EP1565702B1 - Verfahren zum reinigen von rohren in wärmetauschern - Google Patents

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EP1565702B1
EP1565702B1 EP03810424A EP03810424A EP1565702B1 EP 1565702 B1 EP1565702 B1 EP 1565702B1 EP 03810424 A EP03810424 A EP 03810424A EP 03810424 A EP03810424 A EP 03810424A EP 1565702 B1 EP1565702 B1 EP 1565702B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
tube
bodies
tubes
heat exchanger
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03810424A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1565702A1 (de
Inventor
Hans-Werner Schildmann
Dietmar Altegoer
Rainer Kretzschmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taprogge GmbH
Original Assignee
Taprogge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Taprogge GmbH filed Critical Taprogge GmbH
Publication of EP1565702A1 publication Critical patent/EP1565702A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1565702B1 publication Critical patent/EP1565702B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/12—Fluid-propelled scrapers, bullets, or like solid bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/053—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction
    • B08B9/055—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction the cleaning devices conforming to, or being conformable to, substantially the same cross-section of the pipes, e.g. pigs or moles
    • B08B9/0551—Control mechanisms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/053—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction
    • B08B9/055—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction the cleaning devices conforming to, or being conformable to, substantially the same cross-section of the pipes, e.g. pigs or moles
    • B08B9/0552—Spherically shaped pigs

Definitions

  • tube bundle heat exchangers namely so-called crude oil heater (COH)
  • COH crude oil heater
  • the heating of the crude oil is carried out in stages via several parallel and in series COH heat exchangers.
  • the tubes of the heat exchanger are heated from the outside with process medium. Due to the heat transfer at the tubes of the heat exchanger, deposits and incrustations of particles from the crude oil flow on the inside of the tube occur. These worsen the heat transfer, with the result of a lower heating of the crude oil.
  • the manual cleaning of the heat exchangers is widely used.
  • a major disadvantage of this method is that the operation of the heat exchanger and thus usually the entire system in which the heat exchanger is installed, must be shut down.
  • the heat exchangers are opened - for this they must be arranged appropriately accessible and structurally designed in a suitable manner for easy periodic opening - and with conventional methods such as.
  • High pressure cleaning or cleaned with brushes / scrapers are another disadvantage of this method that the coating on the pipe inner wall indeed removed, but its formation and its growth with a corresponding deterioration of the heat transfer not to avoid from the outset. Because between the cleaning intervals, the heat transfer deteriorates considerably during operation.
  • the effective during the operation of the heat exchanger mechanical cleaning process are already affected by the very high operating temperatures, which are above 120 ° C and can easily reach ranges of about 400 ° C, and by the chemical stress by use in an aggressive medium such as crude oil special requirements.
  • the use of fixedly installed in the heat exchanger cleaning elements and it is based on the principle to attach cleaning bodies such as helical spring elements or the like to a receiving device at the inlet of the heat exchanger, which are arranged loosely in the tubes and extending through the tubes.
  • the cleaning elements consist of temperature- and medium-resistant materials.
  • the receiving device allows a rotating movement of the cleaning elements in the tube.
  • turbulence is generated in the flow medium by the shape and arrangement of the cleaning elements, which delay the formation of deposits.
  • adhering to the pipe inner wall dirt or the like are removed by the movement of the cleaning element, so that a deposit formation is substantially prevented.
  • cleaning method with permanently installed cleaning elements have the disadvantage that the cleaning elements housed in the pipe itself, usually over its entire length, cause a permanent increase in the friction losses of the flow and thus an increased energy expenditure for the medium to be heated.
  • the cleaning elements also form obstacles in the free pipe cross section, so that dirt particles stuck to the cleaning elements and can lead to pipe blockages.
  • the heat exchanger For returning the brushes to the baskets on the inlet side, the heat exchanger must either be turned off to allow the brushes to be returned to the inlet side from the outlet side. Or the piping system for the heat exchanger is set up so that the heat exchanger for the return of the brushes by switching valves from the medium is reversed, with the collected in the baskets on the previous outlet side of the tube bundle of the heat exchanger brushes the pipes now with the medium flow in the reverse direction and collected in the baskets on the previous inlet side, which now forms the outlet again. The switching of the passage direction of the medium flow in the heat exchanger is made periodically.
  • WO 99/23 438 From the WO 99/23 438 is a system for cleaning the tube of single-tube heat exchangers for a method of the type mentioned above known, which are mainly used in petrochemical plants as Enderhitzer.
  • the tube of such a heat exchanger usually has a meandering course and can easily reach a length of 1000 m.
  • a "pig" designated cleaning body passes through the single tube under the pressure of the flow medium, wherein the engaging with the pipe inner wall under the action of a pressing force in contact surface Cleans deposits from the inner wall of the pipes, which are discharged with the flow medium from the pipe.
  • the cleaning body has a cylindrical hollow shape and its diameter is adapted to the diameter of the single tube.
  • the pressure required for pressing the contact surface of the tubular body to the pipe inner wall pressure is either by the pressure of the flow medium or by a standing under radial tension support structure, the z. B. can be designed as a helical spring causes.
  • the cleaning body is closed on one side in order to exploit the back pressure for forward movement can.
  • the cleaning body is made of metal so that it is temperature resistant and resistant to aggressive flow media such as crude oil.
  • the length of the cleaning body is always considerably larger than the diameter of the single tube.
  • the cleaning body is constantly kept in circulation by means of apparatus arrangements or collected, stored and reused in the single pipe if necessary.
  • the cleaning body always cleans only one pipe, namely the respective single tube of the heat exchanger, which he may pass through several times.
  • a system for cleaning tubes of shell and tube heat exchangers in which a plurality of between two chambers arranged pipes of a flow medium, preferably, cooling water, to be flowed through.
  • Cleaning bodies pass through the pipes to clean them of deposits on the inner wall.
  • the dissolved deposits are discharged from the cleaning bodies from the pipes. So that the cleaning body in the flowing flow medium, even with large flow areas such.
  • B. are freely transportable in the chambers of the heat exchanger, the cleaning body each consist of a buoyant body and a disc-shaped cleaning element having a suitable for cleaning deposits from a pipe inner wall contact edge.
  • the cleaning member seals the cross-section of the pipe passing therethrough, so that the cleaning body can pass through the pipe under the pressure of the flow medium, the contact edge of the cleaning member being pressed against the pipe inner wall under the action of a pressing force.
  • the buoyant body as well as the cleaning element basically consists of polymeric plastics, the buoyancy body made of PE or PP and the cleaning element made of PE, the buoyancy body may also consist of metal such as stainless steel. This design is intended for high pressure as well as for cooling media which have deleterious effects on polymeric materials.
  • the cleaning element on the other hand, is always made of elastomeric material because, by being in physical contact with the inside of the pipe surface, it actually cleans and also causes complete or partial sealing against the pipe wall, thus allowing the cleaning body to flow through the heat exchanger tube by the pressure of the flow medium to be driven.
  • the present invention seeks to provide a method for cleaning pipes of heat exchangers for Flow media, in particular crude oil, with a temperature above 120 ° C to provide, in which a cleaning of the inner wall of the heat exchanger tubes is also in a variety of tubes in heat exchangers during operation of the heat exchanger.
  • the process should meet the requirements that dictates a flow medium, which has high temperatures and is classified as chemically aggressive.
  • the inventive method allows a cleaning of the tubes of shell and tube heat exchangers under the conditions mentioned at the beginning of the description during operation of the heat exchanger and the other components of the system to which the heat exchanger is assigned.
  • the cleaning bodies provided in the two alternative methods are resistant to high temperatures and aggressive flow media such as crude oil due to a suitable material selection and a suitable construction. They are designed in construction and density so that they are transported freely in the flowing flow medium on the inlet side of the tube bundle heat exchanger in the local chamber and distribute on the tube bottom of the chamber to enter there into one of the pipes to be cleaned. They pass through the pipe to be cleaned in each case under the pressure of the flow medium by entering on the inlet side of the tube bundle heat exchanger from the local chamber at the inlet of the tubes and leave the tubes after passing the outlet again.
  • the contact surface of the cleaning body is formed so that it detects adhering to the pipe inner wall deposits such as coking, dirt or the like and dissolves, so that they can be taken by the flow medium and / or the cleaning body itself and discharged from the pipe. In this way, no coating in the sense of a longer-lasting deposition of dirt particles can form on the pipe inner wall. Even encrustations on the inside of the pipe are avoided.
  • the cleaning bodies are collected after passing through the pipes and if necessary fed to the inlet openings of the pipes for a further cleaning pass through the pipes.
  • the cleaning body on the outlet side are not supplied to individual collecting devices but that the cleaning body collected and returned together to the inlet side, at least on a common path that requires no complex intervention or measures for recycling.
  • the cleaning bodies are guided in a continuous or discontinuous cycle, namely collected after passing through the pipes in a safety device and either fed directly to the inlet side of the pipes for a new run or first collected in a receiving device, wherein the cleaning of the pipes interrupted and only after a predetermined period of time or depending on the degree of contamination of the tubes or other parameters is performed again.
  • This process variant is very important because it allows an automatic continuous or discontinuous recycling of the cleaning body, so that overall results in a very easy to perform and very efficient cleaning of the inner wall of the tubes, without requiring a significant construction effort is required.
  • a safety gear for the cleaning body behind the outlet sides of the heat exchanger, a safety gear, for example.
  • a fixed or movable screen or a filter for collecting the cleaning body from the media stream is used.
  • Stationary safety gears such as filters or fixed screens, usually span the entire cross-section of the discharge lines on the outlet side of the heat exchanger.
  • Movable sieves are between a neutral position where they allow the entire medium flow to pass through with all the components, and a collecting position in which they span the entire cross section of the discharge line of the medium for collecting the cleaning body, switchable.
  • the respective safety gear is followed by a lock for filling and removal of the cleaning body.
  • the lock can also serve for the intermediate storage of the cleaning body during the interruption of the pipe cleaning.
  • the property of the cleaning bodies is important to sink or rise in the stagnant flow medium. Because so is a slight separation of the cleaning body of the flow medium for storing the same in locks or the like possible.
  • the cleaning body substantially spherical, elastic rolling body with cleaning surface, wherein the entire surface of the cleaning body forms the contact surface for cleaning deposits from the pipe inner wall.
  • This form and design of the cleaning body is characterized by very significant advantages. Firstly, you need to use the body due to its spherical shape or its convex shape not bounded in the tube inlet of the pipe to be cleaned, but the cleaning body takes in every position after entering the pipe automatically an adaptation to the free inner cross-section of the pipe, without that special measures must be taken for this purpose.
  • the outer diameter of the cleaning body in the pressure-free state namely before the entry of the cleaning body into the tube, larger than the inner diameter of the tube, and the outer diameter of the cleaning body fits the Inner diameter of the tube, when the cleaning body enters the inlet opening of the tube and is elastically resiliently compressed.
  • the contact pressure, with which the contact surface of the cleaning body with the inner wall of the tube is engaged generated by a correspondingly resilient structure of the cleaning body.
  • the cleaning body in the pressure-free state is given a larger outer diameter than the inner diameter of the tube corresponds.
  • the cleaning body after a cleaning passage on the outlet side of the tubes as a batch, ie as an amount, collected and fed back to the pipes for cleaning, either by flow reversal at the previous outlet or by reacting the cleaning body in total to the previous inlet side which always stays on the intake side.
  • the cleaning body has a buoyancy element on the inside and a cleaning element on the outside.
  • the buoyancy element With the buoyancy element, the position or the path of the cleaning body is predetermined or influenced in the medium flow, while the cleaning element takes over the function of the pipe cleaning.
  • the buoyancy element With the buoyancy element is to be achieved that the cleaning body is transported freely in the flowing medium flow, so that the cleaning body, especially as possible on the inlet side of the heat exchanger, ie before the tube sheet, distribute as possible, so that the tubes are cleaned with approximately the same frequency.
  • the design of the buoyancy element must therefore be taken to ensure that an overall density of the cleaning body is achieved, which is tailored to the density of the process medium so that the cleaning body transported freely in the flowing medium flow becomes.
  • the design of the cleaning element is important to ensure that especially the spherical or spherical contact surface for cleaning deposits or deposited on the pipe inner wall dirt or the like is suitable and designed to be correspondingly abrasive.
  • the buoyancy element is arranged in the center of the cleaning body and consists of one or more pressure-resistant or pressure-resistant hollow bodies, e.g. metal or low specific weight bodies, e.g. Metal foam exists.
  • the required compressive strength depends above all on the relatively high system pressure, which is e.g. in systems for heating crude oil.
  • the contact surface of the cleaning element must have an abrasive effect, so that deposits can be cleaned off the inner wall of the pipe.
  • the cleaning element of metal lamellae, metal knit, metal mesh, metal foil or the like, namely heat resistant and against aggressive media insensitive materials with edges that are suitable for cleaning residues from the pipe inner wall
  • the cleaning element should also be designed resiliently resilient so that a corresponding contact force between the Kontakfläehe and the pipe inner wall is generated when the cleaning body enters the pipe.
  • the immediately effective portion of the spherical or spherical contact surface may correspond due to the resilient properties of the cleaning element of a narrow, band-shaped flattening, which extends in a circle around the cleaning body and is in engagement with the pipe inner wall.
  • a resilient elastic binding material such as metal foam carries the cleaning element and alone causes the necessary resilient behavior of the cleaning body. Rather, the necessary elasticity is generated jointly by the binding material and the cleaning element.
