EP2373928B1

EP2373928B1 - Reinigungsgerät für einen konvektionsabschnitt einer wärmekraftanlage

Info

Publication number: EP2373928B1
Application number: EP09795729.4A
Authority: EP
Inventors: Richard Zachay
Original assignee: Clyde Bergemann GmbH Maschinen und Apparatebau
Current assignee: Clyde Bergemann GmbH Maschinen und Apparatebau
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: WO2010066610A1; EP2373928A1; US9021653B2; US20110296837A1; CN102245971A; DE102008060887A1; CN102245971B

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät zum Reinigen von Heizflächen im Inneren einer Wärmekraftanlage, insbesondere in einem sogenannten Konvektionsabschnitt der Wärmekraftanlage. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Wärmekraftanlagen nach Art einer Müllverbrennungsanlage, einer Ersatzbrennstoffanlage oder einer Biomasse-Verbrennungsanlage. Dort sind (insbesondere im sogenannten Konvektionsabschnitt) regelmäßig viele Heizflächen vorgesehen, die mit dem Rauchgas aus der Verbrennung im Feuerraum der Wärmekraftanlage in Kontakt gebracht werden. Über diese konvektiven Heizflächen wird die Temperatur des Rauchgases gesenkt und gleichzeitig die vom Rauchgas abgegebene Energie in Form von Wärme an einen Kühlmedium-Kreislauf übertragen. Diese Heizflächen werden insbesondere mit beabstandeten Wärmetauscherrohren nach Art von Paketen und/oder nach Art einer Deckfläche für die Wandung der Wärmeanlage bereitgestellt, insbesondere als sogenannten Überhitzer, Verdampfer und/oder Economizer.
In solchen Wärmekraftanlagen führt das Rauchgas eine Reihe von Verbrennungsrückständen mit sich mit, die in Folge des Kontaktes mit der konvektiven Heizfläche insbesondere dort abgelagert werden. Gerade bei den vorstehend genannten Brennstoffen und den jeweils vorliegenden Temperaturen können feste und/oder pastöse Rückstände auf den Heizflächen gebildet werden. Diese, die Heizflächen bedeckenden, Rückstände verringern den Wärmeübergang vom Rauchgas hin zum Kühlmedium und reduzieren daher den Wirkungsgrad einer solchen Wärmekraftanlage. Zudem ist zu berücksichtigen, dass diese Rückstände auch den frei durchströmbaren Querschnitt der Wärmekraftanlage reduzieren, wodurch eine unerwünschte Erhöhung des Strömungswiderstandes und/oder eine verstärkte Korrosion stattfinden können.
Zur Reinigung solcher Heizflächen ist bekannt, neben mechanischen Klopfern z. B. auch sogenannte Rußbläser einzusetzen. Rußbläser werden dazu verwendet, einen Strom eines (in Abhängigkeit des Einsatzortes gewählten) Blasmediums, wie etwa Dampf, Luft und/oder Wasser auf Wärmetauscherflächen von Wärmekraftanlagen zu strahlen. Diese Rußbläser werden periodisch während des Betriebes der Wärmekraftanlage betätigt, um die Heizflächen zur Wiederherstellung der gewünschten Betriebseigenschaften zu reinigen. Üblicherweise weisen solche Rußbläser ein Lanzenrohr auf, welches mit einer unter Druck stehenden Blasmediumquelle verbunden ist. Der Rußbläser umfasst außerdem zumindest eine Düse, aus welcher das Blasmedium in Gestalt eines Stroms oder Strahls ausgetragen wird. In einem rückziehbaren Rußbläser wird das Lanzenrohr periodisch in das Innere der Wärmekraftanlage eingefahren und aus diesem zurückgezogen, wenn bzw. während das Blasmedium aus den Düsen ausgetragen wird. In einem stationären Rußbläser nimmt das Lanzenrohr in der Wärmekraftanlage eine stationäre Stellung ein und wird periodisch gedreht, während das Blasmedium aus den Düsen ausgetragen wird. In jedem Fall erzeugt die Stoßauswirkung des ausgetragenen Blasmediums auf die Rückstände, die sich auf der Heizfläche angesammelt haben, einen Temperaturschock sowie einen mechanischen Schock, der die Rückstände lösen soll. Als Beispiel für einen solchen Rußbläser wird hier auch auf die WO-A-2001/051852 verwiesen.
Üblicherweise wurde bislang im Konvektionsabschnitt der Wärmekraftanlage mit Dampf gereinigt. Dieser Dampf wurde bei Wärmekraftanlagen, die beispielsweise mit Kohle betrieben wurden, aus dem Kühlkreislauf vor der Turbine abgezogen und den Rußbläsern zur Verfügung gestellt. Der Einsatz von Brennstoffen geringeren Heizwertes, wie beispielsweise Müll oder Biomasse, führte zu einer geringeren bzw. minderwertigeren Dampfproduktion, so dass hier der Dampf nicht mehr mit ausreichender kinetischer Energie auf die Heizfläche gegeben werden kann. Außerdem ist der Dampf teilweise sehr feucht, was zu einer gesteigerten Korrosion führen konnte. Daneben wurde festgestellt, dass gerade bei diesen Brennstoffen sehr schwer zu entfernende Rückstände auf den Heizflächen gebildet werden, die bei Behandlung mit Wasser-Dampf wie Zement verbacken und folglich binnen weniger Wochen des Betriebes der Wärmeanlage dazu führten, dass hier eine mechanische Abreinigung bei abgeschalteter Wärmekraftanlage durchgeführt werden muss.
Darüber hinaus wurden Versuche unternommen, auch im Bereich des Konvektionsabschnittes einer Wärmekraftanlage eine Behandlung der Rückstände mit Wasser durchzuführen. Hierbei wurde jedoch als problematisch angesehen, dass nicht sichergestellt werden kann, dass das Wasser bei der geringen Vorschubgeschwindigkeit über einen Blasweg von beispielsweise mehr als 5 Meter noch flüssig vorliegt. Vielmehr wurde das Wasser schließlich doch dampfförmig, bevor dieses an die Heizflächen abgegeben wurde, was bei den dort herrschenden Temperaturen von bis zu 1000 °C und der geringen Menge von ca. 0,4 l/sec. nachvollziehbar ist. Außerdem musste gleichermaßen ein Weg gefunden werden, der in Folge der flüssigen Zugabe zu erwartenden erhöhten Korrosionsgefahr entgegenzutreten.
Aus der US-A-5 416 946 ist ein Rußbläser mit einem Flüssigkeitsleitsystem und einer Flüssigkeitsverteileinrichtung bekannt. Das Flüssigkeitsleitsystem weist ein Stellmittel auf, mit dem eine Rücklaufleitung des Rußbläsers verschlossen werden kann. Zudem offenbart die US-A-2 257 936 einen Rußbläser für einen Verbrennungskessel. Der Rußbläser verfüge über zwei konzentrisch teleskopierbare Lanzenrohre, wobei ein unter Druck stehendes Reinigungsmedium von einem Einlass direkt zu einer Auslassdüse strömen kann.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Reinigungsgerät angegeben werden, das konstruktiv einfach aufgebaut und mit geringerem steuerungstechnischem Aufwand betreibbar ist. Dabei soll die Reinigung eines Konvektionsabschnittes einer Wärmekraftanlage besonders schonend und effektiv während des Betriebes der Wärmekraftanlage realisiert werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Reinigungsgerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Reinigung von Heizflächen eines Konvektionsabschnitts einer Wärmekraftanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Weitere 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. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt zusätzliche Ausführungsbeispiele an.
Das erfindungsgemäße Reinigungsgeräte umfasst zumindest:

eine Halterung,
eine Lanze mit einer Flüssigkeitsverteileinrichtung,
eine Antriebseinheit für eine translatorische Bewegung der Lanze in der Halterung,
ein Flüssigkeitsleitsystem mit einem Zulauf, einem Rücklauf und Strömungspfaden, ausgehend vom Zulauf hin zum Rücklauf und zur Flüssigkeitsverteileinrichtung, wobei wenigstens ein Stellmittel zur bedarfsgerechten Verbindung des Zulaufs mit dem Rücklauf oder der Flüssigkeitsverteileinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Flüssigkeitsleitsystem in der Lanze eine drucksensible Weiche ausbildet, welche bei einem vorgegebenen Druckniveau nachgibt, so dass eine Flüssigkeit durch die drucksensible Weiche hindurch zur Flüssigkeitsverteileinrichtung strömen kann.

Das Reinigungsgerät ist insbesondere nach Art eines Rußbläsers, Lanzenschraubbläsers oder dergleichen aufgebaut. Zu diesem Zweck ist eine Halterung vorgesehen, die beispielsweise nach Art eines Gerüstes, eines Tragsystems mit/oder ohne Gehäuse ausgeführt sein kann. In dieser Halterung wird nun eine Lanze mit der Flüssigkeitsverteileinrichtung vom Boden beabstandet gehalten bzw. geführt. Die Lanze ist im Wesentlichen metallisch und rohrähnlich aufgebaut, wobei bevorzugt an einem rückwärtigen Ende die zur Reinigung eingesetzte Flüssigkeit zugeführt, die Lanze durchströmt und bedarfsgerecht über die Flüssigkeitsverteileinrichtung am gegenüberliegenden Ende abgegeben wird. Die Flüssigkeitsverteileinrichtung kann als Öffnung, als Düse oder in sonstiger Weise ausgestaltet sein. Grundsätzlich kann die Lanze auch mehrere Öffnungen bzw. Düsen zur Abgabe der Flüssigkeit ausbilden. Bevorzugt, ebenfalls an der Halterung befestigt, ist eine Antriebseinheit für eine translatorische Bewegung (Linearbewegung, Axialbewegung) der Lanze in der Halterung. Die Antriebseinheit, beispielsweise ein Motor, dient insbesondere dazu, die Lanze als Ganzes oder einen Teilbereich davon gegenüber der Halterung zu verschieben bzw. zu bewegen. Grundsätzlich ist möglich, dass auch mehrere Antriebe für unterschiedliche Bewegungen oder aber ein Antrieb für mehrere Bewegungen (axial und/oder rotatorisch) vorgesehen sind. Demnach dient die Halterung insbesondere auch als Führung und Stütze für die Lanze in den unterschiedlichen Bewegungsphasen.
Dieses Reinigungsgerät ist nunmehr mit einem Flüssigkeitssystem ausgeführt, das (mehrere) Strömungspfade im Inneren der Lanze ausbildet. Ein erster Strömungspfad ist nun z. B. in der Weise gestaltet, dass die Flüssigkeit vom Zulauf kommend in die Lanze einströmt, diese axial durchströmt und schließlich wieder über den Rücklauf mit entgegengesetzter Strömungsrichtung verlässt. Ein zweiter Strömungspfad ist dahingehend so gestaltet, dass die Flüssigkeit die Lanze über den Zulauf erreicht, die Lanze durchströmt und die Lanze über die Flüssigkeitsverteileinrichtung verlässt. Insbesondere sind nur diese beiden unterschiedlichen Strömungspfade bei der Lanze realisiert. Nunmehr sind Stellmittel vorgesehen, die einen bedarfsgerechten Wechsel der ausgebildeten Strömungspfade im Inneren der Lanze zur Folge haben. Das Stellmittel kann dabei im einfachsten Fall so ausgeführt sein, dass entweder nur der erste Strömungspfad oder der zweite Strömungspfad ausgebildet ist (binäre Stellungen: ein/aus), bei einem anderen Stellmittel kann jedoch auch mindestens eine Zwischenposition vorgesehen sein, bei den also die Flüssigkeit (jeweils teilweise) sowohl dem ersten Strömungspfad als auch dem zweiten Strömungspfad folgt.
Diese Ausgestaltung des Reinigungsgerätes ermöglicht es nun, dass während des Betriebes des Reinigungsgerätes die Lanze (in der aktiven Phase) kontinuierlich mit (kaltem) Wasser oder einer anderen geeigneten Reinigungsflüssigkeit durchströmt wird. Beim Einfahren der Lanze in die Wärmekraftanlage durch die Wandung hindurch wird die Lanze den heißen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Das die Lanze durchströmende Wasser bildet einen internen Kühlkreislauf für die Lanze und gewährleistet, dass das darin befindliche Wasser auch noch bei bereits einem längeren Verfahrweg bzw. einer längeren Verweilzeit der Lanze flüssig vorliegt. Damit kann die Lanze des Reinigungsgerätes beispielsweise über mehr als 5 m oder sogar 10 m in die inneren Bereiche der Wärmekraftanlagen eingefahren werden, bevor letztendlich die Flüssigkeit abgegeben wird, ohne dass das in der Lanze befindliche Wasser verdampft. Erst wenn die Lanze bzw. die Flüssigkeitsverteileinrichtung exakt zu der gewünschten Heizfläche ausgerichtet ist, können die Stellmittel aktiviert werden, so dass die Flüssigkeit über die Flüssigkeitsverteileinrichtung insbesondere unmittelbar binnen weniger Sekunden abgegeben werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird also der interne Kühlkreislauf der Lanze als Reservoir für die Zugabe der Reinigungsflüssigkeit genutzt.
