DD200582A1

DD200582A1 - DEVICE FOR CLEANING THE INTERIOR OF HEAT TRANSFER PIPES

Info

Publication number: DD200582A1
Application number: DD23133381A
Authority: DD
Inventors: Roland Stenzel; Peter Weber; Kurt Altnickel; Siegfried Mehwald
Original assignee: Roland Stenzel; Peter Weber; Kurt Altnickel; Siegfried Mehwald
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abreinigen der Innenflaechen von Waermeuebertrager-Rohren fuer Abgase < gleich 800 Grad C, wechselnden Abgasbestandteilen und Prozeszbedingungen und feinkoernigen sowie voluminoesen Staeuben. Durch sie soll eine bessere Abhitzenutzung durch gruendliche Reinigung der Innenflaechen, verbunden mit einer tangentialen Abgasfuehrung, erfolgen. An einer koaxial im Waermeuebertrager-Rohr 1 gelagerten Welle 6 sind jeweils drei Rohrrahmen symmetrisch und im Abstand uebereinander befestigt, die an ihren Enden je ein Gelenk 17 zur Lagerung abgewinkelter Rahmen 16 tragen. Der aeuszere Schenkel 20 jedes abgewinkelten Rahmens 16 liegt parallel zur Innenflaeche des Waermeuebertrager-Rohres 1. Sein freies Ende nimmt ein Reinigungselement 8 auf. Die Lagerung am Gelenk 17 erfolgt am Ende des aeuszeren Schenkels 20 in der Naehe des rechtwinklig zur Innenflaeche abgewinkelten inneren Schenkels 21. Jedem Rohrrahmen zugeordnet sind ein oder mehrere Leitbleche 9, die mit Scharnieren 19 an der Welle 6 angebracht sind, wobei ein am inneren Schenkel 21 befestigtes Zugelement 18 den abgewinkelten Rahmen 16 und das freie Ende des Leitbleches 9 verbindet.The invention relates to a device for cleaning the Innenflaechen of heat transfer tubes for exhaust gases <equal to 800 degrees C, changing exhaust gas constituents and Prozeszbedingungen and feinkoernigen and voluminoesen Staeuben. Through them, a better use of waste heat by thorough cleaning of Innenflaechen, connected with a tangential Abgasfuehrung done. On a coaxially mounted in the heat transfer tube 1 shaft 6 three tubular frame are symmetrically and at a distance above each other fastened, each carrying at its ends a hinge 17 for storage angled frame 16. The outer leg 20 of each angled frame 16 is parallel to the inner surface of the heat exchanger tube 1. Its free end receives a cleaning element 8. The storage at the joint 17 takes place at the end of the aeuszeren leg 20 near the right angle to the inner surface angled inner leg 21. Each tubular frame associated with one or more baffles 9, which are mounted with hinges 19 on the shaft 6, wherein one on the inner leg 21 fastened tension member 18 connects the angled frame 16 and the free end of the baffle 9.

Description

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Title of the invention

Vorrichtung zum Abreinigen der Innenflächen von Wärmeübertrager-RohrenDevice for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abreinigen der Innenflächen von Wärmeübertrager-Rohren mit Abgasführung von heißen staubhaltigen Abgasen durch die Wärmeübertrager-Rohre, vorzugsweise für Anlagen der Nichteisenmetallurgie mit wechselnden Abgasbestandteilen und Prozeßbedingungen sowie feinkörnigen voluminösen Stäuben in den Abgasen und Abgastemperaturen ύ 800 ⁰C.The invention relates to a device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes with exhaust system of hot dusty exhaust gases through the heat exchanger tubes, preferably for non-ferrous metallurgy plants with varying exhaust gas constituents and process conditions and fine-grained bulky dusts in the exhaust gases and exhaust gas temperatures ύ 800 ⁰ C.

Characteristic of the known technical solutions

In Anlagen der Nichteisenmetallurgie entstehen in den Wärmeübertragersystemen aufgrund feinkörniger, voluminöser Stäube und verschiedenartiger Abgasbestandteile wie HgO, SO₂, SOo, HOl und HP sowie wechselnder Prozeßbedingungen Ansätze und Schichten an den Wärmeübertrager-Flächen. Die Stärke dieser Staubschichten, ihr Haftvermögen, Körnungsaufbau und Porenvolumen besitzen entscheidenden Einfluß auf die Wärmeübertragung. Neben der bedeutenden Verminderung des Wärmedurchganges infolge der Bildung derartiger Staubschichten weisen graue und weiße Stäube, zum Beispiel Zinn- oder Zink-In non-ferrous metallurgy plants, because of fine-grained, voluminous dusts and various exhaust gas constituents such as HgO, SO ₂ , SO ₂ , H ₂ O and HP, as well as changing process conditions, lumps and layers form on the heat exchanger surfaces in the heat exchanger systems. The strength of these dust layers, their adhesion, grain structure and pore volume have a decisive influence on the heat transfer. In addition to the significant reduction in the heat transfer due to the formation of such dust layers, gray and white dusts, for example tin or zinc

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oxid-Stäube, ein erhebliches Reflexionsvermögen auf. Außerdem besitzt der Strömungszustand des Gases im Bereich der Wärmeübertragungsflächen einen erheblichen Einfluß auf die Wärmeübertragungoxide dusts, a considerable reflectivity. In addition, the flow state of the gas in the region of the heat transfer surfaces has a significant influence on the heat transfer

Infolge der hohen Viskosität heißer, staubhaltiger Gase ist mit laminarer Grenzschichtenbildung zu rechnen. As a result of the high viscosity of hot, dust-containing gases, laminar boundary layer formation is to be expected.

