Rauch und Asche sind unvermeidliche Produkte jeder Verbrennung. Wo sie in größeren Mengen anfallen, entstehen Ablagerungen. In Kesselanlagen lassen sich die Schichten mit einem Stoßimpuls (shock pulse) entfernen.

Die heiße Abluft der Verbrennung wird bei vielen industriellen Prozessen in Kesselanlagen für die Energieerzeugung verwendet. In diesen Anlagen sind zum Beispiel Wärmetauscher eingebaut, mit denen Turbinendampf oder Fernwärme produziert wird. Solche Kessel finden sich unter anderem in Müllverbrennungsanlagen, Kokereien oder Zementwerken. Die Abluft enthält allerdings mehr oder minder große Mengen an Ruß und Aschepartikeln. Beim Vorbeiströmen setzen sie sich an Kesselwänden und Einbauten wie dem Wärmetauscher ab. Solche Ablagerungen behindern den Wärmeübergang – die „Hitzegewinnung“ verliert nach und nach an Effizienz.

Reinigung mit Stoßimpulsen anstatt mit Dampf

Der Shock Pulse Generator (SPG) des Schweizer Herstellers Explosion Power kann große Bereiche oder ganze Kesselanlagen von Ablagerungen befreien. Die Vorrichtung wird in einer ohnehin vorhandenen Öffnung des Kessels wie etwa einem Stutzen oder einem Mannloch montiert. Wie der Name sagt, dient dieses bei Revisionen als Einstiegsluke für Techniker, die im Kesselinneren arbeiten.

Herkömmliche Reinigungssysteme haben ihre Schwächen: Die angebackenen Schichten müssen – bei teilweise abgestelltem Prozess – oft manuell entfernt werden. Die häufig eingesetzten Rußbläser sind nicht sehr flexibel und weniger effizient. Man kann sie sich wie überdimensionierte Dampfstrahlreiniger vorstellen, die fest in der Kesselwand installiert werden. Die Austrittsdüsen für den heißen Reinigungsdampf sind in einem beweglichen Teil, wie etwa einer Lanze, untergebracht. Damit können sie nur einen eng begrenzten Bereich dampfstrahlen. Bei größeren Anlagen und Einbauten werden also zahlreiche Rußbläser benötigt.

Elegante Schwingung

Der SPG nutzt ein sehr einfaches physikalisches Prinzip: Festkörper können in Schwingung versetzt werden, zum Beispiel durch starke Stoßimpulse. Diese Impulse induzieren eine Körperschallwelle in der Anbackung, erzeugen einen kurzzeitigen lokalen Sog und versetzen die verschmutzten Rohre in kurzzeitige Vibration. Wenn nun eine Kesselwand oder ein Wärmetauscher auf diese Weise vibriert, lösen sich die Ablagerungen von den Oberflächen. Diese Art der Reinigung ist nicht nur viel eleganter und weniger aufwendig als der Einsatz von Rußbläsern, sondern auch deutlich wirksamer. Das zeigte sich zum Beispiel in der Kokerei Cokenergy in East Chicago (USA). Dort wurden kürzlich an 16 Wärmerückgewinnungskesseln die 192 Rußbläser durch 32 SPG ersetzt; zugleich stieg der Wirkungsgrad der Anlage.

Bei dem Verfahren werden Stoßimpulse durch eine kontrollierte Verbrennung erzeugt. Dafür werden kleine Mengen Methan und Sauerstoff in die Verbrennungskammer des SPG geleitet und gezündet. Die Stoßimpulse werden nicht direkt im Kessel, sondern außerhalb in einem robusten, druckfesten Behälter, dem Shock Pulse Generator, erzeugt.

Die Stoßimpulse werden durch eine Austrittsdüse schlagartig ins „Zielgebiet“ geleitet und können dort ihre reinigende Wirkung entfalten. Das geschieht bei laufendem Prozess, im Durchschnitt einmal pro Stunde – je nach Verschmutzungsgrad des Kessels. Damit gilt die Reinigung als kontinuierlich, auf den so behandelten Oberflächen können sich nennenswerte Ablagerungen gar nicht erst bilden. Das hilft, die Effizienz der Anlagen zu optimieren. Bei der Reinigung wird kein Dampf verbraucht und die vom Dampfstrahl begünstigte Erosion und Korrosion vermieden. Explosion Power hat inzwischen weltweit mehr als 600 SPG installiert.

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