DE102010038290A1

DE102010038290A1 - System zum Reinigen von Wärmetauschern

Info

Publication number: DE102010038290A1
Application number: DE102010038290A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Altegoer
Original assignee: Taprogge GmbH
Current assignee: Taprogge GmbH
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2011-02-10
Also published as: US20110100599A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles Wärmetauscherreinigungssystem (10) insbesondere für Kraftwerkswärmetauscher (11), welches eine sichere und zuverlässige Reinigung eines Wärmetauschers (11) erlaubt. Das Reinigungssystem (10) weist eine Vorrichtung (1) zum Sammeln, Befüllen und Entnehmen von Reinigungskörpern, eine Pumpe (2) zum Fördern eines Fluids mit Reinigungskörpern und mit der Vorrichtung (1) und der Pumpe (2) verbundene Anschlussmittel zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems (10) mit einem Wärmetauscher (11) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Reinigen von Wärmetauschern, insbesondere von Kraftwerkswärmetauschern und hier insbesondere von Wärmetauschern im heißen Bereich von Kernkraftwerken. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Adapter für Wärmetauscher, einen Wärmetauscher sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Reinigungssystems für Wärmetauscher.
Reinigungsanlagen für Wärmetauscher sind im Stand der Technik bekannt. Hierzu werden bspw. kugelförmige, schwammartige Reinigungskörper während des normalen Betriebs in die Eintrittsleitung eines Rohrbündelwärmetauschers in den Fluidstrom injiziert. Der Fluidstrom, bspw. Kühlwasser, nimmt diese Reinigungskörper durch die einzelnen Rohrleitungen des Wärmetauschers mit, wodurch entsprechende Verschmutzungen im Wärmetauscher mechanisch entfernt werden. In der Austrittsleitung des Wärmetauschers werden die Reinigungskörper nach Durchlauf des Wärmetauschers dann mittels einer Siebvorrichtung vom Fluidstrom getrennt und in eine Rezirkulationsleitung geführt, um diese nach erfolgtem Reinigungsdurchlauf entweder dort zu sammeln oder der Eintrittsleitung des Wärmetauschers erneut zuzuführen.
Derartige Systeme sind jedoch nicht für sämtliche Anwendungen geeignet. So ist es nämlich erforderlich, einerseits einen Injektor in der Eintrittsrohrleitung des Wärmetauschers vorzusehen, der die Reinigungskörper dem Fluidstrom zuführt und andererseits entsprechende eingangs beschriebene Siebvorrichtungen in der Austrittsleitung des Wärmetauschers vorzusehen, mit denen die Reinigungskörper dem Fluidstrom nach Durchlaufen des Wärmetauschers wieder entnommen werden können. Somit ist ein umfangreicher konstruktiver Eingriff in den Wärmetauscherkreis notwendig.
Ein derartiger Eingriff ist allerdings bei bestimmten Kühlanlagen bspw. in Kernkraftwerken aufgrund der hohen Sicherheitsauflagen nachteilhaft. Daher werden heute zahlreiche Wärmetauscher von kühl- und kältetechnischen Anwendungen, die im heißen Bereich von Kernkraftwerken liegen, nicht automatisch im laufenden Betrieb, sondern nur manuell während der Revisionszeiten gereinigt.
Es besteht daher die Aufgabe, ein Wärmetauscherreinigungssystem, insbesondere für Wärmetauscher in Kernkraftwerken zu schaffen, welches die eingangs erwähnten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird durch ein mobiles Wärmetauscherreinigungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Aspekte der Erfindung beziehen sich auf einen Adapter für einen Wärmetauscher, einen Wärmetauscher sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauscherreinigungssystems. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung.
Gemäß der Erfindung weist das mobile Wärmetauscherreinigungssystem eine erste Vorrichtung zum Sammeln, Befüllen und Entnehmen von Reinigungskörpern, eine Pumpe zum Fördern eines Fluids mit Reinigungskörpern und mit der Vorrichtung und der Pumpe verbundenen Anschlussmitteln zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems mit einem Wärmetauscher auf.
Das erfindungsgemäße System erlaubt eine sichere und zuverlässige Reinigung von bspw. Kraftwerkswärmetauschern, wobei der Installations- und Genehmigungsaufwand vorteilhaft reduziert ist. Das System ist mobil und kann leicht zu verschiedenen Einsatzorten transportiert werden.
Gegenüber der bisherigen manuellen Reinigung von Wärmetauschern in Kernkraftwerken erlaubt die Erfindung ferner eine vorteilhafte Reduzierung der Strahlungsbelastung des Bedienpersonals, da die Reinigung weitgehend automatisch durchgeführt werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff eines Wärmetauschers insbesondere ein Wärmeübertrager verstanden, der thermische Energie von einem ersten Medium, bspw. ein Fluid wie etwa Kühlwasser, auf ein weiteres Medium, bspw. Luft oder Wasser überträgt. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung grundsätzlich für derartige Wärmetauscher geeignet ist, unabhängig davon, ob das erste Medium gekühlt oder erwärmt wird. Die im Nachfolgenden verwendeten Begrifflichkeiten sind daher entsprechend weit aufzufassen.
Insbesondere ist die Erfindung für Wärmetauscher in Kernkraftwerken geeignet, bevorzugt für Rohrbündelwärmetauscher in kühl- oder kältetechnischen Anlagen.
Unter einem Reinigungskörper wird jede Art von Körper verstanden, der entsprechend des zu reinigenden Wärmetauschers beim Durchlaufen eine Reinigung bewirkt. Bevorzugt werden sphärische Reinigungskörper eingesetzt, insbesondere bevorzugt aus einem schwammartigen Material, wie bspw. Kunststoff oder Schaumgummi. Die Reinigungskörper sollten an die Dimensionen der Wärmetauscherrohre sowie an das jeweilige Medium angepasst sein, so dass diese mit dem Fluidstrom durch den Wärmetauscher transportiert werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Kühlleitung eine Verbindungsleitung verstanden, mit der der Wärmetauscher im Betrieb mit einem Kühlkreislauf, bspw. einer kühl- oder kältetechnischen Anlage, verbunden ist.
In soweit im Rahmen der vorliegenden Ausführungen auf eine Trennung einzelner Komponenten voneinander, wie bspw. des Wärmetauschers von der Kühlleitung, Bezug genommen wird, ist eine vollständige Trennung nicht erforderlich. Vielmehr sind übliche Leckagen durchaus möglich.
Wie eingangs diskutiert, weist das erfindungsgemäße System eine erste Vorrichtung zum Sammeln, Befüllen und Entnehmen der Reinigungskörper auf.
Die Vorrichtung kann hierzu sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen und insbesondere ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Zum Befüllen und Entnehmen kann die Vorrichtung bspw. eine Revisionsöffnung aufweisen, welche die Vorrichtung im Betrieb abdichtet, jedoch eine Entnahme bzw. ein Befüllen der Reinigungskörper ermöglicht.
Zweckmäßig weist die Vorrichtung eine Siebeinrichtung auf, um die Reinigungskörper nach einem durchgeführten Reinigungslauf sicher aufzufangen bzw. zu speichern. Bevorzugt ist die Siebeinrichtung in mindestens eine erste und eine zweite Stellung bewegbar bzw. verstellbar. Hierzu kann bspw. ein entsprechend ausgebildeter motorischer Antrieb eingesetzt sein.
Insbesondere bevorzugt ist die Siebeinrichtung ausgebildet, um in der ersten Stellung ein Sammeln der Reinigungskörper in der Vorrichtung zu ermöglichen, was im Nachfolgenden auch als „Sammel-” bzw. „Fangbetrieb” bezeichnet ist.
Besonders bevorzugt ist die Siebeinrichtung ausgebildet, um in einer zweiten Stellung ein Eingeben der Reinigungskörper in eine Zufuhrleitung des Systems bzw. in einen mit dem System verbundenen Wärmetauscher zu erlauben. Die zweite Stellung der Siebeinrichtung entspricht daher einem „Reinigungsbetrieb”.
Die erfindungsgemäße Pumpe ist zum Fördern des Fluids und der darin enthaltenen Reinigungskörpern ausgebildet. Die Pumpe sollte hierzu an die jeweiligen hydraulischen Verhältnisse des Systems und des Wärmetauschers angepasst sein, insbesondere hinsichtlich des förderbaren Volumenstroms, bzw. Leitungsquerschnitt und Druck.