Bisherige Erfahrungen belegen jedoch, daß ein turbulenter Strömungszustand der Gase notwendig ist. Zur Abgaskühlung werden allgemein Abhitzekessel, Strahlungs- und/oder Konvektionsrekuperatoren und Kühler verwendet.However, previous experience shows that a turbulent flow state of the gases is necessary. For exhaust gas cooling, waste heat boilers, radiant and / or convection recuperators and coolers are generally used.

Für den Einsatz der verschiedenen Aggregatearten ist die Höhe der Abgastemperatür ein bestimmendes Kriterium. Bei Abgastemperaturen = 800 ⁰C finden vorzugsweise Rekuperatoren und/oder Kühler Anwendung. Außerdem ist die Gasführung ein wesentliches Merkmal, wobei zwischen der Abgasführung um die Wärmeübertrager-Rohre und derselben durch die Rohre unterschieden wird. Zur Lösung der Probleme sind verschiedenartige Systeme entwickelt worden, die bezüglich ihrer Wirksamkeit entscheidend von der Art der Reinigung der Wärmeübertragerflachen bestimmt werden. Die hohen Staubgehalte und spezifischen Eigenschaften der Ansatzbildung mit hoher Wärmedämmung zwingen zur Anwendung mechanischer Reinigungsvorrichtungen.For the use of different types of aggregates, the height of the exhaust gas temperature is a determining criterion. At exhaust gas temperatures = 800 ⁰ C preferably recuperators and / or coolers are used. In addition, the gas guide is an essential feature, with a distinction between the exhaust system around the heat exchanger tubes and the same through the tubes. To solve the problems various systems have been developed, which are determined in terms of their effectiveness significantly on the nature of the cleaning of the heat exchanger surfaces. The high dust contents and specific properties of high heat buildup make it necessary to use mechanical cleaning devices.

Stahlrohr-Konvektions-Rekuperatoren mit quer zum Gasstrom angeordneten Rohrpaketen sowie mit Kugelregen-Reinigung gemäß technischer Informationsunterlagen der Pa. S. Hutter, Recklinghausen, erlangten durch die Lösung der Kornpensationsproblerne, der großen Wärmeübertragungsflächen, der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Abgase um die Rohre und der Gasdichtheit der Pakete eine breite Anwendung. Abgasseitig sollen die Staubablagerungen durch das Aufprallen einer Vielzahl vonSteel pipe convection recuperators with pipe packages arranged transversely to the gas flow as well as with ball rain cleaning according to technical information documents of Pa. S. Hutter, Recklinghausen, achieved a wide application by solving the grain pitting problem, the large heat transfer surfaces, the high flow rate of the exhaust gases around the pipes and the gas tightness of the packages. On the exhaust side, the dust deposits by the impact of a variety of

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ζ. Β· Stahlkugeln beseitigt werden. Unter Betriebsbedingungen zeigte sich, jedoch eine große Anfälligkeit bei Abgasen mit hohen Staubgehalten. Es wurden die Rohrzwischenabs t&nde mit Staub und eingelagerten Kugeln angefüllt, so daß nur durch Stillsetzen der Anlage eine Reinigung möglich wurde.ζ. Β · Steel balls are eliminated. Under operating conditions, but showed a high susceptibility to exhaust gases with high dust contents. The intermediate tubes were filled with dust and stored balls, so that cleaning was only possible by stopping the system.

Der Einsatz dieser Aggregate erfordert eine Vorentstaubung der Abgase auf etwa 1 ... 2 g/rn^ i. N. Analog aufgebaute Kühler gemäß DE-OS 2 345 721 und DE-PS 963 692 mit Rechteck-Rohrpaketen werden durch Kettenreinigungsvorrichtungen an den breiten Flächen bzw. Planken gereinigt. Der entscheidende Nachteil dieser Kühler ist die ungenügende Kompensation der Rohre, wodurch niir niedrige Gaseintrittstemperaturen von ca· 300 ... 400 ⁰C zulässig sind.The use of these units requires a dedusting of the exhaust gases to about 1 ... 2 g / rn ^ i. N. Constructed analog cooler according to DE-OS 2,345,721 and DE-PS 963 692 with rectangular tube packages are cleaned by chain cleaning devices on the wide surfaces or planks. The decisive disadvantage of this cooler is the insufficient compensation of the tubes, thereby NIIR low gas inlet temperatures of ca x 300 ... 400 ⁰ C are permissible.

Zwangsluftkühler gemäß DD-PS 25 209 besitzen bereits gegenüber den Rohrpaket-Kühlem einen geringeren abgasseitigen Druckverlust, Die Abreinigung der Wärmeübertragerflächen erfolgt durch Vibration mit Hilfe pneumatischer oder elektromechanischer Erreger. Bei festhaftenden Stäuben ist die Wirkung dieser Reinigungsmethode unvollkommen, da nur lockere, entsprechend starke Deckschichten abfallen. Die wenige Millimeter dicke Unterschicht, die direkt auf der Stahlfläche haftet, wird nicht beeinflußt bzw. abgebaut. Röhrenkühler in Form der stehenden Rohrpakete mit Abgasführung in den Rohren und absenkbaren Rohrreinigungskörpern gemäß DE-PS 935'339 ergeben im Betrieb einen hohen Druckabfall und einen bedeutenden PaIschlufteinbruch infolge der Ausfahrbarkeit der Reinigungskörper. Außerdem sind durch die Temperatur- und Staubeinwirkung Verstopfungen und Verkantungen der Reinigungskörper aufgetreten, so daß häufig Störungen zu verzeichnen sind. Ferner ist die Tendenz erkennbar, daß bei hohen Staubgehalten größere Rohrdurchmesser angewandt werden.Forced air cooler according to DD-PS 25 209 already have compared to the tube package Kühlem a lower exhaust-side pressure drop, The cleaning of the heat exchanger surfaces is carried out by vibration using pneumatic or electro-mechanical exciter. In the case of firmly adhering dusts, the effect of this cleaning method is imperfect, since only loose, correspondingly strong covering layers fall off. The few millimeters thick lower layer, which adheres directly to the steel surface is not affected or degraded. Tubular cooler in the form of standing pipe packages with exhaust system in the pipes and lowerable pipe cleaning bodies according to DE-PS 935'339 found in operation a high pressure drop and a significant PaIschlufteinbruch due to the extensibility of the cleaning body. In addition, blockages and tilting of the cleaning body have occurred by the temperature and dust, so that faults are often recorded. Furthermore, the tendency is seen that at high dust contents larger pipe diameters are applied.

