EP1923652A2 - Pipe support with integrated cleaning device - Google Patents
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- EP1923652A2 EP1923652A2 EP07021545A EP07021545A EP1923652A2 EP 1923652 A2 EP1923652 A2 EP 1923652A2 EP 07021545 A EP07021545 A EP 07021545A EP 07021545 A EP07021545 A EP 07021545A EP 1923652 A2 EP1923652 A2 EP 1923652A2
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- tubes
- heat exchanger
- elements
- support
- cleaning device
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/007—Auxiliary supports for elements
- F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
- F28F9/0132—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by slats, tie-rods, articulated or expandable rods
-
- 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
- F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
Definitions
- the invention relates to a pipe support with integrated cleaning device for a bundle heat exchanger with a plurality of parallel tubes or tubes according to the preamble of claim 1.
- Tube bundle heat exchangers with integrated cleaning devices are known in the art.
- the cleaning device serves to prevent fouling of the heat exchanger, triggered by a deposition of entrained in the gas flow dirt particles and / or from the gas stream condensing deposits.
- the cleaning of a shell and tube heat exchanger is particularly important in terms of the efficiency of the heat exchanger, as deposited on the pipes dirt acts as an insulator layer and hinders the heat transfer. Since such heat exchangers are often used in the area for cooling flue gases, the cleaning of the outer surfaces of the replacement tubes at regular intervals to carry out, since the hot flue gases often still contain a high amount of dirt and dust and / or have a high pollution potential in condensation of flue gas ingredients.
- a tube bundle heat exchanger with integrated cleaning device is in the US 5,186,240 described.
- the horizontal tubes are acted upon by rotatably arranged spray arms with spray nozzles with a suitable cleaning liquid.
- the intercooler described in DE-GM 66 06 681 for diesel engines in which the finned tubes or finned tubes are acted upon by these permanently installed spray arms with cleaning liquid.
- the German Utility Model 1 948 739 proposes a different solution.
- slidable lances are provided for ejecting cleaning liquid in the longitudinal direction, which can be inserted in pipe passages between the tubes of a bundle heat exchanger and moved in the longitudinal direction.
- the lances are rotated about their longitudinal axis in order to be able to use simpler nozzle heads for the same cleaning effect.
- the DE 195 15 291 C2 represents the closest prior art.
- the device described herein for the purification of heat exchangers consists of a device for spraying the tube outer surfaces with a pressurized standing cleaning liquid, wherein between the exchanger tubes fixedly arranged cleaning lines are provided which have upwardly directed outlet openings.
- the cleaning lines form part of spacer elements between the exchanger tubes.
- the invention has for its object to provide a pipe support with integrated cleaning device, which is used variably.
- the invention is based on the idea to design a pipe support with integrated cleaning device for a bundle heat exchanger with a plurality of parallel tubes or hoses so that insertable distributor elements are provided in pipe passages of the heat exchanger, which can be flowed through by an internal cavity with cleaning medium. Furthermore, openings are provided which are in the flow direction with the inner cavity and serve for dispensing cleaning medium.
- the pipe support with integrated cleaning device is characterized in that each extending from a distributor element supporting elements which are dimensioned so as to extend into the space between two arranged along the distributor element, adjacent tubes or hoses of the bundle heat exchanger.
- these support elements have an extension in the longitudinal direction of the tubes or tubes, which is smaller than the inside diameter of the associated pipe alley into which the distributor element is inserted.
- the openings can be in the Distributor elements, support elements or both may be provided.
- the distributor elements can be designed with associated support elements so that they are each rotatable by a rotation about the longitudinal axis of the distributor elements into a position in which they can be removed from the bundle heat exchanger.
- the distributor elements with associated supporting elements can be rotated together about the longitudinal axis of the distributor element in such a way that the structural unit consisting of distributor element and associated supporting elements can be removed from the bundle heat exchanger in the longitudinal direction of the distributor elements.
- a simple design element fulfills various functions simultaneously.
- the pipe support consisting of distributor element and supporting element stabilizes the tubes or hoses of the bundle heat exchanger and simultaneously acts on these with cleaning medium.
- this unit can be brought about a simple rotation, preferably by 90 °, about the longitudinal axis of the distributor elements in a position in which they can be removed from the bundle heat exchanger. As a result, this unit can be removed from the fully assembled heat exchanger and replaced if necessary.
- tube bundle heat exchangers can be manufactured as a modular system of variable use, whereby a greater or lesser number of pipe supports are introduced into the pipe passages of the heat exchanger bundle and, depending on the cleaning requirements, a suitable amount of cleaning medium can be dispensed at a suitable position.
- the support elements are arranged only on one longitudinal side of a distributor element.
- the resulting comb-like geometry may be suitable when distribution elements in close proximity to each other in a bundle heat exchanger to be used and therefore the removal of individual distribution elements should be subjected to smaller spatial restrictions.
- the arrangement of the support elements on two opposite longitudinal sides of a distributor element still has the advantage that the distributor elements can be brought with associated support elements in each case by a rotation about the longitudinal axis of the distributor element in the removal position.
- the support elements have an extension in the cross-sectional plane of the tubes or tubes, which corresponds at least to the radius of the tubes or hoses of the bundle heat exchanger. If the manifolds are dimensioned to fill the entire pipe lane in the cross-sectional plane of the pipes or hoses, this means that the support elements are tangent to the outer circumference of the pipes or hoses and therefore, in the best possible way, allow stabilization of the pipes or hoses.
- the distributor elements are preferably arranged in each parallel tube lane of the bundle heat exchanger.
