DE4302109C2 - Wärmetauscher mit rauchgasumströmten Rohrwänden und zugeordneter Reinigungsvorrichtung sowie Verfahren zur Reinigung der Rohrwände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit rauch­ gasumströmten und von einem Kühlmittel durchströmten Rohrwänden und Seitenwänden, bei dem die Rohrwände als verschweißte Rohrreihen ausgebildet sind, die in obere und untere Sammelrohre münden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers.

Bei Wärmetauschern, bei denen das wärmeabgebende Rauchgas einen hohen Gehalt an teilweise noch teigigen Schlackenresten und Staubpartikeln aufweist, z. B. bei Rauchgasen aus dem Feuerungsraum von Müllverbrennungs­ anlagen, und das wärmeaufnehmende Medium in von diesen Rauchgasen beheizten Rohrwänden geführt wird, treten an diesen Rohrwänden starke Verschmutzungen und Ablagerungen auf, die nicht nur den Wärmeübergang beeinträchtigen, sondern auch Schäden durch Korrosion u. a. an den Rohrwänden hervorrufen.

Es ist bekannt, derartige Heizflächen sowohl manuell als auch mittels Kugelregen, Rußbläsern und Vibration, wie beispielsweise Klopfen oder Rütteln, zu reinigen.

Aus der DE 77 30 080 U1 sind zwei Schwingungen auslösende Vorrichtungen, die außerhalb des Wärmetauschers angeordnet sind, bekannt, die sowohl von oben als auch von der Seite mit dem Tragrohr der Rohrwand verbunden sind. Diese Vorrichtung besteht aus einem Stößelglied sowie einem dieses bewegende Element. Dieses Element kann aus einer Schraubendruckfeder, Schlagplatte und Fallhammer bzw. aus einem Hubnocken, einem am Stößelglied befestigten Winkeleisen und einem an der Kesselwand aufliegenden Bund bestehen.

Die Stößelglieder sind mit den an die Rohrtafel angeschlossenen Tragrohren verbunden, um die Schwingungen auf diese zu übertragen.

Aus der DE 31 21 947 A1 ist eine Rüttelvorrichtung zum Abreinigen von Rohrtafeln in einem von Rauchgas umströmten Wärmetauscher bekannt, bei der in einem Maschinengestell eine Stoßstange in einem Lagergehäuse gelagert ist.

Die Stoßstange, die auf einer Seite mit der Rohrwand fest verbunden ist, wird durch eine rotierende Nockenscheibe in Achsrichtung aus ihrer Ruhelage verschoben und gegen die Rückstellkraft von zwei Federn geschoben, die zwischen dem Lagergehäuse und den Stellmuttern auf der Stoßstange angebracht sind.

Nach Ausklinken der Nockenscheibe und unter der Wirkung der Rückstellkraft der beiden Federn schnellt die Stoßstange und die daran befestigte Rohrwand zurück.

Durch die umlaufende Nockenscheibe in Verbindung mit der Rückstellkraft der Federn entsteht dadurch eine sanfte Schwing- bzw. Rüttelbewegung der Rohrwand ohne harte Stöße.

Aus der EP 0 251 213 B1 ist eine weitere Einrichtung zum Reinigen von vertikal bewegbaren Rohrwänden in Wärmetauschern bekannt, bei der die Rohrwände durch eine außenstehende Hub- und Auffangvorrichtung angehoben bzw. plötzlich abgesenkt werden.

Die am Kopfende der Flossenrohrwand angeschweißten Sammlerrohre werden auf beiden Seiten mittels eines Rohrstutzens durch die Wand des Wärmetauschers geführt. Die aus den Seitenwänden herausragenden Sammlerrohr­ enden tragen jeweils eine Muffe mit einer aufwärts gerichteten Tragrippe. Diese ist über einen Bolzen mit einer Gabel schwenkbar verbunden, die ihrerseits mit der Kolbenstange eines hängenden pneumatischen Zylinderkolbenaggregates verbunden ist, das mit Hilfe geeigneter Mittel an einer Traverse oder dgl. hängt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Wärmetauscher mit rauchgasumströmten Rohrwänden für die Abreinigung einer vertikal aufgehängten Rohrwand eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zu ent­ wickeln, womit auf die mit Ablagerungen behaftete Rohr­ wand eine Energie aufgebracht wird, damit zwischen der Energie zur kurzzeitigen elastischen Verformung der Rohrwand und der Energie zur Lösung der Ablagerungen eine Spannungsdifferenz entsteht, die größer ist als die Haftspannung der Ablagerungen an der Rohrwand.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, wie es in den Merkmalen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Dies erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß bei einem Wärmetauscher mit rauchgasumströmten Rohrwänden die Rohrwand über die äußeren Enden des oberen Sammel­ rohres mit zwei Gelenkstangen außerhalb des Kessels bzw. Wärmetauschers in das Stahlgerüst gehängt wird. Der obere und untere Sammler sind außerhalb des Kessels mit zwei Auschlagmuffen versehen, wobei die Aufschlag­ muffen am oberen Sammler mit den Gelenkstangen verbunden sind.

