DE102008029464A1

DE102008029464A1 - Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen mit integriertem Bewuchsschutzsystem zur Abtötung von Seepocken, Muscheln und anderer Bewuchsorganismen mittels regelmäßig wiederholbarer Überhitzung

Info

Publication number: DE102008029464A1
Application number: DE102008029464A
Authority: DE
Inventors: Gunter Hoeffer
Original assignee: Hoffer Gunter Dipl-Ing
Current assignee: Hoffer Gunter Dipl-Ing
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-21
Also published as: CN102089204A; WO2009153251A3; WO2009153251A4; DE102008029464B4; WO2009153251A2; CN102089204B; ES2416063T3; KR20110027699A; JP5431463B2; BRPI0914617A2; BRPI0914617B1; EP2303683A2; SG192421A1; EP2303683B1; JP2011524834A

Abstract

Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen mit integriertem Bewuchsschutzsystem zur Abtötung von Seepocken, Muscheln und anderen Bewuchsorganismen mittels regelmäßig wiederholbarer Überhitzung. Die Erfindung betrifft einen Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen mit integriertem Bewuchsschutzsystem zur Abtötung von Seepocken, Muscheln und anderen Bewuchsorganismen mittels regelmäßig wiederholbarer Überhitzung zur Vermeidung von Bewuchs am Seekastenkühler. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Seekastenkühler gegen Bewuuchs durch Mikroorganismen in seiner Bauweise vorzuschlagen, dass eine möglichst einfache Vorrichtung den Seekastenkühler 16 durch kontinuierliches Überhitzen einer definierten Anzahl von Rohrreihen vollautomatisch sowohl im eigentlichen Kühlbetrieb als auch im Stillstand schützen kann. Erfindungsgemäß wird dies durch eine kreisförmige Anordnung der Wärmetauscherrohre in speziellen Sektionen des Seekastenkühlers 16 erreicht, so dass einzelne Kreissegmente des Rohrbündels durch eine mechanische Vorrichtung während oder außerhalb des Kühlbetriebes mittels heißen Wassers beaufschlagt werden. Diese Vorrichtung besteht aus einer in Winkelschritten rotierenden TAS-Düse 1, die einzelne Kreissegmente des Kühlerbündels 9 des Seekastenkühlers 16 aus dem Kühlbetrieb abtrennt, damit diese dann regelmäßig und wiederholbar durch die Beaufschlagung mit heißem Wasser vor Bewuchs geschützt werden. Die Vorteile der Erfindung bestehen in seiner ...

