WO2002084193A1 - Verfahren zum reinigen von verbrennungseinrichtungen - Google Patents

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WO2002084193A1
WO2002084193A1 PCT/CH2002/000174 CH0200174W WO02084193A1 WO 2002084193 A1 WO2002084193 A1 WO 2002084193A1 CH 0200174 W CH0200174 W CH 0200174W WO 02084193 A1 WO02084193 A1 WO 02084193A1
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thin
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Hans Rüegg
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Bang & Clean Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0007—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by explosions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D25/00—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag
    • F27D25/006—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag using explosives

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cleaning dirty or slagged containers.
  • it relates to a method and a device for the so-called on-line blast cleaning of slagged combustion devices in accordance with the preamble of the independent patent claims.
  • Heating surfaces z. B. from waste incineration plants or coal boilers are generally subject to heavy pollution. These contaminants have inorganic compositions and are typically created by the deposition of ash particles on the wall. Coatings in the range of high flue gas temperatures are usually very hard, since they either remain melted or melted on the wall or are glued together by deeper melting or condensing substances when they solidify on the colder boiler wall. Such deposits are difficult and inadequate to remove by known cleaning methods. This means that the boiler has to be shut down periodically, cooled and cleaned manually or by sandblasting. Since such boilers usually have rather large dimensions, it is often necessary to set up a scaffold in the furnace.
  • Conventional cleaning methods are, for example, tapping the boiler and using steam jets, water jet blowers / soot blowers and ball rain.
  • a cleaning method is known in which the cooled and also the hot boiler in operation is cleaned by inserting and igniting explosive devices.
  • a cooled explosive device is brought near the soiled heating surface by means of a cooled lance, where the explosive charge is detonated.
  • the heating surface caking is blown off by the force of the detonation and by the wall vibrations generated by the shock waves.
  • the cleaning time can be significantly reduced with this method compared to the conventional cleaning methods.
  • the cleaning can be done with the necessary safety precautions, on-line, i.e. take place during the operation of the incinerator or while the container is still hot. It is possible to clean a boiler in this way within hours, which takes days with a conventional cleaning method.
  • a disadvantage of the method described in EP 1 067 349 is the need for explosives. In addition to the high costs for the explosives, a great deal of security must be taken to avoid accidents, for example when storing the explosives. The introduction of explosives into a hot container also requires an absolutely reliable and efficient cooling system to prevent the explosives from detonating prematurely.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for cleaning contaminated or slagged incineration plants or containers, in which the plant does not have to be shut down during cleaning, the plant is in a clean state again in a short time and in In particular, the risk to personnel and system components during the cleaning process is minimized.
  • the cleaning method disclosed here is based on bringing gaseous, liquid and / or powdered or powdered substances or components, which are explosive individually or preferably only as a mixture, in the vicinity of an object to be cleaned, in order to subsequently remove the at least partially gaseous explosive To explode mixture.
  • the materials should be able to be stored and handled separately in order to rule out the risk of an early explosion as far as possible.
  • the cleaning method according to the invention since the explosive substance or the explosive mixture required for cleaning can be produced at or near the location of a container at which it or it is to be used. This increases the safety of personnel and objects.
  • the cleaning device according to the invention no explosive substances or components are present at any time during an insertion and positioning process of the device and are therefore not exposed to the heat.
  • the cleaning method according to the invention is particularly suitable for incineration plants with sticky fly ash which tends to cake, caused in particular by the combustion of coal, waste, sewage sludge or special waste. This applies in particular to the area of steam generators in incineration plants.
  • the cleaning process can also be used to remove dirt in other systems with hard dirt deposits, such as in flue gas cleaning systems, paper mills, silos, in the cement industry etc.
  • Blasting cleaning can be carried out while a system is operating, ie on-line or at still hot containers and very precisely and precisely dosed. As a result, downtime costs are reduced and no system parts or container sections are unnecessarily burdened. The dangers for the plant personnel are also minimized. This is due in particular to the extremely short residence time of the at least partially gaseous explosive component or the mixture in the hot environment.
  • a fuel, liquid or gaseous e.g. B. acetylene, ethylene, methane, ethane, propane, gasoline, oil etc.
  • an oxidizing agent e.g. B. oxygen
  • the components are mixed together and then ignited.
  • the force of the explosion and the surface vibrated by the shock waves e.g. a container or pipe wall, cause the wall cakes to crack and thus clean the surface.
  • the components can also be mixed with one another in the device according to the invention.
  • the materials are kept as possible at or near the point to be cleaned, for example by means of a suitable thin-walled container.
  • a suitable thin-walled container This is particularly advantageous if an explosive mixture is only to be produced in the vicinity of the surface to be cleaned, for example by separately guiding individual gases or fuels in a pipe-like device or lance.
  • Such a container serves, among other things, to avoid the dilution of the gases, in particular before they are completely mixed and, if necessary, to cool them.
  • Head cooling of the lance for example cooling a thin-walled container, is preferably carried out by means of passive cooling methods.
  • passive cooling of an explosive gas mixture no additional coolants are led from the outside to or into the explosive mixture when the cleaning device is in the inserted state.
  • this also has the advantage that supply lines for the materials required for the explosion can be kept relatively easily separated from any lance cooling.
  • the entire cleaning process can be carried out essentially independently of a locally given infrastructure.
  • a suitable coolant e.g. B. to cool by spraying water, air or a mixture of both media on the thin-walled container. It is also possible injecting drops of water or other coolant into the thin-walled container during inflation so that its surface is cooled from the inside. This can be combined, for example, with the introduction of a liquid or gaseous component used for cleaning.
  • Another preferred possibility of protecting the thin-walled container is to introduce the thin-walled container into the container to be cleaned in a suitable protective device.
  • a protective device attached to the cleaning device e.g. B. a protective bell or funnel attached to and around a lance.
  • the thin-walled container can be stowed in the protective device when not inflated.
  • the protective device is designed in such a way that it offers the thin-walled container the possibility of essentially free deployment as soon as it is inflated. This can be achieved by an open protective device or a protective device that opens by force or pressure.
  • a container side, i.e. The opening of the protective device on the head side can be provided with a cover.
  • Such a cover is preferably thin-walled, easy to open or detach, so that it can be detached from the protective device by an expanding thin-walled container. It is preferably made of materials that can be soaked with coolant, such as a piece of paper, jute, etc. Depending on the design of a cover, the entire protective device can be enclosed with it. This protects a thin-walled container and a protective device at the same time, e.g. cooled.
  • indirect, passive cooling is used for the reasons mentioned above, both for the thin-walled container and for the lance.
  • Passive cooling for an explosive mixture and a lance is independent of active coolant supplied from outside during the cleaning process itself, ie when the lance is in the inserted state.
  • a passive one Lance cooling is preferably carried out by attaching suitable materials around the pipe carrying the gas and / or liquid or by producing the pipe or supply lines from suitable materials. These are, for example, insulating, essentially heat-resistant and / or coolant-absorbing materials or suitable material arrangements. Examples of the latter are absorbent materials, such as paper, cotton wool or cloth, which are soaked in water or other coolant before use. To protect against damage to a cooling layer, outer protective layers can be applied.
  • absorbent paper this can be a simple wrapping made of fabric.
  • a more durable protective layer made of, for example, a metal grid or mesh or a second metal tube.
  • Coolant-absorbing materials can release this again if necessary and cool the pipe or a thin-walled container through the resulting evaporative cold.
  • Passive cooling can also be dense metal mesh or ceramics, for example, which can hold coolant in cavities or pores.
  • passive cooling from heat-absorbing materials. Such materials are able to absorb and store heat instead of transmitting it. Examples of this are materials that make a phase transition, typically solid-liquid, in a suitably chosen temperature range (so-called 'phase change materials' (PCM)).
