DE60314147T2

DE60314147T2 - Verfahren zur Reinigung der Wärmeaustauschflächen im Betrieb befindlicher Öfen

Info

Publication number: DE60314147T2
Application number: DE60314147T
Authority: DE
Inventors: Henri Ballereau; Philippe Barre
Original assignee: CTP ENVIRONNEMENT
Current assignee: CTP ENVIRONNEMENT
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: ES2286394T3; EP1528318B1; ATE363631T1; EP1528318A1; DE60314147D1; WO2005045315A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen im Betrieb befindlicher Öfen, insbesondere von metallenen Wärmeaustauschflächen auf der Rauchseite von Industrieöfen, wie z. B. Öfen zur Ölraffination oder Öfen für die Petrochemie, sowie von Industriekesseln.
In derartigen Öfen wird aus wirtschaftlichen Gründen häufig Schweröl als Brennstoff verwendet. Wenn aber das Schweröl nicht vollständig verbrannt wird, bilden sich Ablagerungen auf den Wärmeaustauschflächen. Diese Ablagerungen sind insbesondere aus hochsiedenden Fraktionen von Kohlenwasserstoffen, Silizium, Schwermetallen und stabilen Bestandteilen gebildet, die selbst bei hoher Temperatur im Inneren des Ofens einen festen Aggregatzustand beibehalten. Ähnliche Probleme können auch bei anderen flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen festgestellt werden.
Durch diese Ablagerungen wird der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem zu erwärmenden Fluid beträchtlich reduziert, was zu einem Leistungsverlust des Ofens führt.
Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, die ein Reinigen der Wärmeaustauschflächen des Ofens ermöglichen, während der Ofen im Betrieb bleibt. Insbesondere offenbart die EP-A-0 410 867 das Durchführen der folgenden Schritte:
Erzeugen eines Gasstrahls, der auf die zu reinigenden Oberflächen gerichtet wird,
Einfügen von Partikeln im Festzustand in den Fluidstrahl und Aufspritzen der Partikel mit einer solchen Geschwindigkeit, dass die Partikel zerstört werden, wenn sie mit den genannten zu reinigenden Oberflächen in Kontakt kommen,
Bewegen des Fluid- und Partikelstrahls über die zu reinigenden Oberflächen.
Die Partikel beseitigen die Ablagerung durch einen chemischen Oxidationseffekt sowie durch einen mechanischen Effekt, der auf die Geschwindigkeit der Partikel zurückzuführen ist, die erst sublimieren, nachdem sie mit den zu reinigenden Oberflächen in Kontakt getreten sind.
Dieses Verfahren wirft jedoch hinsichtlich der Bereitstellung des Oxidationsmittels große Sicherheitsprobleme auf, insofern als das zufriedenstellendste aus Ammoniumnitrat gebildet ist, das zusammen mit anderen Produkten einen Sprengstoff bilden kann.
Ein ähnliches Verfahren, das Feststoffpartikel aus Harnstoff-Formaldehyd einsetzt, ist aus dem Dokument US 6,186,869 B bekannt.
Demzufolge ist die Erfindung darauf gerichtet, eine Lösung vorzuschlagen, die diese Probleme löst, dennoch kostengünstig ist und immer noch einen guten Wirkungsgrad bei der Beseitigung der Ablagerung zeigt.
Hierfür werden erfindungsgemäß Partikel verwendet, deren Formulierung mehrheitlich (mehr als 50 Gew.-%) aus Carbamid gebildet ist.
Carbamid (Harnstoff) ist kostengünstig und ohne größere Schwierigkeiten in Form von festen Kügelchen erhältlich. Obgleich das Carbamid kein Oxidationsmittel ist, erweist es sich ferner bei der Beseitigung der Ablagerungen als wirksamer als die zuvor verwendeten Produkte und insgesamt als weniger umweltschädlich. Und schließlich kann durch das Vorhandensein einer großen Menge an Carbamid in der Formulierung eine Schmelztemperatur der Formu lierung erreicht werden, die so ausreichend hoch ist, dass die Partikel nicht vor dem Kontaktieren der zu reinigenden Oberflächen sublimieren, aber gleichzeitig so ausreichend niedrig ist, dass die Säureverbindungen der Ablagerung neutralisiert werden, um durch chemische Wirkung die physikalische Struktur der Ablagerung zu schwächen, damit diese dann unter der Hitze der Verbrennungsgase vollständig sublimiert oder verdampft.
Unter Berücksichtigung der Vorteile, die das Carbamid mit sich bringt, fügt man erfindungsgemäß mindestens 95% Carbamid (in Gewicht) in die Formulierung der Partikel ein.
Somit werden nur einige Zusatzstoffe in geringer Menge für eine gezielte Wirkung zugefügt.
Insbesondere fügt man der Formulierung der Partikel erfindungsgemäß ein Magnesiumsalz hinzu, vorteilhafterweise Magnesiumcarbonat oder Magnesiumsilikat.
