DE29812505U1

DE29812505U1 - Vorrichtung zum Reinigen von Röhrenwärmetauschern

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Publication number: DE29812505U1
Application number: DE29812505U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2008-07-15

Description

TER MEER STEINMEISTER & PARTNER GBR

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing.

Peter Urner, Dipl.-Phys. Manfred Wiebusch

Gebhard Merkle. Dipl.-Ing. (FH)

Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse

D-81679 MÜNCHEN D-33617 BIELEFELD

BERPOl/98 13.7.1998

Hennann Heeren

Herrenwall 12a 26427 Esens

Stefan Berkenbusch

Rüdesheimer Str. 65197 Wiesbaden

VORRICHTUNG ZUM REINIGEN VON RÖHRENWÄRMETAUSCHERN

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Röhrenwärmetauschern, mit einem Leitungssystem zum Hindurchleiten einer Flüssigkeit durch den Wärmetauscher und einem mit dem Leitungssystem verbundenen Behälter für Reinigungskörper, die mit der Flüssigkeit durch den Wärmetauscher transportiert werden.

Solche Vorrichtungen dienen insbesondere zum Reinigen von Wärmetauschern in Kraftwerksanlagen. Während des Reinigungsbetriebs werden die zumeist kugelförmigen Reinigungskörper, die in großer Zahl in dem von Kühlwasser durchströmten Behälter enthalten sind, mit Hilfe einer Pumpe in den regulären Kühlkreislauf des Wärmetauschers eindosiert, so daJ3 sie mit der Strömung des Kühlwassers durch das Röhrensystem des Wärmetauschers transportiert werden und dort durch Abrasion die Innenwände der Röhren reinigen. Stromabwärts des Wärmetauschers werden die Kugeln mit einem Sieb aufgefangen und für einen erneuten Durchlauf wieder in den Behälter eingegeben.

Ein alternatives Verfahren zum Reinigen von Röhrenwärmetauschern besteht darin, daß die nach Art einer Batterie parallel zueinander angeordneten Röhren des Wärmetauschers mit Hilfe von Bürsten gereinigt werden. Jede Röhre enthält dann permanent eine Reinigungsbürste, die durch abwechselnde Umkehr der Strömungsrichtung in dem Rohr hin- und herbewegt wird. Mit diesem Verfahren läßt sich eine gründlichere Reinigung der Rohre erreichen.

Ein Nachteil beider Systeme besteht jedoch darin, daß im ersteren Fall durch das dauernd im Kühlwasserkreislauf verbleibende Auffangsieb und im letzteren Fall, wenn auch in geringerem Maße, durch die permanent im System bleibenden Reinigungsbürsten der Strömungswiderstand für das Wärmemedium vergrößert wird, so daß sich ein erhöhter Energiebedarf für die Umwälzpumpen ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Energieeinsatz eine einfache und gründliche Reinigung des Wärmetauschers ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je ein Behälter für Reinigungskörper in Strömungsrichtung vor und hinter dem Wärmetauscher angeordnet ist und daß das Leitungssystem eine Anordnung aus Ventilen und Bypässen enthält, mit der die Flüssigkeit und die Reinigungskörper abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch den Wärmetauscher leitbar sind.

Mit dieser Vorrichtung erfolgt die Reinigung des Wärmetauschers in zwei Phasen. Zu Beginn der ersten Phase sind die als Reinigungskörper dienenden Kugeln in einem der beiden Behälter untergebracht, und während des Reinigungsprozesses werden sie mit dem Kühlwasser durch den Wärmetauscher transportiert und dann in dem anderen Behälter aufgefangen und gesammelt. Wenn alle oder nahezu alle Kugeln den zweiten Behälter erreicht haben, wird die Strömungsrichtung umgekehrt, so daß die Kugeln den Wärmetauscher in der zweiten Phase in entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Wenn die Kugeln auf diese Weise wieder in den ersten Behälter gelangt sind, kann unverzüglich oder nach einer gewissen Pause ein neuer Zyklus beginnen. Die Zyklen können je nach Reinigungsbedarf beliebig oft wiederholt werden, so daß ein wartungsfreier oder zumindest wartungsarmer Dauerbetrieb des Reinigungssystems ermöglicht wird. Andererseits ist es jederzeit möglich, den Reinigungsprozej3 auszusetzen, so daJ3 in den Phasen, in denen keine Kugeln durch den Wärmetauscher transportiert werden, ein Betrieb des Wärmetauschers mit geringem Strömungswiderstand möglich ist. Durch die ständige Umkehr der Bewegungsrichtung der Kugeln wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine besonders gründliche Reinigung des Wärmetauschers erreicht. Darüber hinaus ist es mit dieser Vorrichtung auf einfache Weise möglich, Grobverschmutzungen, die insbesondere bei Frischwasseranlagen auftreten können, einfach durch Umkehr der Strömungsrichtung zu beseitigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:

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Fig. 1 ein Schaltschema der Vorrichtung in dem Zustand während des Normalbetriebs des Wärmetauschers ohne Reinigung;

Fig. 2 den Zustand der Vorrichtung während der ersten Phase des Reinigungszyklus;

Fig. 3 den Zustand der Vorrichtung während der zweiten Phase des Reinigungszyklus; und

Fig. 4 den Zustand der Vorrichtung während der Beseitigung von

Grobverschmutzungen.

In Figur 1 sind schematisch in der Form eines Blockdiagramms ein Wärmetauscher 10 und ein Leitungssystem 12 gezeigt. Das Leitungssystem weist eine Zulaufleitung 14 auf, die über ein erstes Hauptventil 16 zu einem Einlaß 18 des Wärmetauschers führt. Eine Rücklaufleitung 20 enthält ein zweites Hauptventil 22 und ist an einen Auslaß 24 des Wärmetauschers 10 angeschlossen.

Eine Zweigleitung 26 zweigt stromaufwärts des Hauptventils 16 von der Zulaufleitung 14 ab und führt über ein erstes Reinigungsventil 28 und eine erste Einlaßleitung 30 zum Einlaß eines ersten Behälters 32, der eine Vielzahl von als Reinigungskörpern dienenden Kugeln 34 enthält. Eine erste Einspeisungsleitung 36 verbindet den Behälter 32 mit der Rücklaufleitung 20.

Der Behälter 32 ist außerdem über eine erste Bypassleitung 38 mit einem zweiten Reinigungsventil 40 verbunden, das seinerseits über eine Zweigleitung 42 mit der Rücklaufleitung 20 stromabwärts des zweiten Hauptventils 22 verbunden ist. In dem Behälter 32 ist ein Sieb 44 angeordnet, das den Eintritt der Kugeln 34 in die Bypassleitung 38 verhindert.

Ein zweiter Behälter 46 für die Kugeln 34 ist im gezeigten Beispiel spiegelbildlich zu dem ersten Behälter 32 ausgebildet, und beide Behälter sind zu einem Verbundbehälter zusammengefaßt. Eine zweite Einlaßleitung 48 verbindet das erste Reinigungsventil 28 mit dem Einlaß des zweiten Behälters 46. Vom Auslaß des zweiten Behälters 46 führt eine zweite Einspeisungsleitung 50 zu dem Abschnitt der Zulaufleitung 14, der zwischen dem ersten

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Hauptventil 16 und dem Wärmetauscher 10 liegt. Weiterhin ist an den zweiten Behälter 46 eine wiederum durch ein Sieb geschützte zweite Bypassleitung 52 angeschlossen, die zu dem zweiten Reinigungsventil 40 führt.

Eine dritte Bypassleitung 54 verbindet den Einlaß 18 des Wärmetauschers 10 mit dem stromabwärts des zweiten Hauptventils 22 gelegenen Abschnitt der Rücklaufleitung 20 und enthält ein Sperrventil 56.

Die beiden Reinigungsventile 28 und 40 sind im gezeigten Beispiel als Mehr-Wegeventile mit drei Schaltstellungen ausgebildet. In dem in Figur 1 gezeigten Zustand befinden sich diese Ventile in der Sperrstellung, während die beiden Hauptventile 16 und 22 geöffnet sind. Das Sperrventil 56 befindet sich in der Sperrstellung. Das Kühlwasser wird mit Hilfe einer nicht gezeigten Pumpe in dem Leistungssystem 12 umgewälzt und strömt von der Zulaufleitung 14 durch den Wärmetauscher 10 zu der Rücklaufleitung 20, wie durch Pfeile in Figur 1 angegeben wird. Dieser Zustand entspricht dem Normalbetrieb des Wärmetauschers, d.h., dem Betrieb ohne Reinigungsvorgang.

