EP0148997B1 - Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Russbläsern - Google Patents

Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Russbläsern Download PDF

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EP0148997B1
EP0148997B1 EP84110433A EP84110433A EP0148997B1 EP 0148997 B1 EP0148997 B1 EP 0148997B1 EP 84110433 A EP84110433 A EP 84110433A EP 84110433 A EP84110433 A EP 84110433A EP 0148997 B1 EP0148997 B1 EP 0148997B1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
compressor
sootblower
exchanger according
valve
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EP84110433A
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English (en)
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EP0148997A1 (de
Inventor
Karl Albers
Hans Schwade
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Bergemann GmbH
Original Assignee
Bergemann GmbH
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Publication date
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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
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/16—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris

Definitions

  • the invention relates to a soot blower for cleaning heating surfaces in a heat exchanger with the features of the preamble of claim 1.
  • the smoke gases in the heat exchanger which are produced when solid, liquid or gaseous fuels are burned, are connected to the lance tube of the sootblower via the nozzles and can penetrate them.
  • the mostly aggressive and hot gases cause damage due to corrosion or pollution.
  • a harmless, gaseous flushing medium for example air
  • a barrier medium for example air
  • FR-A-1 132985 is blown into the wall box surrounding the entry stele at the entry of the lance tube into the heat exchanger
  • the purge air and sealing air are removed from a central blower in heat exchangers, in particular in power plant boilers which are equipped with a large number of sootblowers, and distributed to the individual sootblowers.
  • This requires a complex piping system. Because of the usually low pressure level of the central blowers used, relatively large line cross sections are often required to keep the friction losses low.
  • a separate control device is required in front of each soot blower in order to ensure the most uniform possible distribution of the required air quantities despite the different friction losses due to the pipe lengths not being equal to the individual soot blowers.
  • the connections on the sootblower valve and / or on the wall box must be made flexible because of the thermal expansion of the heat exchanger and the movement of the sootblower caused thereby.
  • a procedural requirement of many manufacturers and operators of heat exchangers is, moreover, that the amount of air introduced per soot blower should remain as small as possible and should not exceed a maximum value even in the case of frequently occurring pressure fluctuations on the flue gas side.
  • the central blower and the complex air distribution system can be dispensed with, since the flushing and sealing air can be generated on each soot blower by a separate compressor.
  • This compressor and the distribution pipes on the soot blower are designed so that each soot blower always receives the required amount of purge air and sealing air. The necessary rough adjustment can be made at the manufacturer.
  • the soot blower shown has a lance tube 1 which is provided with nozzles 2 at its front end.
  • the lance tube 1 is connected to a gear carriage 4 driven by a motor 3, which can be moved together with the lance tube 1 on a stationary mounting rail 5.
  • the motor 3 also sets the lance tube 1 in a rotational movement, so that the nozzles 2 perform a helical movement overall.
  • the end points of the travel path of the lance tube 1 are each determined by a fixed limit switch.
  • the lance tube 1 can be moved through an inlet opening into a heat exchanger, the wall of which is indicated by a wall tube 6.
  • the inlet opening is surrounded by a wall box 7 for sealing against the outside atmosphere.
  • the lance tube 1 with the nozzles 2 is located inside the wall box 7.
  • the displaceable lance tube 1 surrounds a stationary inner tube 8, the rear end of which has a connection for a blowing medium, for example steam.
  • the amount of the blowing medium is regulated via a sootblower valve 9 arranged on the sootblower.
  • the inner tube 8 is provided with a connection 10 for a flushing medium, for example air.
  • the Purge air connection 10 is arranged above the valve seat of the soot blower valve 9, ie behind the soot blower valve 9 in the direction of flow of the blowing medium.
  • the lance tube 1 is supplied with purge air which emerges from the nozzles 2.
  • a check valve 12 is arranged in a scavenging air line 11 leading to the scavenging air connection 10 and is set such that the blowing medium cannot penetrate through the scavenging air line 11 after the soot blower valve 9 has been opened.
  • the wall box 7 is provided with a connection 13 for a barrier medium, for example air.
  • the sealing air connection 13 is connected via a flexible line 14 to a sealing air line 15 laid on the soot blower.
  • the pressure of the purge air and the sealing air is above the gas pressure prevailing in the heat exchanger.
  • the purge air and the sealing air are generated by a device specific to each soot blower, which is formed by a compressor 16 which is attached to the soot blower.
  • the compressor 16 is connected to the soot blower in the workshop to form a unit.
