DE102010042645A1

DE102010042645A1 - Plant for the transfer of heat or from cold to fluid medium

Info

Publication number: DE102010042645A1
Application number: DE201010042645
Authority: DE
Inventors: Stefanie Gierke; Christof Knüsel; Markus Zimmermann
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2012052396A3; WO2012052396A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) für das Übertragen von Wärme auf ein in einem Leitungssystem (12) geführtes fluides Medium (25). Die Anlage enthält wenigstens einen in einem Leitungssystem (12) angeordneten Wärmetauscher (24), dem über das Leitungssystem fluides Medium (25) zugeführt wird und der die Wärme auf das fluide Medium (25) überträgt. In der Anlage gibt es eine Reinigungseinrichtung (30) für das Abtrennen von Schmutzpartikeln (40) aus dem wenigstens einen Wärmetauscher (24, 26, 28) zugeführten fluiden Medium (25). Erfindungsgemäß enthält die Reinigungseinrichtung (30) wenigstens eine über eine Zulauföffnung (36) mit fluidem Medium (25) beaufschlagte Trennvorrichtung (32) für in dem fluiden Medium (25) mitgeführte Schmutzpartikel (40). Die Trennvorrichtung (32) gibt durch eine über einen Leitungsabschnitt (12) mit dem wenigstens einen Wärmetauscher (24, 26, 28) verbundene Überlauföffnung (37) fluides Medium (38) ab, in dem möglichst wenige Schmutzpartikel (40) mit einer einen charakteristischen Betrag (aMax) übersteigenden Korngröße G mitgeführt werden. An einer Unterlauföffnung (42) der Trennvorrichtung (32) werden die dem über den Überlauf abgegebenen fluiden Medium (25) entzogenen Schmutzpartikel (40) bereitgestellt.The invention relates to a system (10) for transferring heat to a fluid medium (25) guided in a line system (12). The system contains at least one heat exchanger (24) arranged in a line system (12), to which fluid medium (25) is fed via the line system and which transfers the heat to the fluid medium (25). The system has a cleaning device (30) for separating dirt particles (40) from the fluid medium (25) supplied to at least one heat exchanger (24, 26, 28). According to the invention, the cleaning device (30) contains at least one separating device (32) charged with fluid medium (25) via an inlet opening (36) for dirt particles (40) carried along in the fluid medium (25). The separating device (32) emits fluid medium (38) through an overflow opening (37) connected to the at least one heat exchanger (24, 26, 28) via a line section (12), in which as few dirt particles (40) as possible with a characteristic Amount (aMax) exceeding grain size G can be carried along. The dirt particles (40) removed from the fluid medium (25) discharged via the overflow are provided at an underflow opening (42) of the separating device (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für das Übertragen von Wärme oder von Kälte auf ein in einem Leitungssystem geführtes fluides Medium mit wenigstens einem in einem Leitungssystem angeordneten Wärmetauscher, dem über das Leitungssystem fluides Medium zugeführt wird und der die Wärme oder Kälte auf das fluide Medium überträgt, und mit einer Reinigungseinrichtung für das Abtrennen von Schmutzpartikeln aus fluidem Medium, das dem wenigstens einen Wärmetauscher zugeführt wird.The invention relates to a system for transferring heat or cold to a guided in a conduit fluid medium with at least one arranged in a conduit heat exchanger to which is supplied via the conduit fluid medium and transfers the heat or cold to the fluid medium, and with a cleaning device for the removal of dirt particles from fluid medium which is supplied to the at least one heat exchanger.

Derartige Anlagen werden in chemischen Produktionsstätten und Kraftwerksanlagen eingesetzt. Dort besteht das Bedürfnis, Prozesswärme oder auch Prozesskälte an die Umwelt abzugeben. Hierfür wird fluides Medium, zumeist Wasser durch Wärmetauscher geleitet. In einem Wärmetauscher werden im Regelfall zwei unterschiedliche Medien in thermischen Kontakt gebracht. Für das effiziente Übertragen von Wärme oder Kälte in einem Wärmetauscher ist eine große wirksame Oberfläche von Vorteil. Dies kann dadurch erreicht werden, dass auf sehr keinem Raum eine Vielzahl von Strömungswegen für Fluid angeordnet wird. Wenn das fluide Medium verschmutzt ist, besteht jedoch die Gefahr, dass das Übertragen von Wärme oder Kälte in einem Wärmetauscher beeinträchtigt oder gar unterbrochen wird. Fluides Medium, das durch Wärmetauscher geführt wird, sollte deshalb wenige oder keine Schmutzpartikel enthalten, die Strömungswege in einem Wärmetauscher versperren können. Wenn für das Abführen von Wärme in chemischen Produktionsstätten und Kraftwerksanlagen Wasser aus Gewässern eingesetzt wird, muss dieses Wasser deshalb gereinigt werden, damit es keine Schmutzpartikel und Schwebstoffe wie z. B. Sand enthält.Such systems are used in chemical production plants and power plants. There is the need to give process heat or process cold to the environment. For this purpose, fluid medium, usually water is passed through heat exchangers. In a heat exchanger usually two different media are brought into thermal contact. For the efficient transfer of heat or cold in a heat exchanger, a large effective surface area is advantageous. This can be achieved by arranging a plurality of fluid flow paths on very little space. However, if the fluid medium is dirty, there is a risk that the transfer of heat or cold in a heat exchanger will be impaired or even interrupted. Fluid medium passed through heat exchangers should therefore contain little or no contaminant that can obstruct flow paths in a heat exchanger. If water from water bodies is used for the removal of heat in chemical production plants and power plants, this water must therefore be cleaned so that it does not contain any dirt particles or suspended solids such as water. B. contains sand.

Wasser zum Kühlen in Kraftwerken und Industriebetrieben wird herkömmlich in Filterstufen gereinigt. Solche Filterstufen enthalten beispielsweise siebartige Filter oder Kiesbettfilter mit einem charakteristischen Spaltmaß. Diese Filter unterbinden den Durchtritt von Schmutzpartikeln, deren Korngröße dieses Spaltmaß übersteigt. Diese Filter werden jedoch durch die Schmutzpartikel zugesetzt. Das Verschmutzen der Filter führt zu einem Anstieg des Strömungswiderstands. Filter müssen deshalb mittels Rückspülung gespült oder regelmäßig getauscht werden. Dies bedingt im Regelfall einen höheren Abwasseranfall, Betriebskosten und hohe Wartungskosten.Water for cooling in power plants and industrial plants is conventionally cleaned in filter stages. Such filter stages contain, for example, sieve-like filters or gravel bed filters with a characteristic gap. These filters prevent the passage of dirt particles whose grain size exceeds this gap. However, these filters are added by the dirt particles. The fouling of the filters leads to an increase in the flow resistance. Filters must therefore be rinsed by backwashing or replaced regularly. As a rule, this requires a higher amount of waste water, operating costs and high maintenance costs.

In Industriebetrieben und Kraftwerken ist es wünschenswert, dass Wasser zum Kühlen mit einem geringen Wartungsaufwand zur Verfügung steht und der Druckverlust von Kühlwasser in Filterstufen möglichst gering ist. Dies lässt sich durch den Einsatz von Filterstufen erreichen, die Filter mit einem großen charakteristischen Spaltmaß enthalten.In industrial plants and power plants, it is desirable that water is available for cooling with low maintenance and the pressure loss of cooling water in filter stages is minimized. This can be achieved by using filter stages containing filters with a large characteristic gap.

Für das Reinigen von Kühlwasser werden deshalb häufig Filterstufen eingesetzt, die Filter enthalten, deren Spaltmaß so groß ist, dass Schmutzpartikel, die durch die Filter hindurchtreten, Leitungssysteme und Verbraucher von Kühlwasser wie etwa Wärmetauscher beschädigen können.For the cleaning of cooling water filter stages are therefore often used, containing filters whose gap size is so large that dirt particles that pass through the filter can damage piping systems and consumers of cooling water such as heat exchangers.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage für das Übertragen von Wärme oder von Kälte auf ein in einem Leitungssystem geführtes fluides Medium bereitzustellen, die mit geringem Wartungsaufwand betrieben werden kann.The object of the invention is to provide a system for transferring heat or cold to a guided in a piping fluid medium that can be operated with low maintenance.