Das Flüssigkeitssvstem bildet in der Lanze eine drucksensible Weiche. Das heißt mit anderen Worten insbesondere, dass in die Lanze integriert Komponenten vorgesehen sind, die selbständig in Folge unterschiedlicher Druckzustände im Inneren der Lanze bzw. des Flüssigkeitsleitsystems Strömungsumlenkungen hin zu konkret vorgegebenen Strömungspfade realisieren. Insbesondere ist die drucksensible Weiche so ausgestaltet, dass diese bei einem niedrigen Druckniveau einen ersten Strömungspfad in der Lanze realisiert, bei dem die Flüssigkeit vom Zulauf hin zum Rücklauf strömt. Bei einem höheren Druckniveau "schaltet" die drucksensible Weiche das Flüssigkeitsleitsystem so um, dass die Flüssigkeit (zumindest teilweise) nun vom Zulauf hin zur Flüssigkeitsverteileinrichtung strömt. Wird dieses erhöhte Druckniveau aufrecht erhalten, erfolgt also (zeitlich ebenso lang) eine Abgabe der Flüssigkeit über die Flüssigkeitsverteileinrichtung- wohingegen der Strömungspfad vom Zulauf hin zum Rücklauf selbständig wieder realisiert ist, wenn das Druckniveau unter ein vorgegebenes Niveau fällt.
Gemäß einer Weiterbildung des Reinigungsgerätes sind die Strömungspfade mit konzentrischen, zumindest teilweise zueinander relativ bewegbaren Rohren gebildet. Insbesondere ist das Reinigungsgerät so aufgebaut, dass sowohl das ZulaufSystem als auch das Rücklauf-System jeweils mit zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren und abgedichteten Rohren (Innenrohr/Außenrohr) gebildet sind. So ist ganz besonders bevorzugt, dass die Lanze außen ein äußeres Zulaufrohr ausbildet, das letztendlich die Begrenzung zur Umgebung darstellt und insbesondere auch die Flüssigkeitsverteileinrichtung ausbildet. Dieses äußere Zulaufrohr ist flüssigkeitsdicht auf/in einem inneren Zulaufrohr gelagert. Die Antriebseinheit bewirkt nun, dass das äußere Zulaufrohr auf/in dem inneren Zulaufrohr translatorisch bzw. axial verschoben wird, so dass die Weglänge der einströmenden Flüssigkeit über den Zulauf an der inneren Mantelfläche zunächst des inneren Zulaufrohres und dann auch des äußeren Zulaufrohres entlang strömt. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit, ausgehend vom Zulauf bis hin zur gegenüberliegenden Flüssigkeitsverteileinrichtung, strömen. Dieser erste Strömungspfad ist nach innen durch zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbare und abgedichtete Rücklaufrohre begrenzt. Ein äußeres Rücklaufrohr ist beispielsweise mit dem äußeren Zulaufrohr nahe der Flüssigkeitsverteileinrichtung so befestigt, dass dieses bei der axialen Bewegung mit bewegt wird. Das äußere Rücklaufrohr ist dabei ebenfalls flüssigkeitsdicht außen/innen an dem inneren Rücklaufrohr positioniert. Die Antriebseinheit bewirkt nun insbesondere, dass mit der Verschiebung des äußeren Zulaufrohres auf/in das innere Zulaufrohr gleichermaßen das äußere Rücklaufrohr auf/in dem inneren teleskopartig verschoben wird. Mit diesem Rohrsystem kann folglich konstruktiv sehr einfach die Ausbildung der unterschiedlichen Strömungspfade realisiert werden.
Darüber hinaus wird als vorteilhaft angesehen, dass das wenigstens eine Stellmittel ein Verschlussmittel für den Rücklauf umfasst. Das Reinigungsgerät mit der Halterung wird üblicherweise außen benachbart zur Wandung der Wärmekraftanlage angebaut. An einem rückwärtigen Ende tritt der Rücklauf aus dem Reinigungssystem aus und ist somit weit entfernt und gut erreichbar von der Wärmekraftanlage angeordnet. Hier können nun also für einen Handbetrieb und/oder einen automatischen Betrieb Stellmittel positioniert werden, mit denen die unterschiedlichen Strömungspfade im Inneren der Lanze bedarfsgerecht ausgebildet werden können. Als Verschlussmittel kommen hier insbesondere Ventile und/oder Schieber in Betracht. Mit diesen Verschlussmitteln ist es möglich, den Querschnitt des Rücklaufs zu reduzieren oder zu erweitern, so dass die rückströmende Menge der Flüssigkeit reguliert werden kann. Wird der Rücklauf (teilweise) verschlossen, steigt der Druck im Inneren der Lanze an. Dieser Effekt kann ausgenutzt werden, um die Flüssigkeitsverteileinrichtung zu aktivieren. Jedenfalls wird jedoch auch der erste Strömungspfad vom Zulauf hin zum Rücklauf (teilweise) unterbrochen, so dass gegebenenfalls eine Zwangsführung der Flüssigkeit hin zur Flüssigkeitsverteileinrichtung stattfindet.
Ganz besonders bevorzugt wird als drucksensible Weiche ein Ventil oder eine Drossel vorgesehen. Bei einem Ventil kommen insbesondere federgelagerte Rückschlagventile oder Überdruckventile in Betracht. Diese versperren beispielsweise den zweiten Strömungspfad bis der Druck der Flüssigkeit in der Lanze ausreichend hoch ist und damit das federvorgespannte Ventil geöffnet wird. Technisch noch einfacher, und im Hinblick auf die hohen Temperaturen gegebenenfalls auch noch störungsunempfindlicher, ist der Einsatz einer Drossel (z. B. eine Rohrverengung) als drucksensible Weichen. Die Drossel ist insbesondere als Strömungsquerschnittsverengung für die Flüssigkeit ausgestaltet. Sie wird erst durchströmt, wenn ein gewisses Druckniveau im Inneren der Lanze vorliegt. Außerdem kann die Drossel in einem Strömungsschatten (weniger durchströmter Abschnitt