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In einigen Fällen dient die Bauart des Strahlungsrekuperators als Vorlage für die Abgas- und Kühlluftführung neuerer Kühlertypen, So werden beispielsweise die Staubablagerungsprobleine bei der Gaskühlung von Kurztrommelöfen in Bleihütten («Erzmetall« 21 (W⁸) H ⁶» ^ö· *62) durch Anwendung größerer Rohrdurchmesser und mechanischer Reinigungsvorrichtungen gelöst.In some cases, the design of the Strahlungsrekuperators serves as a template for the exhaust and cooling air flow recent cooler types, For example, the Staubablagerungsprobleine in the gas cooling of short rotary furnaces in lead smelters ( "Erzmetall" 21 (W ⁸⁾ H ⁶ ^»ö · * 62) by applying larger pipe diameter and mechanical cleaning devices solved.

Als Reinigungsvorrichtungen sind Flaeheisen in die Rohre eingehangen worden, die jeweils durch einen separaten Antrieb in Drehung versetzt werden.As cleaning devices Flaeheisen have been mounted in the tubes, which are each rotated by a separate drive in rotation.

Analog wirkende Reinigungsvorrichtungen sind die rotierende Kette (DE-PS 296 987 und DE-PS 1 003 905), die ständig im heißen Gasstrom verbleibt, oder die rotierende Blaslanze gemäß technischer Informationsunterlagen der Pa. Rekuperator-KG, Dr. Ing. Schack, Düsseldorf, die nach Bedarf in den Kühler abgesenkt wird, wobei Preßluftstrahlen die Reinigung der Wärmeübertragerflächen ermöglichen sollen. Preßluftpulsätionen (DE-PS 1 501 477) werden ebenfalls zur Reinigung verwendet.Analog acting cleaning devices are the rotating chain (DE-PS 296 987 and DE-PS 1 003 905), which constantly remains in the hot gas stream, or the rotating lance according to technical information documents of Pa. Recuperator KG, Dr. med. Ing. Schack, Dusseldorf, which is lowered into the cooler as required, with compressed air jets to allow the cleaning of the heat exchanger surfaces. Preßluftpulsätionen (DE-PS 1 501 477) are also used for cleaning.

Außerdem ist vorgeschlagen worden, heb- und senkbare Leitelemente (DE-AS 1 094 912) oder rohrartige Einsätze mit Flügeln, die die Form einer Wendel haben (DE-AS 1 211 oder sogenannte Turbulenzeinlagen (DE-OS 2 352 734) in die Rohre von Wärmeübertragern einzubringen. Alle diese Einrichtungen zur Strömungsbeeinflussung sind möglicherweise noch bei relativ geringen Staubgehalten in der Lage, einen turbulenten Gasstrom zu erzeugen. Bei hohen Staubgehalten fördern sie jedoch die Verstopfungsneigung und die Ansatzbildung, so daß sie für derartige Betriebsfälle nicht geeignet sind. Hinsichtlich der Wärmeübertragung durch Strahlung sind gemäß DE-PS 1 002 011 verschiedene Ausführungsformen derartiger Wärmewandler dargestellt. Die Anwendung bei staubhaltigen Abgasen ist infolge der Ansatzbildung bzw. Verstopfungsneigung sowie bei den relativ geringen Rohrdurchmessern der üblichen Wärmeübertrager nichtIt has also been proposed to raise and lower guide elements (DE-AS 1 094 912) or tubular inserts with wings that have the shape of a helix (DE-AS 1 211 or so-called turbulence inserts (DE-OS 2 352 734) in the tubes All of these flow control devices may still be capable of generating a turbulent gas flow at relatively low levels of dust, but at high levels of dust they promote clogging tendency and build-up, making them unsuitable for such operating conditions Heat transfer by radiation are shown in different embodiments of such heat converters according to DE-PS 1 002 011. The application to dust-containing exhaust gases is not due to the formation of deposits or tendency to blockage and in the relatively small tube diameters of the usual heat exchanger

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zweckmäßig, so daß bisher ein industrieller Einsatz nicht bekannt geworden ist·appropriate, so far an industrial application has not become known

Im Bereich von Abgastemperaturen s 800 ⁰C findet die Wärmeübertragung im wesentlichen durch Konvektion statt. Durch eine entsprechend hohe Gasgeschwindigkeit mit möglichst turbulentem Strömungszustand kann prinzipiell die Wärmeübertragung leistung bei den vorgenannten Aggregaten gesteigert werden.In the range of exhaust gas temperatures s 800 ⁰ C, the heat transfer takes place mainly by convection. By a correspondingly high gas velocity with the most turbulent flow state, in principle, the heat transfer performance can be increased in the aforementioned aggregates.