- the openings in the distributor elements are arranged so that in each case a tube or hose is acted upon by cleaning liquid from at least one opening of a distributor element. It is desirable that the cleaning medium on the heat exchanger tube a liquid film forms with a cleansing effect.
- the openings are arranged according to a preferred embodiment so that a distributor element acts on two rows of pipes or hoses on both sides of the pipe alley with cleaning medium.
- the support elements may be provided with openings and thus act on a pipe or hose via the support elements with cleaning medium.
- Such openings on the support elements may also be arranged in addition to the openings on the distributor elements.
- a tube bundle heat exchanger with a pipe support further comprises additional cleaning nozzles on the upstream side of the tube bundle heat exchanger.
- a conventional tube bundle heat exchanger 10 which consists of a plurality of mutually perpendicular tubes or tubes 12.
- the tubes 12 are arranged in a plurality of side by side and one behind the other like a bundle and extend vertically. They are flowed through on the inside of the tube by a cooling or heating medium and flows around on the outside of the pipe in the cross flow of a in Fig. 4 with "raw gas” designated to be cooled or heated gas stream.
- spacer elements 14 and support elements 16 are used in conventional heat exchangers, which, in the case of the spacer elements, a Avoid swinging and concerns of the tubes to each other or, in the case of supporting elements 16, cause an accurate fixation of the individual tubes.
- a cleaning medium manifold extending in the longitudinal direction of the tubes 12 and having exit nozzles 20 for directing the cleaning medium to the most heavily contaminated upstream side of the adjacent tubes is sprayed on.
- the section of a pipe support according to the invention with integrated cleaning device for such a bundle heat exchanger shown in Fig. 1 consists of a distributor element 22, which, as shown, extends into a pipe passage of the tube bundle heat exchanger.
- the distributor element 22 is arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tubes 12.
- the distributor element 22 preferably has a circular cross-section in order to enable the rotation shown later with reference to FIG. 2, but at the same time also to permit a contact with the tubes 12 on both sides of the tube lane as shown in FIG.
- other cross-sectional shapes are also conceivable, as long as only the rotation of the distributor elements is possible, so that they can be removed.
- the distributor element 22 is provided with a plurality of outlet openings 24, of which only a few in Fig. 1 are designated by reference numeral.
- two outlet openings are each associated with a tube 12 so that the tube can be acted upon with cleaning medium, preferably a cleaning liquid, preferably on the entire circumferential area facing the distributor element 22.
- the outlet openings 24 may be configured as nozzles, from which the cleaning medium transported in the inner cavity 30 of the distributor element 22 exits under increased pressure. In the same way, it is also possible to let the cleaning medium without appreciable pressure and without the provision of a nozzle-like constriction gush out, so that the cleaning medium flows as a film along the tubes 12 along.
- the view shown in Fig. 1 is preferably a view from below, ie the outlet openings 24 are arranged downward and thus allow the generation of a cleaning film, which on the entire, the distributor element 22 facing the peripheral region of Tube can flow down along.
- each with two outlet openings 24 which are associated with a single tube 12 in addition to the geometry shown in Fig. 1, each with two outlet openings 24 which are associated with a single tube 12, of course, other deviating geometries are possible, which are particularly adapted to the cleaning medium used and the nature and extent of the dirt to be removed.
- Such openings on the support elements may also be arranged in addition to the openings on the distributor elements.
- Support elements 26a, 26b extend from the distributor element 22 on both sides of the distributor element into the intermediate space between two tubes arranged next to one another along one side of the distributor element 22.
- the support elements 26 are arranged diametrically opposite one another on both sides of the distributor element 22 so that the rotational movement shown later with reference to FIG. 2 is possible before the removal of the distributor elements 22.
- Fig. 1 and the intermediate space 28 between two groups of spaced-apart tubes 12 is shown in each case.
- a plurality of support elements 26 ' may be provided, which have only a small extent in the longitudinal direction of the distributor element 22.
- the remaining support elements 26a and 26b are preferably dimensioned so that their extension in the longitudinal direction of the distributor element 22 corresponds to the smallest distance between two adjacent tubes 12. Furthermore, the support elements 26 are dimensioned in a direction perpendicular to the longitudinal extent of the distributor elements 22 and perpendicular to the longitudinal direction of the tubes 12 so that they extend at least to the smallest distance between two adjacent tubes 12. By this measure it is ensured that the support elements 26 abut tangentially on the outer circumference of the adjacent tubes 12 and thus fix the tubes to each other.
- the extension of the support elements 26 perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 1, ie in the longitudinal direction of the tubes must be less than the width of the pipe alley, which corresponds to the outer diameter of the distributor element 22 in the embodiment of FIG.
- a plurality of juxtaposed tubes 12 are shown in the longitudinal direction. Between each two adjacent tubes in each case a distributor element is shown, wherein arranged in adjacent pipe routes distribution elements can be arranged with respect to their height in one or more planes.
- An advantageous embodiment results in staggered arrangement, since so the drainage of the cleaning medium is improved, which has a possibly above the described pipe support arranged cleaning device is abandoned.
- the reference to the height is made on condition that it is a heat exchanger with vertically arranged tubes 12.
- the distribution elements 22a and 22c are at the same height, while the distribution element 22b is offset sufficiently far in relation to the height that it can be rotated about its longitudinal axis. This is illustrated by the distribution device 22b with the support elements 26b.