der Lanze) der Flüssigkeit im Hinblick auf den ersten Strömungspfad, bei dem die Flüssigkeit vom Zulauf hin zum Rücklauf fließt, angeordnet sein. Folglich wird die Drossel also erst bei der gewünschten Verbindung des Zulaufs mit der Flüssigkeitsverteileinrichtung vollumfänglich mit Flüssigkeit beaufschlagt. Hierzu kann die Drossel beispielsweise im Umlenkbereich bzw. nahe der Verteileinrichtung angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Reinigungsgerät eine Bahnkorrektureinrichtung aufweist. Bei dieser Bahnkorrektureinrichtung handelt es sich insbesondere um eine Positioniereinrichtung, mit der das Reinigungsgerät zur zumindest teilweisen Kompensation einer Durchbiegung eines freitragenden Abschnitts des Reinigungsgeräts, insbesondere eines freitragenden Abschnitts eines Reinigungsgeräts innerhalb einer Wärmekraftanlage, insbesondere vertikal verschwenkbar ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Reinigungsgerät mit Hilfe der Bahnkorrektureinrichtung relativ zu einer (fiktiven) horizontalen Ebene insbesondere vertikal verschwenkbar ist, so dass eine Durchbiegung eines freitragenden Abschnitts des Reinigungsgeräts relativ zu dieser (fiktiven) horizontalen Ebene reduziert wird. Klarzustellen ist, dass es sich bei der Verschwenkung auch um eine Drehung des Reinigungsgerätes, insbesondere um einen Drehpunkt, der sich insbesondere im Bereich einer Öffnung einer Wandung einer Wärmekraftanlage befindet, handeln kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise insbesondere die Absenkung einer Flüssigkeitsverteileinrichtung des Reinigungsgeräts infolge einer schwerkraftbedingten Durchbiegung eines freitragenden Abschnitts des Reinigungsgeräts zumindest teilweise kompensiert werden, wodurch eine Reinigung von horizontalen Bereichen, insbesondere von Wärmekraftanlagen, im Wesentlichen unabhängig von der Länge eines freitragenden Abschnitts des Reinigungsgeräts erfolgen kann. Die Bahnkorrektureinrichtung ist bevorzugt in einem der Flüssigkeitsverteileinrichtung gegenüberliegendem Bereich, insbesondere an einem der Flüssigkeitsverteileinrichtung gegenüberliegenden Ende des Reinigungsgeräts, angeordnet. Insbesondere kommt hierfür eine hintere Aufhängung des Reinigungsgerätes in Betracht. Bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung der Bahnkorrektureinrichtung als Spindelantrieb, wobei die Bahnkorrektureinrichtung (insbesondere datenleitend) mit einer Steuerung verbunden und insbesondere von dieser gezielt betätigbar ist. Besonders bevorzugt ist die Anwendung einer Bahnkorrektureinrichtung in Verbindung mit einer Anbindung des Zulaufs und/oder des Ablaufs des Reinigungsgeräts an ein Flüssigkeitsversorgungssystem mit einer oder mehreren (flexiblen) Schlauchverbindungen.
Im Hinblick auf das vorstehende Konzept wird insbesondere vorgeschlagen, dass im Bereich der hinteren (äußeren) Aufhängung der Lanze eine Bahnkorrektureinrichtung mechanisch und steuerungstechnisch eingebunden wird. Während der Inbetriebnahme des Reinigungsgerätes wird in Abhängigkeit des Fahrweges der Lanze in die Wärmekraftanlage hinein und/oder der Temperatur die Flüssigkeitsverteileinrichtung anhand einer vorbekannten Bahnkurve (Verlauf bzw. Absinken der Flüssigkeitsverteileinrichtung infolge der freitragenden Länge der Lanze) mittels des Stellantriebes in die gewünschte vertikale Lage positioniert, steuerungstechnisch verarbeitet und gespeichert. Beim Betrieb kann die Bahnkorrektureinrichtung dann (ggf. nur zu bestimmten Zeitpunkten und/oder Situationen der Bahnkurve) aktiviert werden, wobei der hintere Bereich der Lanze abgesenkt wird. Somit wird erreicht, dass die (insbesondere radial Wasser verteilende) Flüssigkeitsverteileinrichtung Flüssigkeiten tief in die (schmale) Spalte zwischen den Wärmetauscherrohren hinein abgeben kann, so dass die Beaufschlagung der Wärmetauscherrohre selbst reduziert oder gar vermieden werden kann. Dieses Konzept kann ggf. auch unabhängig von der konkreten Gestalt der Lanze eingesetzt werden, ist aber insbesondere bei einem Reinigungsgerät mit einem flexiblen Zulauf (z. B. nach Art eines Schlauches) sehr vorteilhaft.
Zudem wird als vorteilhaft angesehen, dass eine Mehrzahl der hier erfindungsgemäß beschriebenen Reinigungsgeräte bei einer Wärmekraftanlage mit einem Konvektionsabschnitt vorgesehen sind, wobei ein Flüssigkeitsversorgungssystem und eine Steuerung für den sequentiellen Betrieb der Reinigungsgeräte vorgesehen sind. Bei der Wärmekraftanlage handelt es sich dabei bevorzugt um eine der folgenden thermischen Anlagen: Müllverbrennungsanlage, Ersatzbrennstoffverbrennungsanlage, Biomasse-Verbrennungsanlage. Insbesondere wird ein einzelnes Flüssigkeitsversorgungssystem für alle vorgesehenen Reinigungsgeräte bereitgestellt. Eine für den Betrieb aller Reinigungsgeräte vorgesehene Steuerung realisiert den sequentiellen Betrieb des Reinigungsgerätes während des Betriebes der Wärmekraftanlage in der Weise, dass jeweils nur ein Reinigungsgerät aktiv in den Konvektionsabschnitt eingefahren wird und dort gezielt reinigt. Die Steuerung dient insbesondere auch dazu, auf die Stellmittel zur bedarfsgerechten Verbindung des Zulaufs mit dem Rücklauf oder der Flüssigkeitsverteileinrichtung bei jedem Reinigungsgerät einzuwirken. Die Steuerung kann hierzu insbesondere auch auf sensorisch erfasste Messwerte, Informationen zur Verschmutzung der Heizflächen etc. zurückgreifen.
