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Die
Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager,
insbesondere einen Heizkessel, zur kontaktfreien Übertragung
der Wärmeenergie
eines ersten Fluids, insbesondere Rauchgas, auf ein zweites Fluid, insbesondere
ein Wärmetragerfluid
oder Wasser, wobei der Wärmeübertrager
periodisch zu reinigende Innenflächen
aufweist.
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Wärmeübertrager
der in Rede stehenden Art sind insbesondere aus konventionellen
Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen
oder mit organischen Brennstoffen betriebenen Anlagen bekannt. Diese Wärmeübertrager
dienen dazu, die thermische Energie eines ersten Fluids, beispielsweise
eines Rauchgases, kontaktfrei auf ein zweites Fluid zu übertragen.
Bei dem zweiten Fluid kann es sich beispielweise um entionisiertes
Wasser (z. B. beim Dampferzeuger eines konventionellen Kraftwerks)
oder um ein nichtsiedendes Wärmetragerfluid
(beispielweise Thermoöl)
handeln.
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Es
gibt verschiedene Anwendungsfälle,
bei denen die Innenflächen
des Wärmeübertragers
und insbesondere die wärmeübertragenden
Kontaktflächen
periodisch gereinigt werden müssen,
um die volle Funktionalität
der Vorrichtung zu gewährleisten.
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Diese
Problematik liegt insbesondere dann vor, wenn thermische Energie
aus Rauch- bzw. Verbrennungsgasen übertragen werden soll. Solche Verbrennungsgase
enthalten üblicherweise
Metalldämpfe
und Stäube,
die nach und nach die Innenflächen
des Wärmeübertragers
belegen und somit die Wärmeübertragung
behindern. Dies kann schlussendlich auch zu einer massiven Einengung
oder sogar einer vollständigen
Verstopfung des Strömungswegs
für das
Rauch- bzw. Verbrennungsgas führen.
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Aus
dem Stand der Technik sind daher verschiedene Vorrichtungen und
Verfahren bekannt, um solche Verschmutzungen periodisch von den
Innenflächen
des Wärmeübertragers
zu entfernen.
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So
ist bekannt, die genannten Verunreinigungen mit einem Luft- oder
Wasserstrom als Reinigungsmedium zu entfernen. Die Reinigung kann
dabei sowohl während
des Stillstands der Anlage als auch während des Betriebs erfolgen.
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Durch
die heißen
Innenflächen
des Wärmeübertragers
(bis zu 1000 °C)
verdampft ein auf eine entsprechende Innenfläche gerichteter Wasserstrom augenblicklich,
wodurch eine explosionsartige Vervielfachung des Volumens des Reinigungsmediums eintritt.
Dadurch lassen sich Staubbeläge
oder Ähnliches
effektiv entfernen.
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Aus
der
DE 103 40 790
B3 ist eine Vorrichtung zum Reinigen eines Rauchgaszugs
einer Verbrennungsanlage bekannt. Dabei wird ein das Reinigungsmedium
führender
Schlauch in den zu reinigenden Rauchgaszug eingeführt. Über einen
endseitigen Düsenkopf
des Schlauchs kann dann das Reinigungsmedium an die Innenwände des
Rauchgaszugs geleitet werden.
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Bei
dieser Vorrichtung ist jedoch nachteilig, dass sie sich lediglich
zur Abreinigung ebener und leicht zugänglicher Innenflächen des
Wärmeübertragers
eignet. Die zentral angeordnete und dementsprechend weit von den
abzureinigenden Innenflächen
entfernte Reinigungsvorrichtung kann unregelmäßig ausgestaltete Wärmeübertragerflächen, beispielsweise
Rohrschlangen, nicht vollumfänglich
mit Reinigungsmedium beaufschlagen. Sollen beim Vorhandensein weiter
entfernter und/oder verwinkelter Wärmeübertragerflächen diese Flächen vom
Reinigungsmedium erreicht werden, muss hingegen der Volumenstrom
des Reinigungsmediums stark erhöht werden.
Dadurch steigen die Betriebs- und Investitionskosten stark an. Des
Weiteren sind die Wärmeübertragerflächen, die
unmittelbar in der Nähe
des Düsenkopfes
angeordnet sind, einem starken Temperaturschock aufgrund des großen Volumenstroms
des Reinigungsmediums ausgesetzt. Schließlich führt der große Volumenstrom des Reinigungsmediums insgesamt
zu einer unerwünscht
starken Abkühlung des
Wärmeübertragers,
wodurch die Effizienz der Gesamtanlage abnimmt.
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Aus
der
DE 201 22 403
U1 ist ein Kessel einer Verbrennungsanlage mit einer Reinigungsanlage bekannt.
