DE9418733U1 - Vorrichtung zum Abreinigen von zumindest zeitweise von einem feststoffbeladenen Gas bespülten Wandflächen - Google Patents

Description

S-7365

Vorrichtung zum Abreinigen von zumindest zeitweise von einem feststoffbeladenen Gas bespülten Wandflächen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abreinigen von zumindest zeitweise von einem feststoffbeladenen Gas bespülten Wandflächen in Regenerationswärmetauschern, Staubabscheidern, Wabenkatalysatoren und dergl.

Beispielsweise aus der DE-PS 36 24 593 ist es bekannt, zum Abreinigen der Innenflächen der von einem feststoffbeladenen Prozeßgas durchströmten Rohre eines Röhrenwärmetauschers von der Stirnseite her in die Rohre hineinblasende Blaslanzen einzusetzen. Bei Regenerationswärmetauschern, wie etwa solchen, die in Verbindung mit Glasschmelzöfen Verwendung finden und bei denen das heiße Prozeßgas durch gemauerte und durch - beabsichtigten oder unbeabsichtigten - Versatz der Steine zumeist wiederholt eingeschnürte und/oder abgekröpfte Kanäle mit unrundem Querschnitt hindurchtritt, hat man sich bislang damit beholfen, die sich infolge Desublimation im wesentlichen nur im Endbereich der Kanäle ansetzenden Ablagerungen von Zeit zu Zeit durch Arbeitskräfte mittels Stocherwerkzeugen mechanisch abtragen zu lassen. Dazu müssen die Arbeitskräfte während der Abkühlungsphase unter dem trotzdem noch heißen Mauerwerk in den Wärmetauscher einsteigen und überkopf, unter den herabfallenden Ablagerungen, arbeiten, was eine kolossale Zumutung für die Arbeitskräfte darstellt.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Abreinigungsvorrichtung zu schaffen, die in solchen und ähnlich gelagerten Fällen eine einfachere und zudem auch noch automatisierbare Abreinigung gestattet.

Diese Aufgabe ist maßgeblich durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben hierzu vorteilhafte Weiterbildungen an.

Die betreffende Blaslanze läßt sich prinzipiell an jede beliebige Stelle dirigieren, an welcher eine Abreinigung wünschenswert ist, und erfordert hierzu nur allenfalls kleine, leicht verschließbare Einführungsöffnungen.

Eine Mehrzahl in den Unteransprüchen bezeichneter Ausgestaltungsmöglichkeiten der Blaslanze sind geeignet, einen Gastrahl entstehen zu lassen, wie er für die Abreinigung verschiedenerlei hier in Betracht kommender Wandflächen und unter Berücksichtigung der daran auftretenden Ablagerungen besonders geeignet ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 einen abgebrochenen Vertikalschnitt durch einen mit der betreffenden Abreinigungsvorrichtung ausgerüsteten Regenerat ionswärmetauscher,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den gleichen mit der betreffenden Abreiniungsvorrichtung ausgerüsteten Regenerationswärmetauscher in zweierlei Ebenen, wobei in der oberen Hälfte der Figur das aktive, Kanäle bildende Mauerwerk und in der unteren Hälfte eine in dieses eingeschaltete Trennlage sichtbar ist, welche die Einführung der der Abreinigungsvorrichtung angehörenden Blaslanze gestattet,

Fig. 3a und Fig. 3b einen Längs- bzw. einen Querschnitt durch das Ende einer einen schlitzförmigen Strahlaustritt aufweisenden Blaslanze,
Fig. 4a und 4b einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht durch das Ende einer Blaslanze mit einem etwa quadratischen Strahlaustritt,

Fig. 5a und 5b je eine Seitenansicht des Endes einer Blaslanze mit gebündelt angeordneten Blasdüsen aus verschiedenen

Blickwinkeln,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Ende einer Blaslanze mit zu ihrer Längsachse rechtwinkelig angeordneter Laval-

Düse,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Ende einer Blaslanze mit

in ihrer Erweiterung gekrümmter Laval-Düse, Fig. 8 einen Längsschnitt durch das Ende einer Blaslanze mit axial angeordneter Laval-Düse, die in einer schrägen