  • the electrical connection cables for driving the compressor 16 and for the motor 3 of the soot blower drive are also routed to a central terminal box and are electrically protected there.
  • the compressor 16 is arranged in the vicinity of the soot blower valve 9.
  • An air line 17, which leads to an elbow 18, is connected to the outlet of the compressor 16.
  • the sealing air line 15 branches off to the sealing air connection 13 on the wall box 7 and the purge air line 11 branches off to the purge air connection 10.
  • a safety valve 19 is provided in the air line 17, the response pressure of which corresponds to the design pressure of the compressor 16.
  • the compressor 16 is preferably an embodiment which has a delivery volume that is largely independent of the level of the flue gas-side back pressure. Compressors operating according to the displacement principle, such as piston and rotary piston compressors, can be used.
  • a side channel compressor which can work largely independently of the back pressure in the pressure range of 0.99 to 1.02 bar, which is of interest to the sootblower, but is considerably lower in cost than the previously mentioned types of compressor.
  • these compressor designs it can be ensured that the delivery volume does not increase, or increases only insignificantly, even when the counterpressure on the flue gas side is lower than the design point of the compressor 16. This is a clear advantage over the radial blowers used for the known central air systems, the operating point of which is very much dependent on the prevailing back pressure.
  • the sealing air connection 13 on the wall box 7 can be omitted.
  • This solution is so advantageous because the flexible lines 14 required due to the movement of the heat exchanger wall can be omitted.
  • this version can only be selected if the flue gas-side overpressure is low, so that it can be accepted that no sealing air is emitted during the blowing operation of the soot blower.
  • the check valve 12 is namely closed and the compressor 16 is switched off or blows off via the safety valve 1, 9.
  • separate purge air connections 10 and sealing air connections 13 must be provided, as shown.
  • the compressor 16 is arranged directly on the wall box 7.
  • the sealing air connection 13 is rigidly connected to the wall box 7.
  • the air blown into the wall box 7 can simultaneously serve as sealing air and purge air and ensure that the flue gases cannot escape from the heat exchanger into the open or penetrate into the soot blower.
  • the control of the compressor 16 can be operated in such a way that the compressor 16 runs continuously, that is to say also during the soot blower operation with the soot blower valve 9 open and the check valve 12 closed. Any excess pressure which builds up is discharged via the safety valve 19.
  • the control is preferably carried out in such a way that the compressor 16 in the case of soot blows operation is issued.
  • the switch-on and switch-off pulses for the electrical drive of the compressor 16 are picked up by the contactors of the sootblower control, which are controlled by the limit switches of the sootblower.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rußbläser zum Reinigen von Heizflächen in einem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
  • Bei diesen Rußbläsern stehen die im Wärmetauscher befindlichen, bei der Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe entstehenden Rauchgase über die Düsen mit dem Lanzenrohr des Rußbläsers in Verbindung und können in diese eindringen. Die meist aggressiven und heißen Gase führen dort zu Schäden infolge von Korrosion oder Verschmutzung.
  • Um diese Nachteile auszuschließen, wird oberhalb des Rußbläserventils ein unschädliches, gasförmiges Spülmedium zum Beispiel Luft eingeleitet, deren Druck etwas höher als der rauchgasseitige Druck im Wärmetauscher ist. Hierdurch wird eine Strömung des unschädlichen Spülmediums durch das Lanzenrohr des Rußbläsers in Richtung des Wärmetauschers bewirkt, die das Eindringen der aggressiven Rauchgase an den Düsen vermeidet. Ebenfalls zum Zweck der Abdichtung wird an dem Eintritt des Lanzenrohres in den Wärmetauscher ein Sperrmedium, zum Beispiel Luft in den die Eintrittsstele umgebenden Wandkasten eingeblasen (FR-A-1 132985).
  • Die Spülluft und die Sperrluft werden bei Wärmetauschern insbesondere bei Kraftwerkskesseln, die mit einer Vielzahl von Rußbläsern ausgestattet sind, einem zentralen Gebläse entnommen und auf die einzelnen Rußbläser verteilt. Hierzu ist ein aufwendiges Rohrleitungssystem erforderlich. Wegen der meist nur geringen Druckhöhe der verwendeten zentralen Gebläse werden häufig relativ große Leitungsquerschnitte erforderlich, um die Reibungsverluste gering zu halten. Weiterhin ist vor jedem Rußbläser ein gesondertes Regelorgan erforderlich, um die möglichst gleichmäßige Verteilung der erforderlichen Luftmengen trotz der unterschiedlichen Reibungsverluste infolge der nicht gleichen Rohrleitungslängen zu den einzelnen Rußbläsern zu gewährleisten. Schließlich müssen die Anschlüsse am Rußbläserventil und/oder am Wandkasten wegen der Wärmedehnungen des Wärmetauschers und der dadurch verursachten Bewegung des Rußbläsers flexibel ausgeführt werden.
