EP2462380A2 - Device for cleaning a heat exchanger - Google Patents

Device for cleaning a heat exchanger

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Publication number
EP2462380A2
EP2462380A2 EP10737843A EP10737843A EP2462380A2 EP 2462380 A2 EP2462380 A2 EP 2462380A2 EP 10737843 A EP10737843 A EP 10737843A EP 10737843 A EP10737843 A EP 10737843A EP 2462380 A2 EP2462380 A2 EP 2462380A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
cleaning
coil
exhaust gas
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10737843A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Erwin Schiefer
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2462380A2 publication Critical patent/EP2462380A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/10—Rotary appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/08—Rotary appliances having coiled wire tools, i.e. basket type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Definitions

  • the invention relates to heat exchangers, in particular tube heat exchangers, for contaminated media such as exhaust gas, with a gas inlet opening and a gas outlet opening, m i t a Temperiermediumseintrittsö réelle and a Temperiermediumsaustrittsö réelle and a cleaning device.
  • Modern solid fuel boilers usually have facilities for regular cleaning of the heat exchanger surfaces. Corresponding cleaning spindles are activated at regular intervals by the control of the systems and remove soot and dust deposits from the heat exchanger surfaces in order to keep the efficiency of the systems as constant as possible over the period of use.
  • tubular heat exchangers and vertical arrangement using cleaning spindles which are equipped with appropriate cleaning knives, which remove the settling during operation of the system soot and dust from the heat exchanger surfaces.
  • the systems based on this principle have the disadvantage that the cleaning knives are rigidly attached to the cleaning spindle. As a result, for reasons of thermal expansion and manufacturing tolerances caused by the radius of the cleaning knife must always be smaller than the inner radius of the heat exchanger tube to avoid blocking the cleaning spindles.
  • DE 10 2004 031 220 A1 proposes a cleaning spindle for solid fuel boilers, which carries at least one cleaning knife which extends over the length of the heat exchanger surface to be cleaned, and that at least in the middle and at its lower end in each case loosely inserted in guides on washers of the cleaning spindle.
  • the cleaning knives stand out of the guide grooves parallel to the heat exchanger surface. In the middle of their length, the cleaning knives are each supported by wedge-shaped supports, which are basically the guide groove of the middle disc against the heat exchanger surface.
  • a disadvantage of this design is that while the cleaning knives are arranged at their two free ends slightly movable relative to the revolving cleaning spindle and so unevenness on the heat exchanger surface, which are located in each case at the level of its two end portions compensate. Due to the wedge-shaped supports, with which the cleaning blades are supported in the middle of their longitudinal sides, however, in each case against the central disc of the cleaning spindle, unevenness of the heat exchanger surface along the central portion of the cleaning blade can not be compensated, which continues at least in this central portion to form undesirable Deposits on the heat exchanger surface leads. Furthermore, it is disadvantageous that the cleaning blades are rigid over their entire length.
  • the disks shown in DE 10 2004 031 220 A1 act on the cleaning spindle by their arrangement transversely to the longitudinal axis direction of the cleaning spindle or transversely to the flow direction of the gas flow such as flow breaker.
  • the desired effects of the better turbulence of the gas stream, which effect improved heat transfer are disadvantageously associated with a high flow loss due to the free cross-sectional area of the tubular heat exchanger greatly reduced by the disks.
  • the high flow or pressure loss must therefore be compensated by correspondingly powerful gas delivery pumps, resulting in at least increased operating costs when using such a cleaning spindle with transverse disks. It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger with a cleaning device which avoids the described disadvantages of the prior art.
  • the cleaning device should be particularly suitable for use in tubular heat exchangers, which are flowed through by heavily contaminated media such as exhaust gas from a wood gasification.
  • a heat exchanger in particular a tube heat exchanger for contaminated media such as exhaust gas, a gas inlet opening and a gas outlet opening, a Temperiermediumseintrittsöffhung and a Temperiermediumsaustrittsöffhung and a cleaning device, wherein in an annular gap of the heat exchanger, which is traversed by contaminated exhaust gas, a rotatable cleaning coil of Cleaning device is arranged, the outer edge of the cleaning coil at least in a portion of the outer Kochtrager situation adjacent thereto.
  • the rotatable cleaning coil is thereby set or kept in rotation during operation of the heat exchanger.
  • the outer edge of the cleaning spiral touches the outer transfer yield.
  • Unnecessary depreciation is caused by incomplete combustion residues, soot, dust, etc., which, due to their poor thermal conductivity, would impair the heat transfer through the transformer surface and thus the overall efficiency of the heat exchanger, are continuously loosened and loosened by the outer edge of the cleaning coil and removed from the outer transmitter surface.
  • the loosened deposition particles are entrained with the gas flow and separated, for example, in their own separation devices from the gas stream.
  • the dirt particles are thereby promoted due to the centrifugal forces acting in the direction of the outer transformer surface.
  • the gas flow is comparable to the passage of a cyclone in a spiral rotational movement and thereby at least partially cleaned of dirt particles and leaves the heat exchanger advantageously with an at least lower loading of impurities.
  • the free flow cross section of the annular gap is through the rotatably arranged Cleaning spiral not reduced or at most very low.
  • the flow resistance of the contaminated medium in the annular gap of the heat exchanger according to the invention is advantageously increased only slightly.
  • the heat exchanger according to the invention can likewise be used for temperature control, ie for cooling as well as for heating contaminated liquid media, or for tempering gas-liquid mixtures contaminated with solids.
  • the inner edge of the cleaning spiral at least in a section of the inner 1952trager
  • Heat exchangers which are subjected to a tempering medium only either on the inner transfer surface, or on the outer transfer surface of the annular gap, in which therefore not the entire available Kochtrager Structure is used for heat transfer, are also encompassed by the invention.
  • the cleaning coil is coupled in terms of movement with a drive which is arranged on the outside of the heat exchanger.
  • the cleaning coil is connected to a drive shaft to the drive in a heat exchanger according to the invention.
  • a preferred embodiment of a heat exchanger is characterized by a hermetically sealed passage of the drive shaft through the housing of the heat exchanger.
  • the cleaning coil made of a spirally wound, strip-shaped material.
  • the lateral surface of the core tube provides in a conventional screw conveyor a large, relative to the helix immobile surface on which can deposit impurities and thus the free cross-sectional area is reduced in the annular gap.
  • a cleaning coil which is wound up like a coil spring, can be used as a cleaning device according to the invention.
  • the cleaning spiral is made of a material with high mechanical strength, preferably of metal.
  • the cleaning coil is particularly advantageously provided at its inner edge and / or at its outer edge with a cleaning edge.
  • the heat exchanger can be adapted to a wide variety of operating conditions.
  • the cleaning edge can be designed to be interchangeable and replaced as a wearing part after a certain period of operation.
  • optionally different cleaning edges with different mechanical strengths can be used.
  • the cleaning coil can thus be made particularly economically from a mechanically less resilient material.
  • a sump container for receiving impurities is arranged in a heat exchanger below the level of the cleaning coil.
  • the deposits which are removed during operation of the cleaning coil of the outer and of the inner transformer surface and which are entrained with the gas flow, get into the sump, which is arranged below the cleaning coil.
  • an inspection opening is provided in the housing in a heat exchanger according to the invention below the level of the cleaning coil.
  • the inspection opening which is expediently arranged in the vicinity of the sump container, enables simple and rapid maintenance of the heat exchanger according to the invention in the event of a fault.
  • a further advantageous feature of a heat exchanger according to the invention is characterized in that at least one distributor device for discharging a cleaning medium is provided in the interior of the annular gap.
  • the distributor device may, for example, comprise a plurality of nozzles for discharging the cleaning medium, which are arranged at the same or at different levels of the inner and / or outer transmitter surface.
  • the desired, advantageous washing effect of the exhaust gas is achieved in a section of the annular gap located downstream of the distributor device, viewed in the flow direction of the exhaust gas.
  • Other embodiments of a distribution device according to the invention for the task of a cleaning medium are conceivable.
  • the cleaning medium for example, within the standing coat the inner Kochtrager arrangements be promoted upwards.
  • the uppermost portion of the inner Studentstrager design can be designed as tapered upwardly tapering distributor section with horizontal peripheral spoiler edge, so that the conveyed through the spoiler edge cleaning medium when descending on the gas flow side facing the inner Studentstrager statue initially in the conical distributor section as a uniformly thin film over the distributed throughout the circumference of the inner transformer surface evenly flows down on this lateral surface. Due to the large surface area between the thin film of the cleaning medium and the gas flow, a particularly good washing effect is achieved and the contaminated exhaust gas is correspondingly freed from impurities.
  • the contaminants, which are bound by the downflowing film of the cleaning medium arrive at the lower end of the heat exchanger in the sump tank, are transported from there to the outside and thus separated from the gas stream.
  • the distributor device is arranged between the gas inlet opening and the gas outlet opening.
  • the distributor device is arranged approximately centrally between the gas inlet opening and the gas outlet opening.
  • the gas flow in the section between the gas inlet opening and the distributor device, the gas flow is dry-cleaned by the centrifugal force, comparable to the cleaning in a cyclone, in the section between the distributor device and the gas outlet opening, the gas flow is also washed in addition to the mechanical cleaning.
  • the invention is by no means limited to embodiments of stationary heat exchangers with a vertically arranged annular gap, but instead comprises all installation variants.
  • lying horizontally disposed heat exchanger with a horizontally flowed through annular gap or obliquely erected heat exchanger of the invention are encompassed.
  • FIG. 1 shows in a schematic sectional view from the side a first embodiment variant of a heat exchanger according to the invention with a cleaning device
  • FIG. 2 shows in a schematic sectional view details of a second embodiment of a heat exchanger according to the invention with two tubular sections with cleaning devices;
  • FIG 3 shows in a schematic sectional view details of a third embodiment of a heat exchanger according to the invention with two tubular sections with cleaning devices.
