DE3032944A1 - Tube bundle heat exchanger - esp. as cooler for gases from pyrolytic coating processes, has cleaning brushes in tubes - Google Patents

Tube bundle heat exchanger - esp. as cooler for gases from pyrolytic coating processes, has cleaning brushes in tubes

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DE3032944A1
DE3032944A1 DE19803032944 DE3032944A DE3032944A1 DE 3032944 A1 DE3032944 A1 DE 3032944A1 DE 19803032944 DE19803032944 DE 19803032944 DE 3032944 A DE3032944 A DE 3032944A DE 3032944 A1 DE3032944 A1 DE 3032944A1
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Harald 8756 Kahl Löser
Gerhard 6464 Altenhaßlau Schmidt
Wolfgang 6450 Hanau Warzawa
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Nukem GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G7/00—Cleaning by vibration or pressure waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/08—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted

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Abstract

A tube bundle heat exchanger, esp. for cooling flue gases and the like contg. soot particles or other sedimenting and condensing substances, has axially movable cleaning elements in each tube; where each cleaning element comprises a straight rod with a helix, esp. a helical brush, fixed to it and sweeping the inner face of the tubes. All the cleaning elements are connected to a drive mechanism, more specifically a reciprocating drive executing a stroke at least 10% larger than one half of the pitch of a helix. In addn, a knocker may be attached to the linking element between the cleaners and the drive. Uses include partic. for cooling heat exchangers in which the waste gases result from the pyrolytic coating of small particles withcaith carbon.

Description

Rohrbündelwärmetauscher Shell and tube heat exchanger

Gegenstand der Erfindung ist ein Rohrbündelwärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von Abgasen, die Rußpartikeln bwz. andere sedimentierende oder kondensierende Substanzen enthalten.The invention relates to a tube bundle heat exchanger, in particular for cooling exhaust gases, the soot particles or. other sedimenting or condensing Contain substances.

Die hohen Abgastemperaturen von Wirbelbettanlagen, in denen z.B. chemische Umsetzungen erfolgen, beanspruchen das gesamte Abgassystem, wie Ventile, Dichtungen und Filter, außerordentlich. Die Abgase müssen daher gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt in vielen Fällen in Rohrbündelwärmetauschern.The high exhaust gas temperatures of fluidized bed systems, in which e.g. chemical Implementations take place, stress the entire exhaust system, such as valves, seals and filters, extraordinary. The exhaust gases must therefore be cooled. The cooling takes place in many cases in tube bundle heat exchangers.

Oft enthalten die Abgase jedoch sedimentierende oder kondensierende Substanzen. Dies ist u.a. bei der pyrolytischen Beschichtung von kleinen Teilchen mit Kohlenstoff der Fall, wobei das Abgas Ruß enthält. Der Ruß setzt sich in den Rohrleitungen der Rohrbündelwärmetauscher ab, wirkt nach kurzer Zeit als Isolator und reduziert die Wärmeabfuhr erheblich.Often, however, the exhaust gases contain sedimenting or condensing Substances. This is for example the pyrolytic coating of small particles the case with carbon, the exhaust gas containing soot. The soot settles in the After a short time, it acts as an insulator and significantly reduces heat dissipation.

Durch derartige Ablagerungen kommt es zu Schäden im Abgassystem und gegebenenfalls zu Umweltbelastungen. Besonders kritisch ist dies auch bei entsprechenden Anlagen aus dem kerntechnischen Arbeitsbereich. Eine Reinigung der Rohrbündel ist nur bei Stillegung der Anlagen möglich, oft erst nach dem Ausbau.Such deposits cause damage to the exhaust system and possibly to environmental pollution. This is also particularly critical in the case of corresponding ones Systems from the nuclear work area. A cleaning of the tube bundle is necessary only possible when the plants are shut down, often only after expansion.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrbündelwärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von Abgasen, die Rußpartikeln bzw.It was therefore the object of the present invention to provide a tube bundle heat exchanger, especially for cooling exhaust gases that contain soot particles or