  • PCM phase change materials'
  • Another example of insulating lance cooling is double pipes that can be filled with insulation material.
  • the ignition means are preferably attached in the area of one of the ends of the lance, on a tube itself or on the thin-walled container.
  • the actuation of the ignition device and the sequence of the inflow of the gases and / or the introduction of liquid components are preferably carried out for safety reasons by means of a control device.
  • the explosion in a hot container takes place as follows:
  • Gas pressure vessels are activated by actuating the corresponding valves from compressed gas cylinders with the respective gases, e.g. Acetylene or ethane and oxygen and filled with the desired gas quantities / pressures.
  • gases e.g. Acetylene or ethane and oxygen
  • a thin-walled container e.g. made of plastic, a balloon or sack-like envelope or a bag
  • a thin-walled container is attached, e.g. attached, clamped or glued with adhesive tape, and / or folded away in the protective device.
  • head cooling is activated, e.g. a protective cover (insulating and / or cooling) attached or soaked with coolant and / or the cooling started together with the gas.
  • a protective cover insulating and / or cooling
  • the lance is inserted from the outside into the container to be cleaned, for example through an entry opening, so that the pipe end including the thin-walled container is placed in front of the surface to be cleaned. Opening the valves of the gas pressure vessel starts filling the thin-walled vessel with the gas mixture.
  • triggering the explosion process can be associated with security mechanisms. These preferably start the gas supply from the pressure containers into the thin-walled container or generally into the container to be cleaned and interrupt this connection before the actual explosion, e.g. by activating the ignition means. This prevents, for example, kickbacks in the supply lines or uncontrolled explosions.
  • the cleaning process can also include a device cleaning step. This is achieved, for example, by flushing the lance or individual pipes with compressed air following the explosion.
  • FIG. 1 shows a simplified illustration of an embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the device according to the invention
  • Figure 3 shows a third embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device 10 for carrying out the cleaning method according to the invention.
  • the device 10 contains tube-like supply lines 1, 2 through which, preferably after their positioning, different gases, e.g. B. oxygen 3 and ethane 4, but also liquid fuels or oxidizing agents in the vicinity of a wall 5 to be cleaned.
  • gases 3, 4 and / or liquids form an explosive mixture 7 in the area of the wall pollution 6.
  • an ignition device 8 which can be controlled and actuated from outside the container or the system to be cleaned, the explosive mixture 7, for example. ignited by formation of an ignition spark 9.
  • the explosion can also occur in the area of the mixture 7, e.g. B. triggered on the supply lines 1, 2 ignition.
  • the thin-walled container or the gas or gas / liquid mixture located in the container is cooled.
  • the materials used for the supply lines 1, 2 and / or a common pipe also preferably have thermally insulating properties in order to protect the gas 3, 4 or the liquid contained therein from external heat influences, for example.
  • FIG. 2 shows another exemplary device for carrying out the cleaning method according to the invention.
  • a coolable or insulated lance 20, comprising a casing 21 and an inner tube 22, has connections 23 for the gas supply at one end.
  • a suitable primer e.g. a spark plug 19 with which an explosive gas mixture can preferably be ignited electrically.
  • the jacket 21 protects the lance 20 and the gas or gas mixture therein from heating. It preferably contains absorbent material, e.g. As paper, and can additionally with a protective layer enveloping the absorbent material, for.
  • the paper casing and the casing 21 of the lance are mixed with coolant, for example soaked with water.
  • coolant for example soaked with water.
  • the thin-walled container 25 is folded up and stowed in the protective bell 27.
  • Above the protective bell there is preferably an additional cover soaked with coolant (not shown in more detail) in order to additionally cool the thin-walled container and possibly also the protective bell, and possibly to protect it from mechanical influences.
  • the thin-walled container leaves the protective bell 27 when it is inflated. It is protected from the heat of the flue gases by the water-soaked paper cover and the inner tube 22 by the casing 21.
  • the protective bell 27 is slightly conical, cup-shaped to the outside to give enough space for the inflated envelope or the balloon-like container.
  • a protective device is, for example, a hollow cone, a hollow cylinder or a shell. It preferably has a recess on one side for the passage of supply line (s) and on the other side an opening for a thin-walled container.
  • a protective device can also be designed with double walls, so that any interior space is or can be filled with insulation material or coolant.
  • the protective bell 27, the casing 21 or another protective device are fixedly attached to the lance. But they can also be designed so that they can be pushed over the lance or placed around it and positioned differently. This allows for easy replacement of guards after a cleaning process if necessary.
  • the pressure vessels 33, 34 are filled with the corresponding gases.
  • a filling pressure that has already proven itself in the experiment is max. 15 bar, the pressure vessel volumes having values of 1.51 for ethane and 5 liters for oxygen, for example, and a total gas quantity typically comprising 100 1-200 liters being used for cleaning common containers.
  • the ratio of the volumes of the two pressure vessels preferably corresponds to the stoichiometric ratio of the two gases for complete combustion.
  • the pressures of the gases in the pressure vessels determine the magnitude of the explosion and can be adjusted via reducing valves on the gas bottles 35, 36. These prints are preferably of the same size.
  • the explosion process is initiated by means of an external pressure switch 39 connected to the spark plug 19 on the lance 20.
  • the sequence is preferably via a controller 40, e.g. B. relay control, controlled.
  • the control paths are shown in the figure as dashed lines, the signal direction being indicated by arrows.
  • the solenoid valves are opened briefly, for example for a few seconds.
  • the gas contents of the pressure containers 33, 34 flow into the lance 20 via the separate gas supply lines 29, 30 mixed together and passed through the inner tube 22 into the thin-walled container 25, wherein they inflate this.
  • the gas supply lines 29, 30 are kept separate in the inner tube 22 of the lance 20, so that the gases only mix in the thin-walled container 25 and form an explosive gas mixture there.
  • the primer ignited and the explosion triggered.
  • the spark plug 19 or the ignition means is positioned accordingly on the lance.
  • the process of inflating the thin-walled container to ignition is a few seconds, typically 1-3 seconds, e.g. 2s.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the device according to the invention. It includes an exemplary design of a coolable lance 30. A majority of the reference numerals are the same as in FIG. 2. These relate accordingly to the same exemplary features and elements and are not all mentioned again at this point.
  • the coolable lance 30, comprising an outer tube 31 and an inner tube 32, has connections 23, 24 at one end for the gas supply and for cooling.
  • a coolant for example a water / air mixture, is guided between the outer tube 31 and the inner tube 32.
  • a protective bell 27 for a thin-walled container 25 is in turn attached to this second end of the lance 30.
  • the coolant passed through the lance 30 can also cool the protective bell 27.
  • connection 24 of the cooling is connected to a cooling connection valve 28, e.g. a manual valve. Pressing it allows the cooling to be switched on and off as required.
  • a cooling connection valve 28 e.g. a manual valve. Pressing it allows the cooling to be switched on and off as required.
  • a thin-walled container in accordance with the present invention offers the advantage that it can be manufactured extremely inexpensively.
  • An additional advantage of a paper-covered plastic sack as a thin-walled container is that possible sparks can perforate the plastic sack, but the envelope still protects the explosive gas or gas mixture.
  • a protective cover made of absorbent material can be designed in multiple layers. For example, by attaching several single protective covers, it can be adapted to temperatures in differently hot containers. By using the evaporative cooling of suitable coolants, it is not necessary to supply coolant to or through the lance during the actual cleaning process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein sogenanntes on-line Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen (6) in Behältern (5) und Verbrennungsanlagen mittels Sprengtechnik. Dazu wird ein explosives Gasgemisch (7) in der Nähe der Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlakjungen (6) zur Explosion gebracht.

