EP2054692B1 - Vorrichtung zur reinigung von hochdruckkesseln - Google Patents

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EP2054692B1
EP2054692B1 EP07802955A EP07802955A EP2054692B1 EP 2054692 B1 EP2054692 B1 EP 2054692B1 EP 07802955 A EP07802955 A EP 07802955A EP 07802955 A EP07802955 A EP 07802955A EP 2054692 B1 EP2054692 B1 EP 2054692B1
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EP
European Patent Office
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boiler
container
cleaning
distribution device
fluid distribution
Prior art date
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EP07802955A
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Manfred Frach
Ulrich Franze
Jürgen Schröder
Stephan Simon
Michaela WÖHLK
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Bergemann GmbH
Original Assignee
Bergemann GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
    • F23J3/023—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys cleaning the fireside of watertubes in boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G15/003—Control arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a device for cleaning a boiler with a cleaning fluid having at least one cleaning device, which comprises means for aligning a fluid distribution device to inner regions of the boiler.
  • boilers are considered, which are intended to treat a gas at high pressure and high temperature.
  • Such boilers serve, for example, as heat exchangers for coal gasification plants.
  • coal gasification is meant a series of processes for coal conversion in which ground coal is reacted with water vapor and oxygen at temperatures of 650 ° C to 2,000 ° C and pressures up to 100 bar.
  • synthesis gases are produced with different proportions of hydrogen, carbon monoxide and methane.
  • This synthesis gas serves, for example, as a starting substance for the chemical industry, but it is also possible, for example with high proportions of methane, that the synthesis gas is used as natural gas substitute.
  • the synthesis gas or crude gas is cooled in at least one heat exchanger. If necessary, additional fluids (steam, gases, etc.) can be added, but this is not absolutely necessary. However, it should be noted that this synthesis gas or raw gas on entering such a heat exchanger, for example, after a kind of shell and tube heat exchanger, still temperatures well above 1000 ° C, for example of about 1,400 ° C, has. If necessary, pressures in the range of 50 bar or more in the heat exchanger boiler are maintained.
  • a tube heat exchanger for use in a textile machine, which can be cleaned by means of a cleaning device of impurities.
  • the cleaning device consists of a pressure hose with a nozzle that can be wound on an adjustable role.
  • the cleaning device is arranged in a housing that is connected to the heat exchanger.
  • the pressure hose can be fed to the heat exchanger via a passage in the housing.
  • a device for cleaning a chemical reactor is known, With the aid of this device, a cleaning medium is fed to a reactor, wherein the cleaning agent is sucked off again by a vacuum generator arranged in a housing of the device.
  • the device for cleaning a boiler with a cleaning fluid having at least one cleaning device which comprises means for aligning a fluid distribution to the inner regions of the boiler, has at least one cleaning device, which is surrounded by a container and mountable with at least one fitting to a connecting piece of the boiler.
  • the means for alignment can cause pivoting, moving and / or rotating of the fluid distribution device, possibly also a positioning adjacent to different inner regions of the boiler.
  • the fluid distribution device can be designed as a type of water, steam and / or gas lance, in particular with a nozzle, which can deliver a directed jet of the cleaning fluid.
  • the means for alignment now allow a relative movement to the boiler or to its inner regions, so that optionally different inner regions can be flown with the cleaning fluid.
  • the at least one cleaning device is surrounded by a, preferably gas-tight, container.
  • container is meant in particular a container in the interior of which pressures (well above the atmospheric pressure) can be maintained, which in particular are still above the (possibly even maximum) operating pressure in the interior of the boiler.
  • pressure vessel may be made of high-strength steel, for example.
  • This container or pressure vessel has at least one connecting piece, which is (also pressure-tight) can be mounted on a connecting piece of the boiler.
  • this connection piece is designed in the manner of a pipe attachment to the container, so that the protruding connection piece can be easily positioned to the connecting piece of the boiler.
  • the connection piece can be stirred with connecting elements in order to be able to be aligned precisely with the position of the connection piece.
  • a plurality of connecting pieces may be provided, for example in order to simultaneously realize a plurality of connections to the boiler or to be able to contact different connection variants or connecting pieces of the boiler with an exact fit.
  • the connecting pieces are provided with an end seal, so that only the currently used connecting piece is opened.
  • the device is provided as a kit, wherein the container may be provided with different receiving constructions to include, if necessary, several and / or mutually different, cleaning equipment.
  • the pressure-increasing plant comprises in particular a gas supply device, optionally also a gas discharge device.
  • a gas in particular a so-called purge gas
  • purge gas for example, nitrogen is considered, but it is also possible to introduce other gases, such as those that are also present in the boiler, in the pressure vessel.
  • the pressure booster can be connected to the container in particular with a pressure line and optionally with a pressure sensor.
  • the fluid distribution device is designed to be movable or pivotable at least through the at least one connecting piece.
  • the fluid distribution device can be moved both through the connector and in addition also pivotable or even additionally designed rotatable.
  • in particular means are provided which enable a relative movement of at least one subcomponent of the fluid distribution device through the at least one connecting piece.
  • positioning means are also provided, which initially align the fluid distribution device to the respectively desired connection piece and then at least partially pass it.
  • parts of the cleaning fluid line, the fluid lance eg heavy, tube-like component of an extension of at least 1 meter
  • the nozzle can be moved through the connection piece.
  • a subcomponent of the fluid distribution device can then only be moved through the connection piece when the connection piece substantially implements a vertical connection to the boiler, so that the fluid distribution device can be introduced into the vessel vertically from above, following gravity.
  • a pivoting of the fluid distribution device is preferred when the fluid distribution device through a substantially horizontal connection is introduced via the connector into inner portions of the boiler.
  • the fluid distribution device comprises a flexible hose which can be arranged on a hose reel, and the hose reel is provided in the container.
  • the fluid distribution device comprises, for example, a nozzle which can dip vertically in the direction of the boiler and is arranged on a flexible hose (eg metal hose) that withstands the temperatures and pressures.
  • the fluid distribution device is embodied such that it discharges the cleaning fluid approximately horizontally and / or preferably also upwards against the force of gravity, in particular substantially uniformly in a rotationally symmetrical manner, onto the inner regions of the vessel.
  • the hose In order to allow immersion in the boiler over, for example, 20 or 30 m, the hose is placed on a corresponding hose reel, so that it can be unwound differently far depending on the desired cleaning height.
  • This, relatively large, hose reel is now also positioned in the pressure vessel. This has the advantage that the hose guide is within the same pressure level.
  • Sensors for operating the hose reel are preferably positioned outside the container
  • the device wherein the fluid distribution device comprises a flexible hose which can be moved by means of a drive through the at least one connecting piece, is equipped with a drive arranged in the container.
  • the metal hose is driven frictionally, for example by driven rollers.
  • the rollers are advantageously operable in both directions, so that a wegwegaue fluid distribution is realized.
  • This drive is advantageously arranged in the container, wherein the embodiment described here With the driven rollers readily withstand the conditions prevailing in the operation conditions.
