DE2632430A1

DE2632430A1 - PROTECTION OF EXCHANGER WALLS AGAINST SCALE DEPOSITS

Info

Publication number: DE2632430A1
Application number: DE19762632430
Authority: DE
Inventors: Claude Camillieri
Original assignee: Saint Gobain Techniques Nouvelles SA
Current assignee: Saint Gobain Techniques Nouvelles SA
Priority date: 1975-07-21
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2319102A1; IT1064867B; SE7608215L; GB1522716A; FR2319102B1; ES449951A1; DK327876A; BE844347A

Description

Schutz von Austauscherwänden gegen KesselsteinablagerungenProtection of exchanger walls against scale deposits

Es"ist bekannt, daß Salze in Lösung enthaltende Flüssigkeiten die Neigung haben können, sich an den Wänden ihrer Behälter und insbesondere bei Abkühlung oder Erwärmung auf Austauscherflächen abzusetzen, wodurch deren thermische Leitfähigkeit vermindert und die Verschlammung von Einrichtungen hervorgerufen werden kann, insbesondere solcher, die kontinuierlich arbeiten und daher nicht von Kesselstein befreit werden können.It "is known that liquids containing salts in solution may have a tendency to settle on the walls of their containers and especially when they are cooled or heated on exchanger surfaces settle, which reduces their thermal conductivity and can cause silting of equipment, especially those that work continuously and therefore cannot be freed from scale.

Rohrschlangen, Austauscher, Heizkessel, Kühlkessel und Kristallisatoren verlieren daher rasch an Wirkungsgrad oder werden sogar außer Betrieb gesetzt.Coils, exchangers, boilers, cooling boilers and crystallizers therefore quickly lose their efficiency or are even put out of operation.

Es gibt Vorrichtungen, die diese Rückstände zu vermeiden erlauben, indem man beispielsweise die Austauschflächen Ultraschallschwingungen aussetzt» Diese Vorrichtungen erfordern, um wirksam zu sein, eine ausreichende Energie, was dann, wenn es sich um beträchtliche Austauschflächen handelt, zu sperrigen, kostspieligen und erhöhte Energie verbrauchenden Vorrichtungen führt.There are devices that allow these residues to be avoided, for example by making the exchange surfaces ultrasonic vibrations exposes “These devices, in order to be effective, require sufficient energy, what if it is Substantial exchange areas are too bulky and costly and leads to increased energy consuming devices.

ennßö.e/naee ■ -2-ennßö.e / naee ■ -2-

Man weiß andererseits, daß eine an den Pluspol einer Gleichstromquelle angeschaltete Austauscherwand sauber bleibt und sich nicht mit Kesselstein bedeckt. Um jedoch diesen Effekt zu erreichen, muß man dieser Wand eine andere Oberfläche zuordnen, die an den Minuspol gelegt ist und die sich rascher mit Kesselstein bedeckt, als wenn sie nicht unter Strom stünde.On the other hand, one knows that one is connected to the positive pole of a direct current source The switched-on exchanger wall remains clean and is not covered with scale. However, to achieve this effect, you have to assign another surface to this wall, which is connected to the negative pole and which quickly becomes coated with scale covered as if it were not energized.

Das Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren erlaubt die Sauberhaltung von Austauschflächen, indem es die vorhergenannten Unbequemlichkeiten vermeidet. Es besteht darin, die Vorrichtungen mit metallischen Wänden auszurüsten und insbesondere mit Wärmeaustauscherflächen, die in zwei voneinander isolierte Teile unterteilt sind, und diese beiden Teile an die beiden Pole einer Gleichstromquelle unter niedriger Spannung mit periodischer, in zeitlichem Abstand aufeinanderfolgender Umpolung derart anzuschließen, daß jeder abwechselnd an der Anode und an der Katode liegt, während der andere die entgegensetzte Polarität aufweist.The subject of the present invention forming method allows the cleaning of exchange surfaces by the avoids the aforementioned inconveniences. It consists in equipping the devices with metallic walls and in particular with heat exchanger surfaces in two from each other isolated parts are divided, and these two parts to the two poles of a DC power source under low voltage to be connected with periodic reversal of the polarity following one another at a time, so that everyone alternates at the The anode and the cathode, while the other has the opposite polarity.

