EP1682821B1

EP1682821B1 - Verfahren und anordnung zur steuerung der zugwirkung eines schornsteins auf ein vorgeschaltetes abgasreinigungssystem

Info

Publication number: EP1682821B1
Application number: EP04765646A
Authority: EP
Inventors: Hermann BRÜGGENDICK
Original assignee: Steag Encotec GmbH
Current assignee: Steag Energy Services GmbH
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: ATE389149T1; WO2005052449A1; DE10352847B3; PL1682821T3; US20070044791A1; US8529323B2; EP1682821A1; DE502004006526D1; EP1682821B8

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Schornsteinzugwirkung eines Kaminzugs auf ein vorgeschaltetes Abgasreinigungssystem.
In jüngster Zeit ist es zulässig, Abgasreinigungssysteme ohne Nacherhitzung des die Wäscheranlage verlassenden Reingases zu betreiben und als Schornsteine Naß-Systeme zu verwenden. Dadurch können einerseits die gesamten Gestehungskosten und andererseits die Wartungskosten des Abgasreinigungssystems merklich gesenkt werden. Für Revisionsarbeiten und Reparaturen in den Komponenten der Abgasreinigungsanlage, so insbesondere im Wäscher, muss nach dem Abschalten der Kesselanlage dafür gesorgt werden, dass der Kaminzug in der zu reinigenden oder zu reparierenden Systemkomponente weitgehend unterbrochen wird. Dies geschieht in herkömmlicher Weise durch geeignete Klappen oder andere Verschlusselemente, die bleibend oder vorübergehend in die Zu- und/oder Ableitungen eingebaut werden ( DE 34 01 922 A ). Fest installierte Verschlusselemente, wie Klappen u.dgl., bilden zusätzliche Leitungswiderstände und sind selbst stör- und reparaturanfällig. Vorübergehend in den Leitungszug installierte Verschlusselemente, beispielsweise von außen aufblasbare Ballons, können die bei großen Leitungsquerschnitten auftretenden Differenzdrücke und -belastungen nicht ausreichend zuverlässig aufnehmen und/oder sie bedingen einen relativ hohen Installationsaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnellere und einfachere dynamische Dichtung/Öffnung des Luftdurchtrittsquerschnittes zur Verfügung zu stellen, um die Zugwirkung eines Schornsteins auf ein vorgeschaltetes Abgasreinigungssystem zu regulieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 aus.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung zur Steuerung der Zugwirkung eines Schornsteins auf ein vorgeschaltetes Abgasreinigungssystem ist im Patentanspruch 14 gekennzeichnet.
Durch die Erfindung kann ein Schornstein- bzw. Kaminzug durch die Komponenten des Abgasreinigungssystems während Revisionen und Wartungsarbeiten zuverlässig vermieden und das Kondensat sicher abgeführt werden. Das Absenken des Flüssigkeits- bzw. Kondensatspiegels ist einfach und schnell zu bewerkstelligen, indem die Flüssigkeit aus der Wanne entfernt, z.B. abgelassen wird, bis der Schornstein nicht mehr in die Flüssigkeit eintaucht. Durch diesen Vorgang wird der Querschnitt der Schornsteinröhre, ggf. auch ein Teilquerschnitt von unten freigelegt.
Aus der DE 23 46 515 B ist es an sich bekannt, temperaturabhängige Längenänderungen von Schornsteinrohren durch Tauchkompensatoren auszugleichen. Das untere Ende eines Stahl-Rauchgasrohres weist drei konzentrische Rohrabschnitte auf, die untereinander oben geschlossen sind und schmale, aber tiefe Ringkammern bilden. Der mittlere Rohrabschnitt taucht in eine schmale, tiefe, mit Schweröl gefüllte Ringtasse ein. Mittel zum Absenken der Wanne zusammen mit dem Flüssigkeitsspiegel unter den Rand der Schornsteinröhre sind nicht vorgesehen.