  • the drive for the hose reel and / or displacement sensor for controlling the movement of the hose are positioned outside the container.
  • suitable passages through the container are provided.
  • a plant according to claim 5 comprising at least one boiler for treating a gas at high pressure and high temperature, in which at least one heat exchange surface is provided in the boiler and at least one device according to the invention and a corresponding connection piece is provided on the outside of the vessel wherein the fluid distribution device is positionable so that it can promote a cleaning fluid to the at least one heat exchange surface.
  • This is in particular a heat exchanger boiler, which adjoins the coal gasification plant.
  • This boiler which is designed for example as a cylindrical pressure vessel with membrane walls and Schottsammlung lake (pipe material Inconell 800, AC66) and thereby has a diameter of for example 3 to 5 m and a height of 30 to 50 m, with a gas pressure in the range of 30 to Operated at 50 bar, wherein the inlet temperature of the gas in the boiler in a range of 1,000 ° C to 1,600 ° C is located.
  • SchottMap lake pipe material Inconell 800, AC66
  • a plurality of devices are mounted on the top of the boiler or mounted, so that then vertically fluid distribution can be introduced into the boiler so that they can reach with their cleaning fluid at least portions of the realized there heat exchange surface.
  • the heat exchange surfaces are formed with a plurality of heat exchanger tubes, which are flowed through, for example, by a cooling medium such as water. These heat exchange surfaces are positioned in particular in the upper third of the boiler.
  • the tubes, the contemplation of the cross section of the boiler can now be arranged with a pattern.
  • Such a pattern comprises, for example, a circular arrangement of the tubes at a certain distance from the boiler housing, of which radially inwardly oriented rows are provided to a central region, so that a plurality of heat exchanger sectors are formed in the circumferential direction, for example 10, 12, 14, 16, 18 or 20 in number. It is now preferred that at least one connecting piece is provided for each of these heat exchanger chambers, so that one (or more) cleaning device or one (or more) fluid distribution device penetrates vertically into the boiler via the connecting piece and descend selectively to the desired heat exchanger sector can. In this way, a very targeted and thorough cleaning is possible.
  • the boiler has a plurality of connecting pieces and at least one device can be aligned with a plurality of connecting pieces.
  • the fluid distribution device is aligned together with the container to the respective connecting piece, a pressure-tight connection is generated, and then the cleaning device is activated.
  • closure means are provided on the at least one connecting piece.
  • This closure means are used in particular to seal the connection piece with respect to the external environment, so that, for example, gas exchange from the interior of the boiler into the environment or the container is no longer possible. This ensures that the container can be disconnected, especially then the pressure therein can be eliminated.
  • This on the one hand a preservation of the internal component is achieved, moreover, for example, a mounting flap of the container can be opened to perform a maintenance and / or repair of the arranged inside the container components.
  • At least sensors are provided for determining a degree of soiling of the heat exchange surface or the ambient conditions in the boiler. It is preferred that both types of sensors mentioned above are present.
  • the sensors for determining a degree of contamination of the heat exchange surface it should be noted that although these sensors may be optical or non-contacting sensors, preference is given to heat flow sensors which are brought into heat-conducting contact with the heat exchange surface at certain horizontal levels. Based on the temperature difference, the heat exchange between the passing gas and the heat exchange medium can be detected in the interior of the heat exchanger tubes, so that the degree of slag can be determined in this way.
  • a targeted, selective cleaning of the soiled areas of the heat exchange surface is carried out.
  • the provision of sensors for determining the ambient conditions in the boiler is helpful, for example, to determine the pressure inside the container for the next cleaning process or regulate.
  • a control unit for at least one of the following functions: supply of the cleaning fluid, positioning of the device to the boiler, change of the ambient conditions in the container, detection of operating data of the boiler.
  • the control unit is connected to at least one of the following components: the device, the cleaning fluid supply line, the hose reel, the drive, the connecting piece, a sensor, the pressure increasing device.
  • the control unit for example, make the supply of the cleaning fluid or the deactivation of the supply of the cleaning fluid. Also, for example, taking into account the determined slagging of the heat exchange surface, the positioning of the device or the Fluidverteil sensible done.
  • the ambient conditions in the container relate in particular to the pressure. So especially when adjusting the pressure in the container to select such a pressure that is above the pressure in the boiler, for example, an overpressure of about 50 kPa. Due to the slight overpressure, the purge gas (for example, nitrogen) flows through the connection piece and the connecting piece into the boiler, so that penetration of the synthesis gas into the pressure container is avoided. At the same time, contamination of the components in the container is counteracted.
  • the purge gas for example, nitrogen
  • a fluid-technological connection between the container and the boiler is realized by step (b), for example by opening corresponding blocking and / or closing means.
  • the fluid distribution device is particularly preferably selectively positioned on (only) the polluted sectors and begins there with a cleaning.
  • Step (d) means in particular the supply of a cleaning medium with a pressure which is sufficient to reach the heat exchange surfaces to be cleaned.
  • the pressure has to be chosen in particular such that only wetting (essentially without abrasive action) is realized, whereas with gases the kinetic energy has to be sufficiently high to blow away the contaminants, so that the smallest possible distance between Fluid distribution and heat exchange surface should be realized.
  • identifying a cleaning state is meant in particular that the current cleaning state is detected or measured.
  • a certain cleaning intensity or cleaning time is used as a fixed (time) limit for completing the cleaning process, but a higher-quality cleaning result can be achieved with the first-mentioned variant.
  • the fluidic connection between vessel and vessel is then to be separated in particular so that e.g. powered shut-off and / or closing means are active.
  • the ambient condition in the tank is re-adjusted to the normal atmosphere.
  • This method is particularly advantageous when the container is provided in step (a) with a pressure of at least 30 bar, in particular for example even 50 bar.
  • the container and the corresponding seals are suitable for this purpose.
  • the vessel is charged with nitrogen gas in step (a).
  • a slight overpressure (about 30 to 80 kPa) compared to the pressure in the boiler to realize.
  • a liquid is used as the cleaning fluid, with this being used with an overpressure of 1 to 10 bar, preferably 1 Up to 5 bar, based on the pressure in the boiler is initiated. This is just enough, taking into account the flow velocities of the synthesis gas, in order to be able to connect the areas of the boiler that are more than 200 mm away, for example.
  • the impingement or action of the liquid in the slag leads to a sudden evaporation, with the concomitant sudden volume change causing the slag to burst or flake off.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a coal gasification plant with a device according to the invention for implementing the method according to the invention.
  • the boiler 2 is illustrated, which is designed here with two connecting pieces 8, which are each designed with closure means 15.
  • the connection means 15 are designed with a motor (represented by a circle with an M), while the right connection piece 8 has a closure means 15 in the manner of a flap, which can only be opened manually.
  • a heat exchange surface 14 is shown in the left area, for example, with a series of heat exchange tubes, which are traversed by water.
  • the vertical direction extending tubes and the heat exchange surface 14 has at different horizontal levels sensors 16 for determining the temperature.