- FIG. 2 The operating position of the distributor element 22b with the support elements 26b attached thereto is shown in FIG. 2 by solid lines. This corresponds to the position shown in FIG. 1, in which the individual support elements 26b are arranged between adjacent tubes and fix them relative to one another. With broken lines, the position 26'b is shown in Fig. 2, in which the distributor element 22b has been rotated by 90 ° about its longitudinal axis, so that the support element 26b disposed diametrically thereon are moved into the pipe path and in the 26'b shown Position can be removed by a longitudinal movement of the distributor element 22b together with this from the tube bundle heat exchanger.
- Fig. 2 the extension of the support elements 26b is shown again in the longitudinal direction of the tubes 12, which must be less than the inside diameter of the pipe, so that after the rotation of the distributor element they can be removed from the tube bundle heat exchanger.
- FIG. 3 shows, in an extension of FIG. 1, that distributor elements 22 can be arranged in each tube lane of the tube bundle heat exchanger, so that each individual tube 12 is exactly fixed in position.
- the broken line on the distributor element 22b and the associated support element 26b make it clear that this can be arranged at a different height from the adjacent distributor elements 22a and 22d as shown in FIG.
- the individual tubes are fixed on two sides by adjacent distributor elements, whereas movement perpendicular thereto and perpendicular to the longitudinal direction of the tubes is precluded by the supporting elements 26 of both one adjacent distributor element and the other adjacent distributor element , Furthermore, from Fig.
- each distributor element can be removed and exchanged separately from the heat exchanger, but can also be readjusted in relation to its height.
- the advantage of the present invention is to design a pipe support with integrated cleaning device so that it is easily interchangeable, so that a tube bundle heat exchanger with pipe supports according to the invention designed quickly and variably to the particular application or, if necessary, can be replaced.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung für einen Bündel-Wärmetauscher mit einer Vielzahl parallel angeordneter Rohre oder Schläuche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pipe support with integrated cleaning device for a bundle heat exchanger with a plurality of parallel tubes or tubes according to the preamble of claim 1.
Röhrbündel-Wärmetauscher mit integrierten Reinigungseinrichtungen sind in der Technik bekannt. Dabei dient die Reinigungseinrichtung dazu, einem Fouling des Wärmetauschers, ausgelöst durch eine Ablagerung von in dem Gasstrom mitgeführten Schmutzpartikeln und/oder aus dem Gasstrom kondensierenden Ablagerungen, vorzubeugen. Die Reinigung eines Rohrbündel-Wärmeaustauschers ist insbesondere auch im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Wärmetauschers wichtig, da auf den Rohren abgelagerter Schmutz wie eine Isolatorschicht wirkt und den Wärmeübergang behindert. Da derartige Wärmeaustauscher häufig im Bereich zur Kühlung von Rauchgasen eingesetzt werden, ist die Reinigung der äußeren Oberflächen der Austauschrohre in regelmäßigen Abständen durchzuführen, da die heißen Rauchgase häufig noch eine hohe Schmutz- und Staubfracht enthalten und/oder bei Kondensation von Rauchgasinhaltsstoffen ein hohes Verschmutzungspotential aufweisen.Tube bundle heat exchangers with integrated cleaning devices are known in the art. In this case, the cleaning device serves to prevent fouling of the heat exchanger, triggered by a deposition of entrained in the gas flow dirt particles and / or from the gas stream condensing deposits. The cleaning of a shell and tube heat exchanger is particularly important in terms of the efficiency of the heat exchanger, as deposited on the pipes dirt acts as an insulator layer and hinders the heat transfer. Since such heat exchangers are often used in the area for cooling flue gases, the cleaning of the outer surfaces of the replacement tubes at regular intervals to carry out, since the hot flue gases often still contain a high amount of dirt and dust and / or have a high pollution potential in condensation of flue gas ingredients.
Ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit integrierter Reinigungseinrichtung ist in der
Das deutsche Gebrauchsmuster 1 948 739 schlägt eine unterschiedliche Lösung vor. Hierbei sind in Längsrichtung verschiebbare Lanzen zum Ausdüsen von Reinigungsflüssigkeit vorgesehen, die in Rohrgassen zwischen den Rohren eines Bündel-Wärmetauschers eingeführt und in Längsrichtung verschoben werden können. Zusätzlich wird angeregt, die Lanzen um ihre Längsachse zu drehen, um bei gleicher Reinigungswirkung einfachere Düsenköpfe verwenden zu können.The German Utility Model 1 948 739 proposes a different solution. In this case, slidable lances are provided for ejecting cleaning liquid in the longitudinal direction, which can be inserted in pipe passages between the tubes of a bundle heat exchanger and moved in the longitudinal direction. In addition, it is suggested that the lances are rotated about their longitudinal axis in order to be able to use simpler nozzle heads for the same cleaning effect.
Eine hiervon unterschiedliche Lösung ist in der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung vorzuschlagen, die variabel einsetzbar ist.The invention has for its object to provide a pipe support with integrated cleaning device, which is used variably.