Diese Aufgabe wird durch eine Anlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Reinigungseinrichtung wenigstens eine über eine Zulauföffnung mit fluidem Medium beaufschlagte Trennvorrichtung für (in dem fluiden Medium mitgeführte) Schmutzpartikel enthält, die durch eine über einen Leitungsabschnitt mit dem wenigstens einen Wärmetauscher verbundene Überlauföffnung fluides Medium abgibt. Erfindungsgemäß enthält dabei die Reinigungseinrichtung wenigstens eine Trennvorrichtung für im fluiden Medium mitgeführte Schmutzpartikel. Die Trennvorrichtung wird über eine Zulauföffnung mit fluidem Medium beaufschlagt und stellt an einer Unterlauföffnung dem fluiden Medium entzogene Schmutzpartikel bereit, wobei dem fluiden Medium im wesentlichen Schmutzpartikel mit einer einen charakteristischen Betrag a_Max überschreitenden Korngröße G und/oder Schmutzpartikel mit einer einen weiteren charakteristischen Betrag rho_Max überschreitenden Dichte entzogen werden. Schließlich gibt die Trennvorrichtung durch eine Überlauföffnung fluides Medium mit einer gegenüber dem Zustand an der Zulauföffnung reduzierten Schmutzpartikelkonzentration ab.This object is achieved by a plant of the type mentioned, in which the cleaning device comprises at least one acted upon via an inlet opening with fluid medium separation device for (entrained in the fluid medium) dirt particles, which is connected by a over a line section to the at least one heat exchanger overflow opening releases fluid medium. According to the invention, the cleaning device contains at least one separating device for entrained in the fluid medium dirt particles. The separation device is acted upon by an inlet opening with fluid medium and provides at an underflow opening the fluid deprived of dirt particles, wherein the fluid medium substantially dirt particles with a characteristic amount a _Max exceeding grain size G and / or dirt particles with a further characteristic amount rho _Max border density revoked. Finally, the separation device discharges fluid medium through an overflow opening with a reduced dirt particle concentration which is reduced compared to the state at the inlet opening.

Im via Überlauföffnung abgegebenen Medium werden erfahrungsgemäß im wesentlichen Schmutzpartikel mit einer einen charakteristischen Betrag (a_Max) unterschreitenden Korngröße G und/oder Schmutzpartikel mit einer einen weiteren charakteristischen Betrag (rho_Max) unterschreitenden Dichte mitgeführt, jedoch ist auch deren Konzentration gegenüber dem Zustand an der Zulauföffnung meistens reduziert.In the medium discharged via the overflow opening, according to experience, essentially dirt particles with a grain size G which falls below a characteristic amount (a _max ) and / or dirt particles with a further characteristic amount (rho _max ) are carried along, but their concentration is also opposite that at the Inlet opening mostly reduced.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einer Anlage für das Übertragen von Wärme oder von Kälte Schmutzpartikel in Abhängigkeit von der Korngröße und/oder der Dichte zu trennen und auf unterschiedliche Strömungswege für das Fluid in der Anlage aufzuteilen. Dazu ist bevorzugt eine kontinuierlich arbeitende Trennvorrichtung mit einem Zulauf und wenigstens zwei Abläufen vorgesehen, wobei der Trennvorrichtung über die wenigstens zwei Abläufe jeweils unterschiedliche Volumenströme des fluiden Mediums entnommen werden, die zusammen genommen dem Volumenstrom des über den Zulauf zugeführten Mediums entsprechen. Dabei durchlaufen die der Trennvorrichtung zu entnehmenden Volumenströme innerhalb der Trennvorrichtung zunächst einen gemeinsamen Strömungsweg, auf dem sie voneinander getrennt werden. Nachfolgend durchlaufen die der Trennvorrichtung zu entnehmenden Volumenströme unterschiedliche Strömungswege, auf denen sie unterschiedlichen Abläufen zugeleitet werden. Die in dem fluiden Medium enthaltenen Teilchen und/oder Partikel werden bevorzugt vor einer Trennung der zu entnehmenden Volumenströme abhängig von ihrer Größe und/oder ihrer Dichte den unterschiedlichen Volumenströmen zugeordnet, so dass in einem ersten Ablauf in Form der Überlauföffnung im wesentlichen nur noch Teilchen einer bestimmten Größen- und/oder Dichteklasse enthalten sind. In einem zweiten Ablauf in Form der Unterlauföffnung sind dann erfindungsgemäß überwiegend Teilchen anderer Größen- und/oder Dichteklassen im entsprechenden Volumenstrom des Mediums enthalten. Besonders bevorzugt ist der durch die Überlauföffnung zu entnehmende Volumenstrom um ein Vielfaches größer als der durch die Unterlauföffnung zu entnehmende Volumenstrom.The invention is based on the idea to separate in a system for the transfer of heat or cold dirt particles depending on the grain size and / or density and divide on different flow paths for the fluid in the system. For this purpose, a continuous separating device with an inlet and at least two processes is preferably provided, wherein the separating device on the at least two processes each different volume flows of the fluid medium are taken, which taken together correspond to the flow rate of the medium supplied via the inlet. In this case, the volume flows to be taken from the separating device first pass through a common flow path within the separating device, on which they are separated from one another. Subsequently, the volume flows to be taken from the separating device pass through different flow paths, on which they are fed to different processes. The particles and / or particles contained in the fluid medium are preferably assigned to the different volume flows before a separation of the volume flows to be taken depending on their size and / or density, so that in a first run in the form of the overflow opening substantially only a particle certain size and / or density class are included. In a second sequence in the form of the underflow opening, according to the invention, particles of other size and / or density classes are then contained in the corresponding volume flow of the medium. Particularly preferably, the volume flow to be taken through the overflow opening is many times greater than the volume flow to be taken through the underflow opening.

Bevorzugt enthält die wenigstens eine Trennvorrichtung wenigstens ein Zyklon mit einem Zyklongehäuse, das einen sich mit Verjüngung in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlraum umgibt und das einen Zulauf für tangentiales Einströmen von fluidem Medium aus dem Leitungssystem hat, die in dem Hohlraum einen Primärwirbel bildet, der aufgrund der Verjüngung des Hohlraums in einen Sekundärwirbel übergeht, welcher durch einen an dem Gehäuse ausgebildeten, durch einen Leitungsabschnitt mit dem wenigstens einen Wärmetauscher verbundenen Überlauf aus dem Hohlraum austritt.Preferably, the at least one separation device includes at least one cyclone having a cyclone body surrounding a longitudinally tapered cavity and having a tangential inflow of fluid medium from the conduit system forming a primary vortex in the cavity due to Rejuvenation of the cavity passes into a secondary vortex, which exits through an opening formed on the housing, connected by a line section with the at least one heat exchanger overflow from the cavity.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass der Einsatz solcher Zyklone für das Abtrennen von Schmutzpartikeln aus fluidem Medium für das Übertragen von Wärme oder von Kälte eine Senkung der Investitionskosten für die von dem fluiden Medium durchströmten Verbraucher ermöglicht. Insbesondere hat sich gezeigt, dass in Kraftwerken und Industrieanlagen für das Abführen von Wärme Plattenwärmetauscher anstelle von Rohrbündelwärmetauschern eingesetzt werden können. Solche Plattenwärmetauscher werden bevorzugt mit Kühlwasser beaufschlagt, das einem Gewässer oder einem offenen Kühlturm entnommen ist, wobei Schmutzpartikel mit einem Zyklon oder mehreren Zyklonen aus dem Kühlwasser abgetrennt werden, bevor das Kühlwasser dem Wärmetauscher zugeführt wird.Extensive tests have shown that the use of such cyclones for the separation of dirt particles from fluid medium for the transfer of heat or cold allows a reduction in investment costs for the flowed through by the fluid medium consumers. In particular, it has been found that in power plants and industrial plants for the removal of heat plate heat exchangers can be used instead of shell and tube heat exchangers. Such plate heat exchangers are preferably supplied with cooling water, which is taken from a body of water or an open cooling tower, wherein dirt particles are separated with a cyclone or more cyclones from the cooling water, before the cooling water is supplied to the heat exchanger.

Von Vorteil ist es, wenn der Zulauf in einen zylindrischen Abschnitt des Zyklongehäuses mündet und der Überlauf ein in den zylindrischen Abschnitt des Zyklongehäuses ragendes Tauchrohr umfasst, wobei sich an den zylindrischen Abschnitt des Zyklongehäuses ein Gehäuseabschnitt mit einem sich konisch verjüngendem Innenquerschnitt anschließt, der sich zu einer Unterlauföffnung erstreckt.It is advantageous if the inlet opens into a cylindrical portion of the cyclone housing and the overflow comprises a projecting into the cylindrical portion of the cyclone housing immersion tube, wherein the cylindrical portion of the cyclone housing, a housing portion connects with a conically tapered inner cross-section which adjoins an underflow opening extends.

