DE102018115277B4

DE102018115277B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Lockern, Aufbrechen und Lösen von unerwünschten Materialansammlungen in industriellen thermischen Anlagen

Info

Publication number: DE102018115277B4
Application number: DE102018115277.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kunert
Original assignee: Buchen KraftwerkService GmbH
Current assignee: BUCHEN ENERGYSERVICES GMBH, DE
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: DE102018115277A1

Abstract

Lanze zum Lösen von unerwünschten Materialansammlungen, zum Beispiel Wächten, in mit thermischer Verbrennung arbeitenden industriellen Anlagen,- mit einem Lanzenrohr (44), das ein hinteres Ende, welches für die Handhabung ausgebildet ist und ein vorderes Ende aufweist, welches sich im Betrieb innerhalb der Anlage befindet und eine Aufnahme (60) hat,- mit einem Ladungsträger (20), der rohrförmig ist, der an einem inneren Ende ein der Aufnahme (60) angepasstes Aufnahmeteil (24) aufweist, durch das er mit der Aufnahme (60) lösbar verbunden ist, und der ein freies Ende (28) hat, wobei der Ladungsträger (20) einen von dem Lanzenrohr (44) gebildeten Kanal für Kühlwasser fortsetzt und mindestens eine Austrittsöffnung für Kühlwasser aufweist, und- mit einem Päckchen (40) an Sprengmittel, das am Ladungsträger (20) befestigt ist und eine elektrische Zündleitung (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze weiterhin ein Fangseil (30) aufweist, welches einerseits am vorderen Ende des Lanzenrohrs (44) in Nähe der Aufnahme (60) lösbar festgelegt ist und andererseits am freien Ende des Ladungsträgers (20) dauerhaft befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lockern, Aufbrechen und Lösen von unerwünschten Materialansammlungen in thermischen Anlagen, insbesondere in Brennräumen, Rauchgaskanälen, Nachbrennrosten derartiger thermischer Anlagen. Unter thermischen Anlagen werden Kesselanlagen verstanden, in denen Material verbrannt wird, beispielsweise Kohle, Müll, Abfälle aller Art, Kohlenwasserstoffe usw. Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren.
Derartige unerwünschte Materialiensammlung sind Rückstände, die zunehmend den weiteren Betrieb bis hin zum Stillstand der Anlage behindern, sie gefährden auch den Betrieb. Typische Materialansammlungen sind Wächten, die bei der Verbrennung im Rauchgasstrom anfallen, oder beispielsweise auch Schlackenansätze. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die betroffene Anlage außer Betrieb zu nehmen, abkühlen zu lassen und im kalten Zustand zu reinigen. Dies führt jedoch zu erheblichen Produktionsausfällen, denn die Anlage fällt in der Regel mehrere Tage aus. Sie muss nachher wieder angefahren werden, auch dies kostet Zeit. Dies führt insgesamt zu erheblichen Produktionsausfällen, die aus wirtschaftlichen Gründen nicht hinnehmbar sind, wenn nicht ansonsten ohnehin eine der regelmäßigen Reinigungen der Anlage durchgeführt werden muss.
Es bereits bekannt, derartige Rückstände im laufenden Betrieb aufzulockern und anschließend mechanisch zu beseitigen. Dieses Auflockern erfolgt während des laufenden Betriebs, bei unter Betriebstemperatur befindlicher Anlage. Die dabei verwendete Vorrichtung sollte daher zum einen unkomplizierten unempfindlichen Aufbau aufweisen, zum anderen aus Materialien bestehen, die preiswert sind, weil die Einrichtung zum Auflockern aufgegeben können werden muss und zumindest ein Teil der Einrichtung regelmäßig zur weiteren Verwendung nicht mehr geborgen werden kann.
Nach der Lehre der DE 10 336 178 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe derartige Massen durch eine in ihrer Nähe ausgelöste Sprengung gelockert werden sollen. Die Vorrichtung besteht aus mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Bauteilen, in deren Zentrum eine Sprengladung angeordnet ist.
