DE3213988A1 - METHOD FOR CLEANING GAS FLOWED HEAT EXCHANGERS - Google Patents

METHOD FOR CLEANING GAS FLOWED HEAT EXCHANGERS

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Description

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L. & C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, den 14.o4.1982 Postfach Io o8 55/lo 08 65 Pa 82o7L. & C. Steinmüller GmbH 527o Gummersbach, April 14th, 1982 P.O. Box Io o8 55 / lo 08 65 Pa 82o7

HGm 82o6 Kl./Al.HGm 82o6 class / al.

Patent- und HilfsgebrauchsmusteranmeldungPatent and utility model registration

"Verfahren zur Reinigung von gasdurchströmten Wärmetauschern""Process for cleaning heat exchangers through which gas flows"

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für Wärmetauschersysteme zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen.The invention relates to a cleaning method for heat exchanger systems for heating or cooling gases.

Zur Erwärmung und Kühlung von Gasen sind verschiedene Wärmetauschersysteme bekannt. Weit verbreitet sind Rotationswärmetauscher, z. B. das Ljungström-Prinzip, die mit Wärmespeichermassen in Form starrer Blechprofile, Rohre oder Lamellen ausgerüstet sind, die zyklisch von einem Heißgas- in einen Katgasstrom bewegt werden und dabei Wärme aufnehmen bzw. abgeben. Häufig finden auch Wärmetauscher Verwendung, bei denen Rohre oder andere Hohlkörper von einem Heiz- bzw. Kühlmittel (z. B. Dampf oder Wasser) durchströmt werden, während die Außenflächen von dem Gas umströmt sind.Various heat exchanger systems are known for heating and cooling gases. Rotary heat exchangers are widely used, z. B. the Ljungström principle, which with heat storage masses in the form of rigid sheet metal profiles, Tubes or lamellas are equipped, which are moved cyclically from a hot gas to a Katgasstrom and absorb or give off heat in the process. Often, heat exchangers are also used in which pipes or other Hollow bodies are flowed through by a heating or cooling medium (e.g. steam or water), while the outer surfaces are surrounded by the gas.

Beim Einsatz der bekannten Wärmetauscher zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen mit hohen Staubgehalten bilden sich leicht Ablagerungen auf den Wärmetauscherflächen. Zu besonders schwer zu entfernenden Verkrustungen und Anbackungen kommt es in Systemen, bei denen Taupunktunterschreitungen auftreten oder, wie z. B. bei naß gereinigten Rauchgasen, Wassertröpfchen oder Aerosole vom Gas mitgeführt werden.When using the known heat exchangers for heating or cooling gases with high dust contents deposits easily build up on the heat exchanger surfaces. To incrustations that are particularly difficult to remove and Caking occurs in systems in which dew point falls below or, such as. B. when wet cleaned flue gases, water droplets or aerosols are carried along by the gas.

Die sich in derartigen Systemen bildenden Verkrustungen erhöhen den Druckverlust im Wärmetauscher und behindern den Wärmeübergang zwischen Gas und Wärmetauscherfläche.The incrustations that form in such systems increase the pressure loss in the heat exchanger and hinder the heat transfer between the gas and the heat exchanger surface.

Aus diesem Grund werden die bekannten Wärmetauscher, die in derartigen Systemen eingesetzt werden, mit zum Teil sehr komplizierten Reinigungsvorrichtungen ausgerüstet. So ist es bekannt, die Wärmetauscherflächen mit Dampf, Luft oder auch Wasser abzublasen. Dabei sind meist ausserordentlich hohe Drücke und ein erheblicher apparati*- ver Aufwand erforderlich (z. B. DE-OS 29 48 2ol). Im Dampfkesselbereich sind auch mechanische Reinigungverfahren wie z. B. periodisches Abreinigen der Wärmetauscherflächen mit einem "Stahlkugelregen" bekannt.For this reason, the known heat exchangers that are used in such systems, with some equipped with very complex cleaning devices. So it is known to heat the heat exchanger surfaces with steam, To blow off air or water. In most cases, extremely high pressures and a considerable amount of apparatus are involved. ver effort required (e.g. DE-OS 29 48 2ol). Mechanical cleaning processes are also used in the steam boiler area such as B. periodic cleaning of the heat exchanger surfaces with a "shower of steel balls" is known.