Description

VERFAHREN ZUM REINIGEN VON VERBRENNUNGSEINRICHTUNGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von verschmutzten bzw. verschlackten Behältern. Im Speziellen betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sogenannten on-line Sprengreinigen von verschlackten Verbrennungseinrichtungen gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentan- spräche.
Heizflächen z. B. von Müllverbrennungsanlagen oder Kohlekesseln unterliegen im allgemeinen starken Verschmutzungen. Diese Verschmutzungen haben anorganische Zusammensetzungen und entstehen typischerweise durch Ablagerung von Ascheteilchen an der Wand. Beläge im Bereich von hohen Rauchgas-Temperaturen sind meist sehr hart, da sie entweder geschmolzen oder angeschmolzen auf der Wand kleben bleiben oder von tiefer schmelzenden oder kondensierenden Substanzen bei deren Erstarrung an der kälteren Kesselwand zusammengeklebt werden. Solche Beläge lassen sich durch bekannte Reinigungsverfahren nur schwer und unzureichend entfernen. Dies führt dazu, dass der Kessel periodisch abgestellt, abgekühlt und manuell oder mittels Sandstrahlen gereinigt werden muss. Da solche Kessel meist ziemlich grosse Abmessungen aufweisen, ist dazu oft der Aufbau eines Gerüsts im Ofen notwendig. Dies erfordert zudem einen Betriebsunterbruch von mehreren Tagen oder Wochen und ist ausserdem für das Reinigungspersonal wegen des starken Staub- und Schmutzanfalls äusserst unangenehm und ungesund. Eine meist zwangsläufige Be- gleiterscheinung eines Betriebunterbruchs einer Anlage sind Schäden an Behältermaterialien selber als Folge der starken Temperaturänderungen. Neben den Reini- gungs- und Reparaturkosten sind die Anlagenstillstandskosten durch den Produktions- bzw. Einnahmenausfall ein wichtiger Kostenfaktor.
Herkömmliche Reinigungsverfahren sind beispielsweise Kesselklopfen und die Verwendung von Dampfstrahler, Wasserstrahlbläser/Russbläser und Kugelregen.
Es ist ein Reinigungsverfahren bekannt, bei dem der erkaltete und auch der in Betrieb befindliche heisse Kessel mittels Einbringen und Zünden von Sprengkörpern gereinigt wird. Bei dem im Dokument EP 1 067 349 beschriebenen Verfahren, wird ein gekühlter Sprengkörper mittels einer gekühlten Lanze in die Nähe der verschmutzten Heizfläche gebracht, wo die Sprengladung gezündet wird. Die Heizflächen-Anbackungen werden durch die Wucht der Detonation, sowie durch die von den Schockwellen erzeugten Wandschwingungen abgesprengt. Die Reinigungszeit kann mit dieser Methode im Vergleich zu den herkömmlichen Reinigungsverfahren wesentlich verkürzt werden. Die Reinigung kann mit den nötigen Sicherheits Vorkehrungen, on-line, d.h. während des Betriebs des Verbrennungsofens bzw. noch im heissen Zustand des Behälters stattfinden. Es ist möglich einen Kessel auf diese Art innert Stunden zu reinigen, wozu mit einer herkömmlichen Reinigungsmethode Tage gebraucht werden.
Nachteilig bei dem in EP 1 067 349 beschriebenen Verfahren ist die Notwendigkeit von Sprengstoff. Neben den hohen Kosten für das Sprengmaterial muss zur Vermeidung von Unfällen, beispielsweise bei der Lagerung des Sprengstoffs, ein grosser Sicherheitsaufwand betrieben werden. Das Einbringen von Sprengmaterial in einen heissen Behälter erfordert zudem ein absolut zuverlässiges und effizientes Kühlsy- stem um ein vorzeitiges Detonieren des Sprengstoffs zu verhindern. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von verschmutzten bzw. verschlackten Verbrennüngsanlagen oder Behältern zu schaffen, bei welchem/r die Anlage während der Reinigung nicht abgestellt werden muss, die Anlage in kurzer Zeit wieder in sauberem Zustand ist und im Speziellen die Gefährdung von Personal und Anlageteilen während des Reinigungsverfahrens minimiert wird.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Das hier offenbarte Reinigungsverfahren beruht darauf, gasförmige, flüssige und/oder puder- bzw. pulverförmige Stoffe bzw. Komponenten, die einzeln oder vorzugsweise erst als Gemisch explosiv sind, in die Nähe eines zu reinigenden Objekts zu bringen, um anschliessend das mindestens teilweise gasförmige explosive Gemisch zur Explosion zu bringen.
Für den Personenschutz sollen die Materialien getrennt aufbewahrt und gehandhabt werden können, um die Gefahr einer vorzeitigen Explosion möglichst auszuschlie- ssen. Dies ist mit dem erfindungsgemässen Reinigungsverfahren möglich, da der zur Reinigung benötigte explosive Stoff oder das explosive Gemisch an der Stelle oder in der Nähe der Stelle eines Behälters hergestellt werden kann, an dem er bzw. es verwendet werden soll. Dies erhöht die Sicherheit von Personal und Gegenständen. Mit der erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung sind während eines Einführ- und Positioniervorgangs der Vorrichtung noch keinerlei explosive Stoffe oder Komponenten vorhanden und somit auch nicht der Hitze ausgesetzt. Das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren ist besonders geeignet für Verbrennungsanlagen mit klebriger, zu Anbackungen neigender Flugasche, hervorgerufen speziell durch die Verbrennung von Kohle, Müll, Klärschlamm oder Sondermüll. Dies gilt insbesondere im Bereich von Dampferzeugern von Verbrennungsanlagen. Das Reinigungsverfahren lässt sich aber auch zur Beseitigung von Verschmutzungen in anderen Anlagen mit harten Schmutzablagerungen anwenden, wie z.B. in Rauchgasreinigungsanlagen, Papiermühlen, Silos, in der Zementindustrie usw.. Die Sprengreinigung kann während des Betriebs einer Anlage, d.h. on-line, bzw. bei noch heissen Behältern und äusserst gezielt und genau dosiert durchgeführt werden. Da- durch werden Betriebsausfallkosten gesenkt und keine Anlagenteile oder Behälterabschnitte werden unnötig belastet. Auch werden die Gefahren für das Anlagenpersonal minimiert. Dies insbesondere durch eine äusserst kurze Verweildauer der mindestens teilweise gasförmigen explosiven Komponente oder des Gemischs in der heissen Umgebung.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Reinigungsverfahrens wird ein Brennstoff, flüssig oder gasförmig, z. B. Acetylen, Ethylen, Methan, Aethan, Propan, Benzin, Oel etc., und ein Oxidationsmittel, z. B. Sauerstoff, in die Nähe einer zu reinigenden Fläche gebracht. Dort werden die Komponenten miteinander vermischt und anschliessend gezündet. Die Wucht der Explosion und die durch die Stosswellen in Schwingung gebrachte Fläche, z.B. eine Behälter- oder Rohrwand, bewirken das Absprengen der Wandanbackungen und somit das Reinigen der Fläche. Die Komponenten können auch in der erfindungsgemässen Vorrichtung miteinander gemischt werden.