Die Erfinder haben in Versuchen herausgefunden, dass in einem Vergleich mit Filtern, die ein charakteristisches Spaltmaß aufweisen, bei gleichem Durchsatz von fluidem Medium pro Zeiteinheit und gleichem Differenzdruck (d. h. Druckverlust) mit einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung Schmutzpartikel abgetrennt werden können, deren Korngröße kleiner ist als das charakteristische Spaltmaß der Filter. Besonders bevorzugt sind dabei ein Zyklon oder mehrere strömungstechnisch parallel geschaltete Zyklone in einer Trennvorrichtung enthalten.The inventors have found in experiments that in a comparison with filters having a characteristic gap size, at the same throughput of fluid medium per unit time and the same differential pressure (ie pressure loss) with a separator according to the invention dirt particles can be separated whose particle size is smaller than that characteristic gap of the filters. Particularly preferred are a cyclone or a plurality of cyclically connected in parallel cyclones contained in a separator.

Eine Idee der Erfindung besteht deshalb darin, in Kraftwerken und Industriebetrieben Kühlwasser, das einem Gewässer wie z. B. einem Fluss, einem See oder auch dem Meer entnommen ist und/oder eine entsprechende Beladung mit Partikeln aufweist, mittels eines oder mehrerer Zyklone zu reinigen. Die Erfindung kann insbesondere in Wärmekraftwerken, in Raffinerien, in der Stahlproduktion und in der Chemieindustrie eingesetzt werden, wenn relativ große Wassermengen kontinuierlich in guter Qualität zur Verfügung gestellt werden sollen. Grundsätzlich ist eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung auch für andere Kühlflüssigkeiten (bzw. andere fluide Medien) anwendbar.An idea of the invention is therefore in power plants and industrial plants cooling water that a body of water such. As a river, a lake or the sea is removed and / or has a corresponding loading of particles to clean by means of one or more cyclones. The invention can be used in particular in thermal power plants, in refineries, in steel production and in the chemical industry, if relatively large quantities of water are to be supplied continuously in good quality. In principle, a separating device according to the invention is also applicable to other cooling fluids (or other fluid media).

Es hat sich gezeigt, dass der Druckverlust für das durch die Trennvorrichtung geführte Fluid minimiert werden kann, indem der Zulauf einen mit einer Innenwandung eines Deckelteils des zylindrischen Abschnitts des Zyklongehäuses fluchtenden Wandabschnitt hat. Günstig ist dabei insbesondere, wenn der Zulauf mit einem eine Zulaufhöhe a und eine Zulaufbreite b aufweisenden rechteckigen Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist. Hier sind folgende Werte für das Verhältnis a/b der Zulaufhöhe a und der Zulaufbreite b von Vorteil: 1 ≤ a/b ≤ 1.3. Von Vorteil ist es auch, wenn die Eintauchtiefe h_t des Tauchrohrs in das Zyklongehäuse die Zulaufhöhe a übersteigt. Günstigerweise gilt für das Verhältnis der Höhe h_z des zylindrischen Abschnitts des Zyklongehäuses und der Höhe h_k des Gehäuseabschnitts mit einem sich konisch verjüngenden Innenquerschnitt: 1.5 ≤ h_z/h_k ≤ 2.5. Der Öffnungswinkel ε des Gehäuseabschnitts mit dem sich konisch verjüngendem Innenquerschnitt im Bereich 2° ≤ ε ≤ 6° hat sich als besonders vorteilhaft für das Strömungsverhalten von Wasser erwiesen.It has been found that the pressure loss for the fluid passed through the separator can be minimized by the inlet having a wall portion aligned with an inner wall of a lid portion of the cylindrical portion of the cyclone body. It is advantageous in particular if the inlet is formed with a inlet opening a and an inlet width b having rectangular opening cross-section. Here, the following values for the ratio a / b of the inlet height a and the inlet width b are advantageous: 1 ≦ a / b ≦ 1.3. It is also advantageous if the immersion depth h _{t of} the dip tube into the cyclone housing exceeds the inlet height a. The ratio of the height h _{z of} the cylindrical section of the cyclone housing and the height h _{k of} the housing section with a conically tapering internal cross section is favorably valid for the ratio h _{z of} the cylindrical section: 1.5 ≦ h _z / h _k ≦ 2.5. The opening angle ε of the housing section with the conically tapering internal cross section in the range 2 ° ≤ ε ≤ 6 ° has proved to be particularly advantageous for the flow behavior of water.

Günstig ist es, wenn die Reinigungseinrichtung mehrere in einem Leitungsabschnitt in Reihe hintereinander angeordnete und jeweils über eine Zulauföffnung mit fluidem Medium beaufschlagte Trennvorrichtungen für in dem fluiden Medium mitgeführte Schmutzpartikel enthält, die durch eine Überlauföffnung fluides Medium abgeben, in dem im wesentlichen keine Schmutzpartikel mit einer einen charakteristischen Betrag (a_Max) übersteigenden Korngröße G mitgeführt werden, und die an einer Unterlauföffnung die dem über den Überlauf abgegebenen fluiden Medium entzogenen Schmutzpartikeln bereitstellen, wobei der charakteristische Betrag für die Korngröße der Trennvorrichtungen unterschiedlich ist.It is advantageous if the cleaning device has a plurality of lines arranged one behind the other in a line section and in each case via one Inlet opening with fluid medium acted upon separating devices for entrained in the fluid medium dirt particles that emit fluid through an overflow opening in which substantially no dirt particles with a characteristic amount (a _max ) exceeding grain size G are entrained, and at an underflow opening the provide debris extracted from the fluid over the overflow, the characteristic amount being different for the grain size of the separators.

Das Leitungssystem kann einen Einlauf für der Umwelt entnommenes fluides Medium in Form von Fluss- See- oder Meerwasser aufweisen und mit einem Auslauf ausgebildet sein, über den fluides Medium in Form von Fluss- See- oder Meerwasser wieder an die Umwelt abgegeben wird.The conduit system may comprise an inlet for the environment taken fluid medium in the form of river-sea or sea water and be formed with an outlet, is discharged through the fluid medium in the form of river, sea or sea water back to the environment.

Günstigerweise wird das fluide Medium in dem Leitungssystem mittels wenigstens einer Förderpumpe bewegt, die der Zulauföffnung der Trennvorrichtung fluides Medium zuführt, das mit Druck beaufschlagt ist. Es ist von Vorteil, saugseitig der wenigstens einen Förderpumpe in dem Leitungssystem eine Recheneinheit, insbesondere ein Grobrechen und/oder ein Feinrechen anzuordnen.Conveniently, the fluid medium is moved in the line system by means of at least one feed pump which supplies the inlet opening of the separator fluid medium, which is pressurized. It is advantageous to arrange a computing unit, in particular a coarse screen and / or a fine screen, on the suction side of the at least one feed pump in the line system.

Das Leitungssystem kann auch einen mit einem Auffangbecken für Kühlwasser in eine Kühlturm verbundenen Einlauf haben und einen mit einem Kühlwasserzulauf des Kühlturms verbundenen Auslauf aufweisen.The conduit system may also have an inlet connected to a sump for cooling water in a cooling tower and having an outlet connected to a cooling water inlet of the cooling tower.

Die Reinigungseinrichtung ermöglicht, dass der wenigstens eine Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher oder als Kühlstelle einer Funktionseinheit ausgeführt sein kann. Ein Plattenwärmetauscher ermöglicht insbesondere hohe Übertragungsraten für Wärme bzw. Kälte zwischen zwei Fluid-Strömen bei im Vergleich zu Röhrenwärmetauschern verringerten Investitionskosten. Bei Kraftwerken sind jedoch auch Wärmetauscher in Form so genannter „Kühlstellen”, die nicht alle unbedingt als echter Wärmetauscher zum Transfer von Wärmemengen zwischen zwei Fluiden ausgeführt sein müssen. Vielmehr gibt es auch Komponenten bzw. Funktionseinheiten, welche direkt temperiert (insbesondere gekühlt) werden – also mittels eines Wärmetransfers zwischen einem fluiden Medium (z. B. Wasser) und einem Gehäuse der Funktionseinheit. Als Funktionseinheiten sind erfindungsgemäß z. B. Feuerraumkameras, Ascheaustragssysteme, Brennstoff-Aufgabesysteme, Computersysteme, elektronische Regelungssysteme, Personalaufenthaltsräume und dergleichen vorgesehen.The cleaning device makes it possible for the at least one heat exchanger to be designed as a plate heat exchanger or as a cooling point of a functional unit. A plate heat exchanger allows in particular high transmission rates for heat or cold between two fluid streams at reduced compared to tube heat exchangers investment costs. In power plants, however, are also heat exchangers in the form of so-called "cooling points", not all necessarily be designed as a genuine heat exchanger for the transfer of heat amounts between two fluids. Rather, there are also components or functional units which are directly tempered (in particular cooled) - ie by means of a heat transfer between a fluid medium (eg water) and a housing of the functional unit. As functional units according to the invention z. As firebox cameras, ash discharge systems, fuel delivery systems, computer systems, electronic control systems, staff lounges and the like provided.