Bei einer Abgasführung in Rohren wurde deshalb ein möglichst geringer Rohrdurchmesser gewählt, um hohe Geschwindigkeiten zu erzielen. Dabei sind zwar höhere Wärmeübertragungsleistungen erreicht worden, aber der Druckverlust dieser Kühler in einem Abgassystem ist gleichfalls sehr hoch. Besonders wenn filternde Staubabscheider nach dem Wärmeübertrager zum Einsatz kommen sollen, ist ein hoher Druckabfall äußerst unerwünscht, da die nicht vermeidbaren Undichtheiten in einem Abgassystem zu erheblichen Falschluftquellen werden. In einigen Fällen wird u. a. deshalb zwischen Kühler und Filter ein spezieller Ventilator eingesetzt. Weitere negative Erscheinungen wie Verstopfungen, ungleichmäßige Gasverteilung sowie die Notwendigkeit der Anwendung von mechanischen Reinigungsvorrichtungen führten zu größeren Rohrdurchme'ssem mit einem geringen Druckabfall und mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch als Folge die Wärmeübertragungsleistung wieder vermindert wurde.For an exhaust system in pipes therefore the smallest possible pipe diameter was chosen to achieve high speeds. Although higher heat transfer rates have been achieved, the pressure loss of these coolers in an exhaust system is also very high. Especially when filtering dust collectors are to be used after the heat exchanger, a high pressure drop is extremely undesirable because the unavoidable leaks in an exhaust system to considerable false air sources. In some cases u. a. therefore a special fan is used between cooler and filter. Other negative phenomena such as clogging, uneven gas distribution, and the need to use mechanical cleaners have resulted in larger tube diameters with a low pressure drop and lower flow rates, as a result of which the heat transfer performance has been reduced again.

Die bekannt gewordenen Rekuperatoren und Kühler erfüllen hinsichtlich der Wirkung der Reinigungsvorrichtungen und Vorrichtungen zur Strömungsbeeinflussung bei Abgasen mit hohen Staubgehalten nur unvollkommen ihre Funktion, da sie entweder nur periodisch zum Einsatz kommen oder nicht systematisch an der oder auf der Wärmeübertragerfläche geführt werden. In keinem der bekannt gewordenen Systeme wird gezieltThe recuperators and coolers that have become known only imperfectly fulfill their function with regard to the effect of the cleaning devices and devices for influencing the flow of exhaust gases with high dust contents, since they are either only used periodically or are not systematically guided on or on the heat exchanger surface. In none of the known systems is targeted

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auf eine ständige Beseitigung bzw«, Verminderung der unmittelbar auf der Wärmeübertragerflache haftenden Unterschicht des Staubes bei gleichzeitiger wirksamer Beeinflussung des Strömungszustandea der wandnahen Abgasströmung hingearbeitet.to a permanent elimination or, "worked to reduce the directly adhering to the heat transfer surface layer of the dust while effectively influencing the flow state of the near-wall exhaust gas flow.

.Ziel der JBrfindung.The aim of the invention

Ziel der Erfindung ist eine bessere Abhitsebenutzung heißer, staubhaltiger Gase in Wärmeübertrager-Rohren«The aim of the invention is a better Abhitsebenutzung hot, dusty gases in heat exchanger tubes «

de s Wesens der Erf indang.the essence of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abreinigen der Innenflächen von Wärmeübertrager-Rohren mit Abgasführung der heißen, staubhaltigen Abgase durch die Wärmeübertrager-Rohre, vorzugsweise für Anlagen der Nichteisenmetallurgie, mit wechselnden Abgasbestandteilen sowie feinkörnigen, voluminösen Stäuben in den Abgasen und Abgastemperatüren = 800 ⁰C zu schaffen, die hinsichtlich der betriebstechnischen Einsatzbedingungen die Vorteile großer Rohrdurchmesser und geringer Druckverluste mit einer ständig hohen Wärmeübertragungsleistung zur Gewährleistung hoher Temperaturen der sekundären Wärmeträger und/oder kleinerer Aggregate verbindet, wobei außerdem der Einfluß der Prozeßbedingungen und der Staubeigenschaften auf die Wärmeübertragungsleistung entscheidend vermindert, die Strömungsbeeinflussung und mittelbare Wärmeübertragung durch Strahlung stärker zur Wirkung gebracht werden und eine ständige Beseitigung der Staubschichtenbildung einschließlich einer weitgehenden Minderung auch der festhaftenden Unterschicht gewährleistet ist«The invention has for its object to provide a device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes with exhaust system of hot, dusty exhaust gases through the heat exchanger tubes, preferably for non-ferrous metallurgy plants, with changing exhaust components and fine-grained, voluminous dusts in the exhaust gases and exhaust gas = 800 ⁰ C to create, which combines the advantages of large pipe diameter and low pressure losses with a constantly high heat transfer performance to ensure high temperatures of the secondary heat carrier and / or smaller aggregates in terms of operational conditions, in addition, the influence of process conditions and dust properties on the heat transfer performance critical reduced, the flow control and indirect heat transfer by radiation are brought to bear more effect and a permanent elimination of the dust layer formation ei including a substantial reduction even of the firmly attached lower class is guaranteed «