  • the cleaning element may also be partially or completely embedded in the binding material.
  • a cleaning of the contact surface of the cleaning body can be made before their re-feeding to the inlet side of the heat exchanger z. B. by high-pressure blasting the contact surface of the cleaning body, and / or by mechanical means such as brushes or the like. Inspection of the cleaning body with respect to wear or damage or the like is possible at any time on the way of the cleaning body from the outlet side of the heat exchanger to the inlet side.
  • the cleaning bodies each comprise a buoyant body and a cleaning element articulated thereto.
  • This is preferably a front buoyancy body, viewed in the flow direction of the flow medium in the tubes, and a cleaning element arranged on the rear side thereof.
  • the functions "buoyancy” and “cleaning” are divided into two separate body parts, even if the two body parts are combined to form a cleaning body.
  • the weight of the cleaning element is taken into account. The buoyancy element first enters the pipe to be cleaned and carries with it the cleaning element attached to its rear side.
  • the buoyancy element has a spherical or spherical shape and assumes the function of a floating body, which is formed from one or more cavities or with a correspondingly porous structure.
  • the diameter of the buoyancy element is expediently smaller than the inner diameter of the tube, so that the buoyancy element easily enter the tube inlet and the tube can pass through as unhindered.
  • the cleaning element of this cleaning body is preferably formed leaf-shaped or disc-shaped and circular spring plate and carries a ring of elastically resilient fins, which rests as a contact surface on the pipe inner wall.
  • the diameter of the disk rim is therefore larger in the free state than in the pipe when the disk ring is elastically resiliently compressed to the pipe inside diameter and thus the necessary contact pressure is generated.
  • the pressure of the flow medium predominantly acts on the cleaning element, to push the cleaning body along with the flow medium through the pipe.
  • the front buoyancy element can serve as a propulsion body, for example by keeping the circular gap between the outside of the buoyancy element and the tube inner wall relatively narrow.
  • connection between the buoyant body and the cleaning element is articulated and thus permits a limited radial relative movement and preferably a limited relative axial movement of the buoyant body and the cleaning element. It has been found that this articulated connection with radial and axial play between the cleaning element and the buoyancy body assists the alignment and entry of the cleaning bodies into the tubes of the shell-and-tube heat exchanger.
  • the cleaning element on clover-shaped lamellae which are separated by a wide slot and have rounded corners.
  • This form of cleaning element separates the slats from each other, so that no jamming of the slats can take place at pipe ends or the like.
  • a buoyancy element is arranged on both sides of the cleaning element.
  • the aforementioned articulated connection between the cleaning element and the two buoyancy bodies is also used.
  • An essential feature of the method according to the invention is that the combination of the buoyant body and the cleaning element - regardless of whether the cleaning body are designed in one or more parts - in their total density and shape is designed so that the cleaning body in the flowing flow medium especially for large flow areas such. B. are transported freely in the chambers of the tube bundle heat exchanger. As a result, the cleaning bodies are distributed in the turbulent flow in the chamber at the inlet in front of the tubesheet of the tube bundle heat exchanger.
  • the material of the cleaning member and the material of the elasticity medium, if used as a binding material, and the buoyancy element material be temperature resistant (120 ° C min.) And resistant to aggressive media such as crude oil, preferably metal.
  • FIG. 1 as an exemplary embodiment of the application of the method according to the invention purely schematically illustrated system is used for heating a crude oil stream in a tube bundle heat exchanger 10, the crude oil is supplied through a supply line 11 in the direction of arrow 12 with the assistance of a pump 13.
  • the heat exchanger 10 comprises in the usual way a between two chambers 10 a, 10 b arranged bundle of about 100 to 500 tubes 5, in which the crude oil is heated with the process heat, which is effective through the pipe wall to the crude oil, when the tubes. 5 passes.
  • Behind the heat exchanger 10 the crude oil via the line 14 in the direction of arrow 15 off and the next processing stage - usually the final heater - fed.
  • the temperature of the crude oil passed through the plant may be, for example, in the range of 120 ° C to 400 ° C.
  • FIG. 1 and 1a are indicated as small circles in the chambers 10a, 10b and will be explained in more detail with reference to other figures.
  • the cleaning body pass through the pipe to be cleaned 5 each free under the pressure of the crude oil stream by entering the inlet of the tube 5 and leave the tube 5 after passing through the outlet in the chamber 10 b again. In this case, an intensive cleaning of the entire pipe inner wall takes place.
  • FIG. 1 serves primarily a preferred embodiment of the method according to the invention, after which the cleaning bodies are guided in a continuous or discontinuous cycle.
  • a safety gear 16 from the crude oil flow of the line 14 and discharged through a line 17 in the direction of arrow 18, while the crude oil flow the system without cleaning body via a discharge line 15a leaves again.
  • a filter may be provided as a stationary safety gear, which spans the entire cross section of the safety gear 16.
  • movable or fixed sieves - in FIG. 1 indicated by the dashed line 16a - are used as safety gear 16. The sieves can be switched between a neutral position in which they allow the entire crude oil flow to pass, and a collecting position in which they span the entire cross section of the safety gear 16 and remove the cleaning bodies from the crude oil stream.
  • the cleaning body in the case of a discontinuous feeding of the cleaning body in the circuit or in the supply line 11- either periodically after a certain period of time or depending on the degree of contamination of the tubes 5 or other parameters - the cleaning body through the conduit 17 through a collecting device, namely fed to a lock 19, in which they are collected and fed at a predetermined time via the line 30 and a check valve 40 in the direction of arrow 41 back into the feed 11.
  • the lock 19 is divided into an upper chamber 20 and a lower chamber 21, which are separated by a bottom 22 from each other.
  • a bypass 26 which starts from the upper chamber 20 and is connected at its other end in a specific position to the lower chamber 21, there is a pump 28, the coming of the line 17 crude oil via a wire basket 29 or the like no cleaning body passes, from the upper chamber 20 so feeds into the lower chamber 21 that the beam entering there, as indicated by the double arrow, the flap 24 holds in the closed position of the opening 23, as long as the cleaning body in the upper chamber 20th to be collected.
  • the pump 28 is turned off, the flap 24 drops to the open position shown in dashed lines in the drawing, so that the cleaning body from the upper chamber 20 into the lower chamber 21 pass.
  • the flap 24 is in the open position. As soon as the drive of the pump 28 is switched on, the flap 24 pivots upwards under the action of the crude oil flow directed against the flap 24 out of the bypass line 26 into the closed position.
  • the cleaning bodies are conveyed by the crude oil flow from the bypass line 26 into the conduit 30, in which the non-return valve 40 is opened by the pressure of the flow medium at the beginning of the cleaning cycle, and from here back into the inlet conduit 11.
  • the catcher 16 collected cleaning body are returned through the conduit 17 into the upper chamber 20th transported because the opening 23 is closed by the flap 24.
  • the drive of the pump 28 is turned off.
  • the crude oil jet from the bypass line 26 stops, so that the flap 24 pivots back under the action of gravity from the closed position to the open position.
  • the check valve 40 prevents backflow of the medium.
  • the cleaning bodies sink from the upper chamber 20 through the opening 23 into the lower chamber 21. There they remain until the beginning of the next cleaning cycle.
  • Fig. 1 The above with reference to Fig. 1
  • the mode of operation described is used with sinking cleaning bodies, ie with cleaning bodies of higher density than the operating medium (eg crude oil).
  • the operating medium eg crude oil
  • an alternative design and operation of the lock is provided for cleaning body with a lower density, ie cleaning body, ascend in the operating medium, possibly also crude oil.
  • An embodiment of such a lock is shown in a schematic representation Fig. 1a refer to. The following description is essentially limited to the structure and operation of the lock.
  • This lock 19 is similar to the lock 19 in Fig. 1 divided into an upper and lower chamber 20, 21, which are separated by a bottom 22 from each other.
  • an opening 23 which is closed by a pivotable about an axis 25 flap 24 when the cleaning bodies are collected in the lower chamber 21.
  • a bypass 26 which starts from the lower chamber 21 and is connected at its other end in a certain position to the upper chamber 20, there is a pump 28 as in the former embodiment, the crude oil coming from the conduit 17 via a wire basket 29 or the like, which passes no cleaning body, from the lower chamber 21 so in the upper chamber 20 feeds that the beam entering there, as indicated by the double arrow, the flap 24 against the spring force of a spring 24 a in the closed position of the opening 23 holds as long as the cleaning bodies are collected in the lower chamber 21.
  • the flap 24 opens by the spring force in the open position shown in the drawing with dashed lines, so that the cleaning body of the lower chamber 21 ascend into the upper chamber 20.
  • the flap 24 is in the open position. Once the operation of the pump 28 is turned on, the flap 24 swings down under the action of directed against the flap 24 crude oil flow from the bypass line 26 against the spring force down to the closed position.
  • the cleaning bodies are conveyed by the crude oil flow from the bypass line 26 into the conduit 30, in which the non-return valve 40 is opened by the pressure of the flow medium at the beginning of the cleaning cycle, and from here back into the inlet conduit 11.
  • the drive of the pump 28 is turned off.
  • the crude oil jet from the bypass line 26 stops, so that the flap 24 swings back under the action of the spring force from the closed position to the open position.
  • the cleaning bodies rise from the lower chamber 21 through the opening 23 into the upper chamber 20. There they remain until the next cleaning cycle.
  • FIG. 2 there is a cleaning body 1a from a central, spherical hollow body as a buoyant body 2 with an outer abrasive cleaning element 4 made of metal knit, which is connected with the interposition of a metallic elasticity medium 3 fixed to the buoyancy body 2.
  • the compounds of the ingredients are prepared by conventional bonding methods such as welding, gluing, soldering or the like.
  • the buoyant body 2 in this case is relatively small in comparison to the cleaning element 4, whose metal knit as well as the structure of the elastic medium 3 is relatively loose, so that the buoyancy body 2 with respect to the desired total density of the cleaning body 1a to compensate for a relatively low weight Has.
  • the density of the cleaning body 1a is basically to be adjusted to the density of the medium, unless there are circumstances that allow or even require a significant difference. All parts of the cleaning body 1a are made of metal - with the exception of the adhesive, which also consists of a highly heat-resistant Plastic can exist.
  • the metal knit of the cleaning element 4 is made of Mo, four-edged wire or strip material made of stainless steel, wherein the cleaning element 4 together with the elasticity medium 3 the cleaning body 1 a gives the necessary elastic resilience.
  • the components of the cleaning body 1a are designed for process temperatures as high as 400 ° C, and are resistant to an aggressive process medium such as crude oil.
  • an aggressive process medium such as crude oil.
  • a tubular mat made of spring steel wire mesh can be used, wherein the hose can be soldered or welded at both ends for closing and fastening, for example.
  • What is essential is the elasticity of this layer, so that the cleaning body 1 a easily adapt to the inner diameter of the pipe to be cleaned and yet, when the cleaning body 1 a passes through the pipe, can exert a pressure on the inner wall of the pipe, which is used to clean up contaminants from the inner wall of the pipe Pipe is sufficient.
  • the metal knit or expanded metal of the cleaning body 4 is fixedly connected to the elastic medium 3 by soldering or by another conventional joining method as mentioned above.
  • a blank thus formed is pressed at the end in a spherical shape.
  • the spherical hollow body of the buoyancy element 2 is formed for example from two deep-drawn metal half-shells.
  • the cleaning body 1 b is formed from a pressure-resistant hollow metal ball as a buoyant body 2 with a substantially spherically shaped cleaning element 4 made of metal braid or stretched metal made of spring steel attached directly thereto.
  • the cleaning element 4 which may consist of metal knit or metal braid as in the previous embodiments, both directly attached to the buoyant body 2, for example by soldering and also fully or partially embedded in the elastic medium 3, the can consist of a temperature-resistant elastomer or elastic metal foam.
  • the cleaning medium 4 and the elastomer in an injection mold are brought into the desired spherical shape in one operation and the elastomer injected into the structure of expanded metal or metal knit. This manufacturing process is particularly easy to perform.
  • welding, gluing, soldering or the like are also used here as connection methods.
  • the buoyancy body 2 is also significantly smaller than the cleaning element 4, and this cleaning body 1e is made of the in FIG. 6 shown blank 1e 'produced.
  • this cleaning body 1e is made of the in FIG. 6 shown blank 1e 'produced.
  • slotted Ronde 5 soldered from spring steel, as indicated for example at 6.
  • two half-round halves 5a are soldered at an angle of 90 ° relative to the blank 5 on the buoyancy body 2, whereupon semicircular or quarter-circle Ronde segments 5b in the off FIG. 6 be seen symmetrical manner in the remaining spaces on the buoyancy body 2 are arranged and soldered.
  • the design of the weight takes place in that the density of the cleaning body is adapted to the density of the medium so that the cleaning body can be transported freely in the media flow and distribute above all in the region of the tube plate of the heat exchanger to when the cleaning body in the pipes to be cleaned. 5 are to be fed. Possible exceptions have been pointed out in the description of the first embodiment.
  • the cleaning bodies 1a-1e are fed via the supply line 11 for the crude oil flow on the inlet side of the heat exchanger 10 and thus reach the chamber 10a and thus in the area in front of the tubesheet of the heat exchanger 10.
  • the cleaning body 1a-1e are easily taken so that they enter the inlet of one of the tubes to be cleaned 5 of the heat exchanger 10.
