DE19717378A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Ablagerungen in und an Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohren von Feuerungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen in und an Zuführungsdüsen oder Zufüh­ rungsrohren von Feuerungsanlagen, bei welchen sich aus re­ zirkuliertem Abgas, das einem Feuerraum wieder zugeführt wird, diese Ablagerungen festsetzen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Feuerungsanlagen, insbesondere bei solchen, in denen Ab­ fallstoffe verbrannt werden, wird aus verschiedenen Gründen Abgas nach einer gewissen Abkühlung (z. B. in einem Dampfer­ zeuger) oder aus dafür geeigneten Bereichen das Abgas des Feuerraumes abgezogen und über Zuführungsdüsen oder Zu­ führungsrohre dem Feuerraum wieder zugeführt. Die Gründe für das Rückführen von Abgas können in dem Streben nach ei­ nem hohen thermischen Wirkungsgrad der Anlage, in der Er­ zeugung einer besonders hohen Turbulenz im Bereich der Se­ kundärverbrennungszone, im Ausnutzen des noch im Abgas vorhandenen Sauerstoffes und zur Regelung des Sauerstoffge­ haltes in der Sekundärverbrennungszone gesehen werden. Da­ bei wird das Abgas vorzugsweise nach einer der Wärmenutzung nachgeschalteten Abgasreinigungsanlage, z. B. der Entstau­ bungsvorrichtung, abgezogen. Es kann aber auch aus dem hinteren Bereich des Feuerraumes entnommen werden, in wel­ chem sich bereits weitgehend ausgebrannter Brennstoff befin­ det und die Abgase somit noch einen verhältnismäßig hohen Sauerstoffanteil besitzen.

Bei einer solchen Betriebsweise hat man nun festgestellt, daß die Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre, die auch für die Zuführung von Sekundärluft dienen können, im Bereich ihrer Austrittsöffnung durch Ablagerungen, die vom Abgas stammen, allmählich zugesetzt werden, so daß in bestimmten Zeitabstän­ den diese Ablagerungen entfernt werden müssen, um den freien Austrittsquerschnitt der Zuführungsdüsen oder Zuführungs­ rohre wieder herzustellen. Bisher erfolgte das Entfernen der Ablagerungen mechanisch durch Abschlagen oder Abstoßen mittels entsprechender Stangen, was nicht nur mühsam und zeitaufwendig ist, sondern auch deshalb unbefriedigend ist, weil die äußerst stark anhaftenden Ablagerungen nur vom Feu­ erraum her vollständig entfernt werden können, was das Ab­ stellen und Abkühlen der betroffenen Anlage erfordert. Diese Ablagerungen treten im Bereich der Mündung der Zuführungs­ düsen oder Zuführungsrohre sowohl im Inneren dieser Zufüh­ rungsdüsen und Zuführungsrohre als auch an den unmittelbar an die Mündung angrenzenden Außenflächen auf. Sie werden durch die starke Hitzeeinstrahlung aus dem Feuerraum her­ vorgerufen, wobei diese Hitzeeinstrahlung zu einer Verglasung der Ablagerungen in dem der Feuerung zu gewandten Teil der Anbackung und damit zu einer besonders gut haftenden und widerstandsfähigen Struktur führt, die auf mechanische Weise nur schwer zu zerstören ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung bereitzustellen, mit deren Hilfe es möglich ist, diese Abla­ gerungen auf einfache Weise während des normalen Betriebes der Feuerungsanlage praktisch rückstandsfrei zu entfernen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Ablagerungen im Inneren der Zuführungsdüsen oder Zufüh­ rungsrohre ein flüssiges Medium aufgebracht wird. Aus Ko­ stengründen und Gründen der einfachen Handhabung und der leichten Verfügbarkeit ist das flüssige Medium vorzugsweise Wasser.