Die für eine Reinigung notwendige Stärke der Explosion und somit die Menge der verwendeten Materialien, richtet sich nach der Art der Verschmutzung und nach
Grosse und Art des verschmutzten Behälters. Dosierung und Stärke der Explosion können und werden so gewählt, dass keine Schäden an Installationen entstehen. Beispielsweise liegt die für eine wirkungsvolle Reinigung notwendige Mischgasmenge von Acetylen und Sauerstoff zwischen 5 und 30 Liter pro Explosion. Das optimale Mischungsverhältnis der Gase lässt sich aus der Stöchiometrie der Gase berechnen und beträgt für Acetylen und Sauerstoff 1:3. Bei einem explosiven Gasgemisch von Sauerstoff und Aethan liegt das Verhältnis bei 3.5:1 mit einem beispielhaften totalen Gasvolumen von ca. 100 Litern. Die Möglichkeit der optimalen Dosierung der verwendeten Komponenten vermindert einerseits die Reinigungskosten, andererseits das Gefahren- und Schadensrisiko für Anlage und Personen.
Eine vorzugsweise rohrähnliche Vorrichtung, z.B. eine Lanze, wird in eine Anlage bzw. einen Behälter eingeführt und in die Nähe der zu reinigenden Stelle gebracht. Mittels dieser Vorrichtung können nach der Positionierung der Vorrichtung der bzw. die Komponenten in die Anlage bzw. den Behälter eingebracht werden. Bei einer Online-Reinigung können der zu reinigende Behälter und z.B. das strömende Rauchgas bis zu 1000°C heiss sein. Dies bedeutet, dass zur Vermeidung einer vorzeitigen Explosion die für die Reinigung verwendeten Materialien, z.B. Gase und Brennstoffe, schneller an die gewünschte Stelle gebracht werden sollten als diese sich z.B. durch Wärmestrahlung erhitzen können. Vorzugsweise wird das Rohr thermisch isoliert und/oder gekühlt. Dies kann durch ein Rohr aus thermisch isolierenden Materialien bzw. durch eine am Rohr angebrachte oder durch das Rohr geführte Kühlung geschehen. Vorzugsweise wird die Kühlung für ein Rohr und/oder für die zur Reinigung verwendeten Materialien so gestaltet, dass sie ohne ständigen Zufluss von Kühlmittel von aussen in die Reinigungsvorrichtung bzw. zu den Komponenten oder zu dem explosiven Gasgemisch auskommt. Ein Rohr oder eine Lanze müsste somit lediglich mit Anschlüssen für die bspw. gasförmigen Komponenten versehen werden und könnte entsprechend einfacher gestaltet werden. Eine solche Reinigungsvorrichtung ist auch nicht auf das Vorhandensein von bspw. Wasseranschlüssen in der Nähe des zu reinigenden Objekts angewiesen. Wird zur Kühlung ein Kühlmittel wie bspw. Wasser als Isolationsmaterial für die Lanze verwendet, so sind dafür Anschlüsse an der Lanze anzubringen. Allfällige Schläuche könnten, falls gewünscht, vor der eigentlichen Benutzung der Lanze zum Reinigen entfernt werden. Ist eine Kühlung der Lanze in positioniertem Zustand mittels Kühlmittelfluss gewünscht, so geschieht dies vorzugsweise indem ein Kühlmittel durch die Lanze hindurch geführt wird, so dass dieses direkt in den heissen Behälter strömt. Eine Reinigungsvorrichtung kann aber auch so gestaltet sein, dass ein Kühlmittel in der Vorrichtung wieder zurückströmt.
Um die Möglichkeit einer vorzeitigen Explosion ganz zu umgehen, wird das explosive, mindestens teilweise gasförmige Gemisch vorzugsweise erst an der Stelle hergestellt, an der die Explosion erfolgen soll. Dies geschieht bspw. durch Mischung eines brennbaren Gases und eines Oxidationsmittels im zu reinigenden Behälter selbst. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Komponenten bereits in einem Teil einer Zufuhrleitung, z.B. dem Lanzeninneren, zusammenzuführen. Dadurch wird die gründliche Vermischung einzelner Komponenten bereits kurz vor der zu reinigenden Stelle begonnen. Es ist auch möglich, mit den nötigen Sicherheitsvorkehrungen, direkt ein explosives Gas oder Gasgemisch in eine Anlage bzw. einen Behälter einzubringen. Auch bei dieser Variante ist die Gefahr einer vorzeitigen Explosion von explosiven Stoffen oder Gemischen minimal, da das Einbringen einer Vorrichtung und ein allfälliges Positionieren derselben vorgängig und somit gänzlich ohne das Vorhandensein der explosiven Materialien durchgeführt werden kann. Wird anstelle von gas- förmigen ein oder mehrere flüssige oder puder- bzw. pulverförmige Materialien, z.B. Brennstoffe, verwendet, so werden diese beispielsweise mittels einer geeigneten Pumpvorrichtung durch die rohrähnliche Vorrichtung an die zu reinigende Stelle gebracht, wo das bzw. die flüssige/n oder puder- bzw. pulverförmige/n Materialien vorzugsweise zerstäubt wird/werden. Dies kann bspw. durch Druck- oder Gaszer- stäubung geschehen, z.B. unter Verwendung eines in der Reinigung benutzten Gases.
Die Dosierung von Gasen bzw. von Gasgemischen, u. U. auch von flüssigen Materialien, erfolgt vorzugsweise über Druckbehälter, in die vorgängig exakt dosierte Gas- bzw. Flüssigkeitsmengen eingebracht werden können, z.B. durch kontrollierte Abfüllung aus handelsüblichen Gasflaschen. Das Verwenden von separaten Druckbehältern bietet den Vorteil, dass die Mengen und damit die Fülldrucke in diesen Behältern der gewünschten Stärke der Explosion sehr einfach angepasst werden können. Zudem kann durch das Einbringen der Gase oder Flüssigkeiten unter Druck die Verweildauer der verwendeten Komponenten in der heissen Umgebung äusserst kurz gehalten werden.
Um eine Verdünnung von Gasen, Gasgemischen, puder- bzw. pulverförmigen oder flüssigen Materialien, z. B. durch Umgebungsluft oder Rauchgas, zu vermeiden, werden die Materialien möglichst an oder in der Nähe der zu reinigenden Stelle, beispielsweise mittels eines geeigneten dünnwandigen Behälters gehalten. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein explosives Gemisch erst in der Nähe der zu reinigenden Fläche hergestellt werden soll, bspw. durch eine separate Führung einzelner Gase bzw. Brennstoffe in einer rohrähnlichen Vorrichtung bzw. einer Lanze. Ein solcher Behälter dient unter anderem zur Vermeidung der Verdünnung der Gase, insbesondere vor ihrer vollständigen Vermischung und gegebenenfalls zu deren Kühlung. Beispiele für geeignete dünnwandige Behälter sind dehnbaren dünnwandigen ballonartige Behälter, oder flexible, nachgiebige dünnwandige Behälter wie beispielsweise sackartige Hüllen oder Beutel. Ein dünnwandiger Behälter ist vor- zugsweise am einen Ende eines Rohres, z.B. am Kopfende der Lanze, angebracht und wird durch die Gase selber aufgeblasen. Um eine vorzeitige Explosion des dünnwandigen Behälters zu verhindern, sollte er schneller aufgeblasen werden als er sich durch Konvektion oder Strahlung aufheizt und/oder er sollte gekühlt werden. Vorzugsweise weisen die dünnwandigen Behälter ein grösseres Volumen auf, als das totale Volumen der in sie eingebrachten Komponenten. Einerseits verhindert dies eine vorzeitige Zerstörung des dünnwandigen Behälters durch Bersten, z.B. von elastischen ballonartigen Behältern. Andererseits, beispielsweise im Falle von Behältern aus nicht dehnbaren Materialien, wie beispielsweise sackartigen Plastik- oder Papierhüllen, herrscht im Behälter im Vergleich mit der Umgebung kein Überdruck. Dies verhindert oder minimiert ein Ausströmen von Gas bei durchlässigem Material oder bei einer allfälligen Perforation des dünnwandigen Behälters, die beispielsweise durch Funkenflug oder scharfe Gegenstände hervorgerufen wurde.