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Wärmeübertrager-Rohr koaxial eine Welle gelagert ist. Die Welle wird durch Lager geführt und durch einen Antrieb in Rotation versetzt. Dabei ist die Drehzahl gegebenenfalls regelbar. An der Welle sind etagenartig, im Abstand übereinander, jeweils mindestens drei Rohrrahmen symmetrisch befestigt. Jeder der Rohrrahmen besteht aus zwei im Abstand übereinander an der Welle angebrachten horizontalen Streben, die, senkrecht zur Welle liegend, mit ihren Enden bis in die Nähe der Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres reichen und dort durch eine parallel zur Welle angeordnete vertikale Strebe verbunden sind. Die vertikalen Streben dienen der Befestigung von Gelenken, welche im Abstand übereinander angeordnet sind. Dabei liegen die Achsen der Gelenke parallel zur Achse der Welle. An jedem dieser Gelenke ist ein abgewinkelter Rahmen schwenkbar gelagert, der seinerseits rechtwinklig zur Achse der Welle liegt. Die abgewinkelten Rahmen bestehen aus einem äußeren Schenkel, der annähernd parallel zur Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres, und einem inneren Schenkel, welcher annähernd parallel zur horizontalen Strebe verläuft. Die Lagerung der abgewinkelten Rahmen in den Gelenken erfolgt am äußeren Schenkel in der Nähe des annähernd rechtwinklig zur Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres abgewinkelten inneren Schenkels. An , den freien Enden der äußeren Schenkel sind Reinigungselemente befestigt, die bei Drehung der Welle in kratzender oder schabender Weise an der Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres entlang gleiten. Als Reinigungselemente werden schräggestellte, elastische Stahlbleche verwendet oder in bekannter Weise Ketten, die jeweils lose zwischen zwei übereinanderliegenden, abgewinkelten Rahmen befestigt sind. Die Einwirkbereiche der Reinigungselemente überschneiden sichAccording to the invention this object is achieved in that in a heat exchanger tube coaxially a shaft is mounted. The shaft is guided by bearings and rotated by a drive. The speed is optionally adjustable. At the shaft are floor-like, at a distance above each other, at least three tube frame mounted symmetrically. Each of the tubular frame consists of two spaced apart on the shaft mounted horizontal struts, lying perpendicular to the shaft, with their ends to the vicinity of the inner wall of the heat exchanger tube and there are connected by a parallel to the shaft arranged vertical strut. The vertical struts are used to attach joints, which are arranged one above the other at a distance. The axes of the joints are parallel to the axis of the shaft. At each of these joints an angled frame is pivotally mounted, which in turn is perpendicular to the axis of the shaft. The angled frame consist of an outer leg, which is approximately parallel to the inner wall of the heat exchanger tube, and an inner leg which extends approximately parallel to the horizontal strut. The storage of the angled frame in the joints takes place on the outer leg in the vicinity of the approximately at right angles to the inner wall of the heat exchanger tube angled inner leg. At, the free ends of the outer legs cleaning elements are attached, which slide on rotation of the shaft in a scraping or scraping manner on the inner wall of the heat exchanger tube along. As cleaning elements inclined, elastic steel sheets are used or chains in a known manner, which are each loosely mounted between two superposed, angled frame. The areas of action of the cleaning elements overlap

leiclrt in ihrer Höhe»is in its height »

Jedem Rohrrahmen ist ein Leitblech oder sind mehrere Leitbleche zugeordnet® Die Leitbleche werden dabei entweder unmittelbar an den inneren Schenkeln der abgewinkelten Rahmen befestigt oder mit itoen imieren LSi^*- seiten an Scharnieren schwenkbar angebracht, die an der Welle montiert sind, wobei die Achsen der Scharniere parallel zur Welle liegen, und Zugelemente, die beweglich an den inneren Schenkeln angeordnet sind, die abgewinkelten Rahmen mit den freien Enden der Leitbleche verbinden»Each baffle frame is associated with a baffle or baffles. The baffles are either attached directly to the inner legs of the angled frames or hinged to their hinges with their inner LSi ^ * sides mounted on the shaft, the axes of the Hinges are parallel to the shaft, and traction elements, which are movably arranged on the inner legs, connect the angled frame with the free ends of the baffles »

Die äußeren, freien Enden der Leitbleche weisen derart in Richtung auf die Reinigungselemente, daß der Gasstrom tangential auf die Reinigungselemente abgeleitet wird.The outer, free ends of the baffles point in the direction of the cleaning elements, that the gas flow is derived tangentially to the cleaning elements.

Bei Beaufschlagung des Wärmeübertrager-Rohres mit dem gasförmigen primären Wärmeträger A wird durch die Rotation der Welle der ansonsten axiale Gasstrom durch die Leitbleche tangential abgelenkt und auf bzw. durch die Reinigungselemente geführt«, Die Re inigungs elemente erfahren über das Hebelsystem einen dem Staudruck proportionalen Anpreßdruck, wodurch die kratzenden oder schabenden Reinigungselemente ständig an der Innenfläche des Wärmeübertrager-Rohres zur Wirkung kommen, aber gleichzeitig Deformationen oder Maßabweichungen elastisch ausgleichen. Der Staudruck kann durch die Drehzahl der Welle, durch die Größe der Leitbleche und deren Winkelstellung reguliert werden«, Gleichzeitig wird ein turbulenter Strömungssustand der Abgase im wandnahen Bereich erzielt, so daß bei stets gereinigter Innenfläche und der zusätzlichen Pestkörperstrahlung der Einbauten eine wesentlich verbesserte Wärmeübertragung erzielt wird«,Upon exposure of the heat exchanger tube with the gaseous primary heat carrier A is deflected tangentially by the rotation of the shaft of the otherwise axial gas flow through the baffles and guided on or through the cleaning elements, the re ing elements learn about the lever system a back pressure proportional contact pressure , whereby the scratching or scraping cleaning elements are constantly on the inner surface of the heat exchanger tube to the effect, but at the same time elastically compensate for deformations or deviations. The back pressure can be regulated by the speed of the shaft, by the size of the baffles and their angular position, "At the same time a turbulent flow state of the exhaust gases is achieved in the near wall region, so that with constantly cleaned inner surface and the additional plague radiation of the internals achieved a much improved heat transfer becomes",