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Über die
dort offenbarte Reinigungsanlage lässt sich ein das Reinigungsmedium
führender Schlauch
in das Innere des zu reinigenden Abzugs einführen. Der Schlauch weist endseitig
einen rotierenden Düsenkopf
auf, der durch das Reinigungsmedium antreibbar ist. Dadurch lässt sich
ein rundum reichender Strahl bzw. Sprühkegel innerhalb des zu reinigenden
Abzugs realisieren.
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Bei
dieser Vorrichtung ist jedoch nachteilig, dass der Düsenkopf
eine komplizierte Mechanik aufweist, die einerseits hohe Anfangsinvestitionen
erfordert und andererseits aufgrund der hohen Betriebstemperatur
und den aggressiven Umgebungsmedien eine erhöhte Störanfälligkeit nebst einer geringen
Lebensdauer aufweist. Des Weiteren weist der Düsenkopf aufgrund der genannten
Mechanik zu große
Außenabmessungen
auf, um eng unterteilte bzw. verwinkelte Innenflächen des Wärmeübertragers erreichen zu können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager
der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden,
dass eine kostengünstige,
schonende, zuverlässige
und gründliche
Reinigung der Innenflächen
ermöglicht
ist.
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Erfindungsgemäß ist die
voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach
ist eine Wärmeübertrager
der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager
eine Mehrzahl verschliessbarer Gehäuseöffnungen aufweist, wobei jeder
Gehäuseöffnung eine
eigene Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist, mit der ein ein Reinigungsmedium
abgebendes Reinigungsmittel zur Reinigung der Innenflächen in
die jeweilige Gehäuseöffnung ein-
und ausfahrbar ist.
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In
erfindungsgemäßer Weise
sind im Gehäuse
des Wärmeübertragers
eine Mehrzahl von Gehäuseöffnungen
angeordnet, wobei jeder Gehäuseöffnung eine
Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist. In erfindungsgemäßer Weise
lässt sich
folglich jedem Teilbereich des Innenraums des Wärmeübertragers eine Gehäuseöffnung zuordnen.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Innenraum des Wärmeübertragers
geometrisch unregelmäßig aufgebaut
ist oder in schwer zugängliche
Teilbereiche unterteilt ist.
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Durch
die Aufteilung der Reinigungsanlage in eine Mehrzahl von Reinigungsvorrichtungen
wird dabei eine gründliche
Reinigbarkeit jedes Teilbereichs der Innenfläche des Wärmeübertragers sichergestellt.
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Des
Weiteren ist in erfindungsgemäßer Weise
ermöglicht,
dass jede einzelne Reinigungsvorrichtung mit einem verminderten
Reinigungsmedium-Volumenstrom be trieben wird. Dadurch ist einerseits eine
zu starke Abkühlung
unmittelbar benachbarter Wärmeübertragerflächen (sog.
Temperaturschock) vermeidbar. Des Weiteren lässt sich die Reinigungsmediummenge
insgesamt verringern, da das Reinigungsmedium zielgerichteter und
dosierter eingesetzt werden kann.
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Die
Erfindung erlaubt es ferner, mechanisch einfach aufgebaute und sehr
kompakte Reinigungsvorrichtungen einzusetzen, welche einerseits
einen verminderten Investitionsaufwand und andererseits eine hervorragende
Erreichbarkeit sehr eng unterteilter Innenbereiche des Wärmeübertragers
ermöglichen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager
lassen sich eine Mehrzahl kompakter Reinigungsvorrichtungen durch
jeweils in geeigneter Weise positionierte Gehäuseöffnungen im Wärmeübertrager
an ansonsten schwer erreichbare Innenflächen heranführen, um diese abzureinigen.
Dieser erfindungsgemäße Vorteil
kommt besonders zum Tragen, falls die wärmeübertragenden Innenflächen aus Rohren,
Rohrschlangen, Rohrkörben
oder dergleichen bestehen. Beim erfindungsgemäßen Wärmeübertrager lassen sich dabei
die Zwischenräume
zwischen benachbarten Rohren (Rohrzwickel) besonders gründlich reinigen.
Diese Reinigungsmöglichkeit ist
bei Anlagen gemäß Stand
der Technik, die die Reinigung meterbreiter Rauchgaskanäle mit ebenen
Innenflächen
vorsehen, nicht bekannt.
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Folglich
ist ein Wärmeübertrager
angegeben, bei dem eine kostengünstige,
schonende, zuverlässige
und gründliche
Reinigung der Innenflächen
ermöglicht
ist.
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Der
erfindungsgemäße Wärmeübertrager kann
eine Kasten- oder Zylinderform oder auch jede andere übliche Form
aufweisen. Dabei ist die Form eines stehenden Zylinders besonders
geeignet, falls als Wärmeübertragungsflächen Heizschlangen
bzw. aufrecht stehende, gegebenenfalls konzentrische und mehrlagige
Rohrkörbe
verwendet werden sollen.