Eine Kopfkühlung der Lanze, bspw. die Kühlung eines dünnwandigen Behälters, geschieht vorzugsweise mittels passiver Kühlmethoden. Bei einer passiven Kühlung eines explosiven Gasgemischs, werden im eingeführten Zustand der Reinigungsvorrichtung keine zusätzlichen Kühlmittel von aussen zum bzw. ins explosive Gemisch geführt. Dies hat nebst allgemeinen konstruktiven Vereinfachungen der Reinigungsvorrichtung auch den Vorteil, dass Zufuhrleitungen für die zur Explosion benötigten Materialien relativ einfach von einer allfälligen Lanzenkühlung getrennt gehalten werden können. Bei der Kombination mit einer passiven Lanzenkühlung, kann das gesamte Reinigungsverfahren im wesentlichen unabhängig von einer örtlich gegebenen Infrastuktur gehalten werden.
Ein dünnwandige Behälter, und somit auch die in ihm befindlichen Materialien, kann mittels einer thermisch isolierenden Schutzhülle oder mittels einer bereits mit Kühlmittel versehenen Schutzhülle vor unerwünscht hoher Erhitzung geschützt werden. Ein Beispiel für letztere Schutzhülle kann sehr einfach gestaltet sein und bestände beispielsweise im wesentlichen aus möglichst saugfähigem Material, z. B. Krepp, oder schwammartigem Material, welches vor dem Einführen in eine heisse Anlage mit Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, getränkt wird. Es ist aber auch möglich den dünnwandigen Behälter selber aus Kühlmittel aufnehmendem bzw. speicherndem Material herzustellen.
Selbstverständlich ist es auch möglich den dünnwandigen Behälter mittels eines geeigneten Kühlmittels z. B. durch Aufsprühen von Wasser, Luft oder einer Mi- schung beider Medien auf den dünnwandigen Behälter, zu kühlen. Möglich ist auch das Eindüsen von Wassertropfen oder eines anderen Kühlmittels in den dünnwandigen Behälter während des Aufblasens, so dass seine Oberfläche von Innen her gekühlt wird. Dies kann beispielsweise mit dem Einbringen einer zur Reinigung verwendeten flüssigen oder gasförmigen Komponente kombiniert werden.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit den dünnwandigen Behälter zu schützen besteht darin, den dünnwandigen Behälter in einer geeigneten Schutzvorrichtung in den zu reinigenden Behälter einzuführen. Dies geschieht beispielsweise mittels einer an der Reinigungsvorrichtung angebrachten Schutzvorrichtung, z. B. einer an und um eine Lanze angebrachten Schutzglocke oder -trichter. Der dünnwandige Behälter kann in unaufgeblasenem Zustand in der Schutzvorrichtung verstaut werden. Die Schutzvorrichtung ist so ausgestaltet, dass sie dem dünnwandigen Behälter die Möglichkeit zur im wesentlichen freien Entfaltung bieten, sobald dieser aufgeblasen wird. Dies kann durch eine geöffnete oder eine durch Kraft bzw. Druck sich öffnende Schutzvorrichtung realisiert werden. Eine behälterseitig, d.h. kopfseitig, angebrachte Öffnung der Schutzvorrichtung kann mit einer Abdeckung versehen sein. Eine solche Abdeckung ist vorzugsweise dünnwandig, leicht zu öffnen bzw. zu lösen, so dass sie von einem sich ausdehnenden dünnwandigen Behälter von der Schutzvorrichtung abgelöst werden kann. Sie ist vorzugsweise aus Materialien gefertigt, die mit Kühlmittel getränkt werden können, wie z.B. ein Stück Papier, Jute etc.. Je nach Gestal- tung einer Abdeckung kann die gesamte Schutzvorrichtung damit umschlossen werden. Damit wird ein dünnwandiger Behälter, sowie eine Schutzvorrichtung gleichzeitig geschützt, z.B. gekühlt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine indirekte, passive Kühlung aus bereits oben erwähnten Gründen, sowohl für den dünnwandigen Behälter, wie auch für die Lanze verwendet. Eine passive Kühlung für ein explosives Gemisch und eine Lanze ist unabhängig von aktiv, von aussen zugeführtem Kühlmittel während des Reinigungsverfahrens selber, d.h. im eingeführten Zustand der Lanze. Eine passive Lanzenkühlung geschieht vorzugsweise durch das Anbringen von geeigneten Materialien um das Gas und/oder Flüssigkeit führende Rohr bzw. durch Herstellung des Rohres oder von Zufuhrleitungen aus geeigneten Materialien. Dies sind beispielsweise isolierende, im wesentlichen hitzebeständige und/oder Kühlmittel aufnehmende Materialien oder geeignete Materialanordnungen. Beispiele für Letztere sind saugfähige Materialien, wie Papier, Watte oder Stoff, die vor dem Gebrauch in Wasser oder anderem Kühlmittel getränkt werden. Zum Schutz vor Verletzung einer kühlenden Schicht, können äussere Schutzschichten angebracht werden. Im Falle von saugfähigem Papier kann dies eine einfache Umwicklung aus Stoff sein. Es ist aber auch möglich eine beständigere Schutzschicht aus beispielsweise einem Metallgitter oder -geflecht oder einem zweiten Metallrohr anzubringen. Kühlmittel aufnehmende Materialien können dieses bei Bedarf wieder abgeben und durch die dabei entstehende Verdunstungskälte das Rohr oder einen dünnwandigen Behälter kühlen. Passive Kühlungen können beispielsweise auch dichte Metallgeflechte oder Keramiken sein, die in Hohlräumen oder Poren Kühlmittel aufnehmen können. Es ist auch denkbar, eine passive Kühlung aus Wärme aufnehmenden Materialien zu gestalten. Solche Materialien sind in der Lage Wärme aufzunehmen und zu speichern, statt sie weiterzuleiten. Beispiele dafür sind Materialien, die in einem geeignet gewählten Temperaturbereich einen Phasenübergang, typischerweise fest-flüssig, machen (sog. ,phase change materials' (PCM)). Ein weiteres Beispiel für eine isolierende Lanzenkühlung sind Doppelrohre, die mit Isolationsmaterial gefüllt werden können.
Bei Bedarf können die verschiedensten Kühlungsmethoden und Schutzvorrichtungen auch kombiniert, weggelassen oder ergänzt werden.
Die Zündung des explosiven Gasgemisches bzw. Flüssigkeit-/Gasgemisches, mit oder ohne dünnwandigen Behälter bzw. Schutzhülle, erfolgt mit aus dem Stand der
Technik bekannten Mitteln. Vorzugsweise geschieht dies durch elektrisch ausgelöste
Funkenzündung, durch Hilfsflammen oder durch pyrotechnische Zündung mit Hilfe von entsprechend angebrachten Zündmitteln und Zündvorrichtungen. Die Zündmittel sind vorzugsweise im Bereich eines der Enden der Lanze, an einem Rohr selber oder am dünnwandigen Behälter angebracht. Das Betätigen der Zündvorrichtung sowie der Ablauf des Einströmens der Gase und/oder Einleiten von flüssigen Komponenten geschieht vorzugsweise und sicherheitshalber mittels einer Steuervorrichtung.