  • FIG. 1 an inventive heat exchanger 1 is shown with a tubular heat exchanger section 2 in section.
  • a cleaning device 3 comprises a cleaning coil 4, which is made of a spirally wound metal strip similar to a coil spring, and which is provided at its outer edge 5 and at its inner edge 6 each with a cleaning edge 7 with high mechanical strength.
  • the cleaning coil 4 is located within an annular gap 8, which is located between an outer Studentstrager thoughts 9, which is formed by an outer tube shell, and an inner Mattertrager requirements 11, which is formed by an inner tube shell, which is concentric with the outer tube shell.
  • the rotatably arranged cleaning coil 4 has the task during the operation of the heat exchanger 1 for the cleaning of the largest possible portion 10 of the outer transmitter surface 9 or the largest possible portion 12 of the inner transformer surface 12 to provide.
  • the cleaning edges 7 of the rotating or rotating cleaning spiral 4 touch the surfaces 9 and 11 along the corresponding sections 10 and 12, respectively.
  • the fixed inner tube shell of the inner Studentstrager nature 11 is closed at its upper end with a corresponding cover. During operation, it is thus ensured that the biomass to be gasified passes exclusively from above into the annular gap 8 and is heated therein.
  • the cleaning shaft 4 is coupled in terms of movement by a drive shaft 14 with its own drive 13 together with the associated gear and is driven by the drive shaft 14 in the direction of rotation 17.
  • the rotatable drive shaft 14 is at its upper end with an adapter 16 for attachment of the cleaning coil 4 is provided.
  • the housing 18 of the heat exchanger 1 has on its upper side a hermetically sealed passage 19 for the drive shaft 14.
  • the housing 18 is laterally provided with a gas inlet opening 20 and further below the level of the gas inlet opening 20 with a gas outlet opening 21.
  • the flowing into the gas inlet opening exhaust gas 22 passes into the tubular heat exchanger section 2 and is passed through the annular gap 8, in which the rotating cleaning coil 4 for a swirl of the gas flow, to the gas outlet opening 21 and leaves as effluent exhaust gas 23, the heat exchanger. 1
  • a temperature control medium is conveyed through the heat exchanger 1, wherein the required for this, located outside of the heat exchanger 1 peripheral pipes, fittings and aggregates are not shown in the figures.
  • the housing 18 is provided with a Temperiermediumseintrittsöffhung 24 and a Temperiermediumsaustrittsöffhung 25, the tempering flows in the direction of arrow 26 in the heat exchanger, flows along the gas flow away, each rear side of the outer Studentstrager thoughts 9 and / or the inner Studentstrager thoughts 11 and leaves the heat exchanger 1 in the direction of arrow 27 through the Temperiermediumsauseriesöffhung 25th
  • Cooling water is used, for example, as the temperature control medium in order to cool the hot exhaust gas in the arrangement shown in FIG. 1 in DC operation.
  • a revision flange 28 which is disposed below the level of the cleaning coil 4.
  • the heat exchanger 1 can be easily cleaned after opening the inspection flange 28.
  • the sump container 29, in which the deposited impurities are collected easily accessible via the opening of the inspection flange 28.
  • the sump container 29 has, for the continuous emptying of the impurities, also a corresponding drain valve for the slurry, which is known from the prior art and therefore not shown in greater detail in FIG. 1 a shows a top view of details of the heat exchanger 1 shown in FIG. 1.
  • a horizontal sectional plane has been selected approximately in the middle of the height of the temperature-control medium inlet opening 24 shown in FIG.
  • a section of the cleaning spiral 4 arranged in the interior of the annular gap 8 can be seen.
  • the cleaning coil 4 is provided at its outer edge 5 and at its inner edge 6 each with a cleaning edge 7.
  • FIG. 2 shows details of a second embodiment of a heat exchanger 1 according to the invention in a schematic sectional view.
  • the heat exchanger 1 is provided with two juxtaposed, tubular heat exchanger sections 2 with cleaning devices 3, each comprising a cleaning coil 4.
  • the stationary heat exchanger 1 shown in Fig. 2 is used in countercurrent operation.
  • the hot exhaust gas 22 flows through the top of the housing 18 disposed gas inlet opening 20 into the annular gap 8 and is in this by the spiral, rotating cleaning coil 4 in twisting motion.
  • the rotational movement of this swirling movement corresponds to the axis direction of the drive shaft 14.
  • the swirling impurity particles are conveyed from the exhaust gas flow in the direction of the outer transmitter surface 9, which may adhere there.
  • the cooled exhaust gas leaves the heat exchanger 1 at its lower portion in the direction of arrow 23 through the gas outlet opening 21.
  • the Temperiermediumsniklauf also applies to the primary circuit of the contaminated exhaust gas, that the necessary connecting pipes and the usual units and fittings outside the heat exchanger. 1 are not shown in Figures 1 to 3.
  • the temperature control medium - here, for example cooling water - is conveyed through the lower Temperiermediumseintrittsöffhung 24 in the direction of arrow 26 in the heat exchanger 1 and leaves it in the direction of arrow 27 through the Temperiermediumsauseriesöffhung located above.
  • both the outer transmitter surface 9 and the inner transmitter surface 11 are used as transfer surfaces and are each acted upon by the temperature control medium at their rear sides facing away from the gas flow.
  • a distributor device 31 for discharging a cleaning medium 32.
  • the cleaning medium 32 is conveyed from the outside through a feed line 30 into the heat exchanger 1 and within the fixed shell of the inner transfer surface 11 further promoted to the level of the distributor device 31.
  • the cylindrical jacket of the inner transmitter surface 11 is closed at its top.
  • the distributor device 31 comprises, for example, a plurality of nozzle-shaped openings through which the cleaning medium, for example water, is introduced into the hot exhaust gas flow.
  • the cleaning medium for example water
  • the contaminated exhaust gas is also washed. Due to the introduced or sprayed cleaning medium 32 impurity particles are washed out of the exhaust stream and get bound as slurry in the underlying sump container 29th
  • FIG. 3 comparable to FIG. 2, in a schematic sectional view, details of a third embodiment variant of a heat exchanger 1 according to the invention with two tubular heat exchanger sections 2 arranged side by side in parallel with cleaning devices 3 are shown.
  • the heat exchanger 1 shown here is likewise equipped with a feed line 30 for a cleaning medium 32.
  • the distributor device 31 for supplying the cleaning medium 32 into the annular gap 8 through which the exhaust gas flows is designed differently than in the variant shown in FIG. 2.
  • the fixed cylindrical shell of the inner transmitter surface 11 is designed along its uppermost portion as a tapered distributor portion 33 having an overflow opening as an outlet for the cleaning medium 32 at its highest point.
  • the cleaning medium 32 is distributed as a thin film evenly over the entire circumference of the inner Studentstrager thoughts 11 and runs in the annular gap 8 as a film along the cylindrical shell of the inner Studentstrager thoughts 11 further down until the excess cleaning medium finally enters the sump container 29 and is collected there.
  • the wetted by the film of the cleaning medium 32 large surface of the inner Studentstrager thoughts 11 a very effective gas scrubbing is achieved.
  • the impurities of the exhaust gas flow detected by the film of the cleaning medium 32 flowing down are deposited as slurry in the sump container 29 and can be withdrawn therefrom from the heat exchanger 1 according to the invention.

Abstract

The invention relates to a heat exchanger (1), particularly a tube heat exchanger, for contaminated media such as exhaust gas, having a gas inlet opening (20) and a gas outlet opening (21), having a temperature-control medium inlet opening (24) and a temperature-control medium outlet opening (25), and a cleaning device (3), wherein a rotatable cleaning coil (4) of the cleaning device (3) is disposed in a ring gap (8) of the heat exchanger (1) permeated by contaminated exhaust gas, the outer edge (5) thereof being adjacent to the outer transfer surface (9) at least in one segment (10) thereof.

Description

Vorrichtung zum Abreinigen eines Wärmetauschers  Device for cleaning a heat exchanger
Die Erfindung betrifft Wärmeübertrager, insbesondere Rohrwärmeübertrager, für verunreinigte Medien wie beispielsweise Abgas, mit einer Gaseintrittsöffnung und einer Gasaustrittsöffnung, m i t einer Temperiermediumseintrittsöffnung und einer Temperiermediumsaustrittsöffnung sowie einer Reinigungs Vorrichtung. The invention relates to heat exchangers, in particular tube heat exchangers, for contaminated media such as exhaust gas, with a gas inlet opening and a gas outlet opening, m i t a Temperiermediumseintrittsöffnung and a Temperiermediumsaustrittsöffnung and a cleaning device.
