EP1793166B1 - Verfahren zur Innenreinigung von Industrieöfen, Bunkern und dergleichen durch Beschuss mit Industriekanonen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenreinigung von Industrieöfen wie beispielsweise Hochöfen, Zementöfen, Müllverbrennungsöfen, Kohlekraftwerksöfen oder andere Anlagen wie beispielsweise Großsilos, Schüttgutbunker, Mischbunker und dergleichen.
• An den Innenwänden von Industrieöfen, Bunkern oder dergleichen baut sich im Betrieb eine zunehmend dicke Anhaftungsschicht aus Schlacke, Anbackungen, oder Verkrustungsmaterial auf. Von Zeit zu Zeit ist es notwendig, diese Anhaftungen zu beseitigen, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Da solche Anhaftungen erhebliche Dicken haben und wegen ihrer Festigkeit und Härte schwer abzutragen sind, ist es bekannt, die Reinigung durch Beschuß der Innenwände mit Industriekanonen vorzunehmen. Durch diesen Beschuß werden die Anhaftungen abgeschlagen.
• Mit den heute üblicherweise verwendeten Industriekanonen, die ähnlich wie ein Maschinengewehr aufgebaut sind und betrieben werden, wird eine spezielle Patronenmunition mit in der Patrone befindlicher Treibladung und am Patronenboden befindlichem Treibladungszünder verschossen. Die Geschosse haben einen Durchmesser von etwa 15 bis 20 mm. Die Mündungsgeschwindigkeit dieser Geschosse liegt im Überschallbereich. Damit verbunden ist eine hohe kinetische Energie der Geschosse und eine entsprechende enorme Flächenpressung beim Aufschlag auf die Ablagerung oder Verkrustung.
• Aufgrund der Gegebenheiten der gebräuchlichen Industriekanonen und der eben beschriebenen Munition ist allerdings nur ein beschränkter Einsatz in dem oben erwähnten Anwendungsbereich möglich. Nach den Herstellerangaben einer gebräuchlichen Industriekanone und der damit zu verschießenden Munition ist es beispielsweise nur möglich, Zementdrehöfen sauer zu halten. Eine Entfernung großer Schlackenansammlungen oder Ringbildungen in Zementdrehöfen ist dagegen nicht möglich.
• Des weiteren ist ein Einsatz der Industriekanone dann nicht möglich, wenn aufgrund der notwendigen Positionierung der Industriekanone und den Abmessungen des Ofens auf relativ kurze Distanz geschossen werden müsste, da dann beim Auftreffen der Geschosse deren kinetische Energie noch so hoch wäre, daß es zu einem Durchschlagen der Schlacke oder Verkrustung und damit verbunden zu einer Beschädigung oder Zertrümmerung der Ofenauskleidung (Schamotte) oder Ofenwandung kommen kann. Die gleiche Gefahr besteht auch bei Einsatz der Industriekanone bei Schussdistanzen im üblichen Bereich, wenn örtlich nur relativ dünne Schlacken- oder Verkrustungsschichten vorhanden sind und diese von den Geschossen durchschlagen werden.
• Bisher verwendete Industriekanonen sind, da sie wie ein Maschinengewehr arbeiten und mit Patronenmunition mit Treibladung betrieben werden, in sehr schwerer Ausführung gebaut und wiegen ungefähr 100 Kilogramm. Dies erfordert, daß der Transport und das In-Stellung-Bringen durch mehrere Mitarbeiter vorgenommen werden muß. An unzugänglichen oder schwer zugänglichen Stellen in Kraftwerken können herkömmliche Industriekanonen aufgrund ihres hohen Gewichts praktisch gar nicht eingesetzt werden.
• Aus der US 2004/0216 698 A1 ist ein Verfahren zum Abschlacken der Wände von Öfen und dgl. bekannt, bei dem allerdings kein Beschießen der schlackenbehafteten Ofenwand stattfindet, sondern ein kontrolliertes Detonieren von Sprengstoff an der Schlacke, wobei der Sprengstoff durch Zufuhr eines Kühlmittels, insbesondere Wasser, durch einen Schlauch zu einem dem Sprengstoff umhüllenden Mantel zugeführt wird. Dieses Verfahren erfordert allerdings den Aufwand des Zuführens des Kühlmittels und entsprechende Kühlmittelquellen und das Steuern jeder einzelnen Explosion, so dass es deutlich aufwendiger und langsamer erscheint als das vorstehend erörterte Beschussverfahren mit dem diesem anhaftenden Nachteilen, so dass es wünschenswert erscheint, eine Verbesserung des Beschußverfahrens zu schaffen.
