Artikel "Rohrbündel-Hochdruck-Reinigungsverfahren"
Autor: Dipl.-Ing. K.-H. Kramp, Geschäftsführer der Karl G. Baumhöfener GmbH
erschienen im Handbuch "Wärmeübertrager-Reinigungssysteme", Verlag: PP Publico Publications
Rohrbündel-Hochdruck-Reinigungsverfahren
Einleitung
Die materialschonendste Innenrohrreinigung ist die hydrodynamische Reinigung mit Hochdruckwasser.
Das gilt sowohl für biologisch befallene, als auch für verschlammte oder sonstig verschmutzte Rohre. Aber nicht nur weiche Ablagerungen können entfernt werden. Mit höheren Betriebsdrücken, d. h., ab ca. 400 bar, können mit Hochdruckwasser auch Inkrustationen aufgebrochen und ohne Materialabtrag ausgeschwemmt werden.
Für den hydrodynamischen Reinigungsprozess sorgen Vor- oder Rückstrahl- bzw. Wirbelstrahldüsen. Am effizientesten ist die Kombination mit Wirbelstrahl- und Rückstrahldüsen, denn durch die Wirbelstrahldüsen trifft der Wasserstrahl nahezu senkrecht auf die Rohrwand. Dadurch werden die Verunreinigungen mit maximaler Kraft von der Innenwand gesprengt und ausgespült.
Die Düsenkombination wird am vorderen Ende der flexiblen Hochdrucklanzen befestigt, wobei die Rückstrahldüsen den Vortrieb der flexiblen Lanzen erleichtern, denn zur Durchführung der Reinigung werden die flexiblen Reinigungslanzen unter dem ausgewählten bzw. zugelassenen Wasserdruck durch die Rohre geschoben und wieder zurückgezogen.
Diese Methode ist sehr wirkungsvoll aber nicht ungefährlich, denn die Wirbelstrahldüsen drehen sehr schnell, und zwar je nach Druckeinstellung zwischen 10.000 und 20.000 Umdrehungen pro Minute oder noch höher.
Die Gefahr ist bekannt. Deshalb gelten für Arbeiten mit Flüssigkeitsstrahlern die Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften VBG 87 und ZH 1/406 schon ab 25 bar.
Schon bei diesen relativ geringen Betriebsdrücken kann es beim Auftreffen des Strahles auf den ungeschützten Haut- oder Kopfbereich zu Verletzungen kommen, z. B. Hand, Auge, Hals usw.
Verletzungen hieraus, bedingt durch händisch geführte flexible Lanzen mit Wirbelstrahldüse waren sehr schmerzhaft und heilten nur sehr langsam. Es beschleunigte die Entwicklung der heute einsetzbaren Maschine, die zur Erhöhung der Effizienz mit zwei flexiblen Lanzen und Wirbelstrahldüsen ausgerüstet ist und damit gleichzeitig zwei Rohre bis zu 16 m Länge reinigen kann. Mit dieser Maschine, die „Twin-Tube-Cleaner“ getauft wurde, ist die Verletzungsgefahr durch Flüssigkeitsstrahler ausgeschlossen und entspricht somit in allen Belangen den geltenden Unfallverhütungsvorschriften.
Diese Maschine und die Vorzüge des Verfahrens möchten wir Ihnen im folgenden gern näher bringen.
"Twin-Tube-Cleaner" (TTC), das Spezialreinigungsgerät für
Rohrbündel–Wärmetauscher mit Rohrinnendurchmesser
von 20 bis 28 mm
1.1 Leistungsmerkmale und Vorzüge
Das Gerät dient zur Innenreinigung von 2 Rohren gleichzeitig und ist eine Entwicklung unter dem Gesichtspunkt größtmöglicher Arbeitssicherheit und kürzester Reinigungszeit. Gleichzeitig wird eine größtmögliche Schonung der Rohre sowie der flexiblen Lanzen gewährleistet.
Die Vorschubgeschwindigkeit dieser Lanzen ist regelbar, um so eine Anpassung an den Verschmutzungsgrad zu ermöglichen.
Ebenso ist die Lanzenlänge exakt auf die Rohrlänge einstellbar. Vorlauf- und Rücklauf erfolgen unter voller Druckleistung. Der “Twin-Tube-Cleaner“ übernimmt den Vorschub und die Schwerstarbeit des Lanzenrückholens unter Druck.
Durch die Schlauchhaspel im TTC ist der Arbeitsbereich frei von herumliegenden Schläuchen und Fußangeln.
Zusammenfassend kann man feststellen, dass die Rüstzeiten für die Aufstellung und den Einsatz des TTC sehr gering, die Arbeitssicherheit sehr hoch und die Reinigungsergebnisse optimal sind.
Die in sich geschlossene Arbeitsweise des Gerätes verhindert sicher, dass das Bedienungspersonal mit den Rohrreinigungsschläuchen und hochdruckführenden Teilen in Berührung kommt. Durch diese Eigenschaft des “Twin-Tube-Cleaners“ ist die Unfallgefahr ausgeschlossen. Auch die Schmutzeinwirkung auf den Bediener ist auf ein Minimum reduziert. So haben Schmutz und Gefahr keine Chance mehr. Die hydraulische Reinigung mit dem TTC ist sicher und sauber (siehe auch Punkt 2: Reinigungseffizienz und Sicherheitsvergleich).
