DE3213988A1 - Verfahren zur reinigung von gasdurchstroemten waermetauschern - Google Patents

Description

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L. & C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, den 14.o4.1982 Postfach Io o8 55/lo 08 65 Pa 82o7

HGm 82o6 Kl./Al.

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung

"Verfahren zur Reinigung von gasdurchströmten Wärmetauschern"

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für Wärmetauschersysteme zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen.

Zur Erwärmung und Kühlung von Gasen sind verschiedene Wärmetauschersysteme bekannt. Weit verbreitet sind Rotationswärmetauscher, z. B. das Ljungström-Prinzip, die mit Wärmespeichermassen in Form starrer Blechprofile, Rohre oder Lamellen ausgerüstet sind, die zyklisch von einem Heißgas- in einen Katgasstrom bewegt werden und dabei Wärme aufnehmen bzw. abgeben. Häufig finden auch Wärmetauscher Verwendung, bei denen Rohre oder andere Hohlkörper von einem Heiz- bzw. Kühlmittel (z. B. Dampf oder Wasser) durchströmt werden, während die Außenflächen von dem Gas umströmt sind.

Beim Einsatz der bekannten Wärmetauscher zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen mit hohen Staubgehalten bilden sich leicht Ablagerungen auf den Wärmetauscherflächen. Zu besonders schwer zu entfernenden Verkrustungen und Anbackungen kommt es in Systemen, bei denen Taupunktunterschreitungen auftreten oder, wie z. B. bei naß gereinigten Rauchgasen, Wassertröpfchen oder Aerosole vom Gas mitgeführt werden.

Die sich in derartigen Systemen bildenden Verkrustungen erhöhen den Druckverlust im Wärmetauscher und behindern den Wärmeübergang zwischen Gas und Wärmetauscherfläche.

Aus diesem Grund werden die bekannten Wärmetauscher, die in derartigen Systemen eingesetzt werden, mit zum Teil sehr komplizierten Reinigungsvorrichtungen ausgerüstet. So ist es bekannt, die Wärmetauscherflächen mit Dampf, Luft oder auch Wasser abzublasen. Dabei sind meist ausserordentlich hohe Drücke und ein erheblicher apparati*- ver Aufwand erforderlich (z. B. DE-OS 29 48 2ol). Im Dampfkesselbereich sind auch mechanische Reinigungverfahren wie z. B. periodisches Abreinigen der Wärmetauscherflächen mit einem "Stahlkugelregen" bekannt.

Bekannt ist auch, eine Schüttschicht separater Partikel wie z. B. Kugeln als Schmutzfänger vor den eigentlichen Wärmetauscherflächen anzubringen (z. B. US-PS 793 648), bei dieser Lösung steigt aber weiter der Druckverlust durch Ablagerungen in der Schuttschicht an, sie muß daher periodisch ausgetauscht oder gereinigt werden. Ein anderer Weg wird in der US-PS 3 872 918 beschrieben, hier wird ein Ratationswärmetauscher mit einer Vielzahl beweglicher Elemente in Form einer Schüttschicht gefüllt, diese Elemente sollen die Wärme auf die Rohrwandungen übertragen und durch ihre Bewegungen die Wärmetauscherflächen freihalten. Diese Lösung bedenkt zum einen einen relativ hohen apparativen Aufwand, es ist ein hoher Druckverlust in der Schüttschicht zu erwarten,und die relativ geringe Bewegung in einer solchen Schicht begrenzt den Reinigungseffekt erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und wirksames Reinigungsverfahren für Wärmetauscher zu entwickeln, die zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen dienen, so daß Wärmeübergang und Druckverlust über längere Betriebszeiten konstant bleiben.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gefährdete Teil des Wärmetauschers mit einer Vielzahl von im Gasstrom frei beweglichen Elementen wie Kugeln, Hohlkugeln oder sattelförmigen Körpern versehen wird, die entweder ständig oder zeitweise eine Wirbelschicht bilden.