  • Ein weiterer Nachteil des zentralen Luftsystems besteht darin, daß häufig die Luft einem vorhandenen Gebläse entnommen wird, das bei Abstellen des Wärmetauschers normalerweise außer Betrieb genommen wird. Das hat zur Folge, daß die noch längere Zeit vorhandene Kaminwirkung innerhalb des noch heißen Wärmetauschers die unerwünschten Rauchgase in das Lanzenrohr der Rußbläser oder aus der Wandöffnung des Wärmetauschers nach außen treibt.
  • Eine verfahrenstechnisch bedingte Forderung vieler Hersteller und Betreiber von Wärmetauschern ist darüber hinaus, daß die pro Rußbläser eingeleitete Luftmenge möglichst gering bleiben soll und auch bei häufig vorkommenden rauchgasseitigen Druckschwankungen einen Maximalwert nicht übersteigen soll.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte System zur Versorgung des Rußbläsers mit Spül- und Sperrmedium zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Durch die Erfindung wird erreicht, daß auf das zentrale Gebläse und das aufwendige Luftverteilsystem verzichtet werden kann, da die Spül-und Sperrluft durch einen eigenen Verdichter an jedem Rußbläser selbst erzeugt werden kann.
  • Dieser Verdichter und die Verteilrohre am Rußbläser sind so ausgelegt, daß jeder Rußbläser stets die erforderliche Menge an Spülluft und Sperrluft erhält. Die notwendige Grobeinstellung kann beim Hersteller vorgenommen werden.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen :
    • Figur 1 die Seitenansicht eines Rußbläsers gemäß der Erfindung,
    • Figur 2 die Einzelheit Y nach Fig. 1 und
    • Figur 3 die Einzelheit Z nach Fig. 1 für eine andere Ausführungsform der Erfindung.
  • In der Zeichnung ist ein Langrohr-Schraubrußbläser dargestellt. Bis auf die später noch erwähnten Einzelheiten ist die Erfindung in gleicher Weise auch auf andere Rußbläsertypen anzuwenden.
  • Der dargestellte Rußbläser weist ein Lanzenrohr 1 auf, das an seinem vorderen Ende mit Düsen 2 versehen ist. Das Lanzenrohr 1 ist mit einem von einem Motor 3 angetriebenen Getriebewagen 4 verbunden, der zusammen mit dem Lanzenrohr 1 auf einer ortsfesten Tragschiene 5 verfahrbar ist. Der Motor 3 versetzt das Lanzenrohr 1 zusätzlich in eine Drehbewegung, so daß die Düsen 2 insgesamt eine schraubenlinienförmige Bewegung ausführen. Die Endpunkte des Fahrweges des Lanzenrohres 1 sind durch je einen ortsfesten Endschalter bestimmt.
  • Das Lanzenrohr 1 ist durch eine Eintrittsöffnung in einen Wärmetauscher einfahrbar, dessen Wandung durch ein Wandrohr 6 angedeutet ist. Die Eintrittsöffnung ist von einem Wandkasten 7 zur Abdichtung gegenüber der Außenatmosphäre umgeben. Im zurückgezogenen Zustand befindet sich das Lanzenrohr 1 mit den Düsen 2 innerhalb des Wandkastens 7.
  • Das verschiebbare Lanzenrohr 1 umgibt ein ortsfestes Innenrohr 8, dessen hinteres Ende einen Anschluß für ein Blasmedium, zum Beispiel Dampf aufweist. Die Menge des Blasmediums wird über ein auf dem Rußbläser angeordnetes Rußbläserventil 9 geregelt.
  • Das Innenrohr 8 ist mit einem Anschluß 10 für ein Spülmedium, zum Beispiel Luft versehen. Der Spülluftanschluß 10 ist oberhalb des Ventilsitzes des Rußbläserventils 9, d. h. in Strömungsrichtung des Blasmediums hinter dem Rußbläserventil 9, angeordnet. Über den Spülluftanschluß 10 und das Innenrohr 8 wird das Lanzenrohr 1 mit Spülluft versorgt, die aus den Düsen 2 austritt. In einer zu dem Spülluftanschluß 10 führenden Spülluftleitung 11 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet und derart eingestellt, daß das Blasmedium nach einem Öffnen des Rußbläserventils 9 nicht durch die Spülluftleitung 11 dringen kann.