2. Reinigungseffizienz und Sicherheitsvergleich
| zwischen der | und der |
| halbautomatischen, hydrodynamischen Reinigung mit dem Twin-Tube-Cleaner | händisch geführten hydrodynamischen Reinigung mit flexibler Lanze und Wirbelstrahldüse |
| Gleichförmiger Vorschub von ca. 1 m/sek. über die gesamte Rohrlänge sowohl für das Einfahren als auch Ausfahren. | Es ist eine hohe Einzugskraft nötig, um die Lanze durch das lange Rohr zu ziehen. Dies geschieht mittels Vorschubeinheit. Als anfängliche Einzugsgeschwindigkeit werden mit der Vorschubeinheit ca. 3 m/sek. erreicht. Beim Rückholen der flex. Lanze wechseln sich hohe Rückholgeschwindigkeit beim Ziehen und Geschwindigkeit Null beim Umgreifen ab, was zu völlig ungleichförmiger Bewegung führt. Beim Umgreifen (Rückholgeschwindigkeit = Null) taucht die Wirbelstrahldüse in die Wassersäule ein. |
| 100-prozentige Überdeckung des Hochdruckstrahls auf der Rohrwandung. | Eine Überdeckung des Hochdruckstrahles auf der Rohrwandung wird nicht erreicht. |
| Gleichmäßiges aufhaspeln der ca. 20-25 m langen flexiblen Lanzen (keine Verhedderungsgefahr, keine Knotenbildung). | Aufgrund der notwendigen Vorschubeinheit ist das Rückholen des Schlauchs entsprechend anstrengend. Deshalb wird erfahrungsgemäß beim Rückholen der flexiblen Lanze der Hochdruck ausgeschaltet und die Lanze drucklos und schnell zurückgeholt. |
| Durch zwei parallel geführte flexible Lanzen können von einem Bediener 2 Rohre gleichzeitig gereinigt werden. | Pro Bediener kann nur eine flexible Lanze geführt werden. |
| Sehr guter Reinigungseffekt vom ersten bis zum letzten Zentimeter des Rohres. | Der Reinigungseffekt ist nicht optimal. |
| Unfallgefahr wird praktisch ausgeschlossen, da der Bediener mit den Lanzen und Wirbelstrahldüsen direkt nicht in Berührung kommen kann. | Da die Führung der flexiblen Lanzen fehlt, kann es zur Verhedderungsgefahr und Knotenbildung kommen, zumal wenn 2 Bediener parallel in einer Wärmetauscher-Kammer arbeiten. Hohe Unfallgefahr durch evtl. Knotenbildungen beim Einstecken der Wirbelstrahldüse in das Rohr sowie vor allem beim Herausziehen aus dem Rohr. |
| Beim Einfahren der Lanzen in die Doppelpistole wird das gesamte System druckentlastet. | Der Hochdruck steht in der Kammer immer bis zum Fußventil an. |
| In allen Belangen wird die BGR-500 Kapitel 2.36 (Stand März 2008) eingehalten. | Die BGR500 Kapitel 2.36 (Stand März 2008) – kann nur bedingt eingehalten werden. |
3. Wirbelstrahldüsen
Die Wirbelstrahldüsen sind insbesondere für die Innen-Rohrreinigung, bei einem max. Betriebsdruck von 750 bar, entwickelt worden und zeichnen sich aus durch höchste Reinigungswirkung, verbunden mit geringstem Zeitaufwand. Hohe Drehzahlen ermöglichen eine streifenfreie Reinigung, wobei das abgetragene Material zerkleinert und somit die Pfropfenbildung verhindert wird.
Wirbelstrahldüsen wurden bisher erfolgreich bei der Reinigung von Kesseln, Verdampfern, Wärmeaustauschern und Pyrolyseöfen in folgenden Industrien eingesetzt: Chemische Industrie, Kraftwerke, Raffinerie, Lebensmittelindustrie.
4. Lamellenkörper zur Restwasseraustreibung
Um den mikrobiologischen Befall der gereinigten Rohre zu verhindern, ist eine schnelle Trockenkonservierung erforderlich.
Bei horizontalen Rohren ist diese Trocknung energetisch sehr aufwendig, da durch Adhäsionskräfte das Restwasser von allein nicht abfließt, sondern durch Warmluft ausgetrocknet (verdunstet) werden muss.
Zur Verkürzung der Trocknungszeit und Energieeinsparung muss das Restwasser ausgetrieben werden. Hierfür hat sich der Einsatz von Lamellenkörpern bestens bewährt. Diese Projektile werden vor dem Konservierungsprozess mit Pressluft durch die Rohre geschossen.
Sofern die Lamellenkörper weich aufgefangen werden, können sie zur Kosteneinsparung mehrfach wiederverwendet werden.
Fazit
Die Kombination hydrodynamische Reinigung mit dem „Twin-Tube-Cleaner“ und anschließender Restwasseraustreibung mit Lamellenkörpern ist aus heutiger Sicht das effizienteste, schonendste und sicherste Verfahren für die Wärmetauscherreinigung z. B. in Kraftwerken.
Für die Reinigung mehrerer großer Wärmetauscher hat sich auch die Kombination der hydrodynamischen Reinigung mit dem TTC, wie unter 1–4 beschrieben, und das Reinigen mit Lamellenkörpern als äußerst zufriedenstellender und kostengünstiger Kompromiss durchgesetzt mit einem sehr guten Preis- /Leistungsverhältnis.