Zudem wird als vorteilhaft angesehen, dass der Konvektionsabschnitt der Wärmekraftanlage beabstandete Wärmetauscherrohre aufweist und die Reinigungsgeräte durch eine Wandung der Wärmekraftanlage in den Konvektionsabschnitt translatorisch einbringbar sind, so dass die Flüssigkeitsverteileinrichtung der Lanze die beabstandeten Wärmetauscherrohre erreicht. Damit ist insbesondere gemeint, dass der Teilbereich der Lanze, der die Flüssigkeitsverteileinrichtung bildet, in unmittelbarer Nachbarschaft der zu reinigenden Wärmetauscherrohre positioniert wird. Soll keine Reinigung stattfinden, befindet sich die Lanze außerhalb der Wärmekraftanlage. Zur Reinigung wird die Lanze nun durch eine entsprechende Luke der Wandung der Wärmekraftanlage eingeführt und über einen Verfahrweg von beispielsweise bis zu 5 m oder sogar bis zu 10 m in innere Bereiche der Wärmekraftanlage eingeführt. So kann die Flüssigkeitsverteileinrichtung der Lanze beispielsweise unterhalb oder neben die zu reinigenden Wärmetauscherrohre im Inneren der Wärmekraftanlage positioniert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Reinigung von beabstandete Wärmetauscherrohre aufweisende Heizflächen eines Konvektionsabschnittes einer Wärmekraftanlage mit einem hier erfindungsgemäßen Reinigungsgerät vorgeschlagen, wobei eine intermittierende Abgabe einer Flüssigkeit zwischen die beabstandeten Wärmetauscherrohre erfolgt. Das heißt mit andere Worten, dass das Reinigungsgerät, bei dem die Reinigungsflüssigkeit regelmäßig strahlförmig radial zur Lanze austritt, so in innere Bereiche der Wärmekraftanlage bzw. des Konvektionsabschnittes eingefahren wird, dass der Flüssigkeitsstrahl (im Wesentlichen) nur zwischen die beabstandeten Wärmetauscherrohre abgegeben wird. Insbesondere ist eine direkte Bestrahlung der Wärmetauscherrohre mit dem Versorgungsdruck der Flüssigkeit zu vermeiden. Die Stellmittel bzw. Verschlussmittel können nun dazu eingesetzt werden, den Druck bzw. die Reichweite des abgegebenen Flüssigkeitsstrahls zur Reinigung der Heizflächen einzustellen. Insbesondere können so Drücke von 2 bar bis beispielsweise 10 bar gezielt eingestellt werden. Während die Lanze dabei nicht mehr axial bewegt wird, kann zusätzlich eine (begrenzte) Rotation durchgeführt werden, so dass beispielsweise Blaswinkel im Bereich von beispielsweise 60° realisiert werden, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Flüssigkeitsdrücken.
Als vorteilhaft wird auch ein Verfahren angesehen, bei dem die von einem Zulauf kommende Flüssigkeit nach Art eines Mantelstromes in der Lanze bis hin zu einem Umgebungsbereich der Flüssigkeitsverteileinrichtung und bedarfsgerecht zeitweise a) innerhalb des Mantelstromes zurück zum Rücklauf oder b) in die Flüssigkeitsverteileinrichtung strömt. Bei dieser Realisierung des Flüssigkeitsleitsystems im Inneren der Lanze wird erreicht, dass die kalte, vom Zulauf kommende, Flüssigkeit die äußeren Rohre der Lanze kontaktiert und damit kühlt. Dieser zylindrische Strom nach Art eines Mantels wird bevorzugt über die gesamte Länge der Lanze bis hin zu einem Umgebungsbereich der Flüssigkeitsverteileinrichtung während allen Betriebsphasen des Reinigungsgerätes aufrecht erhalten. Soll nicht gereinigt werden, strömt die Flüssigkeit nun innerhalb des Mantelstromes wieder zurück zum Rücklauf (Variante a)). In dem Fall der Reinigung kann beispielsweise über die Stellmittel und eine drucksensible Weiche eine Richtungsumkehr der Flüssigkeit erreicht werden, so dass die Flüssigkeit nicht innerhalb des Mantelstromes zurück zum Rücklauf strömt, sondern in die Flüssigkeitsverteileinrichtung hinein und damit aus der Lanze heraus (Schritt b)).
Ferner ist auch vorteilhaft, wenn eine Durchbiegung eines freitragenden Bereichs des Reinigungsgeräts kompensiert wird. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Kompensation der Durchbiegung des freitragenden Bereichs des Reinigungsgeräts in Abhängigkeit der Länge des freitragenden Bereichs des Reinigungsgeräts, insbesondere durch (vertikales) Verschwenken des Reinigungsgerätes erfolgt. Insbesondere ist durch die Kompensation der Durchbiegung des freitragenden Bereichs des Reinigungsgeräts in vorteilhafter Weise eine Führung einer Flüssigkeitsverteileinrichtung des Reinigungsgerätes in einer (weitgehend) horizontalen Ebene im Wesentlichen unabhängig von der Länge des freitragenden Bereichs des Reinigungsmittels möglich. Ergänzend wird hier auf die obigen Ausführungen zur Bahnkorrektureinrichtung verwiesen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung aufzeigen, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt schematisch:

Fig. 1:: eine Ausgestaltung einer Wärmekraftanlage,
Fig. 2:: eine Ausgestaltung eines Reinigungsgerätes,
Fig. 3:: eine weitere Ausführungsvariante eines Reinigungsgerätes in einer ersten Betriebsphase, und
Fig. 4:: das Reinigungsgerät aus Fig. 3 in einer zweiten Betriebsphase.

Die Fig. 1 zeigt eine Wärmekraftanlage 17, beispielsweise für eine Müllverbrennung oder eine Biomasse-Verbrennung. Unten links dargestellt ist dabei der Feuerraum 27, in dem der Müll bzw. die Biomasse verbrannt wird. Das dabei entstehende Rauchgas strömt in Strömungsrichtung 28 zunächst durch eine Reihe von Leerzügen 29. Dabei können an den Wandungen des Feuerraumes 27 bzw. der Leerzüge 29 ebenfalls Pakete aus beabstandeten Wärmetauscherrohren vorgesehen sein, so dass hier ein erster Wärmeaustausch realisiert ist. Zudem können hier Sensoren 26 vorgesehen sein, anhand derer die Verschlackung und/oder Zustandsparameter des Rauchgases erfasst werden können.
Nach dem Durchströmen der Leerzüge 29 erreicht das Rauchgas den sogenannten Konvektionsabschnitt 18. Hier sind viele paketartig angeordnete, in den Strömungsquerschnitt hinein ragende bzw. hängende Heizflächen 23 angeordnet, welche von dem Rauchgas umströmt und/oder durchströmt werden. Diese Heizflächen 23 sind mit einem Kühlmedium-Kreislauf 31 verbunden, so dass das die Heizflächen 23 durchströmende Kühlmedium durch den Kontakt des Rauchgases erhitzt wird. Der dabei erzeugte Dampf dient der Energiegewinnung, beispielsweise indem dieser durch eine entsprechende Turbine hindurchgeführt wird.
Zur Reinigung dieser Heizflächen 23 ist hier eine Vielzahl von Reinigungsgeräten 1 vorgesehen, beispielsweise nach Art sogenannter Rußbläser, mit denen die Schlacke bzw. Rückstände auf den Heizflächen 23 entfernt werden, so dass diese z. B. in darunter angeordnete Trichter 30 fallen, wo sie gegebenenfalls entfernt werden können.
Gerade für diese Reinigung der Heizflächen 23 im Bereich des Konvektionsabschnittes 18 der Wärmekraftanlage 17 kann ein Reinigungsgerät 1 vorgesehen sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Reinigungsgerät 1 umfasst dabei eine Halterung 2, beispielsweise nach Art eines Rahmens, die mit Stahlträgern oder dergleichen und gegebenenfalls einem Gehäuse ausgebildet ist. Diese Halterung 2 dient zur Fixierung bzw. Lagerung der Lanze 3 und einer Antriebseinheit 5, hier nach Art eines Motors. Mit der Antriebseinheit 5 wird die Lanze 3 gegenüber der Halterung 2 axial bzw. translatorisch verfahren, so dass die Lanze 3 durch die Wandung 22 der Wärmekraftanlage hinein in den Innenbereich verfahren wird. Dies ist hier ebenfalls rechts in Fig. 2 angedeutet. Zusätzlich zu dieser translatorischen Bewegung kann die Lanze gegebenenfalls auch noch eine rotatorische Schwenkbewegung durchführen, so dass die über die Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 abgegebenen Flüssigkeit beispielsweise zwischen beabstandete Wärmetauscherrohre 21 eingebracht werden kann und die Zwischenräume von Rückständen bzw. Verschlackungen befreit. Zudem weist das Reinigungsgerät 1 eine Bahnkorrektureinrichtung 34 auf, mit der das Reinigungsgerät 1 vertikal verschwenkt werden kann. Die Bahnkorrektureinrichtung 34 ist bevorzugt als Spindelantrieb ausgeführt, der das Ende der Lanze 3, welches sich nahe dem Zulauf 7 (insbesondere bei einem flexiblen) befindet, nach unten bewegt, wenn die Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 weiter ins Innere der Wärmekraftanlage 17 eingeführt wird, so dass a) die Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 im Wesentlichen auf derselben Horizontale bleibt und/oder b) der abgegebene Flüssigkeitsstrahl im Wesentlichen (nur) vertikal verläuft.
Der der Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 gegenüberliegende rückwärtige Bereich des Reinigungsgerätes ist beispielsweise durch einen ortsfesten Zulauf 7 und Rücklauf 8 für die Flüssigkeit ausgestaltet. Hierzu kommen insbesondere Rohre und/oder Schläuche in Betracht. Der Zulauf 7 ist beispielsweise an ein Flüssigkeitsversorgungssystem angeschlossen, so dass hier die Flüssigkeit (insbesondere Wasser) bedarfsweise, z. B. sobald die Lanze 3 in die Wärmeanlage hinein verfahren werden soll, in die Lanze 3 einströmen kann. Ebenfalls an dem rückwärtigen Ende ist dann im bzw. am Rücklauf 8 ein Stellmittel 10 vorgesehen, das beispielsweise über eine Steuerung 20 gezielt betätigbar ist. Die Steuerung 20, die hier neben der Betätigung des Stellmittels 10 auch für den Betrieb der Antriebseinheit 5 verantwortlich ist, kann für jedes Reinigungsgerät 1 separat ausgebildet sein, es ist aber auch möglich, dass die Steuerung 20 mehrere Reinigungsgeräte 1 und/oder Stellmittel 10 betätigt.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen nun vereinfacht eine besonders einfache Konstruktion eines solchen Reinigungsgerätes (hier im Wesentlichen nur den Teil der Lanze 3), bei dem ein Flüssigkeitsleitsystem 6 mit einem Zulauf 7 und einem Rücklauf 8 ausgebildet ist, wobei zwei unterschiedliche Strömungspfade 9 mittels eines Verschlussmittels 15 am Rücklauf 8 bedarfsgerecht realisiert werden können.