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Im
Hinblick auf eine erleichterte Zugänglichkeit sowie Verschließbarkeit
der Gehäuseöffnungen für die Reinigungsvorrichtungen
ist eine Ausführungsform
bevorzugt, bei der die Gehäuseöffnungen als
Stutzen ausgebildet sind und gegebenenfalls durch anflanschbare
Deckel verschließbar
sind.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der gesamte
Wärmeübertrager
zusätzlich einen
abnehmbaren Gehäusedeckel
oder zumindest eine Reinigungsöffnung
zur Wartung bzw. zur Stillstandsreinigung auf. Dabei kann im Gehäusedeckel auch
noch zusätzlich
eine Reinigungsöffnung
(beispielsweise als Mannloch) ausgebildet sein. Der Gehäusedeckel
erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Oberseite des
Wärmeübertragergehäuses. Demnach
weist ein geeigneter Gehäusedeckel für einen
erfindungsgemäßen Wärmeübertrager
in Form eines stehenden Zylinders eine kreisrunde Scheibenform auf.
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Die
wärmeübertragenden
Innenflächen
des Wärmeübertragers
können
eine plane bzw. ebene oder auch eine rohrförmige Gestaltung aufweisen.
Im Hinblick auf eine vergrößerte Wärmeübertragungsfläche ist
dabei jedoch eine Ausführungsform
bevorzugt, bei der das zweite Fluid in Rohrleitungen durch den Innenraum
des Wärmeübertragers
führbar
ist. Im Hinblick auf eine besonders gute Ausnutzung des vorhandenen
Innenraums können
die wärmeübertragenden
Innenflächen
dabei als mehrlagige, konzentrisch angeordnete Rohrkörbe ausgebildet
sein. Ein Rohrkorb weist dabei die Form einer stehenden Heizschlange
auf. Dabei können
die Windungen aufeinander aufliegen oder in axialer Richtung voneinander beabstandet
sein.
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In
bevorzugter Weise weist zumindest eine der vorgesehenen Reinigungsvorrichtungen
als Reinigungsmittel einen das Reinigungsmedium führenden
Schlauch mit einem endseitigen Reinigungskopf mit zumindest einer
Abgabeöffnung
für ein
Reinigungsmedium auf. Durch die axiale Flexibilität des Schlauchs
lässt sich
dieser mit geringem Platzbedarf lagern, beispielweise in aufgerolltem
Zustand.
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Im
Hinblick auf eine möglichst
geringe Verdrillbarkeit des Schlauches wird eine Weiterbildung der
Erfindung bevorzugt, bei der der Schlauch ein geringes axiales Widerstandsmoment
bei gleichzeitig erhöhtem
polaren Widerstandmoment aufweist. Dies bedeutet mit anderen Worten,
dass der Schlauch eine erhöhte
Flexibilität
bei gleichzeitig erhöhter
Torsionsstabilität
aufweist. Durch eine erhöhte
Torsionsstabilität
wird eine Verdrillung des Schlauches während des Reinigungsbetriebs
verhindert, so dass sich die Lage der Abgabeöffnung bzw. der Abgabeöffnungen
für das
Reinigungsmedium nicht unerwünscht verändern kann.
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In
Bezug auf eine erhöhte
Haltbarkeit und Temperaturstabilität des Schlauches ist eine Weiterbildung
bevorzugt, bei der der Schlauch aus temperaturbeständigem Stahl,
insbesondere als Wellschlauch bzw. als Faltenbalg, ausgebildet ist
und gegebenenfalls durch das Reinigungsmedium kühlbar ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Schlauch über
eine oberhalb der jeweiligen Gehäuseöffnung angeordnete
und gegebenenfalls angetriebene Umlenkrolle in die Gehäuseöffnung ein-
bzw. ausfahrbar. Sofern die Umlenkrolle über einen Motor und eine entsprechende
Steuerung antreibbar ist, ist die Eintauchtiefe des Schlauches und
damit die genaue Position des Reinigungskopfes innerhalb des Wärmeübertragers
besonders genau regelbar. Des Weiteren ist der Schlauch während des
Normalbetriebs des Wärmeübertragers
in einfacher Weise über
die Umlenkrolle aus der Gehäuseöffnung entfernbar,
wonach diese verschlossen werden kann.