Die Aufgabe dieser Erfindung wird durch eine Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.The object of this invention is achieved by a pipe support with integrated cleaning device having the features of claim 1. Advantageous embodiments follow from the remaining claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung für einen Bündel-Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl parallel angeordneter Rohre oder Schläuche so auszugestalten, dass in Rohrgassen des Wärmetauschers einführbare Verteilerelemente vorgesehen sind, die durch einen inneren Hohlraum mit Reinigungsmedium durchströmbar sind. Weiterhin sind Öffnungen vorgesehen, die mit dem inneren Hohlraum in Strömungsrichtung stehen und der Ausgabe von Reinigungsmedium dienen. Die Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils von einem Verteilerelement ausgehend Abstützelemente erstrecken, die so dimensioniert sind, um sich in den Freiraum zwischen zwei längs des Verteilerelements angeordneten, benachbarten Rohren oder Schläuchen des Bündel-Wärmetauschers zu erstrecken. Dabei besitzen diese Abstützelemente eine Erstreckung in Längsrichtung der Rohre oder Schläuche, die geringer ist als die lichte Weite der zugehörigen Rohrgasse, in welche das Verteilerelement eingeführt ist. Die Öffnungen können in den Verteilerelementen, Abstützelementen oder beiden vorgesehen sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Verteilerelemente mit zugehörigen Abstützelementen so ausgestaltet sein können, dass sie jeweils durch eine Drehung um die Längsachse der Verteilerelemente in eine Position rotierbar sind, in der sie aus dem Bündel-Wärmetauscher entnehmbar sind. Mit anderen Worten lassen sich die Verteilerelemente mit zugehörigen Abstützelementen gemeinsam so um die Längsachse des Verteilerelements drehen, dass die aus Verteilerelement und zugehörigen Abstützelementen bestehende Baueinheit in Längsrichtung der Verteilerelemente aus dem Bündel-Wärmetauscher entnehmbar ist. Auf diese Weise werden mit einem einfach gestalteten Bauelement verschiedene Funktionen gleichzeitig erfüllt. Die Rohrabstützung bestehend aus Verteilerelement und Abstützelement stabilisiert die Rohre oder Schläuche des Bündel-Wärmetauschers und beaufschlagt gleichzeitig diese mit Reinigungsmedium. Gleichzeitig kann diese Baueinheit über eine einfache Rotation, vorzugsweise um 90°, um die Längsachse der Verteilerelemente in eine Position gebracht werden, in der diese aus dem Bündel-Wärmeaustauscher entnommen werden kann. Dadurch kann diese Baueinheit aus dem fertig zusammengebauten Wärmetauscher ausgebaut und bei Bedarf ausgetauscht werden.The invention is based on the idea to design a pipe support with integrated cleaning device for a bundle heat exchanger with a plurality of parallel tubes or hoses so that insertable distributor elements are provided in pipe passages of the heat exchanger, which can be flowed through by an internal cavity with cleaning medium. Furthermore, openings are provided which are in the flow direction with the inner cavity and serve for dispensing cleaning medium. The pipe support with integrated cleaning device is characterized in that each extending from a distributor element supporting elements which are dimensioned so as to extend into the space between two arranged along the distributor element, adjacent tubes or hoses of the bundle heat exchanger. In this case, these support elements have an extension in the longitudinal direction of the tubes or tubes, which is smaller than the inside diameter of the associated pipe alley into which the distributor element is inserted. The openings can be in the Distributor elements, support elements or both may be provided. The advantage of this embodiment is that the distributor elements can be designed with associated support elements so that they are each rotatable by a rotation about the longitudinal axis of the distributor elements into a position in which they can be removed from the bundle heat exchanger. In other words, the distributor elements with associated supporting elements can be rotated together about the longitudinal axis of the distributor element in such a way that the structural unit consisting of distributor element and associated supporting elements can be removed from the bundle heat exchanger in the longitudinal direction of the distributor elements. In this way, a simple design element fulfills various functions simultaneously. The pipe support consisting of distributor element and supporting element stabilizes the tubes or hoses of the bundle heat exchanger and simultaneously acts on these with cleaning medium. At the same time, this unit can be brought about a simple rotation, preferably by 90 °, about the longitudinal axis of the distributor elements in a position in which they can be removed from the bundle heat exchanger. As a result, this unit can be removed from the fully assembled heat exchanger and replaced if necessary.
Auf diese Weise lassen sich Rohrbündel-Wärmetauscher als ein variabel einsetzbares Baukastensystem fertigen, wobei je nach Bedarf eine größere oder geringere Anzahl von Rohrabstützungen in die Rohrgassen des Wärmetauscherbündels eingeführt sind und je nach den Reinigungserfordernissen auch eine geeignete Menge Reinigungsmedium an geeigneter Position ausgegeben werden kann.In this way, tube bundle heat exchangers can be manufactured as a modular system of variable use, whereby a greater or lesser number of pipe supports are introduced into the pipe passages of the heat exchanger bundle and, depending on the cleaning requirements, a suitable amount of cleaning medium can be dispensed at a suitable position.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abstützelemente nur an einer Längsseite eines Verteilerelements angeordnet. Die sich dabei ergebende kammartige Geometrie kann geeignet sein, wenn Verteilerelemente in großer räumlicher Nähe zueinander in einem Bündel-Wärmeaustauscher eingesetzt werden sollen und daher das Entnehmen einzelner Verteilerelemente geringeren räumlichen Beschränkungen unterworfen sein soll. Bevorzugt ist es allerdings, die Abstützelemente auf zwei entgegengesetzten Längsseiten eines Verteilerelements anzuordnen, so dass die oben beschriebenen Aufgaben einer Stabilisierung und Reinigung für die auf beiden Seiten einer Rohrgasse angeordneten Rohre gleichzeitig erfüllt werden können. Durch die Anordnung der Abstützelemente auf zwei entgegengesetzten Längsseiten eines Verteilerelements bleibt weiterhin der Vorteil bestehen, dass die Verteilerelemente mit zugehörigen Abstützelementen jeweils durch eine Drehung um die Längsachse des Verteilerelements in die Entnahmeposition gebracht werden können.According to a preferred embodiment of the invention, the support elements are arranged only on one longitudinal side of a distributor element. The resulting comb-like geometry may be suitable when distribution elements in close proximity to each other in a bundle heat exchanger to be used and therefore the removal of individual distribution elements should be subjected to smaller spatial restrictions. However, it is preferred to arrange the support elements on two opposite longitudinal sides of a distributor element, so that the above-described tasks of stabilization and cleaning for the tubes arranged on both sides of a tube lane can be fulfilled simultaneously. The arrangement of the support elements on two opposite longitudinal sides of a distributor element still has the advantage that the distributor elements can be brought with associated support elements in each case by a rotation about the longitudinal axis of the distributor element in the removal position.