  • the cleaning body 1a-1e are resiliently compressed until reaching the inner diameter of the tubes.
  • the cleaning body 1f formed in two parts.
  • approximately pear-shaped or spherical but preferably spherical metal hollow body as a buoyant body 2 is as a cleaning element 4, a circular and sheet-shaped disc spring plate with a thickness of ca, 0.05-0.5 mm centered, as shown , for example, fixed by welding or soldering.
  • the required strength or stability determines the minimum thickness of this disc whose diameter has an excess compared to the inner diameter of the tubes 5 to be cleaned.
  • the cleaning element 4 At the outer edge of the cleaning element 4 is a ring of elastically resilient fins 4a, the elastically yielding at the entrance of the cleaning element 4 in the pipe to be cleaned 5, so that the outer diameter of the cleaning element 4 adapts to the inner diameter of the tube and the fins 4a be pressed against the inner wall of the tube 5 with the necessary contact force.
  • the slats can 4a of the cleaning element 4 clean deposits such as dirt particles or the like from the inner wall of the tube 5 when the cleaning body 1f passes through the tube 5 under the action of the flow medium.
  • the density of the cleaning body is tuned to the density of the flow medium here as well.
  • the cleaning body 1f is designed with respect to the selection of the metal and the connection between the buoyant body 2 and the cleaning element 4 for operating temperatures of about 400 ° C as well as with respect to the chemically aggressive properties of crude oil forming the flow medium.
  • the cleaning body 1f in the two-part design such as in Fig. 7 shown, in the region of the tube plate of the heat exchanger, when the cleaning body 1f are fed into the pipes to be cleaned 5, self-alignment at the latest before the inlet of the pipes 5 to be cleaned, in such a way that always the buoyancy body 2 is the first in the inlet of the Tube 5 dips and the cleaning element 4 follows the buoyancy body 2, so that automatically in FIG. 7 shown position of the cleaning body 1f in the tube 5 results.
  • the cleaning body 1f can be removed in the safety gear 16 from the crude oil stream of the line 14 and discharged into the line 17 and either feed directly back into the feed 11 for continuous cleaning of the tubes of the tube bundle heat exchanger as the heat exchanger 10 of Fig. 1 shown plant or transport via the line 17 into the lock provided as a collection device 19 and feed from there at a given time back into the supply line 11.
  • the disk of the cleaning element 4 can be made thick-walled in the middle as the outside. Because the required elasticity for the purpose of adaptation to the inner diameter of the tube 5 is applied exclusively by the outer edge of the cleaning element 4.
  • the hollow body or the ball of the buoyant body 2 can be made much smaller than in the rest in the other Fig. 7 illustrated example. It should also be noted that in the cleaning body 1 f required for the generation of the necessary differential pressure blocking in the pipe 5 is taken only by the disc of the cleaning element 4. This feature is also important for the automatic alignment of the cleaning body 1f.
  • Fig. 8 in the Abcuriswolf in the tube 5 illustrated sixth embodiment differs from the cleaning body 1f of Fig. 7 especially in that the buoyant body 2 is not rigidly but movably connected to the cleaning body 4.
  • a pin 7 On the buoyancy body 2, a pin 7 is fixed, which engages through a central opening 8 in the cleaning element 4 and at its free end a disc 9, as shown, attached as an axial boundary relative mobility of the buoyant body 2 relative to the cleaning element 4 in the axial direction is.
  • a relative mobility of the buoyant body 2 and the cleaning element 4 in the radial direction is allowed by the fact that the diameter of the opening 8 is greater than the diameter of the pin 7. It has been shown that this articulated connection between buoyancy body 2 and the cleaning element 4 the entrance of the cleaning body 1g facilitates in the tube 5 and the cleaning body 1g occupies the position shown in the drawing as it passes through the tube 5.
  • a cleaning element 4 is for the execution of the cleaning body 1f and 1g and 1h a leaf-shaped disc made of spring steel according to Fig. 9 prefers.
  • the resilient laminations 4a are separated by a wide slot 4b and have rounded corners 4c to avoid any risk of jamming adjacent slats 4a z. B. to avoid a pipe socket or the like.
  • In the middle is the opening 8 for the pin 7 of the buoyancy body. 2
  • the seventh embodiment of a cleaning body 1h according to Fig. 10 differs from the embodiment according to Fig. 8 in that two buoyancy bodies 2 are present, so that in each case a buoyancy body 2 is arranged on both sides of the cleaning element 4.
  • the pin 7 connects the two buoyancy bodies 2 and simultaneously provides the connection to the cleaning element 4, with a limited radial and axial relative mobility of the buoyancy bodies 2 relative to the cleaning element 4a as in the embodiment according to Fig. 8 , In each direction of movement is always one of the two spherical or pear-shaped buoyancy body 2 in the flow direction S forward, so that the tube 5 is always traversed in the illustrated position.
  • the cleaning element 4 adapts, as in the other embodiments, the inner diameter of the pipe 5 to be cleaned, so that a cleaning of deposits is effected.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Rohren in Wärmetauschern
    • mit mindestens einem Rohr,
    • das von einem Strömungsmedium, insbesondere von Rohöl, mit einer Temperatur oberhalb 120° C durchströmbar ist,
    • mittels Reinigungskörpern, die derart ausgebildet sind, daß sie
    • temperaturbeständig (oberhalb 120° C) und
    • gegenüber aggressiven Strömungsmedien wie Rohöl widerstandsfähig sind
    • sowie eine äußere zum Abreinigen von Ablagerungen wie Verkokungen, Schmutzteilchen oder dergleichen von der Rohrinnenwandung geeignete Kontaktfläche aufweisen und
    • unter dem Druck des Strömungsmediums durch das Rohr hindurchgeführt werden sowie
    • derart elastisch federnd ausgebildet sind,
    • daß sie beim Reinigen mit ihrer Kontaktfläche unter der Wirkung einer Anpresskraft an die Rohrinnenwandung angedrückt werden und
    • die Ablagerungen gelöst und aus dem Rohr ausgetragen werden.
  • In der Rohölverarbeitung werden Rohrbündel-Wärmetauscher, nämlich sog. crude oil heater (COH), dazu verwendet, das Rohöl mit Prozeßabwärme in Vorheizstufen auf eine möglichst hohe Betriebstemperatur zu bringen, bevor es im Enderhitzer mit Fremdenergie auf die Temperatur erhitzt wird, die notwendig ist, wenn das Rohöl zur Destillation gelangt.
  • Die Aufheizung des Rohöls wird in Stufen über mehrere parallel und in Reihe geschaltete COH-Wärmetauscher vorgenommen. Dabei werden die Rohre des Wärmetauschers von außen mit Prozeßmedium beheizt. Bedingt durch den Wärmeübergang an den Rohren des Wärmetauschers kommt es zu Ablagerungen und Verkrustungen aus Partikeln aus dem Rohölstrom auf der Rohrinnenseite. Diese verschlechtern den Wärmeübergang mit der Folge einer geringeren Aufheizung des Rohöls.
  • Der Bildung von Ablagerungen und Verkrustungen an der Rohrinnenwandung wird auf chemischem Wege entgegengewirkt, indem man dem Rohöl vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher Additive dosiert zugibt. Damit bleibt der Belag in der Regel weich und kann im Vergleich zu fest anhaftenden Verkrustungen mechanisch leichter entfernt werden. Mit der Verwendung von Additiven wird jedoch eine Belagbildung nicht verhindert sondern lediglich verzögert. Der Wärmeübergang an den Wärmetauscherrohren verschlechtert sich durch Zunahme und Wachsen des Belages im Laufe des Betriebes, so daß eine mechanische Reinigung unerläßlich ist.
  • Bei den mechanischen Reinigungsverfahren ist zunächst zwischen solchen Verfahren zu unterscheiden, die eine Unterbrechung des Betriebes und ein Öffnen des Wärmetauschers erfordern, und solchen, die während des Betriebes des Wärmetauschers wirksam werden. Letztere Verfahren umfassen einerseits fest im Wärmetauscher eingebaute Reinigungselemente und andererseits Systeme, bei denen die Wärmetauscherrohre von Reinigungselementen durchlaufen werden, wie nachstehend erläutert wird.
  • Verbreitet wird die manuelle Reinigung der Wärmetauscher angewendet. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Betrieb des Wärmetauschers und damit gewöhnlich die gesamte Anlage, in die der Wärmetauscher eingebaut ist, stillgelegt werden muß. Die Wärmetauscher werden geöffnet - hierfür müssen sie entsprechend zugänglich angeordnet und konstruktiv in geeigneter Weise für ein leichtes periodisches Öffnen gestaltet sein - und mit herkömmlichen Verfahren wie z.B. Hochdruckreinigung oder mit Bürsten/Schabern gereinigt. Neben diesem mit hohen Kosten verbundenen Aufwand, bedingt auch durch die Unterbrechung des Betriebs des Wärmetauschers und der zugehörigen Anlage - ist ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens, daß der Belag an der Rohrinnenwandung zwar entfernt, aber seine Bildung und sein Anwachsen mit entsprechender Verschlechterung des Wärmeübergangs nicht von vornherein zu vermeiden ist. Denn zwischen den Reinigungsintervallen verschlechtert sich der Wärmeübergang im Laufe des Betriebes erheblich.
  • Die während des laufenden Betriebes des Wärmetauschers wirksamen mechanischen Reinigungsverfahren unterliegen schon durch die sehr hohen Betriebstemperaturen, die oberhalb 120°C liegen und ohne weiteres Bereiche von ca. 400°C erreichen können, sowie durch die chemische Beanspruchung durch Verwendung in einem aggressiven Medium wie Rohöl besonderen Anforderungen.
    Bekannt ist - z. B. aus der früheren Veröffentlichung HT172D, Seiten 35,36 der ESDU/USA aus dem Jahr 1995 - die Verwendung fest im Wärmetauscher eingebauter Reinigungselemente, und sie beruht auf dem Prinzip, Reinigungskörper wie schraubenförmige Federelemente oder dergleichen an einer Aufnahmevorrichtung am Eintritt des Wärmetauschers zu befestigen, die lose in den Rohren angeordnet sind und sich durch die Rohre hindurch erstrecken. Die Reinigungselemente bestehen aus temperatur- und mediumbeständigen Werkstoffen. Die Aufnahmevorrichtung ermöglicht eine rotierende Bewegung der Reinigungselemente im Rohr. Dabei werden durch die Form und Anordnung der Reinigungselemente Turbulenzen in dem Strömungsmedium erzeugt, die die Belagbildung verzögern. Außerdem werden an der Rohrinnenwandung anhaftende Schmutzteilchen oder dergleichen durch die Bewegung des Reinigungselementes entfernt, so daß eine Belagbildung im wesentlichen verhindert wird.
  • Solche Reinigungsverfahren mit fest eingebauten Reinigungselementen haben jedoch den Nachteil, daß die im Rohr selbst, gewöhnlich auf seiner gesamten Länge, untergebrachten Reinigungselemente eine permanente Erhöhung der Reibungsverluste der Strömung und damit einen erhöhten Energieaufwand für das aufzuheizende Medium verursachen. Die Reinigungselemente bilden außerdem Hindernisse im freien Rohrquerschnitt, so daß Schmutzteilchen an den Reinigungselementen hängenbleiben und zu Rohrverstopfungen führen können.
  • Bei anderen bekannten mechanischen Reinigungsverfahren, nämlich solchen mit axial beweglich in den Rohren angeordneten Reinigungskörpern - bekannt aus der Broschüre "Bruch-type Automatic Tube Cleaning Technology" von Firma WSA ENGINEERED SYSTEMS von 1993 - werden rollenförmige Reinigungsbürsten verwendet, die jeweils zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Rohres, dem sie zugeordnet sind, hin- und herlaufen und dabei einen Belag von der Rohrinnenwandung abreinigen können. Hierfür ist am Einlaß und am Auslaß jedes Rohres ein Korb angeordnet. Der Korb am Auslaß nimmt die Bürste auf, wenn sie das Rohr mit dem Strömungsmedium durchlaufen hat. In den Korb auf der Einlaßseite wird die Bürste zurückgeführt, damit sie für einen erneuten Reinigungsdurchlauf durch das Rohr wieder zur Verfügung steht.
  • Für die Rückführung der Bürsten in die Körbe auf der Einlaßseite ist der Wärmetauscher entweder abzuschalten, damit Gelegenheit besteht, die Bürsten von der Auslaßseite wieder der Einlaßseite zuzuführen. Oder das Rohrleitungssystem für den Wärmetauscher wird so eingerichtet, daß der Wärmetauscher für die Rückführung der Bürsten durch Umschalten von Armaturen von dem Medium in umgekehrter Richtung durchlaufen wird, wobei die in den Körben auf der bisherigen Auslaßseite des Rohrbündels des Wärmetauschers aufgefangenen Bürsten die Rohre nun mit dem Mediumstrom in umgekehrter Richtung durchlaufen und in den Körben auf der bisherigen Einlaßseite, die nun den Auslaß bildet, wieder aufgefangen werden. Die Umschaltung der Durchlaufrichtung des Mediumstroms im Wärmetauscher wird periodisch vorgenommen.