Moderne Festbrennstoffkessel verfügen in der Regel über Einrichtungen zur regelmäßigen Abreinigung der Wärmetauscherflächen. Entsprechende Reinigungsspindeln werden von der Steuerung der Anlagen in regelmäßigen Abständen aktiviert und entfernen Ruß und Staubablagerungen von den Wärmetauscherflächen, um den Wirkungsgrad der Anlagen über den Nutzungszeitraum möglichst konstant zu halten. Bei rohrförmigen Wärmetauschern und stehender Anordnung verwendet man Reinigungsspindeln, die mit entsprechenden Reinigungsmessern ausgestattet sind, welche den sich während des Betriebes der Anlage absetzenden Ruß und Staub von den Wärmetauscherflächen entfernen. Die auf diesem Prinzip beruhenden Systeme haben den Nachteil, dass die Reinigungsmesser starr an der Reinigungsspindel angebracht sind. Daraus resultiert, dass aus Gründen der Wärmedehnung und von fertigungstechnisch bedingten Toleranzen der Radius der Reinigungsmesser immer kleiner als der Innenradius des Wärmetauscherrohres sein muss, um ein Blockieren der Reinigungsspindeln zu vermeiden. Dieses notwendige Spiel hat aber zur Folge, dass sich während der Nutzung der Anlagen entsprechend der Toleranz zwischen Innenradius der Wärmetauscherrohre und des Radius der Reinigungsmesser eine Schicht an der Wärmetauscherfläche absetzt, die durch die Reinigungsspindel nicht entfernt werden kann. Da diese Schicht aus Ruß und Staub eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt, geht der Wirkungsgrad des Festbrennstoffkessels messbar zurück, was nachteilig zu einem höheren Verbrauch an Brennstoff bei gleicher Leistungsentnahme führt. Durch ein Verkoken der angelagerten Verunreinigungen sind diese außerdem nur äußerst schwierig von den Wärmetauscherflächen abreinigbar. Der Reinigungsaufwand bei Revisionen wird dadurch deutlich erhöht, was einen weiteren Nachteil dieser Ausführungen darstellt. Modern solid fuel boilers usually have facilities for regular cleaning of the heat exchanger surfaces. Corresponding cleaning spindles are activated at regular intervals by the control of the systems and remove soot and dust deposits from the heat exchanger surfaces in order to keep the efficiency of the systems as constant as possible over the period of use. In tubular heat exchangers and vertical arrangement using cleaning spindles, which are equipped with appropriate cleaning knives, which remove the settling during operation of the system soot and dust from the heat exchanger surfaces. The systems based on this principle have the disadvantage that the cleaning knives are rigidly attached to the cleaning spindle. As a result, for reasons of thermal expansion and manufacturing tolerances caused by the radius of the cleaning knife must always be smaller than the inner radius of the heat exchanger tube to avoid blocking the cleaning spindles. However, this necessary clearance has the consequence that, during use of the systems, a layer settles on the heat exchanger surface in accordance with the tolerance between the inner radius of the heat exchanger tubes and the radius of the cleaning blades, which layer can not be removed by the cleaning spindle. Since this layer of soot and dust has a very poor thermal conductivity, the efficiency of the solid fuel boiler goes back measurably, which leads disadvantageously to a higher consumption of fuel with the same power consumption. By coking the accumulated impurities these are also extremely difficult to clean off the heat exchanger surfaces. The cleaning effort for revisions is thereby significantly increased, which represents a further disadvantage of these designs.
Um die zuvor genannten Nachteile zu überwinden, wird in DE 10 2004 031 220 Al eine Reinigungsspindel für Feststoffbrennkessel vorgeschlagen, die zumindest ein Reinigungsmesser trägt, welches über die Länge der zu reinigenden Wärmetauscherfläche reicht, und das mindestens in der Mitte und an seinem unteren Ende jeweils lose in Führungen an Scheiben der Reinigungsspindel eingesetzt ist. Die Scheiben, die an der Reinigungsspindel befestigt und quer zur Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind, bieten nicht nur eine Führung für die darin lose in Führungsnuten eingesetzten Reinigungsmesser, sondern verwirbeln auch die Heißluft innerhalb des Wärmetauschers. Die Reinigungsmesser stehen dabei aus den Führungsnuten parallel zur Wärmetauscherfläche hervor. In der Mitte ihrer Länge werden die Reinigungsmesser jeweils von keilförmigen Auflagen, die sich im Grunde der Führungsnut der mittleren Scheibe befinden, gegen die Wärmetauscherfläche abgestützt. In order to overcome the aforementioned disadvantages, DE 10 2004 031 220 A1 proposes a cleaning spindle for solid fuel boilers, which carries at least one cleaning knife which extends over the length of the heat exchanger surface to be cleaned, and that at least in the middle and at its lower end in each case loosely inserted in guides on washers of the cleaning spindle. The discs attached to the Cleaning spindle attached and are arranged transversely to the flow direction of the exhaust gas, not only provide a guide for the cleaning knife used therein loosely in guide grooves, but also swirl the hot air within the heat exchanger. The cleaning knives stand out of the guide grooves parallel to the heat exchanger surface. In the middle of their length, the cleaning knives are each supported by wedge-shaped supports, which are basically the guide groove of the middle disc against the heat exchanger surface.
Nachteilig an dieser Ausführung ist, dass die Reinigungsmesser zwar an ihren beiden freien Enden etwas beweglich gegenüber der umlaufenden Reinigungsspindel angeordnet sind und derart Unebenheiten an der Wärmetauscherfläche, die jeweils auf dem Niveau ihrer beiden Endabschnitte gelegen sind, ausgleichen können. Durch die keilförmigen Auflagen, mit denen die Reinigungsmesser in der Mitte ihrer Längsseiten allerdings jeweils gegen die mittlere Scheibe der Reinigungsspindel abgestützt werden, können Unebenheiten der Wärmetauscherfläche entlang des mittleren Abschnittes der Reinigungsmesser nicht ausgeglichen werden, was zumindest in diesem mittleren Abschnitt weiterhin zur Bildung von unerwünschten Ablagerungen an der Wärmetauscherfläche führt. Weiters ist von Nachteil, dass die Reinigungsmesser über ihre gesamte Baulänge starr ausgeführt sind. Sobald ein Reinigungsmesser an einem seiner freien Endabschnitte der Kontur einer Unebenheit der Wärmetauscherfläche folgt, wird sein gegenüberliegendes freies Ende entsprechend gegengleich zur Wärmetauscherfläche bewegt. Ein über die gesamte überstrichene Wärmetauscherfläche erwünschter, gleichmäßiger sowie gründlicher Reinigungseffekt zur Entfernung von Ablagerungen wird somit von Reinigungsmessern in dieser Ausführung nicht erzielt. A disadvantage of this design is that while the cleaning knives are arranged at their two free ends slightly movable relative to the revolving cleaning spindle and so unevenness on the heat exchanger surface, which are located in each case at the level of its two end portions compensate. Due to the wedge-shaped supports, with which the cleaning blades are supported in the middle of their longitudinal sides, however, in each case against the central disc of the cleaning spindle, unevenness of the heat exchanger surface along the central portion of the cleaning blade can not be compensated, which continues at least in this central portion to form undesirable Deposits on the heat exchanger surface leads. Furthermore, it is disadvantageous that the cleaning blades are rigid over their entire length. As soon as a cleaning knife follows the contour of a unevenness of the heat exchanger surface at one of its free end sections, its opposite free end is moved correspondingly opposite to the heat exchanger surface. A uniform over the entire swept heat exchanger surface, and thorough cleaning effect to remove deposits is thus not achieved by cleaning knives in this embodiment.
Weiters wirken die in DE 10 2004 031 220 Al gezeigten Scheiben an der Reinigungsspindel durch ihre Anordnung quer zur Längsachsenrichtung der Reinigungsspindel bzw. quer zur Strömungsrichtung des Gasstroms wie Strömungsbrecher. Die bei der Umströmung der quer zur Strömungsrichtung angeordneten Scheiben durchaus erwünschten Effekte der besseren Verwirbelung des Gasstroms, die einen verbesserten Wärmeübergang bewirken, gehen allerdings nachteilig mit einem hohen Strömungsverlust aufgrund der durch die Scheiben stark verringerten freien Querschnittsfläche des rohrförmigen Wärmetauschers einher. Der hohe Strömungs- bzw. Druckverlust muss daher durch entsprechend leistungsfähige Gasförderpumpen kompensiert werden, was zumindest zu erhöhten Betriebskosten beim Einsatz einer derartigen Reinigungsspindel mit quer angeordneten Scheiben führt. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wärmeübertrager mit einer Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, der die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Die Reinigungsvorrichtung soll insbesondere für den Einsatz in rohrförmigen Wärmeübertrager, die von stark verunreinigten Medien wie beispielsweise Abgas aus einer Holzvergasung durchströmt werden, geeignet sein. Furthermore, the disks shown in DE 10 2004 031 220 A1 act on the cleaning spindle by their arrangement transversely to the longitudinal axis direction of the cleaning spindle or transversely to the flow direction of the gas flow such as flow breaker. However, the desired effects of the better turbulence of the gas stream, which effect improved heat transfer, are disadvantageously associated with a high flow loss due to the free cross-sectional area of the tubular heat exchanger greatly reduced by the disks. The high flow or pressure loss must therefore be compensated by correspondingly powerful gas delivery pumps, resulting in at least increased operating costs when using such a cleaning spindle with transverse disks. It is therefore an object of the present invention to provide a heat exchanger with a cleaning device which avoids the described disadvantages of the prior art. The cleaning device should be particularly suitable for use in tubular heat exchangers, which are flowed through by heavily contaminated media such as exhaust gas from a wood gasification.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Wärmeübertrager durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche. According to the invention, this object is achieved in a generic heat exchanger by the features stated in the characterizing part of claim 1. Particularly preferred embodiments and developments of the invention are the subject of the subclaims.
Vorteilhaft umfasst ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager, insbesondere ein Rohrwärmeübertrager, für verunreinigte Medien wie beispielsweise Abgas, eine Gaseintrittsöffnung und eine Gasaustrittsöffnung, eine Temperiermediumseintrittsöffhung und eine Temperiermediumsaustrittsöffhung sowie eine Reinigungsvorrichtung, wobei in einem Ringspalt des Wärmeübertragers, der von verunreinigtem Abgas durchströmt wird, eine drehbare Reinigungswendel der Reinigungsvorrichtung angeordnet ist, deren äußerer Rand der Reinigungswendel zumindest in einem Abschnitt der äußeren Übertragerfläche an diese angrenzt. Advantageously, a heat exchanger according to the invention, in particular a tube heat exchanger for contaminated media such as exhaust gas, a gas inlet opening and a gas outlet opening, a Temperiermediumseintrittsöffhung and a Temperiermediumsaustrittsöffhung and a cleaning device, wherein in an annular gap of the heat exchanger, which is traversed by contaminated exhaust gas, a rotatable cleaning coil of Cleaning device is arranged, the outer edge of the cleaning coil at least in a portion of the outer Übertragerfläche adjacent thereto.