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Im
Hinblick auf eine besonders exakte Führbarkeit des Schlauches wird
eine Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, bei der eine zweite
Umlenkrolle vorgesehen ist, über
die der Schlauch im Zusammenspiel mit der ersten Umlenkrolle zum
Vermeiden einer Verdrillung mäanderartig
führbar
ist. Dabei kann die zweite Umlenkrolle von der ersten Umlenkrolle
schräg
nach unten versetzt angeordnet sein. Durch die vergrößerte Auflage-
bzw. Führungsfläche für den Schlauch
und die dadurch geschaffene Möglichkeit,
den Schlauch zwischen den beiden Rollen mit einer Vorspannung zu
beaufschlagen, ist eine unerwünschte
Verdrillung bzw. eine Torsion des Schlauchs vermeidbar.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann der Schlauch durch Heben bzw. Senken der zweiten Umlenkrolle
in die jeweilige Gehäuseöffnung ein-
bzw. ausfahrbar sein. Bei dieser Ausführungsform kann auf einen Antrieb
der ersten Umlenkrolle verzichtet werden.
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Im
Hinblick auf die Ermöglichung
einer besonders effektiven Reinigung der Innenflächen des Wärmeübertragers kann der endseitige
Reinigungskopf des Schlauchs eine Düse bzw. ein oder mehrere, insbesondere
gegenüberliegende
Düsenpaare zum
Ausbringen des Reinigungsmediums aufweisen. Dadurch lässt sich
die Ausbringgeschwindigkeit und die Präzision des Reinigungsmediumstrahls
deutlich erhöhen.
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Hierbei
ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die Düse bzw. die Düsen horizontal
bzw. geringfügig
nach oben geneigt ausgerichtet sind. Dadurch lässt sich die Decke des Wärmeübertragers
reinigen und es wird gleichzeitig eine effektive Reinigungsmöglichkeit
für im
Wesentlichen horizontal ausgerichtete Rohrzwischenräume geschaffen,
wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Rohrkörben als Wärmeübertragungsflächen auftreten.
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Im
Hinblick auf eine besonders effektive Reinigungsmöglichkeit
für solche
Rohrzwischenräume kann
der axiale Abstand benachbarter Düsenpaare im Wesentlichen dem
Abstand zu reinigender Rohrzwischenräume (Zwickel) entsprechen.
Dies bedeutet, dass jeweils ein Düsenpaar einen sich im Wesentlichen
horizontal erstreckenden Rohrzwischenraum reinigen kann. Die benachbarten
Düsenpaare sind
in axialer Richtung des Schlauches jeweils um genau einen Rohrdurchmesser
versetzt, so dass sie jeweils in den nächstliegenden Rohrzwischenraum bzw.
Zwickel zielen können.
Neben einer besonders effektiven Reinigungsmöglichkeit für die Rohrzwischenräume ist
dadurch auch eine Weiterbildung angegeben, bei der ein Temperaturschock
durch direktes Auftreffen des Reinigungsmediums auf die Mitte des
Heizrohrs vermeidbar ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist im Hinblick auf eine besonders gründliche Reinigbarkeit der Innenflächen des
Wärmeübertragers
die Ausrichtung der Düse
bzw. der Düsen
während
des Reinigungsbetriebs verstellbar und/oder die Position des Reinigungskopfes
innerhalb des Wärmeübertragers
während
des Reinigungsbetriebs veränderbar.
Dadurch lassen sich während
des Reinigungsbetriebs unzugängliche
bzw. verwinkelte Innenflächen
gezielt mit dem erfindungsgemäßen Reinigungskopf
anfahren und restlos säubern.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Reinigungskopf
während
des Normalbetriebs des Wärmeübertragers
als Verschluss für
die jeweilige Gehäuseöffnung verwendbar.
Dabei lässt
sich der Reinigungskopf nach dem Reinigungsvorgang durch Herausziehen
des Schlauchs aus dem Wärmeübertrager
zurückfahren,
bis er in der ihm zugeordneten Gehäuseöffnung zum Anschlag gelangt.
Durch geeignet ausgestaltete Dichtflächen kann der Reinigungskopf
danach als Verschluss in der Gehäuseöffnung verbleiben,
wobei auf einen Deckel für
die Gehäuseöffnung verzichtet
werden kann.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung weist zumindest eine der Reinigungsvorrichtungen als
Reinigungsmittel eine Blaslanze mit zumindest einer Abgabeöffnung für das Reinigungsmedium
auf. Dabei können
neben Reinigungsvorrichtungen mit einem Schlauch als Reinigungsmittel auch
Reinigungsvorrichtungen mit einer Blaslanze als Reinigungsmittel
vorgesehen sein. Im Allgemeinen wird der Fachmann sich jedoch für eine Ausführungsform
entscheiden, bei der entweder alle Reinigungsvorrichtungen einen
Schlauch oder alle Reinigungsvorrichtungen eine Blaslanze als Reinigungsmittel
aufweisen.
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Dabei
weist eine Blaslanze den Vorteil auf, dass sie nicht nur vertikal,
sondern auch horizontal und/oder in schräger Richtung in die jeweilige
Gehäuseöffnung ein-
bzw. ausfahrbar ist.
