DE3331768A1

DE3331768A1 - Vorrichtung zur behandlung von von heizungsanlagen abgegebenen abgasen

Info

Publication number: DE3331768A1
Application number: DE19833331768
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Kügel; Toni 8000 München Leindl
Original assignee: KUEGEL FRANZ JOSEF
Current assignee: KUEGEL FRANZ JOSEF
Priority date: 1983-09-02
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1985-03-21

Description

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Dipl.-lng. RUDOLF SEIBERT

Rechtsanwalt u. Patentanwalt Tattenbachstraße 9 8000 MÜNCHEN 22

Franz Josef Kugel Dipl.-Ing.,Dipl.-Wirtsch.-Ing. Düsseldorferstraße 8000 München 40

und

Toni Leindl

Lohstraße 73 c

8000 München 90

Vorrichtung zur Behandlung von von Heizungsanlagen abgegebenen Abgasen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur beliebigen Behandlung von von Heizungsanlagen abgegebenen Abgasen. Dabei ist unter Behandlung sowohl die Rückgewinnung von Abwärme aus den Abgasen als auch eine Reinigung der Abgase durch Abkühlung und/ oder Filterung sowie jegliche chemische oder physikalische Behandlung zu verstehen.

Es ist bekannt (DE-GM 19 29 122), von Feuerungsanlagen abgegebene Abgase dadurch zu reinigen, daß sie abgekühlt werden, wodurch die aggressiven Bestandteile zusammen mit Feuchtigkeit kondensiert und ausgeschieden werden. Dabei wird die beim Abkühlen gewonnene Wärme in aller Regel über Wärmetauscher gewonnen und gegebenenfalls entsprechend verwertet.

Dabei ist auch schon vorgeschlagen worden, um beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Feuerungsanlage einen verbesserten Zug im Kamin zu bekommen und/oder die Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-/ Behandlungsanlage wieder reinigen und von den Schadstoffen befreien zu können, diese Anlage mittels eines über Drosselklappen verschließ— baren Nebenweges für die Abgase zu umgehen und die Abgase unmittelbar, also ungereinigt und ohne Rückgewinnung der in den Abgasen enthaltenen Wärme, in den Kamin zu leiten.

Gut funktionierende Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-ZBehandlungsanlagen stellen einen hohen Strömungswiderstand in der Abgasleitung selbst he©, so daß insbesondere wenn, wie an sich bekannt, am Austritt aus dieser Anlage eine oder mehrere Filteranlagen vorgesehen sind, ein gewisser Druckaufbau nicht zu vermeiden ist, der gelegentlich auch zu einem Rückstau des Abgases führt.

Um diesem Nachteil zu begegnen wurde vorgeschlagen, am Ausgang derartiger Rückgewinnungs-ZReinigungsanlagen vor bzw. hinter den aus-" gangsseitig anzuordnenden Filtern Exhaustoren anzuordnen, die eine ständige ausreichende Strömung des Abgases garantieren und damit jeglichen Überdruck und Rückstau des Abgases vermeiden sollen.

Dabei werden die Exhaustoren im allgemeinen zusammen mit der Feuerungsanlage ein- und ausgeschaltet. Sofern dabei beim Ausschalten der Feuerungsanlage irgend ein restliches Schwelen von Feuerungsmaterial gegeben ist, führt dies zu einem Rückstau des dabei entstehenden Abgases, da es nicht mehr durch die Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-Z Behandlungsanlage gesaugt wird.

Auch bei einem eventuellen Verstopfen der am Ausgang dieser Anlage vorgesehenen Filter versagt die Anlage vollständig, da die Exhaustoren dann ins Leere und allenfalls als Umwälzgebläse arbeiten. Auch in diesen Fällen ist, selbst beim Arbeiten der Exhaustoren mit einem ^u Abgasrückstau und damit mit Luftvergiftungen im Bereich der Feuerungsanlage zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Abwärme aus von Heizungsanlagen abgegebenen Abgasen undZoder

zur Reinigung der Abgase durch Abkühlung undZoder Filterung bzw. jeder anderen chemischen oder physikalischen Behandlung anzugeben, bei der mit Sicherheit jeglicher Stau des Abgases, verhindert wird, und zwar gleichgültig, ob die Abgase von einem Restschwelen des Heizmaterials stammen oder ob der Stau bei einem normalen Arbeiten der