Bekannt ist auch, eine Schüttschicht separater Partikel wie z. B. Kugeln als Schmutzfänger vor den eigentlichen Wärmetauscherflächen anzubringen (z. B. US-PS 793 648), bei dieser Lösung steigt aber weiter der Druckverlust durch Ablagerungen in der Schuttschicht an, sie muß daher periodisch ausgetauscht oder gereinigt werden. Ein anderer Weg wird in der US-PS 3 872 918 beschrieben, hier wird ein Ratationswärmetauscher mit einer Vielzahl beweglicher Elemente in Form einer Schüttschicht gefüllt, diese Elemente sollen die Wärme auf die Rohrwandungen übertragen und durch ihre Bewegungen die Wärmetauscherflächen freihalten. Diese Lösung bedenkt zum einen einen relativ hohen apparativen Aufwand, es ist ein hoher Druckverlust in der Schüttschicht zu erwarten,und die relativ geringe Bewegung in einer solchen Schicht begrenzt den Reinigungseffekt erheblich.It is also known to use a bulk layer of separate particles such. B. balls as a dirt trap in front of the actual To attach heat exchanger surfaces (z. B. US-PS 793 648), but with this solution, the pressure loss continues to increase due to deposits in the rubble layer, it must therefore be replaced or cleaned periodically. Another approach is described in U.S. Patent 3,872,918, here a ratation heat exchanger is filled with a large number of movable elements in the form of a packed bed, these elements should transfer the heat to the pipe walls and, through their movements, the heat exchanger surfaces keep clear. This solution takes into account, on the one hand, a relatively high outlay in terms of equipment, it is a high one Pressure loss in the bulk layer is to be expected, and the relatively small movement in such a layer is limited the cleaning effect considerably.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und wirksames Reinigungsverfahren für Wärmetauscher zu entwickeln, die zur Erwärmung oder Kühlung von Gasen dienen, so daß Wärmeübergang und Druckverlust über längere Betriebszeiten konstant bleiben.The object of the invention is to develop a simple and effective cleaning method for heat exchangers that serve to heat or cool gases, so that heat transfer and pressure loss over longer periods of operation stay constant.

.:..::::O 3213S38..: :::.: O 3213S38

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gefährdete Teil des Wärmetauschers mit einer Vielzahl von im Gasstrom frei beweglichen Elementen wie Kugeln, Hohlkugeln oder sattelförmigen Körpern versehen wird, die entweder ständig oder zeitweise eine Wirbelschicht bilden.This object is achieved according to the invention in that the endangered part of the heat exchanger with a large number of elements such as Spheres, hollow spheres or saddle-shaped bodies are provided, which either permanently or temporarily form a fluidized bed form.

In einem Rohrwärmetauscher sorgen die in Wirbelschicht befindlichen Elemente durch Stöße und Reibung für eine ständige Reinigung der Wärmetauscherflächen. In einem Rotationswärmetauscher zeigt die Erfahrung, daß die Ablagerungen und Verkrustungen, die durch das Zusammenwirken von Feuchtigkeit und Staubgehalt gebildet werden, bevorzugt im Bereich der Kaltgasanströmung auftreten. Diese Anströmungsseite läßt sich erfindungsgemäß bei einem im Gegenstrom betriebenen Rotationswärmetauscher mit senkrechter Achse vor Anbackungen schützen, indem die Elemente in Form einer Schüttschicht als Schmutzfänger dienen, bei Umdrehung des Rotors (bzw. Umdrehung oder Wechsel der Gaskanäle bei anderen bekannten WärmetauschersySternen)werden die Elemente in eine Wirbelschicht versetzt, in der sie sich durch Stöße und Reibung von Ablagerungen selbttätig befreien. In bestimmten Anwendungsfällen kann es -57On Vorteil sein, eine derartige Vorrichtung auf beiden Seiten des Wärmetauschers, d. h. auf der Kalt- und Heißgasanstromungsseite, vorzusehen. Bei einem im Gleichstrom betriebenen Wärmetauscher werden die Elemente auf der Anströmungsseite angebracht, die Anströmung muß von unten erfolgen, so daß die Elemente auf beiden Seiten des Wärmetauschers in Wirbelschicht betrieben werden.In a tubular heat exchanger, the elements in the fluidized bed ensure constant cleaning of the heat exchanger surfaces through impacts and friction. In a rotary heat exchanger, experience shows that the deposits and encrustations that are formed by the interaction of moisture and dust content preferably occur in the area where the cold gas flows. According to the invention, this inflow side can be protected from caking in a rotary heat exchanger operated in countercurrent with a vertical axis, in that the elements in the form of a bulk layer serve as dirt traps a fluidized bed is added, in which they free themselves from deposits through impact and friction. In certain applications, it may - be 57 On advantage of such a device on both sides of the heat exchanger, that is, to provide on the cold and Heißgasanstromungsseite. In the case of a heat exchanger operated in cocurrent, the elements are attached to the inflow side; the inflow must take place from below so that the elements on both sides of the heat exchanger are operated in a fluidized bed.

Ebenso läßt sich dieses Verfahren ohne Schwierigkeiten auf die bekannten Rotationswärmetauscher mit radialer Anströmung übertragen.This process can also be applied without difficulty to the known rotary heat exchangers with radial heat exchangers Transfer the flow.

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Einige bevorzugte Ausführungsformen der für das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren geeigenten Elemente und ihre Anbringung in bekannten Wärmetauschersystemen zeigen die Fig. 1 bis 4.Some preferred embodiments of the for the invention Cleaning process suitable elements and their attachment in known heat exchanger systems FIGS. 1 to 4 show.

Fig. 1 Element 1 für das Reinigungsverfahren in Kugelform (Hohl- oder Vollkugel).Fig. 1 Element 1 for the cleaning process in spherical form (hollow or solid sphere).