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Im
Hinblick auf eine besonders lange Haltbarkeit und Temperaturbeständigkeit
der Blaslanze kann diese aus temperaturbeständigem Stahl gefertigt sein
und gegebenenfalls durch das Reinigungsmedium kühlbar sein. Des Weiteren kann
ein interner Kühlkreislauf
für die
Blaslanze bzw. die Blaslanzen vorgesehen sein, so dass diese auch
während
des Normalbetriebs des Wärmeübertragers
in diesem verbleiben können.
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Die
Blaslanze kann endseitig eine axial ausgerichtete Düse und/oder
ein oder mehrere, insbesondere gegenüberliegende, im Wesentlichen
radial ausgerichtete Düsenpaare
zum Ausbringen des Reinigungsmediums aufweisen. In Bezug auf die
Vorteile dieser Ausführungsform
kann auf die Ausführungen
zum erfindungsgemäßen Schlauch
verwiesen werden.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht der axiale
Abstand benachbarter Düsenpaare
in der erfindungsgemäßen Blaslanze
im Wesentlichen dem Abstand der zu reinigenden Rohrzwischenräume (Zwickel)
innerhalb des Wärmeübertragers,
wozu ebenfalls auf die vorstehenden Ausführungen in Bezug auf den Reinigungsschlauch
verwiesen wird.
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Im
Hinblick auf eine besonders gründliche Reinigbarkeit
der Innenflächen
des Wärmeübertragers
bzw. von gegebenenfalls vorhandenen unzugänglichen Innenflächen oder
Rohrzwischenräumen (Zwickeln)
ist eine Ausführungsform
bevorzugt, bei der die Blaslanze während des Reinigungsbetriebs hin-
und herbewegbar ist.
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In
Bezug auf eine möglichst
einfache Demontierbarkeit des Gehäusedeckels kann die Blaslanze
so ausgebildet sein, dass sie außerhalb des in das Gehäuse eintauchenden
Abschnitts abflanschbar ist. Dadurch lässt sich der Gehäusedeckel
des Wärmeübertragers
entfernen, ohne dass die Blaslanze vollständig aus dem Wärmeübertrager
herausgefahren werden muss, so dass eine geringere Deckenhöhe für den Standort
des Wärmeübertragers
realisierbar ist.
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In
einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform ist der Flanschbereich
während des
Normalbetriebs des Wärmeübertragers
als Verschluss für
die jeweilige Gehäuseöffnung verwendbar.
Dies bedeutet, dass die Blaslanze so weit in den Wärmübertrager
einfahrbar ist, bis der Flanschbereich in geeigneter Weise die jeweilige
Gehäuseöffnung kontaktiert
und diese abdichtet.
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Sofern
keine solche Flanschverbindung vorgesehen ist, wird eine Ausführungsform
vorgeschlagen, bei der die Blaslanze einen Anschlag aufweist, der
während
des Normalbetriebs des Wärmeübertragers
als Verschluss für
die jeweilige Gehäuseöffnung verwendbar
ist. Dieser Anschlag kann im oberen Bereich der Blaslanze, welcher
nicht in den Wärmeübertrager
eintaucht, angeordnet sein.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung
zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
schematische seitliche Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
bei dem ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager
als Heizkessel ausgebildet ist und mehrere Gehäuseöffnungen für Reinigungsvorrichtungen aufweist,
und wobei eine der Reinigungsvorrichtungen dargestellt ist, deren Reinigungsmittel
aus einem das Reinigungsmedium führenden
Schlauch mit einem endseitigen Reinigungskopf besteht,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die beispielhaft dargestellte Reinigungsvorrichtung
als Reinigungsmittel eine Blaslanze mit mehreren axial verteilten
Düsen aufweist,
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3 eine
Draufsicht auf die beiden Ausführungsbeispiele
aus 1 und 2, bei der die Positionierung
der Reinigungsmittel bzw. der Gehäuseöffnungen und die Anordnung
der Heizflächen
im Inneren des Wärmeübertragers
verdeutlicht wird, und
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4 eine
schematische Draufsicht auf das Innere des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers gemäß gezeigter
Ausführungsbeispiele
während
des Reinigungsbetriebs.
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1 zeigt
eine schematische seitliche Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Dargestellt ist ein Wärmeübertrager,
der hier als Heizkessel 1 ausgebildet ist. Der Heizkessel 1 hat
eine kreisrunde Querschnittsfläche
und ist horizontal, d. h. stehend angeordnet. Auf der Oberseite
weist der Heizkessel 1 eine Mehrzahl verschließbarer Gehäuseöffnungen 2 auf, von
denen in der Schnittansicht lediglich drei dargestellt sind. Bei
diesem Heizkessel 1 sind die Gehäuseöffnungen 2 in einem
abnehmbaren Deckel 3 des Heizkessels 1 ausgebildet.