Die Pumpe sollte der Vorrichtung entsprechend der Strömungsrichtung vorgeschaltet sein, wodurch besonders im Fangbetrieb günstige hydraulische Verhältnisse gegeben sind. Bevorzugt weist die Pumpe einen frequenzregelbaren Motor auf.
Gemäß der Erfindung sind ferner Anschlussmittel vorgesehen, die mit der Vorrichtung und der Pumpe verbunden sind. Die Anschlussmittel sind ferner zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems mit dem Wärmetauscher ausgebildet, so dass das System leicht und einfach mit dem zu reinigenden Wärmetauscher verbunden werden kann. Das erfindungsgemäße System ist somit leicht transportabel.
In der Gebrauchslage ist zwischen Vorrichtung, Pumpe und dem Wärmetauscher über die Anschlussmittel ein geschlossener Reinigungskreislauf gegeben.
Bevorzugt weisen die Anschlussmittel ein erstes Anschlusselement zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems mit einer Eintrittsleitung des Wärmetauschers und ein zweites Anschlusselement zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems mit einer Austrittsleitung des Wärmetauschers auf.
Die Anschlusselemente können als Anschlussflansche, bspw. als Schraub- oder Schweißflansche ausgebildet sein, um eine sichere Verbindung mit dem Wärmetauscher zu ermöglichen. Alternativ oder ergänzend können die Anschlusselemente als Schnellkupplungen ausgebildet sein, damit eine einfache Montage möglich ist. Entsprechende Schnellkupplungssysteme sind im Stand der Technik bekannt.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen das erste und/oder das zweite Anschlusselement ein Anschlussrohr zur Verbindung mit der Eintritts- bzw. Austrittsleitung des Wärmetauschers auf.
Das Anschlussrohr kann hierbei bspw. entsprechend an die Eintritts- bzw. Austrittsleitung derart angepasst sein, dass das Reinigungssystem durch in Eingriff bringen des Anschlussrohres mit einem Abschnitt der Eintritts- bzw. Austrittsleitung trennbar mit dem Wärmetauscher verbindbar ist. Hierdurch ist eine weiter vereinfachte Verbindung des Systems mit dem Wärmetauscher ermöglicht.
Bevorzugt entspricht der Außendurchmesser des Anschlussrohres im Wesentlichen dem Innendurchmesser mindestens eines Abschnitts der Eintritts- bzw. Austrittsleitung des Wärmetauschers, so dass eine sichere Verbindung des Reinigungssystems mit dem Wärmetauscher gegeben ist.
Das Anschlussrohr kann bspw. hülsenartig, konisch und/oder mit einem radial angeordneten Dichtring versehen sein. Allerdings ist eine vollständig abgedichtete Verbindung für viele Anwendungen nicht zwingend erforderlich.
Naturgemäß können die Anschlusselemente auch bei Ausbildung mit dem vorstehen beschriebenen Anschlussrohr einen Anschlussflansch bzw. eine entsprechende Schnellkupplung aufweisen, um die Verbindungssicherheit weiter zu verbessern.
Im Falle, dass der Wärmetauscher mit einem Anschlussadapter, wie nachstehend beschrieben, ausgerüstet ist, sollte der Außendurchmesser des Anschlussrohres im Wesentlichen dem Innendurchmesser mindestens eines Abschnitts des jeweiligen Anschlussteils des Adapters entsprechen.
Insbesondere bevorzugt ist das Anschussrohr ausgebildet, um in der Gebrauchslage am Wärmetauscher die Eintritts- und/oder Austrittsleitung des Wärmetauschers im Wesentlichen, d. h. bis auf etwaige Leckagen, von einer Kühlleitung zu trennen und mit dem Reinigungssystem zu verbinden.
Die Anschlusselemente sorgen gemäß der vorliegenden Ausgestaltung somit vorteilhaft für eine Verbindung des Reinigungssystems mit dem Wärmetauscher und gleichzeitig für eine Trennung des Wärmetauschers von dem Kühlkreislauf.
Hierbei ist eine vollständige Trennung des Wärmetauschers zwar nicht zwingend erforderlich, es sollte jedoch sichergestellt sein, dass keine Reinigungskörper in die Kühlleitung bzw. den Kühlkreislauf gelangen.
Bevorzugt ist das Wärmetauscherreinigungssystem derart mit dem Wärmetauscher verbindbar, dass in der Gebrauchslage der Volumenstrom, der den Wärmetauscher durchströmt, im Wesentlichen dem Volumenstrom entspricht, der das System durchströmt.
Gemäß der vorliegenden Ausführung ist der zu reinigende Wärmetauscher somit während des Reinigungsbetriebes nicht mit dem Kühlkreislauf, sondern nur, d. h. bis auf etwaige Leckagen, mit dem Reinigungssystem verbunden. Das System ist somit zur „Offline-Reinigung” mit dem Wärmetauscher trennbar verbindbar.
Insbesondere bevorzugt ist das System derart ausgebildet, dass der Volumenstrom, der den Wärmetauscher durchströmt, im Wesentlichen, d. h. bis auf etwaige Leckagen, dem Volumenstrom entspricht, der die erste Vorrichtung zum Sammeln, Befüllen und Entnehmen der Reinigungskörper durchströmt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Vorrichtung über eine Zufuhrleitung mit den Anschlussmitteln, bzw. dem ersten Anschlusselement verbunden. Die Pumpe ist über eine Rückführleitung mit den Anschlussmitteln, bzw. dem zweiten Anschlusselement verbunden.
Die Leitungen können bspw. auch als Schlauchleitungen ausgebildet sein. Für die Reinigung von üblichen Kraftwerkswärmetauschern von kühl- oder kältetechnischen Anlagen weisen die Leitungen zweckmäßig einen Querschnitt zwischen 25–150 mm, bevorzugt zwischen 30–100 mm und besonders bevorzugt zwischen 40–80 mm.
Zweckmäßig ist mindestens ein Ventil vorgesehen, um die erste Vorrichtung und/oder die Pumpe von den Anschlussmitteln zu trennen. Insbesondere kann ein erstes Ventil in der Zufuhrleitung und/oder ein zweites Ventil in der Rückführleitung angeordnet sein. Die Ventile können hierzu bspw. integral mit den Anschlusselementen ausgebildet sein, um eine besonders kompakte Bauform zu erreichen. Bevorzugt sind die Ventile, bspw. mittels ein oder mehrerer elektrischer oder pneumatischer Stellmotoren, über eine elektrische bzw. elektronische Steuerung betätigbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Umkehrleitung mit einem dritten Ventil vorgesehen, wobei die erste Umkehrleitung die Zufuhrleitung bzw. die Vorrichtung mit dem zweiten Anschlusselement verbindet. Eine zweite Umkehrleitung ist mit einem vierten Ventil vorgesehen, wobei die zweite Umkehrleitung die Rückführleitung bzw. die Pumpe mit dem ersten Anschlusselement verbindet.
Die Umkehrleitungen erlauben eine Umkehr der Strömungsrichtung im Wärmetauscher, insbesondere um etwaige, im Wärmetauscher festsitzende Reinigungskörper im Fangbetrieb zu lösen. Ferner erlaubt ein entsprechender Umkehrbetrieb einen nochmals verbesserten Reinigungsbetrieb bei starken Verschmutzungen.
Bevorzugt weist die Pumpe eine Steuereinrichtung auf, um den Volumenstrom der Pumpe einzustellen. Dabei sollte bevorzugt eine Volumenstromvariation um mindestens 20%, ggf. auch stoßweise, möglich sein. Die Steuereinrichtung kann bspw. eine Frequenzsteuerung bzw. -regelung aufweisen, um die Drehzahl und Förderleistung der Pumpe zu beeinflussen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung einen Pumpenbypass und ein entsprechendes Ventil aufweisen, um eine Einstellung bzw. Reduktion des geförderten Volumenstroms durch hydraulisches Kurzschließen der Pumpe zu erreichen.
Je nach Ausbildung des Wärmetauschers ist es hierdurch vorteilhaft möglich, die Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher zu beeinflussen und an den jeweiligen Wärmetauschertyp anzupassen.
Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung alternativ oder ergänzend ausgebildet, um die Pumpe intermittierend, bspw. stoßartig, zu betreiben. Auch durch einen solchen Betrieb kann eine Veränderung des Volumenstroms im Wärmetauscher erreicht und somit die Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher gesteuert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem intermittierenden Betrieb der Pumpe verstanden, dass der geförderte Volumenstrom der Pumpe temporärverändert, d. h. reduziert oder erhöht wird. Hierbei kann die Veränderung stoß- bzw. impulsartig erfolgen. Möglich ist jedoch auch eine Regelung, d. h. eine Variation des geförderten Volumenstroms mit größerer Zeitkonstante, die bspw. periodisch erfolgen kann. Zweckmäßig ist eine Kombination des stoß- bzw. impulsartigen Betriebs und der erwähnten Regelung, d. h. der Variation des Volumenstroms.
Die Steuereinrichtung ist bevorzugt ausgebildet, um die Pumpe entsprechend der Dimensionierung und der Sinkgeschwindigkeit der Reinigungskörper derart zu betreiben bzw. zu regeln, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher gegeben ist. Denn die Variation des Volumenstroms erlaubt veränderte Verweilzeiten der Reinigungskörper im Zulaufbereich des Wärmetauschers und dadurch wiederum veränderte Verteilungsprofile der Reinigungskörper im Zulaufbereich des Wärmetauschers.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Zählvorrichtung für die Reinigungskörper vorgesehen. Die Zählvorrichtung ermöglicht die Ermittlung der Anzahl der im System bzw. im Wärmetauscher befindlichen Reinigungskörper. Somit kann im Fangbetrieb nach erfolgter Reinigung bspw. ermittelt werden, ob sämtliche Reinigungskörper aus dem Wärmetauscher entfernt wurden und das Reinigungssystem entsprechend abgeschaltet und vom Wärmetauscher getrennt werden kann.
Die Zählvorrichtung kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und bspw. mechanische Erfassungsmittel, wie ein Zählrad, aufweisen. Bevorzugt weist die Zählvorrichtung mindestens eine Lichtschranke auf, was einen besonders zuverlässigen Zählvorgang erlaubt.
Die Zählvorrichtung kann in der Zufuhr- und/oder Rückführleitung angeordnet sein, um die Reinigungskörper zu zählen, die die Zufuhr- und/oder Rückführleitung passieren. Alternativ oder ergänzend kann die Zählvorrichtung zwischen Pumpe und erster Vorrichtung angeordnet sein.
Zweckmäßig ist eine Zufuhrvorrichtung der Zählvorrichtung vorgeschaltet, um die Reinigungskörper einzeln bzw. definiert der Zählvorrichtung zuzuführen. Die genaue Ausgestaltung der Zufuhrvorrichtung sollte an den jeweiligen Typ der Zählvorrichtung angepasst sein.
Die Zufuhrvorrichtung kann bevorzugt ein Sieb aufweisen, welches in mindestens eine erste und zweite Stellung bewegbar bzw. verschwenkbar ist. Das Sieb dient dazu, um in der ersten Stellung die Reinigungskörper einzeln bzw. definiert der Zählvorrichtung zuzuführen. In der zweiten Stellung ist das Sieb zweckmäßig derart verschwenkt, um eine Reinigung des Siebes, bspw. durch Rückspülen, zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine zweite Vorrichtung zum Sammeln der Reinigungskörper vorgesehen. Die zweite Vorrichtung ist bevorzugt zwischen der ersten Vorrichtung und der Pumpe angeordnet, um die Reinigungskörper im Fangbetrieb temporär zu speichern bzw. zu sammeln.
Zweckmäßig ist die zweite Vorrichtung derart angeordnet, dass in der Gebrauchslage der Volumenstrom, der den Wärmetauscher durchströmt, im Wesentlichen, d. h. bis auf etwaige Leckagen, dem Volumenstrom entspricht, der die zweite Vorrichtung durchströmt.
Insbesondere bevorzugt kann die zweite Vorrichtung eine Siebeinrichtung aufweisen, welche in mindestens eine erste und zweite Stellung bewegbar ist. Die Siebeinrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, um in der ersten Stellung ein Sammeln der Reinigungskörper in der zweiten Vorrichtung zu erlauben.
Alternativ oder ergänzend kann die zweite Vorrichtung ausgebildet sein, um die Reinigungskörper in der ersten Stellung der Zählvorrichtung zuzuführen. Hierdurch kann bspw. nach erfolgtem Reinigungsbetrieb kontrolliert werden, ob sämtliche Reinigungskörper aus dem Wärmetauscher entfernt wurden, oder ob ggf. weitere Maßnahmen, wie der eingangs diskutierte Umkehrbetrieb oder ein intermittierender, d. h. bspw. stoßartiger Betrieb der Pumpe notwendig ist, um die im Wärmetauscher verbliebenen Reinigungskörper zu lösen.
Bevorzugt ist die Siebeinrichtung der zweiten Vorrichtung ausgebildet, um in einer ersten Stellung ein Zuführen der Reinigungskörper in die Zählvorrichtung und in der zweiten Stellung in die erste Vorrichtung und/oder die Zufuhrleitung zu erlauben.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Filter bzw. eine Filtereinheit zur Abscheidung von Fremdstoffen, bspw. zwischen Pumpe und der ersten Vorrichtung angeordnet. Das Filter sollte hierzu auf das jeweilige Medium und den zu erwartenden Verschmutzungsgrad angepasst sein. Zweckmäßig ist das Filter ein Partikelfilter.
Bevorzugt ist das Filter in einer Filtrationsleitung angeordnet, die parallel zur ersten und/oder zweiten Vorrichtung angeordnet ist. Insbesondere bevorzugt ist mindestens eine Ventilanordnung vorgesehen, um in der Gebrauchslage Fluid mindestens teilweise durch die Filtrationsleitung und/oder die erste bzw. zweite Vorrichtung zu leiten.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungssystems ist ein einfaches Verbinden des Reinigungssystems mit dem Wärmetauscher, wie eingangs beschrieben, wünschenswert.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft daher einen Adapter für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kraftwerkswärmetauscher. Der Adapter weist mindestens einen ersten Anschluss zur Verbindung mit einem Wärmetauscher, einen zweiten Anschluss zur trennbaren Verbindung eines Wärmetauscherreinigungssystems und einen dritten Anschluss zur Verbindung mit einer Kühlleitung, bspw. eines Kühlkreislaufs einer kühl- bzw. kältetechnischen Anlage, auf.
Der Adapter gemäß des vorliegenden Aspekts erlaubt eine einfache Nachrüstung bestehender Wärmetauscher, um ein Reinigungssystem, bspw. gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungen, leicht und schnell mit dem Wärmetauscher verbinden zu können. Somit können insbesondere auch vorhandene Wärmetauscher in einfacher Weise mit dem vorstehend beschriebenen Reinigungssystem betrieben werden.
Zur trennbaren Verbindung mit einem Reinigungssystem kann der zweite Anschluss mit einem Verbindungsflansch zur Verbindung mit einem entsprechenden Anschlusselement, wie bspw. einem Schraub- bzw. Schweißflansch oder einer Schnellkupplung, ausgebildet sein.
Es versteht sich ohne Weiteres, dass der erste Anschluss entsprechend zur Verbindung mit einer Eintritts- und/oder Austrittsleitung des Wärmetauschers verbindbar ist. Naturgemäß ist es ebenso denkbar, dass der Adapter integral mit dem Wärmetauscher ausgebildet ist.
Zweckmäßig sind zwei Adapter, nämlich ein erster Adapter zur Verbindung der Eintrittsleitung des Wärmetauschers mit einer Zufuhrleitung des Reinigungssystems und ein zweiter Adapter zur Verbindung einer Austrittsleitung des Wärmetauschers mit einer Rückführleitung des Reinigungssystems vorgesehen.
Der Adapter kann des Weiteren bevorzugt mit einem vierten Anschluss ausgebildet sein, um ggf. weitere Wärmetauscher mit der Kühlleitung zu verbinden. Insbesondere können der erste und vierte Anschluss für eine sogenannte „Headerleitung” ausgebildet sein, die eine Vielzahl von Wärmetauschern im Kühlkreislauf verbindet.