Stirnfläche endet,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch das Ende einer Blaslanze mit axial angeordneter Laval-Düse, gefolgt von einem

schaufelartigen Strahlumlenkglied, Fig. 10 eine Seitenansicht des Endes einer Blaslanze, welches

mit Gleitbügeln als Führungsorgane ausgerüstet ist, Fig. 11a und Fig. 11b eine Seiten- bzw. eine Stirnansicht des Endes einer Blaslanze mit Führungsorganen in Gestalt

beidseitig angeordneter Rollen und Fig. 12a und Fig. 12b je ein Schema des Endes einer Blaslanze mit einem ein Lenkersystem aufweisenden Führungsorgan in unterschiedlichen Arbeitsphasen.

Der in den Figuren 1 und 2 teilweise dargestellte Regenerationswärmetauscher 2 weist einen schachtförmigen Mantel 4 aus Beton oder Mauerwerk sowie ein davon umschlossenes, vertikale Gasdurchtrittskanäle 6 bildendes wärmespeicherndes Mauerwerk 8 auf, das von einer horizontalen Trennlage 10 unterbrochen ist. Während das wärmespeichernde Mauerwerk 8 aus speziell geformten Formsteinen 12 geschlichtet ist, die von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt angeordnet sind, besteht die Trennlage 10 aus quaderförmigen Steinen 14, die in parallelen Reihen 16 mit horizontalverlaufender Längsachse geschlichtet sind, so daß sich zwischen den Reihen 16 horizontalverlaufende Kanäle 18 ergeben. Die Kanäle 18 fluchten mit entsprechend

bemessenen Einführungsöffnungen 2 0 im Mantel 4 auf einer Seite des Wärmetauschers 2.

Auf einer auf der Seite der Öffnungen 20 horizontal am Wärmetauscher 2 entlang verfahrbaren Schiene 22 ist ein Antrieb 24 in mechanischer Verbindung mit einer Blaslanze 26 gelagert, mittels dessen die Blaslanze 26 durch eine beliebige der Öffnungen 20 hindurch in den Wärmetauscher 2 einführbar ist, genauer gesagt in den betreffenden Kanal 18 desselben. Die Blaslanze 26 ist an ihrem Ende mit einem Düsenkopf 28 und an ihrem außerhalb des Wärmetauschers 2 verbleibenden Ursprung mit Ventilen 3 0 und 32 sowie einem Druckluftanschluß 34 versehen. Das Ventil 30 ist ein Magnetventil, während das Ventil 32 ein Druckregelventil ist, das u.U. auch entfallen, andererseits aber im Bedarfsfall, zu Kühlzwecken, auch über eine das Magnetventil 30 umgehende Leitung 35 beständig einen gewissen minimalen Luftstrom durch die Blaslanze 26 hindurchtreten lassen kann. Die über den Druckluftanschluß 34 zugeführte Druckluft entstammt einem Druckluftkompressor unter Zwischenschaltung eines Speicherbehälters (nicht gezeigt).

Die Schiene 22 kann entlang der betreffenden Seitenwand 3 6 des Wärmetauschers 2 manuell oder aber mittels eines nicht gezeigten Antriebs in Stellungen verfahren werden, die mit jeweils einer der Öffnungen 20 korrespondieren. Durch den Antrieb 24 ist der Düsenkopf 28 sodann innerhalb des betreffenden Kanals 18 in eine jede beliebige sich mit einem der Kanäle 6 deckende Stellung zu bringen, um den betreffenden Kanal abzureinigen. Eine an der Seitenwand 36 anliegende, mit der Schiene 22 horizontal verfahrbare, horizontal langgestreckte Schieberplatte 3 8 deckt die jeweils nicht benötigten Öffnungen 20 zur Vermeidung des Eindringens von Falschluft ab. Im Bedarfsfall können an die Stelle der Schieberplatte 38 auch einzelne jeweils auf- und zusteuerbare Klappdeckel treten, wie sie etwa von der Abdeckung von Stromschienen an Kranbahnen her bekannt sind.

Die Bewegungen der Blaslanze 26 mitsamt der Schiene 22 wie gewünschtenfalls dann auch die Schaltzyklen des Magnetventils 3 können programmgesteuert sein, wofür dem Steuerungsfachmann geeignete Schaltmittel geläufig sind.