andere sedimentierende oder kondensierende Substanzen enthalten, zu schaffen, bei dem im Betriebszustand Ablagerungen weitgehend verhindert und somit Schäden im Abgassystem vermieden werden.contain other sedimenting or condensing substances, too create, in which deposits largely prevented in the operating state and thus Damage in the exhaust system can be avoided.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich in den Rohren des Rohrbündelwärmetauschers axial bewegliche Reinigungselemente befinden, welche aus Stäben mit aufgebrachten Reinigungswendeln bestehen und über ein Verbindungselement mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sind.The object was achieved in that in the The tubes of the tube bundle heat exchanger are axially movable cleaning elements, which consist of rods with applied cleaning coils and a connecting element are connected to a drive device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den schematischen Abbildungen I und II in beispielhafter Form näher erläutert.The device according to the invention is shown in the schematic figures I and II explained in more detail in exemplary form.

Das zu kühlende Medium, beispielsweise ein Argon- !lasserstoff-Geni sch mit einer Temperatur von etwa 600 OC und mit einem hohen Anteil an amorphem Ruß, tritt über einen Einlaß (1) in einen gekühlten Verteilerfuß (2) eines Rohrbündel wärmetauschers 7(16) ein, durchströmt die Austauscherrohre (3), verläßt beim Auslaß (8) des Kopfteiles (7) den l.'ärmetauscher und passiert anschließend eine mit Filtern und gegebenenfalls anderen Einrichtungen ausgerüstete Abgasstrecke. Das Kühlwasser durchfließt einen zylindrischen Mantelteil (4). In den Rohren (3) befinden sich axial bewegliche Reinigungselemente (15), die aus Stäben (5) mit aufgebrachten Reinigungswendeln (6) bestehen und mit einem Verbindungselement (9) und einer Antriebsvorrichtung (11),die an einer Brücke (10) angeordnet ist, verbunden sind. Die Reinigungswendeln (6) können schaberartig ausgebildet sein. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn sie aus Bürsten, beispielsweise aus Stahlbürsten, bestehen. Zwischen dem Außendurchmesser der Reinigungswendeln (6) und dem Innendurchmesser der Rohre (3) besteht nur ein geringer Spalt (13), der, unter Berücksichtigung der Wärmedehnung so gering ist, daß ein ausreichendes Abschaben von Ablagerungen garantiert ist. Der zwischen Reinigungswendel (6) und Rohr (3) verbleibende freie Querschnitt (12) entspricht der spezifisch erforderlichen Rohrquerschnittsfläche. Der Steigungswinkel der Reinigungswendel (6) von beispielsweise etwa i5 ° gewährleistet einen guten Durchzug der Gase und einen verstopfung-sfreien Austrag von Ablagerungen bzw. von Rußflocken. Während des Betriebes werden die axial beweglichen Reinigungselemente (15) durch die Antriebsvorrichtung hin und her bewegt, wobei es besonders günstig ist, wenn dereeeugte Hubweg mindestens 10% größer als eine halbe Wendel steigung ist. Dadurch wird eine Oberdeckung der Rohrinnenwand auf einer halben Wendel länge erreicht, woraus sich eine sehr kompakte Bauweise ergibt.The medium to be cooled, for example an argon / hydrogen geni sch with a temperature of about 600 OC and with a high proportion of amorphous Soot, enters a cooled manifold foot (2) of a tube bundle via an inlet (1) heat exchanger 7 (16), flows through the exchanger tubes (3), leaves at the outlet (8) of the head part (7) the heat exchanger and then passes through a filter and, if necessary, other facilities equipped exhaust gas train. The cooling water flows through a cylindrical shell part (4). There are in the tubes (3) axially movable cleaning elements (15), which consist of rods (5) with applied cleaning coils (6) and with a connecting element (9) and a drive device (11), which is arranged on a bridge (10), are connected. The cleaning coils (6) can be designed like a scraper. However, it is particularly beneficial when they consist of brushes, for example steel brushes. Between the outside diameter the cleaning coils (6) and the inner diameter of the tubes (3) are only one small gap (13) which, taking into account the thermal expansion, is so small that sufficient scraping of deposits is guaranteed. The one between the cleaning coil (6) and tube (3) remaining free cross-section (12) corresponds to the specifically required Pipe cross-sectional area. The angle of inclination of the cleaning helix (6) of, for example about i5 ° ensures a good passage of the gases and a blockage-free Discharge of deposits or soot flakes. During operation, the axial movable cleaning elements (15) moved back and forth by the drive device, whereby it is particularly favorable if the deflected stroke path is at least 10% greater than is half a helix pitch. This creates a top covering of the inner wall of the pipe reached on half a helix length, resulting in a very compact design results.