Bevorzugt sind Mittel zur Flusssteuerung vorgesehen, um den Wärmetauscher entweder mit dem Reinigungssystem bzw. dem zweiten Anschluss, oder der Kühlleitung, bzw. dem dritten Anschluss zu verbinden.
Die eingangs diskutierten Mittel zur Flusssteuerung können sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen, um den Wärmetauscher entweder mit dem zweiten oder mit dem dritten Anschluss zu verbinden. Somit ist gewährleistet, dass der Wärmetauscher im Betriebszustand entweder mit dem Kühlkreislauf oder bei der Reinigung mit dem Reinigungssystem verbunden ist. Obwohl eine vollständige Trennung von dem jeweils anderen Anschluss wünschenswert ist, ist es ausreichend, wenn die Mittel derart ausgebildet sind, dass keine Reinigungskörper des Reinigungssystems in den Kühlkreislauf gelangen. Kleinere Leckagen in den Kühlkreislauf, insbesondere bei angeschlossenem Reinigungssystem, sind daher durchaus möglich.
Zweckmäßig sind die Mittel von einer ersten Position in eine zweite Position schaltbar, um den ersten Anschluss entweder mit dem zweiten oder dritten Anschluss zu verbinden. Bevorzugt weisen die Mittel mindestens ein schaltbares Ventil auf.
Alternativ oder ergänzend weist der Adapter ein Anschlussteil mit mindestens einem Abschnitt auf, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser eines Anschlussrohres eines mit dem Adapter verbindbaren Reinigungssystems entspricht. Zweckmäßig ist der Abschnitt derart ausgebildet, dass bei der Verbindung des Anschlussrohres des Reinigungssystems der erste Anschluss im Wesentlichen, d. h. bis auf etwaige Leckagen, vom dritten Anschluss getrennt ist.
Hierzu kann der Adapter bspw. mit einem ersten Verbindungsrohr ausgebildet sein, an dem sich der erste und zweite Anschluss gegenüberliegen. Ein zweites Verbindungs- bzw. Headerrohr erstreckt sich senkrecht zu dem ersten Verbindungsrohr und ist mit diesem im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Anschluss verbunden. Das zweite Verbindungsrohr weist endseitig den dritten und ggf. vierten Anschluss auf. Der Innendurchmesser des ersten Verbindungsrohres entspricht zweckmäßig im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Anschlussrohres.
Das Anschlussrohr ist in diesem Fall durch den zweiten Anschluss in dass erste Verbindungsrohr derart einsetzbar, dass das zweite Verbindungsrohr durch das Anschlussrohr überbrückt bzw. abgedeckt wird. Der Wärmetauscher ist dann lediglich mit dem Reinigungssystem verbunden.
Der zuvor beschriebene Adapter ist insbesondere zweckmäßig in Kombination mit dem eingangs beschriebenen mobilen Wärmetauscherreinigungssystem.
Gemäß eines weiteren unabhängigen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher, insbesondere für Kraftwerke, mit einer Eintrittsleitung, einer Austrittsleitung und mehreren Rohrleitungen vorgesehen. Die Rohrleitungen verbinden die Eintrittsleitung mit der Austrittsleitung. Mindestens ein Leitelement ist zur Verteilung von Reinigungskörpern auf die mehreren Rohrleitungen vorgesehen.
Das Leitelement sorgt für eine verbesserte Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher, insbesondere bei einem Rohrbündelwärmetauscher in kühl- oder kältetechnischen Anlagen. Eine ungleichmäßige Verteilung der Reinigungskörper in den einzelnen Rohrleitungen, die eine Reduktion der Leistung bedingt, wird somit vorteilhaft vermieden.
Das Leitelement kann sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen; zweckmäßig ist das Leitelement als Leitgitter oder Leitblech ausgeführt. Das Leitelement kann alternativ oder ergänzend ein Prallelement aufweisen, welches für eine weitgehend zufällige Verteilung der Reinigungskörper sorgt.
Im Falle, dass die Eintrittsleitung und/oder die Austrittsleitung über mindestens einen Rohrboden mit den Rohrleitungen verbunden ist, sollte das Leitelement bevorzugt im Rohrboden angeordnet sein.
Der vorstehend diskutierte Wärmetauscher ist insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen mobilen Wärmetauscherreinigungssystem bzw. dem vorstehend diskutierten Adapter.
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines ggf. mobilen Wärmetauscherreinigungssystems mit einer Pumpe zum Fördern eines Fluids mit Reinigungskörpern durch einen Wärmetauscher. Hierbei wird die Pumpe gemäß des vorliegenden Aspekts intermittierend und/oder geregelt betrieben, um eine Veränderung des geförderten Volumenstroms im Wärmetauscher zu erreichen.
Das vorliegende Verfahren erlaubt eine verbesserte Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher, jedoch vorteilhaft ohne einen konstruktiven Eingriff in bestehenden Anlagen. Ferner erlaubt das Verfahren im Fangbetrieb ein Entfernen von etwaig während der Reinigung im Wärmetauscher festsitzenden Reinigungskörpern.
Im Rahmen des vorliegenden Aspekts wird unter einem intermittierenden Betrieb der Pumpe verstanden, dass der geförderte Volumenstrom der Pumpe temporär verändert, d. h. reduziert oder erhöht wird. Hierbei kann die Veränderung stoß- bzw. impulsartig erfolgen. Möglich ist jedoch auch eine Regelung, d. h. eine Variation des geförderten Volumenstroms mit größerer Zeitkonstante, die bspw. periodisch erfolgen kann. Zweckmäßig ist eine Kombination des stoß- bzw. impulsartigen Betriebs und der erwähnten Regelung, d. h. der Variation des Volumenstroms.
Bevorzugt wird die Pumpe intermittierend zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Betriebszustand betrieben, wobei sich der geförderte Volumenstrom zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand um mindestens 20% unterscheidet, d. h. die Volumenstromvariation beträgt mindestens 20%.
Zweckmäßig kann die Pumpe entsprechend der Dimensionierung und der Sinkgeschwindigkeit der Reinigungskörper derart betrieben bzw. geregelt werden, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher gegeben ist. Denn die Variation des Volumenstroms erlaubt veränderte Verweilzeiten der Reinigungskörper im Zulaufbereich des Wärmetauschers und dadurch wiederum veränderte Verteilungsprofile der Reinigungskörper im Zulaufbereich des Wärmetauschers.
Hierzu kann bspw. der vorstehend beschriebene, intermittierende Betrieb eingesetzt werden. Ebenfalls ist es alternativ oder ergänzend denkbar, die Förderleistung der Pumpe so einzustellen, dass die Reinigungskörper im Zulaufbereich des Wärmetauschers absinken können und sich somit in vorteilhafter Weise im Wärmetauscher verteilen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Darstellung,
1b das Ausführungsbeispiel aus 1a mit verbundenem Wärmetauscher;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Ansicht;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Ansicht;
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Ansicht;
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Ansicht;
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems in einer schematischen Ansicht;
7a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers in einer ersten Schnittansicht;
7b das Ausführungsbeispiel gemäß 7a in einer zweiten Schnittansicht;
8a eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Adapters für einen Wärmetauscher in einer ersten Schnittansicht;
8b eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 8a in einer zweiten Schnittansicht;
9a eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Adapters für einen Wärmetauscher in einer ersten Schnittansicht und
9b eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 9a in einer zweiten Schnittansicht.
1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reinigungssystems 10 in einer schematischen Ansicht.
Das Reinigungssystem weist eine Vorrichtung 1 auf, welche die Reinigungskörper (nicht gezeigt) sammelt bzw. aufnimmt und ein Befüllen bzw. Entnehmen dieser ermöglicht. Die Sammelvorrichtung 1 kann hierzu beispielsweise eine Revisionsöffnung aufweisen, welche die Vorrichtung 1 im Betrieb gegenüber der Umgebung abdichtet, jedoch eine Entnahme bzw. ein Befüllen der Reinigungskörper zu Wartungszwecken ermöglicht. Die Reinigungskörper sind im vorliegenden Beispiel als Reinigungskugeln aus Kunststoff oder Schaumgummi ausgeführt, wobei diese naturgemäß an die jeweilige Reinigungsaufgabe angepasst ausgebildet sein sollten.
