NO173712B - Renseutstyr for varmeveksler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører renseutstyr for en varmeveksler av såkalt mantel-rørsats-type med innebygde ledeplater (baffler) og omfattende en mantel utstyrt med et inntak og et uttak for et medium som sirkulerer gjennom mantelen og et flertall av rør innlagt i mantelen parallelt med mantelens lengdeakse og støttet av innebygde ledeplater.

Det vil alltid avsettes belegg som sot eller andre partikler når en væske eller gass føres igjennom varmevekslere. Ved bruk av f. eks. en avgass på mantelsiden og vann i rørene, vil sot avsettes på yttersiden av rørene og etter en tid vil virkningsgraden reduseres. Det er derfor nødvendig å rengjøre rørene utvendig med jevne mellomrom.

En ulempe ved rørvarmevekslere er at de er relativt kompliserte å rengjøre for begroing. Vanligvis rengjøres rørvarmevekslere ved at man spyler både mantelen og rørene motstrøms med en væske som evt. er tilført oppløsningsmiddel mot begroing. En annen anvendt metode er å demontere hele varmeveksleren og rengjøre ledeplatene og rørene mekanisk. Begge disse metodene forutsetter imidlertid at man kopler varmeveksleren ut av prosessen, noe som er relativt kostbart og omstendelig.

Det er således et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe renseutstyr som muliggjør en rimelig og rask rensing av varmeveksleren under drift.

Etter en gjennomgang av alternative rensemetoder kom oppfinnerne overraskende frem til at det ville være mulig å anvende sentralrøret og ledeplatene som en del av en renseanordning. Både sentralrøret og ledeplatene er allerede en del av selve varmeveksleren og det var derfor ikke nødvendig med ytterligere forandringer av innsatsen i varmevekslemantelen. Spiral-varmevekslere er konstruert slik at hele rørsatsen er montert rundt et sentralrør som fastholder ledeplatene. Oppfinnerne mente derfor at man ved å dra/skyve ledeplatene frem og tilbake over rørene, ville skrape yttersiden av rørene rene for groing. Ledeplatene måtte modifiseres ved at boringene til gjennom-føringene av rørene ble gjort såpass store at det var klaring rundt hele røret. Videre ble alle ledeplatene avstivet slik at de ikke kunne forskyves innbyrdes. Ledeplatene ble dessuten fastspent i sentralrøret slik at man ved å trekke/skyve sentralrøret ut/inn, beveget alle ledeplatene over yttersiden av rørene. Lengden sentralrøret måtte forskyves tilsvarte avstanden mellom to nabo-ledeplater. Dermed vil hele den totale lengden av rørene skrapes. Som en alternativ utførelse kom oppfinnerne frem til at det var mulig å montere ringformede børster ved ledeplatenes rørhull. I tillegg til at børstene økte effekten av rengjøringen, reduserte de også nødvendigheten av å lage rørhullene med svært små toleranser.

En annen mulighet til å løse problemene knyttet til rørgjennomføringene i ledeplatene, er å montere rørhylser i hullene i ledeplatene. Disse rørhylsene har en innvendig diameter tilpasset rørenes ytterdiameter og en ytterdiameter tilpasset ledeplatens hull. Når røret trekkes frem og tilbake innvendig gjennom hylsen, vil utsiden av røret skrapes fritt for evt. groing. Hylsene har mindre diameter enn hullene i ledeplatene slik at de vil innstille seg konsentrisk med rørene. Herved unngås at rørene, ved frem- og tilbakebevegelse av ledeplatene, vil kile seg fast i hylsene.

Fremtrekkingen/tilbakeskyvingen av ledeplatene over rørene kan løses på flere måter, som f.eks. bruk av motordrift eller bruk av en hydraulisk eller pneumatisk sylinder som er direkte koplet til sentralrøret. Ved anvendelse av hydraulisk eller pneumatisk drift kan sylinderen være plassert utenfor endebunnen av varmeveksleren, eller den kan monteres innvendig som en del av sentralrøret. Hydraulikken kan være styrt av eksternt olje/gass trykk, eller man kan ved bruk av en pumpe anvende enten trykket til den innkomne væsken eller gassen til å drive sylinderen. Hvilken løsning man velger for drift av sentralrøret er bl.a. avhengig hvor varmeveksleren skal anvendes.

Feieoperasjonen kan styres på flere måter. Ledeplatene kan beveges over rørene automatisk i faste intervaller eller avhengig av utløpstemperaturen på mediet, idet en økning i utløps-temperaturen for dette vil indikere en dårlig varmeoverføring pga. belegg på rørene. Det løsrevne belegget vil etter hver skraping/feiing følge gassen ut, eller falle til bunnen av varmeveksleren og kan der fjernes med en mekanisk innretning så som en skrape, skrue etc.

Oppfinnelsen omfatter alle typer rørvarmevekslere med ledeplater med oa uten sentralrør. En rørvarmeveksler med ledeplater uten sentralrør må modifiseres ved at ledeplatene avstives og sammenkoples med felles stag som knytter alle ledeplatene sammen. Videre vil det på endeledeplaten måtte monteres en eller flere trekk/skyvestenger som styres av f.eks. en hydraulisk anordning som beskrevet tidligere.

Oppfinnelsen er definert i de vedlagte patentkrav og skal i det etterfølgende beskrives med tilknytning til figuren som mer utførlig viser et eksempel på en utførselsform av en varmeveksler med ledeplater. Fig. 1 viser skjematisk et langsgående snitt gjennom varmeveksleren med sentralrør, ledeplater og tilkoplet hydraulisk sylinder.

Fig. 2 viser et tverrsnitt AA av varmeveksleren.