Gegebenenfalls können die Reinigungswendeln zusätzlich im Rohr geführt sein.If necessary, the cleaning coils can also be guided in the tube be.

Besonders vorteilhaft ist es auch, am Verbindungselement (9) eine Klopfvorrichtung (14) zu montieren, die den Abbau von Ablagerungen fördert.It is also particularly advantageous to have one on the connecting element (9) Mount the knocking device (14), which promotes the removal of deposits.

Das Reinigungssystem arbeitet unabhängig von der Lage des Wärmetauschers (horizontal, vertikal) und ist von der Durchströmungsrichtung des zu kühlenden Mediums unabhängig. Die Reinigungsfunktion ist sowohl bei kontinuierlichem und intervallmäßigem Betrieb als auch beim Betriebsstillstand gegeben Es hat sich auch als besonders günstig herausgestellt, wenn entsprechend dem jeweiligen Ablagerungsproblem die Hubgeschwindigkeit variiert wird.The cleaning system works independently of the position of the heat exchanger (horizontal, vertical) and depends on the direction of flow of the medium to be cooled independent. The cleaning function is both continuous and intermittent Operation as well as when there was a standstill It has also proven to be special shown favorably, if according to the respective deposit problem Lifting speed is varied.

Claims (5)

Patentansprüche ra 1. Rohrbündelwärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von Abgasen, die Rußpartikeln bzw. andere sedimentierende oder kondensierende Substanzen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Rohren (3) des Rohrbündelwärmetauschers (16) axial bewegliche Reinigungselemente (15) befinden, welche aus Stäben (5) mit ãufaebrachten Reinigungswendeln (6) bestehen und über ein Verbindungselement (9) mit einer Antriebsvorrichtung (11) verbunden sind. Claims ra 1. Tube bundle heat exchanger, especially for cooling of exhaust gases, soot particles or other sedimenting or condensing substances included, characterized in that in the tubes (3) of the tube bundle heat exchanger (16) are axially movable cleaning elements (15), which consist of rods (5) with There are attached cleaning coils (6) and a connecting element (9) are connected to a drive device (11). 2. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungswendeln (6) aus Bürsten bestehen. 2. Tube bundle heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the cleaning coils (6) consist of brushes. 3. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Antriebsvorrichtung (11) erzeugte Hubweg mindestens 10 % größer als eine halbe endelsteigung ist. 3. Tube bundle heat exchanger according to claim l and 2, characterized in that that the stroke generated by the drive device (11) is at least 10% greater than half a final slope. 4. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubgeschwindigkeit über die Antriebsvorrichtung (11) variabel einstellbar ist. 4. tube bundle heat exchanger according to claim l to 3, characterized in that that the lifting speed can be variably adjusted via the drive device (11) is. 5. Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das Verbindungselement (9) eine Klopfvorrichtung (14) montiert ist. 5. Tube bundle heat exchanger according to claim 1 to 4, characterized in that that a knocking device (14) is mounted on the connecting element (9).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997028703A1 (en) * 1996-02-06 1997-08-14 Yorkshire Process Plant Limited A heat exchange apparatus
CN103575156A (en) * 2012-07-19 2014-02-12 上海典诗诚金能源科技有限公司 Heat exchanger
WO2017200677A3 (en) * 2016-05-16 2017-12-28 General Electric Company Self-cleaning heat exchange assembly

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