Durch Entfernen des Deckels 3 wird der Innenraum des Heizkessels 1 zur Wartung
oder Stillstandsreinigung zugänglich.
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Die
Gehäuseöffnungen 2 sind
im Deckel 3 als Stutzen 4 ausgebildet, wodurch
sie durch anflanschbare Deckel oder durch andere geeignete Vorrichtungen
verschließbar
sind.
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Der
Heizkessel 1 weist im Inneren ausgedehnte Innenflächen 5 auf,
die regelmäßig gereinigt werden
müssen,
da der Heizkessel 1 während
des Betriebs von staubführendem
Rauchgas durchströmt wird.
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Der
Anteil der Innenflächen 5,
der als wärmeübertragende
Fläche
dient, wird beim gezeigten Ausführungsbeispiel
durch zwei konzentrische Rohrkörbe 6 gebildet.
Dabei handelt es sich um zwei ineinanderstehende Rohrschlangen,
durch die das zweite, Wärme
aufnehmende Fluid führbar
ist. Dabei durchströmt
das erste, wärmeabgebende
Fluid den Innenraum des Wärmeübertragers.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem ersten Fluid um Rauch- bzw. Verbrennungsgase.
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Während des
Betriebs lagern sich Staub und sonstige Verunreinigungen auf den
Innenflächen 5 ab.
Davon sind insbesondere die Zwischenräume zwischen den Rohrwindungen
der Rohrkörbe 6 betroffen.
Diese Rohrzwischenräume 7 werden
auch als Zwickel bezeichnet. Hier können sich besonders viel Staub
und sonstige Verschmutzungen absetzen und den Wärmeübergang auf das zweite Fluid
behindern.
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In
erfindungsgemäßer Weise
sind deshalb nicht nur eine Mehrzahl von Gehäuseöffnungen 2 im Deckel 3 des
Heizkessels 1 vorgesehen, sondern jeder Gehäuseöffnung 2 ist
eine eigene Reinigungsvorrichtung 8 zugeordnet, um die
auftretenden Beläge periodisch
entfernen zu können.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist hier jedoch lediglich eine Reinigungsvorrichtung 8 dargestellt.
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Die
Reinigungsvorrichtung 8 besteht aus einem Reinigungsmittel 9,
das hier als Schlauch 10 ausgebildet ist. Des Weiteren
ist dem Schlauch 10 endseitig ein Reinigungskopf 11 zum
Ausbringen des Reinigungsmediums zugeordnet.
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Der
Schlauch 10 besteht aus temperaturbeständigem Stahl in Form eines
Wellschlauches. Er ist biegsam, weist aber gleichzeitig ein erhöhtes polares Widerstandsmoment
auf, was einer Verdrillung des Schlauchs 10 entgegenwirkt.
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Der
Schlauch 10 dient sowohl als Zuleitung für das Reinigungsmedium
als auch zur Positionierung des Reinigungskopfs 11 zum
Ausbringen des Mediums. Er wird dabei durch das durchströmende Reinigungsmedium
gekühlt.
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Der
Einsatz der Reinigungsvorrichtung 8 kann sowohl während des
Betriebs des Wärmeübertragers
bei Temperaturen bis zu ca. 1000 °C
als auch während
des Stillstands der Vorrichtung erfolgen.
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Zur
Führung
und Positionierung des Schlauchs 10 und des Reinigungskopfs 11 ist
der Schlauch 10 über
eine erste Umlenkrolle 12 geführt, die oberhalb der entsprechenden
Gehäuseöffnung 2 angeordnet
ist. Diese erste Umlenkrolle 12 wird von einem frequenzgeregelten
Getriebemotor angetrieben.
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Der
Schlauch 10 wird des Weiteren mäanderartig über eine zweite Umlenkrolle 13 geführt, die schräg unterhalb
der ersten Umlenkrolle 12 angeordnet ist. Diese zweite
Umlenkrolle 13 gleicht die Längenänderung des Schlauchs 10 beim
Ein- und Ausfahren aus dem Heizkessel 1 aus und hält den Schlauch 10 dabei
unter einer gewissen Spannung. Des Weiteren verhindert die zweite
Umlenkrolle 13, dass der Schlauch 10 sich verdrillt,
was zu einer Verdrehung des Reinigungskopfes 11 innerhalb
des Wärmeübertragers
führen
könnte.
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Der
Schlauch 10 kann ggf. durch Heben und Senken der zweiten
Umlenkrolle 13 bei nicht angetriebener erster Umlenkrolle 12 in
den Heizkessel 1 hinein- und herausbewegt werden. Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist jedoch die erste Umlenkrolle 12 angetrieben. Die Fördergeschwindigkeit
des Reinigungskopfes 11 sowie die Reinigungszeit werden dabei
von einer speicherprogrammierbaren Steuerung geregelt.