• Es besteht daher die Aufgabe, ein Reinigungsverfahren für Industrieöfen, Bunker und ähnliche Anlagen zum Entfernen von Schlacken, Anhaftungen, Verkrustungen und dergleichen durch Beschuß der Wandflächen zu schaffen, und zwar derart, daß zum einen eine leichtere Bauweise der verwendeten Industriekanonen notwendig ist und zum anderen die Gefahr der Beschädigung von Ofenauskleidungen und dergleichen vermindert wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist also dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Verschießens der Munition mit Treibladungen die Munition lediglich mit Druckluft verschossen wird, und daß die Geschosse einen Aufschlagzünder und eine kleine Sprengladung haben.
• Durch Verschießen der Munition mit Druckluft kann die Industriekanone ganz erheblich leichter gebaut werden, und die Mündungsgeschwindigkeit der Geschosse lässt sich problemlos durch Einstellung des jeweils verwendeten Luftdrucks den örtlichen Verhältnissen anpassen, also beispielsweise bei größerer Schussdistanz erhöhen und bei kurzer Schussdistanz verringern, so daß die Beanspruchung einer Ofen- oder Bunkerwand steuerbar und beherrschbar ist. Durch die Ausbildung der Geschosse mit einem Aufschlagzünder und einer kleinen Sprengladung erzeugt das auftreffende Geschoß, das leichter sein kann als die mit herkömmlichen Industriekanonen verschossenen Geschosse, an der Auftreffstelle trotzdem eine hohe Energie zum Zerstören und Abschlagen von Anhaftungen und Verkrustungen, wobei allerdings diese Einwirkung großflächiger erfolgt und nicht auf den reinen Geschossquerschnitt begrenzt ist, wie das mit dem Resultat extrem hoher Flächenpressungen bei der herkömmlichen Munition der Fall ist.
• Die Erfindung wird zunächst anhand einiger spezifischer Einsatzbeispiele näher erläutert.
• In Zementdrehöfen bildet sich während des Herstellungsprozesses häufig eine sogenannte Ringanbackung an den Ofenwänden, die bis zu etwa 0,5 m dick sein kann und sich über mehrere Meter Ofenlänge erstrecken kann. Bei Ofendurchmessern im Bereich von etwa fünf Meter bewegt sich das Gewicht dieser Ringanbackungen im Tonnenbereich. Solche enormen Ringanbackungen konnten mit einer bisherigen Industriekanone bzw. der damit verschossenen Munition gar nicht oder, wenn überhaupt, nur mit mehreren tausend Schuß abgetragen werden. Während des Schussvorgangs musste die Drehzahl des Ofens zurückgefahren werden. Damit wurde der Ausstoß des Ofens reduziert und wirtschaftlicher Ausfall verursacht, von möglichen Beschädigungen der Ofenwand ganz abgesehen. Konnte die Reinigung des Ofens nicht durchgeführt werden, musste als letzte Möglichkeit der Ofen stillgesetzt und abgekühlt werden, um dann die kalte Ringanbackung manuell abtragen zu können. Dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr möglich, auch über große Distanzen (etwa 50 Meter) zielgenau diese Ringanbackungen abzuschießen.
• Bei Müllverbrennungsanlagen werden komplexe Forderungen an Reinigungsverfahren durch eine Industriekanone gestellt, nämlich dahin, daß beispielsweise im Brennraum des Verbrennungsofens zusammengeschobene und zusammengebackene Abfallberge zerschossen werden. Je nach Bauart treten im Verbrennungsraum auch Schlackenansammlungen mit einer Dicke bis zu etwa 0,5 m auf. Dabei gilt es, diese Schlackenansammlungen abzuschießen, jedoch ohne die darunter liegende schamotte Ausmauerung zu beschädigen. Im Bereich der Rauchgasreinigung kommt es an Wärmetauschern zu Anhaftungen, die schonend abgetragen werden müssen. Diese Aufgaben waren mit einer herkömmlichen Industriekanone kaum oder schwer zu bewältigen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können solche Reinigungsaufgaben effizient erledigt werden.
• In einigen Müllverbrennungsanlagen wird die aus dem Verbrennungsvorgang angefallene Schlacke zur Kühlung mit Wasser benetzt und in einen Schlackebunker transportiert. Je nach Verweilzeit der Schlacke im Schlackebunker verklebt oder trocknet die Schlacke an den Wänden an und wird hart wie Beton. Beim Abtransportieren der Schlacke aus dem Schlackebunker mittels Baggern bleiben bis zu mehrere Tonnen schwere Anhaftungen an den Wänden hängen, die mit herkömmlichen Mitteln, insbesondere auch mit der herkömmlichen Industriekanone, nicht mehr zu beseitigen sind. Auch hier führt das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem anhaftende Schlacke zielgenau abgeschossen werden kann, zu bemerkenswerten Ergebnissen.