Günstigerweise hat der Plattenwärmetauscher in Form eines Plattenstapels angeordnete Wärmetauscherplatten, wobei jeweils zwei benachbarte Platten unter Zwischenlage einer umlaufenden Dichtung einen Strömungsspalt ausbilden, wobei die Strömungsspalte entsprechend ihrer Abfolge im Plattenstapel wechselnd, durch entsprechende Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen mit fluidem Medium beschickbar und entweder von einem wärmeabgebenden oder von einem wärmeaufnehmenden Medium durchströmbar sind. Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich insbesondere für den Einsatz in einem Wärmekraftwerk. Eine Korrosion von Baugruppen der Reinigungseinrichtung lässt sich unterbinden, indem die Flüssigkeit durch Baugruppen geführt wird, die wenigstens teilweise aus Kunststoff bestehen oder die mit Kunststoff oder Gummi beschichtet sind. Als besonders beständiger Kunststoff, der als Material für Zyklone zum Einsatz in der Kühlwasserströmung von Kraftwerken und Industrieanlagen geeignet ist, hat sich mit Zinkphosphat und/oder Titandioxid und/oder Eisenoxidpigmenten versetztes Epoxidharz oder auch Polypropylen erwiesen.Conveniently, the plate heat exchanger in the form of a plate stack arranged heat exchanger plates, wherein each two adjacent plates form a flow gap with the interposition of a circumferential seal, the flow gaps changing according to their sequence in the plate stack, through corresponding inlet openings and outlet openings with fluid medium and chargeable either by a heat-emitting or can be flowed through by a heat-absorbing medium. The system according to the invention is particularly suitable for use in a thermal power plant. Corrosion of assemblies of the cleaning device can be prevented by the liquid is passed through assemblies that are at least partially made of plastic or coated with plastic or rubber. As a particularly durable plastic, which is suitable as a material for cyclones for use in the cooling water flow of power plants and industrial plants, has proven with zinc phosphate and / or titanium dioxide and / or iron oxide pigments offset epoxy or polypropylene.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste Anlage mit mehreren Wärmetauschern für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser, die eine Reinigungseinrichtung mit einer Trennvorrichtung für das Abtrennen von Schmutzpartikeln aus Wasser mit mehreren Zyklonen enthält; 1 a first plant having a plurality of heat exchangers for transferring process heat to water which includes a purifier having a separator for separating particulate water from multiple cyclone water;

2 die Trennkurve der Trennvorrichtung in der ersten Anlage; 2 the separation curve of the separator in the first system;

3 einen Schnitt eines Zyklons in der Trennvorrichtung; 3 a section of a cyclone in the separator;

4a und b den Aufbau eines Wärmetauschers in der Anlage; 4a and b the construction of a heat exchanger in the system;

5 eine zweite Anlage mit mehreren Wärmetauschern für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser, die eine Reinigungseinrichtung enthält, die mehrere Trennvorrichtungen für das Abtrennen von Schmutzpartikeln aus Wasser mit unterschiedlichen Zyklonen aufweist; 5 a second plant having a plurality of heat exchangers for transferring process heat to water containing a purifier having a plurality of separators for separating contaminants from water with different cyclones;

6 die Trennkurven der Trennvorrichtung in der zweiten Anlage; 6 the separation curves of the separator in the second plant;

7 ein Wärmekraftwerk mit einer Anlage für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser; und 7 a thermal power plant with a facility for transferring process heat to water; and

8 eine Anlage für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser in einem Wärmekraftwerk mit Kühlturm. 8th a plant for the transfer of process heat to water in a thermal power plant with cooling tower.

Eine erfindungsgemäße Anlage 10 in 1 ist für das Übertragen von Prozesswärme auf ein fluides Medium in Form von Wasser konzipiert. Das Wasser wird bevorzugt aus einem natürlichen Gewässer 11 entnommen, z. B. aus einem Fluss, einem See oder einem Meer. Die Anlage 10 hat ein Leitungssystem 12, in dem eine Filtereinheit in Form eines Grobrechens 14 im Zusammenwirken mit einem nachgeschalteten Feinrechen 16 angeordnet ist. Die Anlage 10 enthält eine Pumpeinrichtung 18 mit zwei in dem Leitungssystem 10 zueinander parallel angeordneten Förderpumpen 20, 22 für das Wasser 25. Mittels der Pumpeinrichtung 18 kann mit dem Leitungssystem 12 von einer Entnahmestelle 23 aus dem Gewässer 11 Wasser 25 durch den Grobrechen 14 und den Feinrechen 16 gefördert werden, wobei das Wasser 25 Schmutzpartikel 29, 40 unterschiedlicher Größe enthält. Dieses Wasser 25 wird den mehreren Wärmetauschern 24, 26 und 28 in der Anlage 10 zugeführt. Die Wärmetauscher 24, 26 und 28 sind als Plattenwärmetauscher ausgeführt. Mit den Wärmetauschern 24, 26 und 28 kann Prozesswärme oder Prozesskälte aus einer Chemie- oder Kraftwerksanlage auf das Wasser übertragen werden. An inventive system 10 in 1 is designed for transferring process heat to a fluid medium in the form of water. The water is preferably from a natural body of water 11 taken, for. B. from a river, a lake or a sea. The attachment 10 has a pipe system 12 in which a filter unit in the form of a Grobrechens 14 in cooperation with a downstream fine screen 16 is arranged. The attachment 10 contains a pumping device 18 with two in the pipe system 10 parallel arranged feed pumps 20 . 22 for the water 25 , By means of the pumping device 18 can with the pipe system 12 from a sampling point 23 out of the water 11 water 25 through the rough rake 14 and the fine rake 16 be promoted, with the water 25 dirt particles 29 . 40 contains different size. This water 25 becomes the multiple heat exchangers 24 . 26 and 28 in the plant 10 fed. The heat exchangers 24 . 26 and 28 are designed as a plate heat exchanger. With the heat exchangers 24 . 26 and 28 Process heat or process refrigeration from a chemical or power plant can be transferred to the water.

Für das Abtrennen von Schmutzpartikeln 40 in Form von Sand, Tonpartikel oder auch biologischen Schwebstoffen aus dem mittels der Pumpeinrichtung 18 geförderten Wasser enthält die Anlage 10 eine Reinigungseinrichtung 30. Die Reinigungseinrichtung 30 umfasst eine Trennvorrichtung 32. In der Trennvorrichtung 32 gibt es mehrere Zyklone 34. Die Trennvorrichtung 32 hat eine Zulauföffnung 36. Durch diese Zulauföffnung 36 wird der Trennvorrichtung 32 das Wasser 25 mit darin enthaltenen Schmutzpartikeln 29, 40 zugeführt. Die Trennvorrichtung 32 hat eine Überlauföffnung 37. Durch diese Überlauföffnung 37 gibt die Trennvorrichtung 32 Wasser 25 ab, aus dem eine Vielzahl von Schmutzpartikeln 40 abgetrennt sind. Die abgetrennten Schmutzpartikel 40 weisen eine Korngröße G auf, die einen charakteristischen Betrag a_Max übersteigt. Die abgetrennten Schmutzpartikel 40 werden durch eine Unterlauföffnung 42 der Trennvorrichtung 32 mit dem Wasser 25 über einen Leitungsabschnitt 68 in das Gewässer 11 zurückgeführt oder in ein Abwassernetz abgegeben.For the separation of dirt particles 40 in the form of sand, clay particles or biological suspended matter from the means of the pumping device 18 Promoted water contains the plant 10 a cleaning device 30 , The cleaning device 30 includes a separator 32 , In the separator 32 There are several cyclones 34 , The separator 32 has an inlet opening 36 , Through this inlet opening 36 becomes the separator 32 the water 25 with dirt particles contained therein 29 . 40 fed. The separator 32 has an overflow opening 37 , Through this overflow opening 37 gives the separator 32 water 25 from which a large number of dirt particles 40 are separated. The separated dirt particles 40 have a grain size G that exceeds a characteristic amount a _Max . The separated dirt particles 40 be through an underflow opening 42 the separator 32 with the water 25 over a line section 68 into the water 11 recycled or discharged into a sewage network.