Diese Bauteile und damit insbesondere die Sprengladung werden durch Wasser gekühlt.
In der DD-Patentschrift 67 889 aus dem Jahre 1968 wird ein Doppelmantelrohr beschrieben, in dessen vorderem innerem Teil eine Sprengladung angeordnet ist, die über die Zuführung eines Kühlmittels über den Doppelmantel auf ausreichend niedriger Temperatur gekühlt wird. Diese relativ einfach aufgebaute Einrichtung ist immer noch relativ aufwendig in der Herstellung.
Aus der DE 10 103 214 B4 ist ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Hohlräumen in Wärmetauschern, Dampferzeugern und Verbrennungsanlagen durch Verbrennung eines explosiven Gasgemisches bekannt. Dabei wird ein aus einer Kunststofffolie gefertigtes Behältnis, das zur Aufnahme des Gasgemisches geeignet ist, durch ein erstes, verschließbares Ende eines Rohres in das Innere dieses Rohres eingeführt wird. Ein zweites offenes Ende des Rohres wird in der Nähe einer zu reinigenden Oberfläche positioniert und das Behältnis mit dem Gasgemisch gefüllt. Das Gasgemisch wird mittels einer Zündeinrichtung zur Explosion gebracht.
Die Erfindung beabsichtigt, keine Gase, sondern feste, chemische Sprengstoffe mittels geeigneter Zünder zur Explosion zu bringen. Der Nachteil von gasförmigen Sprengstoffen liegt in der deutlich geringeren Detonationsgeschwindigkeit. Dies wiegt ihren Vorteil, geringere behördliche Zulassungen zu erfordern, nicht auf. Es wird auf das Sprengstoffrecht verwiesen.
Weiterhin wird auf EP 0 974 035 B1 und auf DE 144 991 A1 verwiesen.
Das Sprengmittel wird mit einer Lanze in das Innere der im Betrieb befindlichen thermischen Anlage eingebracht. Ist der richtige Ort erreicht, wird die Sprengung ausgelöst. Trotz der Kühlung des Sprengstoffs steht nur eine gewisse Zeitspanne zur Verfügung, innerhalb welcher das Sprengmittel zur Explosion gebracht werden muss, bevor der Sprengstoff und eventuell auch der Zünder durch thermische Einwirkung unbrauchbar wird, beispielsweise der Sprengstoff zu flüssig wird. Aufgrund der erheblichen Hitze ist die Arbeit schwierig. In der Regel wackelt und schwingt das vordere Ende der Lanze, an dem sich das Päckchen aus Sprengmittel befindet.
Die Lanze weist ein Lanzenrohr und einen Ladungsträger auf. Beide sind lösbar miteinander verbunden. Am Ladungsträger sind das Sprengmittel und eine thermische Isolierung vorgesehen. Der Ladungsträger wird bei der Explosion zerstört. Das Lanzenrohr kann weiterverwendet werden.
Es muss versucht werden, das vordere Ende der Lanze in ausreichende Nähe der abzutragenden Materialansammlung zu bringen. Dabei kann es jedoch immer wieder vorkommen, dass das vordere Ende der Lanze und damit die Sprengladung irgendwo mechanisch anstößt und der Ladungsträger dadurch knickt oder abbricht, insbesondere kann der Ladungsträger dadurch beschädigt werden, dass eine größere Materialansammlung oder ein anderes Fremdteil auf das vordere Ende der Lanze fällt. Dann ist nach dem Stand der Technik das Sprengmittel nur noch über eine Zündleitung oder überhaupt nicht mehr mit dem Lanzenrohr verbunden. Das Päckchen des Sprengmittels fällt vom Lanzenrohr ab und gelangt unkontrolliert an irgendeine Stelle der Anlage. Es sind nun typischerweise 250 bis 300 g Sprengstoff nicht mehr unter Kontrolle. Dieser Zustand ist nicht nur äußerst unerwünscht, er ist äußerst gefährlich. Der Sprengstoff wird früher oder später explodieren. Dabei kann es zu einer erheblichen Gefährdung von Mitarbeitern kommen. Eine Beschädigung von Teilen der Anlage ist bei einer unkontrollierten Explosion die Regel. Das Päckchen aus Sprengmittel kann beispielsweise auf einen Rost gelangen, es kann sich irgendwo in der Schlackenlinie befinden, es kann auch außerhalb des Feuerraums irgendwo detonieren, beispielsweise in einem Müllfahrzeug.