Für eine gute Anwendbarkeit des Verfahrens ist es wünschenswert, daß die Austauscherwände im wesentlichen gleiche Flächen und eine solche Geometrie aufweisen, daß von Punkt zu Punkt der Abstand zwischen an entgegengesetzten Polaritäten liegenden Teilen sich nicht in einem Verhältnis von mehr als 1:3 ändert.For good applicability of the method, it is desirable that the exchanger walls have essentially the same areas and have such a geometry that from point to point the distance between lying at opposite polarities Share does not change in a ratio of more than 1: 3.

Falls es unmöglich ist, die Austauscherwand selbst in zwei Teile zu unterteilen, läßt sich das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklichen, daß man eine zweite volle oder perforierte, von der Austauscherfläche isolierte Wand hinzufügt und an den zweiten Pol der Stromquelle anschließt.If it is impossible, divide the exchanger wall itself in two To subdivide parts, the method according to the present invention can be realized by a second adds full or perforated wall insulated from the exchanger surface and connects to the second pole of the power source.

Um zu vermeiden, daß das Verfahren zu einer sehr bedeutenden Korrosion der Oberflächen führt, müssen die Stromdichte und damit die Spannung auf das z\rErzielung des gewünschten Säuberungseffektes notwendige minimale Ausmaß geregelt werden. Insbesondere ist es erforderlich, soweit als möglich die gasförmige Zersetzung des Wassers durch Elektrolyse zu vermeiden, was man dadurch erreichen kann_s daß man niedrige SpannungenIn order to avoid that the method leads to a very significant corrosion of the surfaces, the current density and thus the voltage on the z \ r must achieve the desired cleaning effect necessary minimum extent be controlled. In particular, it is necessary as far as possible to avoid the gaseous decomposition of water by electrolysis, which can be achieved thereby that one low voltages _s

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beispielsweise tenter 3 Volt und Stromdichten unter 0,5 A/dm an der Austauscherfläche verwendet.for example tenter 3 volts and current densities below 0.5 A / dm are used on the exchanger surface.

Vorzugsweise verwendet man rostfreie Stähle oder Metalle, wie Titan.Preference is given to using stainless steels or metals such as Titanium.

Die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Wärmeaustauschvorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre Wände zwei elektrisch voneinander isolierte, metallische Teile aufweisen, von denen der eine wenigstens durch eine in Wärmeaustausch mit einer Flüssigkeit stehende Wand gebildet ist, und die an die beiden Pole einer Gleichstromquelle von niedriger Spannung mit periodischer Polumkehr angeschlossen sind.The heat exchange devices also forming the subject of the present invention are characterized in that their walls have two electrically isolated, metallic parts, one of which is at least one is formed in heat exchange with a liquid standing wall, and which is connected to the two poles of a direct current source of low voltage with periodic pole reversal.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 4 jeweils im Vertikalschnitt vier Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung.The drawing shows in FIGS. 1 to 4 each in vertical section four embodiments of devices according to the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch eine auf einen Wärmeaustauscher angewendete Ausführungsform. Die durch Abstandstücke /getrennten und elektrisch durch die Dichtungen 13 isolierten Platten 11 sind abwechselnd an die beiden Pole einer Stromquelle 14 angeschlossen. Die Anordnung aus Platten und Abstandstücken ist durch die Schraubanker 15 miteinander verspannt, so daß eine leicht demontierbare Anordnung entsteht. Die Figur zeigt die Rohrleitungen 16 für den Eintritt kalter Flüssigkeit und 17 für den Auslaß der erwärmten Flüssigkeit.Fig. 1 shows schematically one applied to a heat exchanger Embodiment. The plates 11 separated by spacers / and electrically insulated by the gaskets 13 are alternately connected to the two poles of a power source 14. The arrangement of plates and spacers is clamped together by the screw anchor 15, so that one easily demountable arrangement arises. The figure shows the pipes 16 for the entry of cold liquid and 17 for the Heated liquid outlet.