• Auch in Braun- und Steinkohlekraftwerken sind aufgrund der enormen Baugröße der Ofenräume großflächige Schlackenansammlungen abzutragen. Dabei muß allerdings beachtet werden, daß dort die Schlacke je nach Vorkommen nur einige Zentimeter dick sein kann, und daß darunter liegende Rohrsysteme, die zur Wärmegewinnung genutzt werden, nicht beschädigt werden dürfen. Deshalb ist hier das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, weil der Reinigungseffekt durch den Explosionsdruck der mit Aufschlagzünder versehenen Geschosse und nicht durch die kinetische Energie des Geschosses bereitgestellt wird.
• In Blähtonwerken treten während des Herstellungsprozesses Materialsammlungen im Ofen auf, die die Form einer glühenden Kugel haben. Dabei besteht die Besonderheit, daß diese glühende Kugel nicht fest ist. Sie ähnelt einer wabernden Masse wie flüssiges Gestein. Mit der bisherigen Munition der Industrikanone kann eine solche Massenansammlung nicht zerstört werden, vielmehr treten die herkömmlichen Geschosse aufgrund ihrer hohen kinetischen Energie einfach ohne nennenswerte Beeinflussung dieser Masse durch diese hindurch. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedoch eine solche glühende Kugel äußerst wirksam zerstört werden.
• In Großsilos, im Tagebau, in Schüttgutanlagen und überall, wo loses Material verwendet und gelagert wird und dieses durch Verfestigung, Vermengung mit Wasser, beispielsweise durch Niederschläge, Anbackungen und Verkrustungen erzeugt, Hochofenanlagen, wo Erze, Schlacken und dergleichen an den Wänden Anbackungen erzeugen, können diese mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer Aufschlagzündermunition gezielt, genau und schnell abgetragen werden, ohne die Wände zu beschädigen.
• Bevorzugt wird bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Druckeinstellung des Luftdrucks in der Industriekanone von etwa 20 bar. Damit wird bei einem Aufschlagzündergeschoss mit einem Geschossgewicht von etwa 100 g eine Mündungsgeschwindigkeit von etwa 130 m/s (entspricht ungefähr 460 km/h) erreicht. Wie schon gesagt, kann je nach Einsatzzweck die Druckeinstellung erhöht oder vermindert werden, um eine größere oder kleinere Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses bzw. Auftreffgeschwindigkeit des Geschosses zu erreichen. Beim Vorsehen unterschiedlicher Geschosse mit unterschiedlicher Geschossgröße oder unterschiedlichem Geschossgewicht kann die Druckeinstellung auch diesbezüglich entsprechend angepasst werden.
• Das Aufschlagzündergeschoß kann, in Abhängigkeit von dem jeweils vorgesehenen Anwendungszweck, mit unterschiedlichen pyrotechnischen oder explosiven Füllungen ausgestattet werden. So ist eine weite Variabilität und Anpassungsfähigkeit in Bezug auf Einsatzzweck und Wirkung möglich.
• Es versteht sich, daß auch durch die Konfiguration des Geschosses und der Explosivladung im Geschoß die Geschosswirkung in einem breiten Bereich variiert werden kann. Denn damit sind Form und Wirkung der jeweils erzeugten Druckwelle veränderbar. So ist es beispielsweise möglich, die Konfiguration so vorzunehmen, daß eine konzentrierte Druckwelle eine starke Tiefenwirkung an der Auftrefffläche erzeugt, oder eine breitere, aber weniger Flächendruck aufweisende Flächenwirkung hervorruft.
• Die mit Druckluft betriebene Industriekanone kann eine kompakte Bauweise haben und ihr Gewicht liegt, betriebsbereit, bei etwa 15 kg. Das ist nur etwa ein Sechstel des Gewichts einer herkömmlichen Industriekanone zum Verschießen von Patronenmunition. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Industriekanone kann also bequem von einer einzigen Person transportiert, in Schussposition gebracht und betrieben werden.
• Die Munition ist vorzugsweise so aufgebaut, daß sie nur aus drei Teilen, nämlich Geschosskörper, Kappe und Aufschlagzünder besteht und beim Zünden nu in diese drei Teile zerlegt. Deshalb ist die Munition ungefährlich und erzeugt keine unkontrolliert herumfliegenden Splitter oder Bruchstücke.
• Diese Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Industriekanone und die Aufschlagzündermunition werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1