Die Vorrichtung 1 weist eine schwenkbare Siebeinrichtung 7 auf, mit der der Reinigungsbetrieb gesteuert werden kann, wie im Nachfolgenden detailliert erläutert. Die Siebeinrichtung 7 wird über einen entsprechenden Motor 9 angetrieben und kann so aus einer ersten Position mindestens in eine zweite Position verschwenkt werden. Gleichermaßen ist hierfür alternativ oder ergänzend auch eine manuelle Betätigung möglich. In der gezeigten ersten Position, die dem sog. „Fangbetrieb” entspricht, werden die Reinigungskörper in der Vorrichtung 1 aufgehalten, während in der zweiten Position (nicht gezeigt), die einem Reinigungsbetrieb entspricht, die Reinigungskörper in eine Zufuhrleitung 14a abgegeben werden.
Das Reinigungssystem 10 umfasst ferner eine Pumpe 2, die über eine entsprechende Rohrleitung mit der Vorrichtung 1 verbunden ist und entsprechend der Strömungsrichtung, wie aus 1a ersichtlich, der Vorrichtung 1 vorgeschaltet ist. Die Pumpe 2 weist einen Motor auf, der, wenn frequenzregelbar ausgeführt, eine Drehzahländerung und somit eine Anpassung des durch die Pumpe 2 geförderten Volumenstroms ermöglicht.
Das Reinigungssystem 10 weist ferner Anschlussmittel zur trennbaren Verbindung mit einem Wärmetauscher auf. Wie in 1a gezeigt, kann bspw. ein erstes Anschlusselement 8a und ein zweites Anschlusselement 8b vorgesehen sein, welche über die Zufurleitung 14a und eine Rückführleitung 14b entsprechend mit der Pumpe 2 und der Vorrichtung 1 verbunden sind. Die Leitungen 14a und 14b sind vorliegend bspw. als Schlauchleitungen mit einem Durchmesser von 80 mm ausgeführt. Naturgemäß können die Leitung 14a und 14b hiervon abweichend ausgelegt bzw. dimensioniert sein und insbesondere entsprechend des zu reinigenden Wärmetauschers angepasst sein.
Die Anschlusselemente 8a und 8b sind vorliegend als verschraubbarer Anschlussflansch ausgeführt und erlauben die trennbare Verbindung des Reinigungssystems 10 mit dem zu reinigenden Wärmetauscher. Die Anschlusselemente 8a und 8b können naturgemäß anderweitig ausgeführt sein, jedoch sollten die Anschlusselemente 8a und 8b eine sichere Verbindung mit dem zu reinigenden Wärmetauscher oder einem entsprechenden Anschlussadapter, wie nachfolgend erläutert, ermöglichen. Die Anschlusselemente 8a und 8b können bspw. auch als Schnellkupplungen bzw. Schnellverschlüsse ausgeführt sein, um die Handhabung weiter zu vereinfachen. Zwei Ventile 3 und 4 sind vorgesehen, um die Vorrichtung 1 und die Pumpe 2 von den Anschlusselementen 8a und 8b bei Bedarf zu trennen.
Das Reinigungssystem 10 gemäß 1a ist mobil ausgeführt, so dass die Anlage leicht zu dem jeweiligen Wärmetauscher transportiert werden kann. Hierzu sind Pumpe 2 und Vorrichtung 1 auf einem fahrbaren Grundrahmen bzw. Wagen montiert (nicht gezeigt). Das System 10 kann somit vielfältig eingesetzt werden, so dass auch für eine Vielzahl von Wärmetauschern, bspw. in einem Kraftwerk, nur ein Reinigungssystem 10 erforderlich ist. Hierdurch können gegenüber bekannten, fest installierten Anlagen die erforderlichen Investitionskosten erheblich gesenkt werden.
1b zeigt das Reinigungssystem 10 gemäß 1a in der Gebrauchslage an einem entsprechenden Wärmetauscher 11. Es handelt sich hierbei um einen Rohrbündelwärmetauscher mit ca. 500 Einzelrohren. Der Wärmetauscher 11 weist eine Eintrittsleitung 12 auf, die im normalen Kühlbetrieb mit einer ersten Kühlleitung 15a des Kühlkreislaufs (nicht gezeigt), bspw. einer kühl- oder kältetechnischen Anlage eines Kernkraftwerkes, verbunden ist. Der Kühlkreislauf wird vorliegend mit Prozesswasserbetrieben, es sind jedoch auch andere Fluide denkbar.
Die Eintrittsleitung 12 mündet in einen eingangsseitigen Rohrboden 41, der über die Einzelrohre mit einem ausgangsseitigen Rohrboden 42 verbunden ist. Dieser ist wiederum über eine Austrittsleitung 13 mit einer zweiten Kühlleitung 15b des Kühlkreislaufs verbunden. Naturgemäß ist das vorliegende Reinigungssystem 10 auch zur Reinigung von abweichend aufgebauten Wärmetauschern 11 geeignet. Ebenso kann der Kühlkreislauf kann je nach Dimensionierung ggf. weitere Wärmetauscher 11 aufweisen.
Für die Reinigung des Wärmetauschers 11 wird das Reinigungssystem 10 zunächst mit der Eintrittsleitung 12 und der Austrittsleitung 13 des Wärmetauschers 11 verbunden. Wie in 1b gezeigt, sind Verbindungselemente 16a und 16b zur Verbindung mit den Anschlusselementen 8a und 8b vorgesehen, um das Reinigungssystem 10 mit dem Wärmetauscher 11 zu verbinden. Die Verbindungselemente 16a und 16b sind entsprechend der Anschlusselemente 8a und 8b als Flansch ausgeführt, um eine sichere Verbindung herzustellen.
Insgesamt vier Ventile 3, 4, 5, 6 sind vorgesehen, um den Wärmetauscher 11 von den Kühlleitungen 15a und 15b und somit vom Kühlkreislauf zu trennen und mit der Zufuhrleitung 14a und der Rückführleitung 14b des Reinigungssystems 10 und somit mit dem Reinigungskreislauf zu verbinden. Nach dem Öffnen der Ventile 3 und 4 ist das Reinigungssystem 10 mit der Eintrittsleitung 12 und der Austrittsleitung 13 des Wärmetauschers 11 verbunden.
Im Unterschied zu bekannten Systemen ist der Wärmetauscher 11 somit während des Reinigungsbetriebs nur mit dem Reinigungskreislauf, somit mit dem Reinigungssystem 10 und nicht mehr mit dem Kühlkreislauf verbunden, was nachfolgend auch als „Off-line-Betrieb” bezeichnet ist. Der Volumenstrom, der den Wärmetauscher 11 durchströmt, wird somit im Wesentlichen, d. h. bis auf etwaige Leckagen, durch das System 10 bzw. die Vorrichtung 1 geführt, wodurch die in bekannten Systemen vorgesehenen Siebe zum Abtrennen eines Teilstroms des Fluids und darin befindlicher Reinigungskörper vorteilhaft vermieden sind. Das System 10 ist somit äußerst kostengünstig.
Für den Reinigungsvorgang wird das System 10 zunächst mit Wasser gefüllt, bspw. aus dem Kühlkreislauf. Anschließend wird die Pumpe 2 aktiviert und das Sieb 7 der Vorrichtung 1 in die zweite Position (nicht gezeigt) gebracht, so dass die Reinigungskörper durch die Zufuhrleitung 14a und die Eintrittsleitung 12 in die einzelnen Rohre des Wärmetauschers 11 gelangen, um dort entsprechende Verunreinigungen bzw. Ablagerungen zu entfernen. Die Reinigungskörper gelangen anschließend durch die Austrittsleitung 13 und die Rückführleitung 14b zur Pumpe 2 und werden entsprechend wiederum der Vorrichtung 1 zugeführt.
Bei geöffneter Siebeinrichtung 7 ist ein kontinuierlicher Reinigungsbetrieb gegeben, der ggf. vollautomatisch ausgeführt werden kann. Das System 10 erfordert somit nur einen geringen personellen Aufwand zum Anschluss des Systems 10, der Betrieb kann jedoch weitestgehend automatisiert ablaufen. Dies ist insbesondere in Sicherheitsbereichen, bspw. von Kernkraftwerken vorteilhaft, da hierdurch die die Strahlungsbelastung des Personals in äußerst erheblichem Umfang gesenkt wird.