Die drehbare Reinigungswendel wird dabei während des Betriebs des Wärmeübertragers in Rotation versetzt bzw. gehalten. Der äußere Rand der Reinigungswendel berührt dabei die äuß ere Üb ertrag erfl äc he . Unerwüns chte Ab l a g erung en wi e kl ebri g e Verbrennungsräckstände, Ruß, Staub, etc., die aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit den Wärmedurchgang durch die Übertragerfläche und somit den gesamten Wirkungsgrad des Wärmeübertragers verschlechtern würden, werden laufend vom äußeren Rand der Reinigungswendel erfasst, gelockert und von der äußeren Übertragerfläche entfernt. Die gelockerten Ablagerungspartikel werden mit der Gasströmung mitgerissen und beispielsweise in eigenen Abscheidevorrichtungen aus dem Gasstrom abgetrennt. Durch die drehbare Reinigungswendel bedingt erhält das verunreinigte Medium, beispielsweise ein mit Schmutzpartikel beladener Abgasstrom, bei Durchströmung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers einen Drall. Die Schmutzpartikel werden dabei aufgrund der wirkenden Fliehkräfte in Richtung der äußeren Übertragerfläche gefördert. Somit wird der Gasstrom vergleichbar mit dem Durchströmen eines Zyklons in eine spiralförmige Rotationsbewegung versetzt und dabei zumindest teilweise von Schmutzpartikel gereinigt und verlässt den Wärmetauscher vorteilhaft mit einer zumindest geringeren Beladung an Verunreinigungen. Der freie Strömungsquerschnitt des Ringspalts wird durch die drehbar angeordnete Reinigungswendel nicht oder höchstens sehr gering reduziert. Der Strömungswiderstand des verunreinigten Mediums im Ringspalt des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers wird dadurch vorteilhaft nur geringfügig vergrößert. The rotatable cleaning coil is thereby set or kept in rotation during operation of the heat exchanger. The outer edge of the cleaning spiral touches the outer transfer yield. Unnecessary depreciation is caused by incomplete combustion residues, soot, dust, etc., which, due to their poor thermal conductivity, would impair the heat transfer through the transformer surface and thus the overall efficiency of the heat exchanger, are continuously loosened and loosened by the outer edge of the cleaning coil and removed from the outer transmitter surface. The loosened deposition particles are entrained with the gas flow and separated, for example, in their own separation devices from the gas stream. Due to the rotatable cleaning coil conditionally receives the contaminated medium, for example, loaded with a contaminant exhaust stream, when flowing through the heat exchanger according to the invention a twist. The dirt particles are thereby promoted due to the centrifugal forces acting in the direction of the outer transformer surface. Thus, the gas flow is comparable to the passage of a cyclone in a spiral rotational movement and thereby at least partially cleaned of dirt particles and leaves the heat exchanger advantageously with an at least lower loading of impurities. The free flow cross section of the annular gap is through the rotatably arranged Cleaning spiral not reduced or at most very low. The flow resistance of the contaminated medium in the annular gap of the heat exchanger according to the invention is advantageously increased only slightly.
Wenn im weiteren Verlauf beispielsweise Abgas als verunreinigtes Medium genannt wird, so kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager ebenso zur Temperierung, also sowohl zur Abkühlung, als auch zur Erwärmung von verunreinigten flüssigen Medien, oder zur Temperierung von mit Feststoffen verunreinigten Gas-Flüssigkeits-Gemischen eingesetzt werden. If, for example, exhaust gas is referred to as contaminated medium in the further course, the heat exchanger according to the invention can likewise be used for temperature control, ie for cooling as well as for heating contaminated liquid media, or for tempering gas-liquid mixtures contaminated with solids.
Besonders zweckmäßig grenzt bei einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager der innere Rand der Reinigungswendel zumindest in einem Abschnitt an die innere Übertragerfläche. Particularly expedient borders in a heat exchanger according to the invention, the inner edge of the cleaning spiral at least in a section of the inner Übertragerfläche.
Durch den inneren Rand der rotierenden Reinigungswendel, der während des Betriebs die innere Übertragerfläche berührt, werden dort anhaftende Ablagerungen erfasst und gelockert und sodann von der Gasströmung mitgerissen. Eine unerwünschte Bildung von Ablagerungsbelägen an der inneren Übertragerfläche, die den Wärmedurchgang verschlechtern würden, wird zuverlässig vermieden. Der Wirkungsgrad des Wärmeübertragers bleibt daher auch bei der Durchströmung von stark verunreinigten Medien hoch. By the inner edge of the rotating cleaning coil, which touches the inner Übertragerfläche during operation, there adhering deposits are detected and loosened and then entrained by the gas flow. An undesirable formation of deposit deposits on the inner transformer surface, which would deteriorate the heat transfer is reliably avoided. The efficiency of the heat exchanger therefore remains high even when flowing through heavily contaminated media.
Wärmeübertrager, die nur entweder auf der inneren Übertragerfläche, oder auf der äußeren Übertragerfläche des Ringspalts mit einem Temperiermedium beaufschlagt werden, bei denen also nicht die gesamte zur Verfügung stehende Übertragerfläche zur Wärmeübertragung genutzt wird, werden ebenfalls von der Erfindung umfasst. Heat exchangers, which are subjected to a tempering medium only either on the inner transfer surface, or on the outer transfer surface of the annular gap, in which therefore not the entire available Übertragerfläche is used for heat transfer, are also encompassed by the invention.
In einer Variante der Erfindung ist bei einem Wärmeübertrager die Reinigungswendel mit einem Antrieb, der an der Außenseite des Wärmeübertragers angeordnet ist, bewegungsmäßig gekoppelt. In a variant of the invention, in a heat exchanger, the cleaning coil is coupled in terms of movement with a drive which is arranged on the outside of the heat exchanger.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager die Reinigungswendel mit einer Antriebswelle mit dem Antrieb verbunden. In an advantageous embodiment, the cleaning coil is connected to a drive shaft to the drive in a heat exchanger according to the invention.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers ist gekennzeichnet durch eine hermetisch dichtende Durchführung der Antriebswelle durch das Gehäuse des Wärmeübertragers. Zweckmäßig ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager die Reinigungswendel aus einem spiralförmig aufgewickelten, streifenförmigen Material hergestellt. A preferred embodiment of a heat exchanger is characterized by a hermetically sealed passage of the drive shaft through the housing of the heat exchanger. Appropriately, in a heat exchanger according to the invention, the cleaning coil made of a spirally wound, strip-shaped material.
Durch die spiralförmig aufgewickelte, streifenförmige Bauweise wird eine hohe Flexibilität der Reinigungswendel erreicht, sich an die Konturen der äußeren bzw. der inneren Übertragerflächen anzupassen. Eine formschlüssige Anpassung der beiden Ränder der Reinigungswendel an die Konturen der äußeren bzw. der inneren Übertragerflächen entfällt. Ein Blockieren der Reinigungsvorrichtung durch Kontakt mit den Übertragerflächen, wie das bei aus dem Stand der Technik bekannten Reinigungsmessern aufgrund der Wärmedehnung des Wärmeübertragers auftreten kann, entfällt in der erfindungsgemäßen Ausführung. Weiters ist diese gewählte Bauweise der streifenförmig bzw. spiralförmig aufgewickelten Reinigungswendel vorteilhaft gegenüber der Bauweise sonst üblicher Förderschnecken, bei denen die Wendel an einem Kernrohr fixiert bzw. mit diesem verschweißt ist. Die Mantelfläche des Kernrohrs bietet bei einer herkömmlichen Förderschnecke eine große, relativ zur Wendel unbewegte Oberfläche, an der sich Verunreinigungen ablagern können und somit die freie Querschnittfläche im Ringspalt verkleinert wird. Auch eine Reinigungswendel, die wie eine Spiralfeder aufgewickelt ist, kann als erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung eingesetzt werden. Due to the spirally wound, strip-shaped construction, a high flexibility of the cleaning spiral is achieved to adapt to the contours of the outer and the inner Übertragerflächen. A positive fit of the two edges of the cleaning coil to the contours of the outer and the inner Übertragerflächen deleted. A blocking of the cleaning device by contact with the Übertragerflächen, as may occur in known from the prior art cleaning knives due to the thermal expansion of the heat exchanger, is omitted in the embodiment of the invention. Furthermore, this selected construction of the strip-shaped or spirally wound cleaning helix is advantageous over the construction of otherwise conventional augers in which the helix is fixed to a core tube or welded thereto. The lateral surface of the core tube provides in a conventional screw conveyor a large, relative to the helix immobile surface on which can deposit impurities and thus the free cross-sectional area is reduced in the annular gap. Also, a cleaning coil, which is wound up like a coil spring, can be used as a cleaning device according to the invention.
In einer erfindungsgemäßen Variante eines Wärmeübertragers ist die Reinigungswendel aus einem Werkstoff mit hoher mechanischer Festigkeit, vorzugsweise aus Metall, hergestellt. In a variant of a heat exchanger according to the invention, the cleaning spiral is made of a material with high mechanical strength, preferably of metal.
Neben der Flexibilität der Reinigungswendel, um sich an die Konturen der Übertragerflächen anpassen zu können, ist auch eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich. Insbesondere bei klebrigen Ablagerungen, beispielsweise bei Teerhältigen Ablagerungen, wirken während des Betriebs hohe Scheerkräfte auf die rotierende Reinigungswendel. In addition to the flexibility of the cleaning coil in order to adapt to the contours of Übertragerflächen, also a high mechanical strength is required. Particularly in the case of sticky deposits, for example in the case of deposits containing tar, high shear forces act on the rotating cleaning spiral during operation.
Besonders vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager die Reinigungswendel an ihrem inneren Rand und/oder an ihrem äußeren Rand mit einer Reinigungskante versehen. In a heat exchanger according to the invention, the cleaning coil is particularly advantageously provided at its inner edge and / or at its outer edge with a cleaning edge.