Erfindungsgemäß kann durch ein entsprechend tiefes Absenken der Wanne das untere, offene Ende der Schornsteinröhre so weit freigelegt werden, dass die Öffnung gut zugänglich und, je nach Abmessungen, sogar begehbar ist. Zur Wiederaufnahme des Betriebs der Abgasreinigungsanlage braucht die Wanne nur soweit angehoben zu werden, dass ein Rauchgasabschluss über die in die Flüssigkeit der Wanne eintauchende Schornsteinröhre gewährleistet ist. Je nach Abstand des Flüssigkeitsspiegels zu dem unteren Rand der Schornsteinröhre kann der Rauchgasabschluss auch herbeigeführt werden, indem der Flüssigkeitsspiegel durch Zuführen von Flüssigkeit bis über das untere Ende der Schornsteinröhre erhöht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine dem unteren Ende des Schornstein zugeordnete, einen Ablaufboden außen begrenzende Rinne als Wanne verwendet. Dies hat den Vorteil, dass nur eine geringe Flüssigkeitsmenge benötigt wird, um einen Rauchgasabschluss zu gewährleisten, da die Wandung der Rauchgasröhre von einem vergleichsweise geringen Flüssigkeitsvolumen umgeben ist. Der Ablaufboden führt auftreffendes oder niedergeschlagenes Kondensat zu der Rinne ab.
Die Flüssigkeitssperre sorgt aber nicht nur für den zuverlässigen Rauchgasabschluss, sondern auch für den kontinuierlichen Ablauf des sich bildenden Kondensats. Zu diesem Zweck lässt man in Weiterbildung der Erfindung die Flüssigkeit über eine Rinnenaußenwand nach Art eines Wehrs überlaufen.
Die Eintauchtiefe der Schornsteinröhre in die Rinne kann durch vertikale Lagepositionierung der Rinne eingestellt und variiert werden.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass der mit der Flüssigkeitsrinne verbundene Boden pyramiden-, kegel- oder kugelkalottenförmig ausgebildet ist und für einen über den Umfang verteilten Ablauf der Flüssigkeit in die flüssigkeitsführende Rinne sorgt.
Ein besonderer Vorteil sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch der zugehörigen Anordnung besteht darin, dass die Voraussetzung für ein vollständig offenes Abgasreinigungssystem geschaffen werden. Das Abgasreinigungssystem bedarf in vorteilhafter Weise keiner Einbauten, z.B. Verschlussklappen, die zu den Gesamtkosten der Anlage sowohl bei der Gestehung als auch bei der Unterhaltung nicht unbeträchtlich beitragen. In diesem offenen System ist für eine zuverlässige Unterbrechung des Kaminzugs während Revisionsarbeiten gesorgt; denn die Schornsteinröhre ist soweit freigelegt, dass der Kaminzug über die freie Öffnung zwischen der Wanne bzw. der heb- und senkbaren Bodenbaugruppe und der Schornsteinröhre durchgeführt und der Kaminzug an der Abgasreinigungsanlage abgebaut werden kann. Bei den herkömmlichen Anordnungen braucht außerhalb des unteren Endes der Schornsteinröhre üblicherweise keine Zugluft zugeführt zu werden. Die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte, der Schornsteinröhre von unten zuzuführende Zugluft wird dem Schornsteinschaft beispielsweise über in den Umbauten der Schornsteinröhre eingebrachte, geeignete Belüftungsjalousien und/oder über ein Rolltor zugeführt.
Die Schornsteinröhre ist über ihre heb- und senkbare Bodenbaugruppe von unten frei zugänglich. Die Entwässerung der Rinne erfolgt selbsttätig über die Flüssigkeitsbarriere, das Wehr und zumindest eine Flüssigkeitsableitung. Über das Wehr läuft lediglich klares Kondensat ab, während Feststoffpartikel am Rinnenboden sedimentieren können.
Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wir die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des unteren Abschnitts einer Rauchgas- bzw. Schornsteinröhre mit Reingaskanalanschluss und einer Ablaufboden-Baugruppe, die in der dargestellten geschlossenen Position das offene untere Ende der Schornsteinröhre gegenüber der Umgebung luftdicht abschließt;
Fig. 1A eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte schematische Schnittansicht des in Fig. 1 mit "A" bezeichneten Teils einer längenveränderlichen Aufhängung, die die Ablaufboden-Baugruppe in der geschlossenen Position gemäß Fig. 1 hält;
Fig. 1B eine schematische Schnittansicht des in Fig. 1 mit "B" bezeichneten Teils der Schornsteinröhre in der geschlossenen Position der Ablaufboden-Baugruppe im Bereich einer Flüssigkeitssperre mit Überlauf zu einem Kondensatablauf;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in der geschlossenen Position befindliche Ablaufboden-Baugruppe;
Fig. 2C eine vergrößerte Teilansicht entsprechend dem Ausschnitt "C" in Fig. 2 auf den Bereich des Kondensat-Überlaufwehrs;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des unteren Abschnitts der Schornsteinröhre in einer über Hebezeuge abgespannten offenen Position der Ablaufboden-Baugruppe, bei der die Schornsteinröhre nach unten freigelegt und der Kaminzug an der Abgasreinigungsanlage über die dabei entstehende freie Bodenöffnung abbaubar ist; und
Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Schornsteinröhre mit eingezogenem unteren Öffnungsabschnitt und einer in der offenen Position ähnlich Fig. 3 befindlichen angepassten Ablaufboden-Baugruppe.

Fig. 1 zeigt schematisch den unteren Abschnitt einer Schornstein- bzw. Abgasröhre 1 mit angesetztem Reingaskanal 2. Die Schornsteinröhre 1 ist am unteren Ende 3 offen (Fig. 3) und wird in der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position, d.h. im Betriebszustand des über einen Reingaskanal 2 angeschlossenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Abgasreinigungssystems von einer Ablaufboden-Baugruppe 10 gasdicht abgeschlossen.
Die Ablaufboden-Baugruppe 10 weist einen auf der Zentralachse 5 der Schornsteinröhre 1 zentrierten pyramidenförmigen Ablaufboden 11 und eine mit letzterem gasdicht verbundene Umfangsrinne 12 auf. Die Baugruppe 10 ist in der Schließstellung gemäß Fig. 1 durch Abspannungen am Rauchgasrohr 1 abgehängt. Diese Abspannungen sind in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel (Fig. 1A) durch Zugstangen 14 gebildet. Schornsteinröhrenseitig ist die Zugstange 14 an einer nach außen vorstehenden Konsole 6 und unten an einer Unterkonstruktion 15 der Baugruppe 10 befestigt. Durch Einstellung zugehöriger Zugstangenmuttern lässt sich die Vertikalposition der Baugruppe 10 in bezug auf die Schornsteinröhre 1 einstellen, wie nachfolgend noch genauer erläutert werden wird.
In der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position der Ablaufboden-Baugruppe 11 taucht das untere offene Ende des Rauchgasrohrs 1 in die im Betriebszustand mit Kondensat gefüllte Rinne 12 soweit ein, dass eine zuverlässige Flüssigkeitssperre als rauchgasseitiger Abschluss der Schornsteinröhre 1 gegenüber der Umgebung gebildet wird. Die Eintauchtiefe wird über die Zugstangen 14 eingestellt und kann beispielsweise 200-300 mm (entsprechend einem Druck von ± 20/30 mbar betragen. Bei dieser Eintauchtiefe ist ein sogenanntes Durchblasen von Rauchgas bei Druckstößen im Schornstein ausreichend zuverlässig auszuschließen.
Fig. 1B zeigt einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten schematischen Schnitt durch die Rinne 12, die mit Kondensat bis zur Höhe eines Überlaufwehrs 17 gefüllt ist. Läuft während des Betriebs der Abgasreinigungsanlage aus der Schornsteinröhre weiteres Kondensat in die Rinne 12, so findet eine ständige Flüssigkeitsübergabe über das Überlaufwehr 17 in einen mit einem Kondensatablauf versehenen Überlauf 18 statt.