Der Ablauf einer Sprengung in einem heissen Behälter geschieht in einer bevorzugten Ausführungsform folgendermassen:
- Gas-Druckbehälter werden durch das Betätigen entsprechender Ventile aus Druckgasflaschen mit den jeweiligen Gasen, z.B. Acetylen oder Aethan und Sau- erstoff und mit den gewünschten Gasmengen/-drucken gefüllt.
Am einen Ende eines Rohres wird ein dünnwandiger Behälter (bspw. aus Plastik, eine ballon- oder sackartige Hülle oder ein Beutel) befestigt, z.B. aufgesteckt, geklemmt oder mit Klebeband angeklebt, und/oder gefaltet in der Schutzvorrichtung verstaut.
- Falls gewünscht, wird eine Kopfkühlung aktiviert, z.B. eine Schutzhülle (isolierend und/oder kühlend) befestigt bzw. mit Kühlmittel getränkt und/oder die Kühlung zusammen mit dem Gas gestartet.
- Die Lanze wird von aussen in den zu reinigenden Behälter eingeführt, z.B. durch eine Einstiegsöffnung, so dass das Rohrende inklusive dünnwandiger Behälter vor der zu reinigenden Fläche platziert wird. Das Öffnen der Ventile der Gas-Druckbehälter startet das Befüllen des dünnwandigen Behälters mit der Gasmischung.
Die Zündvorrichtung wird betätigt und die Explosion ausgelöst.
Einzelne Schritte des oben erwähnten Ablaufs eines erfindungsgemässen Sprengrei- nigungsverfahrens können auch durch Zwischenschritte ergänzt und/oder automatisiert werden. Beispielsweise kann das Auslösen des Explosionsvorgangs mit Sicherheitsmechanismen verbunden sein. Diese starten vorzugsweise die Gaszufuhr aus den Druckbehältern in den dünnwandigen Behälter bzw. allgemein in den zu reinigenden Behälter und unterbrechen diese Verbindung bevor die eigentliche Explosi- on, z.B. mittels Aktivieren der Zündmittel, erfolgt. Dies verhindert bspw. Rückschläge in die Zufuhrleitungen oder unkontrollierte Explosionen. Zusätzlich kann das Reinigungsverfahren auch ein Vorrichtungsreinigungsschritt beinhalten. Dieser wird beispielsweise durch eine an die Explosion anschliessende Spülung der Lanze bzw. einzelner Rohre mittels Pressluft realisiert.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Vorrichtung zum erfindungsgemässen Reinigungsverfahren von verschlackten Behältern anhand von beispielhaften und schematisch gezeichneten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemä- ssen Vorrichtung, Figur 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Figur 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemässen Reinigungsverfahren dargestellt. Die Vorrichtung 10 beinhaltet rohrähnliche Zufuhrlei- tungen 1, 2 durch die, vorzugsweise nach ihrer Positionierung, unterschiedliche Gase, z. B. Sauerstoff 3 und Aethan 4, aber auch flüssige Brennstoffe oder Oxidations- mittel in die Nähe einer zu reinigenden Wand 5 geleitet werden. Die Gase 3, 4 und/oder Flüssigkeiten bilden im Bereich der Wandverschmutzung 6 ein explosives Gemisch 7. Mittels einer Zündvorrichtung 8, die sich von ausserhalb des zu reini- genden Behälters oder der Anlage steuern und betätigen lässt, wird das explosive Gemisch 7 bspw. durch Bildung eines Zündfunkens 9 gezündet. Die Explosion kann auch durch eine sich im Bereich des Gemisches 7, z. B. an den Zufuhrleitungen 1, 2 befindlichen Zündung ausgelöst werden. Die Zufuhrleitungen 1, 2 bzw. die Zündvorrichtung 8 sind hier so gestaltet, dass der Zündfunke 9 nicht direkt vor einem Ende einer Zufuhrleitung 1,2 zu liegen kommt, um einen Rückschlag der Reinigungsvorrichtung 10 bzw. eine Rückzündung in die Zufuhrleitungen 1, 2 zu vermeiden. Dies kann dadurch realisiert werden, indem der Zündfunke 9 im Bereich zwischen den Enden von unterschiedlich langen Zufuhrleitungen 1, 2 zu liegen kommt.
Die Zufuhrleitungen 1, 2 und die Zündvorrichtung 8 oder Teile davon können auch gemeinsam in einer rohrähnlichen Hülle, z. B. einem Rohr, untergebracht werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 10 auch mit einer Kühlung versehen. Die Kühlung geschieht vorzugsweise mittels Verdunstung von Kühlmittel, die die Zufuhrleitungen 1, 2 oder die eventuell vorhandene gemeinsame Hülle kühlen. Eine aktive Kühlung geschieht bspw. mittels Luft- und/oder Wasserzufuhr von aussen in und/oder durch die Zufuhrleitungen 1,2. Bei einem allfälligen an der Vorrichtung 10 vorhandenen dünnwandigen Behälter zum Schutz der Gase vor Verdünnung, ist eine Kopfkühlung der Lanze vorzugsweise als eine mit Kühlmittel getränkte Schutzhülle gestaltet. Die Kopfkühlung kann aber auch als eine bis in den Behälter hinein geführte Kühlmittelzufuhr gestaltet sein. So wird der dünnwandige Behälter bzw. das im Behälter befindliche Gas- oder Gas- /Flüssigkeitsgemisch gekühlt. Die für die Zufuhrleitungen 1, 2 und/oder ein gemeinsames Rohr verwendeten Materialien besitzen zudem vorzugsweise thermisch isolierende Eigenschaften, um das darin befindliche Gas 3, 4 oder die Flüssigkeit vor äu- sseren Hitzeeinflüssen, z. B. Rauchgas, zu schützen.
In Figur 2 ist eine weitere beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Reinigungsverfahrens gezeigt. Eine kühlbare bzw. isolierte Lanze 20, beinhaltend eine Ummantelung 21 und ein Innenrohr 22, weist an ihrem einen Ende Anschlüsse 23 für die Gaszufuhr auf. Ebenfalls im Bereich dieses Endes der Lanze 20, befindet sich ein geeignetes Zündmittel, z.B. eine Zündkerze 19, mit der ein explosives Gasgemisch vorzugsweise elektrisch gezündet werden kann. Die Ummantelung 21 schützt die Lanze 20 und das darin befindliche Gas oder Gasgemisch vor Erhitzung. Sie beinhaltet vorzugsweise saugfähiges Material, z. B. Papier, und kann noch zusätzlich mit einer, das saugfähige Material umhüllenden Schutzschicht, z. B. ein saugfähiges Gewebe oder eine Wärme reflektierende, vorzugsweise mit Öffnungen versehene folienartige Hülle, versehen sein. Eine allfällige Schutzschicht, hier nicht näher dargestellt, dient im wesentlichen dazu, das Ablösen bzw. Verletzen des als Kühlmittel speichernde bzw. als Isolation dienende Material der Ummantelung 21 durch äussere mechanische Einwirkungen zu verhindern oder zu reduzieren. Eine Schutzschicht kann auch mit zusätzlichen saugfähigen oder isolie- renden Eigenschaften ausgestattet sein.