Vorzugsweise weisen die Abstützelemente eine Erstreckung in der Querschnittsebene der Rohre oder Schläuche auf, die zumindest dem Radius der Rohre oder Schläuche des Bündel-Wärmetauschers entspricht. Wenn die Verteilerelemente so dimensioniert sind, dass sie die gesamte Rohrgasse in der Querschnittsebene der Rohre oder Schläuche ausfüllen, bedeutet dies, dass die Abstützelemente tangential an dem Außenumfang der Rohre oder Schläuche anliegen und daher in bestmöglicher Weise eine Stabilisierung der Rohre oder Schläuche ermöglichen.Preferably, the support elements have an extension in the cross-sectional plane of the tubes or tubes, which corresponds at least to the radius of the tubes or hoses of the bundle heat exchanger. If the manifolds are dimensioned to fill the entire pipe lane in the cross-sectional plane of the pipes or hoses, this means that the support elements are tangent to the outer circumference of the pipes or hoses and therefore, in the best possible way, allow stabilization of the pipes or hoses.
Um eine bestmögliche Stabilisierung der Rohre oder Schläuche zu erreichen, sind die Verteilerelemente vorzugsweise in jeder parallelen Rohrgasse des Bündel-Wärmeaustauschers angeordnet.In order to achieve the best possible stabilization of the tubes or hoses, the distributor elements are preferably arranged in each parallel tube lane of the bundle heat exchanger.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen in den Verteilerelementen so angeordnet, dass jeweils ein Rohr oder Schlauch von mindestens einer Öffnung eines Verteilerelements mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird. Dabei wird angestrebt, dass das Reinigungsmedium am Wärmetauscherrohr einen Flüssigkeitsfilm mit reinigender Wirkung bildet. Zu diesem Zweck sind die Öffnungen nach einer bevorzugten Ausführungsform so angeordnet, dass ein Verteilerelement zwei Reihen von Rohren oder Schläuchen beidseits der Rohrgasse mit Reinigungsmedium beaufschlagt.According to a preferred embodiment of the invention, the openings in the distributor elements are arranged so that in each case a tube or hose is acted upon by cleaning liquid from at least one opening of a distributor element. It is desirable that the cleaning medium on the heat exchanger tube a liquid film forms with a cleansing effect. For this purpose, the openings are arranged according to a preferred embodiment so that a distributor element acts on two rows of pipes or hoses on both sides of the pipe alley with cleaning medium.
Um die reinigende Wirkung des Flüssigkeitsfilms zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, die Abstützelemente mit Öffnungen zu versehen und so ein Rohr oder Schlauch über die Abstützelemente mit Reinigungsmedium zu beaufschlagen. Solche Öffnungen an den Abstützelementen können auch zusätzlich zu den Öffnungen an den Verteilerelementen angeordnet sein.In order to improve the cleaning effect of the liquid film, it may be advantageous to provide the support elements with openings and thus act on a pipe or hose via the support elements with cleaning medium. Such openings on the support elements may also be arranged in addition to the openings on the distributor elements.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Rohrbündel-Wärmetauscher mit einer erfindungsgemäßen Rohrabstützung weiterhin zusätzliche Reinigungsdüsen auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Rohrbündel-Wärmetauschers auf. Durch diese Maßnahme lässt sich diejenige Stelle eines Rohrbündelwärmeaustauschers, die der stärksten Schmutzfracht ausgesetzt ist, nämlich die dem Rohgasstrom zugewandte Seite der stromaufwärts angeordneten Rohre, zusätzlich mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagen, die in diesem Fall mit Druck auf die Rohre abgegeben wird. Außerdem wird durch diese Anordnung von Düsen erreicht, dass die reinigende Wirkung der am Wärmetauscherrohr abfließenden Flüssigkeitsfilm weder durch die Gasströmung selbst (nämlich durch Mitriss) noch durch Verdampfung infolge Wärmeeinwirkung beeinträchtigt wird.According to a preferred embodiment, a tube bundle heat exchanger with a pipe support according to the invention further comprises additional cleaning nozzles on the upstream side of the tube bundle heat exchanger. By this measure, that point of a shell and tube heat exchanger, which is exposed to the strongest dirt load, namely the raw gas stream facing side of the upstream tubes, additionally apply cleaning fluid, which is discharged in this case with pressure on the tubes. In addition, it is achieved by this arrangement of nozzles that the cleaning effect of the effluent at the heat exchanger tube liquid film is affected neither by the gas flow itself (namely, by entrainment) nor by evaporation due to heat.