In Höhe des oberen und unteren Sammlers werden an jeder Aufschlagmuffe ein pneumatisch bzw. hydraulisch betätigter Schlagzylinder mit einem Hammerkopf und direkt gegenüber ein verstellbarer Puffer angeordnet.

Die Auslenkung der gelenkig aufgehängten Rohrwand erfolgt in überwiegend horizontaler Richtung durch den Hammerkopf des Schlagzylinders, der die Aufschlagmuffe und damit den Teil der Rohrwand, an dem die Aufschlag­ muffe sitzt, schlagartig gegen den Puffer stößt.

Zur Schalldämmung kann in die Aufschlagfläche der Aufschlagmuffe eine Kunststoffplatte eingelegt werden.

Durch den in die Rohrwand eingebrachten Impuls werden die Anlagerungen zum Abplatzen gebracht. Dies erfolgt dadurch, daß die Rohrwand kurzfristig elastisch ver­ formt wird, wobei zwischen der Energie zur Verformung der Rohrwand und der Energie zur Lösung der Ablage­ rungen eine Spannungsdifferenz entsteht, die größer als die Haftspannung der Ablagerungen an der Rohrwand ist.

Entsprechend dem Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers sind zur Steuerung der Schlagzylin­ der zum Zeit- und zielversetzten Abreinigen verschie­ dene Schlagvariationen möglich, die durch zeitversetzte Schläge noch erhöht werden können.

Die Schwingungen, die durch einen zeitversetzten Schlag erzeugt werden, wirken bei der Abreinigung unter­ stützend.

Es können sowohl alle vier bzw. zwei Aufschlagmuffen gleichzeitig als auch zeitversetzt angeschlagen werden.

Bei Anschlagen von nur zwei Aufschlagmuffen können entweder die auf einem Sammler angeordneten Aufschlagmuffen oder jeweils eine der auf dem oberen bzw. unteren Sammler angeordneten Aufschlagmuffen angeschlagen werden, wobei diagonal angeordnete Aufschlagmuffen einerseits und übereinander angeordnete Aufschlagmuffen andererseits angeschlagen werden können.

Durch einen verstellbaren Puffer läßt sich der Weg der Auslenkung der Rohrwand dem Reinigungsprozeß anpassen.

Die Rückstellung der Rohrwand in die senkrechte Ausgangsposition erfolgt unter Mitwirkung

• - des Eigengewichtes,
• - durch den Unterdruck des Rauchgases im Wärmetauscher, der durch das Saugzuggebläse entsteht und
• - durch die vorgespannte Verbindungsleitung der Sammlerrohre.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt von Rohrwand und Schlagvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der pendelnd aufgehängten Rohrwand,

Fig. 3 eine Draufsicht auf Rohrwand und Schlagvorrichtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kessel/Wärmetauscher,

Fig. 5 Beispiele von Schlagkombinationen.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt von Rohrwand (2) und Schlagvorrichtung (3).

Die Rohrwand (2) ist gelenkig mittels einer Gelenkstange (7) in einem Gelenk (6) an einem Festpunkt (12) außerhalb des Wärmetauschers befestigt. Die Rohrwand (2) ist mit dem oberen Sammlerrohr (1a) und dem unteren Sammlerrohr (1b) verschweißt. Auf die Enden der Sammlerrohre (1a, 1b) sind Aufschlagmuffen (4) geschoben, wobei die obere Aufschlagmuffe (4) ebenfalls durch ein Gelenk (6) mit der Gelenkstange (7) verbunden ist. In Höhe der Aufschlagmuffen (4) sind außerhalb des Wärmetauschers auf der einen Seite ein Schlagzylinder (3) und auf der anderen Seite ein Puffer (5) angeordnet.

Die mechanische Reinigung der Rohrwand (2) erfolgt in der Weise, daß der Hammerkopf (3a) gegen die Aufschlagmuffe (4) schlägt. Diese wird durch den Impuls des Schlagzylinders (3) gegen den feststehenden Puffer (5) geschlagen und prallt von dort in die Ausgangsposition zurück.

Da für eine Rohrwand (2) mindestens vier Schlagzylinder (3) vorgesehen sind, können diese gleichzeitig oder zeitversetzt gegen die Aufschlagmuffe (4) schlagen und dadurch die Anlagerungen zum Platzen und Abfallen bringen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der pendelnd aufgehängten Rohrwand (2), die in das obere (1a) und untere Sammlerrohr (1b) eingeschweißt ist. Auf das obere Sammlerrohr (1a) ist auf jeder Seite eine Aufschlagmuffe (4) geschoben, die durch Gelenkverbindungen (6, 7) an einem Festpunkt (12) außerhalb des Kessels befestigt sind.