Durch eine Reinigungskante, die an zumindest einem Rand der Reinigungswendel angeordnet ist, kann besonders vorteilhaft der Wärmeübertrager an unterschiedlichste Betriebszustände angepasst werden. Die Reinigungskante kann dazu austauschbar ausgeführt sein und als Verschleißteil nach einer gewissen Betriebsdauer ausgewechselt werden. Auch können beispielsweise wahlweise verschiedene Reinigungskanten mit unterschiedlichen mechanischen Festigkeiten eingesetzt werden. Die Reinigungswendel kann somit besonders wirtschaftlich aus einem mechanisch weniger belastbaren Material hergestellt werden. By a cleaning edge, which is arranged on at least one edge of the cleaning coil, particularly advantageously the heat exchanger can be adapted to a wide variety of operating conditions. The cleaning edge can be designed to be interchangeable and replaced as a wearing part after a certain period of operation. Also For example, optionally different cleaning edges with different mechanical strengths can be used. The cleaning coil can thus be made particularly economically from a mechanically less resilient material.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei einem Wärmeübertrager unterhalb des Niveaus der Reinigungswendel ein Sumpfbehälter zur Aufnahme von Verunreinigungen angeordnet. In a preferred embodiment of the invention, a sump container for receiving impurities is arranged in a heat exchanger below the level of the cleaning coil.
Die Ablagerungen, die während des Betriebs von der Reinigungswendel von der äußeren bzw. von der inneren Übertragerfläche abgetragen werden und die mit der Gasströmung mitgerissen werden, gelangen in den Sumpfbehälter, der unterhalb der Reinigungswendel angeordnet ist. Auch andere Verunreinigungen, die mit dem eintretenden Gasstrom in den Wärmeübertrager eingebracht werden, gelangen zumindest teilweise in den Sumpfbehälter und werden somit vorteilhaft aus dem Gasstrom abgetrennt. The deposits, which are removed during operation of the cleaning coil of the outer and of the inner transformer surface and which are entrained with the gas flow, get into the sump, which is arranged below the cleaning coil. Other contaminants that are introduced into the heat exchanger with the incoming gas stream, at least partially reach the sump container and are thus advantageously separated from the gas stream.
Zweckmäßig ist bei einem erfmdungsgemäßen Wärmeübertrager unterhalb des Niveaus der Reinigungswendel eine Revisionsöffnung im Gehäuse vorgesehen. Appropriately, an inspection opening is provided in the housing in a heat exchanger according to the invention below the level of the cleaning coil.
Die Revisionsöffnung, die zweckmäßig in der Nähe des Sumpfbehälters angeordnet ist, ermöglicht eine einfache und schnelle Wartung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers im Falle einer Störung. The inspection opening, which is expediently arranged in the vicinity of the sump container, enables simple and rapid maintenance of the heat exchanger according to the invention in the event of a fault.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal eines erfmdungsgemäßen Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Ringspalts zumindest eine Verteilervorrichtung zur Aufgabe eines Reinigungsmediums vorgesehen ist. A further advantageous feature of a heat exchanger according to the invention is characterized in that at least one distributor device for discharging a cleaning medium is provided in the interior of the annular gap.
Mit einem Reinigungsmedium, das über die zumindest eine Verteilervorrichtung in das Innere des Ringspalts in den Gasstrom aufgegeben wird, wird eine zusätzliche Gaswäsche bewirkt und somit der Reinigungseffekt des erfmdungsgemäßen Wärmetauschers für das verunreinigte Medium bzw. Abgas weiter verbessert. Die Verteilereinrichtung kann beispielsweise mehrere Düsen zur Aufgabe des Reinigungsmediums, die an demselben oder an unterschiedlichen Niveaus der inneren und/oder äußeren Übertragerfläche angeordnet sind, umfassen. Der gewünschte, vorteilhafte Wascheffekt des Abgases wird dabei in einem in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts von der Verteilereinrichtung gelegenen Abschnitt des Ringspalts erzielt. Auch andere Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Verteilereinrichtung zur Aufgabe eines Reinigungsmediums sind denkbar. So kann das Reinigungsmedium beispielsweise innerhalb des stehenden Mantels der inneren Übertragerfläche nach oben gefördert werden. Der oberste Abschnitt der inneren Übertragerfläche kann dazu als konisch sich nach oben verjüngender Verteilerabschnitt mit waagrecht umlaufender Abrisskante ausgeführt sein, sodass das über die Abrisskante geförderte Reinigungsmedium beim Herabfließen an der der Gasströmung zugewandten Seite der inneren Übertragerfläche anfangs im konischen Verteilerabschnitt als gleichmäßig dünner Film über den gesamten Umfang der inneren Übertragerfläche verteilt an dieser Mantelfläche gleichmäßig herabfließt. Durch die große Oberfläche zwischen dem dünnen Film des Reinigungsmediums und der Gasströmung wird ein besonders guter Wascheffekt erzielt und das verunreinigte Abgas entsprechend von Verunreinigungen befreit. With a cleaning medium, which is introduced via the at least one distributor device in the interior of the annular gap in the gas stream, an additional gas scrubbing is effected and thus further improves the cleaning effect of the heat exchanger according to the invention for the contaminated medium or exhaust gas. The distributor device may, for example, comprise a plurality of nozzles for discharging the cleaning medium, which are arranged at the same or at different levels of the inner and / or outer transmitter surface. The desired, advantageous washing effect of the exhaust gas is achieved in a section of the annular gap located downstream of the distributor device, viewed in the flow direction of the exhaust gas. Other embodiments of a distribution device according to the invention for the task of a cleaning medium are conceivable. Thus, the cleaning medium, for example, within the standing coat the inner Übertragerfläche be promoted upwards. The uppermost portion of the inner Übertragerfläche can be designed as tapered upwardly tapering distributor section with horizontal peripheral spoiler edge, so that the conveyed through the spoiler edge cleaning medium when descending on the gas flow side facing the inner Übertragerfläche initially in the conical distributor section as a uniformly thin film over the distributed throughout the circumference of the inner transformer surface evenly flows down on this lateral surface. Due to the large surface area between the thin film of the cleaning medium and the gas flow, a particularly good washing effect is achieved and the contaminated exhaust gas is correspondingly freed from impurities.
Die Verunreinigungen, die vom herabfließenden Film des Reinigungsmediums gebunden werden, gelangen am unteren Ende des Wärmeübertragers in den Sumpfbehälter, werden von dort nach außen befördert und somit aus dem Gasstrom abgetrennt. The contaminants, which are bound by the downflowing film of the cleaning medium arrive at the lower end of the heat exchanger in the sump tank, are transported from there to the outside and thus separated from the gas stream.
Zweckmäßig ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager die Verteilervorrichtung zwischen der Gaseintrittsöffnung und der Gasaustrittsöffnung angeordnet. Beispielsweise ist die Verteilervorrichtung etwa mittig zwischen der Gaseintrittsöffnung und der Gasaustrittsöffnung angeordnet. Suitably, in a heat exchanger according to the invention, the distributor device is arranged between the gas inlet opening and the gas outlet opening. For example, the distributor device is arranged approximately centrally between the gas inlet opening and the gas outlet opening.
In dieser Ausführungsvariante wird im Abschnitt zwischen der Gaseintrittsöffnung und der Verteilervorrichtung der Gasstrom durch die Zentrifugalkraft vergleichbar mit der Reinigung in einem Zyklon trocken gereinigt, im Abschnitt zwischen der Verteilervorrichtung und der Gasaustrittsöffnung wird der Gasstrom zusätzlich zur mechanischen Reinigung auch gewaschen. In this embodiment, in the section between the gas inlet opening and the distributor device, the gas flow is dry-cleaned by the centrifugal force, comparable to the cleaning in a cyclone, in the section between the distributor device and the gas outlet opening, the gas flow is also washed in addition to the mechanical cleaning.
Als Reinigungsmittel zum Einsatz im erfindungsgemäßen Wärmeübertrager kommen je nach Beschaffenheit des zu reinigenden Abgases entweder Wasser oder die aus der Rauchgasreinigung sonst üblichen Reinigungsmittel in Frage. As a cleaning agent for use in the heat exchanger according to the invention, depending on the nature of the exhaust gas to be cleaned, either water or the cleaning agents otherwise customary in flue gas cleaning come into question.
Die Erfindung ist keinesfalls auf Ausführungsformen von stehenden Wärmeübertragern mit einem senkrecht angeordneten Ringspalt beschränkt, sondern umfasst sinngemäß sämtliche Aufstellungsvarianten. Beispielsweise werden auch liegend angeordnete Wärmeübertrager mit einem horizontal durchströmten Ringspalt oder schräg aufgestellte Wärmeübertrager von der Erfindung umfasst. The invention is by no means limited to embodiments of stationary heat exchangers with a vertically arranged annular gap, but instead comprises all installation variants. For example, lying horizontally disposed heat exchanger with a horizontally flowed through annular gap or obliquely erected heat exchanger of the invention are encompassed.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Further features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawing. Show it:
- Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht von der Seite eine erste Ausfuhrungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit einer Reinigungsvorrichtung; FIG. 1 shows in a schematic sectional view from the side a first embodiment variant of a heat exchanger according to the invention with a cleaning device; FIG.
- Fig. Ia in einer schematischen Schnittansicht von oben Details der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers;  - Fig. Ia in a schematic sectional view from above details of the illustrated in Figure 1 the first embodiment of a heat exchanger according to the invention.
- Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht Details einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit zwei rohrförmigen Abschnitten mit Reinigungsvorrichtungen;  2 shows in a schematic sectional view details of a second embodiment of a heat exchanger according to the invention with two tubular sections with cleaning devices;
- Fig. 3 in einer schematischen Schnittansicht Details einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers mit zwei rohrförmigen Abschnitten mit Reinigungsvorrichtungen.  3 shows in a schematic sectional view details of a third embodiment of a heat exchanger according to the invention with two tubular sections with cleaning devices.