In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung sowie ein herkömmlicher Bündel-Wärmeaustauscher beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:
- Fig. 1
- die Anordnung einer Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung im Bereich eines Teils eines Rohrbündels, wobei die Rohrbündel im Schnitt dargestellt sind;
- Fig. 2
- ein Beispiel für die Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Rohrabstützungen innerhalb eines Rohrbündels sowie die Rotationsbewegung zur Entnahme der Rohrabstützung;
- Fig. 3
- die relative Lage mehrerer parallel zueinander verlaufender erfindungsgemäßer Rohrabstützungen; und
- Fig. 4
- einen herkömmlichen Bündel-Wärmeaustauscher.
- Fig. 1
- the arrangement of a pipe support with integrated cleaning device in the region of a part of a Tube bundle, wherein the tube bundles are shown in section;
- Fig. 2
- an example of the arrangement of several inventive pipe supports within a tube bundle and the rotational movement to remove the pipe support;
- Fig. 3
- the relative position of several mutually parallel pipe supports according to the invention; and
- Fig. 4
- a conventional bundle heat exchanger.
In den nachfolgenden Figuren werden dieselben Bauelemente jeweils mit denselben Referenzziffern bezeichnet.In the following figures, the same components are denoted by the same reference numerals.
In Fig. 4 ist ein herkömmlicher Rohrbündel-Wärmetauscher 10 dargestellt, der aus einer Vielzahl von senkrecht zueinander angeordneten Rohren oder Schläuchen 12 besteht. Im Folgenden wird stets nur noch der Ausdruck "Rohre" verwendet werden, auch wenn es sich erfindungsgemäß in gleicher Weise um durchströmte Schläuche handeln könnte. Die Rohre 12 sind in einer Vielzahl neben- und hintereinander bündelartig angeordnet und verlaufen vertikal. Sie werden auf der Rohrinnenseite von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmt und auf der Rohraußenseite im Kreuzstrom von einem in Fig. 4 mit "Rohgas" bezeichneten, zu kühlenden oder aufzuheizenden Gasstrom umströmt.In Fig. 4, a conventional tube
Durch den Kreuzstrom werden die Rohre einem Strömungsdruck ausgesetzt, der Druckkräfte und strömungsinduzierte Schwingungen hervorrufen kann. Daher werden in herkömmlichen Wärmeaustauschern Distanzelemente 14 sowie Abstützelemente 16 eingesetzt, welche, im Falle der Distanzelemente, ein Schwingen und Anliegen der Rohre aneinander vermeiden oder aber, im Falle von Abstützelementen 16, eine genaue Fixierung der einzelnen Rohre bewirken.The crossflow exposes the tubes to a flow pressure that can cause compressive forces and flow-induced vibrations. Therefore,
Im einfachsten Fall ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Wärmeaustauschers 10 ein Verteilerrohr für ein Reinigungsmedium vorgesehen, das in Längsrichtung der Rohre 12 verläuft und Austrittsdüsen 20 besitzt, mit denen das Reinigungsmedium auf die am stärksten mit Schmutzfracht beaufschlagte, stromaufwärts gelegene Seite der daran angrenzenden Rohre aufgesprüht wird.In the simplest case, on the upstream side of the
Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung für einen derartigen Bündel-Wärmeaustauscher besteht aus einem Verteilerelement 22, das sich, wie dargestellt, in eine Rohrgasse des Rohrbündel-Wärmetauschers erstreckt. Dabei ist das Verteilerelement 22 im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Rohre 12 angeordnet. Das Verteilerelement 22 hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, um die später anhand der Fig. 2 dargestellte Rotation zu ermöglichen, gleichzeitig aber auch ein wie in Fig. 1 dargestelltes Anliegen an den Rohren 12 beidseits der Rohrgasse zu ermöglichen. Auch andere Querschnittsformen sind allerdings denkbar, solange nur die Rotation der Verteilerelemente möglich ist, damit diese ausgebaut werden können. Wenn in Fig. 1 auch ein Anliegen zwischen dem Verteilerelement 22 und den einzelnen Rohren 12 dargestellt ist, so sollte deutlich sein, dass auch ein geringer Zwischenraum zwischen diesen Elementen möglich sein sollte, um auch nach einem Betrieb mit verschmutzender Wirkung, bei erhöhten Temperaturen und möglicherweise unterschiedlichen Wärmedehnungen der Bauelemente das erfindungsgemäße Entnehmen des Verteilerelements 22 aus dem Rohrbündel zu ermöglichen.The section of a pipe support according to the invention with integrated cleaning device for such a bundle heat exchanger shown in Fig. 1 consists of a
Das Verteilerelement 22 ist mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen 24 versehen, von denen nur einige in Fig. 1 mit Referenzziffer bezeichnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Austrittsöffnungen einem Rohr 12 zugeordnet, so dass das Rohr möglichst auf dem gesamten, dem Verteilerelement 22 zugewandten Umfangsbereich mit Reinigungsmedium, vorzugsweise einer Reinigungsflüssigkeit, beaufschlagt werden kann. Die Austrittsöffnungen 24 können als Düsen ausgestaltet sein, aus denen das im inneren Hohlraum 30 des Verteilerelements 22 antransportierte Reinigungsmedium unter erhöhten Druck austritt. In gleicher Weise ist es aber auch möglich, das Reinigungsmedium ohne nennenswertem Druck und ohne das Vorsehen einer düsenartigen Verengung schwallartig austreten zu lassen, so dass das Reinigungsmedium als Film entlang der Rohre 12 entlang strömt. Bei einem Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit vertikalen Rohren 12 ist die in Fig. 1 dargestellte Ansicht vorzugsweise eine Ansicht von unten, d.h. die Austrittsöffnungen 24 sind nach unten angeordnet und ermöglichen somit die Erzeugung eines Reinigungsfilms, der an dem gesamten, dem Verteilerelement 22 zugewandten Umfangsbereich des Rohres entlang nach unten strömen kann.The