Da das Carbamid hygroskopisch ist, kann durch das Magnesiumsalz die Feuchtigkeit sequestriert werden und eine Agglomeration von Partikeln sowie ein Verschluss der Vorrichtung, die den Gasstrahl erzeugt, verhindert werden. Ferner fängt das Magnesium das Vanadium ein, das häufig in den Ablagerungen vorhanden ist und die Korrosion der Wärmeaustauschflächen verursacht. Außerdem ermöglicht es ein leichtes Erhöhen der Schmelztemperatur der Partikel, wodurch der Wirkungsgrad der Reinigung weiter verbessert wird.
Vorteilhafterweise werden der Formulierung der Partikel zwischen 0,5 Gew.-% und 5 Gew.-% Magnesiumsalz hinzugefügt.
Dieser Anteil ermöglicht das Erzielen eines zufriedenstellenden Wirkungsgrades, während gleichzeitig nur eine minimale Menge an festen Rückständen erzeugt wird. Ein Teil des Magnesiumsalzes wird nämlich nicht verdampft und fällt auf die Ofensohle mit einem Teil der von den gereinigten Oberflächen gelösten Ablagerungen.
Um einen guten Wirkungsgrad der Formulierung zu erzielen, wird gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung der Ofen derart geregelt, dass die Temperatur der genannten zu reinigenden Oberflächen über 250°C beträgt.
Auf diese Weise geht die Formulierung und insbesondere das Carbamid in einen anderen Zustand über, wenn sie mit den zu reinigenden Oberflächen in Kontakt tritt, wodurch sie viel leistungsstärker wird, um mit den Bestandteilen der Ablagerung zu reagieren.
Ferner spritzt man die Partikel vorteilhafterweise mit einer Geschwindigkeit von mindestens 50 m.s^–1 gegen die zu reinigenden Oberflächen.
Auf diese Weise erreicht man einen zufriedenstellenden Zerfall der festen Partikel der Formulierung, was deren Wirkungsgrad noch weiter verbessert und eine noch bessere Reinigung der genannten Oberflächen durch einen mechanischen und chemischen Effekt gewährleistet.
Die beigefügte Figur zeigt auf schematische Weise ein Verfahren zum Reinigen von Rohren 2 eines zylindrischen Ofens 1 einer Ölraffinerieanlage.
Der Ofen 1 wird im Betrieb gehalten, geheizt durch einen (nicht gezeigten) Brenner. Die Rohre 2 erstrecken sich im Inneren des Ofens zwischen einem ersten Ende 2a und einem zweiten Ende 2b. Die in den genannten Rohren 2 zirkulierenden Kohlenwasserstoffe werden zwischen diesen beiden Enden durch einen Wärmeaustausch mit den Verbrennungsgasen erwärmt.
Das Vorhandensein einer Ablagerung auf der Außenseite der Rohre 2 isoliert thermisch das zu erwärmende Fluid (hier die Kohlenwasserstoffe) von den Verbrennungsgasen, was ein Erhöhen der von dem Brenner gelieferten Leistung erfordert, damit der gleiche Wärmeaustausch aufrechterhalten bleibt.
Zum Ablösen der Ablagerung kann man ein Einspritzrohr 4 durch eine Öffnung 8 hindurchführen, die in der Wand 10 des Ofens ausgebildet ist. Dieses Einspritzrohr spritzt die festen Partikel 6 gegen eines der Rohre. Dieses Einspritzrohr 4 wird mit Druckluft mit einem Druck von ungefähr 5 bis 10 bar und mit festen Partikeln 6 gespeist, mit Hilfe einer Vorrichtung, die zu diesem Zweck vorgesehen ist.
Die Partikel 6 sind im Wesentlichen kugelförmig und haben eine Abmessung zwischen 1 und 5 Millimetern, vorteilhafterweise zwischen 2 und 4 Millimetern. Sie erreichen das Rohr 2 mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 50 m.s^–1, vorteilhafterweise zwischen 100 m.s^–1 und 200 m.s^–1. Die Formulierung der Partikel enthält vorzugsweise ungefähr 98 Gew.-% Carbamid-(NH₂)₂CO-und ungefähr 2 Gew.-% Magnesiumcarbonat. Wenn sie mit dem Rohr 2, dessen Temperatur mindestens 250°C beträgt, in Kontakt treten, lösen die Partikel 6 einen Teil der Ablagerung, das gesamte in den Partikeln enthaltene Carbamid verdampft und nur eine sehr geringe Menge an festen Rückständen fällt auf die Ofensohle.
Die Säurederivate der Ablagerung werden durch die Gase, die bei der Zersetzung der Formulierung entstehen, neutralisiert, was zu einer Schwefeloxid-, Stickstoff- und Wasserdampfentwicklung führt. Wie dies durch den Pfeil 12 dargestellt ist, bewegt der Benutzer dann das Einspritzrohr zwischen dem ersten Ende 2a und dem zweiten Ende 2b des Rohres 2, um die Ablagerung auf dem gesamten Rohr zu entfernen. Falls erforderlich führt man das Einspritzrohr durch weitere vorhandene oder speziell in den Wänden des Ofens ausgebildete Öffnungen hindurch und man verfährt auf analoge Weise mit den anderen Rohren 2.