Description

Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen mit integriertem Bewuchsschutzsystem zur Abtötung von Seepocken, Muscheln und anderer Bewuchsorganismen mittels regelmäßig wiederholbarer Überhitzung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen, bei denen durch ein integriertes Bewuchsschutzsystem Seepocken, Muscheln und andere Bewuchsorganismen infolge regelmäßig wiederholbarer Überhitzung abgetötet werden.
Stand der Technik
Der Bewuchs an Schiffen, Schiffsteilen und in Rohrleitungssystemen sowie deren Komponenten ist nicht zuletzt durch die verstärkte Gewässerverschmutzung rasant gestiegen. Es wird international durch verschiedene Methoden versucht, diesen Bewuchs zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
In der DE-PS 199 21 433 C1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein wirksames und umweltfreundliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewuchshemmung und -vermeidung an Rohrleitungen, Filtern, Wärmetauschern, Armaturen, Pumpen, Seekastenkühlern, die in Seekästen sporadisch oder ständig in Berührung mit Seewasser sind, für Schiffe, Offshore-Plattformen etc. zu entwickeln.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Seewasser im Seekasten von der Umwelt abgeschottet, der Seekastenkühler aus dem Kühlbetrieb genommen, durch mechanische Umschaltung des Hochtemperaturkreises auf den zu schützenden Seekastenkühler dieser selbst zur lokal begrenzten, kurzfristigen und regelmäßig wiederholbaren Aufheizung des eingeschlossenen Seewassers benutzt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass einzelne Seekästen eines Seewassersystems und die sie verbindenden Rohrleitungen und Kanäle sowie die im Seewassersystem eingebauten Komponenten, wie Seekastenkühler, Pumpen und Armaturen getrennte Teilsysteme bilden, so dass eine kurzfristige und lokal begrenzte, regelmäßige Überhitzung des eingeschlossenen Seewassers erfolgt und damit das gesamte Seewassersystem abschnittsweise vor Bewuchs geschützt wird. Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass die Teilsysteme in ein aktives und passives Teilsystem unterteilt werden. Dabei ist im Seebetrieb die Jalousie im aktiven Seekasten geöffnet und die Absperrarmatur geschlossen und das passive Teilsystem befindet sich im Reinigungsbetrieb mit geschlossener Jalousie, so dass die Komponenten im passiven Seekasten lokal begrenzt, kurzfristig und regelmäßig wiederholbar überhitzt werden.
Die Nachteile dieser Erfindung bestehen darin, dass Modifikationen an der Schiffsstruktur, wie beispielweise wegen des notwendigen Einbaus einer Klappe zum Verschließen der Auslassschlitze des Seekastens, notwendig sind. Eventuelle Wartungsarbeiten an den Verschlüssen sind häufig nur im Dock möglich und könnten zu unplanmäßigen Unterbrechungen im Schiffsbetrieb führen.
In der DE-PS 10 2005 029 988 B3 wird eine Vorrichtung dargestellt, deren Aufgabe es ist, die Wärmeträger vor Bewuchs dauerhaft und wirkungsvoll zu schützen, ohne den Betrieb des Wärmeübertragers zu unterbrechen.
Gelöst wird dieses Problem bei Wärmeübertragern, die aus einer Vielzahl von Einzelwärmeübertragern bestehen dadurch, dass durch bewegliche und über den Zu- und Rücklauföffnungen der Einzelwärmeübertrager positionierte Trichter das Fluid von mindestens einem Einzelwärmeübertrager vom eigentlichen Kühlkreislauf getrennt wird. Mittels einer Pumpe wird dieses Fluid in den abgetrennten Kreislauf gebracht, durchströmt die Wärmequelle und wird dort auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Danach rezirkuliert das erwärmte Fluid den aus dem Kühlkreislauf abgetrennten Einzelwärmeübertrager. Nach Beendigung des Autheizzyklusses werden die Trichter über einem anderen Einzelwärmetrager abdichtend in Position gebracht, so dass der Ablauf sich für alle Einzelwärmeübertrager wiederholt.