  • sensors 16 On the basis of these sensors 16 conclusions about the degree of slagging or contamination of the heat exchange surface 14 can be obtained. If a high pollution is identified, the cleaning process begins, advantageously only in the sufficient actually heavily cleaned sectors of the heat exchange surface 14 is actually made a selective cleaning.
  • the cleaning itself is realized here with the device 1 according to the invention.
  • the device 1 comprises a cleaning device 4, which comprises a hose reel 11, a hose 10, a drive 12 and a fluid distribution device 5. These components are also arranged in a container 6, which withstands pressures of, for example, 60 bar.
  • the container 6 is designed substantially kesselelförmig, wherein a pressure-tight sealed side wall can be separated as a mounting flap for mounting the individual components.
  • the container 6 has a connection piece 7, which can be connected to the connecting piece 8 of the boiler 2. This can be done either directly or, as illustrated here, with a (in particular tubular) intermediate piece.
  • the fluid distribution device 5 has been passed out of the container 6 through the connection piece 7 and the connecting piece 8, so that the fluid distribution device 5 is positioned to the corresponding sectors of the heat exchange surface 14 to be cleaned.
  • the heat exchange surfaces 14 are wetted and also cleaned by the expansion of the liquid.
  • the fluid distribution device 5 is again returned to the interior of the container 6 in a latching position, wherein the tube 10 is rolled up on the hose reel 11 at the same time.
  • the closure means 15 can be controlled by motor, so that the boiler 2 is again tightly closed.
  • the container 6 is charged with a flushing medium, in particular nitrogen. This is introduced by means of the pressure booster 9 in the interior of the container 6. With the help of a sensor 16 in the connection between the pressure booster 9 towards the container 6, the pressure in the interior of the container 6 can be accurately adjusted or regulated (eg, depending on the pressure in the boiler). If the desired pressure is present, you can turn the closure means 15 are opened.
  • the cleaning fluid supply can also be monitored with corresponding sensors (for monitoring the pressure, pressure sensors are provided which are marked with a P).
  • valves and similar apparatus more servo motors 19 are also provided.
  • the servomotors, the sensors and the like are also connected to a control unit 17 via various connections 18 in order to realize a data exchange and / or a control and / or a regulation of various components.
  • This entire system 13 is used in particular for cooling a synthesis gas which flows into the boiler 2 at temperatures above 1,300 ° C. and a pressure above 40 bar.
  • the device 1 shown here allows for the first time the cleaning of heat exchange surfaces in such boilers, which are operated at high pressure and high temperature and that online, ie during operation.

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Reinigung eines Kessels (2) mit einem Reinigungsfluid (3) 5 mit wenigstens einem Reinigungsgerät (4), welches Mittel zur Ausrichtung einer Fluidverteileinrichtung (5) zu inneren Bereichen des Kessels (2) umfasst, wobei das mindestens eine Reinigungsgerät (4) von einem Behälter (6) umgeben und mit wenigstens einem Anschlussstück (7) an einen Anschlussstutzen (8) des Kessels (2) montierbar ist. Besonders bevorzugte Einsatzmöglichkeiten und Betriebsverfahren werden ebenfalls erläutert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines Kessels mit einem Reinigungsfluid mit wenigstens einem Reinigungsgerät, welches Mittel zur Ausrichtung einer Fluidverteilereinrichtung zu inneren Bereichen des Kessels umfasst. Dabei werden insbesondere Kessel betrachtet, die zur Behandlung eines Gases mit hohem Druck und hoher Temperatur vorgesehen sind. Solche Kessel dienen beispielsweise als Wärmetauscher für Kohlevergasungsanlagen.
  • Unter Kohlevergasung versteht man eine Reihe von Verfahren zur Kohleumwandlung, bei denen gemahlene Kohle mit Wasserdampf und Sauerstoff bei Temperaturen von 650°C bis 2.000°C und Drücken bis 100 bar zur Reaktion gebracht wird. Je nach Verfahren entstehen Synthesegase mit unterschiedlichen Anteilen von Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan. Dieses Synthesegas dient beispielsweise als Ausgangssubstanz für die chemische Industrie, es ist jedoch beispielsweise bei hohen Methananteilen auch möglich, dass das Synthesegas als Erdgasersatz Verwendung findet.
  • In letzter Zeit besteht jedoch der Wunsch, neben Braunkohle, Steinkohle, Torf, Holz und Klärschlamm unter Umständen andere Substanzen zu verbrennen. So besteht beispielsweise auch ein Bedürfnis, gegebenenfalls Schweröle oder ähnliche Materialien zu vergasen.
  • Nach der Vergasung wird das Synthesegas bzw. Rohgas in wenigstens einem Wärmetauscher gekühlt. Dabei können gegebenenfalls zusätzliche Fluide (Dampf, Gase, etc.) beigegeben werden, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es ist jedoch zu beachten, dass dieses Synthesegas bzw. Rohgas bei Eintritt in einen solchen Wärmetauscher, beispielsweise nach einer Art Rohrbündelwärmetauscher, immer noch Temperaturen deutlich oberhalb von 1.000°C, beispielsweise von ca. 1.400°C, aufweist. Dabei werden ggf. auch Drücke im Bereich von 50 bar oder mehr im Wärmetauscherkessel aufrecht erhalten.
  • Bei den herkömmlichen Kohlevergasungsanlagen traten nicht beachtenswerte Verschmutzungen der Wärmeaustauschflächen auf, so dass sich beispielsweise eine durchschnittliche Reisezeit (Betrieb ohne Unterbrechung) von über 9 Wochen verwirklichen ließen. In den Stillstandzeiten wurden dann die Verschmutzungen entweder abgeklopft oder mit einem gasförmigen Blasmedium entfernt
  • In Anbetracht der sich ändernden Verbrennungsbedingungen ist jedoch mit deutlich höheren Verschmutzungen zu rechnen, die unter Umständen auch sehr stark haften und damit eine den Wärmeaustausch behindernde Eigenschaften aufweisen. Zur Gewährleistung einer ausreichend langen Reisezeit einer solchen Anlage ist es demnach wünschenswert, hier eine Nachreinigung während des Betriebes der Kessel zu ermöglichen.
  • Aus der WO 2006/021164 A1 ist beispielsweise ein Rohr-Wärmetauscher Zum Einsatz bei einer Textilmaschine bekannt, der mit Hilfe einer Reinigunsvorrichtung von Verunreinigungen gereinigt werden kann. Die Reinigungsvorrichtung besteht aus einem Druckschlauch mit einer Düse, der auf eine verstellbare Rolle aufgewickelt werden kann. Die Reinigunsvorrichtung ist in einem Gehäuse angeordnet, dass mit dem Wärmetauscher verbunden ist. Der Druckschlauch kann über einen Durchlass im Gehäuse dem Wärmetauscher zugeführt werden. Diese Schrift zeigt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Aus der WO 91/03328 A ist darüber hinaus eine Vorrichtung zur Reinigung eines chemischen Reaktors bekannt, Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird ein Reinigungsmedium einem Reaktor zugeführt, wobei das Reinigunsmittel durch einen in einem Gehäuse der Vorrichtung angeordneten Vakuumgenerator wieder abgesaugt wird.