Die Trennvorrichtung 32 umfasst erfindungsgemäß eine Mehrzahl strömungstechnisch parallel geschalteter, insbesondere gleichartiger oder identischer Zyklone 34. Die Zyklone 34 sind in einem gemeinsamen Behälter 63 angeordnet, der die Zyklone einschließt. Der Behälter 63 ist zum überwiegenden Teil aus einem Edelstahl, insbesondere aus einem Chrom- und Nickelhaltigen Stahl hergestellt. Der Behälter 63 umfasst ein trichterförmiges Bodenabteil 62, ein Mittelabteil 64 und ein Deckenabteil 66.The separator 32 according to the invention comprises a plurality of fluidically connected in parallel, in particular identical or identical cyclones 34 , The cyclones 34 are in a common container 63 arranged, which includes the cyclones. The container 63 is made for the most part of a stainless steel, in particular of a chromium and nickel-containing steel. The container 63 includes a funnel-shaped bottom compartment 62 , a middle compartment 64 and a ceiling compartment 66 ,

Die Zyklone 34 in der Trennvorrichtung 32 bestehen aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffmaterial. Jedes Zyklon 34 weist ein Zyklongehäuse 44 auf, welches einen Hohlraum 46 umgibt. Dieser Hohlraum 46 erstreckt sich mit Verjüngung in eine Längsrichtung 48. Das Zyklongehäuse 44 hat einen Zulauf 50. Der Zulauf 50 mündet mit einer Öffnung 52 in den Hohlraum 46. Das mit der Pumpeinrichtung 18 in der Anlage 10 entsprechend der Strömungsrichtung 54 geförderte Wasser 25 wird in den Hohlraum 46 tangential eingeströmt. In dem Hohlraum 46 entsteht dabei ein Außenwirbel 56. Aufgrund der Verjüngung des Hohlraums 46 geht der Außenwirbel 56 in einen Innenwirbel 58 über. Der Innenwirbel 58 tritt durch einen an dem Zyklongehäuse 44 ausgebildeten Überlauf 60 aus dem Hohlraum 46 aus. Ein jedes Zyklongehäuse 44 hat eine Unterlauföffnung 61.The cyclones 34 in the separator 32 consist of a thermosetting or thermoplastic plastic material. Every cyclone 34 has a cyclone housing 44 on which a cavity 46 surrounds. This cavity 46 extends with taper in a longitudinal direction 48 , The cyclone housing 44 has a feed 50 , The feed 50 opens with an opening 52 in the cavity 46 , The with the pumping device 18 in the plant 10 according to the flow direction 54 subsidized water 25 gets into the cavity 46 flowed in tangentially. In the cavity 46 this creates an external vortex 56 , Due to the rejuvenation of the cavity 46 goes the outer vortex 56 in an interior vortex 58 above. The inner vertebra 58 passes through a on the cyclone housing 44 trained overflow 60 from the cavity 46 out. Every cyclone housing 44 has an underflow opening 61 ,

Die Unterlauföffnung 61 eines jeden Zyklons 34 mündet in das Bodenabteil 62 des Behälters 63. Der Überlauf 60 eines Zyklongehäuses 44 ist mit dem Deckenabteil 66 des Behälters 63 der Trennvorrichtung 32 verbunden.The underflow opening 61 of every cyclone 34 flows into the floor compartment 62 of the container 63 , The overflow 60 a cyclone housing 44 is with the ceiling compartment 66 of the container 63 the separator 32 connected.

Den Wärmetauschern 24, 26 und 28 wird somit Wasser aus dem jeweiligen Überlauf 60 eines Zyklongehäuses 44 zugeführt. Das Bodenteil 62, das Mittelteil 64 und/oder das Deckenabteil 66 sind optional mit einer Schicht aus Keramikpartikeln 65 (Nitride, Carbide o. ä.) beschichtet. Das bewirkt, dass der Behälter 61 an besonders beanspruchten Stellen nicht oder weniger stark korrodiert. Außerdem gewährleistet diese Beschichtung 65, dass die Behälterwandung vor Abrasion durch in dem Wasser 25 mitgeführte Schmutzpartikel 29, 40 geschützt ist. Es sei bemerkt, dass eine chemische Resistenz und ein Schutz der Wandung des Behälters 60 vor Abrasion auch durch ein Vernickeln, Verchromen, Plasmabeschichten etc. erzielt werden kann. Das Deckenabteil 66 der Trennvorrichtung 32 ist mit den Wärmetauschern 24, 26 und 28 verbunden.The heat exchangers 24 . 26 and 28 Thus, water is released from the respective overflow 60 a cyclone housing 44 fed. The bottom part 62 , the middle part 64 and / or the ceiling compartment 66 are optional with a layer of ceramic particles 65 Coated (nitrides, carbides, etc.). This causes the container 61 not or less strongly corroded in particularly stressed areas. In addition, this coating ensures 65 in that the container wall is protected from abrasion by in the water 25 entrained dirt particles 29 . 40 is protected. It should be noted that a chemical resistance and protection of the wall of the container 60 before abrasion also by nickel plating, chrome plating, plasma coating, etc. can be achieved. The ceiling compartment 66 the separator 32 is with the heat exchangers 24 . 26 and 28 connected.

Die 2 zeigt mit der Kurve 200 die Separationseffizienz

und mit der Kurve 202 die Durchlässigkeit

eines Zyklons 34 in der Trennvorrichtung 32, wenn dieser an dem Zulauf 50 mit einem Wasserstrom im Bereich von 10 m³/h beaufschlagt wird. Dabei ist ρ_Z(G) die Schmutzpartikel-Konzentration für Schmutzpartikel 29, 40 mit einer Korngröße G an dem Zulauf 50 und ρ_U(G) bzw. ρ_UE(G) die Schmutzpartikel-Konzentration für Schmutzpartikel 29, 40 mit einer Korngröße G an der Unterlauföffnung 61 bzw. dem Überlauf 60 eines Zyklons 34. Mittels der Zyklone 34 in der Trennvorrichtung 32 werden die in dem Wasser 25 mitgeführten Schmutzpartikel 29, 40 in Abhängigkeit ihres Korndurchmessers G separiert. Die Trennkorngröße a_K der Zyklone 34 liegt bevorzugt etwa zwischen 10 μm und 50 μm, besonders bevorzugt beträgt a_K etwa 15 μm. Schmutzpartikel, deren Korngröße G den Betrag a_Max übersteigt, gelangen (weitgehend unabhängig von ihrer Dichte) nicht zu den Wärmetauschern 24, 26 und 28.The 2 shows with the curve 200 the separation efficiency

and with the curve 202 the permeability

a cyclone 34 in the separator 32 if this at the inlet 50 with a water flow in the range of 10 m ³ / h is applied. Here, ρ _Z (G) is the dirt particle concentration for dirt particles 29 . 40 with a grain size G on the inlet 50 and ρ _U (G) or ρ _UE (G) the dirt particle concentration for dirt particles 29 . 40 with a grain size G at the underflow opening 61 or the overflow 60 a cyclone 34 , By means of cyclones 34 in the separator 32 be in the water 25 entrained dirt particles 29 . 40 separated depending on their grain diameter G. The separation grain size a _{K of} the cyclones 34 is preferably between about 10 microns and 50 microns, more preferably a _{K is} about 15 microns. Dirt particles whose grain size G exceeds the amount a _Max reach (largely independent of their density) not to the heat exchangers 24 . 26 and 28 ,

Alternativ oder zusätzlich wird durch eine Strömungsführung innerhalb des Zyklons 34 sichergestellt, dass Teilchen mit einer (durchschnittlichen) Dichte, die den Wert einer maximalen Grenzdichte rho_Max von ca. 2 g/cm³ übersteigt, zum überwiegenden Anteil der Unterlauföffnung 61 zugeführt werden – weitgehend unabhängig von ihrer Größe.Alternatively or additionally, by a flow guide within the cyclone 34 ensures that particles with an (average) density exceeding the value of a maximum limit density rho _max of approx. 2 g / cm ^{3 are} the predominant part of the underflow opening 61 be supplied largely independent of their size.