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Auf
der dem Heizkessel 1 abgewandten Seite endet der Schlauch 10 an
einem Anschluss 14, durch den das Reinigungsmedium zuführbar ist.
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Zur
Reinigung der Innenflächen 5 des
Heizkessels 1 weist der Reinigungskopf 11 ein
gegenüberliegendes
Paar von Düsen 15 auf,
wobei hier lediglich die vordere Düse 15 sichtbar ist.
Die Düsen 15 sind
so ausgerichtet, dass sie bei entsprechend genauer Höhenjustierung
des Reinigungskopfs 11 genau in den jeweils nächstliegenden
Rohrzwischenraum 7 hineinzielen, um diesen besonders gründlich reinigen
zu können.
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Der
Reinigungskopf 11 kann auch mehrere horizontal voneinander
beabstandete Düsenpaare aufweisen,
wobei der Abstand zwischen den Düsenpaaren
jeweils dem Abstand zwischen zwei benachbarten Rohrzwischenräumen 7 entsprechen
kann.
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Durch
die Ausrichtbarkeit der Düsen 15 auf die
Rohrzwischenräume 7 wird
verhindert, dass ein zu großer
Volumenstrom des Reinigungsmediums auf den Mittelbereich der wärmeübertragenden
Rohre trifft, wodurch sich während
des Reinigungsbetriebs ein Temperaturschock mit entsprechendem Versagen
der Heizrohre einstellen könnte.
Dadurch ist in erfindungsgemäßer Weise
ermöglicht,
die Abgabeöffnungen
für das
Reinigungsmedium unmittelbar an den zu reinigenden Bereich heranzuführen, ohne
aber den Heizkessel 1 zu beschädigen.
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Zur
Reinigung der Rohrzwischenräume 7 sind
die Düsen 15 im
Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Die Düsen 15 können darüber hinaus
innerhalb des Reinigungskopfes 11 verstellbar ausgebildet
sein. Des Weiteren kann durch eine Veränderbarkeit der Position des
Reinigungskopfs 11 während des
Betriebs der gesamte Bereich unterhalb der jeweiligen Gehäuseöffnung 2 (vom
Deckel 3 bis zum Boden des Heizkessels 1) angefahren
werden.
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2 zeigt
eine schematische seitliche Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Wärmeübertragers.
Der Heizkessel 1 weist dabei dieselben Merkmale auf wie das
in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel, weshalb zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die oben stehende Beschreibung
zu 1 verwiesen wird.
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Bei
diesem zweiten, vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Reinigungsvorrichtung 8 als Reinigungsmittel 9 eine
Blaslanze 16 auf, die zur Reinigung der Innenflächen 5 des
Heizkessels 1 in eine jeweils zugeordnete Gehäuseöffnung 2 ein-
und ausfahrbar ist.
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Dabei
ist wie bei 1 zu beachten, dass jeder Gehäuseöffnung 2 eine
eigene Reinigungsvorrichtung 8 zugeordnet ist, aus Gründen der
verbesserten Übersichtlichkeit
der Darstellung ist jedoch sowohl in 1 als auch
in 2 jeweils nur eine Reinigungsvorrichtung 8 dargestellt.
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Aufgrund
ihrer axialen Stabilität
lässt sich
die Blaslanze 16 in vertikaler, horizontaler oder in schräger Richtung
in eine beliebig anbringbare Gehäuseöffnung 2 des
Heizkessels 1 ein- und ausfahren. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Gehäuseöffnungen 2 allesamt
im Deckel 3 des Heizkessels 1 angeordnet, so dass
die Blaslanze 16 vertikal von oben zuführbar ist.
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Die
Blaslanze 16 ist aus temperaturbeständigem Stahl gefertigt und
durch das auszubringende Reinigungsmedium kühlbar. Die dargestellte Blaslanze 16 weist
mehrere, axial beabstandete Paare von Düsen 15 auf, durch
die das Reinigungsmedium zur Reinigung der Innenflächen 5 ausbringbar
ist. Von diesen gegenüberliegenden
Düsenpaaren
sind in dieser Darstellung jeweils nur die vorderen Düsen 15 sichtbar.
Die Düsen 15 sind
im Wesentlichen radial (in Bezug auf die Blaslanzenachse) ausgerichtet,
so dass sie so anordenbar sind, dass sie genau in die besonders
schwierig zu reinigenden Rohrzwischenräume 7 hineinzielen.
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Des
Weiteren können
die Düsen 15 so
angeordnet werden, dass sich die Blaslanze 16 besonders zur
Reinigung von Spalten, Trennwänden
oder Gehäusewänden eignet,
je nach Positionierung der Blaslanze 16 und der jeweils
zugeordneten Gehäuseöffnung 2.