Nachdem der Reinigungsvorgang abgeschlossen ist wird die Siebeinrichtung 7 über den Stellmotor 9 in die geschlossene, erste Stellung gebracht, so dass die Reinigungskörper in der Vorrichtung 1 gesammelt werden. Anschließend werden die Ventile 3 und 4 geschlossen die Ventile 5 und 6 geöffnet, wodurch der Wärmetauscher wiederum mit dem Kühlkreislauf verbunden ist.
Das Reinigungssystem 10 kann dann vom Wärmetauscher 11 getrennt werden und beispielsweise zur Reinigung eines weiteren Wärmetauschers 11 eingesetzt werden. Die Anlage ist somit äußerst flexibel.
Zweckmäßigerweise weist das System 10 eine elektronische Steuerung (nicht gezeigt) auf, die die einzelnen Komponenten, insbesondere die Pumpe 2 und die Vorrichtung 1 entsprechend steuert, so dass der Reinigungsbetrieb automatisch durchgeführt wird. Die Steuerung kann bspw. als Mikroprozessor- oder SPS-Steuerung ausgestaltet sein, welche zusammen mit einer entsprechenden Programmierung den Ablauf des Reinigungsvorgangs steuert.
Wie sich gezeigt hat, ist es grundsätzlich erforderlich, dass die Reinigungskörper nach erfolgter Reinigung vollständig aus dem Wärmetauscher 11 entfernt werden. Insbesondere ist eine Blockade der Rohre des Wärmetauschers 11 durch möglicherweise dort verbliebene Reinigungskörper zu vermeiden.
2 zeigt daher ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauscherreinigungssystems 10', welches entsprechend 1b in der Gebrauchslage mit einem verbundenen Wärmetauscher 11 dargestellt ist.
Das System 10' entspricht hierbei weitgehend dem mit Bezug auf die 1a und 1b erläuterten System 10, wobei eine erste Umkehrleitung 17a und eine zweite Umkehrleitung 17b vorgesehen ist, die eine Durchströmung des Wärmetauschers 11 in gegenüber 1b umgekehrter Richtung erlaubt. Die erste Umkehrleitung 17a verbindet hierbei die Zufuhrleitung 14a über ein Ventil 18a mit dem zweiten Anschlusselement 8b. Die zweite Umkehrleitung 17b verbindet die Rückführleitung 14b über ein weiteres Ventil 18b mit dem ersten Anschlusselement 8a. Zur Umkehr der Durchflussrichtung werden die Ventile 3 und 4 geschlossen und anschließend die Ventile 18a und 18b geöffnet, wodurch das Fluid nunmehr durch die Austrittsleitung 13 dem Wärmetauscher 11 zugeführt wird.
Wie sich gezeigt hat, ist es durch die Umkehr der Strömungsrichtung vorteilhaft möglich, etwaig verbliebene Reinigungskörper im Wärmetauscher 11 zu lösen, so dass diese nach Beendigung des Reinigungsvorganges in der Vorrichtung 1 gesammelt werden können, wie eingangs mit Bezug auf 1b erläutert.
Des Weiteren erlaubt die Ausgestaltung des Reinigungssystems 10' gemäß 2 auch einen verbesserten Reinigungsbetrieb bei starken Verschmutzungen durch entsprechende Umkehr der Durchströmungsrichtung während des Reinigungsvorgangs.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauscherreinigungssystems 10'', welches entsprechend 1b in der Gebrauchslage mit einem verbundenen Wärmetauscher 11 gezeigt ist.
Gemäß 3 ist eine zweite Vorrichtung 20 vorgesehen, die zwischen der Pumpe 2 und der ersten Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die zweite Vorrichtung 20 weist ebenso wie die erste Vorrichtung 1 eine schwenkbare Siebeinrichtung 7 auf, um die Reinigungskörper temporär zu sammeln, jedoch des Weiteren einer Zählvorrichtung 19 zuzuführen.
Die Zählvorrichtung 19 ermöglicht die Ermittlung der Anzahl der Reinigungskörper, die bspw. nach dem Reinigungsvorgang aus dem Wärmetauscher 11 zurück in das Reinigungssystem 10'' gelangen. Somit kann bspw. festgestellt werden, ob die Reinigungskörper nach dem Reinigungsvorgang vollständig aus dem Wärmetauscher 11 entfernt wurden.
Während des Reinigungsbetriebs wird auch die Siebeinrichtung 7 in die eingangs mit Bezug auf die erste Vorrichtung 1 diskutierte, zweite, geöffnete Position (nicht gezeigt) gebracht. In der zweiten Position erlaubt die Siebeinrichtung 7 ein ungehindertes Durchlaufen der Reinigungskörper durch die zweite Vorrichtung 20. Eine Blende 21 sorgt für eine Anpassung des Volumenstroms in der Leitung zwischen zweiter Vorrichtung 20 und erster Vorrichtung 1.
Nach Beendigung des Reinigungsbetriebs werden zum Sammeln der Reinigungskörper in der ersten Vorrichtung 1 beide Siebeinrichtungen 7 der ersten Vorrichtung 1 und zweiten Vorrichtung 20 in die erste, geschlossene Position gebracht.
Die Reinigungskörper werden nun in der zweiten Vorrichtung 20 temporär gesammelt und nach Öffnen des Ventils 23 einer Bypassleitung 22 zugeführt, die die zweite Vorrichtung 20 über die Zählvorrichtung 19 mit der ersten Vorrichtung 1 verbindet.
Die Anzahl der Reinigungskörper wird nun mittels der Zählvorrichtung 19 erfasst. Danach gelangen die Reinigungskörper in die erste Vorrichtung 1 und werden dort für einen erneuten Reinigungsdurchlauf gespeichert. Sobald die Gesamtanzahl der im System 10'' enthaltenen Reinigungskörper durch die Zählvorrichtung 19 erfasst wurde, wird die Pumpe 2 ausgeschaltet und die Ventile 3–6 wie eingangs diskutiert gesteuert. Das System 10'' kann nun vom Wärmetauscher 11 getrennt werden.
Auch die Zählvorrichtung 19 ist mit der eingangs erwähnten Steuerung verbunden, was jedoch in 3 zur besseren Übersicht nicht dargestellt ist. Die Zählvorrichtung 19 weist vorliegend eine Lichtschranke auf, um die Reinigungskörper sicher zu erfassen. Die Zählvorrichtung 19 kann jedoch auch entsprechend der jeweiligen Beschaffenheit der Reinigungskörper anderweitig ausgeführt sein, bspw. ist es ebenso denkbar eine Kamera zur Erfassung der Reinigungskörper vorzusehen. Alternativ oder ergänzend können auch andere, bspw. mechanische oder elektrische Zählvorrichtungen eingesetzt werden.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Reinigungssystems 10'' mit Zählvorrichtung 19 ist in 4 gezeigt. Das System 10'' entspricht hierbei weitgehend dem mit Bezug auf 3 diskutieren System 10'', wobei die Zählvorrichtung 19 vorliegend direkt in der Leitung zwischen Pumpe 2 und Vorrichtung 1 angeordnet ist. Hierdurch ist vorteilhaft ein Batchbetrieb möglich.
Die Zählvorrichtung 19 ist mit einer entsprechenden Zufuhrvorrichtung 24 integriert ausgebildet, welche eine definierte Zufuhr der Reinigungskörper in die Zählvorrichtung 19 sicherstellt, so dass eine sichere Erfassung der Reinigungskörper möglich ist. Hierzu weist die Zufuhrvorrichtung 24 ein schwenkbares Sieb 25 auf, welches in der gezeigten ersten Stellung einen Einlauftrichter bildet, um die Reinigungskörper im oberen Bereich der Zufuhrvorrichtung 24 einzeln an der Zählvorrichtung 19 vorbeizuführen. In einer zweiten Stellung (nicht gezeigt) kann das Sieb 25 rückwärtig durchspült und somit von Verschmutzungen gereinigt werden.
5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reinigungssystems 10'''', welches im Wesentlichen dem mit Bezug auf 1b diskutierten Reinigungssystem 10 entspricht, wobei vorliegend jedoch ein Filter 26 in einer Filtrationsleitung 27 angeordnet ist.