Das Sprengmittelpäckchen ist am Ladungsträger zumeist mit Klebeband befestigt. Der Ladungsträger, der ein verlorenes Teil ist, ist am vorderen Ende des Lanzenrohrs lösbar befestigt, zum Beispiel in dieses eingesteckt. Der Ladungsträger ist in der Regel rohrförmig und setzt den vom Lanzenrohr gebildeten Kanal fort. Durch diesen Kanal strömt im Betrieb Wasser, das für die Kühlung verwendet wird. Nun könnte man einen relativ festen, stabilen Ladungsträger verwenden, zum Beispiel ein dickes Rohr, das auch dann noch die Verbindung des Päckchens aus Sprengmittel mit dem Lanzenrohr sicherstellt, wenn es zu einer der beschriebenen Kollisionen gekommen ist. Ein derartiger Ladungsträger hat jedoch den Nachteil, dass er bei der Explosion nicht mehr ausreichend zerstört und zerkleinert wird. Er bleibt in mehr oder weniger großen Stücken erhalten und gefährdet den weiteren Betrieb der Anlage, beispielsweise landet es beim Betreiber in einem Filter. Derartige große Stücke des Materials sind in der Regel recht scharfkantig und führen insbesondere bei Textilfiltern zu erheblichen Zerstörungen und Ausfällen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Päckchen aus dem Sprengmittel, also Sprengstoff und Zünder, so mit der Lanze zu verbinden, dass einerseits der Ladungsträger, der sich am vorderen Ende der Lanze befindet, nach einer Explosion so ausreichend zerstört ist, dass der Betrieb der Anlage durch die Teilstücke nicht gefährdet oder behindert und andererseits sichergestellt ist, dass das Päckchen aus Sprengmittel sich bei einer Kollision nicht vom Lanzenrohr lösen kann. Es soll sichergestellt sein, dass das Sprengmittel auch nach einer Kollision noch sicher gezündet werden und eine Sprengung zu einem innerhalb der verbleibenden Zeitspanne frei wählbaren Zeitpunkt erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lanze zum Lösen von unerwünschten Materialansammlungen, zum Beispiel Wächten, in mit thermischer Verbrennung arbeitenden industriellen Anlagen, mit einem Lanzenrohr, das ein hinteres Ende, welches für die Handhabung ausgebildet ist und ein vorderes Ende aufweist, welches sich im Betrieb innerhalb der Anlage befindet und eine Aufnahme hat, mit einem Ladungsträger, der rohrförmig ist, der an einem inneren Ende ein der Aufnahme angepasstes Aufnahmeteil aufweist, durch das er mit der Aufnahme lösbar verbunden ist, und der ein freies Ende hat, wobei der Ladungsträger einen von dem Lanzenrohr gebildeten Kanal für Kühlwasser fortsetzt und mindestens eine Austrittsöffnung für Kühlwasser aufweist, und mit einem Päckchen an Sprengmittel, das am Ladungsträger befestigt ist und eine elektrische Zündleitung aufweist, wobei die Lanze weiterhin ein Fangseil aufweist, welches einerseits am vorderen Ende des Lanzenrohrs in Nähe der Aufnahme lösbar festgelegt ist und andererseits am freien Ende des Ladungsträgers dauerhaft befestigt ist.
Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. So ist es insbesondere vorteilhaft, als Fangseil ein geschlagenes Drahtseil zu verwenden. Es sollte aus möglichst vielen, insbesondere mehr als 6 Litzen bestehen. Dadurch ist die Chance gegeben, dass selbst bei einer Verletzung einiger Litzen durch die Explosion noch eine Verbindung zwischen dem Päckchen aus Sprengmittel und dem Lanzenrohr gegeben ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nicht einschränkend zu verstehen ist, wird im Folgenden näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser Zeichnung zeigen