  • Die Einrichtung eines in der Strömungsrichtung umkehrbaren Systems bedingt einen hohen apparatetechnischen Aufwand, so daß dieses System mit hohen Kosten verbunden ist. Auch die Anordnung von Fangkörben an jedem der Enden jedes einzelnen Rohres führt in Anbetracht der Vielzahl von Rohren bei Rohrbündel-Wärmetauschern zu hohen Fertigungs-, Montage- und Wartungskosten. Wenn sich Auffangvorrichtungen lösen und verlorengehen, geht auch die zugeordnete Bürste verloren und das Rohr wird nicht mehr gereinigt, ohne daß dies von außen festgestellt werden kann. Verlorene Fangvorrichtungen und Bürsten bilden auch gefährliche Hindernisse, weil sie den freien Durchgang des Mediums beeinträchtigen können. Beschädigte oder verschlissene Reinigungskörper lassen sich nur austauschen, wenn man die Anlage abschaltet und den Wärmetauscher öffnet. Darüber hinaus ist keine Verschleißerkennung der Reinigungskörper möglich. Das bedeutet, daß die Reinigungsbürsten die Rohre nicht gründlich reinigen und daß sie insgesamt nicht optimal eingesetzt werden können, weil der Austausch der Reinigungsbürsten möglicherweise entweder zu früh oder zu spät erfolgt.
  • Aus der WO 99/23 438 geht ein System zum Reinigen des Rohres von Einzelrohr-Wärmetauschern für ein Verfahren der eingangs genannten Art als bekannt hervor, die vor allem in petrochemischen Anlagen als Enderhitzer verwendet werden. Das Rohr eines solchen Wärmetauschers hat gewöhnlich einen mäanderförmigen Verlauf und kann ohne weiteres eine Länge von 1000 m erreichen. Ein als "Molch" bezeichneter Reinigungskörper durchläuft das Einzelrohr unter dem Druck des Strömungsmediums, wobei die mit der Rohrinnenwandung unter der Wirkung einer Anpreßkraft in Eingriff stehende Kontaktfläche Ablagerungen von der Innenwandung der Rohre abreinigt, die mit dem Strömungsmedium aus dem Rohr ausgetragen werden. Der Reinigungskörper weist eine zylindrische Hohlform auf und sein Durchmesser ist dem Durchmesser des Einzelrohrs angepaßt. Der zum Anpressen der Kontaktfläche des Rohrkörpers an die Rohrinnenwand erforderliche Druck wird entweder durch den Druck des Strömungsmediums oder durch eine unter Radialspannung stehende Trägerkonstruktion, die z. B. als Schraubenfeder ausgeführt sein kann, bewirkt. Der Reinigungskörper ist einseitig geschlossen, um den Staudruck zur Vorwärtsbewegung ausnutzen zu können. Der Reinigungskörper wird aus Metall hergestellt, damit er temperaturbeständig und gegenüber aggressiven Strömungsmedien wie Rohöl widerstandsfähig ist. Die Länge des Reinigungskörpers ist stets erheblich größer als der Durchmesser des Einzelrohrs.
  • Der Reinigungskörper wird mittels apparativer Anordnungen ständig in Umlauf gehalten oder aufgefangen, gelagert und im Bedarfsfall in dem Einzelrohr neu eingesetzt. Der Reinigungskörper reinigt stets nur ein Rohr, nämlich das jeweilige Einzelrohr des Wärmetauschers, das er ggf. mehrmals durchläuft.
  • Eine Übertragung dieses bekannten Reinigungssystems auf Rohrbündel-Wärmetauscher ist nicht möglich. Denn die zylindrische Form der Reinigungskörper setzt voraus, daß der Reinigungskörper stets allseitig im Rohr durch die Rohrinnenwandung geführt ist, und zwar immer in ein- und derselben Richtung. Der Reinigungskörper läßt sich deshalb nicht im fließenden Strömungsmedium bei großen Durchflußquerschnitten, die z. B. in den Kammern eines Rohrbündel-Wärmetauschers anzutreffen sind, frei transportieren. Der Reinigungskörper würde im fließenden Strömungsmedium vielmehr absinken aufgrund seines hohen Gewichts bzw. seiner hohen Dichte und folglich z. B. in der Kammer eines Rohrbündel-Wärmetauschers auf der Einlaßseite vor dem Rohrboden des Wärmetauschers absinken und nur den unteren Rand des Rohrbodens erreichen. Eine Verteilung solcher Reinigungskörper an der Fläche des Rohrbodens des Wärmetauschers ist daher ausgeschlossen, und der Reinigungskörper kann sich am Rohrboden nicht selbst für den Eintritt in ein Rohr ausrichten.
  • Aus der US 5 473 787 A geht ein System zum Reinigen von Rohren von Rohrbündel-Wärmetauschern als bekannt hervor, bei denen eine Vielzahl von zwischen zwei Kammern angeordneten Rohren von einem Strömungsmedium, vorzugsweise, Kühlwasser, durchströmt werden. Reinigungskörper durchlaufen die Rohre, um diese von Ablagerungen an deren Innenwandung zu reinigen. Dabei werden die gelösten Ablagerungen von den Reinigungskörpern aus den Rohren ausgetragen. Damit die Reinigungskörper im fließenden Strömungsmedium auch bei großen Durchflußquerschnitten wie z. B. in den Kammern des Wärmetauschers frei transportierbar sind, bestehen die Reinigungskörper jeweils aus einem Auftriebskörper und aus einem scheibenförmigen Reinigungselement, das einen zum Abreinigen von Ablagerungen von einer Rohrinnenwandung geeigneten Kontaktrand aufweist. Das Reinigungselement dichtet den Querschnitt des Rohres, das es durchläuft, jeweils ab, so daß der Reinigungskörper das Rohr unter dem Druck des Strömungsmediums durchlaufen kann, wobei der Kontaktrand des Reinigungselementes unter der Wirkung einer Anpreßkraft an die Rohrinnenwandung gedrückt bleibt. Auch wenn der Auftriebskörper ebenso wie das Reinigungselement grundsätzlich aus polymeren Kunststoffen besteht, der Auftriebskörper aus PE oder PP und das Reinigungselement aus PE, kann der Auftriebskörper auch aus Metall wie rostfreiem Stahl bestehen. Diese Ausführung ist für hohen Druck sowie für Kühlmedien bestimmt, die schädlichen Einfluß auf polymere Materialien haben. Das Reinigungselement wird dagegen stets aus elastomerem Material hergestellt, weil dieses durch den physischen Kontakt mit der Innenseite der Rohroberfläche die eigentliche Reinigung bewirkt und außerdem eine vollständige oder teilweise Abdichtung gegenüber der Rohrwand herbeiführt und dem Reinigungskörper so gestattet, durch den Druck des Strömungsmediums durch das Wärmeaustauscherrohr getrieben zu werden.
  • Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Rohren von Wärmetauschern für Strömungsmedien insbesondere Rohöl, mit einer Temperatur oberhalb 120°C zu schaffen, bei dem eine Reinigung der Innenwandung der Wärmetauscherrohre auch bei einer Vielzahl von Rohren in Wärmetauschern während des Betriebes der Wärmetauscher erfolgt. Das Verfahren soll die Anforderungen erfüllen, die ein Strömungsmedium vorgibt, das hohe Temperaturen aufweist und als chemisch aggressiv einzustufen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfinddungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • als Wärmetauscher ein Rohrbündel-Wärmetauscher gereinigt wird,
    • der eine Vielzahl von parallel zueinander zwischen zwei Kammern angeordneten Rohren aufweist, und
    • die Reinigungskörper einen inneren Auftriebskörper und ein den Auftriebskörper umhüllendes äußeres Reinigungselement umfassen und derart ausgebildet sind, daß sie
    • im fließenden Strömungsmedium bei großen Durchflußquerschnitten wie z. B. in den Kammern des Wärmetauschers frei schwebend transportiert werden und
    • im stehenden Strömungsmedium sinken oder steigen.
  • Als Alternative umfasst die erfindungsgemäße Lösung auch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • als Wärmetauscher ein Rohrbündel-Wärmetauscher gereinigt wird,
    • der eine Vielzahl von parallel zueinander zwischen zwei Kammern angeordneten Rohren aufweist, und
    • die Reinigungskörper einen Auftriebskörper und ein Reinigungselement umfassen, die gelenkig miteinander verbunden sind, und derart ausgebildet sind, daß sie
    • im fließenden Strömungsmedium bei große Durchflußquerschnitten wie z. B. in den Kammern des Wärmetauschers frei schwebend transportiert werden und
    • im stehenden Strömungsmedium sinken oder steigen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Reinigung der Rohre von Rohrbündel-Wärmetauschern unter den eingangs der Beschreibung genannten Bedingungen während des laufenden Betriebs des Wärmetauschers und der übrigen Komponenten der Anlage, der der Wärmetauscher zugeordnet ist.
  • Die in den beiden Verfahrensalternativen vorgesehenen Reinigungskörper sind aufgrund einer geeigneten Materialauswahl und eines geeigneten Aufbaus beständig gegenüber hohen Temperaturen und aggressiven Strömungsmedien wie Rohöl. Sie sind im Aufbau und in der Dichte so ausgelegt, daß sie im fließenden Strömungsmedium auf der Einlaßseite des Rohrbündel-Wärmetauschers frei in die dortige Kammer transportiert werden und sich am Rohrboden der Kammer verteilen, um dort in eins der zu reinigenden Rohre einzutreten. Sie durchlaufen das zu reinigende Rohr jeweils unter dem Druck des Strömungsmediums, indem sie auf der Einlaßseite des Rohrbündel-Wärme-tauschers von der dortigen Kammer aus am Einlaß der Rohre eintreten und die Rohre nach dem Durchlauf am Auslaß wieder verlassen. Dabei findet eine intensive Reinigung der gesamten Rohrinnenwandung statt, wenn die Kontaktfläche des Reinigungskörpers beim Durchlauf desselben durch das Rohr mit der gesamten Oberfläche der Rohrinnenwandung in Kontakt kommt und dabei mit der Kontaktfläche unter der Wirkung einer Anpreßkraft an die Rohrinnenwandung angedrückt wird.
  • Die Kontaktfläche des Reinigungskörpers ist so ausgebildet, daß sie an der Rohrinnenwandung anhaftende Ablagerungen wie Verkokungen, Schmutzteilchen oder dergleichen erfaßt und löst, so daß diese von dem Strömungsmedium und/oder dem Reinigungskörper selbst mitgenommen und aus dem Rohr ausgetragen werden können. Auf diese Weise kann sich auf der Rohrinnenwandung kein Belag im Sinne einer länger anhaltenden Ablagerung von Schmutzteilchen bilden. Auch Verkrustungen auf der Rohrinnenseite werden vermieden.
  • Der Wärmeübergang an den Rohren des Wärmetauschers und damit dessen Wirkungsgrad bleiben gleich und werden nicht beeinträchtigt. Durch die kontinuierliche Reinigung während des Betriebes des Wärmetauschers liegen konstante Bedingungen während der gesamten Betriebsdauer vor.
  • Die Notwendigkeit zum Abschalten und Öffnen des Wärmetauschers zum Reinigen der Rohre - wie beim Stand der Technik - entfällt. Die Hinzufügung von Additiven zum Strömungsmedium ist nicht erforderlich. An der Ein- und an der Auslaßseite des Wärmetauschers bedarf es keiner kostspieligen apparativen Einrichtungen, um die Reinigungskörper in die Rohre einzuführen und am Rohrende wieder aufzufangen.
  • Nach einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung werden die Reinigungskörper nach dem Durchlauf durch die Rohre gesammelt und bei Bedarf den Eintrittsöffnungen der Rohre für einen weiteren Reinigungsdurchgang durch die Rohre zugeführt. Je nach Umständen kann sich ein Bedarf für eine sofortige Zurückführung der Reinigungskörper zur Einlaßseite des Wärmetauschers oder erst zu einem späteren Zeitpunkt ergeben. Wesentlich ist, daß die Reinigungskörper auf der Auslaßseite nicht einzelnen Auffangvorrichtungen zugeführt werden sondern daß die Reinigungskörper gesammelt und gemeinsam wieder zur Einlaßseite zurückgeführt werden, jedenfalls auf einem gemeinsamen Weg, der keine aufwändigen Eingriffe oder Maßnahmen zur Rückführung erfordert.
  • Vorzugsweise werden die Reinigungskörper in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Kreislauf geführt, nämlich nach dem Durchlauf durch die Rohre in einer Fangvorrichtung gesammelt und entweder unmittelbar der Einlaßseite der Rohre für einen erneuten Durchlauf wieder zugeführt oder zunächst in einer Aufnahmeeinrichtung gesammelt werden, wobei die Reinigung der Rohre unterbrochen und erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer oder in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Rohre oder von anderen Parametern wieder durchgeführt wird. Diese Verfahrensvariante ist sehr wesentlich, weil sie eine automatische kontinuierliche oder diskontinuierliche Rückführung der Reinigungskörper gestattet, so daß sich insgesamt eine sehr einfach durchzuführende und sehr effiziente Reinigung der Innenwandung der Rohre ergibt, ohne daß hierfür ein erheblicher baulicher Aufwand erforderlich ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß für die Reinigungskörper hinter den Auslaßseiten des Wärmetauschers eine Fangvorrichtung, bspw. ein feststehendes oder bewegbares Sieb oder ein Filter zum Auffangen der Reinigungskörper aus dem Medienstrom verwendet wird. Stationäre Fangvorrichtungen, wie bspw. Filter oder feststehende Siebe, überspannen gewöhnlich den gesamten Querschnitt der Abflußleitungen auf der Auslaßseite des Wärmetauschers. Bewegbare Siebe sind zwischen einer neutralen Position, in der sie den gesamten Mediumstrom mit allen Bestandteilen passieren lassen, und einer Sammelposition, in der sie den gesamten Querschnitt der Abflußleitung des Mediums zum Auffangen der Reinigungskörper überspannen, umschaltbar.