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Direkt
oberhalb der als Stutzen 4 ausgebildeten Gehäuseöffnung 2 ist
die Blaslanze 16 mit einer Flanschverbindung 17 versehen.
Dadurch lässt
sich die Blaslanze 16 abflanschen, um eine Entfernbarkeit des
Deckels 3 zu gewährleisten,
ohne eine entsprechende Gebäudehöhe zum vollständigen Herausfahren
der Blaslanze 16 aus dem Heizkessel 1 vorsehen zu
müssen.
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Die
Positionierung der Blaslanze 16 innerhalb des Heizkessels 1 ist über eine
Verstelleinrichtung 18 veränder- und steuerbar. Über die
Verstelleinrichtung 18 können die zu reinigenden Innenflächen 5 angefahren
werden. Des Weiteren lässt
sich die Blaslanze 16 während
des Reinigungsvorgangs mittels der Verstelleinrichtung 18 axial
hin- und herbewegen, um eine besonders gründliche Reinigung zu gewährleisten.
Durch die Verstelleinrichtung 18 lassen sich insbesondere
die schwierig zu reinigenden Rohrzwischenräume 7 besonders genau
anfahren.
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Reinigungszeit,
Einfahrtiefe und Bewegung der Blaslanze 16 sind über eine
speicherprogrammierbare Steuerung regelbar, wodurch eine vollautomatische
Reinigung des Heizkessels 1 ermöglicht ist. Die Blaslanze 16 ist über eine
flexible Leitung 19 mit dem Anschluss 14 für die Zufuhr
des Reinigungsmediums verbunden.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf den Heizkessel 1 aus 1 und 2.
Der Heizkessel 1 weist eine kreisrunde Grundfläche auf
und hat die Form eines stehenden Zylinders. Die Innenflächen 5 bestehen
einerseits aus den Innenwänden
des Gehäuses und
andererseits aus den wärmeübertragenden
Innenflächen 5,
die als zwei konzentrische Rohrkörbe 6 ausgebildet
sind. In dieser Darstellung wird deutlich, wie schwer zugänglich die
Innenflächen 5 für Reinigungsvorrichtungen
sind.
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In
erfindungsgemäßer Weise
befinden sich auf der Oberseite des Heizkessels 1 eine
Mehrzahl von Gehäuseöffnungen 2,
denen jeweils eine Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist. Dabei kann
die Reinigungsvorrichtung sowohl einen Schlauch mit einem Reinigungskopf
als auch eine Blaslanze als Reinigungsmittel 9 aufweisen.
Durch die Anzahl und die Verteilung der Reinigungsmittel 9 ist
die gesamten Innenfläche 5 des
Heizkessels 1 schonend und gleichzeitig gründlich reinigbar.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des durch die Erfindung ermöglichten
Reinigungsvorgangs. Zwischen zwei konzentrischen Rohrkörben 6 befinden
sich hier insgesamt sechs Reinigungsvorrichtungen mit Reinigungsmitteln 9.
In erfindungsgemäßer Weise
lässt sich
das Reinigungsmedium 20 so ausbringen, dass die besonders
schwer zugänglichen
Innenflächen 5,
beispielsweise zwischen den Rohrkörben 6, gründlich abreinigbar
sind. Dabei lassen sich insbesondere die mit Anlagen gemäß Stand der
Technik nicht erreichbaren Rohrzwischenräume besonders einfach reinigen.
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Diese
erfindungsgemäßen Vorteile
sind mit beiden in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen
erreichbar. Diese sind dazu geeignet, in die bisher nicht erreichbaren
Rohzwischenräume vorzudringen,
um diese mit Hilfe eines Reinigungsmediums von Verschmutzungen zu
befreien. Dabei lässt
sich das Reinigungsmedium gezielt in verschmutzte Bereiche einbringen,
ohne dass wärmeübertragende
Flächen
von der Reinigungsvorrichtung berührt werden. Dadurch ist das
Risiko ei nes Thermoschocks und einem damit verbundenen Schaden des
Wärmeübertragers
minimiert.
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Beim
erfindungsgemäßen Wärmeübertrager lässt sich
das Reinigungsmedium besonders sparsam dosieren, da es besonders
zielgerichtet einsetzbar ist. Dadurch lassen sich sowohl Betriebs-
als auch Investitionskosten senken. Des Weiteren enthält der erfindungsgemäße Wärmeübertrager
keine Reinigungsvorrichtung, die eine komplizierte und störanfällige Mechanik
aufweist. Dadurch ist eine besonders lange Betriebsdauer und Zuverlässigkeit
des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers
sichergestellt.
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Abschließend sei
hervorgehoben, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die
beanspruchte Lehre erörtern,
diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele
einschränken.