  • Hiervon ausgehend ist es also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere sollen Vorrichtungen und Verfahren angegeben werden, die auch bei den vorstehend genannten Umgebungsbedingungen im Inneren eines solchen Kessels eine gegebenenfalls selektive, effektive Reinigung der Wärmeaustauschflächen während des Betriebes gewährleisten. Zudem sollen die Vorrichtungen und Verfahren möglichst flexibel einsetzbar sein. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf einen Wärmetauscher, der sich direkt hinter einem solchen Kohlevergaser ("syngas cooler") anschließt.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einer Anlage gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Darüber hinaus werden besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung auch in der Beschreibung und in der Figurenbeschreibung angegeben.
  • Die Vorrichtung zur Reinigung eines Kessels mit einem Reinigungsfluid mit wenigstens einem Reinigungsgerät, welches Mittel zur Ausrichtung einer Fluidverteilung zur inneren Bereichen des Kessels umfasst, hat mindestens ein Reinigungsgerät, das von einem Behälter umgeben und mit wenigstens einem Anschlussstück an einen Anschlussstutzen des Kessels montierbar ist.
  • Im Hinblick auf das Reinigungsgerät wird bevorzugt, dass die Mittel zur Ausrichtung ein Verschwenken, Bewegen und/oder Rotieren der Fluidverteileinrichtung bewirken können, ggf. auch ein Positionieren benachbart zu verschiedenen inneren Bereichen des Kessels. So kann die Fluidverteileinrichtung beispielsweise als eine Art Wasser-, Dampf- und/oder Gaslanze, insbesondere mit einer Düse, ausgebildet sein, die einen gerichteten Strahl des Reinigungsfluids abgeben kann. Die Mittel zur Ausrichtung erlauben nunmehr eine Relativbewegung zum Kessel bzw. zu dessen inneren Bereichen, so dass gegebenenfalls verschiedene innere Bereiche mit dem Reinigungsfluid beströmt werden können.
  • Hierbei wird nun vorgeschlagen, dass das mindestens eine Reinigungsgerät von einem, bevorzugt gasdichten, Behälter umgeben ist. Mit Behälter ist insbesondere ein Behälter gemeint, in dessen Innenraum Drücke (deutlich oberhalb des Atmosphärendruckes) aufrechterhalten werden können, die insbesondere noch oberhalb des (ggf. sogar maximalen) Betriebsdruckes im Inneren des Kessels liegen. Solcher Druckbehälter kann beispielsweise aus hochfestem Stahl ausgeführt sein. Die im Inneren des Behälters positionierten Komponenten, wie beispielsweise die Reinigungsgeräte, Teile der Fluidverteileinrichtung und dergleichen sind nun im Wesentlichen darin positioniert, wobei gegebenenfalls Antriebs-, Überwachungs-, Sensorkomponenten und dergleichen druckdicht nach außen geführt sind. Die Zugänge zu diesem Behälter sind alle mit einer Hochdruckdichtung ausgeführt.
  • Dieser Behälter bzw. Druckbehälter weist wenigstens ein Anschlussstück auf, das (ebenfalls druckdicht) an einem Anschlussstutzen des Kessels montierbar ist. Besonders bevorzugt ist dieses Anschlussstück nach Art eines Rohraufsatzes auf den Behälter ausgebildet, so dass das hervorstehende Anschlussstück leicht zum Anschlussstutzen des Kessels positioniert werden kann. Das Anschlussstück kann mit Verbindungselementen ausgerührt sein, um positionsgenau zu dem Anschlussstutzen ausgerichtet werden zu können.
  • Bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der nur genau ein Reinigungsgerät vorgesehen ist. In diesem Fall ist auch bevorzugt, dass nur ein Anschlussstück vorhanden ist. Gleichwohl können beispielsweise mehrere Anschlussstücke vorgesehen sein, beispielsweise um gleichzeitig mehrere Verbindungen mit dem Kessel zu realisieren oder um unterschiedliche Anschlussvarianten bzw. Anschlussstutzen des Kessels passgenau kontaktieren zu können. Im letztgenannten Fall sind die Anschlussstücke mit einer Abschlussdichtung versehen, damit nur das gerade zum Einsatz gelangende Anschlussstück geöffnet ist.
  • Mit der Ummantelung des Reinigungsgeräts durch den Druckbehälter wird ermöglicht, dass auch während des Betriebes des Kessels bei hohen Drücken eine Verbindung zwischen dem Reinigungsgerät und dem Inneren des Kessels möglich ist, so dass das Reinigungsfluid in innere Bereiche des Kessels aufgegeben werden kann. Dies hat nun zur Folge, dass keine gesonderten Stillstandzeiten des Kessels mehr erforderlich sind, um eine Reinigung der Heizflächen bzw. anderer innerer Wandbereiche des Kessels zu ermöglichen.
  • Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung als Bausatz vorgesehen, wobei der Behälter mit verschiedenen Aufnahmekonstruktionen vorgesehen sein kann, um, gegebenenfalls mehrere und/oder voneinander verschiedene, Reinigungsgeräte einzuschließen.
  • Die Druckerhöhungsanlage umfasst insbesondere eine Gaszufuhreinrichtung, gegebenenfalls auch eine Gasablasseinrichtung. Mit der Druckerhöhungsanlage ist somit insbesondere möglich, ein Gas, insbesondere ein so genanntes Spülgas, in den Behälter einzuleiten, um dort den Druck zu erhöhen. Als Spülgas kommt beispielsweise Stickstoff in Betracht, es ist jedoch auch möglich, andere Gase, beispielsweise solche, die auch im Kessel vorhanden sind, in den Druckbehälter einzuleiten. Die Druckerhöhungsanlage kann dazu insbesondere mit einer Druckleitung und gegebenenfalls mit einem Drucksensor mit dem Behälter verbunden sein.
  • Weiter wird auch vorgeschlagen, dass die Fluidverteileinrichtung zumindest durch das wenigstens eine Anschlussstück hindurch verfahrbar oder schwenkbar ausgeführt ist. Besonders bevorzugt ist die Ausführungsvariante, wobei die Fluidverteileinrichtung sowohl durch das Anschlussstück verfahren werden kann und zusätzlich auch schwenkbar oder sogar zusätzlich auch rotierbar ausgeführt ist. Insoweit sind insbesondere Mittel vorgesehen, die eine Relativbewegung zumindest einer Teilkomponente der Fluidverteileinrichtung durch das wenigstens eine Anschlussstück hindurch ermöglichen. Für den Fall, dass mehrere Anschlussstücke vorgesehen sind, sind auch Positionierungsmittel vorgesehen, die die Fluidverteileinrichtung zunächst zu dem jeweils gewünschten Anschlussstück ausrichten und dann zumindest teilweise hindurchführen. Insbesondere Teile der Reinigungsfluidleitung, der Fluid-Lanze (z.B. schweres, rohrähnliches Bauteil einer Erstreckung von mindestens 1 Meter) und/oder der Düse kann dabei durch das Anschlussstück hindurchbewegt werden. Ganz besonders bevorzugt ist eine Teilkomponente der Fluidverteileinrichtung dann nur durch das Anschlussstück hindurch verfahrbar, wenn das Anschlussstück im Wesentlichen eine vertikale Verbindung hin zum Kessel realisiert, so dass die Fluidverteileinrichtung der Gravitation folgend senkrecht von oben in den Kessel eingeführt werden kann. Eine Verschwenkung der Fluidverteileinrichtung ist dann bevorzugt, wenn die Fluidverteileinrichtung durch eine im Wesentlichen horizontale Verbindung über das Anschlussstück in innere Bereiche des Kessels eingeführt wird.