1 eine perspektivische Darstellung, teilweise schematisch, eines vorderen Bereichs einer Lanze mit einem Ladungsträger, einem Fangseil und einem elektrischen Zünder, im zusammengefügten Zustand und
2 eine perspektivische Darstellung der einzelnen Bauteile der Lanze, jedoch ohne das Päckchen an Sprengmittel.

Aus den Figuren ist ein Ladungsträger 20 ersichtlich. Er ist als Aluminiumrundrohr ausgebildet. Dieses hat einen Außendurchmesser von 20 mm und eine Wandstärke von 1 mm. Die Länge des Ladungsträger 20 liegt bei etwa 40 bis 50 cm. An einem inneren Ende 22 des Ladungsträgers 20 ist ein Aufnahmeteil 24 ausgebildet. Konkret wird das Aufnahmeteil 24 durch den inneren Endbereich und ein Durchgangsloch 26 gebildet. Letzteres läuft diametral durch den rohrförmigen Ladungsträger 20 und hat zwei Öffnungen.
Der Ladungsträger 20 hat ein freies Ende 28. Dort ist er auf kurzer Strecke zusammengequetscht. Hier wird ein etwa 5 bis 15 mm breiter Frontbereich gebildet. Dadurch ist der Ladungsträger 20 am freien Ende 28 dicht abgeschlossen. Im zusammengequetschten Frontbereich des freien Endes 28 ist ein Fangseil 30 festgelegt. Es ist mechanisch durch das Zusammenpressen beim Quetschvorgang befestigt. Von dem Fangseil 30 ist ein U-förmiger Endbereich 32 zu sehen, er steht frei gegenüber dem freien Ende 28 vor. Das Fangseil 30 verläuft vom freien Ende 28 hin zu einem Seilloch 34, das in Nähe des inneren Endes ausgebildet ist. Es ist so orientiert, dass seine Achse quer zum U-förmigen Endbereich 32 steht.
Weiterhin hat der Ladungsträger 20 in Nähe seines freien Endes 28 ein Ausgangsloch 36 für eine elektrische Zündleitung 38. Die Zündleitung 38 ragt in 1 durch dieses Ausgangsloch 36. Das Ausgangsloch 36 befindet sich etwa 3 bis 4 cm vom freien Ende entfernt. Vorzugsweise ist das Ausgangsloch 36 als Durchgangsloch 26 ausgeführt. Es wird aber nur eine Öffnung des Durchgangslochs 26 für die Zündleitung 38 verwendet. Die Zündleitung 38 verläuft durch den Innenraum des Ladungsträger 20 und kommt in der separaten Darstellung der einzelnen Teile der Lanze gem. 2 zwar am inneren Ende des Ladungsträger 20 heraus. Tatsächlich, bei zusammengebauter Lanze, verläuft die Zündleitung 38 durch den kompletten, von der Lanze gebildeten inneren Kanal. Durch diesen Kanal strömt im praktischen Betrieb Wasser. Das Wasser kann an den beschriebenen Öffnungen 34, 36 austreten.
In bekannter Weise ist um den Ladungsträger 20 herum ein Päckchen 40 angeordnet. Es ist mit herkömmlichen Mitteln, beispielsweise Klebeband (nicht dargestellt) mit dem Ladungsträger 20 verbunden. Es ist hier nur gestrichelt dargestellt, weil es Stand der Technik ist. Das Päckchen 40 beinhaltet Sprengstoff und einen Zünder 42, der Zünder 42 ist am freien Ende der Zündleitung 38 angeordnet, wie 1 zeigt. Im praktischen Betrieb ist er in den nicht dargestellten Sprengstoff eingesteckt bzw. mit ihm verbunden und befindet sich im Päckchen 40.
Die Lanze hat weiterhin ein Lanzenrohr 44. Dieses setzt sich aus mehreren Teilen zusammen. Hauptteil des Lanzenrohrs 44 ist ein Rohrkörper 46, wie aus 2 ersichtlich ist. Er kann eine beträchtliche Länge aufweisen, typischerweise liegt die Länge bei mehreren Metern. Der Rohrkörper 46 hat an seinem hinteren Ende eine Handhabe 48. Am hinteren Ende ist auch eine Einspeisung für das Kühlwasser vorgesehen, sie ist nicht dargestellt. Schließlich befindet sich am hinteren Ende auch der Auslass für die Zündleitung 38, auch dies ist nicht dargestellt, denn beides ist Stand der Technik.
Am anderen Ende des Rohrkörpers 46 befindet sich ein Außengewinde 50. Mit diesem wird ein Ansatzstück 52 verschraubt. Das Ansatzstück 52 und der Rohrkörper 46 bilden das Lanzenrohr 44. Das Ansatzstück 42 hat eine Klemmvorrichtung 54 für das Fangseil 30. Sie besteht aus einer Flügelschraube 56 und einer Muffe 58 mit Innengewinde, das als Sackloch ausgeführt ist. Quer zu diesem Innengewinde ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, durch die das Fangseil 30 hindurch gesteckt wird. Durch Anziehen der Flügelschraube 56 wird das Fangseil 30 festgeklemmt, wie dies 2 zeigt.
An einem vorderen Ende des Lanzenrohrs 44, das durch das Ansatzstück 52 gebildet wird, ist eine Aufnahme 60 ausgebildet. Sie ist dem Aufnahmeteil 24 angepasst. Das Aufnahmeteil 24 wird in die Aufnahme 60 eingesteckt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Aufnahmeteils 24 entspricht einem Innendurchmesser der Aufnahme 60. In der Aufnahme 60 ist eine Querbohrung 62 ausgebildet, die diametral durchläuft. Wenn sich das Aufnahmeteil 24 in korrekter Position in der Aufnahme 60 befindet, liegt das Durchgangsloch 26 unter der Querbohrung 62. Es kann nun ein Sicherungsteil 64 durch die Querbohrung 62 und das Durchgangsloch 26 hindurch gesteckt werden. Dieses Sicherungsteil 64 hat eine gewisse Ähnlichkeit mit einer Sicherheitsnadel. 2 zeigt den montierten Zustand des Sicherungsteils 64.
Das Lanzenrohr 44 ist wiederverwendbar. Bei einer Sprengung geht der Ladungsträger 20 verloren, er wird bei der Sprengung zerstört. Sollten bei einem problematischen und ungewollten Ablauf der Sprengung Probleme am vorderen Ende des Lanzenrohrs 44 auftreten, beispielsweise dort etwas beschädigt werden, so genügt es, das Ansatzstück 52 auszutauschen. In der Regel wird auch in kompliziertesten Fällen der Rohrkörper 46 nicht beeinträchtigt oder gar zerstört. Ohnehin ist er ein einfaches, rohrförmiges Bauteil. Es kann einfach und rasch ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

