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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung
in einer Reinigungsinstallation, um Ruß oder Ähnliches innerhalb von Ablagerungen
in einem Fließkanal
in einem Verarbeitungssystem wie z. B. einem Boiler, Wärmetauscher,
Abgasfilter oder Ähnlichem,
durch periodisches Strahlen eines Fluids oder gasförmigen Mediums
in dem Fließkanal
in dem Verarbeitungssystem zu entfernen, wobei die Vorrichtung einen
Fließdurchtritt
zwischen zugeordneten Ventileinrichtungen und dem Fließkanal umfasst,
wobei die Ventileinrichtungen das gestrahlte Fluid oder gasförmige Medium periodisch
in den Fließdurchtritt
einlassen. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Reinigungsinstallation
einer solchen Art.
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Boilerinstallationsablagerungen
aus Ruß oder Ähnlichem
treten oft innerhalb von Wärmeflächen und
auf Rohren auf, die in Berührung
mit Abgasen sind. Dies reduziert die thermische Konduktivität und dabei
ebenfalls den Wirkungsgrad des Boilers ernsthaft, falls sie nicht
entfernt werden.
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Zum
Entfernen dieser Ablagerungen sind Verfahren wie z. B. mechanische
Reinigung oder eine Strahlreinigung unter Verwendung eines Stroms mit
Wasser oder Luft als Reinigungseinrichtung zum Entfernen von Ruß bekannt.
Einige dieser Reinigungsverfahren erfordern eine Außerbetriebnahme der
Boilerinstallation, während
andere Verfahren es gestatten, dass der Boiler bei einer reduzierten
Höhe des
Wirkungsgrads in Betrieb bleibt. Durch ein paar Verfahren wie z.
B. Strahlreinigen mit Luft kann das Reinigungsverfahren während eines
gewöhnlichen Betriebs
des Boilers durchgeführt
werden. Ein Beispiel eines anderen von solchen Systemen ist aus der
EP-A-0 865 023 bekannt, wo ein Geräuschgenerator zum Lockern der
Ablagerungen verwendet wird.
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Die
Reinigungsausrüstung
ist oft Wärme
und einem korrosiven Aufprall von den Gasen innerhalb der Boilerinstallation
ausgesetzt. Dies ergibt wegen der aggressiven Umgebung der Abgase
eine beschränkte
Lebensdauer der Reinigungsausrüstung. Aus
diesem Grund ist die Reinigungsausrüstung oft an der Außenseite
der Gaskammer des Boilers befestigt.
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Eine
Ausrüstung
zum Strahlreinigen, um Ruß durch
unter Druck stehende Luft zu entfernen, ist in der Verwendung attraktiv,
da die Ausrüstung
nur eine kleine Menge von Platz außerhalb von dem Boiler und
gar keinen Platz innerhalb von dem Boiler erfordert.
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Die
Reinigungsausrüstung
umfasst üblicherweise
einen Druckbehälter,
von dem unter Druck stehende Luft zu einer Anzahl von Diaphragmaventilen zugeführt wird.
Die Ventile werden durch eine Steuereinrichtung gesteuert. Die Steuereinrichtung
aktiviert die Ventile in einer vorprogrammierten Folge und die Rohre
in dem Boiler, die durch das zugeordnete Ventil gesteuert sind,
werden mit der unter Druck stehenden Luft bestrahlt.
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Die
Luft wird für
0,1 bis 1 Sekunden mit einem Zeitabstand von ungefähr 2 bis
10 Minuten gestrahlt. Dieser Reinigungszyklus, d. h. die Dauer und die Frequenz,
können
entsprechend den Anforderungen wie z. B. der Art des Brennstoffs,
dem Ausmaß der
Verschlechterung und der Ausgabe des Boilers angepasst werden. Der
Druckbehälter
wird normalerweise bei ungefähr
7 bis 8 Bar betrieben. Jedoch kann es ebenfalls gemäß der tatsächlichen
Erfordernisse der Boilerinstallation eingestellt werden.
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Jedoch
verursacht ein andauerndes Montieren der Strahlrohre in der Boilerwand
eine Verschlechterung der Bauteile in der Rußentfernungsausrüstung, die
den Gasen innerhalb des Boilers ausgesetzt sind, und insbesondere
der Ventile und Membranbauteile.
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Es
gibt viele verschiedene Bauarten von Boilern in Kraftwerken. Insbesondere öffentliche
Müllverbrennungsanlagen,
mit Biomasse betriebene Anlagen und Abwärmewiedergewinnungsinstallationen erzeugen
während
des Verbrennungsprozesses korrosive Abgase.