Am anderen Ende der Lanze 20 ist ein dünnwandiger Behälter 25, hier bereits aufgeblasen, und eine Schutzglocke 27 angebracht. Der dünnwandige Behälter 25 ist am Innenrohr 22 befestigt, derart dass er durch das, das Innenrohr durchströmende, Gas oder Gasgemisch aufgeblasen wird. Der dürinwandige Behälter besteht hier aus einer im wesentlichen gasdichten Kunststoffhülle 25a, z.B. ein aus Polyethylen hergestellter Plastiksack, und einer die Kunststoffhülle 25a umgebenden Schutzhülle 25b. Die Schutzhülle 25b ist vorzugsweise eine Hülle aus saugfähigem Papier, das mit der Kunststoffhülle 25a verbunden, vorzugsweise verklebt, ist. Vor dem Gebrauch der Lanze 20, d.h. vor dem Einführen der Lanze 20 in eine zu reinigende Anlage, wird die Papierhülle und die Ummantelung 21 der Lanze mit Kühlmittel versetzt, z.B. mit Wasser getränkt. Der dünnwandige Behälter 25 wird zusammengelegt in der Schutz- glocke 27 verstaut. Über der Schutzgiocke befindet sich vorzugsweise noch eine zusätzliche, mit Kühlmittel getränkte Abdeckung (nicht näher dargestellt), um den drin befindlichen dünnwandigen Behälter und u.U. auch die Schutzglocke, zusätzlich zu kühlen und gegebenenfalls vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Nach dem Einführen und Positionieren der Lanze in bzw. im zu reinigenden Behälter, verlässt der dünnwandige Behälter beim Aufblasen die Schutzglocke 27. Dabei ist er durch die wassergetränkte Papierhülle und das Innenrohr 22 durch die Ummantelung 21 vor der Hitze der Rauchgase geschützt. Die Schutzglocke 27 ist leicht konisch, becherförmig nach aussen hin geöffnet, um der aufgeblasenen Hülle oder dem ballonartigen Behälter genügend Raum zu geben. Eine Schutzvorrichtung ist beispiels- weise hohlkegel- bzw. hohlzylinder- oder schalenförmig. Sie weist vorzugsweise eine einseitig angebrachte Aussparung zur Durchführung von Zufuhrleitung (-en) auf und anderseitig eine Öffnung für einen dünnwandigen Behälter. Eine Schutzvorrichtung kann auch doppelwandig gestaltet sein, so dass ein allfälliger Innenraum mit Isolationsmaterial oder Kühlmittel gefüllt ist bzw. werden kann. Die Schutzglocke 27, die Ummantelung 21 oder eine andere Schutzvorrichtung sind fix an der Lanze befestigt. Sie können aber auch derart gestaltet sein, so dass sie über die Lanze geschoben oder darum gelegt und unterschiedlich positioniert werden können. Dies erlaubt bei Bedarf ein leichtes Ersetzen einer Schutzvorrichtungen nach einem Reinigungsverfahren. Aus technischen und wirtschaftlichen Überlegungen werden für Schutzvorrichtungen jedoch möglichst hitzebeständige Materialien verwendet. Der Anschluss für die Gaszufuhr 23 ist am Innenrohr 22 angebracht und verbindet zwei Gaszufuhrleitungen 29, 30 mit der Larize 20. Die eine Gaszufuhrleitung 30 ist über ein erstes Magnetventil 32 mit einem ersten Druckbehälter 34 verbunden, wobei dieser wiederum über ein viertes Ventil 38 an einer handelsüblichen ersten Gasfla- sehe 36, z.B. Sauerstofflasche, angeschlossen ist. Die zweite Gaszufuhrleitung 29 ist im wesentlichen gleich gestaltet, d.h. über eine zweites Magnetventil 31 mit einem zweiten Druckbehälter 33 verbunden. Dieser wiederum ist über ein drittes Ventil 37 an einer zweiten handelsüblichen Gasflasche 35 angeschlossen. Die zweite Gasflasche 35 beinhaltet entsprechend ein brennbares Gas, wie beispielsweise Acetylen, Ethylen oder Aethan.
Nach Öffnen des dritten und vierten Ventils 37, 38 werden die Druckbehälter 33, 34 mit den entsprechenden Gasen befüllt. Ein sich im Experiment bereits bewährter Fülldruck liegt bei max. 15 bar, wobei die Druckbehältervolumina beispielsweise Werte von 1.51 für Aethan und 5 1 für Sauerstoff aufweisen und eine typischerweise 100 1-200 1 umfassende Gesamtgasmenge für die Reinigung gängiger Behälter verwendet wird. Das Verhältnis der Volumina der beiden Druckbehälter entspricht vorzugsweise dem stöchiometrischen Verhältnis der beiden Gase für eine komplette Verbrennung. Die Drucke der Gase in den Druckbehältern bestimmen die Stärke der Explosion und lassen sich über Reduzierventile an den Gasflaschen 35, 36 einstellen. Diese Drucke sind vorzugsweise gleich gross.
Mittels eines externen, mit der Zündkerze 19 an der Lanze 20 verbundenen Druckschalters 39 wird der Explosionsvorgang eingeleitet. Der Ablauf wird vorzugsweise über eine Steuerung 40, z. B. Relaissteuerung, gesteuert. Die Steuerwege sind in der Figur als gestrichelte Linien eingezeichnet, wobei die Signalrichtung mit Pfeilen angegeben ist. Als erstes werden die Magnetventile kurzzeitig, z.B. für wenig Sekunden, geöffnet. Die Gasinhalte der Druckbehälter 33,34 strömen während dieser Zeit über die getrennten Gaszufuhrleitungen 29,30 in die Lanze 20. Dort werden sie miteinander vermischt und durchs Innenrohr 22 in den dünnwandigen Behälter 25 geleitet, wobei sie diesen aufblasen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung, werden die Gaszufuhrleitungen 29,30 im Innenrohr 22 der Lanze 20 getrennt gehalten, so dass sich die Gase erst im dünnwandigen Behälter 25 vermischen und dort ein explosives Gasgemisch bilden.
Nach dem Schliessen der Magentventile 31,32 wird vorzugsweise nach einer gewählten Zeitverzögerung, z.B. 0.5s, das Zündmittel gezündet und die Explosion ausgelöst. Je nach gewählter Ausführung der Gaszufuhr, ist die Zündkerze 19 oder das Zündmittel entsprechend an der Lanze positioniert. Der Aufblasvorgang des dünnwandigen Behälters bis zur Zündung beträgt einige wenige Sekunden, typischerweise l-3s, z.B. 2s.
Nach der Zündung des Gasgemisches wird das Innenrohr vorzugsweise von den Resten der Explosion, z.B. Schlacke, gereinigt. Dies geschieht beispielsweise mittels Pressluft, die durch das Innenrohr 22 geschickt wird. Dazu weist eine der Gaszu- fuhrleitungen 30 ein zusätzliches Ventil 41 auf, das mit einem Pressluftreservoir 42, z. B. einem Pressluftgenerator bzw. einer Pressluftflasche, verbunden ist. Dieses Ventil 41, hier als Magnetventil eingezeichnet, kann vorzugsweise ebenfalls angesteuert und automatisch betätigt werden.
Werden für die Reinigung nicht nur gasförmige, sondern auch bzw. ausschliesslich flüssige Materialien verwendet, so kann das Volumen des dünnwandigen Behälters 25 entsprechend klein gehalten werden. Er wird dann aus entsprechend geeignetem Material hergestellt, z. B. als im wesentlichen für Flüssigkeiten dichten Kunststoffhüllen gestaltet. Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Sie beinhaltet einen beispielhaften Aufbau einer kühlbaren Lanze 30. Eine Mehrheit der Bezugszeichen sind dieselben wie in Figur 2. Diese beziehen sich entsprechend auf dieselben beispielhaften Merkmale und Elemente und werden an dieser Stelle nicht alle nochmals erwähnt. Die kühlbare Lanze 30, beinhaltend ein Aussenrohr 31 und ein Innenrohr 32, weist an ihrem einen Ende Anschlüsse 23, 24 für die Gaszufuhr, sowie für die Kühlung auf. Zwischen Aussen- 31 und Innenrohr 32 wird ein Kühlmittel, z.B. ein Wasser/Luftgemisch, geführt. Es tritt am zweiten Ende der Lanze 30 wieder aus, was durch Pfeile angezeigt ist. An diesem zweiten Ende der Lanze 30 ist wiederum eine Schutzglocke 27 für einen dünnwandigen Behälter 25 angebracht. Je nach Durchflussgeschwindigkeit bzw. Distanz der Kühlmittelaustrittsöffnung der Lanze 30 zur Schutzglocke 27, kann das durch die Lanze 30 geführte Kühlmittel auch die Schutzglocke 27 kühlen.