Neben der in Fig. 1 dargestellten Geometrie mit jeweils zwei Austrittsöffnungen 24, die einem einzelnen Rohr 12 zugeordnet sind, sind selbstverständlich auch andere, hiervon abweichende Geometrien möglich, die insbesondere auf das verwendete Reinigungsmedium und Art und Umfang des zu entfernenden Schmutzes abgestimmt sind. Um die reinigende Wirkung des Flüssigkeitsfilms zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, beispielsweise die Abstützelemente 26 mit Öffnungen zu versehen und die Rohre über die Abstützelemente mit Reinigungsmedium zu beaufschlagen. Solche Öffnungen an den Abstützelementen können auch zusätzlich zu den Öffnungen an den Verteilerelementen angeordnet sein.In addition to the geometry shown in Fig. 1, each with two
Von dem Verteilerelement 22 erstrecken sich beidseits des Verteilerelements Abstützelemente 26a, 26b in den Zwischenraum zwischen zwei nebeneinander angeordneten Rohren längs einer Seite des Verteilerelements 22. Die Abstützelemente 26 sind dabei diametral zueinander auf beiden Seiten des Verteilerelements 22 angeordnet, damit die später anhand der Fig. 2 dargestellte Rotationsbewegung vor dem Entnehmen der Verteilerelemente 22 möglich ist. In Fig. 1 ist auch der Zwischenraum 28 zwischen zwei Gruppen von jeweils in größerem Abstand zueinander beabstandeten Rohren 12 dargestellt. Im Bereich eines derartigen Zwischenraums können, wie in Fig. 1 dargestellt ist, mehrere Abstützelemente 26' vorgesehen sein, die nur eine geringe Erstreckung in Längsrichtung des Verteilerelements 22 aufweisen. Die übrigen Abstützelemente 26a und 26b sind vorzugsweise so dimensioniert, dass ihre Erstreckung in Längsrichtung des Verteilerelements 22 dem geringsten Abstand zwischen zwei benachbarten Rohren 12 entspricht. Weiterhin sind die Abstützelemente 26 in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung der Verteilerelemente 22 sowie senkrecht zur Längsrichtung der Rohre 12 so dimensioniert, dass sie sich zumindest bis über den geringsten Abstand zwischen zwei nebeneinander angeordneten Rohren 12 erstrecken. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die Abstützelemente 26 tangential am Außenumfang der benachbarten Rohre 12 anliegen und somit die Rohre zueinander fixieren. Die Erstreckung der Abstützelemente 26 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1, d.h. in Längsrichtung der Rohre muss geringer sein als die Weite der Rohrgasse, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dem Außendurchmesser des Verteilerelements 22 entspricht.
In Fig. 2 sind mehrere nebeneinander angeordnete Rohre 12 in Längsrichtung dargestellt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren ist jeweils ein Verteilerelement dargestellt, wobei in benachbarten Rohrgassen angeordnete Verteilerelemente in Bezug auf ihre Höhe in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein können. Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich bei versetzter Anordnung, da so das Abfließen des Reinigungsmediums verbessert wird, das über eine möglicherweise oberhalb der beschriebenen Rohrabstützung angeordneten Reinigungseinrichtung aufgegeben wird. Die Bezugnahme auf die Höhe erfolgt unter der Voraussetzung, dass es sich um einen Wärmeaustauscher mit vertikal angeordneten Rohren 12 handelt. Die Verteilerelemente 22a und 22c liegen auf derselben Höhe, während das Verteilerelement 22b ausreichend weit in Bezug auf die Höhe versetzt ist, dass dieses um seine Längsachse rotiert werden kann. Dies wird anhand der Verteilereinrichtung 22b mit den Abstützelementen 26b dargestellt. Mit durchgezogenen Linien ist in Fig. 2 die Betriebsposition des Verteilerelements 22b mit den daran angebrachten Abstützelementen 26b gezeigt. Dies entspricht der in Fig. 1 dargestellten Position, in der die einzelnen Abstützelemente 26b zwischen benachbarten Rohren angeordnet sind und diese relativ zueinander fixieren. Mit unterbrochenen Linien ist in Fig. 2 die Position 26'b gezeigt, bei der das Verteilerelement 22b um 90° um seine Längsachse gedreht wurde, so dass die diametral daran angeordneten Abstützelement 26b in die Rohrgasse bewegt werden und in der mit 26'b dargestellten Position durch ein Längsbewegen des Verteilerelements 22b gemeinsam mit diesem aus dem Rohrbündelwärmetauscher entfernt werden können.In Fig. 2 a plurality of juxtaposed
In Fig. 2 ist noch einmal die Erstreckung der Abstützelemente 26b in Längsrichtung der Rohre 12 dargestellt, die geringer sein muss als die lichte Weite der Rohrgasse, so dass nach der Drehung des Verteilerelements diese aus dem Rohrbündel-Wärmeaustauscher entnommen werden können.In Fig. 2, the extension of the