Durch das Einführen von einem flüssigen Medium, insbesonde­ re Wasser, in die Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre und zwar durch das Aufbringen des Mediums auf die Ablagerungen, werden die Ablagerungen in kurzer Zeit entfernt, wobei nach den bisher durchgeführten Versuchen und den dabei gewonne­ nen Erkenntnissen die Reinigungswirkung darin besteht, daß die im Inneren der Zuführungsdüsen oder der Zuführungsrohre das flüssige Medium rasch in das Innere dieser Ablagerungen eindringt. Durch die starke Hitzeeinwirkung aus dem Feuer­ raum oder aus dem rezirkulierten Gasstrom verdampft dieses in die Poren der Ablagerungen eingedrungene Wasser explosi­ onsartig und die Ablagerungen werden von innen her auf­ sprengt. Hierdurch werden nicht nur die Ablagerungen an der Innenwand der Zuführungsdüsen oder der Zuführungsrohre entfernt, sondern darüber hinaus auch um den Mündungsbe­ reich herum zur Außenseite. Dies liegt darin, daß das Wasser aufgrund der vom Innenbereich der Zuführungsdüse oder des Zuführungsrohres beginnenden Aufsprengung der Ablagerun­ gen auf rauhe und somit poröse Flächenteile der Ablagerungen trifft, die im Inneren der bereits gebildeten Ablagerungen liegen und somit nicht verglast sind, wie dies an der Außenfläche der am Außenumfang der Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre befindlichen Ablagerungen, die direkt der Wärmeeinstrahlung aus dem Feuerraum unterliegen, der Fall ist. Somit setzt sich die Absprengwirkung ausgehend vom Innenbereich der Zufüh­ rungsdüse oder des Zuführungsrohres bis zur Mündung und auch um die Mündung herum zur Außenseite der Zuführungs­ düsen oder der Zuführungsrohre fort. Bei jedem Absprengen werden neue rauhe und poröse Flächen geschaffen, so daß die Entfernung der Ablagerungen auch dort möglich ist, wo die Oberfläche bereits verglast ist. Bereits nach kurzer Behand­ lung (einige Sekunden bis wenige Minuten) mit einem Wasser­ strahl können nahezu metallisch glänzende, von den Ablage­ rungen befreite Flächen im Mündungsbereich der Zuführungs­ düsen oder Zuführungsrohre wieder hergestellt werden. Die eingangs gestellte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß auf die Ablagerungen im Inneren der Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre ein dampfförmiges Medium aufgebracht wird. Dabei kommt es entscheidend darauf an, daß das dampfförmige Medium nach seinem Eindringen in die Poren der Ablagerungen eine rasche Volumenvergrößerung erfährt, was dann der Fall ist, wenn das dampfförmige Medium Wasser­ dampf ist. Beim Einsatz von Dampf ist mit einer längeren Be­ handlungszeit zu rechnen (einige Minuten bis ca. 1 Stunde), da die Vergrößerung des spezifischen Volumens bei der Tempera­ turerhöhung deutlich geringer ist als beispielsweise beim Ein­ satz von Wasser.

Es ist anzustreben, das Medium in Strömungsrichtung der Ab­ gase innerhalb der Zuführungsdüsen oder der Zuführungsrohre auf die Ablagerungen aufzubringen, wobei es besonders vor­ teilhaft ist, wenn das Medium beginnend mit dem in Strö­ mungsrichtung der Abgase innerhalb der Zuführungsdüsen oder der Zuführungsrohre am vorderen Rand der Ablagerungen auf diese aufgebracht wird. Dies hat den Vorteil, daß das Me­ dium, vorzugsweise Wasser, Ablagerungen erreicht, die im In­ neren der Zuführungsdüse oder des Zuführungsrohres liegen und die noch eine rauhe und poröse Oberfläche aufweisen, weil sie gegen die Wärmeeinstrahlung aus dem Feuerraum durch die Zuführungsdüse oder das Zuführungsrohr besser geschützt sind als Ablagerungen an der Außenseite der Zuführungsdüse oder des Zuführungsrohres, wo aufgrund der starken Hitzeein­ wirkung eine Verglasung dieser Ablagerungen eintritt. Das Me­ dium kann also beginnend an einer Stelle, wo es noch leicht in die Ablagerungen eindringen kann, mit der erläuterten Sprengwirkung beginnen, die sich dann in Richtung auf die Mündung der Zuführungsdüse oder des Zuführungsrohres bis zur Außenseite der Zuführungsdüse oder des Zuführungsroh­ res fortsetzt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn bei flüssigem Medium dieses aus einer Zuführungsdüse auf die Ablagerungen in Tröpfchenform aufgesprüht wird. Hierdurch kann eine gleichmäßige Benetzung der Oberfläche der Ablage­ rungen bei verhältnismäßig geringem Mediumverbrauch erzielt werden. Dabei wird das Austreten von überschüssigem Medium aus den Zuführungsdüsen oder den Zuführungsrohren weitge­ hend vermieden, so daß eine Beeinträchtigung der Verbren­ nung im Feuerraum durch zu große austretende Mediummen­ gen ausbleibt.

