DE2817992C2

DE2817992C2 - Röhrenwärmetauscher mit einer Reinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2817992C2
Application number: DE19782817992
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(Grad.) 4020 Mettmann Dencker; Klaus Dipl.-Ing. Eimer; Wilhelm Ing.(Grad.) 4000 Duesseldorf Koen; Dieter Ing.(Grad.) Patzig; Heinz Ing. Thal (Grad.)
Original assignee: Ludwig Taprogge, Reinigungsanlagen Fuer Roehren-Waermeaustauscher, 4000 Duesseldorf
Current assignee: Taprogge GmbH
Priority date: 1978-04-25
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1980-04-24
Also published as: DE2817992B1

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Röhrenwärmetauscher mit Wärmetauschergehäuse, Eintrittskammer mit Eintrittskammerrohrboden, Austrittskammer mit Austrittskammerrohrboden, Querströmungsraum zwischen Eintrittskammerrohrboden und Austrittskammerrohrboden und Reinigungsvorrichtung, wobei die Reinigungsvorrichtung Reinigungskörper aufweist, die in den über die Rohrbodenfläche verteilten Wärmetauscherrohren durch Umkehr der Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums hin- und herbewegbar und durch Fangkörbe gehalten sind.

Insbes. bezieht sich die Erfindung auf einen Kraftwerkskondensator des beschriebenen Aufbaus.

Eintrittskammer bezeichnet die Kammer für den Eintritt des Wärmetauschermediums, Austrittskammer entsprechend die für dessen Austritt Durch den Querströmungsraum strömt das thermodynamisch angekoppelte Medium. Bei Kraftwerkskondensatoren ist das Wärmetauschermedium im allgemeinen Kühlwasser eines offenen oder eines geschlossenen Kühlsystems,

ίο durch den Querströmungsraum strömt zu kondensierender Wasserdampf. — Reinigungsvorrichtung bezeichnet eine mit dem Röhrenwärmetauscher integrierte Installation, die es erlaubt, zum Zwecke der Reinigung der einzelnen Röhren Reinigungskörper in diesen Röhren zu bewegen. Die Reinigungskörper bestehen z. B. aus Schwammgummi oder aus einem Träger, der mit Reinigungsborsten besetzt ist Sie können kugelförmige oder auch zylindrische Gestalt aufweisen.

Bei den bekannten gattungsgernäßen Röhrenwärmetauschern (DE-PS 11 38 800) ist in jeder Röhre zwar hin- und herbewegbar, im übrigen jedoch stationär ein Reinigungskörper angeordnet, welcher durch Umschaltung der Strömungsrichtung hin- und herbewegbar ist.

Die Fangkörbe befinden sich im Bereich der Mündungen der Röhren im Lintrittskammerrohrboden und im Austrittskammerrohrboden. Um die Strömungsrichtung umzuschalten, ist der Röhrenwärmetauscher durch Scheidewände in zwei Räume unterteilt, in denen die

JO Strömung des Wärmetauschermediums durch Ventilklappen steuerbar ist. Das alles ist nicht frei von Nachteilen. Einerseits bewirken die Reinigungskörper in den einzelnen Röhren des Röhrenwärmetauschers beachtliche Druckverluste, darüber hinaus wird der

J5 Wirkungsgrad des Röhrenwärmetauschers zumindest bei der Durchführung der Reinigungsarbeiten beeinträchtigt, weil über die beschriebene Klappensteuerung die Strömungsrichtung des Wärmc.tauschermediums nach Maßgabe der Reinigungsarbeit und damit in Abweichung von einer thermodyuamischen Optimierung gesteuert werden muß. — Das alles stört insbesondere, wenn es sich um Röhrenwärmetauscher mit großem Durchmesser, d. h. mit einer Vielzahl von Röhren und großer Rohrbodenfläche handelt, wie sie