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung entfernt ständig und systematisch die sich an der Innenwand des jeweiligen Wärmeübertrager-Rohres bildenden Staubschichten. Durch die Leitbleche wird gleichzeitig auf die beweglichen Reinigungselemente eine ständige und einstellbare Anpreßkraft ausgeübt, so daß bei fertigungsbedingten Differenzen oder Oberflächendeformationen des Wärmeübertrager-Rohres stets ein elastisches Nachgeben der Reinigungselemente möglich ist, ohne daß die Reinigung unterbrochen werden muß. Gleichzeitig wird die normalerweise axiale Grasströmung in Rotation versetzt, so daß ein spiralförmiger Weg durch das Wärmeübertrager-Rohr entsteht, der eine wesentlich verlängerte Aufenthaltsdauer eines partiellen Gasvolumens zur PoIge hat« Zusätzlich wird durch die spezielle Anordnung der Leitbleche die Gasströmung so auf die Reinigungselemente gerichtet, daß am Ort der intensivsten Reinigung die höchste Geschwindigkeit des Gases vorliegt. Die Gasströmung wird somit als Wandströmung an der Innenfläche des Wärmeübertrager-Rohres entlang geführt, wobei die Reinigungselemente die Bildung von Strömungsgrenzschichten ständig stören. Außerdem wird durch die führungslosen Abschnitte nach den Leitblechen und den ständigen Wechsel von Beschleunigung und Verzögerung der Gase bei Rotation der Reinigungsvorrichtung vorwiegend ein turbulenter Strömungszustand der Wandströmung erzielt.The device according to the invention permanently and systematically removes the dust layers forming on the inner wall of the respective heat exchanger tube. Through the baffles a constant and adjustable contact pressure is exerted simultaneously on the movable cleaning elements, so that in production-related differences or surface deformations of the heat exchanger tube always an elastic yielding of the cleaning elements is possible without the cleaning must be interrupted. At the same time the normally axial grass flow is set in rotation, so that a spiral path through the heat exchanger tube is formed, which has a much longer residence time of a partial gas volume to PoIge addition, the gas flow is thus directed to the cleaning elements by the special arrangement of the baffles, that at the place of the most intensive cleaning, the highest velocity of the gas is present. The gas flow is thus guided as a wall flow along the inner surface of the heat exchanger tube, the cleaning elements constantly interfere with the formation of flow boundary layers. In addition, a turbulent flow state of the wall flow is achieved by the guideless sections after the baffles and the constant change of acceleration and deceleration of the gases during rotation of the cleaning device predominantly.

Die Leitbleche einschließlich der zentralen rotierenden Achse werden vornehmlich durch Konvektion auf die Temperatur der strömenden Gase erwärmt und wirken nunmehr im Sinne eines Wärmewandlers als Strahlungsfläche auf die eigentliche Wärmeübertragerfläche ein. Durch die Verbindung einer ständig wirkenden Abreinigung auch der festhaftenden Unterschicht der Staubablagerungen mit der wirksamen Beeinflussung derThe baffles including the central rotating axis are primarily heated to the temperature of the flowing gases by convection and now act as a radiant surface on the actual heat exchanger surface in terms of a heat transducer. By the combination of a constantly acting cleaning also the adherent underlayer of the dust deposits with the effective influence of the

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Gasströmung "bei vorwiegend 'turbulentem Strömungszustand im Bereich der gereinigten Fläche, gestörter Grenzschicht und verlängerter Yerweilzeit sowie mit der Festkör perstrahlung der Einbauten wird eine hohe Wärmeübertragungsleistung ergsielt®Gas flow "at predominantly 'turbulent flow state in the area of the cleaned area, disturbed boundary layer and extended Yerweilzeit and with the Festkör radiation of the internals high heat transfer performance ergsielt®

Bei der möglichen Anwendung verhältnismäßig großer Innendurchmesser der färmeübertrager-Rohre bleibt der Druckverlust gering, so daß gleichzeitig den betriebstechnischen Erfordernissen entsprochen wird» Die mit den erfindungsgemäßen Torrichtungen ausgestalteten Wärmeübertrager-Rohre lassen sieh durch Reihenoder/und Parallelschaltung den jeweiligen Bedarfsanforderungen praktischer Betriebsfälle anpassen, dadurch entstehen Aggregate, die in der Lage sind, einen relativ hohen Anteil des Wärmeinhaltes eines gasförmigen, staubhaltigen, primären Wärmeträgers auf einen sekundären Wärmeträger zu übertragen,In the possible application of relatively large inner diameter of the heat exchanger tubes, the pressure loss remains low, so that at the same time meets the operational requirements »The designed with the Torrichtungen heat exchanger tubes can seeh series or / and parallel to the respective requirements of practical operating cases adapt, thereby arise Aggregates which are capable of transferring a relatively high proportion of the heat content of a gaseous, dusty, primary heat carrier to a secondary heat carrier,

Ajjysy^ujir^^Ajjysy ^ ujir ^^

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein Wärmeübertrager-Rohrj1 shows a longitudinal section through a heat exchanger Rohrj

Fig. 2s einen Schnitt C-C gemäß Fig., 1|Fig. 2s a section C-C of FIG., 1 |

Fig. 3: einen Ausschnitt gemäß Fig_e 1 mit der schematisierten Darstellung der Wirkungsbereiche der Reinigungselemente>Fig. 3: a section according to Fig _e 1 with the schematic representation of the areas of action of the cleaning elements>

Fig. 4: einen Schnitt C-C gemäß Fig„ 1 mit Anbringung4 shows a section C-C according to FIG. 1 with attachment

der Leitbleche direkt auf dem abgewinkelten Rahmen;the baffles directly on the angled frame;

Fig. 5s einen Ausschnitt gemäß Fig» 1 und 4 mit der schematisierten Darstellung der Wirkungsbereiche der Reinigungselemente ιFIG. 5s shows a section according to FIGS. 1 and 4 with the schematic depiction of the areas of action of the cleaning elements 1

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Pig. 6: einen Schnitt C-C gemäß Pig· 1 mit Ketten als Reinigungselemente;Pig. 6: a section C-C according to Pig · 1 with chains as cleaning elements;

Pig. 7: einen Ausschnitt gemäß der Pig. 1 und 6 mit der schematischen Darstellung der Wirkungsbereiche der Reinigungselemente·Pig. 7: a section according to the Pig. 1 and 6 with the schematic representation of the effective ranges of the cleaning elements ·