Die 3 zeigt einen Schnitt eines Zyklons 34 in der der Trennvorrichtung 32 aus 1. Der Zulauf 50 in den Zyklon mündet in einen zylindrischen Abschnitt 302 des Zyklongehäuses 44. Der Überlauf 60 umfasst ein in den zylindrischen Abschnitt 302 des Zyklongehäuses 44 ragendes Tauchrohr 304. An den zylindrischen Abschnitt 302 des Zyklongehäuses 44 schließt sich ein Gehäuseabschnitt 306 mit einem sich konisch verjüngendem Innenquerschnitt an. Der Gehäuseabschnitt 306 erstreckt sich zu der Unterlauföffnung 61.The 3 shows a section of a cyclone 34 in the separator 32 out 1 , The feed 50 in the cyclone opens into a cylindrical section 302 of the cyclone housing 44 , The overflow 60 includes one in the cylindrical section 302 of the cyclone housing 44 protruding dip tube 304 , To the cylindrical section 302 of the cyclone housing 44 closes a housing section 306 with a conically tapered inner cross section. The housing section 306 extends to the underflow opening 61 ,

Der Zulauf 50 in den Zyklon 34 hat einen mit der Innenwandung des Deckelteils 310 des zylindrischen Abschnitts 302 des Zyklongehäuses 44 fluchtenden Wandabschnitt 312. Dabei ist der Zulauf 50 mit einem eine Zulaufhöhe a und eine Zulaufbreite b aufweisenden rechteckigen Öffnungsquerschnitt ausgebildet. Das Verhältnis a/b der Zulaufhöhe a und der Zulaufbreite b betragt bei dem Zyklon 34: 1 ≤ a/b ≤ 1.3. Die Eintauchtiefe h_t des Tauchrohrs 304 in das Zyklongehäuse übersteigt dabei die Zulaufhöhe a des Zulaufs 50. Für das Verhältnis der Höhe h_z des zylindrischen Abschnitts 302 des Zyklongehäuses 44 und der Höhe h_k des Gehäuseabschnitts mit einem sich konisch verjüngenden Innenquerschnitt gilt: 1.5 ≤ h_z/h_k ≤ 2.5. Für den Öffnungswinkel ε des Gehäuseabschnitts mit dem sich konisch verjüngendem Innenquerschnitt gilt dabei: 2° ≤ ε ≤ 6°.The feed 50 in the cyclone 34 has one with the inner wall of the lid part 310 of the cylindrical section 302 of the cyclone housing 44 aligned wall section 312 , Here is the feed 50 formed with a an inlet height a and a feed width b having rectangular opening cross-section. The ratio a / b of the inlet height a and the inlet width b amounts to the cyclone 34 : 1 ≤ a / b ≤ 1.3. The immersion depth h _{t of} the dip tube 304 in the cyclone housing exceeds the inlet height a of the inlet 50 , For the ratio of the height h _{z of} the cylindrical section 302 of the cyclone housing 44 and the height h _{k of} the housing section with a conically tapered inner cross section is: 1.5 ≦ h _z / h _k ≦ 2.5. For the opening angle ε of the housing section with the conically tapered inner cross-section, the following applies: 2 ° ≤ ε ≤ 6 °.

Die 4a zeigt den Aufbau des Wärmetauschers 24 in der Anlage 10 aus 1. Der Wärmetauscher 24 ist ein Plattenwärmetauscher. Er umfasst wellenförmig profilierte Platten 402, 404, 406. Die Platten 402, 404, 406 bilden eine Plattenstapel 411. Sie sind so zusammengesetzt, dass in jeweils aufeinanderfolgenden Zwischenräumen 407, 409 abwechselnd Medium 408 mit Prozesswärme aus einer Chemie- oder Kraftwerksanlage fließt, das Wärme abgibt oder Wärme aufnimmt und Wasser 25 fließt, das von Schmutzpartikeln 40 befreit ist. Die Platten 402, 404, 406 sind nach außen und zwischen den Medien mit einer umlaufenden Dichtung 415 abgedichtet. Sie werden mittels nicht weiter dargestellter Schrauben zusammengehalten. Die 4b zeigt die Platte 404 in dem Wärmetauscher 24 der Anlage 10. Die Platte 404 hat eine Fläche 410, die mit dem Wasser 25 aus der Trennvorrichtung 32 in Kontakt ist. Die der Fläche 410 entgegensetzte Fläche 412 ist mit dem Medium 408 der Chemie- oder Kraftwerksanlage in Berührung.The 4a shows the structure of the heat exchanger 24 in the plant 10 out 1 , The heat exchanger 24 is a plate heat exchanger. It includes undulating profiled plates 402 . 404 . 406 , The plates 402 . 404 . 406 form a plate stack 411 , They are so composed that in successive intervals 407 . 409 alternating medium 408 flows with process heat from a chemical or power plant that gives off heat or absorbs heat and water 25 flows, that of dirt particles 40 is free. The plates 402 . 404 . 406 are outward and between the media with a circumferential seal 415 sealed. They are held together by means not shown screws. The 4b shows the plate 404 in the heat exchanger 24 the plant 10 , The plate 404 has an area 410 that with the water 25 from the separator 32 is in contact. The area 410 opposite surface 412 is with the medium 408 the chemical or power plant in contact.

Für einen effizienten Wärmeübertrag ist der Abstand der einzelnen Platten 402, 404, 406 in einem Plattenwärmetauscher klein, häufig kleiner als 1 mm. Damit ein Verstopfen der Strömungswege in einem Plattenwärmetauscher durch Verunreinigungen und Schmutzpartikel vermieden wird, sollte gewährleistet sein, dass das durch den Plattenwärmetauscher 24 geführte Wasser von Schmutzpartikeln befreit ist, die eine kritische Größe übersteigen.For an efficient heat transfer is the distance of the individual plates 402 . 404 . 406 small in a plate heat exchanger, often smaller than 1 mm. In order to prevent clogging of the flow paths in a plate heat exchanger by impurities and dirt particles, it should be ensured that this is ensured by the plate heat exchanger 24 Guided water is freed of dirt particles that exceed a critical size.

Die 5 zeigt eine Anlage 500 für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser, die in einem Leitungssystem 501 für Wasser 503 mehrere Trennvorrichtungen 502, 504 mit dem Aufbau der Trennvorrichtung 32 aus 1 enthält. Die Trennvorrichtung 502 enthält mehrere Zyklone 506, deren Abmessungen um den Faktor 1.5 größer sind als die Zyklone 508 in der Trennvorrichtung 504.The 5 shows a plant 500 for transferring process heat to water in a piping system 501 for water 503 several separators 502 . 504 with the structure of the separator 32 out 1 contains. The separator 502 contains several cyclones 506 whose dimensions are larger by a factor of 1.5 than the cyclones 508 in the separator 504 ,

Die Trennvorrichtung 502 in dem Leitungssystem 501 ist einem Leitungszweig 510 einem Plattenwärmetauscher 512 vorgeschaltet. Die Trennvorrichtung 504 in dem Leitungssystem 501 befindet sich in einem Leitungszweig 514 vor einem Plattenwärmetauscher 516. In einem zu den Leistungszweigen 510, 514 parallelen Leitungszweig 522 ist ein Wärmetauscher 520 angeordnet. Das Trennverhalten der Trennvorrichtung 502 und 504 ist an die Querschnitte der Strömungswege für das Wasser durch die Wärmetauscher 512, 516 angepasst. Diese Querschnitte sind in dem Wärmetauscher 512 größer als in dem Wärmetauscher 516. Die Strömungsquerschnitte im Wärmetauscher 512 sind so groß, dass dieser durch Schmutzpartikel 519 nicht zugesetzt werden kann. Der Wärmetauscher 516 ist mit vergleichsweise kleinen Strömungsquerschnitten ausgebildet. Der Wärmetauscher 520 kann von den Schmutzpartikeln 518 und 519 durchsetzt werden.The separator 502 in the pipe system 501 is a line branch 510 a plate heat exchanger 512 upstream. The separator 504 in the pipe system 501 is located in a line branch 514 in front of a plate heat exchanger 516 , In one of the power branches 510 . 514 parallel line branch 522 is a heat exchanger 520 arranged. The separation behavior of the separator 502 and 504 is at the cross sections of the flow paths for the water through the heat exchangers 512 . 516 customized. These cross sections are in the heat exchanger 512 larger than in the heat exchanger 516 , The flow cross sections in the heat exchanger 512 are so big, that this by dirt particles 519 can not be added. The heat exchanger 516 is formed with comparatively small flow cross-sections. The heat exchanger 520 can from the dirt particles 518 and 519 to be interspersed.

Aufgrund der unterschiedlichen Skalierung der Zyklone 506, 508 haben die Trennvorrichtungen 502 bzw. 504 ein unterschiedliches Trennverhalten für Schmutzpartikel 518, 519, die in dem Leitungssystem 501 mitgeführt sind.Due to the different scaling of the cyclones 506 . 508 have the separators 502 respectively. 504 a different separation behavior for dirt particles 518 . 519 that in the pipe system 501 are taken.

