr ändert, wird die Reinigungsflüssigkeit abgelassen und die Reinigung abgeschlossen oder mit Wasser nachgespült.
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Durch die Überwachung des pH-Wertes wird ermittelt, ob noch chemische Reaktionen ablaufen. Somit kann der Reinigungsprozess zum optimalen Zeitpunkt beendet werden.
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Gemäß Anspruch 8 wird vorgeschlagen, dass die Reinigungszeit zur vollständigen Reinigung in Abhängigkeit vom Bautyp des Brennwertkessels und des Wärmetauschers (02), der vorliegenden Brennzeit und dem verwendeten Reinigungsmittel in der Reinigungsflüssigkeit ermittelt und daraus optimale Reinigungszeiten für die einzelnen Varianten abgeleitet werden.
Das hat den Vorteil, dass auf eine laufende Messung des PH-Wertes während des Reinigungsprozesses verzichtet werden kann und trotzdem eine annährend optimale Reinigung gesichert ist.
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In dem Anspruch 9 wird eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufgezeigt. Diese besteht erstens aus einer Behälterkombination: Aus einem Behälter für die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit (09), der über einen Ablassschlauch (08) an dem Entleerungshahn (07) der Kondensatwanne (03) anschließbar ist und einem Behälter für die Reinigungsflüssigkeit (10). Weiterhin aus einer Handluftpumpe, bzw. einem Kompressor (11) mit Schlauch, an dem eine Abgleichdrossel (12) und Rückschlagklappe (13) angeordnet ist, wobei diese mit einem Übergangsstück mit Luftdüse (06) an den Anschluss des Kondensatablasses (05) der Kondensatwanne (03) anschließbar sind.
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Diese Anordnung ermöglicht alle Verfahrensschritte mit einfachen, kostengünstigen und handlichen Elementen auszuführen. Sie sind außerdem einfach zum Brennwertkessels zu transportieren, benötigen an dessen Standort nur geringen Raum und keine besondere Strom- und Wasserversorgung. Die Abgleichdrossel ermöglicht eine Regelung des Luftdruckes, bzw. der Fördermenge der in dem Raum um den Wärmetauscher geförderten Luft. Die Rückschlagklappe verhindert ein Zurückfließen der Reinigungsflüssigkeit zur Luftpumpe, bzw. Kompressor.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Anordnung nach Anspruch 10 ist der Behälter für die Reinigungsflüssigkeit (10) ein Messbehälter mit langer Ausgießtülle und definierter Füllmenge für die Reinigungsflüssigkeit, der eine Füllung bis über die Oberkante des Wärmetauschers (02) ermöglicht, ohne die darüber liegenden Bauelemente zu benetzen.
Damit wird gesichert, dass die Reinigungsflüssigkeit keine über das Niveau des Wärmetauschers liegenden Bauteile, z. B. in der Brennkammer, bzw. durch ein Überlaufen aus der Öffnung verätzen kann.
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Beispiel
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Nachfolgend sollen das Verfahren und die Anordnung an einem Beispiel erläutert werden.
Die 1 zeigt einen Brennwertkessel schematisch im Längsschnitt.
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Unter der Brennkammer 01 sind ein Wärmetauscher 02 und darunter die Kondensatwanne 03 mit Entleerungshahn 07 angeordnet. Die Umgebung des Wärmetauschers 02 wird außen mit einem Reinigungsmittel aufgefüllt, das bis zur Unterkante der Brennkammer 01 reicht.
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Zwischen dem Anschluss an der Kondensatwanne 03 für den Entleerungshahn 07 und diesem ist ein Übergangsstück mit Luftdüse 06 befestigt. Über einen Schlauch ist diese mit der Luftpumpe bzw. einem Kompressor 11 verbunden. Dazwischen sind noch eine Abgleichdrossel 12 und eine Rückschlagklappe 13 angeordnet.
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Zur Reinigung des Wärmetauschers 02 wird die Reinigungsflüssigkeit, aus je nach Bauart erforderlicher Menge Wasser, mit bekannten Reinigungsmitteln in den Behälter 10 aufgemischt. Die Verkleidung des Gehäuses vor der Brennkammer 01 und der Brenner wird entfernt und der obere Bereich der Brennkammer 01 abgedeckt. Über den Entleerungshahn 07 wird eventuell vorhandenes Kondensatwasser abgelassen und das Übergangsstück 06 an den Anschluss 05 montiert und über einen Schlauch mit der Luftpumpe bzw. einem Kompressor 11 verbunden. Anschließend wird mit dem Behälter 10 die Reinigungsflüssigkeit in den Raum mit dem Wärmetauscher 02 entleert.
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Mit der Luftpumpe bzw. einem Kompressor 11 wird jetzt die Reinigungsflüssigkeit über einen Zeitraum von 10 bis 30 Minuten, je nach Belagdicke, belüftet. Anschließend wird die Reinigungsflüssigkeit mit dem abgelösten Belag über den Entleerungshahn 07 in den Behälter 09 abgelassen. Zum Abschluss werden die Behälter09 und 10 entfernt und der Schlauch mit der Luftpumpe bzw. einem Kompressor 11 demontiert. Nach Einbau des Brenners und Montage der Verkleidung ist der Brennwertkessel wieder betriebsbereit.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Brennkammer
- 02
- Wärmetauscher
- 03
- Kondensatwanne
- 04
- Luftblasen
- 05
- Anschluss Kondensatablass
- 06
- Übergangsstück mit Luftdüse
- 07
- Entleerungshahn
- 08
- Ablassschlauch
- 09
- Behälter für verbrauchte Reinigungsflüssigkeit
- 10
- Behälter für Reinigungsflüssigkeit
- 11
- Luftpumpe bzw. Kompressor
- 12
- Abgleichdrossel
- 13
- Rückschlagklappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1301869 [0004]
- DE 4430338 [0005]
- DE 102014001457 A1 [0006]