Das Filter 27 ist als Partikelfilter ausgeführt, um Fremdstoffe aus dem Fluid abzuscheiden. Somit kann vor und/oder nach dem Reinigungsbetrieb eine Filtration des Fluids durch Schließen eines Ventils 28a und Öffnen eines Ventils 28b vorgenommen werden, um ggf. gelöste Fremdstoffe zu entfernen. Naturgemäß sollte hierbei sichergestellt werden, dass sich sämtliche Reinigungskörper in der Vorrichtung 1 befinden.
Wie eingangs erwähnt, ist das Filter 26 als Partikelfilter ausgeführt. Hierzu kann das Filter 26 bspw. entsprechende Filtermedien aufweisen, die an den jeweiligen Filtrationsgrad angepasst sind. Für übliche Anlagen ist das Filter 26 zweckmäßig für eine Partikelgröße von 50–500 μm ausgelegt. Das Filter 26 kann jedoch naturgemäß abweichend an die jeweilige Anwendung angepasst sein.
Wie eingangs mit Bezug zu 2 erläutert, können etwaig im Wärmetauscher 11 verbliebene Reinigungskörper durch eine Umkehr der Strömungsrichtung im Wärmetauscher 11 gelöst werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist es ebenfalls möglich, die Pumpe 2 intermittierend, bspw. stoßartig, zu betreiben, um etwaig festsitzende Reinigungskörper zu lösen. Ein weiterer, eigenständiger Aspekt der Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauscherreinigungssystems.
Hierbei wird unter einem intermittierenden Betrieb der Pumpe 2 verstanden, dass der geförderte Volumenstrom der Pumpe 2 temporär verändert, d. h. reduziert oder erhöht wird. Bspw. kann es zweckmäßig sein, die Pumpe 2 in zwei Betriebszuständen abwechselnd zu betreiben. Der genaue Volumenstrom sollte je nach Anwendung entsprechend gewählt werden.
Für einen intermittierenden Betrieb kann bspw. die Drehzahl der Pumpe 2 über die Steuerung entsprechend variiert werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Pumpe 2 über einen Pumpenbypass 30 und ein entsprechendes Ventil 29 temporär kurzgeschlossen werden, um eine entsprechende Reduktion des Volumenstroms zu erreichen, wie in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Wärmetauscherreinigungssystems 10''''' gemäß 6 gezeigt.
Eine derartige Ausbildung des Systems hat einen weiteren Vorteil bei der Reinigung von Rohrbündelwärmetauschern in kühl- oder kältetechnischen Anlagen. Hierbesteht aufgrund der relativ geringen Abmessungen in den Rohrböden von derartigen Wärmetauschern das Problem, dass sich die Reinigungskörper u. U. nicht gleichmäßig auf die einzelnen Rohre des Wärmetauschers verteilen.
Durch einen intermittierenden Betrieb der Pumpe 2 während des Reinigungsvorgangs, d. h. durch entsprechende Regelung des geförderten Volumenstroms, kann eine Verbesserung der Verteilung der Reinigungskörper auf die Rohre des Wärmetauschers erreicht werden.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Pumpe entsprechend der Dimensionierung und Sinkgeschwindigkeit der Reinigungskörper während des Reinigungsvorgangs derart betrieben wird, dass die Reinigungskörper im Rohrboden des Wärmetauschers kontrolliert absinken und so gleichmäßig auf die einzelnen Rohe verteilt werden. Auch hierzu kann die Drehzahl der Pumpe 2 entsprechend über die Steuerung variiert werden. Alternativ oder ergänzend kann auch mit der in 6 dargestellten Ausbildung des Systems 10''''' ein intermittierender Betrieb der Pumpe 2 während des Reinigungsvorgangs erreicht werden.
Zur besseren Verteilung der Reinigungskörper im Wärmetauscher 11 ist es ebenfalls denkbar, mechanische Mittel zum Leiten der Reinigungskörper im Wärmetauscher 11 vorzusehen. Ein weiterer, eigenständiger Aspekt der Erfindung betrifft daher einen verbesserten Wärmetauscher.
7a zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers 11' in einer schematischen Schnittansicht.
Der Wärmetauscher 11' weist eine Eintrittsleitung 12 auf, welche in einem eingangsseitigen Rohrboden 41 mündet. Der Rohrboden 41 verbindet die Eintrittsleitung 12 mit einzelnen Rohrleitungen 60 des Wärmetauschers 11'. Aus Gründen der Übersicht ist die Ausgangsseite des Wärmetauschers 11' in 7a nicht gezeigt.
Ein Leitelement 61 erstreckt sich von der Eintrittsleitung 12 aus in den Rohrboden 41. Das Leitelement 61 ist vorliegend als Leitblech ausgeführt, um die Reinigungskörper, die in den Wärmetauscher 11' während des Reinigungsvorgangs durch die Eintrittsleitung 12 eingegeben werden, auch auf die von der Eintrittsleitung 12 entfernten Rohrleitungen 60 zu leiten. Das Leitelement 61 erstreckt sich hierzu ungefähr auf zwei Dritteln der Gesamtlänge des Rohrbodens 41, wie insbesondere auch aus der 7b ersichtlich. 7b zeigt das Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 11' in einer weiteren Schnittansicht entlang der Linie A-A'.
Obwohl die 7a und 7b das Leitelement 61 lediglich im eingangsseitigen Rohrboden 41 zeigen, ist es naturgemäß ebenso alternativ oder ergänzend denkbar, ein entsprechendes Leitelement 61 in weiteren Rohrböden, bspw. im ausgangsseitigen Rohrboden 42 (vgl. 1b) des Wärmetauschers 11' anzuordnen.
Alternativ zu einer Ausführung des Leitelements 61 als Leitblech kann das Leitelement 61 auch als Leitgitter ausgeführt sein. Zudem kann alternativ oder ergänzend das Leitelement 61 ein Prallelement aufweisen, auf das die Reinigungskörper beim Eintritt in die Leitung 12 und/oder in den Rohrboden 41 aufprallen und sich somit auf die Rohrleitungen 60 verteilen.
Ein weiterer, eigenständiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Adapter zum trennbaren Verbinden eines Wärmetauscherreinigungssystems mit einem Wärmetauscher. Ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Adapters 50 ist in 8a in einer ersten Schnittansicht in der Gebrauchslage, d. h. mit verbundenem Wärmetauscher 11 und Reinigungssystem 10 gezeigt.
Der Adapter 50 ist insbesondere zur Nachrüstung bestehender Wärmetauscher 11 zweckmäßig, um das eingangs beschriebene Wärmetauscherreinigungssystem 10 leicht mit dem Wärmetauscher 11 verbinden zu können. Somit ist es möglich, ein mobiles Reinigungssystem 10 leicht mit dem Wärmetauscher 11 zu verbinden, was insbesondere den Genehmigungsaufwand bei sonst üblichen Festinstallationen vermeidet und eine Reinigung mehrerer Wärmetauscher 11 mit nur einem Reinigungssystem 10 vorteilhaft ermöglicht.
Wie in 8a gezeigt, weist der Adapter 50 einen ersten Anschluss 53 zur Verbindung mit einem Wärmetauscher 11 auf. Im vorliegenden Beispiel ist der erste Anschluss 53 als Flansch ausgeführt und mit der Eintrittsleitung 12 des Wärmetauschers 11 verbunden. Alternativ kann der erste Anschluss 53 ggf. mit der Eintrittsleitung 12 des Wärmetauschers 11 verschweißt sein.
Ein zweiter Anschluss 54 ist an einer ersten Verbindungsleitung 58 gegenüberliegend mit einem Verbindungselement 16a zur trennbaren Verbindung mit einem Anschlusselement 8a eines Wärmetauscherreinigungssystems 10 angeordnet. Aus Gründen der Übersicht ist lediglich das Anschlusselement 8a des Reinigungssystems 10 gezeigt. Das Verbindungselement 16a ist vorliegend ebenfalls als Flansch ausgeführt, wobei ebenfalls abweichende Ausführungen, bspw. als Schnellkupplung bzw. Schnellverschluss denkbar sind.