Der Anschluss 24 der Kühlung ist mit einem Kühlungsanschlussventil 28, z.B. einem Handventil, versehen. Das Betätigen desselben erlaubt ein beliebiges Zu- und Abschalten der Kühlung. Vorzugsweise ist auch das Herstellen eines bestimmten Mischverhältnisses unterschiedlicher Kühlmedien, hier dargestellt durch zwei An- schlussleitungen/-schläuche 24a, b, möglich.
Eine auf diese Weise gestaltete Lanzenkühlung wird vorzugsweise vor dem Einfüh- ren der Lanze 30 in einen heissen Behälter aktiviert. Sie bleibt typischerweise während der gesamten Zeit, in der die Lanze der Hitze ausgesetzt ist, eingeschaltet. Eine solche aktive Lanzenkühlung kann auch in eine Steuerung 40 miteinbezogen werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, ein Kühlmittel durch einen Kühlanschluss am einen Ende der Lanze einzuführen und es zum selben Ende wieder zurückfliessen zu lassen. Dies wäre beispielsweise bei einseitig geschlossenem Aussenrohr 31, bei im wesentlichen U-förmiger oder konzentrischer Kühlmittelführung, möglich. Das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren läuft mit der in Figur 3 beschriebenen Vorrichtung ähnlich ab wie das aus Figur 2: Tränken eines dünnwandigen Behälters 25 mit Kühlmittel, aktivieren der Lanzenkühlung, Einführen und Positionieren der Lanze, Befüllen der Druckbehälter 33,34 mit den gewünschten Gasmengen, Auslö- sen des Zündvorgangs mittels Betätigen eines Druckschalters. Das bzw. die Gase strömen durch die Lanze 30 und blasen den dünnwandigen Behälter auf. Dieser wird anfänglich noch durch die Schutzglocke 27, dann im wesentlichen durch die getränkte Schutzhülle 25b vor Erhitzung geschützt. Ist die gewünschte Gasmenge im dünnwandigen Behälter 25 angelangt, wir das explosive Gasgemisch mittels geeig- neter Zündmittel 19 gezündet. Vorzugsweise wird nach der Durchführung des Reinigungsverfahrens das Innenrohr 32 und u.U. auch das Aussenrohr 31 in einem Reinigungsschritt gesäubert, z.B. mittels Pressluft von Schlacke und Wasser befreit.
Die Verwendung eines dünnwandigen Behälters entsprechend der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass er äusserst kostengünstig herzustellen ist. Ein zu- sätzlicher Vorteil eines papierumhüllten Plastiksacks als dünnwandiger Behälter ist, dass möglicher Funkenflug den Plastiksack perforieren kann, die Hülle aber weiterhin das explosive Gas oder Gasgemisch schützt. Eine Schutzhülle aus saugfähigem Material kann mehrschichtig gestaltet sein. Durch das beispielsweise Anbringen mehrerer Einfach-Schutzhüllen kann er so an Temperaturen in unterschiedlich hei- ssen Behältern angepasst werden. Durch Ausnutzung der Verdunstungskälte geeigneter Kühlmittel ist keine Zufuhr von Kühlmittel in bzw. durch die Lanze während des eigentlichen Reinigungsverfahrens notwendig.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen in Behältern und Anlagen mittels Sprengtechnik, wobei ein explosives Gemisch (7), das teilweise gasförmig ist, in die Nähe der Verschmut- zungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen (6) gebracht wird, und das explosive Gemisch (7) zur Explosion gebracht wird.
2. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen oder Verschlackungen in Behältern und Anlagen mittels Sprengtechnik, während des Betriebs der Anlage bzw. bei heissem Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünnwandiger Behälter (25) mittels einer rohrähnlichen Vorrichtung bzw. Lanze (20) in die Nähe der Verschmutzungen bzw. der Anbackungen oder Verschlackungen (6) gebracht wird, dass ein teilweise gasförmiges, explosives Gemisch (7) bzw. ein explosives Gemisch bildende flüssige oder gasförmige Komponeten in den dünnwandigen Behälter (25) gebracht werden, und dass das explosive, teilweise gasförmige Gemisch (7) zur Explosion gebracht wird.
3. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gase (3, 4) oder das explosive Gemisch (7) ein dünnwandiger Behälter (25) auf- geblasen wird.
4. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive, teilweise gasförmige Gemisch (7) in der Nähe einer zu reinigenden Fläche (5) bzw. in einem dünnwandigen Behälter (25) gemischt wird.
Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gase (3, 4) oder das explosive Gemisch (7) aus mindestens einem Druckbehälter (33,34) in eine rohrähnliche Vorrichtung bzw. eine Lanze (20) strömen.
6. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach ei- nem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das explosive Gemisch (7) durch Vermischen von einem gasförmigen Brennstoff (4) und einem gasförmigen Oxidationsmittel (3) entsteht.
7. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass als dünnwandiger Be- hälter (25) eine aufblasbare Hülle, wie bspw. eine flexible Kunststoffhülle
(25a) oder ein elastischer ballonartiger Behälter, verwendet wird.
8. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass der dünnwandige Behälter (25) und/oder die rohrähnliche Vorrichtung bzw. die Lanze (20) gekühlt wird.
9. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,' dass der dünnwandige Behälter (25) durch eine mit Kühlmittel getränkte Schutzhülle (25b) gekühlt wird.
10. Verfahren zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen nach einem der Ansprüche 2, 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einführen und in positioniertem Zustand der rohrähnlichen Vorrichtung bzw. der Lanze (20) kein Kühlmittelfluss in die rohrähnliche Vorrichtung bzw. die Lanze (20) oder in den dünnwandigen Behälter (25) einströmt.
11. Vorrichtung zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen in Be- hältern und Anlagen zur Verwendung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine rohrförmig gestaltete Lanze ist und Zufuhrmittel (1, 2) aufweist, um flüssige oder gasförmige Komponenten, oder ein explosives teilweise gasförmiges Gemisch (7) in den Bereich von verschmutzten bzw. mit Anbackungen (6) versehenen Wandbereich (5) des Behälters zu führen.
12. Vorrichtung zum Reinigen von Verschmutzungen bzw. Anbackungen in Behältern und Anlagen zur Verwendung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine rohrförmig gestaltete Lanze ist und Zufuhrmittel aufweist, um ein explosives teilweise gasförmiges Gemisch (7) oder ein explosives Gemisch bildende flüssige oder gasförmige
Komponenten in den Bereich von verschmutzten bzw. mit Anbackungen versehenen Wandbereich des Behälters zu führen, und dass sie am in den Behälter zu führenden Ende der rohrförmig gestalteten Lanze Mittel (25) zum Verhindern der Verdünnung der mindestens teilweise gasförmigen Komponenten und/oder des explosiven Gemischs (7) beinhaltet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zündmittel (8) zum Zünden des explosiven Gemisches oder der ein explosives Gemisch (7) bildenden Komponenten aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung der Verdünnung der mindestens teilweise gasförmigen Komponenten und/oder des explosiven Gemischs (7) ein dünnwandiger Behälter (25) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Kühlung des Lanzenschafts und/oder eine Kopfkühlung beinhaltet.
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