In Figur 2C ist eine Draufsicht auf das Überlaufwehr 17 und den Überlauf 18 schematisch dargestellt. Überlaufwehre sind in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel an drei über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen angeordnet. Zugstangen und Abhängungen sind über den Umfang der Ablaufboden-Baugruppe 10 verteilt angeordnet.
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind drei umfangsverteilte Abhängungen über Zugstangen 14 und drei Überlaufwehre 17 vorgesehen. Es ist klar, dass sich die Zahl der Abspannungen und der Überlaufwehre nach den konstruktiven Voraussetzungen richtet und beliebig erhöht werden kann. Anstelle der in Fig. 2 dargestellten Pyramide mit achteckiger Grundfläche können auch andere Pyramiden oder auch rotationssymmetrische Ablaufböden vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist die Ablaufboden-Baugruppe 10 in der offenen Position zum offenen unteren Ende 3 der Schornsteinröhre 1 gezeigt. Diese offene Stellung entspricht dem Revisionszustand der über den Reingaskanal angeschlossenen Abgasreinigungsanlage. In dieser offenen Stellung wird die Ablaufboden-Baugruppe 10 mit Hilfe von Hebezeugen 16 gebracht, die jeweils zwischen einer Konsole 6 und der Unterkonstruktion 15 wirksam sind. Über diese Hebezeuge kann die Ablaufboden-Baugruppe 10 nach Beendigung der Revision des Abgasreinigungssystems wieder in die in Fig. 1 dargestellte geschlossene Position angehoben werden.
In der offenen Position gemäß Fig. 3 ist die Schornsteinröhre völlig freigelegt. Der Kaminzug wird über die freigelegte Öffnung geleitet und der an der Abgasreinigungsanlage anliegende Kaminzug abgebaut, so dass der über die Abgasreinigungsanlage offene Kanal von dem Kaminzug unbeeinflusst bleibt.
Das Absenken und Anheben der Baugruppe 10 erfolgt mittels der Hebezeuge 16 problemlos entlang der Zentralachse 5 der Schornsteinröhre 1. In der geschlossenen Stellung werden die Zugstangen 14 zur stationären Festlegung der Ablaufboden-Baugruppe geeignet verankert, wobei die gewünschte Eindringtiefe 20 der Schornsteinröhre in das Kondensat der Rinne 12 genau eingestellt werden kann.
Die Ausführung gemäß Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 3 dadurch, dass das von der Ablaufboden-Baugruppe 10' zu schließende untere offene Ende 19 der Schornsteinröhre 1' über einen Einzugsabschnitt 21 verengt ist, so dass die Schornsteinröhre nur mit einem Teilquerschnitt in der offenen Position gemäß Fig. 4 freigelegt ist. Die Ablaufboden-Baugruppe 10' kann dementsprechend kleiner und damit noch kostengünstiger konstruiert werden. Im übrigen entspricht die Ausbildung der Anordnung gemäß Fig. 4 derjenigen der Anordnung gemäß Fig. 3.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Einige Abwandlungen hinsichtlich der Ausbildung des Ablaufbodens 11 und der Verteilung der Überlaufwehre 17 und der Abspannungen 14, 16 wurden bereits oben erwähnt. Die Entwässerung der Rinne 12 findet in der Regel ausschließlich über die Überlaufwehre und den Kondensatablauf statt. Verstopfungen durch Feststoffpartikel sind nicht zu befürchten, da diese am Rinnenboden sedimentieren. Es ist aber auch möglich, dass im Boden der Rinne ein oder mehrere Abläufe angeordnet werden, die bei Bedarf geöffnet werden können. Die Überlaufwehre können ggf. höhenverstellbar gestaltet werden, um die Eintauchtiefe des Abgasrohrs unabhängig von der Vertikalposition der Ablaufboden-Baugruppe in gewissen Grenzen zu variieren.