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Die
Bauteile sind insbesondere wegen des heißen, aggressiven Abgases während der
Aus-Zyklen einer Korrosion ausgesetzt, d. h., wenn keine Luft durch
die Ventilbaugruppe, den zugeordneten Rohrdurchtritt und in den
Boiler gestrahlt wird. Wenn kein Luftfluss in der Ventilbaugruppe
erzwungen wird, wird Abgas aus dem Hauptgasstrom in den Boiler entkommen
und den Durchtrittsraum füllen.
Dies verursacht einen mechanischen Verschleiß und eine Korrosion der ausgesetzten
Bauteile der Reinigungsausrüstung,
was wiederum den Reinigungswirkungsgrad reduziert und wieder ein
Abfallen des Wirkungsgrads der Boilerinstallation verursacht.
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Deswegen
ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die eine Korrosion der ausgesetzten Bauteile der Reinigungsausrüstung in
einer Rußreinigungsinstallation
reduziert.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und eine Reinigungsinstallation
der zuerst erwähnten
Art gelöst,
wobei der Fließdurchtritt
mit einem weiteren Einlass bereitgestellt ist, der einen fortlaufenden Fluss
des schützenden
Gases in den Abschnitt des Fließdurchtritts
in dem Fließkanal
in dem Verarbeitungssystem gestattet.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird die Korrosion reduziert, da ein Luftpolster
bei dem Ende des Fließdurchtritts
während
der Aus-Zyklen des Reinigungsvorgangs erzeugt wird, da Luft dauerhaft durch
den Einlass gezogen oder hineingezwungen wird. Dies bedeutet, dass
die Bauteile durch dieses Polster bedeckt und gegen die korrosiven
Gase in dem Wärmetauscher
oder Ähnlichem
geschützt
sind. Hierbei ist die Ventileinrichtung vor Korrosion geschützt, wobei
Versuche gezeigt haben, dass die Lebensdauer der ausgesetzten Bauteile,
die dem Inneren des Boilers oder Ähnlichem gegenüberliegen,
bemerkenswert verbessert wurden. Dies bedeutet ebenfalls, dass die
Bauteile wie z. B. das Ventilgehäuse
in einem günstigen
Material hergestellt werden können
wie z. B. aus Gusseisen, ohne die Lebensdauer der Ventileinrichtung
zu beeinträchtigen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Fließdurchtritt
einen ringförmigen
Zwischenraum zwischen einem inneren Rohr- und einem äußerem Rohrteil,
wobei das äußere Rohrteil
mit einem Lufteinlass bereitgestellt ist, der einen fortlaufenden
Luftfluss um den Fließdurchtritt
in dem Verarbeitungssystem erzeugt. Hierbei ist eine gleichmäßige Verteilung
des Luftflusses sichergestellt, was insbesondere ein gut abdeckendes
Luftpolster ergibt.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung wird die Luft einfach um den Fließdurchtritt und in den inneren
Endbereich des Fließdurchtritts
gezogen, wobei der Venturi Effekt wegen der Geschwindigkeit des
Gasflusses in dem Boiler, Wärmetauscher
oder Ähnlichem
verwendet wird. Jedoch ist in einer alternativen Ausführungsform
der Lufteinlass mit einem Einspritzer für die Zufuhr von Luft in den Fließdurchtritt
bereitgestellt. Dies bedeutet, das Luft in dem Lufteinlass zur Erzeugung
eines schützenden Luftpolsters
in den inneren Endabschnitt gezwungen werden kann, sogar falls der
durch die Fließrate
der Gase oder Ähnliches
erzeugte Unterdruck nicht ausreichend für die Ausbildung eins Luftpolsters
ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Vorrichtung mit einer Vielzahl von Lufteinlässen bereitgestellt.
Hierbei kann die Luftmenge verbessert und die Form des Luftpolsters
entsprechend der radialen Position der Lufteinlässe um den Fließdurchtritt angepasst
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Lufteinlass mit ersetzbaren Flussbeschränkungseinrichtungen
bereitgestellt. In einer besonderen Ausführungsform kann die ersetzbare Flussbeschränkungseinrichtung
aus einer Abdeckplatte bestehen, die mit einer oder mehreren Öffnungen
bereitgestellt ist, durch welcher Luft gestattet ist, in den ringförmigen Zwischenraum
zu fließen.
Hierbei kann der fortlaufende Einlassluftfluss so beschränkt werden,
dass die Menge der einkommenden Luft die Gase innerhalb des Boilers
nicht beeinflusst.