  • Der jeweiligen Fangvorrichtung ist eine Schleuse zur Befüllung und Entnahme der Reinigungskörper nachgeschaltet. Bei diskontinuierlichem Reinigungsbetrieb kann die Schleuse auch der Zwischenlagerung der Reinigungskörper während der Unterbrechung der Rohrreinigung dienen. Für nahezu jede Unterbrechung ist die Eigenschaft der Reinigungskörper wichtig, im stehenden Strömungsmedium zu sinken oder zu steigen. Denn so ist eine leichte Trennung der Reinigungskörper von dem Strömungsmedium zum Speichern derselben in Schleusen oder dergleichen möglich.
  • Insgesamt wird damit ein zwei Alternativen umfassendes Verfahrne zum Reinigen von Rohren von Wärmetauschern für Strömungsmedien wie Rohöl mit einer Temperatur oberhalb 120°C und mit erheblichen chemisch aggressiven Eigenschaften ermöglicht, das sich gegenüber den eingangs erörterten bekannten Systemen grundsätzlich unterscheidet und erstmals eine dauerhafte Reinigung der Rohre auch für derartige Medien gestattet oder zuläßt, ohne daß hierfür ein erheblicher baulicher Aufwand erforderlich ist. Vor allem läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermeiden, daß man den Betrieb des Wärmetauschers und der vom Betrieb des Wärmetauschers abhängigen Komponenten einer Gesamtanlage zum Reinigen der Rohre unterbrechen und den Wärmetauscher öffnen muß. Erstmals steht durch die Erfindung ein System für solche Medien zur Verfügung, bei dem die Reinigungskörper bei ihrer Rückführung von der Auslaßseite auf ihre Funktionsfähigkeit hin geprüft werden können, indem man die Reinigungskörper entsprechende Prüfeinrichtungen durchlaufen läßt.
  • Es liegt auf der Hand, daß sich ein solches Verfahren grundsätzlich von Verfahren von Einzelrohr-Wärmetauscher unterscheidet, wo nur ein einzelner Reinigungskörper die gesamte Länge des mäanderförmigen Einzelrohres durchläuft und hierbei ebenso wie bei der Zuführung, Rückführung und beim Einfangen stets im Rohr geführt ist und nicht frei im fließenden Strömungsmedium transportiert wird. Er braucht im stehenden Strömungsmedium auch nicht zu sinken und nicht zu steigen, weil er sich stets in einem Rohr befindet, das ihn aufnimmt und führt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als Reinigungskörper vorzugsweise im wesentlichen kugelförmige, elastische Rollkörper mit reinigender Oberfläche verwendet, wobei die gesamte Oberfläche des Reinigungskörpers die Kontaktfläche zum Abreinigen von Ablagerungen von der Rohrinnenwandung bildet. Diese Form und Ausbildung des Reinigungskörpers zeichnet sich durch sehr wesentliche Vorteile aus. Zum einen braucht man den Körper aufgrund seiner Kugelform bzw. seiner balligen Form nicht richtungsgebunden in den Rohreinlaß des zu reinigenden Rohres einzusetzen, sondern der Reinigungskörper nimmt in jeder Lage nach dem Eintritt in das Rohr selbsttätig eine Anpassung an den freien Innenquerschnitt des Rohres vor, ohne daß hierfür besondere Maßnahmen zu treffen sind. Dadurch, daß die gesamte Oberfläche des Reinigungskörpers eine zum Abreinigen von Ablagerungen geeignete Kontaktfläche bildet, die mit der Rohrinnenwandung in Eingriff kommt, steht durch die Kugelform ein hohes Reinigungspotential zur Verfügung. Aufgrund seiner Elastizität kann sich der Reinigungskörper jeder in der Praxis möglichen Änderung der Form des freien Querschnitts des zu reinigenden Rohres anpassen, beispielsweise wenn sich eine Verkrustung als Folge unerwartet hoher momentaner Verschmutzungen des Strömungsmediums ergibt. Zylinderförmige Reinigungskörper wie beim Stand der Technik sind demgegenüber ungeeignet für einen Einsatz in Rohrbündel-Wärmetauschern.
  • Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem innerem Auftriebskörper und einem den Auftriebskörper umhüllenden äußeren Reinigungselement der Außendurchmesser des Reinigungskörpers im druckfreien Zustand, nämlich vor dem Eintritt des Reinigungskörpers in das Rohr, größer als der Innendurchmesser des Rohres, und der Außendurchmesser des Reinigungskörpers paßt sich dem Innendurchmesser des Rohres an, wenn der Reinigungskörper in die Eintrittsöffnung des Rohres eintritt und dabei elastisch federnd zusammengedrückt wird. Bei dieser Ausbildung des Reinigungskörpers wird die Anpreßkraft, mit der die Kontaktfläche des Reinigungskörpers mit der Innenwandung des Rohres in Eingriff kommt, durch einen entsprechend elastisch federnden Aufbau des Reinigungskörpers erzeugt. Hierfür wird dem Reinigungskörper im druckfreien Zustand ein größerer Außendurchmesser erteilt, als dem Innendurchmesser des Rohres entspricht.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahrensalternativen mit Verwendung von Reinigungskörpern der angegebenen Art lassen sich in einer Vielzahl verschiedenartig arbeitender Reinigungssysteme einsetzen. So ist es möglich, solche Reinigungskörper für Verfahren zu verwenden, bei denen die Reinigungskörper durch Umkehr der Strömungsrichtung des Mediumstroms in dem zu reinigenden Rohr praktisch hin- und herlaufen. Hierfür ist, bedingt durch die Bereitstellung eines richtungsumschaltbaren Leitungssystems für das Strömungsmedium, ein verhältnismäßig hoher Bauaufwand erforderlich, wie eingangs bereits erläutert wurde. Dennoch wird dieses Reinigungssystem durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den zugehörigen Reinigungskörpern sehr wesentlich vereinfacht, weil die Reinigungskörper, wie bereits angeführt, nicht richtungsgebunden eingesetzt werden müssen. Dies hat den Vorteil, daß nicht jeder Reinigungskörper einen besonderen Auffangkäfig an beiden Seiten des zu reinigenden Rohres aufweisen muß, mit dem der Reinigungskörper an der Ein- und an der Auslaßseite stets so gegenüber dem zu reinigenden Rohr ausgerichtet wird, daß er sich überhaupt in das Rohr einsetzen läßt, damit er es durchlaufen kann. Erfindungsgemäß können die Reinigungskörper nach einem Reinigungsdurchgang an der Auslaßseite der Rohre als Batch, d.h. als Menge, aufgefangen und in geeigneter Weise den Rohren zum Reinigen wieder zugeführt werden, entweder durch Strömungsumkehrung an der bisherigen Auslaßseite oder aber durch Umsetzen der Reinigungskörper insgesamt an die bisherige Einlaßseite, die stets Einlaßseite bleibt.
  • Mit besonderem Vorteil lassen sich die erfindungsgemäßen Verfahrensalternativen in Systemen verwenden, in denen die Reinigungskörper kontinuierlich oder diskontinuierlich im Kreislauf geführt werden. Hierzu wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden vorstehend erläuterten Verfahren hingewiesen.
  • Nach einer der beiden erfindungsgemäßen Verfahrensalternativen weist der Reinigungskörper innen ein Auftriebselement und außen ein Reinigungselement auf. Mit dem Auftriebselement wird die Position bzw. der Weg des Reinigungskörpers im Mediumstrom vorgegeben bzw. beeinflußt, während das Reinigungselement die Funktion der Rohrreinigung übernimmt. Mit dem Auftriebselement soll erreicht werden, daß der Reinigungskörper im fließenden Mediumstrom frei transportiert wird, so daß sich die Reinigungskörper vor allem an der Einlaßseite des Wärmetauschers, also vor dem Rohrboden, möglichst verteilen, so daß die Rohre mit etwa gleicher Häufigkeit gereinigt werden. Bei der Gestaltung des Auftriebselements muß folglich vor allem darauf geachtet werden, daß eine Gesamtdichte des Reinigungskörpers erreicht wird, die auf die Dichte des Prozeßmediums abgestimmt ist, damit der Reinigungskörper im fließenden Mediumstrom frei transportiert wird. Bei der Gestaltung des Reinigungselementes ist darauf zu achten, daß vor allem die kugelige oder ballige Kontaktfläche zum Abreinigen von Ablagerungen bzw. von an der Rohrinnenwandung abgelagerten Schmutzteilchen oder dergleichen geeignet und entsprechend abrasiv ausgebildet ist.
  • Für die Funktion des Auftriebselements ist es zweckmäßig, daß das Auftriebselement im Zentrum des Reinigungskörpers angeordnet ist und aus einem oder mehreren druckfesten oder druckfest gestalteten Hohlkörpern z.B. aus Metall oder Körpern mit geringem spezifischem Gewicht wie z.B. Metallschaum besteht. Die erforderliche Druckfestigkeit richtet sich vor allem nach dem relativ hohen Systemdruck, der z.B. in Systemen zum Aufheizen von Rohöl herrscht.
  • Die Kontaktfläche des Reinigungselementes muß vor allem abrasiv wirken, damit Ablagerungen von der Rohrinnenwandung abgereinigt werden können. Hierfür ist es möglich, das Reinigungselement aus Metall-Lamellen, Metall-Gestrick, Metall-Geflecht, Metall-Folie oder dergleichen zu bilden, nämlich aus hitzebeständigen und gegenüber aggressiven Medien unempfindlichen Materialien mit Kanten, die sich zum Abreinigen von Rückständen von der Rohrinnenwandung eignen. Das Reinigungselement soll zweckmäßig auch federnd elastisch ausgebildet sein, damit eine entsprechende Anpreßkraft zwischen der Kontakfläehe und der Rohrinnenwandung erzeugt wird, wenn der Reinigungskörper in das Rohr eintritt. Der unmittelbar wirksame Abschnitt der kugeligen oder balligen Kontaktfläche kann aufgrund der federnd elastischen Eigenschaften des Reinigungselementes einer schmalen, bandförmigen Abflachung entsprechen, die sich kreisförmig um den Reinigungskörper erstreckt und mit der Rohrinnenwandung in Eingriff steht.
  • Seltener wird der Fall sein, daß ein federnd elastisches Bindematerial wie Metallschaum das Reinigungselement trägt und allein das notwendige elastisch federnde Verhalten des Reinigungskörpers bewirkt. Eher wird die notwendige Elastizität gemeinsam von dem Bindematerial und dem Reinigungselement erzeugt. Das Reinigungselement kann jedoch auch teilweise oder vollständig im Bindematerial eingebettet sein.
  • Für den Fall, daß durch den Reinigungskörper von der Rohrinnenwandung abgereinigte Ablagerungen an der Kontaktfläche des Reinigungskörpers fest anhaften und nicht von dem Strömungsmedium selbst wieder von der Kontaktfläche gelöst werden, kann eine Reinigung der Kontaktfläche der Reinigungskörper vor ihrem erneuten Zuführen zur Einlaßseite des Wärmetauschers vorgenommen werden z. B. durch Hochdruckstrahlen der Kontaktfläche der Reinigungskörper, und/oder durch mechanische Mittel wie Bürsten oder dergleichen. Eine Kontrolle der Reinigungskörper im Hinblick auf Verschleiß oder Beschädigungen oder dergleichen ist auf dem Weg der Reinigungskörper von der Auslaßseite des Wärmetauschers zur Einlaßseite hin jederzeit möglich.
  • Nach der alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist unter anderem vorgesehen, daß die Reinigungskörper jeweils einen Auftriebskörper und ein mit diesem gelenkig verbundenes Reinigungselement umfassen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen - in Strömungsrichtung des Strömungsmediums in den Rohren gesehen - vorderen Auftriebskörper und um ein an dessen Rückseite angeordnetes Reinigungselement. Bei dieser Ausführungsform sind die Funktionen "Auftrieb" und "Reinigung" auf zwei gesonderte Teilkörper aufgeteilt, auch wenn die beiden Teilkörper zu einem Reinigungskörper vereinigt sind. Bei der Gestaltung des Auftriebselements ist das Gewicht des Reinigungselements mitzuberücksichtigen. Das Auftriebselement tritt zuerst in das zu reinigende Rohr ein und nimmt das an seiner Rückseite befestigte Reinigungselement mit.
  • Zweckmäßig weist das Auftriebselement eine ballige oder kugelrunde Form auf und übernimmt die Funktion eines Schwimmkörpers, der aus einem oder mehreren Hohlräumen oder mit einer entsprechend porigen Struktur gebildet ist. Der Durchmesser des Auftriebselements ist zweckmäßig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres, damit das Auftriebselement leicht in den Rohreinlaß eintreten und das Rohr möglichst ungehindert durchlaufen kann.