Der Reinigungsprozeß soll nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 erläutert werden. Es wird angenommen, daß sich sämtliche Kugeln 34 zunächst in dem ersten Behälter 32 befinden, wie in Figur 2 gezeigt ist. Die beiden Hauptventile 16 und 22 sind während des Reinigungsbetriebs gesperrt, und in einer ersten Reinigungsphase, die in Figur 2 dargestellt ist, befinden sich die beiden Reinigungsventile 28 und 40 jeweils in einer Schaltstellung R. In dieser Stellung ist die Zweigleitung 26 mit der ersten Einlassleitung 30 verbunden, und das zweite Reinigungsventil 40 verbindet die zweite Bypassleitung 52 mit der Zweigleitung 42. Das Kühlwasser strömt somit von der Zulaufleitung 14 über die Zweigleitung 26 und die erste EinlaJ3leitung 30 in den Behälter 32. Von dort gelangt das Kühlwasser über die erste Einspeisungsleitung 36 in den stromaufwärtigen Teil der Rücklaufleitung 20, so daß der Wärmetauscher 10 entgegengesetzt zur regulären Strömungsrichtung von dem Kühlwasser durchströmt wird. Vom Einlaß des Wärmetauschers 10 gelangt das Kühlwasser über die zweite Einspeisungsleitung 50, den zweiten Behälter 46, die zweite Bypassleitung 52 und die Zweigleitung 42 unter Umgehung des ersten Behälters 32 in den stromabwärtigen Teil der Rücklaufleitung 20. Bei der Strömung des Kühlwassers durch den Wärmetauscher 10 werden die Kugeln 34 mitgenommen, so daß sie die Röhren des Wärmetau-

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schers reinigen und dann im zweiten Behälter 46 gesammelt werden.

Wenn alle oder nahezu alle Kugeln 34 den zweiten Behälter 46 erreicht haben, wie in Figur 3 gezeigt ist, so wird die zweite Reinigungsphase eingeleitet, indem die Reinigungsventile 28 und 40 in eine Schaltstellung V umgeschaltet werden. In dieser Stellung ist die Zweigleitung 26 mit der zweiten EinlaJ31eitung 48 verbunden, und die erste Bypassleitung 38 ist mit der Zweigleitung 42 verbunden. Das Kühlwasser strömt somit von der Einlaßleitung 14 über die Zweigleitung 26 und die zweite Einlaßleitung 48 in den zweiten Behälter 46 und von dort über die zweite Einspeisungsleitung 50 in den stromabwärts des Hauptventils 16 gelegenen Abschnitt der Zulaufleitung 14. Nach Durchströmen des Wärmetauschers 10 in der regulären Strömungsrichtung gelangt das Kühlwasser über den stromaufwärtigen Teil der Rücklaufleitung 20 und die erste Einspeisungsleitung 36 in den ersten Behälter 32 und von dort unter Umgehung des zweiten Behälters 46 über die erste Bypassleitung 38 und die Zweigleitung 42 zum stromabwärtigen Abschnitt der Rücklaufleitung 20. Die Kugeln 34 werden auf diese Weise wieder vom zweiten Behälter 46 durch den Wärmetauscher 10 zum ersten Behälter 32 zurücktransportiert und erneut im Behälter 32 gesammelt, so daß sich im Bedarfsfall wieder die in Figur 2 gezeigte Phase eines nächsten Reinigungszyklus anschließen kann. Falls keine weitere Reinigung erforderlich ist, wird die Vorrichtung wieder auf Normalbetrieb gemäß Figur 1 umgeschaltet.