Die Umwälzung der flüssigkeiten ist schematisch durch Pfeile angedeutet, wobei die verschiedenen Elemente parallel versorgt werden und die Anschlüsse auf der Figur nicht sichtbar sind, da sie an den abgeschnittenen Teil anschließen. Selbstverständlich können mehrere Elemente in Reihe versorgt werden, beispielsweise durch die Einschaltung von Rohrleitungen in die Abstandstücke 12. Andererseits kann der kleine Abstand, der die Platten 11 trennt, in gleicher Weise durch Vorsprünge und nicht durch besondere Zwischenstücke erzeugt sein. The circulation of the liquids is shown schematically by arrows indicated, whereby the various elements are supplied in parallel and the connections are not visible on the figure, since they connect to the cut part. Of course several elements can be supplied in series, for example by connecting pipes to the spacers 12. On the other hand, the small distance that the plates 11 separates, be generated in the same way by projections and not by special spacers.

609 ÖÖ-5/0 86.6609 ÖÖ-5/0 86.6

Fig. 2 zeigt eine Anordnung aus konzentrischen Rohren. Das Rohr 21 ist konzentrisch im Rohr 22 durch Bunde 23 gehalten, die durch Isolierscheiben 24 -isoliert sind. Ein Gegenflansch 25, Träger einer Dichtung 26, erlaubt den Abschluß des Ringraumes zwischen den beiden Rohren. Das ganze wird durch Schraubbolzen zusammengehalten, die mit einer Isolierdichtung 27 ausgerüstet sind. Es lassen sich auch andere Montagearten verwenden. Die beiden Rohre sind jeweils an einem Pol der Stromquelle 28 angeschlossen und das flüssige Medium, welches die Gefahr der Bildung von Kesselstein mit sich bringt, wird zwischen ihnen vom Einlaß 29 zum Auslaß 29' umgewälzt.Fig. 2 shows an arrangement of concentric tubes. The tube 21 is held concentrically in the tube 22 by collars 23 through Insulating washers 24 are insulated. A counter flange 25, a carrier Seal 26 allows the annulus between the two tubes to be closed off. The whole thing is held together by bolts, which are equipped with an insulating seal 27. It can be also use other types of mounting. The two tubes are each connected to one pole of the power source 28 and the liquid one Medium, which carries the risk of the formation of scale, is circulated between them from the inlet 29 to the outlet 29 '.

Ein Austauscher kann durch eine oder mehrere Anordnungen aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren dieser Art aufgebaut werden, die beispielsweise an übliche Zuführungskammern angeschlossen sind, welche aus Gründen der vereinfachten Darstellung in der Zeichnung nicht wiedergegeben sind.An exchanger can be constructed by one or more arrangements of two or more concentric tubes of this type are connected, for example, to conventional supply chambers, which for reasons of simplified representation are not shown in the drawing.

Die Anordnung nach Fig. 3 verwendet zwei wendeiförmige Schlangen 31 und 32 von gleichem Durchmesser, gleicher Teilung und gleicher Wicklung, die ineinander verschachtelt und untereinander nach einem Enddurchmesser durch Flanschen 33 verbunden sind, welche eine Dichtung 34 elektrisch isoliert. Jede der Schlangen ist an einen Pol der Stromquelle 35 angeschlossen.The arrangement according to FIG. 3 uses two helical snakes 31 and 32 of the same diameter, the same pitch and the same Winding nested and connected to one another according to a final diameter by flanges 33, which a seal 34 electrically insulated. Each of the snakes is connected to one pole of the power source 35.

Fig. 4 zeigt eine Variante der vorhergehenden Ausführungsform, gemäß der nur eine einzige Schlange 41 vorhanden ist, die innen und außen von den Zylindern 42 und 43 umgeben ist, welche von der Schlange durch Dichtungen 44 an der Ein- bzw. Auslaßstelle isoliert sind. Die Schlange ist an einen Pol der Stromquelle 45 angeschlossen. Die beiden Zylinder liegen am anderen PoI₀ Fig. 4 shows a variant of the previous embodiment, according to which there is only a single coil 41, which is surrounded inside and outside by the cylinders 42 and 43, which are isolated from the coil by seals 44 at the inlet and outlet points. The coil is connected to one pole of the power source 45. The two cylinders are at the other PoI ₀