In den Figuren 3a bis 9 sind verschiedene Arten von Düsenköpfen 28 in Verbindung mit der Blaslanze 26 gezeigt, die im folgenden erörtert werden sollen. Prinzipiell kann ein solcher Düsenkopf nicht nur am Ende der Blaslanze 26, sondern auch an mehreren Stellen entlang der Länge der Blaslanze vorgesehen sein, deren Abstand sich nach dem Abstand der Kanäle 6 in Längsrichtung der Kanäle 18 richtet, um zugleich mehrere der Kanäle 6 abreinigen zu können. Ebenso ist es auch denkbar, mehrere Blaslanzen 26 zur gleichzeitigen Einführung in mehrere Kanäle 18 vorzusehen, wobei diese Blaslanzen 26 einzeln angetrieben und gespeist oder aber in mechanischer wie auch pneumatischer Hinsicht miteinander verbunden sein können.

In dem in den Figuren 3a und 3b dargestellten Fall besteht der Düsenkopf 28 aus einem T-förmig an das Ende des Lanzenrohres 40 anschließenden, beidseitig geschlossenen Rohrabschnitt 50, in dem ein über seine gesamte Länge verlaufender Schlitz 52 ausgebildet ist an einer Stelle, daß sich ein senkrecht zur Achse des Lanzenrohres 4 0 verlaufender Strahlaustritt 54 ergibt.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 4a und 4b weist ein blockförmiger Düsenkopf 28 zur Seite des Lanzenrohres 40 hin einen hohlen, sich nach außen zu leicht erweiternden Strahlaustritt 60 quadratischen Querschnitts auf. Der von der betreffenden quadratischen Düsenöffnung 62 umschlossene Wandteil 64 des Düsenkopfes wird von sprossenartigen Wandteilen 66 gehalten.

Anstelle eines schlitzförmigen oder quadratischen Strahlaustritts kann der Strahlaustritt beispielsweise auch hohlzylindrisch, hohlkegelförmig, hohlprismatisch oder hohlpyramidenförmig sein oder eine Mischform solcher Formen aufweisen. In all diesen Fällen wird es sich um einen dem jeweiligen Querschnitt der abzureinigenden Kanäle 6 angepaßten Strahlaustritt handeln, wobei davon ausgegangen wird, daß der Strahl sich mit der Entfernung vom Düsenkopf 28 weg erweitert, zum Teil aus sich selbst, zum Teil aber auch durch injektorartig mitgerissenes Gas aus seiner Umgebung.

Der in den Figuren 5a und 5b gezeigte Düsenkopf 28 besteht wiederum aus einem T-förmig an das Ende des Lanzenrohres 40 anschließenden, an seinen beiden Enden geschlossenen kurzen Rohrabschnitt, 70, der jedoch im Gegensatz zu dem Rohrabschnitt 50 nach den Figuren 3a und 3b anstelle des Schlitzes 52 eine Mehrzahl einzelner, verschieden orientierter Blasdüsen 72 mit kreisrundem Strahlaustritt 74 trägt, der sich nach außen zu leicht erweitert. Die Orientierung der Blasdüsen 72 ist so gewählt, daß die daraus hervorgehenden Strahlen im wesentlichen die gesamte Peripherie des jeweiligen damit abzureinigenden Kanals 6 bestreichen.

Die Figuren 6 bis 9 zeigen, jeweils in einem Längsschnitt des Lanzenendes, verschiedene Arten des Düsenkopfes 28 zur Erzeugung eines jedenfalls in seinem Austrittsbereich Überschallgeschwindigkeit aufweisenden Strahls. Dabei ist in dem in Fig. gezeigten Fall in dem Düsenkopf 28 eine radial zur Achse des Lanzenrohres 40 orientierte Laval-Düse 80 ausgebildet.

Nach Fig. 7 ist eine in Richtung der Lanzenrohrachse beginnende Laval-Düse 90 innerhalb des Düsenkopfes 28 zur Seite hin gekrümmt, um wiederum einen radial zu der Lanzenrohrachse gerichteten Strahlaustritt zu ergeben.