Um eine gleichmäßige Benetzung der Ablagerungen zu erzielen, ist es zweckmäßig, daß das Medium konzentrisch zur Zufüh­ rungsdüse oder zum Zuführungsrohr zugeführt wird.

Versuche haben ergeben, daß es vorteilhaft ist, wenn das Was­ ser in Form eines kegelförmigen Schleiers zugeführt wird. Hierbei kann der Kegelwinkel des Mediumschleiers von 10° bis 180° einstellbar sein.

Aufgrund der erläuterten Sprengwirkung, die das flüssige oder dampfförmige Medium bzw. das Wasser oder der Wasserdampf aufgrund einer sehr rasch einsetzenden Volumenvergrößerung innerhalb der Poren der Ablagerungen ausübt, ist ein hoher Wasser- oder Dampfdruck, wie er beispielsweise mit Hoch­ druckreinigern oder durch Verwendung des im Dampfkessel er­ zeugten Hochdruck-Dampfes zu erzielen ist, nicht erforderlich. Es ist deshalb ausreichend, wenn der Mediumdruck, insbeson­ dere der Wasserdruck dem Druck eines öffentlichen Wasserver­ sorgungsnetzes entspricht und vorzugsweise bei 6 bar liegt. Es ist vorteilhaft, wenn sowohl der Druck und die Menge als auch die Zuführungszeit und die Dauer zwischen zwei Mediumzufüh­ rungsphasen regelbar sind.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekenn­ zeichnet durch eine, einen Mediumanschluß aufweisende Lan­ ze, die in das Innere einer Zuführungsdüse oder eines Zufüh­ rungsrohres für rezirkuliertes Abgas einer Feuerungsanlage einsetzbar ist. Die Anwendung der Erfindung erfordert in den meisten Fällen keinen besonderen zusätzlichen Aufwand, da bisher bestehende Anlagen im rückwärtigen Bereich der Zufüh­ rungsdüsen oder Zuführungsrohre in Achsrichtung derselben liegende Stutzen für das Einführen von Stangen aufweisen, um mit Hilfe dieser Stangen die Ablagerungen zu entfernen. Über diese Stutzen können die Lanzen in das Innere der Zufüh­ rungsdüsen oder Zuführungsleitungen eingeführt werden.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Mediums, insbesondere des Wassers bzw. Dampfes zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Lanze an ihrem vorderen freien Ende einen Düsen­ kopf trägt. Hierbei ist es wiederum vorteilhaft, wenn der Spritz- oder Sprühwinkel des Düsenkopfes einstellbar ist, um eine An­ passung des ausgebildeten Mediumschleiers an die vorliegen­ den Gegebenheiten vornehmen zu können.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Lanze im In­ neren der Zuführungsdüse oder des Zuführungsrohres in Längsrichtung verschiebbar gehalten ist, so ist eine Anpassung des Mediumaustritts an die jeweiligen Stellen möglich, an de­ nen sich Ablagerungen befinden. Insbesondere ist es möglich, das aus dem Düsenkopf austretende Medium der fortschreiten­ den Reinigungswirkung innerhalb der Zuführungsdüse nachzu­ führen.