  • Das Reinigungselement dieses Reinigungskörpers ist vorzugsweise blatt- oder scheibenförmig sowie kreisrund aus Federblech ausgebildet und trägt einen Kranz aus elastisch federnden Lamellen, der als Kontaktfläche an der Rohrinnenwandung anliegt. Der Durchmesser des Lamellenkranzes ist im freien Zustand folglich größer als im Rohr, wenn der Lamellenkranz elastisch federnd auf den Rohrinnendurchmesser zusammengedrückt ist und damit die notwendige Anpreßkraft erzeugt wird. Wenn sich der Reinigungskörper im Rohr befindet, wirkt der Druck des Strömungsmediums überwiegend auf das Reinigungselement, um den Reinigungskörper zusammen mit dem Strömungsmedium durch das Rohr hindurchzuschieben. Je nach Ausbildung des Reinigungselementes, das beispielsweise auch einen drahtbürstenförmigen Kranz aufweisen kann, der die abreinigende Kontaktfläche bildet, kann auch das vordere Auftriebselement als Vortriebskörper dienen, indem man beispielsweise den kreisförmigen Spalt zwischen der Außenseite des Auftriebselements und der Rohrinnenwandung relativ schmal hält.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Verbindung zwischen dem Auftriebskörper und dem Reinigungselement jeweils gelenkig ist und damit eine begrenzte radiale Relativbewegung und vorzugsweise eine begrenzte relative Axialbewegung des Auftriebskörpers und des Reinigungselementes zuläßt. Es hat sich gezeigt, daß diese gelenkige Verbindung mit radialem und axialem Spiel zwischen dem Reinigungselement und dem Auftriebskörper die Ausrichtung und den Eintritt der Reinigungskörper in die Rohre des Rohrbündel-Wärmetauschers unterstützt.
  • Vorzugsweise weist das Reinigungselement kleeblattförmige Lamellen auf, die durch einen breiten Schlitz voneinander getrennt sind und abgerundete Ecken aufweisen. Diese Form des Reinigungselementes trennt die Lamellen voneinander, so daß kein Verklemmen der Lamellen an Rohrenden oder dergleichen stattfinden kann.
  • Vor allem bei extrem geringen Anströmgeschwindigkeiten des Rohöls auf den Rohrboden des Rohrbündel-Wärmetauschers ist es vorteilhaft, wenn auf beiden Seiten des Reinigungselementes jeweils ein Auftriebselement angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung befindet sich stets einer der beiden kugel- oder birnenförmigen Auftriebskörper in Strömungsrichtung vorn, so daß der Reinigungskörper am Rohrboden leicht in eines der Rohre eintreten und dies in ausgerichteter Lage durchlaufen kann. Für diesen dreiteiligen Reinigungskörper wird ebenfalls die vorgenannte gelenkige Verbindung zwischen dem Reinigungselement und den beiden Auftriebskörpern verwendet.
  • Eine wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Kombination aus dem Auftriebskörper und dem Reinigungselement - unabhängig davon, ob die Reinigungskörper ein- oder mehrteilig gestaltet sind - in ihrer Gesamtdichte und in ihrer Form so ausgelegt ist, daß die Reinigungskörper im fließenden Strömungsmedium insbesondere bei großen Durchflußquerschnitten wie z. B. in den Kammern der Rohrbündel-Wärmetauscher frei transportiert werden. Dadurch verteilen sich die Reinigungskörper in der turbulenten Strömung in der Kammer am Einlaß vor dem Rohrboden des Rohrbündel-Wärmetauschers.
  • Ferner wird bevorzugt, daß das Material des Reinigungselementes und das Material des Elastizitätsmediums, falls ein solches als Bindematerial verwendet wird, und das Material des Auftriebselements temperaturbeständig (min. 120°C) sowie widerstandsfähig gegenüber aggressiven Medien wie Rohöl ist und vorzugsweise aus Metall besteht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Rohrbündel-Wärmetauscheranlage mit einem System zum Reinigen von Rohren von Wärmetauschern, bei denen die Rohre von Reinigungskörpern durchlaufen und die Reinigungskörper in der Anlage in einem Kreislauf geführt werden;
    Fig. 1a
    eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Rohrbündel-Wärmetauscheranlage wie in Fig. 1, jedoch mit einer alternativen Ausführung einer für den Kreislauf der Reinigungskörper verwendeten Schleuse;
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers im Querschnitt;
    Fig.3
    eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers im Querschnitt;
    Fig. 4
    eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers im Querschnitt;
    Fig. 5
    eine Ansicht eines viertenAusführungsbeispiels eines Reinigungskörpers teilweise als Schnittdarstellung;
    Fig. 6
    eine Ansicht eines Rohteils des Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers gemäß Fig. 5;
    Fig. 7
    eine Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers in Schnittdarstellung, wobei der Reinigungskörper zweiteilig ausgebildet ist;
    Fig. 8
    eine Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers in Schnittdarstellung in zweiteiliger Ausbildung in einem der zu reinigenden Rohre;
    Fig. 9
    eine Vorderansicht eines Reinigungselementes zur Verwendung mit einem Reinigungskörper der Ausbildung nach Fig. 8 sowie in entsprechender Anpassung auch gemäß Fig. 7;
    Fig. 10
    eine Ansicht eines siebenten Ausführungsbeispiels eines Reinigungskörpers in Schnittdarstellung in dreiteiliger Ausbildung.
  • Die in Figur 1 als Ausführungsbeispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens rein schematisch dargestellte Anlage dient zum Aufheizen eines Rohölstroms in einem Rohrbündel-Wärmetauscher 10, dem das Rohöl durch eine Zuführleitung 11 in Pfeilrichtung 12 mit Unterstützung durch eine Pumpe 13 zugeführt wird. Der Wärmetauscher 10 umfaßt in üblicher Weise ein zwischen zwei Kammern 10a, 10b angeordnetes Bündel von etwa 100 bis 500 Rohren 5, in denen das Rohöl mit der Prozesswärme aufgeheizt wird, die durch die Rohrwandung hindurch auf das Rohöl wirksam wird, wenn es die Rohre 5 durchläuft. Hinter dem Wärmetauscher 10 wird das Rohöl über die Leitung 14 in Pfeilrichtung 15 ab- und der nächsten Verarbeitungsstufe - in der Regel dem Enderhitzer - zugeführt. Die Temperatur des durch die Anlage geführten Rohöls kann beispielsweise im Bereich von 120°C bis 400°C liegen.
  • Zur Reinigung der Rohre 5 des Wärmetauschers 10 während des laufenden Betriebs des Wärmetauschers 10 und der übrigen Komponenten der Anlage sind Reinigungskörper vorgesehen, die in Figur 1 und 1a als kleine Kreise in den Kammern 10a, 10b angedeutet sind und anhand anderer Figuren noch näher erläutert werden. Die Reinigungskörper verteilen sich in einer turbulenten Strömung des Strömungsmediums in der Kammer 10a am Rohrboden des Wärmetauschers 10 so, daß während mehrerer Umläufe in den Einlaß jedes Rohres 5 mindestens ein Reinigungskörper eintritt. Die Reinigungskörper durchlaufen das zu reinigende Rohr 5 jeweils frei unter dem Druck des Rohölstroms, indem sie am Einlaß des Rohres 5 eintreten und das Rohr 5 nach dem Durchlauf am Auslaß in der Kammere 10b wieder verlassen. Dabei findet eine intensive Reinigung der gesamten Rohrinnenwandung statt. Sämtliche an der Rohrinnenwandung anhaftende Ablagerungen wie Schmutzteilchen z. B. Verkokungen werden von den Reinigungskörpern abgeschabt und von diesen gemeinsam mit dem Rohölstrom aus den Rohren 5 ausgetragen. Für eine wirksame Reinigung der Rohre 5 ist wichtig, daß die Reinigungskörper so ausgebildet sind, daß sie im fließenden Strömungsmedium insbesondere bei großen Durchflußquerschnitten wie z. B. in den Kammern 10a, 10b des Rohrbündel-Wärmetauschers 10 frei transportiert werden und im stehenden Strömungsmedium sinken oder steigen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hierzu auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der bei diesem Verfahren verwendeten Reinigungskörper im ersten Teil der Beschreibung hingewiesen.
  • Die Darstellung von Figur 1 dient primär einer bevorzugten Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die Reinigungskörper in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Kreislauf geführt werden. Das bedeutet, daß die Reinigungskörper nach dem Durchlauf durch die Rohre 5 zunächst mit einer Fangvorrichtung 16 aus dem Rohölstrom der Leitung 14 herausgeholt und durch eine Leitung 17 hindurch in Richtung des Pfeils 18 abgeführt werden, während der Rohölstrom die Anlage ohne Reinigungskörper über eine Abführleitung 15a wieder verläßt. In der Fangvorrichtung 16 kann ein Filter als stationäre Fangvorrichtung vorgesehen sein, der den gesamten Querschnitt der Fangvorrichtung 16 überspannt. Es können jedoch auch bewegbare oder feste Siebe - in Figur 1 durch die gestrichelte Linie 16a angedeutet - als Fangvorrichtung 16 eingesetzt werden. Die Siebe sind zwischen einer neutralen Position, in der sie den gesamten Rohölstrom passieren lassen, und einer Sammelposition, in der sie den gesamten Querschnitt der Fangvorrichtung 16 überspannen und die Reinigungskörper aus dem Rohölstrom entfernen, umschaltbar.
  • Im Falle einer kontinuierlichen Reinigung der Rohre 5 des Wärmetauschers 10 werden die Reinigungskörper von der Leitung 17 aus im Kreislauf wieder unmittelbar in die Zuführleitung 11 eingespeist (nicht dargestellt).
  • Für den Fall einer diskontinuierlichen Einspeisung der Reinigungskörper in den Kreislauf bzw. in die Zuführleitung 11- entweder periodisch nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer oder in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Rohre 5 oder auch von anderen Parametern - werden die Reinigungskörper durch die Leitung 17 hindurch einer Sammeleinrichtung, nämlich einer Schleuse 19 zugeführt, in der sie gesammelt und zu einem vorgegebenen Zeitpunkt über die Leitung 30 und eine Rückschlagklappe 40 in Pfeilrichtung 41 wieder in die Zuführleitung 11 eingespeist werden. Hierfür ist die Schleuse 19 in eine obere Kammer 20 und eine untere Kammer 21 unterteilt, die durch einen Boden 22 voneinander getrennt sind. In dem Boden befindet sich eine Öffnung 23, die mit einer um eine Achse 25 verschwenkbaren Klappe 24 verschlossen wird, wenn die Reinigungskörper in der oberen Kammer 20 gesammelt werden. In einem Bypass 26, der von der oberen Kammer 20 ausgeht und mit seinem anderen Ende in einer bestimmten Position an die untere Kammer 21 angeschlossen ist, befindet sich eine Pumpe 28, die von der Leitung 17 kommendes Rohöl über einen Drahtkorb 29 oder dergleichen, der keine Reinigungskörper durchläßt, aus der oberen Kammer 20 derart in die untere Kammer 21 einspeist, daß der dort eintretende Strahl, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist, die Klappe 24 in der geschlossenen Stellung der Öffnung 23 hält, solange die Reinigungskörper in der oberen Kammer 20 gesammelt werden. Wird die Pumpe 28 abgestellt, sinkt die Klappe 24 in die in der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellte Offenstellung, so daß die Reinigungskörper von der oberen Kammer 20 in die untere Kammer 21 gelangen.
  • Am Beginn eines neuen Reinigungszyklus steht die Klappe 24 in der Offenstellung. Die Reinigungskörper befinden sich in der unteren Kammer 21. Sobald der Antrieb der Pumpe 28 eingeschaltet wird, schwenkt die Klappe 24 unter der Wirkung der gegen die Klappe 24 gerichteten Rohölströmung aus der Bypass-Leitung 26 nach oben in die Schließstellung. Die Reinigungskörper werden durch die Rohölströmung aus der Bypass-Leitung 26 in die Leitung 30, in der die Rückschlagklappe 40 am Beginn des Reinigungszyklus durch den Druck des Strömungsmediums geöffnet wird, und von hier wieder in die Einlaßleitung 11 gefördert. Während eines solchen Reinigungszyklus durch die Fangvorrichtung 16 gesammelte Reinigungskörper werden durch die Leitung 17 wieder in die obere Kammer 20 transportiert, weil die Öffnung 23 durch die Klappe 24 verschlossen ist. Am Ende des Reinigungszyklus wird der Antrieb der Pumpe 28 abgeschaltet. Der Rohölstrahl aus der Bypass-Leitung 26 hört auf, so daß die Klappe 24 unter der Wirkung ihrer Schwerkraft aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückschwenkt. Die Rückschlagklappe 40 verhindert einen Rückfluß des Mediums. Die Reinigungskörper sinken aus der oberen Kammer 20 durch die Öffnung 23 hindurch in die untere Kammer 21. Dort bleiben sie bis zum Beginn des nächsten Reinigungszyklus.
  • Die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Betriebsweise wird bei sinkenden Reinigungskörpern, d. h. bei Reinigungskörpern mit höherer Dichte als das Betriebsmedium (z. B. Rohöl) angewandt. Für Reinigungskörper mit geringerer Dichte, d. h. Reinigungskörper, die im Betriebsmedium, ggf. auch Rohöl, aufsteigen, ist eine alternative Ausführung und Betriebsweise der Schleuse vorzusehen. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Schleuse ist in schematischer Darstellung Fig. 1a zu entnehmen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im wesentlichen auf den Aufbau und die Betriebsweise der Schleuse.