z. B. bei Kraftwerken erforderlich werden, die die Temperaturschichtung des Wassers in tropischen Gewässern ausnutzen. Hier ergeben sich Durchmesser von 20 m und mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Röhrenwärmetauscher so weiter auszubilden, daß eine stationäre Anordnung der einzelnen Reinigungskörper in den Röhren des Röhrenwärmetauschers nicht mehr erforderlich ist; darüber hinaus soll auch während der Reinigungsarbeit der thermodynamische Betrieb des Röhrenwärmetauschers möglichst wenig gestört werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß vor einem der Rohrboden ein haubenförmiger Reinigungskörperhafen angeordnet ist, der den Wärmetau-

<·" scherröhren zugeordnete Hafenrohrstutzen mit Fangkörben aufweist sowie über ein Rohrpropelleraggregat auf der dem Rohrboden abgewandten Seite mit der zugeordneten Kammer in Verbindung steht, und daß der Reinigungskörperhafen längs einer Abtastbahn mit

·>'"> einer Mehrzahl von Reinigiingspositionen, in denen die Hafenrohrstutzen an die Wärmetauscherrohre anschließen, längs des zugeordneten Rohrbodens bewegbar ist.
Raster oder Teilung der Röhren in den Rohrboden

einerseits, der Hafenrohrstützen andererseits stimmen selbstverständlich überein.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem gattungsgemäßen Röhrenwärmetauscher eine ausreichende Reinigung der einzelnen Röhren erreichbar ist, wenn in diesen von Zeit zu Zeit Reinigungsarbeit erfolgt Also werden die einzelnen Röhren mit Hilfe des Reinigurigskörpcfhafens nacheinander gereinigt. Es versteht sich von selbst, daß regelmäßig jeder Reinigurigskörperhafen eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Wärmetauscherröhren im zugeordneten Rohrboden abdeckt, im übrigen ist der Durchmesser des Reinigungskörperhafens jedoch möglichst klein in bezug auf die Rohrbodenfläche.

Befindet sich bei einem erfindungsgemäßen Röhrenwärmetauscher der Reinigungskörperhafen in der Eintrittskammer und arbeitet bei einem solchen Röhrenwärmetauscher der Rohrpropeller nicht, so beaufschlagt das in die Eintrittskammer eintretende Wärmetauschermedium auch die Haienrohrstutzen. Dir darin befindlichen Reinigungskörper werden folglich in die angeschlossenen Wärmetauscherröhren gedrückt, wo sie sich in Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums bis zu den am anderen Ende der Wärmetauscherröhren angeordneten Fangkörben bewegen und Reinigungsarbeit leisten. Wird nunmehr der Rohrpropeller, der entsprechend ausgelegt ist, eingeschaltet, so saugt er entgegen der ursprünglichen Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums das Wärmetauschermedium in den an die Hafenrohrstutzen angeschlosse- JO nen Wärmetauscherröhren zurück, um es in die Eintrittskammer einzudrücken. Folglich werden nunmehr die Reinigungskörper in umgekehrter Richtung bewegt, bis sie in die Hafenrohrstutzen eintreten, die ihrerseits an ihrem Ende entsprechende Fangkörbe J3 aufweisen. Durch Ein- und Ausschalten des Rohrpropellers kann diese Arbeit wiederholt werden. Soll keine Reinigungsarbeit durchgeführt werden, so bleiben die Reinigungskörper im Reinigungskörperhafen, dessen Hafenrohrstutzen dazu mit entsprechenden Verschlüssen versehen sein können. Im übrigen wird der Reinigungskörperhafen längs seiner Abtastbahn von Reinigungsposition zu Reinigungsposition bewegt, so daß im Laufe der Zeit alle Wärmetauscherröhren des Röhrenwärmetauschers die erforderliche Reinigung erfahren. — Ist bei einem erfindungsgemäßen Röhrenwärmetauscher der Reinigungskörperhafen in der Austrittskammer angeordnet, so gilt gleichsam die kinematische Umkehr der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So ist eins bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrpropelleraggregat auf der seinem Rohrboden abgewandten Seite eine Abdeckung und über seinen Umfang verteilt seitliche Austrittsspalte für das vom Rohrpropelleraggregat geförderte Wärmetauschermedium aufweist.