In einem Rohrwärmetauscher sorgen die in Wirbelschicht befindlichen Elemente durch Stöße und Reibung für eine ständige Reinigung der Wärmetauscherflächen. In einem Rotationswärmetauscher zeigt die Erfahrung, daß die Ablagerungen und Verkrustungen, die durch das Zusammenwirken von Feuchtigkeit und Staubgehalt gebildet werden, bevorzugt im Bereich der Kaltgasanströmung auftreten. Diese Anströmungsseite läßt sich erfindungsgemäß bei einem im Gegenstrom betriebenen Rotationswärmetauscher mit senkrechter Achse vor Anbackungen schützen, indem die Elemente in Form einer Schüttschicht als Schmutzfänger dienen, bei Umdrehung des Rotors (bzw. Umdrehung oder Wechsel der Gaskanäle bei anderen bekannten WärmetauschersySternen)werden die Elemente in eine Wirbelschicht versetzt, in der sie sich durch Stöße und Reibung von Ablagerungen selbttätig befreien. In bestimmten Anwendungsfällen kann es -⁵⁷On Vorteil sein, eine derartige Vorrichtung auf beiden Seiten des Wärmetauschers, d. h. auf der Kalt- und Heißgasanstromungsseite, vorzusehen. Bei einem im Gleichstrom betriebenen Wärmetauscher werden die Elemente auf der Anströmungsseite angebracht, die Anströmung muß von unten erfolgen, so daß die Elemente auf beiden Seiten des Wärmetauschers in Wirbelschicht betrieben werden.

Ebenso läßt sich dieses Verfahren ohne Schwierigkeiten auf die bekannten Rotationswärmetauscher mit radialer Anströmung übertragen.

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Einige bevorzugte Ausführungsformen der für das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren geeigenten Elemente und ihre Anbringung in bekannten Wärmetauschersystemen zeigen die Fig. 1 bis 4.

Fig. 1 Element 1 für das Reinigungsverfahren in Kugelform (Hohl- oder Vollkugel).

Fig. 2 Element la für das Reinigungsverfahren, ausgebildet als sattelförmiger Körper. Aus aerodynamischen Gründen kann es sinnvoll sein, diesen Körper mit einer oder mehreren Bohrungen zu versehen.

Fig. 3 Wärmetauscher nach dem Ljungström-Prinzip mit Rotor 2, Gehäuse 3 und senkrechter Achse 4 und dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Elemente 1, la bilden auf der verkrustungsgefährdeten Anströmungsseite des Kaltgases 8 eine als Schmutzfänger wirkende Schüttschicht 7, die Elemente reinigen sich in der Wirbelschicht 6 auf der Austrittsseite des Heißgases 9.

Fig. 4 Rohrwärmetauscher zur Erwärmung oder Kühlung eines Gases Io mit von einem Heizoder Kühlmittel 11 durchströmten Rohren 7 mit den in Wirbelschicht befindlichen Elementen 1, la.

Claims (5)

Ι :-"..: ::.:.. Χ".."· 3213S88 L. & C. Steinmül-ler *GfobH: **5*2"7ö* Gummersbach, den 14.o4.1982 Postfach Io 08 55/ Io 08 65 Pa 82o7 HGm 82o6 Kl./Al. Schutzansprüche

1.) Verfahren zur Reinigung von Gas-Gas-Wärmetauschern mit rotierender Wärmespeichermasse oder rotierenden Gaskanälen oder alternierend mit Heiß- oder Kaltgas beaufschlagten Kammern mit quer zur Gasströmung angebrachten gasdurchlässigen Trennwänden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei dieser Trennwände, die auch durch die Wärmespeichermasse selbst gebildet werden könnten, eine Vielzahl separater beweglicher Körper untergebracht ist, die bei Anströmung durch das Gas von oben nach unten eine Schüttschicht und bei Anströmung von unten nach oben eine Wirbelschicht bilden, und daß eine derartige Wirbelschicht in mindestens einem Bereich des Wärmetauschers bei Betrieb ständig aufrechterhalten wird und daß sich die die Wirbelschicht bildenden Körper durch gegenseitige Stöße und die gegenseitige Reibung ständig von Ablagerungen befreien.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß es in einem Rotationswärmetauscher mit radialer GasanstrÖmung verwendet wird.

3. Verfahren zur Reinigung von Wärmetauschern, bei denen ein Gas durch ein zweites durch Rohre, Rippenrohre oder andere Hohlkörper strömendes Medium erwärmt oder gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasraum eine Vielzahl separater Körper untergebracht ist, die bei Betrieb des Wärmetau-

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schers eine Wirbelschicht bilden und durch Stöße und Reibung die Wärmetauscherflächen ständig von Ablagerungen freihalten.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper als Kugeln, Hohlkugeln oder sattelförmige Körper ausgebildet sind.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Körpern eine Latentspeichermasse oder ein Material hoher Wärmekapazität zugefügt wird oder sie aus einem solchen Material gefertigt werden.