  • Diese Schleuse 19 ist ähnlich wie die Schleuse 19 in Fig. 1 in eine obere und untere Kammer 20, 21 unterteilt, die durch einen Boden 22 voneinander getrennt sind. In dem Boden 22 befindet sich eine Öffnung 23, die mit einer um eine Achse 25 schwenkbaren Klappe 24 verschlossen wird, wenn die Reinigungskörper in der unteren Kammer 21 gesammelt werden. In einem Bypass 26, der von der unteren Kammer 21 ausgeht und mit seinem anderen Ende in einer bestimmten Position an die obere Kammer 20 angeschlossen ist, befindet sich wie in der erstgenannten Ausführung eine Pumpe 28, die von der Leitung 17 kommendes Rohöl über einen Drahtkorb 29 oder dergleichen, der keine Reinigungskörper durchläßt, aus der unteren Kammer 21 derart in die obere Kammer 20 einspeist, daß der dort eintretende Strahl, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist, die Klappe 24 entgegen der Federkraft einer Feder 24a in der geschlossenen Stellung der Öffnung 23 hält, solange die Reinigungskörper in der unteren Kammer 21 gesammelt werden. Wird die Pumpe 28 abgestellt, öffnet sich die Klappe 24 durch die Federkraft in die in der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellte Offenstellung, so daß die Reinigungskörper von der unteren Kammer 21 in die obere Kammer 20 aufsteigen.
  • Am Beginn eines neuen Reinigungszyklus steht die Klappe 24 in der Offenstellung. Die Reinigungskörper befinden sich in der oberen Kammer 20. Sobald der Betrieb der Pumpe 28 eingeschaltet wird, schwenkt die Klappe 24 unter der Wirkung der gegen die Klappe 24 gerichteten Rohölströmung aus der Bypass-Leitung 26 entgegen der Federkraft nach unten in die Schließstellung. Die Reinigungskörper werden durch die Rohölströmung aus der Bypass-Leitung 26 in die Leitung 30, in der die Rückschlagklappe 40 am Beginn des Reinigungszyklus durch den Druck des Strömungsmediums geöffnet wird, und von hier wieder in die Einlaßleitung 11 gefördert. Während eines solchen Reinigungszyklus durch die Fangvorrichtung 16 gesammelte Reinigungskörper werden durch die Leitung 17 wieder in die untere Kammer 21 transportiert und hier gesammelt, weil die Öffnung 23 durch die Klappe 24 verschlossen ist. Am Ende des Reinigungszyklus wird der Antrieb der Pumpe 28 abgeschaltet. Der Rohölstrahl aus der Bypass-Leitung 26 hört auf, so daß die Klappe 24 unter der Wirkung der Federkraft aus der Schließstellung in die Offenstellung zurückschwenkt. Die Reinigungskörper steigen aus der unteren Kammer 21 durch die Öffnung 23 in die obere Kammer 20. Dort bleiben sie bis zum nächsten Reinigungszyklus.
  • Im folgenden werden sieben verschiedene Ausführungsbeispiele von Reinigungskörpern gemäß Fig. 2-10 erläutert, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen gleichzeitig auf den ersten Teil der Beschreibung Bezug genommen wird:
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel von Figur 2 besteht ein Reinigungskörper 1a aus einem zentralen, kugeligen Hohlkörper als Auftriebskörper 2 mit einem äußeren abrasiven Reinigungselement 4 aus Metall-Gestrick, das unter Zwischenschaltung eines metallischen Elastizitätsmediums 3 fest mit dem Auftriebskörper 2 verbunden ist. Die Verbindungen der Bestandteile werden durch herkömmliche Verbindungsverfahren wie Schweißen, Kleben, Löten oder dergleichen hergestellt. Der Auftriebskörper 2 ist in diesem Fall relativ klein im Vergleich zu dem Reinigungselement 4, dessen Metall-Gestrick ebenso wie die Struktur des Elastizitätsmediums 3 relativ locker ist, so daß der Auftriebskörper 2 im Hinblick auf die gewünschte Gesamtdichte des Reinigungskörpers 1a ein relativ geringes Gewicht auszugleichen hat. Die Dichte des Reinigungskörpers 1a ist grundsätzlich auf die Dichte des Mediums abzustimmen, es sei denn, daß Umstände vorliegen, die einen wesentlichen Unterschied zulassen oder sogar erfordern. Sämtliche Teile des Reinigungskörpers 1a bestehen aus Metall - mit Ausnahme des Klebemittels, das auch aus einem hochhitzebeständigen Kunststoff bestehen kann. Das Metall-Gestrick des Reinigungselements 4 ist aus mehrinsbesondere vierkantigem Draht oder Bandmaterial aus Edelstahl hergestellt, wobei das Reinigungselement 4 gemeinsam mit dem Elastizitätsmedium 3 dem Reinigungskörper 1a die notwendige elastisch federnde Eigenschaft verleiht. Hierfür besteht das Elastizitätsmedium 3 aus elastisch federnden gewickelten Metall-Lamellen oder einem entsprechend elastisch federnden Metall-Geflecht, das jeweils hohlkugelförmig auf dem Auftriebskörper 2 - einer druckdichten Metallhohlkugel - befestigt ist. Ganz gleich, welches Metall oder anderweitiges Material für die Bestandteile des Reinigungskörpers 1a gewählt wird, sind die Bestandteile für Prozeßtemperaturen, die bis 400°C betragen können, ausgelegt, und sie sind widerstandsfähig gegenüber einem aggressiven Prozeßmedium wie Rohöl. Diese Feststellungen gelten auch für die weiteren Ausführungsbeispiele, die nachstehend beschrieben werden. Für das Elastizitätsmedium 3 kann beispielsweise auch eine schlauchförmige Matte aus Federstahl-Drahtgestrick verwendet werden, wobei der Schlauch z.B. an beiden Enden zum Schließen und zum Befestigen gelötet oder geschweißt sein kann. Wesentlich ist die Elastizität dieser Schicht, damit sich der Reinigungskörper 1a dem Innendurchmesser des zu reinigenden Rohrs leicht anpassen und dennoch, wenn der Reinigungskörper 1a das Rohr durchläuft, einen Druck auf die Innenwandung des Rohrs ausüben kann, der zum Abreinigen von Verunreinigungen von der Innenwandung des Rohres ausreicht. Das Metall-Gestrick oder Streckmetall des Reinigungskörpers 4 wird durch Löten oder durch ein anderes herkömmliches Verbindungsverfahren, wie oben erwähnt, mit dem Elastizitätsmedium 3 fest verbunden. Ein so gebildeter Rohling wird am Ende in eine kugelige Form gepreßt. Der kugelige Hohlkörper des Auftriebselementes 2 wird beispielsweise aus zwei tiefgezogenen Metallhalbschalen gebildet.
  • Bei dem zweitenAusführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist der Reinigungskörper 1b aus einer druckfesten Metallhohlkugel als Auftriebskörper 2 mit einem unmittelbar daraufbefestigten im wesentlichen kugelförmig gestalteten Reinigungselement 4 aus Metall-Geflecht bzw. aus Streck-Metall aus Federstahl gebildet. Die Befestigung auf dem Auftriebskörper 2 und eine Stabilisierung des elastischen Materials des Reinigungselementes 4 erfolgt z.B. durch Löten. Da das Reinigungselement 4 in diesem Fall sehr elastisch ist, wird kein zusätzliches Elastizitätsmedium wie im ersten Ausführungsbeispiel gebraucht, und auch in diesem Fall ist der Auftriebskörper 2 im Verhältnis zum Reinigungselement 4 vergleichsweise klein.
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist auf dem kugeligen Auftriebskörper 2 das Reinigungselement 4, das aus Metall-Gestrick oder Metall-Geflecht wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bestehen kann, sowohl beispielsweise durch Löten unmittelbar an dem Auftriebskörper 2 befestigt und darüber hinaus ganz oder teilweise in das Elastizitätsmedium 3 eingebettet, das aus einem temperaturbeständigen Elastomer oder auch aus elastischem Metallschaum bestehen kann. In diesem Fall wird ggf. in einem Arbeitsgang das Reinigungsmedium 4 und das Elastomer in einer Spritzform in die gewünschte Kugelform gebracht und das Elastomer in die Struktur aus Streck-Metall oder Metall-Gestrick eingespritzt. Dieses Herstellungsverfahren läßt sich besonders einfach durchführen. Wie bei sämtlichen anderen Ausführungsbeispielen werden auch hier als - Verbindungsverfahren Schweißen, Kleben, Löten oder dergleichen angewendet.
  • Bei dem vierten Ausführungsbeispiel eines Reinigungskörpers 1e gemäß Figur 5 ist der Auftriebskörper 2 ebenfalls deutlich kleiner als das Reinigungselement 4, und dieser Reinigungskörper 1e wird aus dem in Figur 6 dargestellten Rohling 1e' hergestellt. Zunächst wird auf die Metallkugel des Auftriebskärpers 2 eine außen, wie in Figur 6 dargestellt, geschlitzte Ronde 5 aus Federstahl aufgelötet, wie z.B. bei 6 angedeutet ist. Anschließend werden zwei Rondenhälften 5a unter einem Winkel von 90° gegenüber der Ronde 5 auf den Auftriebskörper 2 aufgelötet, worauf halbkreis- oder viertelkreisiörmige Rondensegmente 5b in der aus Figur 6 ersichtlichen symmetrischen Weise in den verbleibenden Zwischenräumen auf dem Auftriebskörper 2 angeordnet und aufgelötet werden. Dann werden die außen radial abstehenden Stege 7 der Ronde 5 sowie der Rondenhälften 5a und der Rondensegmente 5b so verformt, daß die in Figur 5 dargestellte Kugelform des Reinigungskörpers 1e entsteht, der außen scharfkantige Stege bzw. Lamellen 7 aufweist, die insgesamt elastisch sind, so daß sie sich dem Innendurchmesser des zu reinigenden Rohres 5 anpassen können und dennoch den zum Abreinigen von Verunreinigungen von der Innenwandung des Rohres 5 ausreichenden Druck aufbringen.
  • Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Reinigungskörper erfolgt die Auslegung des Gewichts dahingehend, daß die Dichte des Reinigungskörpers auf die Dichte des Mediums abgestimmt ist, damit die Reinigungskörper in der Medienströmung frei transportiert werden können und sich vor allem im Bereich des Rohrbodens des Wärmetauschers to verteilen, wenn die Reinigungskörper in die zu reinigenden Rohre 5 einzuspeisen sind. Auf mögliche Ausnahmen ist in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels hingewiesen worden.
  • Zur Reinigung der Rohre z.B. des Rohrbündel-Wärmetauschers 10 der in Figur 1 dargestellten Anlage werden die Reinigungskörper 1a-1e über die Zuführleitung 11 für die Rohölströmung auf der Einlaßseite des Wärmetauschers 10 eingespeist und gelangen so in die Kammer 10a und damit in den Bereich vor dem Rohrboden des Wärmetauschers 10. Wenn sich dort der Rohölstrom auf die einzelnen Rohre 5 des Wärmetauschers 10 aufteilt, werden die Reinigungskörper 1a-1e ohne weiteres mitgenommen, so daß sie in den Einlaß eines der zu reinigenden Rohre 5 des Wärmetauschers 10 eintreten. Dabei werden die Reinigungskörper 1a-1e elastisch federnd bis zum Erreichen des Innendurchmessers der Rohre zusammengedrückt. So wird eine Anpreßkraft erzeugt, die notwendig ist, um die Kontaktfläche, also die Außenfläche der Reinigungselemente 4 der Reinigungskörper 1a-1e, an die Rohrinnenwandung der zu reinigenden Rohre 5 zu drücken. Unter der Wirkung der Anpreßkraft findet eine Abreinigung von Ablagerungen von Schmutzteilchen oder dergleichen von der Rohrinnenwandung statt, wenn die Reinigungskörper 1a-1e die Rohre 5 durchlaufen, wobei der Strömungsdruck des Strömungsmediums als Vortriebskraft auf die Reinigungskörper 1a-1e wirkt
  • Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist in dem fünften Ausführungsbeispiel, das in Figur 7 dargestellt ist, allerdings nicht unter das erfindungsgemäße Verfahren fällt, der Reinigungskörper 1f zweiteilig ausgebildet. An einem - in Strömungsrichtung S - vorderen, etwa birnenförmigen bzw. balligen vorzugsweise aber kugeligen Metallhohlkörper als Auftriebskörper 2 ist als Reinigungselement 4 eine kreisrunde sowie blattförmige Scheibe aus Federblech mit einer Dicke von ca, 0,05-0,5 mm mittig, wie dargestellt, bspw. durch Schweißen oder Löten befestigt. Die erforderliche Festigkeit bzw. Stabilität bestimmt die Mindestdicke dieser Scheibe, deren Durchmesser ein Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser der zu reinigenden Rohre 5 aufweist. Am Außenrand des Reinigungselementes 4 befindet sich ein Kranz aus elastisch federnden Lamellen 4a, die bei dem Eintritt des Reinigungselementes 4 in das zu reinigende Rohr 5 elastisch federnd nachgeben, so daß sich der Außendurchmesser des Reinigungselementes 4 an den Innendurchmesser des Rohres anpaßt und die Lamellen 4a mit der notwendigen Anpreßkraft an die Innenwandung des Rohres 5 angedrückt werden. Auf diese Weise können die Lamellen 4a des Reinigungselementes 4 Ablagerungen wie Schmutzteilchen oder dergleichen von der Innenwandung des Rohres 5 abreinigen, wenn der Reinigungskörper 1f das Rohr 5 unter der Wirkung des Strömungsmediums durchläuft. Wie beiden vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist auch hier die Dichte des Reinigungskörpers auf die Dichte des Strömungsmediums abgestimmt. Der Reinigungskörper 1f ist bezüglich der Auswahl des Metalls und der Verbindung zwischen dem Auftriebskörper 2 und dem Reinigungselement 4 für Betriebstemperaturen von ca. 400°C ebenso ausgelegt wie bezüglich der chemisch aggressiven Eigenschaften von Rohöl, das das Strömungsmedium bildet.