  • Der Wandkasten 7 ist mit einem Anschluß 13 für ein Sperrmedium, zum Beispiel Luft versehen. Der Sperrluftanschluß 13 ist über eine flexible Leitung 14 mit einer auf dem Rußbläser verlegten Sperrluftleitung 15 verbunden. Der Druck der Spülluft und der Sperrluft liegt oberhalb des in dem Wärmetauscher herrschenden Gasdruckes.
  • Die Spülluft und die Sperrluft werden von einer jedem Rußbläser eigenen Einrichtung erzeugt, die durch einen Verdichter 16 gebildet ist, der an dem Rußbläser angebaut ist. Der Verdichter 16 wird mit dem Rußbläser in der Werkstatt zu einer Einheit verbunden. Dabei werden auch die elektrischen Anschlußkabel für den Antrieb des Verdichters 16 sowie für den Motor 3 des Rußbläserantriebes zu einem zentralen Klemmkasten geführt und dort elektrisch abgesichert.
  • Nach den Figuren 1 und 2 ist der Verdichter 16 in der Nähe des Rußbläserventils 9 angeordnet. An den Ausgang des Verdichters 16 ist eine Luftleitung 17 angeschlossen, die zu einem Kniestück 18 führt. Von dem Kniestück 18 zweigt die Sperrluftleitung 15 zu dem Sperrluftanschluß 13 am Wandkasten 7 und die Spülluftleitung 11 zu dem Spülluftanschluß 10 ab. In der Luftleitung 17 ist ein Sicherheitsventil 19 vorgesehen, dessen Ansprechdruck dem Auslegungsdruck des Verdichters 16 entspricht. Bei dem Verdichter 16 handelt es sich vorzugsweise um eine Ausführung, die ein von der Höhe des rauchgasseitigen Gegendruckes weitgehend unabhängiges Fördervolumen hat. Eingesetzt werden können nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Verdichter, wie etwa Kolben- und Drehkolbenverdichter. Als besonders vorteilhaft bietet sich die Verwendung eines Seitenkanalverdichters an, der in dem für die Rußbläser interessanten Druckbereich von 0,99 bis 1,02 bar weitgehend unabhängig vom Gegendruck arbeiten kann, jedoch hinsichtlich seiner Anschaffungskosten erheblich unter den vorher genannten Verdichtertypen liegt. Mit diesen Verdichterausführungen kann gewährleistet werden, daß das Fördervolumen auch bei niedrigeren Gegendrücken der Rauchgasseite als dem Auslegungspunkt des Verdichters 16 das Fördervolumen nicht oder nur unwesentlich steigt. Hierin ist ein deutlicher Vorteil gegenüber den für die bekannten zentralen Luftsysteme verwendeten Radialgebläse zu sehen, deren Betriebspunkt sehr wesentlich vom jeweils herrschenden Gegendruck abhängig ist.
  • Ein weiterer Vorteil der genannten Verdichter gegenüber Radialgebläsen ist die Möglichkeit gegen relativ hohe Gegendrücke arbeiten zu können, so daß größere Reibungswiderstände innerhalb des Rußbläsers überwunden werden können. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die in den Rußbläsern eingeleitete Luft sowohl als Spülluft als auch als Sperrluft zu verwenden, wenn es sich um einen Rußbläsertyp wie den dargestellten Langrohr-Schraubenrußbläser handelt, bei dem die Düsen 2 am Ende des Lanzenrohres 1 im Ruhestand innerhalb des Wandkastens 7 stehen. Somit sorgt die aus den Düsen 2 ausströmende Luft einerseits dafür, daß keine Rauchgase in den Rußbläser eindringen und andererseits für die Abdichtung der Wärmetauscherwand. Dadurch kann der Sperrluftanschluß 13 am Wandkasten 7 entfallen. Diese Lösung ist deshalb so vorteilhaft, weil die wegen der Bewegung der Wärmetauscherwand erforderlichen flexiblen Leitungen 14 entfallen können. Diese Ausführung kann jedoch nur dann gewählt werden, wenn der rauchgasseitige Überdruck gering ist, so daß in Kauf genommen werden kann, daß während des Blasbetriebes des Rußbläsers keine Sperrluft abgegeben wird. Während dieser Betriebszeit ist nämlich das Rückschlagventil 12 geschlossen und der Verdichter 16 ausgeschaltet oder bläst über das Sicherheitsventil 1,9 ab. Bei höheren Überdrücken sind jedoch, wie dargestellt, getrennte Spülluftanschlüsse 10 und Sperrluftanschlüsse 13 vorzusehen.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Verdichter 16 direkt am Wandkasten 7 angeordnet. Dabei ist der Sperrluftanschluß 13 starr mit dem Wandkasten 7 verbunden. Die dabei in dem Wandkasten 7 eingeblasene Luft kann gleichzeitig als Sperrluft und als Spülluft dienen und sicherstellen, daß die Rauchgase nicht aus dem Wärmetauscher ins Freie entweichen noch in die Rußbläser eindringen können.