In Fig. 3 ist die teilweise teleskopisch verfahrene Lanze 3 dargestellt, wobei die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsversorgungssystem 19 über den Zulauf 7 einströmt und die Lanze 3 schließlich wieder über den Rücklauf 8 verlässt. Damit ist die Betriebsphase realisiert, bei der die Flüssigkeit (nur) zur Kühlung der Lanze 3 eingesetzt wird. Die Flüssigkeit strömt dabei über den Zulauf 7 in einen zylinderförmigen Ringraum ein, der zwischen dem äußeren Zulaufrohr 14 und dem inneren Zulaufrohr 13 einerseits und dem äußeren Rücklaufrohr 12 und dem inneren Rücklaufrohr 11 andererseits begrenzt ist. Dabei ist eine Art Mantelstrom 24 mit der Flüssigkeit gebildet, so dass die äußere Umgebung der Lanze 3 von dem kühlen Flüssigkeitsstrom kontaktiert ist. Zwischen dem äußeren Zulaufrohr 14 und dem inneren Zulaufrohr 13 ist eine Dichtung 32 (z. B. mehrfache Packung) vorgesehen, die einen Austritt der Flüssigkeit sicher vermeidet. Eine solche Dichtung 32 ist ebenfalls zwischen dem inneren Rücklaufrohr 11 und dem äußeren Rücklaufrohr 12 vorgesehen.
An einem dem Rücklauf 8 gegenüberliegenden stirnseitigen Bereich des äußeren Rücklaufrohres 12 ist eine Führung 33 vorgesehen, mit der das äußere Rücklaufrohr 12 konzentrisch zum inneren Zulaufrohr 13 positioniert ist. Die Führung 33 kann zudem so gestaltet sein, dass das äußere Rücklaufrohr 12 an dem inneren Zulaufrohr 13 fixiert ist, mit diesem also gleichzeitig verfahren wird. Die Führung 33 kann nach Art einer Loch-Ring-Scheibe ausgeführt sein. Im Bereich der Lanzenspitze und insbesondere im Umgebungsbereich 25 der Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 erfolgt eine Strömungsumlenkung in der Weise, dass der Mantelstrom 24 zusammenbricht und eine interne Rückleitung erfolgt. Bereits ein Stück hin in Richtung des Rücklaufs 8 tritt die Flüssigkeit dann in die Rücklaufrohre ein und wird zum Rücklauf 8 geleitet. In das äußere Rücklaufrohr 12 hineinragend ist beispielsweise ein Verbindungsrohr für die Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 entgegengesetzt angeordnet, in dem nun eine drucksensible Weiche 16 angeordnet ist. Aufgrund der hier gezeigten Strömungsführung befindet sich diese drucksensible Weiche 16 im Strömungsschatten und kommt deshalb bei dieser Durchströmung bzw. Stellung des Stellmittels nicht mit einem hohen Druck der Flüssigkeit in Kontakt.
Diese Situation sieht nun anders aus, wenn der Rücklauf 8 durch ein entsprechendes Verschlussmittel 15 vollständig verschlossen wird. Die sich vor dem Verschlussmittel 15 aufbauende Wassersäule führt nun dazu, dass die in das äußere Rücklaufrohr 12 eintretende Flüssigkeit erneut umgelenkt wird und nunmehr die drucksensible Weiche 16 beaufschlagt. Die drucksensible Weiche 16, die beispielsweise als Ventil oder Drossel ausgestaltet ist, gibt bei einem vorgegebenen Druckniveau nach, so dass nun die Flüssigkeit durch die drucksensible Weiche 16 hindurch zur Flüssigkeitsverteileinrichtung 4 strömen kann und folglich so die Lanze 3 verlässt. Gleichermaßen wird auch für diesen Reinigungsprozess die Kühlfunktion aufrecht erhalten, weil auch zu diesem Zeitpunkt die über Zulauf 7 eintretende Flüssigkeit nach Art eines Mantelstromes 24 die Lanze 3 kühlt.
Die beschriebenen Varianten eines Reinigungsgerätes zur Reinigung konvektiver Heizflächen eignen sich insbesondere für Wärmekraftanlagen, die mit Müll oder Biomasse betrieben werden, wobei ein sehr einfacher und effektiver Aufbau der Reinigungsgeräte realisiert ist. Mit der hier gezielten Wasser-Reinigung derartiger Heizflächen kann die Reisezeit solcher Wärmeanlagen deutlich verlängert werden. Außerdem erlaubt die Regulierung des Zugabedrucks für die Flüssigkeit eine auf die Art der Rückstände bzw. Verschlackungen angepasste Zugabe, so dass neben einem einfachen Benetzen auch eine abrasive (Hochdruck-)Bearbeitung und/oder ein einfaches Abschrecken der Verbrennungsrückstände erreicht werden kann.