Claims

Verfahren zur Reinigung von Oberflächen (2) im Betrieb befindlicher Öfen (1), insbesondere von metallenen Wärmeaustauschflächen auf der Rauchseite von Industrieöfen sowie von Industriekesseln, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Erzeugen eines Gasstrahls, der auf die zu reinigenden Oberflächen gerichtet wird, – Einfügen von Partikeln (6) im Festzustand in den Gasstrahl und Aufspritzen der Partikel mit einer solchen Geschwindigkeit, dass die Partikel zerstört werden, wenn sie mit den genannten zu reinigenden Oberflächen in Kontakt kommen, – Bewegen des Gas- und Partikelstrahls über die zu reinigenden Oberflächen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass Partikel verwendet werden, deren Formulierung mehrheitlich aus Carbamid besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 95% Carbamid in die Formulierung der Partikel eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formulierung der Partikel ein Magnesiumsalz hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formulierung der Partikel zwischen 0,5% und 5% Magnesiumsalz hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formulierung der Partikel Magnesiumcarbonat hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formulierung der Partikel Magnesiumsilikat hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen derart geregelt wird, dass die Temperatur der zu reinigen Oberflächen über 250°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit der die Partikel gegen die zu reinigenden Oberflächen gespritzt werden, mindestens 50 m.s^–1 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ein zu erwärmendes Fluid umschließenden Leitung, die sich im Inneren des Ofens zwischen einem ersten Ende (2a) und einem zweiten Ende (2b) erstreckt, der Fluidstrahl von dem ersten Ende zum zweiten Ende bewegt wird.