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In
einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Ventilbaugruppe
zur Verwendung in einer Reinigungsinstallation zum Entfernen von
Ruß oder Ähnlichem
innerhalb von Ablagerungen in einem Fließkanal in einem Verarbeitungssystem
wie z. B. einem Boiler, Wärmetauscher,
Abgasfilter oder Ähnlichem
durch das periodische Ausblasen eines Fluids oder gasförmigen Mediums
in das Verarbeitungssystem bereitgestellt, wobei die Ventilbaugruppe
ein Diaphragmaventil mit einer ersten und zweiten Kammer umfasst,
und die erste Kammer unter Druck stehende Luft von einer Luftzufuhrvorrichtung
empfängt,
und die zweite Kammer mit einer Ventilsteuereinrichtung und einem
Auslass zum Freisetzen von Luft in die Kammer bereitgestellt ist,
wenn das Diaphragmaventil aktiviert ist, und ein Ventilauslass,
der mit einer Fließdurchtrittsvorrichtung
gemäß dem ersten
Gesichtspunkt verbunden ist, wobei eine Fließverbindungseinrichtung zwischen
dem Auslass der zweiten Kammer und dem Einlass des Fließdurchtritts
der Vorrichtung bereitgestellt ist.
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Wenn
das Diaphragmaventil unter Druck stehende Luft freisetzt, die typischerweise
8 Bar oder evtl. mehr hat, wird die zurückgehaltene Luft im Diaphragma
von der zweiten Kammer durch den Auslass und in die Umgebung freigesetzt.
Dies erzeugt ein lautes, explosionsartiges Geräusch, das mehr als 100 dBA
betragen kann. Jedoch ist bei einer Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung
ein Schalldämpfer bereitgestellt,
durch welchen die Geräuschabgabe bemerkenswert
verringert wird.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
einer Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung
hat die Fließverbindungseinrichtung
eine rohrförmige
Leitung/ Rohr. Hierbei kann die Geräuschreduzierung auf eine einfache
und zuverlässige
Weise erhalten werden, da gerade eine rohrförmige Leitung relativ einfach
in bestehende Ventilanordnungen aufzunehmen ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Ventilbaugruppe hat die Fließverbindungseinrichtung eine zusätzliche
Zufuhr von Außenluft
zu dem Einlass der Fließdurchtrittsvorrichtung,
wobei diese zusätzliche Luftzufuhr
bevorzugt aus kühler
Luft besteht. Hierbei kann ein konstanter Luftfluss zu dem Fließdurchtritt sichergestellt
sein, gerade da während
der Zurückhaltung
der Drucklösung
erzeugte Wärme
durch eine zusätzliche
Zufuhr von kühler
Luft entfernt werden kann.
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Die
Erfindung ist im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
im Detail beschrieben, in denen
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1 eine
schematische Ansicht einer Reinigungsinstallation zeigt,
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2 eine
schematische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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3 eine
schematische Ansicht einer anderen Bauart von Reinigungsvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik zeigt, und
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4 und 5 zwei
Ausführungsformen einer
Ventilbaugruppe mit einer Schalldämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung
zeigen.
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1 zeigt
eine Reinigungsinstallation für eine
Strahlreinigung mit unter Druck stehender Luft zur Entfernung von
Ablagerungen innerhalb eines Wärmetauschers,
Boilers oder einer ähnlich
bevorzugten rohrförmigen
Installation. Die Installation umfasst eine Anzahl von Ventilbaugruppen 1,
die mit einem Behälter 2 von
unter Druck stehender Luft verbunden sind. Der Behälter ist
in Verbindung mit den einzelnen Ventilbaugruppen 1 durch
eine Hauptleitung 3 und zugeordnete Zufuhrleitungen 4.
Die Ventilbaugruppen werden durch ein Steuersystem (nicht gezeigt)
gesteuert, durch das der Betriebszyklus der einzelnen Ventilbaugruppen 1 und
der Reinigungszyklus als gesamtes angeordnet wird.
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Die
Ventilbaugruppe 1 ist im Detail in 2 und 3 gezeigt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die
Ventilbaugruppe 1 ein Solenoidventil 10, das mit
einer Steuereinrichtung 11 zum Steuern des Ventils 10 bereitgestellt
ist. Das Ventil wird mit unter Druck stehender Luft von den Zufuhrleitungen 3, 4 versorgt.
Wenn das Ventil 10 geöffnet
wird, wird unter Druck stehende Luft in einen Fließdurchtritt 5 und
in einen Fließkanal 9 eines
Verarbeitungssystems, wie z.B. einen Boiler oder der umgekehrten
Kammer in einem Wärmetauscher
geblasen.