Fig. 3 viser et forstørret utsnitt av en ledeplate med stag, rør og hylser. Fig. 1 viser skjematisk et snitt av en varmeveksler 7 bestående av mantel 1 med et innløp 2 for innstrømming av varmemedium som i dette eksempelet er en avgass. Innløpet 2 og en øvre innløpsdel (vaporbelt) 3 samt mantelen 1 er i dette eksempelet isolert med ildfast masse 4. Dette gjøres fordi det innkommende mediet kan ha en temperatur opp til ca. 1000°C. Videre er et utløpsrør 5 for kjølemediet, i dette tilfellet vann, koplet til et endelokk 6. Endelokket 6 er festet til mantelen 1 ved bruk av flensene 8. I den andre enden er et innløpsrør 9 for kjølemediet og et utløpsrør 10 for varmemediet. Innvendig i mantelen er et sentralrør 11 som er konsentrisk innfestet til ledeplatene 12, og utgjør en referanselinje for oppbygging av rørsatsen, som vist i fig. 2. Ledeplatene 12 bærer rørene 13 i og med at de er utstyrt med et flertall av åpninger 19 som rørene strekker seg gjennom. Ledeplatene er innstilt nøyaktig i forhold til referanselinjen både med hensyn til hverandre og med rørene. Rørene er ikke festet til ledeplatene, men er fritt opplagret. Derimot er rørene fastsveiset eller på annen måte festet til rørplatene 18. Ledeplatene 12 er innbyrdes fastholdt av stagene 14 som strekker seg gjennom alle ledeplatene. Dette vises tydeligere i fig. 3 som viser et utsnitt av en ledeplate 12 med stagene 14, rørene 13 og rørhyIsene 16.

Rørhylsene 16 er plassert i hullene i ledeplatene. Rørhylsene har en indre diameter som er tilpasset ytterdiameteren på røret og en ytterdiameter tilpasset ledeplatens diameter. Hylsen fastholdes i ledeplatens huller ved hjelp av to endestoppere som hindrer at hylsen trekkes ut av ledeplaten når rørene strekkes/skyves frem og tilbake. Bevegelsen av hylsene vil også bidra til rensing av ledeplatene.

Sentralrøret 11 er sammenkoplet med en hydraulisk styrt arm 20 slik at sentralrøret kan trekkes/skyves frem og tilbake. Dette vil samtidig medføre at alle ledeplatene som er fastkoplet til sentralrøret også vil trekkes/skyves frem og tilbake over rørene og dermed skrape/børste evt. groing av disse. Den hydrauliske anordningen kan være automatisk styrt f.eks. ut fra utgangstemperaturen på varmemediet målt med sensor 15. Hvis gjennomstrømmingens mengde og inngangstemperaturene ellers er konstante, vil en økning i utgangstemperaturen målt av sensor 15 indikere en reduksjon av varmeovergangen mellom mediene pga. groing på rørene. Dermed kan hydraulikken aktiveres. Andre løsninger er å styre hydraulikken manuelt eller automatisk med faste intervall. Det vil med dette ikke være nødvendig verken å demontere varmeveksleren eller stoppe prosessen for rengjøring. Rensingen kan foregå under drift.

Som nevnt vil det meste av det løsrevne materialet bli ført med vannet/gassen ut via utløpsrør 10. En skrue 17 fører imidlertid tyngre løsrevne partikler ut av varmeveksleren, som vist i figurene. Ved avskrapede belegg som er smeltbare, kan det for øvrig være anordnet en oppvarmet manteldel ved varmevekslerens underside. I så tilfelle kan det være anordnet en ventil for uttapping av det smeltede belegg.

Selv om oppfinnelsen først og fremst omfatter renseutstyr til en varmeveksler, ligger det også innenfor oppfinnelsens omfang å omfatte samme type renseutstyr tilpasset bruken i en dampkjele.

Med foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til utstyr for rensing av en rørvarmeveksler med ledeplater hvor varmeveksleren kan være i full drift ved rensingen av yttersiden av rørene. Utstyret er svært enkelt i bruk og rimelig å installere.

Claims (7)

1. Renseutstyr for varmeveksler av såkalt mantel-rørsats-type, omfattende en mantel (1) utstyrt med et inntak (2) og et uttak (10) for et medium som sirkulerer gjennom mantelen og et flertall av rør (13) innlagt i mantelen parallelt med mantelens lengdeakse, og støttet av innebygde ledeplater (12), som er avstivet og fast montert i forhold til hverandre ved hjelp av stag e.l. (14) karakterisert ved at staget/stagene e.l. er aksialt forskyvbare og at en trekkinnretning står i forbindelse med ledeplatene (12) og kan bevege disse frem og tilbake i forhold til rørene, idet groing som skrapes av rørene ved ledeplatenes bevegelse trans-porteres ut av varmeveksleren ved hjelp av mediet som strømmer igjennom denne og/eller ved hjelp av en i varmeveksleren anordnet utmatingsinnretning.

2. Utstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at trekkinnretningen utgjøres av et sentralrør (11) som er tilkoplet en drivanordning.

3. Utstyr ifølge krav 2, karakterisert ved at drivanordningen utgjøres av en hydraulisk eller pneumatisk drevet stang 20.

4. Utstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at det i ledeplatenes (12) rørhull (19) er anordnet rørhylser (16), hvorved rørene strekker seg gjennom disse.

5. Utstyr ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at det i tilknytning til ledeplatenes rørhull (19) er anordnet ringformede børster.

6. Utstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at utmatings-innretningen utgjøres av en i og for seg kjent skrue (17) e.l. anordnet i bunnen av varmeveksleren.

7. Utstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at trekk/skyve anordningen (20) blir styrt automatisk av en temperaturføler (15) plassert i utløpet (10).