Die Abtastbahn kann auf verschiedene Weise eingerichtet sein. Es ist lediglich Vorsorge zu treffen, so daß bei Bewegung des Reinigungskörperhafens längs der Abtastbahn alle Wärmetauscherröhren erreicht werden, und es ist fernerhin Vorsorge zu treffen, daß in allen Reinigungsposit'onen die Hafenrohrstutzen ausreichend genau an Mündungen der jeweils zugeordne- *>5 ten Wärmetauscherröhren angekuppelt sind. Das alles ist mit den Mitteln der modernen Antriebs-, Getriebe- und Steuerungstechnik ohne Schwierigkeiten durchführbar und bedarf daher im einzelnen nicht der Beschreibung. Zu besonders einfachen antriebstechnischen Verhältnissen kommt man bei einer Ausführungsform der Erfindung, die insbes. für im Querschnitt runde Röhrenwärmetauscher geeignet und dadurch gekennzeichnet, ist, daß der Reinigungskörperhafen an einem zeigerförmigen Träger radial verstellbar und mit dem Träger umlaufend bewegbar ist Der Reinigungskörperhafen kann aber auch längs zweier sich kreuzender Koordinaten über seinen Rohrboden bewegbar sein. Unter Berücksichtigung der Strömungsverhältnisse in einem gattungsgemäßen Röhrenwärmetauchser insgesamt sind besondere Abdichtungsmaßnahmen zwischen den beschriebenen Bauteilen nicht erforderlich. Es ist vielmehr ausreichend, die Anordnung so zu treffen, daß zwischen dem unteren Rand des Reinigungskörperhafens und seinem Rohrboden sowie zwischen dem unteren Rand der Hafenrohrstutzen und dem Rohrboden lediglich Spaltdichtungen angeordnet sind, deren Spaitweite kiein ist im Vergleich zur Ers'reckung der Reinigungskörper.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß bei einem erfindungsgemäßen Röhrenwärmetauscher druckverlustbedingende, in den einzelnen Wärmetauscherröhren zwar hin- und herbewegbare, im übrigen aber stationäre Reinigungskörper nicht mehr erforderlich sind. Durch Bemessung des Reinigungskörperhafens kann die Störung dev thermodynamischen Verhältnisse, für die der Röhrenwärmetauscher ausgelegt ist, bei der Reinigungsarbeit, sehr klein gehalten werden, was insbes. für Röhrenwärmetauscher großen Querschnitts gilt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung, die sich auf einen Röhrenwärmetauscher mit in der Eintrittskammer angeordnetem Reinigungskörperhafen bezieht, ausführlicher erläutert. Es zeig; in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßcn Röhrenwärmetauscher,

Fig.2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach F i g. 1,

Fig.3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach F i g. 1 und

Fig.4 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. I.

Der in den Figuren dargestellte Röhrenwärmetauscher mag als Kraftwerkskondensator ausgebildet und ausgelegt sein. Zu seinem grundsätzlichen Aufbau gehören das Wärmetauschergehäuse 1, eine Eintrittskammer 2 mit Eintrittikammerrohrboden 3, eine Austrit*:.kammer 4 mit Austrittskammerrohrboden 5, Querströmungsraum 6 zwischen Eintrittskammerrohrboden 3 und Austriitskammerrohrboden 5 sowie eine Reinigungsvorrichtung 7.