In Fig. 1 ist im Schnitt ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager 1 mit einem rohrförmigen Wärmeübertragerabschnitt 2 dargestellt. Eine Reinigungsvorrichtung 3 umfasst eine Reinigungswendel 4, die aus einem spiralförmig aufgewickelten Metallstreifen ähnlich einer Spiralfeder gefertigt ist, und die an ihrem äußeren Rand 5 sowie an ihrem inneren Rand 6 jeweils mit einer Reinigungskante 7 mit hoher mechanischer Festigkeit versehen ist. Die Reinigungswendel 4 befindet sich innerhalb eines Ringspalts 8, der zwischen einer äußeren Übertragerfläche 9, die durch einen äußeren Rohrmantel gebildet wird, und einer inneren Übertragerfläche 11, die durch einen inneren Rohrmantel, der zum äußeren Rohrmantel konzentrisch ist, gebildet wird, gelegen ist. Die drehbar angeordnete Reinigungswendel 4 hat die Aufgabe, während des Betriebs des Wärmeübertragers 1 für die Reinigung eines möglichst großen Abschnitts 10 der äußeren Übertragerfläche 9 bzw. eines möglichst großen Abschnitts 12 der inneren Übertragerfläche 12 zu sorgen. Dabei berühren die Reinigungskanten 7 der sich drehenden bzw. rotierenden Reinigungswendel 4 die Flächen 9 bzw. 11 entlang der entsprechenden Abschnitte 10 bzw. 12. In Fig. 1, an inventive heat exchanger 1 is shown with a tubular heat exchanger section 2 in section. A cleaning device 3 comprises a cleaning coil 4, which is made of a spirally wound metal strip similar to a coil spring, and which is provided at its outer edge 5 and at its inner edge 6 each with a cleaning edge 7 with high mechanical strength. The cleaning coil 4 is located within an annular gap 8, which is located between an outer Übertragerfläche 9, which is formed by an outer tube shell, and an inner Übertragerfläche 11, which is formed by an inner tube shell, which is concentric with the outer tube shell. The rotatably arranged cleaning coil 4 has the task during the operation of the heat exchanger 1 for the cleaning of the largest possible portion 10 of the outer transmitter surface 9 or the largest possible portion 12 of the inner transformer surface 12 to provide. The cleaning edges 7 of the rotating or rotating cleaning spiral 4 touch the surfaces 9 and 11 along the corresponding sections 10 and 12, respectively.
Der feststehende innere Rohrmantel der inneren Übertragerfläche 11 ist an seinem oberen Ende mit einer entsprechenden Abdeckung verschlossen. Während des Betriebs wird somit gewährleistet, dass die zu vergasende Biomasse von oben ausschließlich in den Ringspalt 8 gelangt und darin erhitzt wird. The fixed inner tube shell of the inner Übertragerfläche 11 is closed at its upper end with a corresponding cover. During operation, it is thus ensured that the biomass to be gasified passes exclusively from above into the annular gap 8 and is heated therein.
Die Reinigungswelle 4 ist durch eine Antriebswelle 14 mit einem eigenen Antrieb 13 samt dazugehörigem Getriebe bewegungsmäßig gekoppelt und wird von der Antriebswelle 14 in Drehrichtung 17 angetrieben. Die drehbare Antriebswelle 14 ist an ihrem oberen Ende mit einem Adapter 16 zur Befestigung der Reinigungswendel 4 versehen. Das Gehäuse 18 des Wärmeübertragers 1 weist an seiner Oberseite eine hermetisch dichtende Durchführung 19 für die Antriebswelle 14 auf. The cleaning shaft 4 is coupled in terms of movement by a drive shaft 14 with its own drive 13 together with the associated gear and is driven by the drive shaft 14 in the direction of rotation 17. The rotatable drive shaft 14 is at its upper end with an adapter 16 for attachment of the cleaning coil 4 is provided. The housing 18 of the heat exchanger 1 has on its upper side a hermetically sealed passage 19 for the drive shaft 14.
Zur Kühlung bzw. Temperierung des Abgases ist das Gehäuse 18 seitlich mit einer Gaseintrittsöffnung 20 sowie weiter unterhalb des Niveaus der Gaseintrittsöffnung 20 mit einer Gasaustrittsöffnung 21 versehen. Das in die Gaseintrittsöffnung einströmende Abgas 22 gelangt in den rohrförmigen Wärmeübertragerabschnitt 2 und wird durch den Ringspalt 8, in dem die rotierende Reinigungswendel 4 für einen Drall der Gasströmung sorgt, bis zur Gasaustrittsöffnung 21 geleitet und verlässt als ausströmendes Abgas 23 den Wärmeübertrager 1. For cooling or temperature control of the exhaust gas, the housing 18 is laterally provided with a gas inlet opening 20 and further below the level of the gas inlet opening 20 with a gas outlet opening 21. The flowing into the gas inlet opening exhaust gas 22 passes into the tubular heat exchanger section 2 and is passed through the annular gap 8, in which the rotating cleaning coil 4 for a swirl of the gas flow, to the gas outlet opening 21 and leaves as effluent exhaust gas 23, the heat exchanger. 1
Im Sekundärkreislauf wird ein Temperiermedium durch den Wärmeübertrager 1 gefördert, wobei die dafür erforderlichen, außerhalb des Wärmeübertragers 1 gelegenen peripheren Rohrleitungen, Armaturen und Aggregate in den Abbildungen nicht dargestellt sind. Das Gehäuse 18 ist mit einer Temperiermediumseintrittsöffhung 24 sowie einer Temperiermediumsaustrittsöffhung 25 versehen, das Temperiermedium strömt dabei in Pfeilrichtung 26 in den Wärmeübertrager, fließt entlang der dem Gasstrom abgewandten, jeweils rückwärtigen Seite der äußeren Übertragerfläche 9 und/oder der inneren Übertragerfläche 11 und verlässt den Wärmeübertrager 1 in Pfeilrichtung 27 durch die Temperiermediumsaustrittsöffhung 25. In the secondary circuit, a temperature control medium is conveyed through the heat exchanger 1, wherein the required for this, located outside of the heat exchanger 1 peripheral pipes, fittings and aggregates are not shown in the figures. The housing 18 is provided with a Temperiermediumseintrittsöffhung 24 and a Temperiermediumsaustrittsöffhung 25, the tempering flows in the direction of arrow 26 in the heat exchanger, flows along the gas flow away, each rear side of the outer Übertragerfläche 9 and / or the inner Übertragerfläche 11 and leaves the heat exchanger 1 in the direction of arrow 27 through the Temperiermediumsaustrittsöffhung 25th
Als Temperiermedium wird beispielsweise Kühlwasser eingesetzt, um das heiße Abgas in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung im Gleichstrombetrieb zu kühlen. Cooling water is used, for example, as the temperature control medium in order to cool the hot exhaust gas in the arrangement shown in FIG. 1 in DC operation.
Im unteren Abschnitt des Gehäuses 18 des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 befindet sich ein Revisionsflansch 28, der unterhalb des Niveaus der Reinigungswendel 4 angeordnet ist. Im Falle von Revisionsarbeiten kann der Wärmeübertrager 1 nach Öffnen des Revisionsflansches 28 einfach gereinigt werden. Weiters ist der Sumpfbehälter 29, in dem die abgelagerten Verunreinigungen gesammelt werden, über die Öffnung des Revisionsflansches 28 gut erreichbar. In the lower portion of the housing 18 of the heat exchanger 1 according to the invention is a revision flange 28 which is disposed below the level of the cleaning coil 4. In the case of inspection work, the heat exchanger 1 can be easily cleaned after opening the inspection flange 28. Furthermore, the sump container 29, in which the deposited impurities are collected, easily accessible via the opening of the inspection flange 28.
Der Sumpfbehälter 29 weist zum kontinuierlichen Entleeren der Verunreinigungen auch ein entsprechendes Ablassventil für den Slurry auf, das aus dem Stand der Technik bekannt und daher in Fig. 1 nicht näher dargestellt ist. Fig. Ia zeigt in einer Draufsicht Details des in Fig. 1 dargestellten Wärmeübertragers 1. Für die Darstellung wurde eine waagrechte Schnittebene etwa mittig der Höhe der in Fig. 1 gezeigten Temperiermediumseintrittsöffnung 24 gewählt. In der Draufsicht des rohrförmigen Wärmeübertragerabschnitts 2 ist ein Abschnitt der im Inneren des Ringspalts 8 angeordneten Reinigungswendel 4 zu sehen. Die Reinigungswendel 4 ist an ihrem äußeren Rand 5 sowie an ihrem inneren Rand 6 jeweils mit einer Reinigungskante 7 versehen. Mit ihren Reinigungskanten 7 berührt die Reinigungswendel 4 während des Betriebs der Reinigungsvorrichtung 3, wenn die Reinigungswendel 4 also in Rotation versetzt wird, die äußere Übertragerfläche 9 sowie die innere Übertragerfläche 11 und reinigt dabei die Übertragerflächen. Der Wärmeübergang in den Ringspalt 8 wird somit auch von stark verunreinigtem Abgas nicht beeinträchtigt, Ablagerungen an den Übertragerflächen werden laufend von der rotierenden Reinigungswendel 4 entfernt. The sump container 29 has, for the continuous emptying of the impurities, also a corresponding drain valve for the slurry, which is known from the prior art and therefore not shown in greater detail in FIG. 1 a shows a top view of details of the heat exchanger 1 shown in FIG. 1. For the illustration, a horizontal sectional plane has been selected approximately in the middle of the height of the temperature-control medium inlet opening 24 shown in FIG. In the plan view of the tubular heat exchanger section 2, a section of the cleaning spiral 4 arranged in the interior of the annular gap 8 can be seen. The cleaning coil 4 is provided at its outer edge 5 and at its inner edge 6 each with a cleaning edge 7. With its cleaning edges 7 touches the cleaning coil 4 during operation of the cleaning device 3, when the cleaning coil 4 is thus set in rotation, the outer Übertragerfläche 9 and the inner Übertragerfläche 11 and cleans the Übertragerflächen. The heat transfer into the annular gap 8 is thus not affected by heavily polluted exhaust gas, deposits on the Übertragerflächen are constantly removed from the rotating cleaning coil 4.