Damit dieser Reinigungsvorgang automatisiert werden kann und somit entsprechend dem beobachteten notwendigen Zeit­ intervallen eingesetzt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn in Weiterbildung der Erfindung in der Zuführungsleitung zur Lan­ ze eine regelbare Ventilvorrichtung vorgesehen ist, die zum Öffnen und Absperren der Mediumzufuhr, zur Regelung des Mediumdruckes und der Mediummenge sowie zur Regelung der Öffnungszeiten und der Abstände zwischen zwei Öffnungspha­ sen mit einer Regeleinrichtung in Verbindung steht. Mit dieser Ventileinrichtung und einer mit dieser verbundenen Regelein­ richtung ist es dann möglich, die Zeitdauer der Reinigung und die Zeitintervalle zwischen zwei Reinigungsvorgängen sowie den Druck und die Menge entsprechend den jeweiligen Erfordernis­ sen einzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Feuerungsanlage mit Zuführdüsen für rezirkuliertes Abgas;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Wand eines Feuerraumes mit eingesetzten Zuführungsdüsen; und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zuführungsdüse mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung in ver­ größertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt eine Feuerungsanlage mit einem Aufgabetrichter 1 mit anschließender Aufgabeschurre 2 für die Aufgabe des Brenngutes auf einen Aufgabetisch 3, auf dem Beschickkolben 4 vorgesehen sind, um das aus der Aufgabeschurre kommende Brenngut auf einen Feuerungsrost 5 aufzugeben. Unterhalb des Feuerungsrostes 5 ist eine insgesamt mit 6 bezeichnete Ein­ richtung zur Zuführung von Primärverbrennungsluft vorgese­ hen. Über dem Feuerungsrost 5 befindet sich ein Feuerraum 7, der im vorderen Teil in einen Abgaszug 8 übergeht, an den sich ein Abhitzkessel 9 und eine Abgasreinigungsanlage, bestehend aus einem Reaktor 10, d. h. einer chemischen Gasreinigungs­ einrichtung, und einem Filter 11 anschließen.

Nach dieser Abgasreinigungsanlage wird Abgas für die Wieder­ einführung in den Feuerraum abgesaugt. Hierfür ist in der Austrittsleitung des Filters 11 eine Absaugöffnung 12 vorgese­ hen, von der eine Absaugleitung 13 ausgeht, in die ein Venti­ lator 14 eingesetzt ist. Mit der Druckseite des Ventilators ist eine Leitung 15 verbunden, die die abgesaugte Abgasmenge ei­ ner Ringleitung 16 zuführt, aus der sogenannte Sekundärluft­ düsen 17 gespeist werden, über die das abgesaugte Abgas dem Feuerraum 7 wieder zugeführt wird.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist in der Wand 18 des Feuerraumes 7 innerhalb einer Nische 19 derselben eine Zuführungsdüse bzw. ein Zuführungsrohr 20 eingesetzt, wobei die Zuführungsdüse 20 über eine Flanschverbindung 21 mit einem insgesamt mit 22 bezeichneten Rohrverzweiger verbun­ den ist. Der Rohrverzweiger weist einerseits ein fluchtend mit der Zuführungsdüse 20 ausgerichtetes Rohr 23 und ein weite­ res Rohr 24 auf, das mit der Ringleitung 16 für das zurückge­ führte Abgas verbunden ist. Am Ende des mit der Zuführungs­ düse 20 fluchtenden Rohres 23 ist ein Verschlußdeckel 25 vor­ gesehen, in dessen Zentrum eine Haltevorrichtung 26 für eine Lanze 27 vorgesehen ist. Die Haltevorrichtung 26 ist in der La­ ge, die Lanze 27 in ihrer Längsrichtung verschiebbar aufzu­ nehmen. Am vorderen Ende der Lanze 27 ist ein Düsenkopf 28 vorgesehen. An dem dem Düsenkopf 28 gegenüberliegenden hinteren Ende der Lanze 27 ist eine Ventileinrichtung 29 ange­ ordnet, an die eine Wasserzuführungsleitung in Form eines Schlauches 30 angeflanscht ist. Die Ventileinrichtung 29 steht über eine Leitung 31 mit einer Regeleinrichtung 32 in Verbin­ dung, die in der Lage ist, die Zuführung von Wasser zur Lanze 27 hinsichtlich des Druckes und der Menge zu regeln und auch die Ventileinrichtung 29 abzusperren und zu öffnen, wobei auch die Zeitintervalle zwischen den Öffnungsphasen und die Länge der Öffnungsphasen durch die Regeleinrichtung 32 ein­ gestellt werden können.