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Der
Fließdurchtritt 5 umfasst
in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine doppelwandige Rohrstruktur mit einem inneren
Rohrteil 7 und einem äußeren Rohrteil 6,
die konzentrisch angeordnet sind. Das äußere Rohrteil ist mit einem
Lufteinlass 8 bereitgestellt, durch den Luft in den ringförmigen Zwischenraum
zwischen den zwei Rohrteilen 6, 7 gezogen oder
gezwungen (nicht gezeigt) werden kann. Von diesem ringförmigen Zwischenraum
wird Luft in den Endabschnitt des Fließdurchtritts 15 gezogen,
wo ein Luftpolster ausgebildet ist, und auf diese Weise verhindert,
dass in dem Fließkanal 9 vorhandene
Abgase in den Fließdurchtritt
treten und mit den Bauteilen des Ventils 10 in Berührung kommen.
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Luft
oder ein beliebiges, ähnliches
Schutzgas kann wegen des Fließens
des Gases in dem Fließkanal 9 zu
dem Fließkanal 9 angesaugt
werden. Alternativ kann Luft durch das Verbinden einer Luft- oder
Gaszufuhr mit dem Lufteinlass 8 zugeführt werden.
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In 2 ist
die Ventilbaugruppe 1 in einer festen Installation gezeigt.
In 3 ist eine entfernbare Installation gemäß dem Stand
der Technik gezeigt. Das Ventil 10 ist durch ein flexibles
rohrförmiges
Stück 12 mit
dem Fließkanal 9 verbunden,
das durch eine Befestigungseinrichtung 13 bei beiden Enden
gesichert ist.
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In 4 ist
eine Ventilbaugruppe 1 gezeigt. Das Diaphragmaventil 10 umfasst
eine erste und eine zweite Kammer, die durch ein Diaphragma oder eine
Membran (nicht gezeigt) getrennt sind. Das Ventil 10 wird
durch eine Steuereinrichtung betrieben, wie z.B. durch ein Solenoidventil
oder ähnliches. Wenn
das Ventil durch das Bewegen des Diaphragmas aktiviert ist, fließt unter
Druck stehende Luft von der ersten Kammer zu dem Ventilauslass und
in den Fließdurchtritt 5.
Das Diaphragma wird mit einer kleinen Öffnung bereitgestellt, durch
welche die unter Druck stehende Luft in die zweite Kammer fließt und füllt diese
Kammer mit Luft, so dass gleichmäßige Drücke auf
beiden Seiten der Membran/des Diaphragmas eingeführt sind. Der Druck in der
zweiten Kammer wird auf die gesamte Fläche der Membran angewendet,
während
nur ein geringer Abschnitt der Membran dem Druck in der ersten Kammer
ausgesetzt ist. Dies drückt
die Membran gegen den Ventilausgang und hält das Ventil geschlossen.
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Die
zweite Kammer ist durch eine Ventilöffnung in dem Steuerventil
in Verbindung mit atmosphärischem
Druck. In dieser Ruheposition wird ein Kolben des Steuerventils
die Ventilationsöffnung durch
das Zurückhalten
von Druck in der zweiten Kammer geschlossen halten, und dabei das
Ventil zwischen den Ausblasreinigungsschüssen geschlossen halten. Wenn
das Steuerventil aktiviert ist, ist der Kolben zurückgezogen
und die unter Druck stehende zurückgehaltene
Luft der zweiten Kammer wird schnell durch die Ventilationsöffnung 18 freigelassen. Die Öffnung 18 ist
mit einem Luftfließrohr 16 bereitgestellt,
das mit dem Einlass 8 der Fließdurchtrittsvorrichtung 5 an
dem gegenüberliegenden
Ende verbunden ist. Hierbei wird durch das schnelle Freilassen der
Luft ein explosionsartiges Geräusch
vermieden, wenn das Ventil aktiviert ist. Stattdessen wird die Luft
in den Fließdurchtritt
geführt,
wobei der Ausblaseffekt des Ventils sogar ein wenig verbessert werden
kann.
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In 5 ist
eine Abänderung
der Ausführungsform
der 4 gezeigt. Hier ist das rohrförmige Rohr 16 mit
einer äußeren Zufuhr
von kühler
Luft durch eine Rohrleitung 17 bereitgestellt. Wenn das Ventil
geschlossen ist und keine Luft durch das flexible Rohr 16 freigelassen
wird, kann äußere Luft
immer noch in den Fließdurchtritt
durch den Einlass 8 gesaugt werden. Die äußere Luft
kann entweder Umgebungsluft oder eine beliebige andere, gasförmige Luftzufuhr
sein.
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Durch
die Erfindung ist realisiert, dass anstelle des Ziehens von Umgebungsluft
durch den Lufteinlass andere Schutzgase verwendet werden können ohne
von dem Bereich der Erfindung gemäß der definierten Ansprüche abzuweichen.