20: Ladungsträger
22: inneres Ende
24: Aufnahmeteil
26: Durchgangsloch
28: freies Ende
30: Fangseil
32: U-förmiger Endbereich
34: Seilloch
36: Ausgangsloch
38: Zündleitung
40: Päckchen
42: Zünder
44: Lanzenrohr
46: Uhr Körper
48: Handhabe
50: Außengewinde
52: Ansatzstück
56: Flügelschraube
58: Muffe
60: Aufnahme
62: Querbohrung
64: Sicherungsteil

Claims

Lanze zum Lösen von unerwünschten Materialansammlungen, zum Beispiel Wächten, in mit thermischer Verbrennung arbeitenden industriellen Anlagen, - mit einem Lanzenrohr (44), das ein hinteres Ende, welches für die Handhabung ausgebildet ist und ein vorderes Ende aufweist, welches sich im Betrieb innerhalb der Anlage befindet und eine Aufnahme (60) hat, - mit einem Ladungsträger (20), der rohrförmig ist, der an einem inneren Ende ein der Aufnahme (60) angepasstes Aufnahmeteil (24) aufweist, durch das er mit der Aufnahme (60) lösbar verbunden ist, und der ein freies Ende (28) hat, wobei der Ladungsträger (20) einen von dem Lanzenrohr (44) gebildeten Kanal für Kühlwasser fortsetzt und mindestens eine Austrittsöffnung für Kühlwasser aufweist, und - mit einem Päckchen (40) an Sprengmittel, das am Ladungsträger (20) befestigt ist und eine elektrische Zündleitung (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze weiterhin ein Fangseil (30) aufweist, welches einerseits am vorderen Ende des Lanzenrohrs (44) in Nähe der Aufnahme (60) lösbar festgelegt ist und andererseits am freien Ende des Ladungsträgers (20) dauerhaft befestigt ist.
Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) ein geschlagenes Drahtseil ist, das aus mehreren Litzen zusammengesetzt ist.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) im Wesentlichen innerhalb des rohrförmigen Ladungsträger (20) verläuft.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) in einem zusammengepressten, plastisch verformten Frontbereich des freien Endes (28) des Ladungsträgers (20) festgelegt ist.
Lanze nach Anspruch 4, gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) aus dem freien Ende des Ladungsträgers (20) frei herausragt.
Lanze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) mit einer U-förmigen Schlaufe frei gegenüber dem freien Ende (28) des Ladungsträgers (20) vorsteht und zweimal im Frontbereich festgelegt ist.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Ladungsträger (20) in Nähe des Aufnahmeteils (24) ein Seilloch (34) für das Fangseil (30) aufweist.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzenrohr (44) in Nähe der Aufnahme (60) eine Klemmvorrichtung (54) für das Fangseil (30) aufweist, in der das Fangseil (30) lösbar festliegt.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanzenrohr (44) sich aus einem Rohrkörper (46) und einem Ansatzstück (52) zusammensetzt, die lösbar miteinander verbunden sind.
Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangseil (30) am vorderen Ende des Lanzenrohrs (44) in einer Klemmvorrichtung (54) lösbar festgelegt ist.
Verfahren zum Lösen von unerwünschten Materialansammlungen, zum Beispiel Wächten, in mit thermischer Verbrennung arbeitenden industriellen Anlagen unter Verwendung einer Lanze nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte a) zur Verfügung stellen einer Lanze, b) Anschließen der Lanze an eine Kühlwasserquelle und an eine elektrische Zündvorrichtung, c) Einbringen der Lanze in die industrielle Anlage und Positionieren des Ladungsträgers (20) in Nähe einer unerwünschten Materialansammlung, d) Zünden des Päckchens (40) an Sprengmittel mittels der elektrischen Zündvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen der Lanze gemäß Schritt c) ein Fremdteil auf den Ladungsträger (20) fällt und dadurch der Ladungsträger (20) bricht, wobei das abgebrochene Teilstück des Ladungsträgers (20) über das Fangseil (30) mit dem Lanzenrohr (44) verbunden bleibt, weiter bei Schritt d).