Der Nachteil der Vorrichtung besteht darin, dass die Ein- und Auslasstrichter in verschiedenen Kammern des Kühlerdeckels mechanisch miteinander verbunden werden müssen, damit die Einlasstrichter über dem Einlass und die Auslasstrichter über dem Auslass desselben Einzelwärmeübertragers positioniert werden können, um sie aus dem Kühlkreislauf herauslösen und somit in einem separaten Aufheizkreislauf gegen Bewuchs schützen zu können. Der technische Aufwand für die mechanische Kopplung der beiden Trichter miteinander erscheint sehr aufwendig und störanfällig. Des Weiteren setzt die in PS 10 2005 029 988 B3 beschriebene Vorrichtung für das Aufheizen eine separate elektrische Heizung ein, die zu einem zusätzlichen Energiebedarf von bis zu geschätzten 60 KW führt und somit aus Gründen der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes unbedingt vermieden werden muss.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Seekastenkühler gegen Bewuchs durch Mikroorganismen, wie Seepocken, Muscheln, Algen etc bereits in seiner Bauweise so zu konzipieren, dass eine möglichst einfache Vorrichtung den Seekastenkühler durch kontinuierliches Überhitzen einer definierten Anzahl von Rohrreihen vollautomatisch sowohl im eigentlichen Kühlbetrieb als auch im Stillstand schützen kann. Dies soll ohne eine Systemtrennung erfolgen. Die notwendige Autheizenergie soll energetisch effizient zum Beispiel aus dem heißen Hochtemperatur-Kreislauf von Hauptmotor oder Hilfsdiesel ausgekoppelt werden.
Beschreibung der Erfindung
Die Lösung der Aufgabe wurde erfindungsgemäß entsprechend der Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Bei den Seekastenkühlern mit integriertem Thermal Antifouling System:-folgend TAS genannt- wird durch das neue Design des Rohrbündels eine kreisförmige Anordnung der Wärmetauscherrohre 20 (Einzelwärmeübertrager) spezielle Sektionen geschaffen, die es ermöglichen einzelne Kreissegmente des Kühlerbündels 9 des Seekastenkühlers 14 durch eine mechanische Vorrichtung während oder außerhalb des Kühlbetriebes mittels heißem Wasser zu beaufschlagen. Diese Vorrichtung besteht beispielhaft aus einer in Winkelschritten rotierenden Düse 1, die der kreisartigen Anordnung der Wärmetauscherrohre 20 im Rohrboden 14 folgt, so dass in der jeweiligen Sektion die Bewuchsorganismen infolge regelmäßiger Beaufschlagung einzelner Wärmetauscherrohre 20 oder Sektionen des Seekastenkühlers mittels aufgeheizten Wassers an der Rohraußenwand und/oder in der engeren Umgebung des Rohrbündels abgetötet werden.
Dabei ist unter Umständen die Kühlfläche des Seekastenkühlers entsprechend zu vergrößern, um die zusätzlich ins System eingebrachte Wärme, vorzugsweise aus dem heißen ME-HT-Kreislauf abführen zu können. Dies kann jedoch durch die Reduzierung der Fouling margin auf Grund der erheblich sauberen Kühler in den meisten Fällen mehr als kompensiert werden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Bewuchsschutz des Seekastenkühlers mit dem integrierten TAS im laufenden Seebetrieb, ohne den Kastenkühler außer Betrieb zu nehmen, möglich ist. Bei längeren Liegezeiten ist es darüber hinaus ebenfalls möglich, den Bewuchsschutz im Hafenbetrieb über einen separaten Vorwärmer wie einen Dump cooler im TAS-Kreis ebenfalls durchzuführen. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist, das über die Vorrichtung der ME-LT-Kreislauf im Hafenbetrieb vorgewärmt werden kann und somit die Hauptmaschine jederzeit betriebsbereit gehalten wird. Damit kann eine zusätzliche Vorwärmeinheit eingespart werden.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1a Seekastenkühler mit TAS-Vorrichtung 13 für Bewuchsschutz