Heizungsanlage selbst auftritt.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. St4i

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist also am Ausgang der Heizungsanlage, also beispielsweise eines einfachen Heizkessels eine Rauchgasverzweigung vorgesehen, zur Führung des Rauchgases unmittelbar in den Kamin oder über die Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-/ Behandlungsanlage, wobei die vorzugsweise mit einer umsteuerbaren Rauchgasleitklappe versehene Rauchgasverzweigung so zwangsgesteuert ist, daß eine unmittelbare Verbindung zwischen Heizkessel und Kamin automatisch immer dann vorhanden ist, wenn die Heizungsanlage abgeschaltet ist oder aber wenn ein vorgegebener Maximaldruck in der Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-ZBehandlungsanlage überschritten wird.

Durch diese Zwangssteuerung wird erreicht, daß in keinem Fall Abgase aus der Feuerungsanlage, also beispielsweise einem Heizkessel, iⁿ den Raum zurückgedrückt werden, in dem diese Anlage aufgestellt ist. Vielmehr ist absolute Garantie dafür gegeben, daß in den genannten Fällen eine widerstandsfreie und damit einen ausreichenden Abzug zulassende Verbindung zwischen Steuerungsanlage und Kamin gegeben ist. Wird dann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Steuerung für die Rauchgasleitklappe so gewählt, daß auch bei Stromausfall die Rauchgasleitklappe in der Stellung verbleibt, bzw. in die Stellung zurückkehrt, bei welcher die Rauchgasführung unmittelbar in den Kamin garantiert ist, wird auch eine einwandfreie Rauchgasführung garantiert,, wenn alle anderen Überwachungseinrichtungen (Drucksensor, Exhaustor, Brenner usw.) ausfallen sollten. ^c>

Dabei wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens zur weiteren Sicherheit vorgeschlagen, zusätzlich in der Rauchgasbehandlungsanlage ein Überdruck-Sicherheitsventil vorzusehen, das über eine Druckleitung mit der Rauchgasleitklappe so verbunden ist, daß diese pneumatisch zusätzlich in die Schließstellung für die Anlage gedrückt wird.

^ Dagegen soll, gem. einem anderen Vorschlag im Rahmen der Ausgestaltung des Erfindungsgedankens der Exhaustor nach Abschalten der Feuerungsanlage selbst mit einer gewissen Verzögerung ausgeschaltet werden, um das restliche Abgas aus der Wärmerückgewinnungs-/Reinigungs-

/Behandlungsanlage abzusaugen.

Dabei ist es vorteilhaft, den bzw. die Exhaustoren in ihrer Förderleistung so zu steuern, daß je nach Temperatur des Abgases, der Außentemperatur, der Brennstoffart usw. ein optimaler Durchsatz und damit Zug im Kamin erreicht wird.

An sich kann die Behandlungsanlage in an sich bekannter Weise in verschiedener Weise realisiert werden. In jedem Fall empfiehlt es sich dabei eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren vorzusehen, an denen das zu kühlende und damit zu reinigende Abgas vorbeigeführt wird, wobei am Boden der Reinigungsanlage eine Auffangwanne für die beim Abkühlen ausfallenden Flüssig- und Feststoffe vorgesehen ist, wobei die Reinigung der Anlage sowie der Wanne durch Rückspülen, Pegelüberwachung usw. in an sich bekannter Weise erfolgen kann.

Hierzu wird gemäß weiterer Erfindung vorgeschlagen, im Bereich der Wanne ein pH-Meßgerät vorzusehen, um ggf. die Nachführung reinen oder mit zusätzlichen Neutralisierungsstoffen versetzten Wassers einleiten zu können. Dies kann dann von Hand oder vollautomatisch erfolgen, wobei insbesondere beim Entleeren der Wanne in das Abwassersystem dabei in einfacher Weise vorgeschriebene Belastungswerte des in das Abwassersystem fließenden Kondenswassers eingehalten werden können.

Das aus der Behandlungsanlage austretende Abgas weist trotz der Ausscheidung von Wasserdampf und aggressiven Stoffen während der Abkühlung in der Anlage einen hohen Prozentsatz an Wasserdampf auf.