  • Des Weiteren wird als vorteilhaft erachtet, dass die Fluidverteileinrichtung einen flexiblen Schlauch umfasst, der auf einer Schlauchtrommel anordenbar ist, und die Schlauchtrommel im Behälter vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung umfasst die Fluidverteileinrichtung beispielsweise eine Düse, die vertikal in Richtung des Kessels eintauchen kann und an einem flexiblen, den Temperaturen und Drücken standhaltenden, Schlauch (z. B. Metallschlauch) angeordnet ist. Die Fluidverteileinrichtung ist dabei so ausgeführt, dass diese das Reinigungsfluid in etwa waagerecht und/oder bevorzugt auch nach oben gegen die Schwerkraft, insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch gleichmäßig verteilt, auf die inneren Bereiche des Kessels abgibt. Um nun ein Eintauchen in den Kessel über beispielsweise 20 oder 30 m zu ermöglichen, wird der Schlauch auf einer entsprechenden Schlauchtrommel angeordnet, so dass er je nach der gewünschten Reinigungshöhe unterschiedlich weit abgewickelt werden kann. Diese, relativ große, Schlauchtrommel ist nunmehr auch in dem Druckbehälter positioniert. Dies hat den Vorteil, dass die Schlauchführung innerhalb des gleichen Druckniveaus erfolgt. Sensoren zum Betrieb der Schlauchtrommel (Wegmesssysteme, Schlauch-Endlagenkontrolle, etc.) werden dabei bevorzugt außerhalb des Behälters positioniert
  • Darüber hinaus ist auch bevorzugt, dass die Vorrichtung, wobei die Fluidverteileinrichtung einen flexiblen Schlauch umfasst, der mittels eines Antriebes durch das wenigstens eine Anschlussstück hindurch verfahrbar ist, mit einem in dem Behälter angeordneten Antrieb ausgestattet ist. Um eine weggenaue Bewegung des Schlauches und somit auch der Fluidverteileinrichtung zu gewährleisten, wird der Metallschlauch beispielsweise durch angetriebene Rollen reibschlüssig angetrieben. Die Rollen sind vorteilhafterweise in beide Richtungen betreibbar, so dass eine weggenaue Fluidverteileinrichtung realisiert ist. Auch dieser Antrieb ist vorteilhafterweise in dem Behälter angeordnet, wobei die hier geschilderte Ausführungsvariante mit den angetriebenen Rollen ohne Weiteres den im Betrieb herrschenden Bedingungen standhalten kann.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass beispielsweise der Antrieb für die Schlauchtrommel und/oder Wegaufnehmer für eine Kontrolle der Bewegung des Schlauches außerhalb des Behälters positioniert sind. Hierfür sind geeignete Durchführungen durch den Behälter vorgesehen.
  • Ganz besonders ist nun auch eine Anlage nach Anspruch 5 vorgeschlagen, umfassend zumindest einen Kessel zur Behandlung eines Gases mit hohem Druck und hoher Temperatur, bei der in dem Kessel wenigstens ein Wärmeaustauschfläche und außen an dem Kessel wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein entsprechender Anschlussstutzen vorgesehen ist, wobei die Fluidverteileinrichtung so positionierbar ist, dass diese ein Reinigungsfluid auf die wenigstens eine Wärmeaustauschfläche fördern kann.
  • Während vorstehend im Wesentlichen eine Beschreibung der separaten, montierbaren Vorrichtung zur Reinigung vorgenommen wird, ist diese nun an dieser Stelle konkret mit einer entsprechenden Anlage verbunden. Dabei handelt es sich insbesondere um einen Wärmetauscher-Kessel, der sich an Verbrennungsanlage zur Kohlevergasung anschließt. Dieser Kessel, der beispielsweise als zylindrisches Druckgefäß mit Membranwänden und Schottheizflächen (Rohrmaterial Inconell 800, AC66) ausgeführt ist und dabei einen Durchmesser von beispielsweise 3 bis 5 m und eine Höhe von 30 bis 50 m aufweist, wird mit einem Gasdruck im Bereich von 30 bis 50 bar betrieben, wobei die Eintrittstemperatur des Gases in den Kessel in einem Bereich von 1.000°C bis 1.600°C liegt. Bei entsprechend großen Anlagen, werden Massenströme des Gases von 15 bis 25 t/h realisiert. Hierbei handelt es sich insbesondere um Anlagen, bei denen auch kohlefremde Stoffe verbrannt werden, insbesondere Schweröle und dergleichen.
  • Gerade bei den vorstehend geschilderten Anlagen ist bevorzugt, dass mehrere Vorrichtungen oben auf dem Kessel montiert bzw. montierbar sind, so dass dann vertikal Fluidverteileinrichtungen so in den Kessel eingeführt werden können, dass diese mit ihrem Reinigungsfluid wenigstens Teilbereiche der dort realisierten Wärmeaustauschfläche erreichen können. Ganz besonders bevorzugt sind die Wärmeaustauschflächen mit mehreren Wärmetauscher-Rohren gebildet, die beispielsweise von einem Kühlmedium wie Wasser durchströmt werden. Diese Wärmeaustauschflächen sind insbesondere im oberen Drittel des Kessels positioniert. Dabei können die Rohre, den Querschnitt des Kessels nun betrachtend, mit einem Muster angeordnet sein. Ein solches Muster umfasst beispielsweise eine kreisförmige Anordnung der Rohre in einem gewissen Abstand zum Kesselgehäuse, von der radial einwärts orientierte Reihen bis in einen zentralen Bereich vorgesehen sind, so dass in Umfangsrichtung mehrere Wärmetauschersektoren gebildet sind, beispielsweise 10, 12, 14, 16, 18 oder 20 in der Anzahl. Bevorzugt ist nun, dass für jeden dieser Wärmetauscherräume zumindest ein Anschlussstutzen vorgesehen ist, so dass ein (bzw. mehrere) Reinigungsgerät bzw. eine (bzw. mehrere) Fluidverteileinrichtung gezielt über den Anschlussstutzen vertikal in den Kessel eindringen und den gewünschten Wärmetauschersektor hinabfahren uns selektiv reinigen können. Auf diese Weise ist eine sehr gezielte und gründliche Reinigung möglich.