Fig. 2 Element la für das Reinigungsverfahren, ausgebildet als sattelförmiger Körper. Aus aerodynamischen Gründen kann es sinnvoll sein, diesen Körper mit einer oder mehreren Bohrungen zu versehen.Fig. 2 element la for the cleaning process, designed as a saddle-shaped body. For aerodynamic reasons it can be useful be to provide this body with one or more holes.

Fig. 3 Wärmetauscher nach dem Ljungström-Prinzip mit Rotor 2, Gehäuse 3 und senkrechter Achse 4 und dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Elemente 1, la bilden auf der verkrustungsgefährdeten Anströmungsseite des Kaltgases 8 eine als Schmutzfänger wirkende Schüttschicht 7, die Elemente reinigen sich in der Wirbelschicht 6 auf der Austrittsseite des Heißgases 9.Fig. 3 heat exchanger according to the Ljungström principle with rotor 2, housing 3 and vertical axis 4 and the method according to the invention. The elements 1, la form on the encrustation-prone The inflow side of the cold gas 8 has a bulk layer 7 acting as a dirt trap, which cleans the elements in the fluidized bed 6 on the outlet side of the hot gas 9.

Fig. 4 Rohrwärmetauscher zur Erwärmung oder Kühlung eines Gases Io mit von einem Heizoder Kühlmittel 11 durchströmten Rohren 7 mit den in Wirbelschicht befindlichen Elementen 1, la.Fig. 4 tube heat exchanger for heating or cooling a gas Io with from a heating or Coolant 11 flowed through pipes 7 with the elements located in the fluidized bed 1, la.

Claims (5)

Ι :-"..: ::.:.. Χ".."· 3213S88 L. & C. Steinmül-ler *GfobH: **5*2"7ö* Gummersbach, den 14.o4.1982 Postfach Io 08 55/ Io 08 65 Pa 82o7 HGm 82o6 Kl./Al. SchutzansprücheΙ: - "..: ::.: .. Χ" .. "· 3213S88 L. & C. Steinmül-ler * GfobH: ** 5 * 2" 7ö * Gummersbach, April 14th, 1982 PO Box Io 08 55 / Io 08 65 Pa 82o7 HGm 82o6 Kl./Al. Protection claims 1.) Verfahren zur Reinigung von Gas-Gas-Wärmetauschern mit rotierender Wärmespeichermasse oder rotierenden Gaskanälen oder alternierend mit Heiß- oder Kaltgas beaufschlagten Kammern mit quer zur Gasströmung angebrachten gasdurchlässigen Trennwänden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei dieser Trennwände, die auch durch die Wärmespeichermasse selbst gebildet werden könnten, eine Vielzahl separater beweglicher Körper untergebracht ist, die bei Anströmung durch das Gas von oben nach unten eine Schüttschicht und bei Anströmung von unten nach oben eine Wirbelschicht bilden, und daß eine derartige Wirbelschicht in mindestens einem Bereich des Wärmetauschers bei Betrieb ständig aufrechterhalten wird und daß sich die die Wirbelschicht bildenden Körper durch gegenseitige Stöße und die gegenseitige Reibung ständig von Ablagerungen befreien.1.) Process for cleaning gas-gas heat exchangers with rotating heat storage mass or rotating gas ducts or alternating with hot or cold gas acted upon chambers with gas-permeable partition walls attached transversely to the gas flow, thereby characterized in that between at least two of these partition walls, which are also through the heat storage mass could be formed by themselves, a large number of separate movable bodies are housed, a bulk layer when the gas flows into it from top to bottom and when the gas flows into it from below form a fluidized bed above, and that such a fluidized bed in at least one area of the Heat exchanger is constantly maintained during operation and that the body forming the fluidized bed constantly remove deposits through mutual impacts and mutual friction. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß es in einem Rotationswärmetauscher mit radialer GasanstrÖmung verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that ■ that it is used in a rotary heat exchanger with radial gas flow will. 3. Verfahren zur Reinigung von Wärmetauschern, bei denen ein Gas durch ein zweites durch Rohre, Rippenrohre oder andere Hohlkörper strömendes Medium erwärmt oder gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasraum eine Vielzahl separater Körper untergebracht ist, die bei Betrieb des Wärmetau-3. Process for cleaning heat exchangers where a gas is heated by a second medium flowing through tubes, finned tubes or other hollow bodies or is cooled, characterized in that a plurality of separate bodies in the gas space is housed, which during operation of the heat exchanger I W « · W «I W WI W «· W« I W W schers eine Wirbelschicht bilden und durch Stöße und Reibung die Wärmetauscherflächen ständig von Ablagerungen freihalten.Schers form a fluidized bed and the heat exchanger surfaces are constantly free of deposits due to impacts and friction keep clear. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper als Kugeln, Hohlkugeln oder sattelförmige Körper ausgebildet sind.4. The method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the body as balls, hollow balls or saddle-shaped bodies are formed. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Körpern eine Latentspeichermasse oder ein Material hoher Wärmekapazität zugefügt wird oder sie aus einem solchen Material gefertigt werden.5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the bodies a latent storage mass or a material of high heat capacity is added or they can be made from such a material.
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