Ein dritter Anschluss 55 ist mit einem Kühlkreislauf (nicht gezeigt) verbunden. Ein vierter Anschluss 56 ermöglicht die optionale Verbindung des Adapters 50 mit weiteren Wärmetauschern 11 oder weiteren Adaptern 50 (nicht gezeigt), was insbesondere bei größeren Kühlanlagen von Vorteil ist. Naturgemäß kann der Adapter 50 ohne Weiteres auch ohne den vierten Anschluss 56 ausgebildet sein. Wie gezeigt, sind der dritte Anschluss 55 und der vierte Anschluss 56 über eine zweite Verbindungsleitung 59 verbunden, die senkrecht zur ersten Verbindungsleitung 58 angeordnet ist.
Zwei Ventile 57 sind angeordnet, um den Fluss im Adapter 50 zu steuern. Im normalen Betrieb sind die Ventile 57 geöffnet, wodurch der Wärmetauscher 11 mit dem Kühlkreislauf verbunden ist. Das Verbindungselement 16a ist mit einem Blinddeckel (nicht gezeigt) verschlossen.
Für den Reinigungsbetrieb werden die Ventile 57 geschlossen, was der in 8a gezeigten Stellung entspricht. Der Wärmetauscher 11 ist nun vom Kühlkreislauf getrennt und nach dem Anschluss des Anschlusselements 8a mit dem Reinigungssystem 10 verbunden. Nach erfolgtem Reinigungsvorgang wird das Anschlusselement 8a vom Adapter 50 getrennt und das Verbindungselement 16a mit dem Blinddeckel verschlossen. Nach dem Öffnen der Ventile 57 ist der Wärmetauscher 11 wiederum mit dem Kühlkreislauf verbunden.
Naturgemäß kann auch an der Austrittsleitung 13 des Wärmetauschers 11 ein entsprechender Adapter 50 vorgesehen sein, wie insbesondere der 8b zu entnehmen ist, die eine zweite Schnittansicht entlang der Linie A-A' zeigt. Wie in 8b gezeigt, ist sowohl an der Eintrittsleitung 12 als auch an der Austrittsleitung 13 des Wärmetauschers 11 jeweils ein Adapter 50 angeordnet.
Die 9a und 9b zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Adapters 50' entsprechend der Ansichten der 8a und 8b.
Der Adapter 50' entspricht hierbei weitgehend dem mit Bezug auf die 8a und 8b diskutiertem Adapter 50, wobei vorliegend jedoch auf die Ventile 57 verzichtet wurde. Wie zuvor mit Bezug auf die 8a und 8b erläutert, wird das Anschlusselement 8a' auch hier mit dem Verbindungselement 16a des Adapters 50' verbunden. Von dem Flansch des Anschlusselements 8a' aus erstreckt sich axial ein Anschlussrohr 52 in der gezeigten Gebrauchslage in einen Rohrabschnitt 51 des Adapters 50' hinein. Das Anschlussrohr 52 deckt die zweite Verbindungsleitung 59 ab und überbrückt somit den dritten Anschluss 55 und den vierten Anschluss 56.
Für den Reinigungsbetrieb ist vorliegend eine Trennung des Wärmetauschers 11 vom Kühlkreislauf durch das Zusammenwirken des Rohrabschnitts 51 des Adapters 50' mit dem Anschlussrohr 52 des Anschlusselements 8a' des Reinigungssystems 10 gegeben. Der Innendurchmesser des Rohrabschnitts 51 entspricht vorliegend im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Anschlussrohres 52.
Hierbei kann bspw. ein entsprechendes Dichtelement (nicht gezeigt) bzw. ein Dichtring eingesetzt werden, um eine vollständige Trennung des Reinigungskreislaufs vom Kühlkreislauf zu erreichen. Auf eine vollständige Abdichtung kann jedoch ggf. verzichtet werden, solange sichergestellt ist, dass keine Reinigungskörper in den Kühlkreislauf gelangen können. 9b zeigt zwei Adapter 50', welche die Eintrittsleitung 12 des Wärmetauschers 11 mit dem Anschlusselement 8a' und die Austrittsleitung 13 entsprechend mit dem Anschlusselement 8b' des Reinigungssystems 10 verbinden.
Das erfindungsgemäße Wärmetauscherreinigungssystem, ein Wärmetauscher sowie ein Adapter zum Anschluss eines Wärmetauscherreinigungssystems wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Naturgemäß ist es ohne Weiteres möglich, die gezeigten Ausführungsbeispiele oder einzelne Aspekte der entsprechenden Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren.

Claims

Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem, insbesondere für Kraftwerkswärmetauscher (11), mit – einer Vorrichtung (1) zum Sammeln, Befüllen und Entnehmen von Reinigungskörpern, – einer Pumpe (2) zum Fördern eines Fluids mit Reinigungskörpern und – mit der Vorrichtung (1) und der Pumpe (2) verbundenen Anschlussmitteln zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems (10) mit einem Wärmetauscher (11).
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei das System (10) derart mit dem Wärmetauscher (11) verbindbar ist, dass in der Gebrauchslage der Volumenstrom, der den Wärmetauscher (11) durchströmt, im Wesentlichen dem Volumenstrom entspricht, der das Wärmetauscherreinigungssystem (10) und/oder die Vorrichtung (1) durchströmt.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anschlussmittel – ein erstes Anschlusselement (8a) zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems (10) mit einer Eintrittsleitung (12) des Wärmetauschers (11) und – ein zweites Anschlusselement (8b) zum trennbaren Verbinden des Reinigungssystems (10) mit einer Austrittsleitung (13) des Wärmetauschers (11) umfassen.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach Anspruch 3, wobei – die Pumpe (2) und die Vorrichtung (1) in Reihe miteinander verbunden sind, – die Vorrichtung (1) über eine Zufuhrleitung (14a) mit dem ersten Anschlusselement (8a) und – die Pumpe (2) über eine Rückführleitung (14b) mit dem zweiten Anschlusselement (8b) verbunden ist, wobei – mindesten ein erstes Ventil (3) in der Zufuhrleitung (14a) und ein zweites Ventil (4) in der Rückführleitung (14b) angeordnet ist, um die Vorrichtung (1) und/oder die Pumpe (2) von den Anschlussmitteln zu trennen.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach Anspruch 4 mit – einer ersten Umkehrleitung (17a) mit mindestens einem dritten Ventil (18a), wobei die erste Umkehrleitung (17a) die Vorrichtung (1) mit dem zweiten Anschlusselement (8b) verbindet und – einer zweiten Umkehrleitung (17b) mit mindestens einem vierten Ventil (18b), wobei die zweite Umkehrleitung (17b) die Pumpe (2) mit dem ersten Anschlusselement (8a) verbindet.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (2) eine Steuereinrichtung aufweist, um den Volumenstrom der Pumpe (2) einzustellen.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die Pumpe intermittierend zu betreiben.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Zählvorrichtung (19) für die Reinigungskörper vorgesehen ist.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zweite Vorrichtung (20) zum Sammeln der Reinigungskörper vorgesehen ist.
Mobiles Wärmetauscherreinigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Filter (26) zur Abscheidung von Fremdstoffen vorgesehen ist.
Adapter für einen Wärmetauscher, insbesondere für einen Kraftwerkswärmetauscher, mit mindestens – einem ersten Anschluss (53) zur Verbindung mit einem Wärmetauscher (11), – einem zweiten Anschluss (54) zur trennbaren Verbindung eines Wärmetauscherreinigungssystems (10) und – einem dritten Anschluss (55) zur Verbindung mit einer Kühlleitung (15a, 15b) eines Kühlkreislaufs.
Wärmetauscher, insbesondere für Kraftwerke, mit einer Eintrittsleitung (12) und einer Austrittsleitung (13) und mehreren Rohrleitungen (60), welche die Eintrittsleitung (12) mit der Austrittsleitung (13) verbinden, wobei mindestens ein Leitelement (61) zur Verteilung von Reinigungskörpern auf die mehreren Rohrleitungen (60) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauscherreinigungssystems mit einer Pumpe (2) zum Fördern eines Fluids mit Reinigungskörpern durch einen Wärmetauscher (11), wobei die Pumpe (2) intermittierend und/oder geregelt betrieben wird, um eine Veränderung des geförderten Volumenstroms im Wärmetauscher (11) zu erreichen.