Der am vorderen Ende der Lanze 27 vorgesehene Düsenkopf 28 ermöglicht ein Aussprühen von Wasser in Form eines kegelför­ migen Wasserschleiers, wobei der Kegelwinkel einstellbar ist. Dieser Wasserschleier ist mit strichpunktierten Linien in Fig. 3 angedeutet und mit dem Bezugszeichen 33 versehen. Mit ge­ strichelten Linien 34 sind Ablagerungen angedeutet, die sowohl im Inneren der Zuführungsdüse als auch an deren Außenseite in Erscheinung treten, wenn Abgas aus der Zuführungsdüse 20 in den Feuerraum 7 eingeblasen wird. Die Zeitdauer, in wel­ cher sich solche Ablagerungen bilden, hängt von der Zusam­ mensetzung des Abgases und auch davon ab, ob nur Abgas oder Abgas gemischt mit Umgebungsluft über die Zuführungs­ düsen 20 in den Feuerraum 7 eingeführt wird.

Zur Entfernung dieser Ablagerungen 34 wird nun über die Lan­ ze 27 Wasser eingeführt, wobei an dem in Strömungsrichtung der Abgase vorderen Rand 35 der Ablagerungen begonnen wird. Die Strömungsrichtung der Abgase ist mit dem Pfeil 36 ge­ kennzeichnet. Das aufgesprühte Wasser dringt nun in die po­ röse Masse der Ablagerungen 34 ein und wird aufgrund der starken Wärmeeinstrahlung, die vom Feuerraum 7 in die Zu­ führungsdüse eindringt, schlagartig verdampft, so daß die Ab­ lagerungen 34 von innen heraus von der Wandung der Zufüh­ rungsdüse 20 abgesprengt werden. Dabei werden durch die Ab­ sprengungen neu rauhe, das heißt poröse Bruchflächen ge­ schaffen, in die das Wasser besonders gut eindringen kann.

Claims (17)

1. Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen in und an Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohren von Feuerungsanla­ gen, bei welchen sich aus rezirkuliertem Abgas, das einem Feuerraum wieder zugeführt wird, diese Ablagerungen festset­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ablagerungen im Inneren der Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre ein flüssi­ ges Medium aufgebracht wird.

2. Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen in und an Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohren von Feuerungsanla­ gen, bei welchen sich aus rezirkuliertem Abgas, das einem Feuerraum wieder zugeführt wird, diese Ablagerungen festset­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ablagerungen im Inneren der Zuführungsdüsen oder Zuführungsrohre ein dampfförmiges Medium aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium Wasser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dampfförmige Medium Wasserdampf ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium in Strömungsrichtung der Abgase innerhalb der Zuführungsdüsen oder der Zuführungs­ rohre auf die Ablagerungen aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium beginnend mit dem in Strö­ mungsrichtung der Abgase innerhalb der Zuführungsdüsen oder der Zuführungsrohre vorderen Rand der Ablagerungen auf diese aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei flüssigem Medium dieses aus einer Düse auf die Ablagerungen in Tröpfchenform aufge­ sprüht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium konzentrisch zur Zufüh­ rungsdüse oder zum Zuführungsrohr zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium in Form eines kegelförmigen Schleiers zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Mediumschleiers von 10° bis 180° ein­ stellbar ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des flüssigen Medi­ ums dem Druck eines öffentlichen Wasserversorgungsnetzes entspricht und vorzugsweise bei 6 bar liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Mediumdruck und die Medi­ ummenge als auch die Zuführungszeit und die Dauer zwischen zwei Mediumzuführungsphasen regelbar sind.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine ei­ nen Mediumanschluß aufweisende Lanze (27), die in das Innere einer Zuführungsdüse (20) oder eines Zuführungsrohres für rezirkuliertes Abgas einer Feuerungsanlage einsetzbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lanze (27) an ihrem vorderen freien Ende einen Düsenkopf (28) trägt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spritz- oder Sprühwinkel des Düsenkopfes (28) einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lanze (27) im Inneren der Dü­ se (20) oder des Zuführungsrohres in Längsrichtung verschieb­ bar gehalten (26) ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung (30) zur Lanze (27) eine regelbare Ventileinrichtung (29) vorgesehen ist, die zum Öffnen und Absperren der Mediumzufuhr, zur Rege­ lung des Mediumdruckes und der Mediummenge sowie zur Re­ gelung der Öffnungszeiten und der Abstände zwischen zwei Öffnungsphasen mit einer Regeleinrichtung (32) in Verbindung steht.