  • Darüber hinaus wird auch vorgeschlagen, dass der Kessel mehrere Anschlussstutzen aufweist und wenigstens eine Vorrichtung zu mehreren Anschlussstutzen ausrichtbar ist. Damit ist insbesondere der Fall beschrieben, dass nur eine Vorrichtung vorliegt, so dass die Fluidverteileinrichtung gemeinsam mit dem Behälter zu dem jeweiligen Anschlussstutzen ausgerichtet wird, eine druckdichte Verbindung generiert wird, und dann das Reinigungsgerät aktiviert wird.
  • Ganz besonders vorteilhaft ist, dass Verschlussmittel an dem wenigstens einen Anschlussstutzen vorgesehen sind. Diese Verschlussmittel dienen insbesondere dazu, den Anschlussstutzen gegenüber der äußeren Umgebung anzudichten, so dass beispielsweise kein Gasaustausch mehr vom Inneren des Kessels in die Umgebung bzw. den Behälter ermöglicht ist. Damit wird erreicht, dass der Behälter abgekoppelt werden kann, insbesondere dann auch der darin befindliche Druck beseitigt werden kann. Dadurch wird einerseits eine Schonung der innen liegenden Komponente erreicht, darüber hinaus kann beispielsweise eine Montageklappe des Behälters geöffnet werden, um eine Wartung und/oder Instandsetzung der im Inneren des Behälters angeordneten Komponenten durchzuführen.
  • Einer Weiterbildung der Anlage zufolge sind zumindest Sensoren zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrades der Wärmeaustauschfläche oder der Umgebungsbedingungen im Kessel vorgesehen. Bevorzugt ist, dass beide vorstehend genannten Arten von Sensoren vorhanden sind. Im Hinblick auf die Anordnung der Sensoren zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrades der Wärmeaustauschfläche ist anzumerken, dass diese zwar grundsätzlich optische bzw. nicht berührende Sensoren sein können, bevorzugt sind jedoch Wärmeflusssensoren, die auf bestimmten horizontalen Niveaus wärmeleitend mit der Wärmeaustauschfläche in Kontakt gebracht sind. Anhand der Temperaturdifferenz kann der Wärmeaustausch zwischen dem vorbeiströmenden Gas und dem Wärmeaustauschmittel im Inneren der Wärmetauscher-Rohre erfasst werden, so dass auf diese Weise der Verschlackungsgrad bestimmbar ist. Wird hierbei ein bestimmter Grenzwert erreicht bzw. überschritten, wird eine gezielte, selektive Reinigung der verschmutzten Bereiche der Wärmeaustauschfläche vorgenommen. Die Vorsehung von Sensoren zur Bestimmung der Umgebungsbedingungen im Kessel ist hilfreich, um beispielsweise den Druck im Inneren des Behälters für den nächsten Reinigungsvorgang zu bestimmen bzw. zu regeln.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Anlage wird auch vorgeschlagen, dass eine Steuereinheit für zumindest eine der folgenden Funktionen vorgesehen ist: Versorgung des Reinigungsfluids, Positionierung der Vorrichtung zum Kessel, Veränderung der Umgebungsbedingungen im Behälter, Erfassung von Betriebsdaten des Kessels. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit mit zumindest einer der folgenden Komponenten verbunden: der Vorrichtung, der Reinigungsfluid-Zuleitung, der Schlauchtrommel, dem Antrieb, dem Anschlussstutzen, einem Sensor, der Druckerhöhungseinrichtung. Somit kann die Steuereinheit beispielsweise die Zufuhr des Reinigungsfluids bzw. die Deaktivierung der Zufuhr des Reinigungsfluids vornehmen. Auch kann beispielsweise unter Berücksichtigung der ermittelten Verschlackung der Wärmeaustauschfläche die Positionierung der Vorrichtung bzw. der Fluidverteileinrichtung erfolgen. Damit ist einerseits beispielsweise gemeint, dass die Vorrichtung zu dem entsprechenden Anschlussstutzen ausgerichtet wird, andererseits kann jedoch auch bzw. alternativ dazu die Position der Fluidverteileinrichtung bzw. der Düse zur Reinigungsfläche vorgenommen und beeinflusst werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 10 zum Reinigen einer im Betrieb befindlichen Anlage nach einem der Patentansprüche 5 bis 9 mit zumindest einem Kessel zur Behandlung eines Gases mit hohem Druck und hoher Temperatur vorgeschlagen, das zumindest folgende Schritte umfasst:
    1. (a) Anpassen einer Umgebungsbedingung im Behälter an die Umgebungsbedingung im Kessel;
    2. (b) Verbinden des Behälters in dem Kessel über das Anschlussstück und den Anschlussstutzen;
    3. (c) Ausrichten der Fluidverteileinrichtung zu inneren Bereichen des Kessels;
    4. (d) Fördern eines Reinigungsfluids auf die inneren Bereiche des Kessels.
  • Dieses Verfahren lässt sich insbesondere mit der hier erfingdungsgemäß beschriebenen Anlage verwirklichen.
  • Die Umgebungsbedingungen im Behälter betreffen insbesondere den Druck. Also ist insbesondere beim Anpassen des Drucks im Behälter ein solcher Druck zu wählen, der oberhalb des Drucks im Kessel liegt, beispielsweise einen Überdruck von ca. 50 kPa. Durch den leichten Überdruck strömt das Spülgas (beispielsweise Stickstoff) durch das Anschlussstück und den Anschlussstutzen in den Kessel hinein, so dass ein Eindringen des Synthesegases in den Druckbehälter vermieden wird. So wird gleichzeitig eine Verschmutzung der im Behälter liegenden Komponenten entgegengewirkt.
  • Mit dem Schritt (b) wird insbesondere eine fluidtechnsiche Verbindung zwischen dem Behälter und dem Kessel verwirklicht, beispielsweise durch das Öffnen von entsprechenden Absperr- und/oder Verschlussmitteln.
  • Beim Ausrichten der Fluidverteileinrichtung gemäß Schritt (c) ist insbesondere das vertikale Eintauchen eines Schlauches mit einer Lanze bzw. Düse in den Kessel gemeint, wobei dann die Fluidverteileinrichtung besonders bevorzugt selektiv an (nur) den verschmutzten Sektoren positioniert wird und dort mit einer Reinigung beginnt.
  • Schritt (d) meint insbesondere die Zufuhr eines Reinigungsmediums mit einem Druck, der ausreichend ist, um die zu reinigenden Wärmeaustauschflächen zu erreichen. Bei Flüssigkeiten ist der Druck insbesondere so zu wählen, dass lediglich eine Benetzung (im Wesentlichen ohne abrasive Wirkung) realisiert wird, bei Gasen muss dahingegen die kinetische Energie ausreichend hoch sein, um die Verschmutzungen weg zu blasen, so dass hier eine möglichst geringe Distanz zwischen Fluidverteileinrichtung und Wärmeaustauschfläche realisiert sein sollte.