1b Ansicht auf Rohrboden 14 mit Kreissegmenten 15
1c Draufsicht auf Rohrboden 14
2 Weg des aufgeheizten Wassers bei abgesenkter Düse 1
3 Seitliche Schnittdarstellung der TAS-Vorrichtung 13 mit abgesenkter Düse 1
4 TAS-Vorrichtung 13 mit angehobener Düse 1
5 Darstellung des Fahrweges der TAS-Düse 1 im TAS-Betrieb
6 Flußdiagramm eines Seekastenkühlers mit integriertem TAS
1a zeigt den Seekastenkühler 16 mit seinen Hauptkomponenten wie Rohrbündel 9, Deckel 12 und die integrierte TAS-Vorrichtung 13. Das Motorkühlwasser tritt durch den Eintrittstutzen 2 in den Raum des Seekastenkühlers 16, der durch Deckel 12 und Rohrboden 14 gebildet wird.
1b und 1c zeigen die konstruktive Ausführung des Rohrbodens 14 mit der kreisrunden Anordnung der U-Rohre und den mittleren Rohrbodenbereich der Düsenkammer 21, auf den die TAS-Düse 1 über der TAS-Vorrichtung 13 gezielt arbeitet, um die Wärmetauscher rohre 20 gegen Bewuchs zu schützen.
Wie in 2 gezeigt, strömt das aufgeheizte Wasser über den TAS-Wassereintritt 8 mit seinem Absperrventil 10, die Drehdurchführung 6 zur TAS-Düse 1 hin zu einer kleinen Anzahl von Wärmetauscherrohre 20 des Rohrbündels 9, um diese aufzuheizen. Die Drehdurchführung 6 dichtet die TAS-Vorrichtung 13 zum Seekastendeckel 12 nach außen ab, leitet gleichzeitig das TAS Wasser an die TAS-Düse 1 weiter und ermöglicht Dreh- und Axialbewegungen der TAS-Düse 1.
3 und 4 sind Schnittdarstellungen durch den Deckel 12 und zeigen die TAS-Düse 1 in abgesenkter und angehobener Position. Diese beschreiben erfindungsgemäß die integrierte TAS- Vorrichtung 13 mit der Hubeinheit 4, die auf die Welle der Drehdurchführung 6 drückt, für das Abheben der TAS-Düse 1 sorgt, die TAS-Düse 1 in abgehobener Position während des Weiterdrehens in die nächste Position hält, dann die TAS-Düse 1 nach Erreichen der nächsten Position absenkt und das Anpressen der TAS Düse 1 an den Rohrboden 14 sichert, um das nächste Kreissegment von Wärmetauscherrohre 20n aufzuheizen. Der Drehantrieb 5 überträgt das Drehmoment ausführungsgemäß durch einem Riemen 7 auf die Welle der Drehdurchführung 6.
5 zeigt die kreisrunde Anordnung der Wärmetauscherrohre 20. Die TAS-Düse 1 rotiert in Winkelschritten, somit der kreisartigen Anordnung der Wärmetauscherrohre 20 im Rohrboden 14 folgend und schafft so spezielle Sektionen und sie dadurch vom eigentlichen Kühlwasser abtrennt. Die TAS-Düse 1 beaufschlagt das abgeschottete Kreissegment von einzelnen Wärmetauscherrohre 20 mit heißem Wasser.
6 zeigt die prinzipielle Anordnung der Komponenten im Kühlwasserkreislauf, um das ME-LT-Wasser aufzuheizen und in den Seekastenkühler 16 über TAS-Wassereintritt 8 mit seinem Absperrventil 10 einzuleiten. Über das Temperaturregelventil 19 wird das Wasser auf ein Temperaturniveau von mindestens 75°C erwärmt. Ventil V042 und V043 können temperaturabhängig über eine Steuerung geöffnet werden. Vorher wird die TAS-Düse 1 abgesenkt und das aufgeheizte TAS-Wasser strömt in die durch die TAS-Düse 1 abgeschottete Sektion und heizt diese auf. Der Ablaufeines gesamten TAS Zyklus erfolgt in Winkelschritte, und zwar solange bis die Düse eine volle Kreisbewegung mit mindestens 360° vollzogen hat.