Die 6 zeigt mit den Kurven 602 und 604 die Separationseffizienzen S₁, S₂ und mit den Kurven 606 und 608 die Durchlässigkeiten D₁, D₂ der Zyklone 506, 508 in den Trennvorrichtungen 502 und 504 aus 5 für Schmutzpartikel. Aufgrund der unterschiedlichen Bemaßung der Zyklone 506, 508 ist die Trennkorngröße a_K1 der Zyklone 506 größer als die Trennkorngröße a_K2 der Zyklone 508. Die Geometrie des Strömungsweges für das Wasser 503 durch den Plattenwärmetauscher 512 in dem Leitungszweig 510 und den Strömungsprozess in dem Plattenwärmetauscher 516 in dem Leitungszweig 514 ist an diese unterschiedliche Trennkorngröße angepasst.The 6 shows with the curves 602 and 604 the separation efficiencies S ₁ , S ₂ and with the curves 606 and 608 the permeabilities D ₁ , D _{2 of} the cyclones 506 . 508 in the separators 502 and 504 out 5 for dirt particles. Due to the different dimensions of the cyclones 506 . 508 is the separation grain size a _{K1 of} the cyclones 506 greater than the separation grain size a _{K2 of} the cyclones 508 , The geometry of the flow path for the water 503 through the plate heat exchanger 512 in the line branch 510 and the flow process in the plate heat exchanger 516 in the line branch 514 is adapted to this different separation grain size.

Die 7 zeigt ein Wärmekraftwerk 700 mit einer Anlage 702 für das Übertragen von Prozesswärme auf Wasser 706 aus einem Gewässer 704. Die Anlage 702 umfasst eine Fördereinrichtung 708. Die Fördervorrichtung 708 enthält eine Pumpe 710, mit der das Wasser aus dem Gewässer 704 durch ein Rechensystem 712 in ein Leitungssystem 714 und weiter zu einer Reinigungseinrichtung 716 gepumpt werden kann. Die Reinigungseinrichtung 716 umfasst zwei Trennvorrichtungen 718, 720 mit Zyklonen 722, 724. Die Trennvorrichtungen 718, 720 ermöglichen das Abtrennen von Schmutzpartikeln 715 aus dem Wasser 706. Die Trennvorrichtungen 718, 720 sind in dem Leitungssystem 714 in Reihe geschaltet, d. h. hintereinander angeordnet. Die Zyklone 724 in der Trennvorrichtung 720 sind relativ zu den Zyklonen 722 in der Trennvorrichtung 718 insbesondere maßstäblich verkleinert. Dies bewirkt insbesondere, dass die Trennkorngröße der Zyklone 722 größer ist, als diejenige der Zyklone 724.The 7 shows a thermal power plant 700 with a facility 702 for transferring process heat to water 706 from a body of water 704 , The attachment 702 includes a conveyor 708 , The conveyor 708 contains a pump 710 with which the water from the waters 704 through a computing system 712 in a pipe system 714 and on to a cleaning device 716 can be pumped. The cleaning device 716 includes two separators 718 . 720 with cyclones 722 . 724 , The separators 718 . 720 allow the removal of dirt particles 715 out of the water 706 , The separators 718 . 720 are in the pipe system 714 connected in series, ie arranged one behind the other. The cyclones 724 in the separator 720 are relative to the cyclones 722 in the separator 718 especially scaled down to scale. This causes in particular that the separation grain size of the cyclones 722 larger than that of the cyclones 724 ,

Die Trennvorrichtungen 718, 720 weisen ein Bodenabteil 726, 728 auf, das in einen Leitungsabschnitt 730, 732 mündet, über den Wasser mit Schmutzpartikeln an das Gewässer 706 oder in ein Abwassernetz abgegeben werden kann.The separators 718 . 720 have a floor compartment 726 . 728 on that in a line section 730 . 732 flows through the water with dirt particles to the water 706 or can be discharged into a sewage network.

Die Trennvorrichtung 718 hat eine Zulauföffnung 735. Die Überlauföffnung 734 der Trennvorrichtung 718 ist an die Zulauföffnung 736 der Trennvorrichtung 720 angeschlossen. Die Überlauföffnung 738 der Trennvorrichtung 720 ist über einen Leitungsabschnitt 740 mit einem Kühlturmkreislauf 742 in dem Wärmekraftwerk 700 verbunden. Darüber hinaus ist die Überlauföffnung 738 der Trennvorrichtung 720 durch einen Leitungsabschnitt 744 über einen Ionentauscher 746 an ein Leitungssystem 746 für das Zuführen von Speisewasser in den Kessel 748 des Wärmekraftwerks 700 angeschlossen. In dem Leitungssystem 746 für das Zuführen von Speisewasser gibt es Wärmetauscher 750, 752; mittels der Wärmetauscher 750, 752 wird das dem Kessel 748 zugeführte Speisewasser mit Dampf aus der Dampfturbine 754 vorgewärmt.The separator 718 has an inlet opening 735 , The overflow opening 734 the separator 718 is at the inlet opening 736 the separator 720 connected. The overflow opening 738 the separator 720 is over a line section 740 with a cooling tower circuit 742 in the thermal power plant 700 connected. In addition, the overflow opening 738 the separator 720 through a line section 744 via an ion exchanger 746 to a pipe system 746 for feeding feed water into the boiler 748 of the thermal power plant 700 connected. In the pipe system 746 There are heat exchangers for feeding feed water 750 . 752 ; by means of the heat exchanger 750 . 752 will that be the kettle 748 supplied feed water with steam from the steam turbine 754 preheated.

Die 8 zeigt eine Anlage 800 zum Übertragen von Prozesswärme auf Wasser in einem Wärmekraftwerk mit einem Kühlturm 802. Der Kühlturm 802 enthält einen Ventilator 804. Mittels des Ventilators 804 wird ein Luftstrom 806 erzeugt. Mit dem Luftstrom 806 kann Kühlwasser 808 aus dem Wärmetauscher 810 Wärme entzogen werden. Der Kühlturm 802 hat ein Auffangbecken 812 für das Kühlwasser 808. Aus dem Auffangbecken wird das Kühlwasser 808 mittels einer Förderpumpe 814 durch ein Leitungssystem 809 geführt. Über einen Einlauf 803 wird das Kühlwasser schließlich durch eine Trennvorrichtung 816 für im Kühlwasser 808 mitgeführte Schmutzpartikel 818 geleitet. Die Trennvorrichtung 816 enthält mehrere Zyklone 820. Der Aufbau der Trennvorrichtung 816 entspricht dem Aufbau der Trennvorrichtung 32 aus 1. Das mittels der Trennvorrichtung 816 von Schmutzpartikeln 818 befreite Kühlwasser 808 wird über das Leitungssystem 809 durch die Wärmetauscher 810 geführt und von dort über einen Auslauf 807 des Leitungssystems 809 in einen Kühlwasserzulauf 805 des Kühlturms 802 geleitet.The 8th shows a plant 800 for transferring process heat to water in a thermal power plant with a cooling tower 802 , The cooling tower 802 contains a fan 804 , By means of the fan 804 becomes an airflow 806 generated. With the airflow 806 can cool water 808 from the heat exchanger 810 Heat to be withdrawn. The cooling tower 802 has a catch basin 812 for the cooling water 808 , The catch basin becomes the cooling water 808 by means of a feed pump 814 through a pipe system 809 guided. About an enema 803 Finally, the cooling water is passed through a separator 816 for in cooling water 808 entrained dirt particles 818 directed. The separator 816 contains several cyclones 820 , The structure of the separator 816 corresponds to the structure of the separator 32 out 1 , The means of the separator 816 of dirt particles 818 freed cooling water 808 is over the pipe system 809 through the heat exchangers 810 led and from there over an outlet 807 of the pipe system 809 in a cooling water inlet 805 of the cooling tower 802 directed.