Claims

Verfahren zum Verringern der Schornstein-Zugwirkung auf ein vorgeschaltetes Abgasreinigungssystem,
dadurch gekennzeichnet,
dass man eine unten offene Schornsteinröhre (1;1') derart in eine Wanne eintauchen lässt, dass mit Hilfe einer in der Wanne gesammelten Flüssigkeit eine Flüssigkeitssperre als rauchgasseitiger Abschluss der Schornsteinröhre gegenüber der Umgebung gebildet wird; und
dass zum Entlasten des vorgeschalteten Abgasreinigungssystems von der Schornstein-Zugwirkung (Kaminzug) zumindest ein Teil des Querschnitts der Schornsteinröhre durch Absenken des Flüssigkeitsspiegels unter den Rand der Schornsteinröhre freigelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne zum Absenken des Flüssigkeitsspiegels zusammen mit der Flüssigkeit abgesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine dem unteren Ende des Schornstein zugeordnete, einen Ablaufboden (11) außen begrenzende Rinne (12) als Wanne verwendet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Flüssigkeit über eine Rinnenaußenwand nach Art eines Wehrs (17) überlaufen lässt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren verschiedenen Umfangsbereichen der Rinne (12) Überlaufwehre (17) zugeordnet werden, über die die Rinnenflüssigkeit nach außen überlaufen kann und die Rinne entwässert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe (20) der Schornsteinröhre (1) in die Rinne (12) durch vertikale Lagepositionierung der Rinne eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (12) und der Ablaufboden (11) zum Wiederaufbau des Kaminzugs im Abgasreinigungssystem dem unteren Ende (3) der Schornsteinröhre soweit vertikal zugestellt werden, dass die Schornsteinröhre mit vorgegebener Tiefe (20) in die Rinnenflüssigkeit eintaucht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe (20) durch Variation der vertikalen Zustellung der Rinne (12) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem offenen Abgasreinigungssystem.
Anordnung zum Verringern der Schornstein-Zugwirkung eines Kaminzugs auf ein vorgeschaltetes Abgasreinigungssystem, wobei
eine unten offene Schornsteinröhre (1; 1') in eine Wanne eintauchbar ist;
durch eine in der Wanne gesammelte Flüssigkeit eine Flüssigkeitssperre als rauchgasseitiger Abschluss der Schornsteinröhre gegenüber der Umgebung gebildet ist; und
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (6, 14, 16) zum vertikalen Absenken der Wanne zusammen mit der Flüssigkeit relativ zur Schornsteinröhre vorgesehen sind, um zumindest einen Teil des Querschnitts der Schornsteinröhre freizulegen und das vorgeschaltete Abgasreinigungssystem von der Schornstein-zugwirkung zu entlasten.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne als eine Rinne (12) ausgebildet ist, die mit einem nach außen geneigten Ablaufboden (11) zu einer Baugruppe (10) gasdicht verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der flüssigkeitsführenden Rinne (12) verbundene Ablaufboden (11) pyramiden-, kegel- oder kugelförmig ausgebildet ist und für einen über den Umfang verteilten Ablauf der Flüssigkeit in die flüssigkeitsführende Rinne (12) sorgt.
Anordnung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ablaufboden-Baugruppe (10), bestehend aus Ablaufboden (11) und Rinne (12) über eine längenveränderliche Abspannvorrichtung (6, 14, 16) an der Schornsteinröhre (1; 1') hängend angebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannvorrichtung mehrere über den Rinnenumfang verteilte Hebezeuge (16) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufboden-Baugruppe (10) über längenverstellbare Zugstangen (14) derart an der Schornsteinröhre (1) befestigt ist, dass ein rauchgasseitiger Abschluss gegenüber der Umgebung gewährleistet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an mehreren über den Rinnenumfang verteilten Bereichen Überlaufwehre (17) mit einheitlicher Wehrhöhe angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass den Überlaufwehren (17) Flüssigkeitsabläufe (18) nachgeschaltet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schornsteinschacht mit Belüftungsjalousien und/oder Rolltoren verschließbare Öffnungen für die Kamin-Zugluft ausgebildet sind.