Nach Fig. 8 endet eine koaxial mit der Lanzenrohrachse angeordnete Laval-Düse 100 in einer schrägen Stirnfläche 102 des betreffenden Düsenkopfes 28, wodurch der austretende Strahl 104 eine Ablenkung ähnlich einer optischen Brechung zur Seite hin erfährt.

Nach Fig. 9 schließt an eine wiederum koaxial mit der Lanzenrohrachse angeordnete Laval-Düse 110 ein eine Strahlumlenkfläche 112 bildendes, schaufelartiges Strahlumlenkglied 114 an, um den aus der Laval-Düse 110 austretenden Strahl zur Seite hin umzulenken. Wie ersichtlich, weist das Strahlumlenkglied 114 zwei gegeneinander abgewinkelte Abschnitte, 116 und 118, auf, deren erster, 116, parallel zur Lanzenachse verlaufend, in einer entsprechende Aussparung des Düsenkopfes 28 z.B. durch Schweißung festgelegt ist, während der zweite, 118, frei über das Austrittsende der Laval-Düse 110 hervortritt. Durch eine Schwächung 120 der Wandstärke des Strahlumlenkgliedes an der Verbindung der Abschnitte 116 und 118 erhält der Abschnitt 118 bei Vorhandensein einer elastischen Rückstellkraft eine gewisse Beweglichkeit, so daß er von dem auftreffenden Strahl in Vibration versetzt wird. Auf diese Weise ändert sich der Winkel des davon ausgehenden Strahls 122 geringfügig mit der Vibrationsfrequenz, wodurch sich für die von dem Strahl beaufschlagte Stelle der abzureinigenden Wandfläche eine gewisse die Reinigungswirkung unterstützende Pulsation ergibt.

Erforderlichenfalls kann der vibrationsfähige Abschnitt 118 des Strahlumlenkgliedes 114 oder kann ein Strahlumlenkglied insgesamt auch mit einem eigenen, beispielsweise elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Vibrator verbunden sein. Ferner kann die Laval-Düse, wie z.B. 90, 100 oder 110, in ihrem Austrittsbereich zur Erleichterung der Strahlumlenkung einen abgeflachten, etwa elliptischen Querschnitt aufweisen, wobei die kleinere Querschnittshauptachse in die Ebene der Strahlumlenkung fällt.

In Fig. 10 ist das Ende einer Blaslanze 26 mit einem Düsenkopf 28 gezeigt, der zu seiner Führung in dem jeweiligen Kanal 18
nach, zwei zueinander senkrechten Seiten der Blaslanze hin Führungsorgane in Form von annähernd elliptischen Gleitbügeln 13 0 trägt. Die mit einer Längsseite nach außen weisenden Gleitbügel 13 0 sind gegenüberliegend, auf der Innenseite, unterbrochen und enden dort in einem Paar Augen 132. Die Augen 132 umgeben - vorzugsweise mit einem gewissen Spiel, um den Gleitbügeln 130 Beweglichkeit zu verleihen - Bolzen 134, mit denen
die Gleitbügel 130 an dem Düsenkopf 28 angebracht sind.

Damit wird der Düsenkopf 28 ungeachtet der Länge der Blaslanze 26 in einem bestimmten Abstand von einer Wandung des Kanals 18 als Führungsfläche gehalten, wobei die Gleitbügel 13 0 über geringfügige Vorsprünge 136, wie sie etwa durch Versatz der
Steine 14 infolge Wärmedehnungen entstehen können, hinwegzugleiten vermögen.

Die Figuren 11a und 11b zeigen eine andere Ausführungsform von Führungsorganen in Gestalt von beidseitig, mittels Lagerbolzen 140, an dem Düsenkopf 28 gelagerter Rollen 142 verhältnismäßig großen Durchmessers, die sich auch über etwas größere Vorsprünge, wie mit 144 bezeichnet, hinwegzubewegen vermögen.

Die Figuren 12a und 12b zeigen noch eine andere Ausführungsform eines Führungsorgans für die Blaslanze 26, womit dieselbe über noch größere Vorsprünge, wie bei 150 gezeigt, hinweggeführt werden kann.