Bezugszeichenliste

1: Reinigungsgerät
2: Halterung
3: Lanze
4: Flüssigkeitsverteileinrichtung
5: Antriebseinheit
6: Flüssigkeitsleitsystem
7: Zulauf
8: Rücklauf
9: Strömungspfad
10: Stellmittel
11: inneres Rücklaufrohr
12: äußeres Rücklaufrohr
13: inneres Zulaufrohr
14: äußeres Zulaufrohr
15: Verschlussmittel
16: drucksensible Weiche
17: Wärmekraftanlage
18: Konvektionsabschnitt
19: Flüssigkeitsversorgungssystem
20: Steuerung
21: beabstandete Wärmetauscherrohre
22: Wandung
23: Heizfläche
24: Mantelstrom
25: Umgebungsbereich
26: Sensor
27: Feuerraum
28: Strömungsrichtung
29: Leerzug
30: Trichter
31: Kühlmedium-Kreislauf
32: Dichtung
33: Führung
34: Bahnkorrektureinrichtung

Claims

Reinigungsgerät (1), umfassend zumindest:
- eine Halterung (2),

- eine Lanze (3) mit einer Flüssigkeitsverteileinrichtung (4),

- eine Antriebseinheit (5) für eine translatorische Bewegung der Lanze (3) in der Halterung (2),

- ein Flüssigkeitsleitsystem (6) mit einem Zulauf (7), einem Rücklauf (8) und Strömungspfaden (9), ausgehend vom Zulauf (7) hin zum Rücklauf (8) und zur Flüssigkeitsverteileinrichtung (4), wobei wenigstens ein Stellmittel (10) zur bedarfsgerechten Verbindung des Zulaufs (7) mit dem Rücklauf (8) oder der Flüssigkeitsverteileinrichtung (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Flüssigkeitsleitsystem (6) in der Lanze (3) eine drucksensible Weiche (16) ausbildet, welche bei einem vorgegebenen Druckniveau nachgibt, so dass eine Flüssigkeit durch die drucksensible Weiche (16) hindurch zur Flüssigkeitsvertefleinrichtung (4) strömen kann.
Reinigungsgerät (1) nach Patentanspruch 1, bei dem die Strömungspfade (9) mit konzentrischen, zumindest teilweise zueinander relativ bewegbaren Rohren (11, 12, 13, 14) gebildet sind.
Reinigungsgerät (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem das wenigstens eine Stellmittel (10) ein Verschlussmittel (15) für den Rücklauf (8) umfasst.
Reinigungsgerät (1) nach Patentanspruch 1, bei dem die drucksensible Weiche (16) ein Ventil oder eine Drossel aufweist.
Reinigungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, aufweisend eine Bahnkorrektureinrichtung (34).
Wärmekraftanlage (17) mit einem Konvektionsabschnitt (18), aufweisend eine Mehrzahl von Reinigungsgeräten (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der ein Flüssigkeitsversorgungssystem (19) und eine Steuerung (20) für den sequenziellen Betrieb der Reinigungsgeräte (1) vorgesehen sind.
Wärmekraftanlage (17) nach Patentanspruch 6, bei dem der Konvektionsabschnitt (18) beabstandete Wärmetauscherrohre (21) ausweist und die Reinigungsgeräte (1) durch eine Wandung (22) der Wärmekraftanlage (17) in den Konvektionsabschnitt (18) translatorisch einbringbar sind, so dass die Flüssigkeitsverteileinrichtung (4) der Lanze (3) die beabstandeten Wärmetauscherrohre (21) erreicht.
Verfahren zur Reinigung von beabstandete Wärmetauscherrohre (21), aufweisend Heizflächen (23) eines Konvektionsabschnitts (18) einer Wärmekraftanlage (17) mit einem Reinigungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Patentarlsprüche, wobei eine intermittierende Abgabe einer Flüssigkeit zwischen die beabstandeten Wärmetauscherrohre (21) erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 8, bei dem die von einem Zulauf (7) kommende Flüssigkeit nach Art eines Mantelstromes (24) in der Lanze (3) bis hin zu einem Umgebungsbereich (2 5) der Flüssigkeitsverteileinrichtung (4) und bedarfsgerecht zeitweise
a) innerhalb des Mantelstromes (24) zurück zum Rücklauf (8) oder

b) in die Flüssigkeitsverteileinrichtung (4)
strömt.
Verfahren nach Patentanspruch 8 oder 9, wobei eine Durchbiegung eines freitragenden Bereichs des Reinigungsgeräts (1) kompensiert wird.