Falls der Wärmetauscher 10 über die Zulaufleitung 14 mit Frischwasser gespeist wird, können sich mit dem Frischwasser mitgeführte Grobverschmutzungen lose im Wärmetauscher 10 ablagern. Diese Ablagerungen werden sich vornehmlich in der Nähe des Einlasses 18 bilden. Figur 4 illustriert eine Betriebsweise der Vorrichtung, mit der diese Grobverschmutzungen auf einfache Weise beseitigt werden können.
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Zu diesem Zweck wird das Sperrventil 56 geöffnet, während die Hauptventile 16 und 22 sowie das zweite Reinigungsventil 40 gesperrt werden. Das erste Reinigungsventil 28 wird in die Stellung R geschaltet.

Das Kühlwasser strömt somit über das erste Reinigungsventil 28 und die erste Einlaßleitung 30 sowie durch den ersten Behälter 32 und die erste Einspeisungsleitung 36 zum Auslaß des Wärmetauschers 24. Zuvor wurden samt-

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liehe Kugeln 34 aus dem ersten Behälter 32 in den zweiten Behälter 46 überführt, so daß die Kugeln dem Kühlwasser keinen erhöhten Strömungswiderstand entgegensetzen. Vom EinlajB 18 des Wärmetauschers 10 fliejßt das Kühlwasser über die dritte Bypassleitung 54 und das geöffnete Sperrventil 56 zum stromabwärtigen Abschnitt der Rücklaufleitung 20. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 10 entgegengesetzt zur regulären Strömungsrichtung vom Kühlwasser durchspült, so daß die losen Grobverschmutzungen aus dem EinlaJSbereich entfernt werden.

Die Hauptventile 16, 22, die Reinigungsventile 28 und 40 sowie das Sperrventil 56 können als von Hand schaltbare Ventile oder wahlweise auch elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigte Ventile ausgebildet sein. Es ist auch möglieh, den Füllungsgrad der Behälter 32, 46 mit Kugeln mit Hilfe von geeigneten Sensoren zu überwachen und die Umsteuerung zwischen der ersten und zweiten Phase des Reinigungsprozesses automatisch vorzunehmen. Die Behälter 32 und 46 können wahlweise auch räumlich voneinander getrennt sein.

Die Reinigungsventile 28 und 40, die im gezeigten Beispiel als Mehrwegeventile ausgebildet sind, können wahlweise auch durch entsprechend geschaltete und angeschlossene Einzelventile ersetzt werden.

Claims

TERMEER STEINMEISTER &iPÄPifNtft feßfc * *'H t BERPOl/98 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Reinigen von Röhrenwärmetauschern, mit einem Leitungssystem (12) zum Hindurchleiten einer Flüssigkeit durch den Wärme tau scher (10) und einem mit dem Leitungssystem verbunden Behälter (32, 46) für Reinigungskörper (34), die mit der Flüssigkeit durch den Wärmetauscher transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Behälter (32, 46) in Strömungsrichtung vor und hinter dem Wärmetauscher (10) angeordnet ist und daj3 das Leitungssystem (12) eine Anordnung aus Ventilen (28, 40) und Bypässen (38, 52) enthält, mit der die Flüssigkeit und die Reinigungskörper (34) abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch den Wärmetauscher (10) leitbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (28, 40) als Mehrwegeventile ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (28, 40) automatisch, in Abhängigkeit vom Füllungsgrad der Behälter (32, 46) mit Reinigungskörpern, umschaltbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daJ3 je ein Hauptventil (16, 22) in einer zum Wärmetauscher (10) führenden Zulaufleitung (14) und einer vom Wärmetauscher kommenden Rücklaufleitung (20) angeordnet ist und daß die Behälter (32, 46) über zugehörige Reinigungsventile (26, 40) parallel zu den Hauptventilen (16, 22) geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dajS an jeden Behälter (32, 46) eine Einlaßleitung (30, 48) zum Einleiten der Flüssigkeit in einer ersten Strömungsrichtung, eine Einspeisungsleitung (36, 50) für den Austrag der Reinigungskörper (34) in der ersten Strömungsrichtung sowie eine Bypassleitung (38, 52) zum Ableiten der Flüssigkeit in der entgegengesetzten Strömungsrichtung angeschlossen sind, und daß vor der Mündung der Bypassleitung (38, 52) jeweils ein Sieb (44) angeordnet ist.

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6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behälter (32, 46) zu einem Verbundbehälter mit zwei getrennten Kammern zusammengefaßt sind.