Das Wärmetauschermedium, z. B. Kühlwasser, tritt in die Eintrittskammcr 2 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles ein und aus der Austrittskammer 4 in Richtung des dort eingezeichneten Pfeiles aus. Auch der Querströrnungsraum 6 besitzt Eintritt und Austritt, die jedoch nicht gezeichnet wurden. Die Querstiömung des thermodynamisch angekoppelten Mediums wurde ebenfalls durch Pfeile angedeutet. Es versteht sich von selbst, daß dieses Medium den Querströmungsraum 6 über seine gesamte Breite durchströmt.

Die Reinigungsvorrichtung 7 ist ein integraler Bestandteil des Röhrenwärmetauschers und arbeitet mit Reinigungskörpern 8, die in den über die Rohrbodenflä-

ehe verteilten Wärmetauscherröhren 9 durch Umkehr der Strömungsnchtiing des WärmeUiiischcrmccliiims hin- und herbewegbar und durch fangkörbe 10 gehalten sind. Da/u befindet sich in der Eintriitskammcr 2 oberhalb des Fintrittskammerrohrbodens ί ein hauben förmiger Reinigungskörperhafen 11. Dieser Reinigungskörperhafen 11 besitzt den Wärmetauscherröhren 9 zugeordnete Hafenrohrstutzen 12 mit Fangkörben 10. Er ist im übrigen über ein Rohrpropelleraggregat 1.} mit Motor 14 und Schraube 15 auf der dem Eintrittskammerrohrboden 3 abgewandten Seite mit der Eintrittskammer 2 in Verbindung gebracht. Im Ausführungsbeispiel ist dieser Reinigungskörperhafen 11 in bezug auf den Querschnitt des Röhrenwärmetauschers aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben groß Bezeichnet worden. Man erkennt so die Wärmetauscherröhren 9 und die zugeordneten Hafenrohrstutzen 12, zu deren Ausbildung auch auf F i g. 3 verwiesen wird. Aus der Fig. 4 entnimmt man, daß der Reinigungskörperhafen Il längs einer Abtastbahn mit einer Mehrzahl von Reinigungspositionen, in denen die Hafenrohrstutzen 12 an die Wärmetauscherröhren 9 anschließen, längs ties Eintrittskammerrohrbodens 3 bewegbar ist.

Im Ausführungsbeispiel ist der Reinigungskörperhafen 11 in bezug auf das entgegenströmende Wärmetauschermedium strömungsgünstig gestaltet. Das Rohrpropelleraggregat 13 besitzt im übrigen auf der dem Eintrittskammerrohrboden 3 abgewandten Seite eine Abdeckung 16. Der Austrittsspalt 17 für das vom Rohrpropelleraggregat 13 geförderte Wärmetauschermedium verläuft daher längs des Umfangs des Reinigungskörperhafens 11. insbes. aus der Fig.4 entnimmt man, daß im Ausführungsbeispiel der Reinigungskörperhafen 11 an einem zeigerförmigen Träger 18 radial verstellbar und mit dem Träger 18 zeigerförmig umlaufend bewegbar ist. Dazu ist der zeigerförmige Träger 18 mit einem entsprechenden Antrieb versehen und der Reinigungskörperhafen 11 mit einem Wagen 19 oder Schlitten, der ebenfalls einen entsprechenden Antrieb aufweist, an dem Träger 18 verfahrbar. Man könnte aber auch den Reinigungskörperhafen 11 mit entsprechenden Schlitten längs zweier -, sich kreuzender Koordinaten über dem Fintrittskammerrohrboden 3 bewegbar machen. Zwischen dem unteren Rand 20 des Reinigungskörperhafens II und dem Eintrittskammerrohrboden 3 befinden sich lediglich Dichtung!ispalte21. Da^ uilt auch für die Abdichtung

in /wischen den Hafenrohrsti.i/en 12 und dem Eintrittskammerrohrboden.