  • In der Praxis hat sich gezeigt, daß der Reinigungskörper 1f in der zweiteiligen Ausführung, wie z.B. in Fig. 7 dargestellt, im Bereich des Rohrbodens des Wärmetauschers, wenn die Reinigungskörper 1f in die zu reinigenden Rohre 5 einzuspeisen sind, eine Selbstausrichtung spätestens vor dem Einlaß der zu reinigenden Rohre 5 vornimmt, und zwar derart, daß stets der Auftriebskörper 2 als erstes in den Einlaß des Rohres 5 eintaucht und das Reinigungselement 4 dem Auftriebskörper 2 folgt, so daß sich automatisch die in Figur 7 dargestellte Lage des Reinigungskörpers 1f in dem Rohr 5 ergibt. Ebenso problemlos lassen sich die Reinigungskörper 1f in der Fangvorrichtung 16 aus dem Rohölstrom der Leitung 14 entfernen und in die Leitung 17 abführen sowie entweder unmittelbar wieder in die Zuführleitung 11 einspeisen für eine kontinuierliche Reinigung der Rohre des Rohrbündel-Wärmetauschers wie des Wärmtauschers 10 der in Fig. 1 dargestellten Anlage oder aber über die Leitung 17 in die als Sammeleinrichtung vorgesehene Schleuse 19 transportieren und von dort zu gegebener Zeit wieder in die Zuführleitung 11 einspeisen. Die Scheibe des Reinigungselementes 4 kann in der Mitte dickwandiger als außen ausgeführt sein. Denn die erforderliche Elastizität zwecks Anpassung an den Innendurchmesser des Rohres 5 ist ausschließlich von dem Außenrand des Reinigungselementes 4 aufzubringen. Der Hohlkörper bzw. die Kugel des Auftriebskörpers 2 kann im übrigen wesentlich kleiner ausgeführt sein als in dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß bei dem Reinigungskörper 1f die für die Erzeugung des notwendigen Differenzdrucks erforderliche Sperrung im Rohr 5 allein von der Scheibe des Reinigungselementes 4 übernommen wird. Auch dieses Merkmal ist von Bedeutung für die automatische Ausrichtung des Reinigungskörpers 1f.
  • Das in Fig. 8 in der Abreinigungsstellung in dem Rohr 5 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Reinigungskörper 1f von Fig. 7 vor allem dadurch, daß der Auftriebskörper 2 nicht starr sondern beweglich mit dem Reinigungskörper 4 verbunden ist. An dem Auftriebskörper 2 ist ein Zapfen 7 befestigt, der durch eine zentrale Öffnung 8 in dem Reinigungselement 4 greift und an dessen freien Ende eine Scheibe 9, wie dargestellt, als axiale Begrenzung einer relativen Beweglichkeit des Auftriebskörpers 2 gegenüber dem Reinigungselement 4 in axialer Richtung befestigt ist. Eine relative Beweglichkeit des Auftriebskörpers 2 und des Reinigungselementes 4 in radialer Richtung wird dadurch zugelassen, daß der Durchmesser der Öffnung 8 größer ist als der Durchmesser des Zapfens 7. Es hat sich gezeigt, daß diese gelenkige Verbindung zwischen Auftriebskörper 2 und dem Reinigungselement 4 den Eintritt des Reinigungskörpers 1g in das Rohr 5 erleichtert und der Reinigungskörper 1g bei seinem Durchlauf durch das Rohr 5 die in der Zeichnung dargestellte Position einnimmt.
  • Als Reinigungselement 4 wird für die Ausführung des Reinigungskörpers 1f sowie 1g und auch 1h eine blattförmige Scheibe aus Federblech gemäß Fig. 9 bevorzugt. Die federnden Lamellen 4a sind durch einen breiten Schlitz 4b voneinander getrennt und weisen abgerundete Ecken 4c auf, um jegliche Gefahr einer Verklemmung benachbarter Lamellen 4a z. B. an einem Rohrstutzen oder dergleichen zu vermeiden. In der Mitte befindet sich die Öffnung 8 für den Zapfen 7 des Auftriebskörpers 2.
  • Die siebente Ausführungsform eines Reinigungskörpers 1h gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 8 dadurch, daß zwei Auftriebskörper 2 vorhanden sind, so daß auf beiden Seiten des Reinigungselements 4 jeweils ein Auftriebskörper 2 angeordnet ist. Der Zapfen 7 verbindet die beiden Auftriebskörper 2 und stellt gleichzeitig die Verbindung zum Reinigungselement 4 her, und zwar mit einer begrenzten radialen und axialen relativen Beweglichkeit der Auftriebskörper 2 gegenüber dem Reinigungselement 4a wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8. In jeder Bewegungsrichtung befindet sich immer einer der beiden kugel- oder birnenförmigen Auftriebskörper 2 in Strömungsrichtung S vorn, so daß das Rohr 5 stets in der dargestellten Lage durchlaufen wird. Das Reinigungselement 4 paßt sich wie bei den anderen Ausführungsformen dem Innendurchmesser des zu reinigenden Rohres 5 an, so daß eine Abreinigung von Ablagerungen bewirkt wird.
  • Die Darstellungen von Fig. 1 und Fig. 1a und die beschriebenen Betriebsweisen sind nur als reine Ausführungsbeispiele zu verstehen, auf die die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung keineswegs beschränkt ist.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Reinigen von Rohren in Wärmetauschern
    - mit mindestens einem Rohr (5),
    - das von einem Strömungsmedium, insbesondere von Rohöl, mit einer Temperatur oberhalb 120° C durchströmbar ist,
    - mittels Reinigungskörpern, die derart ausgebildet sind, daß sie
    - temperaturbeständig (oberhalb 120° C) und
    - gegenüber aggressiven Strömungsmedien wie Rohöl widerstandsfähig sind
    - sowie eine äußere zum Abreinigen von Ablagerungen wie Verkokungen, Schmutz teilchen oder dergleichen von der Rohrinnenwandung geeignete Kontaktfläche aufweisen und
    - unter dem Druck des Strömungsmediums durch das Rohr (5) hindurchgeführt werden sowie
    - derart elastisch federnd ausgebildet sind,
    - daß sie beim Reinigen mit ihrer Kontaktfläche unter der Wirkung einer Anpreßkraft an die Rohrinnenwandung angedrückt werden und
    - die Ablagerungen gelöst und aus dem Rohr (5) ausgetragen werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - als Wärmetauscher ein Rohrbündel-Wärmetauscher gereinigt wird,
    - der eine Vielzahl von parallel zueinander zwischen zwei Kammern (10a, 10b) angeordneten Rohren (5) aufweist, und
    - die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) einen inneren Auftriebskörper (2) und ein den Auftriebskörper (2) umhüllendes äußeres Reinigungselement (4) umfassen und derart ausgebildet sind, daß sie
    - im fließenden Strömungsmedium bei großen Durchnußquerschnitten wie z.B. in den Kammern (10a, 10b) des Wärmetauschers (10) frei schwebend transportiert werden und
    - im stehenden Strömungsmedium sinken oder steigen.
  2. Verfahren zum Reinigen von Rohren in Wärmetauschern
    - mit mindestens einem Rohr (5),
    - das von einem Strömungsmedium, insbesondere von Rohöl, mit einer Temperatur oberhalb 120° C durchströmbar ist,
    - mittels Reinigungskörpern, die derart ausgebildet sind, daß sie
    - temperaturbeständig (oberhalb 120° C) und
    - gegenüber aggressiven Strömungsmedien wie Rohöl widerstandsfähig sind
    - sowie eine äußere zum Abreinigen von Ablagerungen wie Verkokungen, Schmutzteilchen oder dergleichen von der Rohrinnenwandung geeignete Kontaktfläche aufweisen und
    - unter dem Druck des Strömungsmediums durch das Rohr (5) hindurchgeführt werden sowie
    - derart elastisch federnd ausgebildet sind,
    - daß sie beim Reinigen mit ihrer Kontaktfläche unter der Wirkung einer Anpreßkraft an die Rohrinnenwandung angedrückt werden und
    - die Ablagerungen gelöst und aus dem Rohr (5) ausgetragen werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - als Wärmetauscher ein Rohrbündel-Wärmetauscher gereinigt wird,
    - der eine Vielzahl von parallel zueinander zwischen zwei Kammern (10a, 10b) angeordneten Rohren (5) aufweist, und
    - die Reinigungskörper (1g, 1h) einen Auftriebskörper (2) und ein Reinigungselement (4) umfassen, die gelenkig miteinander verbunden sind, und derart ausgebildet sind, daß sie
    - im fließenden Strömungsmedium bei großen Durchflußquerschnitten wie z.B. in den Kammern (10a, 10b) des Wärmetauschers (10) frei schwebend transportiert werden und
    - im stehenden Strömungsmedium sinken oder steigen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e; 1g, 1h) nach dem Durchlauf durch die Rohre (5) gesammelt und bei Bedarf den Eintrittsöffnungen der Rohre (5) für einen weiteren Reinigungsdurchgang durch die Rohre (5) zugeführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e; 1g, 1h) in einem Kreislauf geführt, nämlich nach dem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Durchlauf durch die Rohre (5) entweder unmittelbar der Einlaßseite der Rohre (5) für einen erneuten Durchlauf wieder zugeführt oder zunächst in einer Fangvorrichtung gesammelt werden und die Reinigung der Rohre (5) unterbrochen und nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer oder in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad oder von einem anderen Parameter wieder durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Rückführungsleitung für die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e; 1g, 1h) zwischen der Einlaß-und Auslaßseite des Wärmetauschers ein Filter oder ein bewegbares oder feststehendes Sieb zum Auffangen der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e; 1g, 1h) aus dem Mediumstrom als Fangvorrichtung für die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e; 1g, 1h) verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangvorrichtung eine Schleuse zum Befüllen, Entleeren und zur Zwischenlagerung der Reinigungskörper (1a - 1h) während der Unterbrechung der Rohrreinigung nachgeschaltet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) als im wesentlichen kugelförmige, elastische Rollkörper mit reinigender Oberfläche ausgebildet sind, wobei die gesamte Oberfläche der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) die Kontaktfläche zum Abreinigen von Ablagerungen von der Rohrinnenwandung bildet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) im druckfreien Zustand, nämlich vor dem Eintritt der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) in die Rohre (5), größer als der Innendurchmesser der Rohre (5) ist und sich dem Innendurchmesser der Rohre (5) anpaßt, wenn der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) in die Eintrittsöffnungen der Rohre (5) eintritt und dabei elastisch federnd zusammengedrückt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftriebselement (2) jeweils im Zentrum der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) angeordnet ist und aus einem oder mehreren druckfesten oder druckfest gestalteten Hohlkörpern z.B. aus Metall oder Körpern mit geringem spezifischem Gewicht wie z.B. Metallschaum besteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement (4) jeweils die Kontaktfläche der Reinigungskörper (1a, 1b, 1c, 1e) bildet und aus Metall-Lamellen, Metall-Gestrick, Metall-Geflecht, Metall-Folie oder aus einer direkt auf das Auftriebselement (2) oder auf ein Zwischenelement aufgebrachten Schicht aus abrasivem temperatur- und mediumbeständigem Material besteht.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement (4) jeweils elastisch federnd ausgebildet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisch federndes Elastizitätsmedium (3) wie Metallschaum das Reinigungselement (4) trägt.
  13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungskörper (1g, 1h) jeweils mindestens aus einem - in Strömungsrichtung des Strömungsmediums in den Rohren (5) gesehen - vorderen Auftriebskörper (2) und einem an dessen Rückseite angeordneten und mit dem Auftriebskörper (2) gelenkig verbundenen Reinigungselement (4) besteht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftriebselement (2) jeweils eine ballige oder eine kugelrunde Form aufweist und aus Blech oder aus einem hochhitzebeständigen Kunststoff besteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement (4) jeweils blatt- oder scheibenförmig sowie kreisrund aus Federblech ausgebildet ist und einen Kranz aus federnd elastischen Lamellen (4a) trägt, der als Kontaktfläche an der Rohrinnenwandung anliegt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Auftriebskörper (2) und dem Reinigungselement (4) jeweils eine begrenzte radiale Relativbewegung und vorzugsweise eine begrenzte relative Axialbewegung des Auftriebskörpers (2) und des Reinigungselementes (4) zuläßt.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement (4) kleeblattförmige Lamellen (4a) aufweist, die durch eine Aussparung (4b) voneinander getrennt sind und abgerundete Ecken (4c) aufweisen.
  18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Reinigungselementes (4) jeweils ein Auftriebselement (2) angeordnet ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Reinigungselementes (4), des Elastizitätsmediums (3), wenn ein solches als Bindematerial verwendet wird, und des Auftriebselementes (2) temperaturbeständig (min. 120°C) sowie widerstandsfähig gegenüber aggressiven Medien wie Rohöl ist und vorzugsweise aus Metall besteht.
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