  • Nachdem nun vorstehend insbesondere die Einleitung des Verfahrens zur Reinigung erläutert wurde und in jeder bekannten Weise beendet werden kann, wird nachfolgend eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrensendes dargestellt. Demnach umfasst das Beenden des Reinigungsvorgangs mindestens einen der folgenden Schritte:
    • (e) Identifizieren eines Reinigungszustandes;
    • (f) Positionieren der Fluidverteileinrichtung in dem Behälter in einer Rastposition;
    • (g) Trennen des Behälters von dem Kessel über das Anschlussstück und den Anschlussstutzen;
    • (h) Anpassen der Umgebungsbedingung im Behälter an das äußere Umfeld der Anlage.
  • Mit Identifizieren eines Reinigungszustandes ist insbesondere gemeint, dass der aktuelle Reinigungszustand erfasst bzw. gemessen wird. Grundsätzlich ist zwar auch möglich, dass aufgrund von beispielsweise Erfahrungswerten eine bestimmte Reinigungsintensität bzw. Reinigungsdauer als feste (zeitliche) Grenze für das Beenden des Reinigungsvorgangs herangezogen wird, ein hochwertigeres Reinigungsergebnis lässt sich jedoch mit der zuerst genannten Variante erzielen.
  • Um eine (vorübergehende) Trennung und/oder eine Neupositionierung der Fluidverteileinrichtung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Fluidverteileinrichtung in eine Rastposition (bzw. Referenzposition) im Inneren des Behälters zurückzuführen, von der aus regelmäßig die Ausrichtung der Vorrichtung begonnen werden kann.
  • Die fluidtechnische Verbindung zwischen Behälter und Kessel ist dann insbesondere zu trennen, so dass z.B. motorisch angetriebene Absperr- und/oder Verschlussmittel aktiv werden.
  • Zu Montage- und/oder Wartungstätigkeiten wird die Umgebungsbedingung im Behälter wieder an die normale Atmosphäre angepasst.
  • Ganz besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren dann, wenn der Behälter in Schritt (a) mit einem Druck von mindestens 30 bar versehen wird, insbesondere beispielsweise sogar 50 bar. Der Behälter sowie die entsprechenden Dichtungen sind hierfür geeignet auszuwählen.
  • Wie bereits angedeutet ist es vorteilhaft, gerade bei den vorstehend beschriebenen Anlagen zur Kohlevergasung, dass der Behälter in Schritt (a) mit Stickstoff-Gas beaufschlagt wird. Dabei ist insbesondere ein leichter Überdruck (ca. 30 bis 80 kPa) gegenüber dem Druck im Kessel zu realisieren.
  • Schließlich wird auch vorgeschlagen, dass als Reinigungsfluid eine Flüssigkeit eingesetzt wird, wobei diese mit einem Überdruck von 1 bis 10 bar, bevorzugt 1 bis 5 bar, bezogen auf den Druck im Kessel eingeleitet wird. Dies reicht gerade auch unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeiten des Synthesegases aus, um die beispielsweise mehr als 200 mm entfernten Bereiche des Kessels bcnetzen zu können. Durch das Auftreffen bzw. Einwirken der Flüssigkeit in die Verschlackungen kommt es zu einer schlagartigen Verdampfung, wobei die damit einhergehende plötzliche Volumenänderung ein Auf- bzw. Abplatzen der Verschlackungen bewirkt.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden auch im Zusammenhang mit der beigefügten Figur veranschaulicht. Diese Figur zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung, auf die diese jedoch nicht begrenzt ist.
  • Die Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Anlage zur Kohlevergasung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Im unteren Bereich ist dabei der Kessel 2 veranschaulicht, der hier mit zwei Anschlussstutzen 8 ausgeführt ist, die jeweils mit Verschlussmitteln 15 ausgeführt sind. Bei dem linken Anschlussstutzen 8 sind die Anschlussmittel 15 mit einem Motor (dargestellt durch einen Kreis mit einem M) ausgeführt, während der rechte Anschlussstutzen 8 ein Verschlussmittel 15 nach Art einer Klappe aufweist, die nur manuell geöffnet werden kann.
  • Im Inneren des Kessels 2 ist im linken Bereich eine Wärmeaustauschfläche 14 dargestellt, beispielsweise mit einer Reihe von Wärmeaustauschrohren, die von Wasser durchströmt sind. Die sich vertikale Richtung erstreckenden Rohre bzw. die Wärmeaustauschfläche 14 weist in verschiedenen horizontalen Niveaus Sensoren 16 zur Bestimmung der Temperatur auf. Anhand dieser Sensoren 16 lassen sich Rückschlüsse über den Verschlackungs- bzw. Verschmutzungsgrad der Wärmeaustauschfläche 14 gewinnen. Wird eine hohe Verschmutzung identifiziert, beginnt der Reinigungsprozess, wobei vorteilhafterweise nur in den ausreichend stark verschmutzten Sektoren der Wärmeaustauschfläche 14 tatsächlich selektiv eine Reinigung vorgenommen wird.
  • Die Reinigung selbst wird hier mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 verwirklicht. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Reinigungsgerät 4, das eine Schlauchtrommel 11, einen Schlauch 10, einen Antrieb 12 und eine Fluidverteileinrichtung 5 umfasst. Diese Komponenten sind zudem in einem Behälter 6 angeordnet, der Drücken bis beispielsweise 60 bar standhält. Der Behälter 6 ist im Wesentlichen kesselförmig ausgeführt, wobei eine druckdicht verschlossene Seitenwand als Montageklappe zur Montage der einzelnen Komponenten abtrennbar ist. Der Behälter 6 weist ein Anschlussstück 7 auf, das mit dem Anschlussstutzen 8 des Kessels 2 verbunden werden kann. Dies kann einerseits direkt erfolgen oder, wie hier veranschaulicht, mit einem (insbesondere rohrförmigen) Zwischenstück.
  • Hier ist nun dargestellt, dass die Fluidverteileinrichtung 5 aus dem Behälter 6 durch das Anschlussstück 7 und den Anschlussstutzen 8 hindurchgeführt wurde, so dass die Fluidverteileinrichtung 5 zu den entsprechenden Sektoren der zu reinigenden Wärmeaustauschfläche 14 positioniert ist. Durch eine entsprechende Abgabe des Reinigungsfluides 3 werden die Wärmeaustauschflächen 14 benetzt und durch die Expansion der Flüssigkeit auch gereinigt. Nach Beendigung des Reinigungsvorganges wird die Fluidverteileinrichtung 5 wieder in das Innere des Behälters 6 in eine Rastposition zurückgeführt, wobei der Schlauch 10 gleichzeitig auf der Schlauchtrommel 11 aufgerollt wird. Dann können die Verschlussmittel 15 motorisch angesteuert werden, so dass der Kessel 2 wieder dicht geschlossen ist.