  • Muß eine getrennte Aufgabe von Sperrluft und Spülluft vorgesehen werden, so ist, wie in Fig. 3 dargestellt, in der Luftleitung 17 das Kniestück 18 mit einer Abzweigung zu der Spülluftleitung 15 vorzusehen. Eine getrennte Spülluft- und Sperrluftzufuhr ist auch bei solchen Rußbläsertypen notwendig, bei denen die Düsen 2 des Blasrohres auch dann im Wärmetauscher verbleiben, wenn der Rußbläser nicht in Betrieb ist, d. h. das Rußbläserventil 9 geschlossen ist. Für derartige ständig im Gasstrom verbleibende Mehrdüsen-Rußbläser kann eine Aufgabe der Spülluft und der Sperrluft nach jeder der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen gewählt werden.
  • Die Steuerung des Verdichters 16 kann so betrieben werden, daß der Verdichter 16 kontinuierlich durchläuft, also auch während des Rußbläserbetriebes bei geöffnetem Rußbläserventil 9 und geschlossenem Rückschlagventil 12. Ein eventuell sich aufbauender Überdruck wird über das Sicherheitsventil 19 abgeleitet. Bei Rußbläsern, die nur mit Spülluft beaufschlagt werden, wird vorzugsweise die Steuerung jedoch so ausgeführt, daß der Verdichter 16 bei Rußbläserbetrieb ausgestellt wird. Dabei werden die Ein-und Ausschaltimpulse für den elektrischen Antrieb des Verdichters 16 von den Schützen der Rußbläsersteuerung abgenommen, die von den Endschaltern des Rußbläsers gesteuert werden.

Claims (11)

1. Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Rußbläsern zum Reinigen seiner Heizflächen, wobei jeder Rußbläser ein Lanzenrohr (1) aufweist, das durch die Wand des Wärmetauschers hindurchgeführt und an der Durchführung durch einen Wandkasten (7) abgedichtet ist, wobei das Lanzenrohr (1) an seinem vorderen Ende mit Düsen (2) versehen und an seinem hinteren Ende über ein Rußbläserventil (9) mit einer Zuführung für ein Blasmedium verbunden ist, wobei das Lanzenrohr (1) mit einem Anschluß (10) für ein Spülmedium oder der Wandkasten (7) mit einem Anschluß (13) für ein Sperrmedium versehen ist und zwischen dem Rußbläserventil (9) und dem Spülmediumanschluß (10) ein Rückschlagventil (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rußbläser mit einer eigenen Einrichtung zur Herstellung und Verteilung des Spülmediums und des Sperrmediums versehen ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Verdichter (16) besteht.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (16) als Seitenkanalverdichter ausgebildet ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichter (16) und den Anschlüssen (10, 13) für Spülmedium und Sperrmedium ein Sicherheitsventil (19) vorgesehen ist, das auf den Auslegungsdruck des Verdichters (16) eingestellt ist.
5. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (16) an dem Rußbläser angebaut ist und mit diesem eine selbständige Einheit bildet.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (16) in der Nähe des Rußbläserventils (9) angeordnet ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Spül- und Sperrmediums ausschließlich oberhalb des Sitzes des Rußbläserventils (9) erfolgt.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (16) in der Nähe des Wandkastens (7) angeordnet ist.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der Sperr-und Spülmediums ausschließlich am Wandkasten (7) erfolgt.
10. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußkabel für den Anschluß des Rußbläsers und des Verdichters (16) zu einem zentralen Klemmkasten geführt sind.
11. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (16) während des Rußbläserbetriebes ausgeschaltet ist und durch die Einschalt- und Ausschaltimpulse der Rußbläser-Endschalter gesteuert ist.
EP84110433A 1983-12-06 1984-09-01 Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Russbläsern Expired EP0148997B1 (de)

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DE19833343992 DE3343992A1 (de) 1983-12-06 1983-12-06 Russblaeser

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EP0148997A1 EP0148997A1 (de) 1985-07-24
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