in perspektivischer Darstellung ein Geschoß mit Aufschlagzünder,

Fig. 2

eine Ansicht einer druckluftbetriebenen Industriekanone zum Verschießen von Geschossen nach Fig. 1, und

Fig. 3

im Axialschnitt den in Fig. 2 innerhalb des strichpunktierten Kreises liegende Teil der Industriekanone mit eingelegtem Geschoß nach Fig. 1

• Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Geschoß mit Aufschlagzünder zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Geschoß hat beispielsweise einen Durchmesser von ca. 40 mm und eine Länge von ca. 130 mm. Es besteht aus einem den hinteren Teil bildenden Geschossmantel oder Geschosskörper 1 mit der Flugstabilisierung dienenden Rippen 2, einer den vorderen Teil bildenden Kappe 3 und einem an der Spitze der Kappe 3 angeordneten Aufschlagzünder 4. Der vom Geschosskörper 1 und der Kappe 3 umschlossene Hohlraum ist mit einer Explosivladung aus Sprengstoff oder pyrotechnischem Material gefüllt.
• Fig. 2 zeigt eine Industriekanone zum Verschießen vom Geschossen nach Fig. 1 in der Seitenansicht. Sie hat ein Rohr 11, eine Geschosskammer 12 am hinteren Ende des Rohres, die mit einer axial verschiebbaren Verschlusshülse 13 verschließbar ist, und einem Kanonenkörper 14 mit einem hinteren Tragegriff 15 und Betätigungsgriffen 16 sowie einem Druckluftanschluß 17.
• Fig. 3 zeigt den hier interessierenden Bereich der Industriekanone, die mit Druckluft aus einer Druckluftflasche betrieben werden kann, die über einen Schlauch mit dem Druckluftanschluß 17 verbunden ist. Dabei handelt es sich um die Geschosskammer 12 am hinteren Ende des Rohrs 11. Die Geschosskammer weist eine Öffnung 21 und ein Innenrohr 22 auf, das zusammen mit der axial verschiebbaren Verschlusshülse 13 axial nach vorne verschiebbar ist, um die Öffnung 21 freizulegen und das Einführen eines Geschosses G zu ermöglichen. In der dargestellten Position ist die Verschlusshülse 13 mit dem Innenrohr 22 und eingelegtem Geschoß G in der zurückgeschobenen Schließposition dargestellt, in welcher das Geschoß G sich schussbereit in der Kanone befindet.

Claims (5)

1. Verfahren zum Abtragen von Anhaftungen, Anbackungen, Verkrustungen oder dergleichen von Wänden von Industrieöfen, Bunkern und ähnlichen Anlagen oder zum Zertrümmern von Materialansammlungen durch Beschießen mit Munition aus einer Industriekanone,
   wobei das Beschießen mittels Geschossen (G) mit Aufschlagzünder (4) und einer Ladung aus Sprengstoff oder pyrotechnischem Material aus einer druckluftbetriebenen Industriekanone mit Verschießen der Geschosse mittels Druckluft aus einem Rohr (11) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Industriekanone mit Druckluft in einem Druckbereich von 10 bar bis 40 bar betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Industriekanone mit Druckluft mit einem Druckbereich von 15 bis 25 bar betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Geschoßkörper des verwendeten Geschosses aus einem rückwärtigen Teil (1), der sich nach hinten verjüngt und angeformte Stabilisierungsflossen (2) aufweist, und einem als Deckel oder Kappe ausgebildeten vorderen Teil (3) besteht, wobei der hintere Teil und der vordere Teil zusammen eine Kammer zur Aufnahme der Füllung umschließen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aufschlagzünder (4) an der Spitze des verwendeten Geschosses angeordnet ist.

Images