In einem geschlossenen Wärmeübertrager-Rohr 1 wird durch die Stutzen 2 der primäre Wärmeträger Δ eingeleitet und abgeführt. Im Ringrauin zwischen dem Wärmeübertrager-Rohr 1 und einem Mantelrohr 3 fließt, nach Ein- und Austritt durch die Stutzen 4, der sekundäre Wärmeträger B· Unterschiedliche Längenausdehnungen der Mantelflächen werden durch Kompensatoren 5 ausgeglichen. In der Längsachse des Wärmeübertrager-Rohres 1 ist eine Welle 6 gelagert, an der mit Hilfe von Rohrrahmen 7 and abgewinkelten Rahmen 16 Leitbleche 9 und Reinigungselemente 8 beweglich angeordnet sind· Die Welle 6 wird durch Lager 10 geführt und durch den Antrieb 11 in Rotation versetzt, wobei ihre Drehzahl, den Erfordernissen entsprechend, verschieden eingestellt werden kann. Ein auf dem Oberteil des Wärmeübertrager-Rohres 1 angebrachter Deckel 12 mit einer Stopfbuchse 13 ermöglicht die Abdichtung gegenüber der umgebenden Atmosphäre.In a closed heat exchanger tube 1, the primary heat carrier Δ is introduced and removed through the nozzles 2. In Ringrauin between the heat exchanger pipe 1 and a jacket tube 3 flows, after entry and exit through the nozzle 4, the secondary heat carrier B · Different length expansions of the lateral surfaces are compensated by compensators 5. In the longitudinal axis of the heat exchanger tube 1, a shaft 6 is mounted on the guide frame 9 and cleaning elements 8 are arranged to move with the help of tubular frame 7 and angled frame 16 · The shaft 6 is guided by bearings 10 and rotated by the drive 11 in rotation , wherein their speed, according to the requirements, can be set differently. A mounted on the upper part of the heat exchanger tube 1 cover 12 with a stuffing box 13 allows sealing against the surrounding atmosphere.

Am unteren Ende ist ein Staubtrichter 14 mit Schieber als Verschluß vorgesehen.At the bottom of a dust hopper 14 is provided with slide as a closure.

Je drei Rohrrahmen sind etagenartig, im Abstand übereinander, symmetrisch in einem Winkelabstand von jeweils 120° an der Welle 6 befestigt. Jeder Rohrrahmen besteht aus zwei im Abstand übereinander an der Welle angebrachten horizontalen Streben 7. Sie liegen senkrecht zur Welle 6 und reichen mit ihren Enden bis in die Nähe der Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres 1· Dort sind sie mit einer parallel zur Welle 6 angeordneten vertikalen Strebe 22 verbunden. An den vertikalen Streben 22 befinden sich, im Abstand übereinander ange-Each three tube frames are like a tile, at a distance above each other, symmetrically fixed at an angular distance of 120 ° to the shaft 6. Each tube frame consists of two spaced apart on the shaft mounted horizontal struts 7. They are perpendicular to the shaft 6 and extend with their ends to near the inner wall of the heat exchanger tube 1 · There they are arranged with a parallel to the shaft 6 vertical Strut 22 connected. On the vertical struts 22 are located one above the other at a distance

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bracht, Gelenke 17«brought, joints 17 «

Die Achsen der Gelenke 17 liegen, parallel zur Achse der Welle 6. An jedem der Gelenke 1? ist ein abgewinkelter Rahmen 16 gelagert«, Er liegt rechtwinkelig zur Welle 6 und besteht aus einem äußeren Schenkel 20, der annähcrnS parallel zur Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres 1 verläuft, und einem inneren Schenkel 21, der annähernd parallel zur jeweiligen horizontalen Strebe 7 angeordnet ist. Dabei erfolgt die Lagerung der abgewinkelten Rahmen 16 in den Gelenken 17 am äußeren Schenkel 20 in der Nähe zum inneren Schenkel 21»The axes of the joints 17 are parallel to the axis of the shaft 6. At each of the joints 1? An angled frame 16 is supported, it lies at right angles to the shaft 6 and consists of an outer leg 20, which runs approximately parallel to the inner wall of the heat exchanger tube 1, and an inner leg 21, which is arranged approximately parallel to the respective horizontal strut 7 , The storage of the angled frame 16 in the joints 17 on the outer leg 20 in the vicinity of the inner leg 21 takes place »

Die freien Enden der äußeren Schenkel 20 tragen, zur Innenwand des Wärmeübertrager--Rohres 1 hinweisend, Reinigungselemente 8, die bei Rotation der Welle 6 an der Innenwand des Wärmeübertrager-Rohres 1 kratzen oder schaben, wobei sich die Einwirkbereiche der Reinigungselemente 8 in ihrer Höhe leicht überschneiden. Als Reinigungselemente 8 werden schräggestellte, elastische Stahlbleche verwendet. Jedem Rohrrahmen sind zwei Leitbleche 9 zugeordnet, wobei die Leitbleche 9 mit Scharnieren 19» die parallel zur Welle 6 liegen, an der Welle 6 drehbar befestigt sind. An jedem inneren Schenkel 21 ist beweglich ein Zugelement 18 angebracht, das den abgewinkelten Rahmen 16 mit dem freien Ende des jeweiligen Leitbleches 9 verbindet. Dadurch ist es möglich, den auf die Leitbleche 9 wirkenden Staudruck über das Hebel- und Gelenksystem auf die Reinigungselemente 8 zu übertragen, wobei der Staudruck selbst über Größe und Winkelstellung der Leitbleohe 9 sowie die Drehzahl der Welle 6 regulierbar ist. Bei der praktischen Anwendung ist ζ. B_e die Zusammenschaltung von Wärmeübertrager-Rohren 1 zu einem Kühler oder Rekuperatoren-Aggregat möglich.Wear the free ends of the outer legs 20, facing the inner wall of the heat exchanger - tube 1, cleaning elements 8, which scrape or scrap at rotation of the shaft 6 on the inner wall of the heat exchanger tube 1, wherein the Einwirkbereiche the cleaning elements 8 in their height slightly overlap. As cleaning elements 8 inclined, elastic steel sheets are used. Each tubular frame are associated with two baffles 9, wherein the baffles 9 with hinges 19 which are parallel to the shaft 6, are rotatably mounted on the shaft 6. On each inner leg 21, a tension member 18 is movably mounted, which connects the angled frame 16 with the free end of the respective guide plate 9. This makes it possible to transfer the force acting on the baffles 9 dynamic pressure on the lever and hinge system on the cleaning elements 8, wherein the dynamic pressure itself on the size and angular position of Leitbleohe 9 and the speed of the shaft 6 is adjustable. In practical application is ζ. B _e the interconnection of heat exchanger tubes 1 to a cooler or recuperator unit possible.