Um eine Ausscheidung während der notwendigerweise im Kamin sich an-

schließenden weiteren - geringfügigen - Abkühlung und damit ein Feuchtwerden des Kamins zu vermeiden, wird gem. eines weiteren Vorschlags nach der Erfindung am Ausgang der Behandlungsanlage, und zwar vorzugsweise unmittelbar vor den Filtern ein Wärmeregister zur Schockerwärmung des abgekühlten und ausgeregneten Abgases vorgesehen,

das dieses Abgas so erwärmt, daß die relative Feuchtigkeit des Abgases stark zurückgeht und das Abgas selbst praktisch als Trockengas durch den Kamin abgeführt wird. Dabei wird der Grad der Erwärmung vorzugsweise abhängig von der Rauchgastemperatur in der Anlage, am C

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] ausgang, von der Außentemperatur und ggf. dem Zug im Kamin so gesteuert, daß das Abgas am Kaminausgang mindestens die gleiche Temperatur wie vor dem Wärmeregister aufweist. Dadurch wird dann ein Feuchtwerden (Versotten) der Filter und des Kamins mit Sicherheit

ς vermieden.

Das Wärmeregister kann dabei die zur Schockerwärmung benötigte Wärme direkt aus der Wärmerückgewinnungsanlage selbst oder aber auch Fremdwärme, beispielsweise aus der Kesselanlage usw. verwenden.

Weitere Einzelheiten der Vorrichtung nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Schnitt eines Seitenaufrisses einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Dabei ist mit 1 ein Heizkessel angedeutet, dessen Abgase gem. dem Vorschlag nach der Erfindung behandelt werden sollen. Hierzu ist an dem Ausgang des Heizkessels 1 eine Rauchgasverzweigung vorgesehen, die aus einer Vorkammer 2 mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt sowie einer in der Vorkammer angeordneten, um ein Scharnier 11 schwenkbaren Rauchgasleitklappe 5 besteht. Mit Hilfe eines Schützes 12 kann dabei die Rauchgasleitklappe 5, wie durch den Pfeil 13 angedeutet, so verschwenkt werden, daß einmal in der gezeichneten Lage der Zugang zu einer Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-ZBehandlungsanlage 4 oder aber, wie gestrichelt angedeutet, der Rauchgasweg unmittelbar zum Kamin 3 versperrt wird.

Die Steuerung des Schützes 12 erfolgt dabei so, daß die Rauchgasleitklappe 5 sich in der gezeichneten Lage befindet, wenn die Heizungsanlage 1 nicht arbeitet, wenn der Versorgungsstrom überhaupt ausgefallen ist oder wenn ein Drucksensor 6 innerhalb der Wärmerückgewinnungs-/Reinigungs-/Behandlungsanlage 4 einen Überdruck ermittelt, der einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Die elektrische Schaltung hierfür ist nicht dargestellt und für den auf dem Fachgebiet tätigen Fachmann ohne weiteres realisierbar. Es sei an dieser Stelle wiederholt, daß durch diese Art der Steuerung

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ι die höchstmögliche Sicherheit für den Betreiber der Heizanlage gegeben ist, lind zwar sowohl gegen Vergiftung durch zurückgedrückte Abgase, als auch gegen Explosion usw.

c Für eine noch weitere Sicherung kann zusätzlich in der Anlage 4 ein Druckventil 25 vorgesehen werden, das über eine Leitung 26 pneumatisch zusätzlich die Rauchgasleitklappe in die dargestellte Lage drückt, in der der Zugang des Abgases in die Behandlungsanlage 4 versperrt ist.

Bei Inbetriebnahme der Heizungsanlage, also beispielsweise beim Zünden eines Brenners am Heizkessel, wird die Rauchgasleitklappe 5 in die gestrichelte Lage, also in Betriebstellung gebracht. Das anfallende Rauchgas wird dabei in die Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-/

Ί ς Behandlungsanlage 4 geführt und zwar längs eines Leitbleches 14, das das Rauchgas gleichmäßig über die gesamte Breite der Anlage verteilt. In der Wärmerückgewinnungsanlage sind dabei eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren 8 vorgesehen, die alle in einzelnen Ebenen angeordnet sind, und zwar so, daß Wände gebildet werden.an denen das Rauchgas in an sich bekannter Weise mäanderförmig zunächst nach unten, dann nach oben und wieder nach unten usw. geführt wird. Durch die Röhren selbst wird eine Flüssigkeit geleitet, die die Wärme aus dem Rauchgas entsprechend aufnimmt.