  • Während der Reinigung ist der Behälter 6 mit einem Spülmedium beaufschlagt, insbesondere Stickstoff. Dieser wird mittels der Druckerhöhungsanlage 9 in das Innere des Behälters 6 eingeleitet. Mit Hilfe eines Sensors 16 in der Verbindung zwischen der Druckerhöhungsanlage 9 hin zum Behälter 6 kann der Druck im Inneren des Behälters 6 genau eingestellt bzw. (z.B. auch in Abhängigkeit vom Druck im Kessel) geregelt werden. Liegt der gewünschte Druck vor, können wiederum die Verschlussmittel 15 geöffnet werden. Neben der Spülmittelzufuhr kann auch die Reinigungsfluidzufuhr mit entsprechenden Sensoren überwacht werden (zur Überwachung des Drucks sind Drucksensoren vorgesehen, die mit einem P gekennzeichnet sind). Zum Fördern von Fluiden bzw. zum Betreiben von Verschlussmitteln, Ventilen und ähnlichen Apparaturen sind zudem mehrere Stellmotoren 19 vorgesehen.
  • Die Stellmotoren, die Sensoren und dergleichen sind zudem mit einer Steuereinheit 17 über diverse Verbindungen 18 verbunden, um einen Datenaustausch und/oder eine Steuerung und/oder eine Regelung diverser Komponenten zu realisieren.
  • Diese gesamte Anlage 13 dient insbesondere zum Kühlen eines Synthesegases, das mit Temperaturen oberhalb von 1.300°C und einem Druck oberhalb von 40 bar in den Kessel 2 einströmt. Die hier dargestellte Vorrichtung 1 erlaubt erstmalig die Reinigung von Wärmeaustauschflächen in solchen Kesseln, die mit Hochdruck und Hochtemperatur betrieben werden und zwar online, also während des Betriebes.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Kessel
    3
    Reinigungsfluid
    4
    Reinigungsgerät
    5
    Fluidverteileinrichtung
    6
    Behälter
    7
    Anschlussstück
    8
    Anschlussstutzen
    9
    Druckerhöhungsanlage
    10
    Schlauch
    11
    Schlauchtrommel
    12
    Antrieb
    13
    Anlage
    14
    Wärmeaustauschfläche
    15
    Verschlussmittel
    16
    Sensor
    17
    Steuereinheit
    18
    Verbindung
    19
    Stellmotor

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zur Reinigung eines Kessels (2) mit einem Reinigungsfluid (3) mit wenigstens einem Reinigungsgerät (4), welches Mittel zur Ausrichtung einer Fluidverteileinrichtung (5) zu inneren Bereichen des Kessels (2) umfasst, wobei das mindestens eine Reinigungsgerät (4) von einem Behälter (6) umgeben und wobei der Behälter (6) mit wenigstens einem Anschlussstück (7) an einen Anschlussstutzen (8) des Kessels (2) montierbar ist, wobei die Fluidverteileinrichtung (5) durch das Anschlussstück (7) und einen Anschlussstutzen (8) des Kessels (2) aus dem Behälter (6) in den Kessel (2) hineinführbar und wieder zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (6) mit einer Druckerhöhungsanlage (9) verbunden ist, mit der der Druck in dem Behälter (6) variiert werden kann und mit der ein Spülgas in den Behälter (6) einleitbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Fluidverteileinrichtung (5) zumindest durch das wenigstens eine Anschlussstück (7) hindurch verfahrbar oder schwenkbar ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Fluidverteileinrichtung (5) einen flexiblen Schlauch (10) umfasst, der auf einer Schlauchtrommel (11) anordenbar ist, und die Schlauchtrommel (11) in dem Behälter (6) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Fluidverteileinrichtung (5) einem flexiblen Schlauch (10) umfasst, der mittels eines Antriebes (12) durch das wenigstens eidadurch gekennzeichnet, dass ne Anschlussstück (8) hindurch verfahrbar ist, und der Antrieb (12) in dem Behälter (6) vorgesehen ist.
  5. Anlage (13) umfassend zumindest einen Kessel (2) zur Behandlung eines Gases mit hohem Druck und hoher Temperatur, bei der in dem Kessel (2) wenigstens eine Wärmeaustauschfläche (14) und außen an dem Kessel (2) wenigstens eine Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 sowie ein entsprechender Anschlussstutzen (8) vorgesehen ist, wobei die Fluidverteileinrichtung (5) so positionierbar ist, dass diese ein Reinigungsfluid (3) auf die wenigstens eine Wärmeaustauschfläche (14) fördern kann.
  6. Anlage (13) nach Patentanspruch 5, wobei der Kessel (2) mehrere Anschlussstutzen (8) aufweist und wenigstens eine Vorrichtung (1) zu mehreren Anschlussstutzen (8) ausrichtbar ist.
  7. Anlage (13) nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei Verschlussmittel (15) an dem wenigstens einen Anschlussstutzen (8) vorgesehen sind.
  8. Anlage (13) nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, wobei zumindest Sensoren (16) zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrades der Wärmeaustauschfläche (14) oder der Umgebungsbedingungen im Kessel (2) vorgesehen sind.
  9. Anlage (13) nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, wobei eine Steuereinheit (17) für zumindest eine der folgenden Funktionen vorgesehen ist: Versorgung des Reinigungsfluides (3), Positionierung der Vorrichtung (1) zum Kessel (2), Veränderung der Umgebungsbedingungen im Behälter (6), Erfassung von Betriebsdaten des Kessels (2).
  10. Verfahren zum Reinigen einer im Betrieb befindlichen Anlage (13) nach einem der Patentansprüche 5 bis 9 mit zumindest einen Kessel (2) zur Behandlung eines Gases mit hohem Druck und hoher Temperatur mit zumindest folgenden Schritten:
    (a) Anpassen einer Umgebungsbedingung im Behälter (6) an die Umgebungsbedingung im Kessel (2);
    (b) Verbinden des Behälters (6) mit dem Kessel (2) über das Anschlussstück (7) und den Anschlussstutzen (8);
    (c) Ausrichten der Fluidverteileinrichtung (5) zu inneren Bereichen des Kessels (2);
    (d) Fördern eines Reinigungsfluides (3) auf die inneren Bereiche des Kessels (2).
  11. Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei mindestens einer der folgenden Schritte das Beenden des Reinigungsvorgangs umfasst:
    (e) Identifizieren einer Reinigungszustandes;
    (f) Positionieren der Fluidverteileinrichtung (5) in dem Behälter (6) in einer Rastposition;
    (g) Trennen des Behälters (6) von dem Kessel (2) über das Anschlussstück (7) und den Anschlussstutzen (8);
    (h) Anpassen der Umgebungsbedingung im Behälter (6) an das äußere Umfeld der Anlage (13).
  12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, wobei der Behälter (6) in Schritt (a) mit einem Druck von mindestens 30 bar versehen wird.
  13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, wobei der Behälter (6) in Schritt (a) mit Stickstoff-Gas beaufschlagt wird.
  14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, wobei als Reinigungsfluid (3) eine Flüssigkeit eingesetzt wird, wobei diese mit einem Überdruck von 1 bis 10 bar bezogen auf den Druck im Kessel (2) eingeleitet wird.
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