Die Umkehrzeiten der Stromquelle müssen annähernd gleich und dürfen nicht zu kurz sein, müssen aber genügend kurz bleiben, damit der sich zu bilden beginnende Kesselstein keine Zeit hat, an den Wänden anzuhaften. Eine maximale Zeit zwischen den Umkehrungen in der Größenordnung von 10 Minuten kann als Beispiel gelten, vorzugsweise verwendet man jedoch wesentlich kürzere Umkehrperioden. In keinem Falle empfiehlt es sich Wechsel-The reversal times of the power source must be approximately the same and must not be too short, but must remain sufficiently short, so that the scale that is beginning to form does not have time to adhere to the walls. A maximum time between reversals on the order of 10 minutes can be used as an example, but it is preferable to use substantially shorter reversal periods. In no case is it recommended to change

- 5 g 0 9 S 8 5 / 0 Ö 6 S - 5 g 0 9 S 8 5/0 Ö 6 p

strom zu.verwenden, selbst nicht solchen von ziemlich niedriger Netzfrequenz.use electricity, even not quite low Grid frequency.

Beispielsweise wurde die Vorrichtung nach Fig. 3 zur kontinuierlichen Kühlung von Schlempen, d. h. von am Fuß von Hefedestilleriekolonnen wiedergewonnenen Konzentraten nach Klärung und vor der Ausfällung des Kalziumtartrats verwendet. Um einen ausreichenden Wirkungsgrad der Ausfällung zu erreichen, ist es erforderlich, die Flüssigkeit unter 40⁰C zu kühlen, während sie sich normalerweise auf einer Temperatur von über 80⁰C befindet. Die bekannten Vorrichtungen arbeiten diskontinuierlich. Die Versuche, nach den bekannten Verfahren kontinuierlich zu arbeiten, führen zu einer Kesselsteinbildung, die die Vorrichtung in wenigen Tagen vollständig blockiert.For example, the device according to FIG. 3 was used for the continuous cooling of vinasse, ie of concentrates recovered at the foot of yeast distillation columns after clarification and before the precipitation of the calcium tartrate. In order to achieve sufficient efficiency of the precipitation, it is necessary ^{to cool the liquid below 40 °} C., while it is normally at a temperature of over 80 ^° C. The known devices work discontinuously. Attempts to work continuously according to the known processes lead to the formation of scale which completely blocks the device in a few days.

Die Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 3 ermöglicht im Gegensatz dazu die Durchführung des Vorganges, ohne daß irgendeine Kesselsteinablagerung, eine Erniedrigung des Wärmeaustauschkoeffizienten oder eine merkliche Korrision beobachtbar war. Im Laboratorium wurde mit einer Schlange aus rostfreiemIn contrast, the use of an apparatus according to FIG. 3 enables the operation to be carried out without any Scale deposits, a decrease in the heat exchange coefficient or noticeable corrosion can be observed was. In the laboratory was made with a stainless steel snake

Stahl NC 18-8 mit einer Oberfläche von 36 dm Messungen durchgeführt. Die behandelten Schlempen traten mit einer Temperatur von 90⁰C ein und mit einer Temperatur von 40⁰C aus, wobei die Kühlflüssigkeit mit einer mittleren Temperatur von 20 C zirkulierte, Man verwendete eine Gleichstromquelle von 3 V mit einer Stromstärke von 2,5 A, wobei die Stromversorgung alle zwei Minuten umgekehrt wurde. Man konnte am Ende von zwei Versuchswochen das vollständige Fehlen einer Ablagerung beobachten mit einem Gewichtsverlust der Doppelschlange von ca. 30 g, was im wesentlichen einer Korrosion von 0,3 mm /Jahr entspricht, während bei Unterbrechung der Stromversorgung der Apparat in wenigen Stunden durch eine sehr bedeutende Kesselsteinablagerung unbrauchbar geworden ist.Steel NC 18-8 with a surface area of 36 dm Measurements carried out. The treated Schlempen entered at a temperature of 90 ^° C. and exited at a temperature of 40 ^° C., the cooling liquid circulating at an average temperature of 20 C. A direct current source of 3 V with a current strength of 2.5 A was used, with the power supply reversed every two minutes. At the end of two weeks of the experiment, the complete absence of a deposit could be observed with a weight loss of the double snake of approx very significant scale deposit has become unusable.

