NL8005023A

NL8005023A - Werkwijze en inrichting voor het reinigen van sterk vervuilende warmtewisselaarpijpen.

Info

Publication number: NL8005023A
Application number: NL8005023A
Authority: NL
Original assignee: Esmil Bv
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-04-01
Also published as: US4410029A; JPS5918636B2; NL184024C; ATE6096T1; JPS5777886A; EP0048049B1; NL184024B; DE3162123D1; EP0048049A1

Description

# ..i ES 38

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET REINIGEN VAN STERK YERVUILENDE WARMTEWISSELAARPIJPEN

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Dr.Ir. Dick Gerrit KLAREN te ELllegom 5 De uitvinding heeft "betrekking op een inrichting omvattende meerdere in serie geschakelde warmtewisselaars, elk van het type waarbij één of meerdere vertikale buisvormige kanalen voor een eerste warmtewisselend medium fluïdiseerbaar korrelvormig materiaal bevatten, welke kanalen door een compartiment verlopen dat is aan-10 gesloten op toe- en afvoerleidingen voor een tweede warmtewisselend medium. Een dergelijke inrichting is bekend uit bijvoorbeeld de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage Nc. 7703939·

Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een zodanige inrichting, waarbij het eerste warm-15 tewisselende medium een vloeistof is welke bij temperatuursverhoging, respectievelijk temperatuursverlaging een sterk vervuilende werking heeft. Bijvoorbeeld is dit het geval bij vloeistoffen welke eiwit-houdend zijn, en waarbij deze eiwitten bij temperatuursverhoging gaan coaguleren. Ook is echter denkbaar dat een vloeistof een com-20 ponent bevat, welke bij temperatuursverlaging uitkristalliseert.

Op zichzelf is een warmtewisselaar, waarbij in de vertikale buisvormige kanalen een gefluïdiseerd korrelbed aanwezig is bijzonder geschikt om vervuiling tegen te gaan. De intensief bewegende gefluï-diseerde korrels oefenen op de buiswand een licht schurende werking 25 uit, waardoor zich daarop vastzettend materiaal wordt verwijderd.

In de praktijk is dan cok reeds gebleken dat een gefluïdiseerd bed warmtewisselaar inderdaad afzettingen van allerlei aard van het warmtewisselende oppervlak kan verwijderen, en daardoor geschikt is voor toepassingen waarbij sterke vervuiling kan optreden. Hiermee 30 wordt voorkomen, dat de warmtewisselaar zeer frequent met chemicaliën /jjjga moet worden gereinigd, dan wel dat warmtewisselende elementen moeten /2 8005023 . 2 E3 38 worden uitgebouwd om vervolgens mechanisch en/of chemisch te worden gereinigd.

Niettemin is gebleken dat er toepassingsgebieden zijn voor het uitwisselen van warmte tussen twee media, waarbij door het eerste 5 warmtewiaselende medium een zodanig intensieve vervuiling van de installatie optreedt, dat zelfs bij continu gebruik van een geflui-diseerd korrelbed vervuiling in de vertikale kanalen optreedt.

Het is nu doel van de uitvinding om bij de bekend gestelde inrichting voorzieningen te treffen, waardoor met een aangepaste be-10 drijfsvoering blijvende vervuiling van de inrichting kan worden vermeden zonder dat warmtewisselende elementen behoeven te worden uitgebouwd, en zonder dat chemisch reinigen van de warmtewisselende elementen nodig is.

De uitvinding bestaat nu daarin, dat bij de bekend gestelde 15 inrichting de toe- en afvoerleidingen voor elk compartiment afsluiters bevatten voor het tijdens bedrijf afschakelen van de stroom van het tweede warmtewisselende medium, onder in stand houden van deze stroom door andere compartimenten. Wordt deze inrichting nu gebruikt voor het verhitten of afkoelen van een eerste warmtewis-20 selend medium, hetwelk bij deze teraperatuurswijziging extreme vervuiling ten gevolge heeft, dan kunnen volgens de uitvinding de compartimenten elk afwisselend zo lang worden uitgeschakeld van de stroom-verwarmend of af koel end tweede medium, dat de daardoor ver- ...................

lopende kanalen weer worden gereinigd.

25 Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag dat het eerste medium geen vervuilende werking heeft indien de temperatuur ervan in een compartiment zich niet wijzigt. Wel echter zal de gefluïdi-seerde korrelmassa in de vertikale pijpen de schurende en reinigende werking op de wand van de pijpen blijven uitoefenen. Een aanwezige 30 vervuiling wordt daardoor door de korrelmassa weer afgebroken. Eenmaal dat de pijpwanden in een compartiment weer gereinigd zijn, kan de stroom-verwarmend of afkoelend tweede medium weer door dit compartiment worden toegelaten, en kan vervolgens een ander compartiment van deze stroom worden afgesloten.