In Fig. 2 sind in einer schematischen Schnittansicht Details einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 dargestellt. Der Wärmeübertrager 1 ist mit zwei nebeneinander parallel angeordneten, rohrförmigen Wärmeübertragerabschnitten 2 mit Reinigungsvorrichtungen 3 versehen, die jeweils eine Reinigungswendel 4 umfassen. FIG. 2 shows details of a second embodiment of a heat exchanger 1 according to the invention in a schematic sectional view. The heat exchanger 1 is provided with two juxtaposed, tubular heat exchanger sections 2 with cleaning devices 3, each comprising a cleaning coil 4.
Der in Fig. 2 gezeigte stehende Wärmeübertrager 1 wird im Gegenstrombetrieb eingesetzt. Das heiße Abgas 22 strömt durch die oben am Gehäuse 18 angeordnete Gaseintrittsöffnung 20 in den Ringspalt 8 und wird in diesem durch die spiralförmige, rotierende Reinigungswendel 4 in Drallbewegung versetzt. Die Rotationsbewegung dieser Drallbewegung entspricht dabei der Achsenrichtung der Antriebswelle 14. Durch den Drall werden Verunreinigungspartikel aus dem Abgasstrom in Richtung der äußeren Übertragerfläche 9 gefördert, die dort möglicherweise anhaften. Sogleich werden diese Ablagerungen von der rotierenden Reinigungskante 7, die am äußeren Rand 5 der Reinigungswendel 4 befestigt ist, erfasst und gelockert und gelangen mit dem Gasstrom in Strömungsrichtung in den unteren Abschnitt des Wärmeübertragers 1, wo sie im Sumpfbehälter 29 abgeschieden werden. The stationary heat exchanger 1 shown in Fig. 2 is used in countercurrent operation. The hot exhaust gas 22 flows through the top of the housing 18 disposed gas inlet opening 20 into the annular gap 8 and is in this by the spiral, rotating cleaning coil 4 in twisting motion. The rotational movement of this swirling movement corresponds to the axis direction of the drive shaft 14. The swirling impurity particles are conveyed from the exhaust gas flow in the direction of the outer transmitter surface 9, which may adhere there. Immediately, these deposits from the rotating cleaning edge 7, which is attached to the outer edge 5 of the cleaning coil 4, detected and loosened and get with the gas flow in the flow direction in the lower portion of the heat exchanger 1, where they are deposited in the sump 29.
Das abgekühlte Abgas verlässt den Wärmeübertrager 1 an seinem unteren Abschnitt in Pfeilrichtung 23 durch die Gasaustrittsöffnung 21. So wie für den Temperiermediumskreislauf gilt auch für den Primärkreislauf des verunreinigten Abgases, dass die erforderlichen Anschlussrohrleitungen sowie die dafür üblichen Aggregate und Armaturen, die außerhalb des Wärmeübertragers 1 gelegen sind, in den Figuren 1 bis 3 nicht dargestellt sind. Im Gegenstrom wird das Temperiermedium - hier beispielsweise Kühlwasser - durch die untere Temperiermediumseintrittsöffhung 24 in Pfeilrichtung 26 in den Wärmeübertrager 1 gefördert und verlässt diesen in Pfeilrichtung 27 durch die oberhalb gelegene Temperiermediumsaustrittsöffhung. The cooled exhaust gas leaves the heat exchanger 1 at its lower portion in the direction of arrow 23 through the gas outlet opening 21. As for the Temperiermediumskreislauf also applies to the primary circuit of the contaminated exhaust gas, that the necessary connecting pipes and the usual units and fittings outside the heat exchanger. 1 are not shown in Figures 1 to 3. In countercurrent, the temperature control medium - here, for example cooling water - is conveyed through the lower Temperiermediumseintrittsöffhung 24 in the direction of arrow 26 in the heat exchanger 1 and leaves it in the direction of arrow 27 through the Temperiermediumsaustrittsöffhung located above.
Im in Fig. 2 gezeigten Wärmeübertrager 1 werden sowohl die äußere Übertragerfläche 9, als auch die innere Übertragerfläche 11 als Übertragungsflächen genutzt und jeweils an ihren dem Gasstrom abgewandten Rückseiten mit dem Temperiermedium beaufschlagt. In the heat exchanger 1 shown in FIG. 2, both the outer transmitter surface 9 and the inner transmitter surface 11 are used as transfer surfaces and are each acted upon by the temperature control medium at their rear sides facing away from the gas flow.
Etwa mittig der Weglänge zwischen der oberen Gaseintrittsöffnung 20 und der unteren Gasaustrittsöffnung 21 befindet sich im Inneren des Ringspalts 8 im gasseitigen Primärkreislauf eine Verteilervorrichtung 31 zur Aufgabe eines Reinigungsmediums 32. Das Reinigungsmedium 32 wird von außen durch eine Zuleitung 30 in den Wärmeübertrager 1 gefördert und innerhalb des feststehenden Mantels der inneren Übertragerfläche 11 weiter bis zum Niveau der Verteilervorrichtung 31 gefördert. Der zylinderförmige Mantel der inneren Übertragerfläche 11 ist an seiner Oberseite geschlossen. Die Verteilervorrichtung 31 umfasst beispielsweise mehrere düsenförmige Öffnungen, durch die das Reinigungsmedium, beispielsweise Wasser, in den heißen Abgasstrom eingebracht wird. Folglich werden in der in Fig. 2 gezeigten Ausführung für das verunreinigte Abgas zwei unterschiedliche Reinigungsabschnitte innerhalb des Wärmeübertragers 1 realisiert: Im Abschnitt 34 findet eine trockene Abgasreinigung aufgrund der durch die Reinigungswendel 4 bewirkten Zentrifugalkräfte statt und es werden vergleichbar mit einem Zyklon feste Verunreinigungspartikel aus dem heißen Abgasstrom nach außen an die äußere Übertragerfläche 9 befördert und somit aus dem Abgasstrom abgetrennt. Approximately in the middle of the path length between the upper gas inlet opening 20 and the lower gas outlet opening 21 is located inside the annular gap 8 in the gas-side primary circuit a distributor device 31 for discharging a cleaning medium 32. The cleaning medium 32 is conveyed from the outside through a feed line 30 into the heat exchanger 1 and within the fixed shell of the inner transfer surface 11 further promoted to the level of the distributor device 31. The cylindrical jacket of the inner transmitter surface 11 is closed at its top. The distributor device 31 comprises, for example, a plurality of nozzle-shaped openings through which the cleaning medium, for example water, is introduced into the hot exhaust gas flow. Thus, in the dirty exhaust gas embodiment shown in FIG. 2, two different cleaning sections are realized within the heat exchanger 1. In section 34, dry exhaust gas cleaning occurs due to the centrifugal forces caused by the cleaning coil 4, and solid contaminant particles are released from the hot exhaust gas flow to the outside to the outer transfer surface 9 and thus separated from the exhaust stream.
Zusätzlich zur mechanischen Abreinigung durch die wirkenden Zentrifugalkräfte wird im daran anschließenden Abschnitt 35 des Ringspalts 8 das verunreinigte Abgas auch gewaschen. Durch das eingebrachte bzw. eingesprühte Reinigungsmedium 32 werden Verunreinigungspartikel aus dem Abgasstrom ausgewaschen und gelangen als Slurry gebunden in den darunter befindlichen Sumpfbehälter 29. In addition to the mechanical cleaning by the centrifugal forces acting in the subsequent section 35 of the annular gap 8, the contaminated exhaust gas is also washed. Due to the introduced or sprayed cleaning medium 32 impurity particles are washed out of the exhaust stream and get bound as slurry in the underlying sump container 29th
In Fig. 3 sind vergleichbar mit Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht Details einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 mit zwei nebeneinander parallel angeordneten rohrförmigen Wärmeübertragerabschnitten 2 jeweils mit Reinigungsvorrichtungen 3 gezeigt. Der hier dargestellte Wärmeübertrager 1 ist ebenfalls mit einer Zuleitung 30 für ein Reinigungsmedium 32 ausgestattet. Die Verteilervorrichtung 31 zur Zufuhr des Reinigungsmediums 32 in den vom Abgas durchströmten Ringspalt 8 ist allerdings anders als in der in Fig. 2 gezeigten Variante ausgeführt. Der feststehende zylinderförmige Mantel der inneren Übertragerfläche 11 ist entlang seines obersten Abschnitts als konisch zulaufender Verteilerabschnitt 33 ausgeführt, der an seinem höchsten Punkt eine Überlauföffnung als Auslass für das Reinigungsmedium 32 aufweist. Durch den konischen Verteilerabschnitt 33 wird das Reinigungsmedium 32 als dünner Film gleichmäßig über den gesamten Umfang der inneren Übertragerfläche 11 verteilt und rinnt im Ringspalt 8 als Film entlang des zylinderförmigen Mantels der inneren Übertragerfläche 11 weiter herab, bis das überschüssige Reinigungsmedium schließlich in den Sumpfbehälter 29 gelangt und dort gesammelt wird. Durch die vom Film des Reinigungsmediums 32 benetzte große Oberfläche der inneren Übertragerfläche 11 wird eine sehr wirksame Gaswäsche erzielt. Die vom herabrinnenden Film des Reinigungsmediums 32 erfassten Verunreinigungen des Abgasstroms werden als Slurry im Sumpfbehälter 29 abgeschieden und können von dort aus dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 abgezogen werden. In FIG. 3, comparable to FIG. 2, in a schematic sectional view, details of a third embodiment variant of a heat exchanger 1 according to the invention with two tubular heat exchanger sections 2 arranged side by side in parallel with cleaning devices 3 are shown. The heat exchanger 1 shown here is likewise equipped with a feed line 30 for a cleaning medium 32. However, the distributor device 31 for supplying the cleaning medium 32 into the annular gap 8 through which the exhaust gas flows is designed differently than in the variant shown in FIG. 2. The fixed cylindrical shell of the inner transmitter surface 11 is designed along its uppermost portion as a tapered distributor portion 33 having an overflow opening as an outlet for the cleaning medium 32 at its highest point. By the conical manifold portion 33, the cleaning medium 32 is distributed as a thin film evenly over the entire circumference of the inner Übertragerfläche 11 and runs in the annular gap 8 as a film along the cylindrical shell of the inner Übertragerfläche 11 further down until the excess cleaning medium finally enters the sump container 29 and is collected there. By the wetted by the film of the cleaning medium 32 large surface of the inner Übertragerfläche 11 a very effective gas scrubbing is achieved. The impurities of the exhaust gas flow detected by the film of the cleaning medium 32 flowing down are deposited as slurry in the sump container 29 and can be withdrawn therefrom from the heat exchanger 1 according to the invention.