1: TAS- Düse
2: Stutzen-Kühlwassereintritt
3: Stutzen Kühlwasseraustritt
4: Hubeinheit
5: Drehantrieb Düse
6: Drehdurchführung
7: Riemen
8: Erhitztes Wasser
9: Kühlerbündel
10: Absperrventil
11: Temperatursensor
12: Kühlerdeckel
13: TAS-Vorrichtung
14: Rohrboden
15: Kreissegment
16: Seekastenkühler
17: TAS-Umwälzpumpe
18: TAS-Wärmetauscher
19: TAS-Temperaturregelventil
20: Wärmetauscherrohre
21: Düsenkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19921433 C1 [0004]
- DE 102005029988 B3 [0008, 0010]

Claims

Seekastenkühler auf Schiffen und Offshore-Plattformen mit integriertem Bewuchsschutzsystem zur Abtötung von Seepocken, Muscheln und anderer Bewuchsorganismen mittels regelmäßig wiederholbarer Überhitzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (20) des Kühlerbündels (9) im Seekastenkühler (16) so angeordnet werden, dass mindestens eine, nahezu kreisrunde oder quadratische Teilfläche des Rohrbodens (14) geschaffen wird, damit durch Aufsetzen der TAS-Düse (1) der mechanischen TAS-Vorrichtung (13) in dieser Düsenkammer (21) ein einzelnes Kreissegment (15), bestehend aus mehreren Wärmetauscherrohren (20) des Kühlerbündels (9) geschaffen wird, damit die aus dem Kühlkreislauf lokal abgeschotteten Wärmetauscherrohre (20) gegen Bewuchs auf der Seewasserseite während oder außerhalb des normalen Kühlbetriebes durch separat zugeführtes aufgeheiztes Wasser geschützt werden können.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (20) eine strukturierte Oberfläche haben und dadurch ein verbesserter Wärmübergang sowie ein erhöhter Anhaftungswiderstand gegen Bewuchs erreicht werden.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die TAS-Vorrichtung (13) eine rotierende Vorrichtung ist, um durch Weiterdrehen ein neues Kreissegment (15) aus einzelnen Wärmetauscherrohren (20) zu bilden, diese danach aus dem Kühlkreislauf abzuschotten und somit die Wärmetauscherrohren (20) sofort oder nach einer bestimmten Zeitdauer zu überhitzen und damit gegen Bewuchs zu schützen.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehdurchführung (6) als Teil der TAS-Vorrichtung (13) den Wasserraum im Kühlerdeckel (12) nach außen abdichtet.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Drehdurchführung (6) in der Wasserkammer eine TAS-Düse (1) angebaut und in ihrer äußeren Form einem oder mehreren Kreissegmenten (15) nachgebildet ist.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Hubeinheit (4) montiert ist, die vor jedem Weiterdrehen der TAS-Vorrichtung (13) die TAS-Düse (1) anhebt und nachdem Weiterdrehen wieder absenkt, um ein schnelles Verschleißen der TAS-Düse (1) zu verhindern, die TAS-Vorrichtung (13) gezielt auf den Rohrboden (14) zu pressen und somit das Kreissegment (15) einzelner Wärmetauscherrohre (20) sicher aus dem Kühlkreislauf abzutrennen.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anheben, Absenken und Anpressen der TAS-Vorrichtung (13) auf den Rohrboden (14) hydraulisch durch eine bestimmte Ausformung der TAS-Düse (1) in Kombination mit dem Einbau weiterer spezieller Bauteile wie Kolben oder ähnliches erfolgt.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der TAS-Düse (1) der TAS-Vorrichtung (13) durch einen Getriebemotor spezifisch angepasst werden kann.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der der TAS-Vorrichtung (13) durch eine in den Wasserstrom eingebaute, nicht näher dargestellte Wasserturbine realisiert wird.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere TAS-Vorrichtungen (13) eingebaut sind, diese jeweils von einem eigenen oder einem gemeinsamen Antrieb (10) zeitlich einzeln oder zugleich betrieben werden, um die so abgeschotteten Wärmetauscherrohre (20) mittels aufgeheiztem Wasser während oder außerhalb des Kühlbetriebes gegen Bewuchs auf der Seewasserseite zu schützen.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die TAS-Vorrichtung (13) aus speziellen reibungsmindernden Materialien gefertigt wird.
Seekastenkühler mit integriertem Bewuchsschutzsystem nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels integrierter Mess- und Regelsysteme sowie Stelleinrichtungen die lokale kurzfristige Überhitzung selbsttätig und regelmäßig durchgeführt sowie automatisch überwacht wird.