35 Tijdens bedrijf is het niet eenvoudig te constateren welk com- XJ 0 0 5 0 2 3 % i ir ^ 3 S3 33 pariiraent van de warmtewisselaar stark vervuild is. Daarom verdient *4 het volgens de uitvinding aanbeveling om de diverse afsluiters groepsgewijs te koppelen, waardoor verschillende groepen compartimenten kunnen worden afgeschakeld. Hierdoor is het dan eenvoudig 5 om: volgens een vast schema de groepen compartimenten in de stroom van bet tweede medium in te schakelen, respectievelijk hiervan af te koppelen. Na enig experimenteren is een dergelijk schema een-* ; voudig zodanig te bepalen dat de vervuiling in elk van de compar timenten nooit een in te stellen waarde overschrijdt. Daarbij is op te merken dat als regel de reiniging van een vervuild compartiment sneller verloopt dan de vervuiling ervan, zodat het in de praktijk niet moeilijk is een voor een goede bedrijfsvoering geschikt wisselschema uit te werken.

Hoewel de uitvinding toepasbaar is op een inrichting met een· 15* groot aantal in serie geschakelde compartimenten, blijkt in de praktijk in de meeste gevallen een goed resultaat te kunnen worden bereikt, indien slechts twee warmtewisselaars in serie zijn geschakeld.

Voor de constructieve eenvoud Yan de inrichting verdient het 20 daarbij dan verder aanbeveling om de warmtewisselaars samen te bouwen met door, tegen elkaar grenzende, compartimenten verlopende buisvormige kanalen.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een figuur.

In deze figuur is schetsmatig een inrichting afgeheeld van het 25 in de aanhef bekend gestelde type. De inrichting omvat twee warmte-wisselaarcompartimenten 1 en 2, welke vertikaal in eikaars, verlengde zijn opgesteld. Door beide compartimenten 1 en 2 verlopen buizen 3 welke tijdens bedrijf zijn gevuld met een gefluïdiseerde korrelmassa 4. De buizen 3 reiken met hun ondereinde tot in een onderkast 5, en 30 met hun boveneinde in een bovenkast 6. Door middel van een verdeel-plaat 7 is de onderkast gekoppeld aan een verdeelkast 8, waar een toevoer 9 voor een primair warmtewisselend medium in uitmondt. Dit medium doorloopt vanuit de verdeelbak 8 de onderkast 5, da pijpen 3, en de bovenkast 6 alvorens via uit laatopening 10 de inrichting te 35 verlaten. Een secondair warmtewisselend medium wordt via leiding 12 ^ en afsluiter 17 toegevoerd en afgevoerd via leiding 13· Toevoer- ""ΪΛ

_ jA

8 0 0 5 0 2 3

C V

4 E3 3S

leiding 12 verloopt verder via afsluiter 19 naar het boveneinde van compartiment 2, terwijl afvoerleiding 13 vanaf het ondereinde van compartiment 1 verloopt. In deze afvoer 13 is verder afsluiter 21 opgenomen.

5 In het systeem zijn verder leidingen 14 en 15 en omloopleiding 22 opgenomen met daarin afsluiters 18, 20 en 23 op de wijze zoals in de figuur aangegeven. Indien afsluiters 18 en 20 gesloten zijn en afsluiters 19» 21 en 23 geopend, doorstroomt het secondaire medium beide compartimenten 2 en 1, waardoor het primaire medium wordt op- 10 gewarmd, respectievelijk wordt afgekoeld. Door afsluiter 18 te openen en afsluiters 19 en 23 te sluiten doorstroomt het secondaire medium slechts compartiment 1 waardoor geen warmtewisseling in compartiment 2 optreedt, en er dus over de wand van pijpen 3 geen temperatuursgra-diënt aanwezig is. Omgekeerd zal bij gesloten toestand van afsluiters 15 18, 21 en 23 en geopende toestand van afsluiters 19 en 20 het secon daire medium slechts compartiment 2 doorstromen, waardoor slechts daar warmtewisseling plaats vindt en over de wand van de pijpen 3 in compartiment 1 geen temperatuursgradiënt aanwezig is.