Zusammenfassend sind folgende bevorzugte Merkmale hervorzuheben: Die Erfindung betrifft eine Anlage 10 für das Übertragen von Wärme, insbesondere von Prozesswärme auf ein in einem Leitungssystem 12 geführtes fluides Medium 25. Alternativ oder zusätzlich kann die Anlage 10 für das Entziehen von Wärme aus einem solchen fluiden Medium 25 vorgesehen sein (d. h. für eine Übertragung von Kälte). Die Anlage enthält wenigstens einen in dem Leitungssystem 12 angeordneten Wärmetauscher 24, 26, 28. Dem Wärmetauscher 24, 26, 28 wird über das Leitungssystem 12 fluides Medium 25 zugeführt. Der Wärmetauscher 24, 26, 28 überträgt Wärme oder Kälte auf das fluide Medium 25. Die Anlage 10 enthält eine Reinigungseinrichtung 30 für das Abtrennen von Schmutzpartikeln 40 aus dem fluiden Medium 25, das nach Passieren der Reinigungseinrichtung einem Wärmetauscher 24, 26, 28 zugeführt wird. Die Reinigungseinrichtung 30 enthält wenigstens eine über eine Zulauföffnung 36 mit fluidem Medium 25 beaufschlagte Trennvorrichtung 32 für (in dem fluiden Medium 25 mitgeführte) Schmutzpartikel 40. Die Trennvorrichtung 32 gibt durch eine über einen Leitungsabschnitt 12 mit dem wenigstens einen Wärmetauscher 24, 26, 28 verbundene Überlauföffnung 37 fluides Medium 38 ab, in dem im wesentlichen Schmutzpartikel 40 mit einer einen charakteristischen Betrag (a_Max) unterschreitenden Korngröße G mitgeführt werden. An einer Unterlauföffnung 42 der Trennvorrichtung 32 werden die dem (über den Überlauf abgegebenen) fluiden Medium 25 entzogenen Schmutzpartikel 40 bereitgestellt.In summary, the following preferred features should be emphasized: The invention relates to a system 10 for the transfer of heat, in particular of process heat to a in a pipe system 12 guided fluid medium 25 , Alternatively or additionally, the plant 10 for removing heat from such a fluid medium 25 be provided (ie for a transmission of cold). The plant contains at least one in the piping system 12 arranged heat exchanger 24 . 26 . 28 , The heat exchanger 24 . 26 . 28 is over the pipe system 12 fluid medium 25 fed. The heat exchanger 24 . 26 . 28 transfers heat or cold to the fluid medium 25 , The attachment 10 contains a cleaning device 30 for the separation of dirt particles 40 from the fluid medium 25 after passing through the cleaning device, a heat exchanger 24 . 26 . 28 is supplied. The cleaning device 30 contains at least one via an inlet opening 36 with fluid medium 25 applied separation device 32 for (in the fluid medium 25 entrained) dirt particles 40 , The separator 32 through one over a line section 12 with the at least one heat exchanger 24 . 26 . 28 connected overflow opening 37 fluid medium 38 in which essentially dirt particles 40 be carried with a characteristic amount (a _max ) undershot grain size G. At an underflow opening 42 the separator 32 become the fluid medium (released via the overflow) 25 extracted dirt particles 40 provided.

Claims

Investment ( 10 . 500 . 702 . 800 ) for the transfer of heat, in particular process heat, or from cold to one in a pipe system ( 12 . 501 . 714 . 809 ) guided fluid medium ( 25 . 503 . 706 . 808 ) with at least one in a pipeline system ( 12 . 501 . 714 . 809 ) arranged heat exchanger ( 24 . 26 . 28 . 512 . 516 . 520 . 750 . 752 . 820 ), via which fluid medium ( 25 . 503 . 706 . 808 ) and the heat or cold on the fluid medium ( 25 . 503 . 706 . 808 ) transmits; and with a cleaning device ( 30 . 502 . 504 . 716 . 816 ) for the removal of dirt particles ( 40 ) from the fluid medium ( 25 . 503 . 706 . 808 ), wherein the fluid medium after flowing through the cleaning device, the at least one heat exchanger ( 24 . 26 . 28 . 512 . 516 . 520 . 750 . 752 . 820 ), the cleaning device ( 30 . 502 . 504 . 716 . 816 ) at least one separating device ( 32 ) for in the fluid medium ( 25 ) entrained dirt particles ( 40 ), which - via an inlet opening ( 36 ) with fluid medium ( 25 ) and which - at an underflow opening ( 42 ) the fluid medium ( 25 ) removed dirt particles ( 40 ), wherein the fluid medium ( 38 ) essentially dirt particles ( 40 ) having a grain size G exceeding a characteristic amount (a _max ) and / or dirt particles ( 40 ) are deprived of a density exceeding a further characteristic amount (rho _max ), and which - by an overflow opening ( 37 ) fluid medium ( 38 ) with a reduced compared to the state at the inlet opening dirt particle concentration.

Plant according to claim 1, characterized in that the at least one separating device ( 32 ) at least one cyclone ( 34 ) with a cyclone housing ( 44 ) having a longitudinally tapered cavity (FIG. 46 ) and that one inlet ( 50 ) for tangential inflow of fluid medium ( 25 ) from the piping system ( 12 ), which in the cavity ( 46 ) a primary vertebra ( 56 ) due to the rejuvenation of the cavity ( 46 ) into a secondary vortex ( 58 ) passing through one on the housing ( 44 ) formed by a line section with the at least one heat exchanger ( 24 . 26 . 28 ) connected overflow ( 60 ) from the cavity ( 46 ) exit.

Plant according to claim 2, characterized in that the inlet ( 50 ) in a cylindrical section 302 ) of the cyclone housing ( 44 ) and the overflow ( 60 ) in the cylindrical section ( 302 ) of the cyclone housing ( 44 ) protruding dip tube ( 304 ), wherein on the cylindrical portion ( 302 ) of the cyclone housing ( 44 ) a housing section ( 306 ) adjoins with a conically tapered inner cross-section which extends to an underflow opening ( 61 ).

Plant according to claim 3, characterized in that the inlet ( 50 ) one with an inner wall of a cover part ( 310 ) of the cylindrical section ( 302 ) of the cyclone housing ( 44 ) aligned wall section ( 312 ) and is thereby formed with a inlet height a and an inlet width b having rectangular opening cross section, wherein for the ratio a / b of the inlet height a and the inlet width b applies: 1 ≤ a / b ≤ 1.3, wherein the immersion depth h _{t of} the dip tube ( 304 ) in the cyclone housing ( 44 ) exceeds the inlet height a, wherein for the ratio of the height h _{z of} the cylindrical portion ( 302 ) of the cyclone housing ( 44 ) and the height h _{k of} the housing section ( 306 ) with a conically tapered inner cross-section: 1.5 ≦ h _z / h _k ≦ 2.5, and wherein for the opening angle ε of the housing section ( 306 ) with the conically tapered inner cross section: 2 ° ≤ ε ≤ 6 °.

Installation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cleaning device ( 76 ) several in a line section ( 714 ) arranged in series one behind the other and each via an inlet opening ( 735 . 736 ) with fluid medium ( 706 ) acted upon separation devices ( 718 . 720 ) for in the fluid medium ( 706 ) entrained dirt particles ( 715 ) through an overflow opening ( 734 . 738 ) fluid medium ( 706 ), in which essentially no dirt particles ( 715 ) are carried along with a grain size G exceeding a characteristic amount (a _max ), and at an underflow opening ( 730 . 732 ) the dirt particles removed from the fluid medium discharged via the overflow ( 715 ), wherein the characteristic amount (a _max ) for the particle size G of the separation devices ( 718 . 720 ) is different.

Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conduit system ( 12 ) an enema ( 21 ) taken from the environment fluid medium in the form of river, sea or seawater ( 4 ) and has an outlet ( 29 ), via the fluid medium in the form of river, sea or seawater ( 4 ) can be returned to the environment.

Installation according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fluid medium in the conduit system ( 12 ) by means of at least one feed pump ( 20 . 22 ) is moved, the inlet opening ( 36 ) of the separating device ( 32 ) fluid medium ( 25 ), which is pressurized.

Plant according to claim 7, characterized in that the suction side of the at least one feed pump ( 20 . 22 ) in the pipe system ( 12 ) a filtration unit in the form of a Grobrechens ( 14 ) and / or a fine screen ( 16 ) is arranged.

Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conduit system ( 809 ) an enema ( 803 ) and one with a cooling water inlet ( 805 ) of the cooling tower ( 802 ) associated outlet ( 807 ), wherein the inlet with a catch basin ( 812 ) for cooling water ( 808 ) of the cooling tower ( 802 ) connected is.

Installation according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one heat exchanger is preferably designed as a plate heat exchanger ( 24 ) or as a cooling point of a functional unit.

Plant according to claim 10, characterized in that the plate heat exchanger ( 24 ) stacked heat exchanger plates ( 402 . 404 . 406 ), wherein in each case two adjacent plates ( 402 . 404 ) with the interposition of a circumferential seal ( 405 ) form a flow gap, wherein flow gaps between two adjacent plates ( 404 . 408 ) can be fed with fluid medium and according to their sequence in a plate stack ( 411 ) via inlet openings and outlet openings alternately from a heat-emitting ( 408 ) or from a heat-absorbing medium ( 25 ) can be flowed through.

Thermal power plant ( 700 ) with a plant ( 7 . 16 ) according to one of claims 1 to 11.