Durch die in Fig. 3 gewählte Position der Verteilervorrichtung 31 mit einem konischen Verteilerabschnitt 33 am Kopf der inneren Übertragerfläche 11 wird die Länge des Abschnitts 35 zur Abgaswäsche gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Variante verlängert. Der Abschnitt 34, in dem eine trockene Abgasreinigung erfolgt, ist in der in Fig. 3 gezeigten Variante entsprechend verringert. By the selected in Fig. 3 position of the distributor device 31 with a conical manifold portion 33 at the head of the inner Übertragerfläche 11, the length of the portion 35 is for exhaust gas scrubbing over the variant shown in Fig. 2 extended. The section 34, in which a dry exhaust gas cleaning takes place, is correspondingly reduced in the variant shown in FIG.
Weiters ist es denkbar, die in Fig. 3 gezeigte Ausführung eines Wärmeübertragers 1 mit einer Verteilervorrichtung 31 an der inneren Übertragerfläche 11 um eine zusätzliche, nicht dargestellte Verteilervorrichtung zur Aufgabe eines Reinigungsmediumsfilms auch an der äußeren Übertragerfläche 9 auszustatten und solcherart den Reinigungseffekt innerhalb des Abschnitts 35 zur Abgaswäsche durch einen Fallfüm, der die gesamten Übertragerflächen innerhalb des Ringspalts 8 entlang des rohrförmigen Abschnitts 2 benetzt, weiter zu erhöhen. Liste der Positionsnummern: Furthermore, it is conceivable to equip the embodiment of a heat exchanger 1 shown in FIG. 3 with a distributor device 31 on the inner transmitter surface 11 by an additional distributor device (not shown) for discharging a cleaning medium film on the outer transmitter surface 9 and thus the cleaning effect within the section 35 for exhaust gas scrubbing by a dropping mold, which wets the entire transfer surfaces within the annular gap 8 along the tubular portion 2, to increase further. List of item numbers:
1 Wärmeübertrager 1 heat exchanger
2 Rohrförmiger Wärmeübertragerabschnitt 2 tubular heat exchanger section
3 Reinigungsvorrichtung 3 cleaning device
4 Reinigungswendel  4 cleaning spiral
5 äußerer Rand der Reinigungswendel 5 outer edge of the cleaning spiral
6 innerer Rand der Reinigungswendel6 inner edge of the cleaning spiral
7 Reinigungskante 7 cleaning edge
8 Ringspalt  8 annular gap
9 äußere Übertragerfläche  9 outer transformer surface
10 Abschnitt der äußeren Übertragerfläche 10 section of the outer transformer surface
11 innere Übertragerfläche 11 inner transformer surface
12 Abschnitt der inneren Übertragerfläche 12 section of the inner transformer surface
13 Antrieb 13 drive
14 Antriebswelle  14 drive shaft
15 Wellenlager  15 shaft bearings
16 Wellenadapter  16 shaft adapter
17 Drehrichtung  17 direction of rotation
18 Gehäuse des Wärmeübertragers  18 Housing of the heat exchanger
19 Durchführung für Antriebswelle  19 Feedthrough for drive shaft
20 Gaseintrittsöffhung  20 gas inlet opening
21 Gasaustrittsö ffhung  21 Gas outlet opening
22 Einströmendes Abgas  22 inflowing exhaust gas
23 Ausströmendes Abgas  23 exhaust gas
24 Temperiermediumseintrittsö ffhung 24 tempering medium inlet opening
25 Temperiermediumsaustrittsö ffhung25 tempering medium outlet opening
26 Eintritt Temperiermedium 26 inlet temperature control medium
27 Austritt Temperiermedium  27 outlet tempering medium
28 Revisionsflansch  28 Revision flange
29 Sumpfbehälter  29 sump containers
30 Zuleitung für Reinigungsmedium  30 Supply line for cleaning medium
31 Verteilervorrichtung für Reinigungsmedium 31 Distribution device for cleaning medium
32 Austretendes Reinigungsmedium 32 Leaking cleaning medium
33 konischer Verteilerabschnitt  33 conical distributor section
34 Abschnitt zur trockenen Abgasreinigung 34 Section for dry exhaust gas purification
35 Abschnitt zur Abgaswäsche 35 Section for waste gas scrubbing

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Wärmeübertrager (1), insbesondere Rohrwärmeübertrager, für verunreinigte Medien wie beispielsweise Abgas, mit einer Gaseintrittsöffnung (20) und einer Gasaustrittsöffnung (21), mit einer Temperiermediumseintrittsöffhung (24) und einer Temperiermediumsaustrittsöffhung (25) sowie einer Reinigungsvorrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ringspalt (8) des Wärmeübertragers (1), der von verunreinigtem Abgas durchströmt wird, eine drehbare Reinigungswendel (4) der Reinigungsvorrichtung (3) angeordnet ist, wobei der äußere Rand (5) der Reinigungswendel (4) zumindest in einem Abschnitt (10) der äußeren Übertragerfläche (9) an diese angrenzt. 1. heat exchanger (1), in particular tube heat exchanger, for contaminated media such as exhaust gas, with a gas inlet opening (20) and a gas outlet opening (21), with a Temperiermediumseintrittsöffhung (24) and a Temperiermediumsaustrittsöffhung (25) and a cleaning device (3) characterized in that a rotatable cleaning helix (4) of the cleaning device (3) is arranged in an annular gap (8) of the heat exchanger (1) through which contaminated exhaust gas flows, the outer edge (5) of the cleaning helix (4) at least in a portion (10) of the outer Übertragerfläche (9) adjacent to this.
2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Rand (6) der Reinigungswendel (4) zumindest in einem Abschnitt (12) der inneren Übertragerfläche (11) an diese angrenzt. 2. Heat exchanger (1) according to claim 1, characterized in that the inner edge (6) of the cleaning coil (4) at least in a portion (12) of the inner Übertragerfläche (11) adjacent thereto.
3. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungswendel (4) mit einem Antrieb (13), der an der Außenseite des Wärmeübertragers (1) angeordnet ist, bewegungsmäßig gekoppelt ist. 3. Heat exchanger (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the cleaning coil (4) with a drive (13) which is arranged on the outside of the heat exchanger (1), is coupled in terms of movement.
4. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die4. Heat exchanger (1) according to claim 3, characterized in that the
Reinigungswendel (4) mit einer Antriebswelle (14) mit dem Antrieb (13) verbunden ist. Cleaning spiral (4) with a drive shaft (14) to the drive (13) is connected.
5. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchführung (19) der Antriebswelle (14) durch das Gehäuse (18) des Wärmeübertragers (1) hermetisch dichtend ist. 5. Heat exchanger (1) according to claim 4, characterized in that a passage (19) of the drive shaft (14) through the housing (18) of the heat exchanger (1) is hermetically sealed.
6. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungswendel (4) aus einem spiralförmig aufgewickelten, streifenförmigen Material hergestellt ist. 6. Heat exchanger (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cleaning coil (4) is made of a spirally wound, strip-shaped material.
7. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die7. Heat exchanger (1) according to claim 6, characterized in that the
Reinigungswendel (4) aus einem Werkstoff mit hoher mechanischer Festigkeit, vorzugsweise aus Metall, hergestellt ist. Cleaning spiral (4) made of a material with high mechanical strength, preferably made of metal.
8. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungswendel (4) an ihrem inneren Rand (6) und/oder an ihrem äußeren Rand (5) mit einer Reinigungskante (7) versehen ist. 8. Heat exchanger (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cleaning coil (4) at its inner edge (6) and / or at its outer edge (5) is provided with a cleaning edge (7).
9. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Niveaus der Reinigungswendel (4) ein Sumpfbehälter (29) zur Aufnahme von Verunreinigungen angeordnet ist. 9. Heat exchanger (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that below the level of the cleaning coil (4) a sump container (29) is arranged to receive impurities.
10. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Niveaus der Reinigungswendel (4) eine Revisionsöffnung (28) im Gehäuse (18) vorgesehen ist. 10. Heat exchanger (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that below the level of the cleaning coil (4) an inspection opening (28) in the housing (18) is provided.
11. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Ringspalts (8) zumindest eine Verteilervorrichtung (31) zur Aufgabe eines Reinigungsmediums (32) vorgesehen ist. 11. Heat exchanger (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in the interior of the annular gap (8) at least one distributor device (31) for discharging a cleaning medium (32) is provided.
12. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die12. Heat exchanger (1) according to claim 11, characterized in that the
Verteilervorrichtung (31) zwischen der Gaseintrittsöffnung (20) und der Gasaustrittsöffnung (21) angeordnet ist. Distributor device (31) between the gas inlet opening (20) and the gas outlet opening (21) is arranged.
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