Indien tijdens bedrijf afsluiters 18 en 20 eerst beide gesloten 20 zijn, zodat het secondaire medium door geopende afsluiters 19» 21 en 23 beide compartimenten 1 en 2 kan doorstromen, kan vervuiling van de wanden van de pijpen 3 optreden, indien het primaire medium van een type is hetwelk sterk vervuilende eigenschappen heeft bij afkoeling, respectievelijk bij opwarming. Na enige tijd zal de ver- 25 vuiling merkbaar zijn door verandering van zulke procesparameters als bijvoorbeeld druk, maesastrocm, temperatuur, enz. Indien hierop de vervuiling een maximaal toelaatbare waarde heeft bereikt, kunnen eerst afsluiters 19 en 23 gesloten en afsluiter 18 geopend worden. Hierdoor zal geen warmtewisseling in compartiment 2 plaatsvinden en is 30 over de wand van pijpen 3 geen temperatuursgradiënt aanwezig. De primaire vloeistof zal bij doorstroming van compartiment 2 de pijp-wanden niet meer vervuilen, doch door de schurende werking van de ge-fluïdiseerde korrelmassa binnen de pjjpen 3 in compartiment 2, zullen de pijpwanden aldaar schoongeschuurd worden. Na enige tijd kunnen daar-35 op de afsluiters 18 en 21 gesloten, en afsluiters 19 en 20 geopend worden. Dit heeft dan tot gevolg dat op soortgelijke wijze de wanden van öe

CX

/c 8005023 / 5 E3 33 pijpen 3 in compartiment 1 gereinigd worden.

In afhankelijkheid van de constructie van de inrichting, de aard van de primaire vloeistof, en de bedrijfsvoering, zullen aangepaste schema’s voor het omschakelen van de diverse afsluiters langs 5 experimentele weg moeten worden uitgewerkt. Voor de vakman kan dit geen problemen opleveren, daar gebleken is dat de reinigende werking door het schuren van de korrelmassa over de pijpwand' bij afwezig- . . heid van een temperatuurgradiënt over de pijpwand als regel sneller verloopt dan de vervuiling van deze pijpwanden bij aanwezigheid van "O een temperatuursgradiënt.

Hoewel in de figuur slechts twee compartimenten zijn afgeheeld, zal het duidelijk zijn dat hetzelfde principe ook toepasbaar is op een groter aantal in serie opgestelde compartimenten. Ook indien meerdere compartimenten als afzonderlijke warmtewisselaars, elk met 15- onder- en bovenkast, dan wel met gecombineerde onder- en bovenkasten zijn uitgevoerd, is het principe van de reiniging der pijpwanden door een aangepast wisselend bedrijf op overeenkomstige wijze toepasbaar. Het grote voordeel van de nieuwe inrichting en het gebruik daarvan bestaat daarin dat met het beschreven wisselende bedrijf een aan-20 eengesloten bedrijfsvoering met de inrichting mogelijk is, zonder dat warmtewisselende elementen behoeven te worden uitgebouwd, en zonder dat met chemicaliën, gereinigd behoeft te worden.

.

vv-._ >. - 8005023' /= «

Claims

6 ES 38 CONCLUSIES T

1. Inrichting omvattende meerdere in serie geschakelde warmtewisselaars, elk van het type waarbij één of meerdere vertikale buisvormige kanalen voor een eerste warmtewisselend medium fluïdiseerbaar korrelvormig materiaal bevatten, welke kanalen 5 door een compartiment verlopen dat is aangesloten op toe- en afvoerleidingen voor een tweede warmtewisselend medium, met het kenmerkt dat de toe- en afvoerleidingen voor elk compartiment afsluiters bevatten voor het tijdens bedrijf afschakelen van de stroom van het tweede warmtewisselende medium, onder ^ in stand houden van deze stroom door andere compartimenten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de diverse afsluiters groepsgewijs zijn gekoppeld, waardoor verschillende groepen compartimenten kunnen worden afgeschakeld.

3· Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat hij 15 twee in serie geschakelde warmtewisselaars omvat.

4· Inrichting volgens één der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat meerdere warmtewisselaars zijn samengebouwd met door, tegen elkaar grenzende, compartimenten verlopende buisvormige kanalen. 1 8005023 Werkwijze voor het bedrijven van een inrichting volgens één der 20 conclusies 1 t/a 4, waarbij het eerste warmtewisselende medium een, bij temperatuursverhoging of -verlaging, sterk vervuilende vloeistof is, met het kenmerk, dat de compartimenten elk zo lang worden afgeschakeld van de stroom tweede medium, dat de daardoor verlopende kanalen weer worden gereinigd.