Entsprechend dem Bedarf an Heißwind, ζ«, Β_β für einen Schachtofen oder für einen Ofenbrenner, können somitAccording to the need for hot air, ζ «, Β _β for a shaft furnace or for a kiln burner, thus can

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die für diese Aufgabe notwendige Anzahl von Wärmeübertrager-Rohren zu einer Anlage zusammengefügt werden. Für den eigenen Prozeß kann zumeist nur ein Teil der nutzbaren Abwärme zurückgeführt werden, so daß die Anlage kostensparend für diese Bedarfssituation zugeschnitten werden kann.the necessary for this task number of heat exchanger tubes are assembled into a system. For the own process usually only a part of the usable waste heat can be returned, so that the plant can be cut cost-saving for this need situation.

Für eine optimale Restwärmegewinnung bei staubhaltigen Abgasen mit einer maximalen Nutzung des verfügbaren WärmeInhaltes müssen häufig mehrere sekundäre Wärmeträger zur Anwendung kommen.For optimum recovery of residual heat in dusty exhaust gases with maximum utilization of the available heat content, it is often necessary to use several secondary heat transfer media.

Pur das Temperaturgebiet = 800 ⁰C ist die Kombination von Wärmeübertrager-Rohren in Reihen- und Parallelanordnung bei Einsatz von z. B. Luft und Wasser als sekundäre Wärmeträger vorteilhaft.Pur the temperature range = 800 ⁰ C is the combination of heat exchanger tubes in series and parallel arrangement with use of z. As air and water as a secondary heat carrier advantageous.

In der ersten Kühlsektion eines derartigen Wärmeübertragersystems erfolgt die Heißwinderzeugung für den prozeßeigenen Verbrennungsprozeß. In der zweiten Kühlsektion wird Heißwasser erzeugt. Durch Schaltung der Wärmeträgerelemente mit einer Ausdampftrommel läßt sich die bekannte drucklose Verdampfungskühlung anwenden, wobei der Trommelinhalt gleichzeitig als Heißwasserreservoir für zeitlich wechselnde Bedarfsträger dient. Durch direkte Heißwasserentnahme oder durch indirekte Aufheizung kann eine maximale Nutzung der Abhitze bei stets funktionsfähigem Wärmeübertragersystem zur Abgaskühlung realisiert werden.In the first cooling section of such a heat transfer system, hot winch production is made for the process of the internal combustion process. Hot water is generated in the second cooling section. By switching the heat transfer elements with a steaming the known pressure-free evaporative cooling can be applied, the drum contents also serves as a hot water reservoir for temporally changing demand carrier. By direct hot water extraction or by indirect heating a maximum use of waste heat can be realized with always functioning heat exchanger system for exhaust gas cooling.

Claims

231333 1 invention claim

1. A device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes with exhaust routing of the hot dusty exhaust gases through the heat exchanger Roure and a coaxial rotating heat exchanger tube shaft with scraping or scraper devices and guide elements for the exhaust stream, preferably for non-ferrous metallurgy with changing Exhaust gas components and process conditions and fine-grained, voluminous dusts in the exhaust gases and exhaust gas temperatures = 800 ⁰ O, characterized in that at a coaxial with a heat exchanger tube (1) mounted shaft (6) at a distance above each other at least three tubular frame are arranged symmetrically, the each consist of two horizontal struts (7) arranged at right angles to the other part (6), which are connected at their ends to a vertical strut (22) mounted parallel to the shaft (6), whereby on the vertical struts (22), at a distance one above the other, parallel to the shaft (6) arranged joints (17) are fixed, which serve the storage angled frame (16) whose outer limbs (20), approximately parallel to the inner wall of the heat exchanger tube (1) lying at their free ends one on the inner wall scraping cleaning element (8), and the bearing on the hinge (17) on the outer leg (20) in the vicinity of the right angles to the inner wall angled inner leg (21) and in that each tube frame one or more baffles (9) are associated,

2. A device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that the respective tubular frame

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associated baffles (9) by means of hinges (19) on the shaft (6) are pivotally mounted, wherein a movable on the inner leg (21) attached to the tension element (18) the angled frame (16) / and the free end of the baffle (9) combines.

3. A device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that the guide plates (9) are mounted directly on the inner legs (21) of the angled frame (16),

4. An apparatus for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that the Einwirkbereiche the cleaning elements (8) overlap in their height slightly.

5. A device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that come as cleaning elements (8) inclined, movable, elastic steel sheets used.

6. A device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that arrive as cleaning elements (8) in a conventional manner chains for use, which are each loosely attached between two superposed angled frame (16).

7 «device for cleaning the inner surfaces of heat exchanger tubes according to item 1, characterized in that the outer free ends of the

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Leifbleche (9) in the direction of the cleaning elements (8) show that the gas flow is discharged tangentially to the cleaning elements (8).

For this 6 sheets of drawings