- Patentansprüche; -- claims; -

Claims

PatentansprücheClaims

1 .J Verfahren zur Vermeidung von Kesselsteinablagerungen und Inkrustationen auf den Wänden von mit mit Salzen beladenen Flüssigkeiten gefüllten Behältern und insbesondere ihren Wärmeaustauschflächen, dadurch gekennzeichnet , daß die Wände in zwei gegeneinander isolierte, metallische und an die beiden Pole einer Gleichstromquelle mit niedriger Spannung und periodischer Umkehr der Polung angeschlossene Teile unterteilt werden derart, daß sich abwechseln!der eine Teil an der Anode und der andere an der Kathode befindet, während der andere die umgekehrte Polarität aufweist.1 .J Procedure for preventing scale deposits and Incrustations on the walls of containers filled with liquids loaded with salts, and in particular theirs Heat exchange surfaces, characterized in that the walls in two mutually insulated, metallic and connected to the two poles of a DC power source with low voltage and periodic polarity reversal Parts are subdivided in such a way that one alternates! Part is on the anode and the other on the cathode while the other has the opposite polarity.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeaustauschwand eine in geringem Abstand angeordnete, gegen die Austauschwand isolierte Metallwand zugeordnet ist, wobei jede der beiden Wände an einen der Pole der Stromquelle angeschlossen ist.2. The method according to claim 1, characterized that the heat exchange wall has a metal wall which is arranged at a small distance and is insulated from the exchange wall is assigned, each of the two walls is connected to one of the poles of the power source.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Umkehrzeiten im wesentlichen gleich und von einer Dauer unter 10 Minuten sind.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the reversal times substantially are the same and have a duration of less than 10 minutes.

4. Wärmeaustauschervorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß ihre Wände aus zwei elektrisch gegeneinander isolierten, metallischen Teilen bestehen, von denen der eine v/enigstens eine Wand zum Wärmeaustausch mit einer Flüssigkeit bildet und die an die beiden Pole einer Gleichstromquelle niedriger Spannung mit periodischer Polungsumkehr angeschlossen sind.4. Heat exchanger device, characterized in that its walls consist of two electrically There are metallic parts insulated from one another, one of which has at least one wall for heat exchange with a liquid forms and the two poles of a direct current source of low voltage with periodic Polarity reversal are connected.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die an die entgegengesetzten Polungen angeschlossenen Wände im wesentlichen gleiche Oberflächen aufweisen.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the opposite polarity connected walls have substantially the same surfaces.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -6. Apparatus according to claim 5, characterized in that g e k e η η -

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zeichnet , daß von einem Punkt zum anderen der Abstand zwischen entgegengesetzten Polaritäten ausgesetzten Teilen sich nicht in einem Verhältnis von mehr als 1:3 ändert.draws that from one point to another the distance between parts exposed to opposite polarities does not change in a ratio of more than 1: 3.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Versorgungsspannung der Stromquelle unter 3 V und die Stromdichte unter 0,5 A/dm² liegen.7. Device according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that the supply voltage of the power source is below 3 V and the current density is below 0.5 A / dm ² .

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Plattenwärmeaustauscher verwendet ist, dessen Platten gegeneinander isoliert und alternativ an den einen und den anderen Pol der Stromquelle angeschlossen sind.8. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a plate heat exchanger is used, the plates of which are isolated from one another and alternatively to one and the other Pole of the power source are connected.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei konzentrischen Rohren beliebiger Form besteht, die jeweils gegeneinander isoliert und an die beiden Pole der Stromquellen angeschlossen sind, wobei die Kühl- oder Heizflüssigkeit im inneren Rohr und die mit den Salzen beladene Flüssigkeit zwischen den beiden Rohren umgewälzt wird.9. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that it consists of two consists of concentric tubes of any shape, each insulated from one another and connected to the two poles of the power sources are, with the cooling or heating liquid in the inner tube and the liquid loaded with the salts between the both pipes is circulated.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei elektrisch voneinander isolierten, längs der gleichen Achse angeordneten Schlangen besteht«10. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that it consists of two electrically isolated snakes arranged along the same axis "

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