Der Wärmetauscher ist durch die Verbindungslinien der seitlichen Kesselwand (8) dargestellt. Falls erforderlich, kann in dem Kessel auch eine Mittelwand (11) vorhanden sein.

In Fig. 3 sind konstruktive Einzelheiten am Übergang des Sammlerrohres (1) durch eine der Außenwände (8) des Wärmetauschers dargestellt. Die Rohrwand (2) und die Seitenwand (8) bestehen aus einer geschweißten Rohr-Steg-Rohr-Anordnung.

Auf dem äußeren Teil des Sammlerrohres (1) ist die Aufschlagmuffe (4) mit den Gelenkösen (6) befestigt, der Schlagzylinder (3) mit dem beweglichen Hammerkopf (3a) ist auf der einen Seite und der feststehende Puffer (5) auf der gegenüberliegenden Seite der Aufschlagmuffe (4) angeordnet. In die beiden Kopfseiten der Aufschlagmuffe (4) ist eine schallisolierende Platte (4a) aus Kunststoff eingsetzt, die den Schlagimpuls unvermindert überträgt.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den gesamten Wärmetauscher (8, 9, 10), in dem die parallel angeordneten Rohrwände (2) mit den Sammlerrohren (1) zu erkennen sind.

Wie bereits erwähnt, sind an jedem Sammelrohr (1) die Schlagvorrichtungen (3, 4, 5) außerhalb der Kesselwände (8, 9, 10) angebracht, so daß jede Rohrwand (1) einzeln gereinigt werden kann.

Aus Fig. 5 sind eine Reihe von Schlagkombinationen zu erkennen, die von dem Schlagzylinder auf die Aufschlagmuffen (4) der Rohrwand (2) mit oberem (1a) und unterem Sammler (1b) ausgeführt werden können. Es können sowohl alle vier Aufschlagmuffen (4) als auch weniger als vier Aufschlagmuffen (4) zeitgleich bzw. zeitversetzt oder im Wechsel zeitgleich und zeitversetzt angeschlagen werden.

Mit einem Programm analog den Verfahrensansprüchen kann der Aufschlagrythmus entsprechend den Anlagerungen auf der Rohrwand (2) bzw. dem Betriebszustand des Wärmetauschers gesteuert werden.

Claims (7)

1. Wärmetauscher mit rauchgasumströmten und von einem Kühlmittel durchströmten Rohrwänden (2) und Seitenwänden (8), bei dem die Rohrwände (2) als verschweißte Rohrreihen ausgebildet sind, die in obere und untere Sammelrohre (1a, 1b) münden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) auf dem die Seitenwände (8) durchdringenden Sammelrohrenden Aufschlagmuffen (4) befestigt sind,
• b) die Rohrwände (2) an den Aufschlagmuffen (4) der oberen Sammelrohre (5) über Gelenke (6) und Gelenkstangen (7) an oberhalb des Wärmetau­ schers liegenden Festpunkten pendelnd aufgehängt sind,
• c) den Aufschlagmuffen (4) von gegenüberliegenden Seiten her fest angeordnete, pneumatische oder hydraulisch betätigbare Schlagzylinder (3) mit Hammerköpfen (3a) und feststehende Puffer (5) mit Abstand zu den Aufschlagmuffen (4) zugeord­ net sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Puffer (5) zu den Aufschlagmuffen (4) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufschlagmuffen (4) beidseitig schalldämmende Platten (4a) eingesetzt sind.

4. Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Schlagzylindern (3) Schlagimpulse übertragen werden, durch die

• 1. alle vier Aufschlagmuffen (4) zeitgleich angeschlagen,
• 2. oder die vier Aufschlagmuffen (4) zeitversetzt angeschlagen,
• 3. oder alle vier Aufschlagmuffen (4) im Wechsel zeitgleich und zeitversetzt angeschlagen werden.

5. Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf einer Ebene angeordnete Aufschlagmuffen (4) von den Schlagzylindern (3) zeitgleich, zeitversetzt oder im Wechsel zeitgleich und zeitversetzt angeschlagen werden.

6. Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine auf der oberen und eine auf der unteren Ebene auf der gleichen Seite angeordnete Aufschlagmuffe (4) von Schlagzylindern (3) zeitgleich, zeitversetzt oder im Wechsel zeitgleich und zeitversetzt angeschlagen werden.

7. Verfahren zur Reinigung der Rohrwände des Wärmetauschers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei diagonal liegende Aufschlag­ muffen (4) von den Schlagzylindern (3) zeitgleich, zeitversetzt oder im Wechsel zeitgleich und zeitversetzt angeschlagen werden.