In I i g. 1 ist dargestellt worden, wie sich die Reinigungskörper 8 bewegen, wenn die Schraube 15 arbeitet Dazu wird auf die eingezeichneten Pfeile

ι-, verwiesen. Ist das Rohrpropelleraggregat 13 abgeschaltet, so bewegen sich die ReinigunRskörper 8, weil das Wärmetauschermedium über die Austrittsspalte 17 in den Reinigungskörperhafen 11 eintritt, in umgekehrter Richtung, bis sie am in der Zeichnung unteren Ende der

:o Wärmetauscherröhren 9 durch dort angeordnete Fangkörbe 10 festgehalten werden. Nicht gezeichnet wurde, daß dir Reinigungskörperhafen 11 Verschlußeinrichtungen aufweisen kann, die die Reinigungskörper 8 im Reinigungskörperhafen 11 festhalten, wenn sie

2". zunäch?¹ durch die arbeitende Schraube 15 in den Hafen 11 eingebracht sind und das Rohrpropelleraggregat 13 dann abgeschaltet wird.

Die in F i g. 4 angedeutete Abtastbahn 22 mit den dort eingetragenen Reinigungspositionen 23 macht deutlich,

in daß bei dem Röhrenwärmetauscher nacheinander alle Wärmetauscherröhren 9 gereinigt werden.

Es ist möglich, in einem Röhrenwärmetauscher nicht nur einen Reinigungskörperhafen, sondern deren mehrere anzuordnen, die auf getrennten und sich

)j ergänzenden Abtastbahnen arbeiten oder sich auf einer einheitlichen Abtastbahn folgen. Es versteht sich von selbst, daß die Abtastbahn so einzurichten ist, daß alle Röhren eine ausreichende Reinigung erfahren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röhrenwärmetauscher mit Wärmetauschergehäuse, Eintrittskammer mit Eintrittskammerrohrboden, Austrittskammer mit Austrittskammerrohrboden, Querströmungsraum zwischen Eintrittskammerrohrboden und Austrittskammerrohrboden und Reinigungsvorrichtung, wobei die Reinigungsvorrichtung Reinigungskörper aufweist, die in den über die Rohrbodenfläche verteilten Wärmetauscherrohren durch Umkehr der Strömungsrichtung des Wärmetauschermediums hin- und herbewegbar und durch Fangkörbe gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem der Rohrboden (3,5), ein haubenförmiger Reinigungskörperhafen (11) angeordnet ist, der den Wärmetauscherröhren (9) zugeordnete Hafenrohrstutzen (12) mit Fangkörben (10) aufweist sowie über ein Rohrpropelleraggregot (13) auf der dem Rohrboden (3, 5) abgewandien Seite mit der zugeordneten Kammer (2, 4) in Verbindung steht, und daß der Reinigungskörperhafen (H) längs einer Abtastbahn (22) mit einer Mehrzahl von Reinigungspositionen (23), in denen die Hafenrohrstutzen (12) an die Wärmetauscherröhren (9) anschließen, längs des zugeordneten Rohrbodens (3,5) bewegbar ist.

2. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrpropelleraggregat (13) auf der dem Rohrboden (3,5) abgewandten Seite eine Abdeckung (16) und über seinen Umfang verteilt seitliche AustrittsspalJe (17) für das vom Rohrpropelleraggregat (13) geförderte Wärmetauschermedium aufweist.

3. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in der Ausführungsform für im Querschnitt runde Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskörperhafen (11) an einem zeigerförmigen Träger (18) radial verstellbar und mit dem Träger (18) umlaufend bewegbar ist.

4. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskörperhafen (11) längs zweier sich kreuzender Koordinaten über dem zugeordneten Rohrboden (3,5) bewegbar ist.

5. Röhrenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Rand (20) des Reinigungskörperhafens (11) und dem zugeordneten Rohrboden (3, 5) sowie zwischen dem unteren Rand (11) der Hafenrohrstutzen (12) und dem zugeordneten Rohrboden (3, 5) lediglich Spaltdichtungen (21) angeordnet sind, deren Spaltweite klein ist im Vergleich zur Erstreckung der Reinigungskörper (8).