Am Boden der Anlage ist eine Wanne 9 gebildet. In dieser Wanne befindet sich eine Neutralisierungsflüssigkeit. Durch die Flüssigkeit wird das Abgas, wie ersichtlich geführt, wobei in erster Linie schwefelige Säure neutralisiert wird.

Die Wanne steht über eine Leitung 15 mit einem Pege!überwachungsgerät 16 in Verbindung, in welchem sich ein Schwimmer befindet, welcher über einen nur schematisch angedeuteten Stößel 17 Überwachungsschalter 18, 19 und 20 steuert.

Dabei wird über den Schalter 18 die Nachführung von NEutralisatidnsflüssigkeit beimAbfallen des Flüssigkeitsspiegels in der Wanne 9 eingeschaltet, während der Schalter 19 eine Entleerung der Wanne 9 bei Erreichen eines gewissen Füllpegels steuert und der Schalter

20 als Endschalter arbeitet, wenn in der Anlage der Flüssigkeitspegel weitersteigen sollte, trotz eingeschalteter Entleerung.

In der Wanne ist außerdem ein (nicht dargestelltes) pH-Meßgerät vorgesehen, das einmal bei Überschreiten eines vorgegebenen pH-Bereiches die Wasserzufuhr 27 steuert und die Entleerung der Wanne nur zuläßt, wenn der zulässige Bereich eingehalten ist, was dann auch eine unmittelbare Weiterleitung des Kondensats in das Abwassersystem zuläßt.

Das an den Wäremtauscherrohren 8, denen die Flüssigkeit über die Zuflußleitung 21 zugeführt und von denen die erwärmte Flüssigkeit über den Abflußstutzen 22 abgeführt wird, abgekühlte und ausgeregnete Abgas wird mittels eines Exhaustors 23 durch ein Wärmeregister '5 28 und Filter 10 gedrückt, wobei ausgangsseitig ein weiterer Exhaustor 7 vorgesehen ist, um dem so gereinigten Abgas eine ausreichende Geschwindigkeit zur Weiterleitung in den Kamin zu geben.

Im Wärmeregister 28 wird das gereinigte und ausgeregnete Abgas einer ^ Wärmeschockbehandlung unterzogen, d.h. das Abgas aus den schon oben erläuterten Gründen erwärmt, wodurch es dann eine geringere relative Luftfeuchtigkeit aufweist als das Abgas vor dem Wärmeregister. Der Grad der Schockerwärmung wird dabei so gewählt, daß das Abgas am Kaminaustritt mindestens die gleiche Temperatur hat, wie vor Ein-"⁶^ tritt in das Wärmeregister.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel in einer Reihe von Einzelheiten ohne weiteres abgewandelt werden kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu 30

verlassen. So ist insbesondere im Rahmen der Erfindung jeder beliebige Aufbau der Wärmetauscheranordnung, beispielsweise auch in einer senkrechten Mäanderführung oder jede anders geartete Rauchgasbehandlungsanordnung denkbar. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählte Mäanderführung hat dabei den Vorteil der leichteren Rück-

spülbarkeit über eine nur angedeutete Reinigungsanlage mit Reinigungsbrausen 24. Auch die Neutralisierung kann auf andere Weise als beschrieben durchgeführt werden.

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Wesentlich und entscheidend für die Realisierung des Erfindungsgedankens ist die absolute Sicherheit, daß kein Rauchgasstau entstehen kann durch die im einzelnen beschriebene Steuerung der Abgasleitklappe 5, wobei deren Anordnung sogar so gewählt ist, daß im Grenzfall allein die Schwerkraft der Klappe die Zwangssteuerung Abschluß der Zuführung zur Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-ZBehandlungsanlage - garantiert.