In Fig. 3 schließlich ist in Erweiterung der Fig. 1 dargestellt, dass Verteilerelemente 22 in jeder Rohrgasse des Rohrbündel-Wärmetauschers angeordnet werden können, so dass jedes einzelne Rohr 12 exakt lagefixiert wird. Durch die unterbrochene Linie am Verteilerelement 22b sowie dem zugehörigen Abstützelement 26b wird deutlich, dass dieses in einer unterschiedlichen Höhe zu den benachbarten Verteilerelementen 22a und 22d entsprechend der Darstellung in Fig. 2 angeordnet sein kann. Wie am Beispiel eines beliebigen Rohres 12 in Fig. 3 deutlich wird, sind die einzelnen Rohre auf zwei Seiten durch benachbarte Verteilerelemente fixiert, wohingegen eine Bewegung senkrecht hierzu und senkrecht zur Längsrichtung der Rohre durch die Abstützelemente 26 sowohl des einen benachbarten Verteilerelements wie auch des anderen benachbarten Verteilerelements ausgeschlossen ist. Weiterhin sind aus Fig. 3 die Austrittsöffnungen 24 ersichtlich, durch welche jedes einzelne Rohr 12 von mindestens einer oder mehreren, hier vier unterschiedlichen Stellen her mit Reinigungsfluid beaufschlagt wird. Auf diese Weise lässt sich eine gute Reinigungswirkung erzielen, gleichzeitig aber auch das Rohrbündel exakt in seiner Lage fixieren. Durch Rotieren der einzelnen Verteilerelemente kann zudem, wie anhand der Fig. 2 erläutert wurde, jedes Verteilerelement gesondert aus dem Wärmeaustauscher entnommen und ausgetauscht, aber auch bequem in Bezug auf seine Höhe neu eingestellt werden.Finally, FIG. 3 shows, in an extension of FIG. 1, that
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung so auszugestalten, dass diese bequem austauschbar ist, so dass ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit erfindungsgemäßen Rohrabstützungen schnell und variabel auf den jeweiligen Anwendungsfall konzipiert oder, falls betrieblich notwendig, ausgetauscht werden kann.The advantage of the present invention is to design a pipe support with integrated cleaning device so that it is easily interchangeable, so that a tube bundle heat exchanger with pipe supports according to the invention designed quickly and variably to the particular application or, if necessary, can be replaced.
Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Rohrabstützung mit integrierter Reinigungseinrichtung können aber auch zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der Reinigungswirkung verwirklicht werden, wie die anhand der Fig. 4 dargestellten zusätzlichen Austrittsdüsen für Reinigungsmedium auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Rohrbündel-Wärmeaustauschers.In addition to the inventive design of the pipe support with integrated cleaning device but also additional measures to improve the cleaning effect can be realized, as shown with reference to FIG. 4 additional outlet nozzles for cleaning medium on the upstream side of the tube bundle heat exchanger.
Claims (11)
umfassend:
full:
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützelemente (26; 26a, 26b, 26c, 26') nur an einer Längsseite eines Verteilerelements (22; 22a, 22b, 22c) angeordnet sind.Pipe support with integrated cleaning device according to claim 1,
characterized in that
the support elements (26; 26a, 26b, 26c, 26 ') are arranged only on one longitudinal side of a distributor element (22; 22a, 22b, 22c).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützelemente (26; 26a, 26b, 26c, 26') auf zwei entgegengesetzten Längsseiten eines Verteilerelements (22; 22a, 22b, 22c) angeordnet sind.Pipe support with integrated cleaning device according to claim 1,
characterized in that
the support elements (26; 26a, 26b, 26c, 26 ') are arranged on two opposite longitudinal sides of a distributor element (22; 22a, 22b, 22c).
dadurch gekennzeichnet, dass
Verteilerelemente (22; 22a, 22b, 22c) in jeder parallelen Rohrgasse des Rohrbündel-Wärmeaustauschers (10) angeordnet sind.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
Distributor elements (22; 22a, 22b, 22c) are arranged in each parallel pipe passage of the tube bundle heat exchanger (10).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnungen (24) so angeordnet sind, dass jeweils ein Rohr (12) und mindestens einer Öffnung (24) eines Verteilerelements (22; 22a, 22b, 22c) mit Reinigungsmedium beaufschlagbar ist.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
the openings (24) are arranged so that in each case a pipe (12) and at least one opening (24) of a distributor element (22; 22a, 22b, 22c) can be acted upon by cleaning medium.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnungen (24) so angeordnet sind, dass eine Verteilerelement (22; 22a, 22b, 22c) zwei Reihen von Rohren (12) oder Schläuchen beiderseits der Rohrgasse mit Reinigungsmedium beaufschlagt.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
the openings (24) are arranged in such a way that a distributor element (22; 22a, 22b, 22c) acts on two rows of pipes (12) or hoses on both sides of the pipe path with cleaning medium.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützelemente (26; 26a, 26b, 26c, 26') eine Erstreckung senkrecht zur Längsrichtung der Rohre (12) oder Schläuche besitzen, die zumindest dem Radius der Rohre (12) oder Schläuche entspricht.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
the support elements (26; 26a, 26b, 26c, 26 ') have an extent perpendicular to the longitudinal direction of the tubes (12) or tubes which corresponds at least to the radius of the tubes (12) or tubes.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützelemente (26; 26a, 26b, 26c, 26') Öffnungen (24) besitzen.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
the support elements (26; 26a, 26b, 26c, 26 ') have openings (24).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verteilerelemente (22; 22a, 22b, 22c) und die Abstützelemente (26; 26a, 26b, 26c, 26') Öffnungen (24) besitzen.Pipe support with integrated cleaning device according to one of the preceding claims,
characterized in that
the distributor elements (22; 22a, 22b, 22c) and the support elements (26; 26a, 26b, 26c, 26 ') have openings (24).
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