In diesem Fall sind ein abgerundeter Bügel 152 und ein Winkelstück 154 mittels Lenkern 156 und 158 bzw. 160 an dem Düsenkopf 28 aufgehängt, wobei der Lenker 156 dem Bügel 152 und dem Winkelstück 154 gemeinsam ist. Genauer gesagt greift der Bügel

152 am freien Ende des Lenkers 156 an, während das Winkelstück 154 in dessen Mittelbereich an dem Lenker 156 aufgehängt ist.

Wie aus Fig. 12a ersichtlich, tritt das Winkelstück 154 in bezug auf die Vorwärtsbewegung der Blaslanze mit dem Düsenkopf 28 in Richtung des Pfeiles 162 etwas über den Bügel 152 hervor. Stößt nun das Winkelstück 154 an dem Vorsprung 150 an, so erfährt der Lenker 156 durch das Winkelstück eine Richtungsänderung, wodurch das Winkelstück 154 gegenüber dem Bügel 152 angehoben wird (Fig. 12b). Entsprechend wird auch der Düsenkopf 28 angehoben (Pfeil 164), während der Bügel 152 über den Vorsprung 150 hinwegzugleiten vermag.

Mit 166 und 168 sind an dem Düsenkopf 28 angeordnete Anschläge für den Lenker 156 bzw. den Lenker 160 bezeichnet.

Claims (18)

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Abreinigen von zumindest zeitweise von einem feststoffbeladenen Gas bespülten Wandflächen in Regenerationswärmetauschern (2), Staubabscheidern, Wabenkatalysatoren und dergl., dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine einen Gasstrahl gegen die und/oder an den Wandflächen entlang richtende, ortsbewegliche Blaslanze

(26) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaslanze (26) durch mindestens eine Mantelöffnung (20) des Wärmetauschers (2), Staubabscheiders oder dergl. hindurch in diesen einführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß im Falle eines Regenerationswärmetauschers (2) in dessen Gasdurchtrittskanäle (6) bildendes, wärmespeicherndes Mauerwerk (8) in betreffender Höhe eine querverlaufende Kanäle (18) für die Lanzeneinführung aufweisende Trennlage (10) eingeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Blaslanze (26) mechanisch verfahrbar und an ihre jeweilige Einsatzstelle dirigierbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Bewegungen und ggf. auch Einschaltzyklen der Blaslanze (26) programmgesteuert sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaslanze (26) im Bereich ihres freien Endes mindestens ein gleit- oder abwälzfähiges Führungsorgan (13 0; 142) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan ein Lenkersystem aufweist, das in der Lage ist, die Blaslanze (26) beim Anstoß an ein Hindernis (150) über dieses hinwegzuheben (Figuren 12a und 12b).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Abreinigen von Gasdurchtrittskanale (6) für das Prozeßgas bildenden Wandflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahlaustritt (54, 60) an der Blaslanze (26) seitlich angeordnet und die Lanze stirnseitig an den Gasdurchtrittskanälen (6) entlangführbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlaustritt (54, 60) einen dem Querschnitt der Gasdurchtrittskanale (6) angepaßten Querschnitt aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlaustritt (54, 60) schlitzförmig, hohlzylindrisch, hohlkegelförmig, hohlprismatisch oder hohlpyramidenförmig ist oder eine Mischform solcher Formen aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Blaslanze (26) eine Mehrzahl gebündelt angeordneter Blasdüsen (72) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaslanze (26) Mittel (80; 90; 100; 110) zur Erzeugung eines Überschallstrahls aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Überschallstrahls aus einer Laval-Düse (80; 90; 100; 110) bestehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Laval-Düse (90) gekrümmt ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Laval-Düse (100) in einer schrägen Stirnfläche (102) endet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Laval-Düse (110) in der Blaslanze (26) - vorzugsweise am Lanzenende - längsgerichtet angeordnet und am Austritt der Laval-Düse ein schaufelartiges Strahlumlenkglied (114) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlumlenkglied (114) vibrationsfähig und erforderlichenfalls mit einem Vibrator gekoppelt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Laval-Düse (90, 100, 110) zumindest in ihrem Austrittsbereich einen abgeflachten, etwa elliptischen Querschnitt aufweist, wobei die kleinere Querschnittshauptachse in die Ebene der Strahlumlenkung fällt.