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Claims

333176S Vorrichtung zur Behandlung von von Heizungsanlagen abgegebenen Abgasen Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Abwärme von von Heizungsanlagen abgegebenen Abgasen und/oder zur Reinigung der Abgase durch Abkühlung und/oder Filterung und/oder zur chemisch/ physikalischer Nachbehandlung der Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß ausgangsseitig am Heizkessel (Ί) der Heizungsanlage eine Rauchgasverzweigung (2, 5) vorgesehen ist zur Führung des Rauchgases unmittelbar in den Kamin (3) oder über eine Wärmerückgewinnungs-ZReinigungs-ZBehandlungsanlage (WRB-Anlage 4) und daß die Rauchgasverzweigung derart zwangsgesteuert ist, daß eine unmittelbare Verbindung vom Heizkessel zum Kamin bei ausgeschalteter Heizungsanlage sowie bei Auftreten einer Defekt situation, wie Überdruck, in der WRB-Anlage vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rauchgasverzweigung am Ausgang des Heizkessels eine Vorkammer (2) mit einer umsteuerbaren Rauchgasleitklappe (5) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasleitklappe (5) elektrisch derart steuerbar ist, daß im stromlosen Zustand die Rauchgasführung durch die WRB-Anlage (4) gesperrt ist, während im eingeschalteten Zu-

stand die Rauchgasführung unmittelbar in den Kamin (3) unterbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuerung für die Rauchgasleitklappe (5) mit dem Betriebsschalter für den Heizkessel gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der WRB-Anlage (4) ein Drucksensor (6) vorgesehen ist, über den bei Auftreten eines Überdruckes die Stromversorgung zur Umschaltung der Rauchgasleitklappe (5) unterbrochen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Überdruckventil innerhalb der WRB-Anlage (4) vorgesehen ist, das ausgangsseitig über eine Rohrverbindung pneumatisch die Rauchgasleitklappe (5) im Sinne eines Abschließens der Strömung in die WRB-Anlage (4) zwangssteuert.

der

7. Vorrichtung nach einem/vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der WRB-Anlage (4) mindestens ein Exhaustor (7, 23) vorgesehen ist, der bzw. die gemeinsam mit der Umschaltung der Rauchgasleitklappe bei Inbetriebnahme des Heizkessels eingeschaltet, jedoch bei Abschaltung des Kessels verzögert ausgeschaltet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Exhaustoren (7, 23) in ihrer Förderleistung abhängig von der Temperatur der Gase und/oder des Kamins und/oder des Druckabfalles in der Anlage bzw. des Kamins steuerbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die WRB-Anlage (4) Wärmetauscherrohre (8) in mehreren Ebenen aufweist, über deren gesamte Länge das Rauchgas gleichmäßig verteilt geführt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (8) in mehreren Ebenen derart angeordnet sind, daß eine mäanderförmige Führung des Abgases erzwungen wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der WRB-Anlage (4) eine Wanne (9) zur Aufnahme von Neutralisationsmaterial und zum Auffangen des bei der Abkühlung des Abgases ausfallenden Kondensats vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausgangsseitig an der WRB-Anlage (4) mindestens ein Filter vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem bzw. den Filtern Materialien, wie Katalysatoren, Neutralisierungsstoffe usw., zur chemischen und/oder physikalischen Nachbehandlung der Abgase beigefügt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Filter (10) auswechselbar ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (10) als Schubkästen ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die WRB-Anlage (4) ein Wär meregister zur Schockerwärmung des abgekühlten und ausgeregne ten Abgases vorgesehen ist.

17.. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeregister unmittelbar vor dem bzw. den der WRB-Anlage (4) ausgangsseitig zugeordneten Filtern vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr zum Wärmeregister so bemessen ist, daß das Abgas auf eine Temperatur gebracht wird, die so hoch ist,

daß am Ausgang des Kamins die gereinigtett 'bzw. behandelten Abgase mindestens die Temperatijrv..atff^:£ieiii'^v· die¹ diese vor Eintritt in das Wärmeregister hatten.. '

19. Vorrichtxing nach einem der vorhergehenden Ansprüche^ dadurch gekennzeichnet, daß die WRB-Anlage ^"(4) eine Belüftungsklappe aufweist, die zumindest geöffnet ist, wenn die Exhaustoren beim Abschalten der Heizung nachlaufen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsklappe einen Zugang zum Hauptkamin in einer Defekt— Situation herstellt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wanne ein pH—Meßgerät vorgesehen ist, zur Steuerung einer ggf. mit zusätzlichen Neutralisierungsmitteln versetzten Wasserzufuhr, insbesondere vor Ableitung des Wanneninhaltes in das Abwassersystem.

22. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder %Q, dadurch gekennzeichnet, daß eine Duschanlage (24) vorgesehen ist, zur raschen Zwischenreinigung der Wärmeaustauscherrohre. '