Wärmetauscher reinigen

Ob Lebensmittelindustrie, Metallverarbeitung oder Glasherstellung – in vielen Bereichen und Branchen kommen Wärmetauscher zum Einsatz. Insbesondere in Zeiten steigender Energiepreise helfen sie, durch Wärmerückgewinnung Kosten zu sparen. Damit sie ihre Aufgabe einwandfrei erfüllen können, müssen sie jedoch regelmäßig fachgerecht gereinigt und gewartet werden. Die thermischen Wechselprozesse in Wärmetauschern führen oft zu hartnäckigen Ablagerungen, welche die Reinigung zu einer besonderen Herausforderung machen.

Wärmetauscher im Fokus

Das Prinzip Wärmetauscher ist weit verbreitet und in unterschiedlichen Formen zu finden. Von der Kaffeemaschine oder der Heizung zu Hause bis hin zum riesigen Kühlturm in einem Kraftwerk reicht die Bandbreite – das Grundprinzip ist jedoch immer gleich: Bei einem Wärmetauscher handelt es sich um ein Gerät für die effiziente Übertragung von Wärme von einem Medium auf ein anderes. Die Medien können dabei voneinander getrennt sein, damit sie sich nicht vermischen, sie können aber auch, ohne eine trennende Schicht, in direktem Kontakt zueinander stehen.

Das wohl geläufigste Einsatzgebiet für Wärmetauscher ist die heimische Heizung. Doch Wärmetauscher finden sich auch und insbesondere im industriellen Kontext und werden etwa häufig in Erdölraffinerien, in der chemischen Industrie und im Energiesektor eingesetzt.

Eine fachgerechte und regelmäßige Reinigung und Instandhaltung ist dabei zum Erhalt der Effizienz von großer Bedeutung. Die Herausforderungen, welche die Reinigung mit sich bringt, hängen dabei nicht nur von den verwendeten Medien ab, sondern in hohem Maße auch von der Beschaffenheit bzw. dem Typ des Wärmetauschers.

Wärmetauscher: Reinigung als Zukunftsinvest

Für die Leistung eines Wärmetauschers sind möglichst große Oberflächen elementar, und auch die Wärmeübertragungsrate des verwendeten Materials etwa spielt eine wichtige Rolle. Für die Performance ist jedoch noch ein weiterer Punkt von Bedeutung – nämlich der Zustand der entsprechenden Oberflächen. Sind sie verschmutzt, beeinträchtigt das die Leistung erheblich – entsprechend wichtig ist eine fachgerechte Reinigung, die an die jeweiligen Bedingungen angepasst ist.

Die Reinigung und ihre Herausforderungen

Die Herausforderungen bei der Reinigung von Wärmetauschern sind vielfältig und komplex. Insbesondere die Geometrie und die mitunter große Länge der Rohre kann die Reinigung zu einem anspruchsvollen Unterfangen machen. Oftmals werden die Rohre in Bogen mit engen Radien geführt, auch U-Formen sind häufig. Hinzu kommt, dass der Durchmesser der Rohre teilweise nur 12 Millimeter beträgt. Solche Gegebenheiten erschweren den Zugang zum Rohrinneren und erfordern den Einsatz von hochspezialisiertem Reinigungsgerät. Auch die Beschaffenheit der Verschmutzung ist häufig für sich genommen bereits herausfordernd. Je nachdem, welches Medium die Rohre durchströmt, kann es zur Anbackung von Rückständen an der Innenseite kommen. Insbesondere flüssige Medien enthalten oftmals Schmutz und festbackende Bestandteile, zum Beispiel Karbonate und Oxide.

Unter Umständen kann bei Rohren die Verkrustung härter sein als die Beschichtung, was die Komplexität des Reinigungsprozesses zusätzlich erhöht. Durch regelmäßige Reinigung kann dafür Sorge getragen werden, dass Verkrustungen gar nicht erst entstehen. Geschieht dies nicht, wächst die Kruste von innen und bildet gewissermaßen eine Isolationsschicht, welche die Effizienz der Anlage schmälert. Im schlimmsten Fall kann es zu einer vollständigen Blockade kommen.

Gleichzeitig sind Stillstandszeiten gering zu halten, sodass hier eine gute Balance gefunden werden muss. Grundsätzlich sollten die Reinigungsintervalle abhängig gemacht werden von den Medien, welche die Rohre durchfließen, sowie von der Größe der Anlage. Häufig findet die Reinigung bei Medienwechsel oder während geplanter Stillstände statt.

Eine komplexe Reinigungsaufgabe – Reinigen mit Hochdruck als Antwort

Für die Reinigung von Wärmetauschern mit all ihren Anforderungen können verschiedene Reinigungsarten in Betracht gezogen werden. Nicht viele davon sind jedochin ihrer Umsetzung und ihrem Ergebnis positiv zu bewerten. Insbesondere das chemische Waschen, also die Reinigung in Säurebädern, ist wenig praktikabel, da es riesige Wannen erfordert. Die Reinigung mit Ultraschall ist sehr zeitintensiv und erzielt keine überzeugenden Ergebnisse, da sie Vertiefungen schlecht erreicht. Bei der Reinigung durch Sandstrahlen fällt negativ ins Gewicht, dass die Methode abrasiv ist, entsprechend hohe Kosten generiert und schließlich große Mengen verunreinigten Sands entsorgt werden müssen. Das mechanische Bohren wiederum stößt an seine Grenzen, wenn die betroffenen Rohre nicht gerade verlaufen.

Die Hochdruckreinigung hingegen ist für die Reinigung von Wärmetauschern sehr gut geeignet. Es fallen weder hohe Material- oder Entsorgungskosten an, noch werden chemische Reinigungsmittel eingesetzt – ein Umstand, der gleichzeitig der Umwelt und der Budgetplanung zugutekommt. Zudem wird in der Regel mit Kaltwasser gearbeitet, was Energiekosten spart.

Durch den Einsatz von Hochdruck können auch hartnäckige Anbackungen entfernt werden; hier wird in der Regel mit 1000 Bar, in Einzelfällen auch im Bereich von 2500 bis 3000 Bar gearbeitet. Bei einer Anwendung ab 1000 Bar wird dabei von Reinigen mit Höchstdruck gesprochen. Das Reinigungsverfahren ist für die Innen- und Außenreinigung der Rohre einsetzbar und eignet sich darüber hinaus für komplizierte Geometrien und Rohre mit besonders kleinem Durchmesser.

Der Reinigungsprozess in der Praxis

Das Vorgehen bei der Reinigung kann anhand von 2 Kriterien differenziert werden: Zum einen wird die Reinigung am Waschplatz (Cleaning out of Place, COP) von der Reinigung im Prozess (Cleaning in Place, CIP) unterschieden. Und zum anderen lässt sich die manuelle Reinigung von der teilautomatisierten Reinigung abgrenzen. In Abhängigkeit von diesen Kategorisierungen ist das Equipment durch spezialisiertes Zubehör an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.

Mehr zu CIP und COP

Bei der Reinigung im Prozess wird der Wärmetauscher vor Ort geöffnet. Der erste Schritt ist dann in der Regel die Abreinigung des Kopfs bzw. des Flanschs mit dem Hochdruckreiniger. Die Ansätze der einzelnen Rohre werden dabei mitbehandelt; im Anschluss wird in das Innere der Rohre vorgerückt.

Die Reinigung im Prozess hat ihre Vor- und Nachteile: Sie ist in der Regel weniger aufwendig und bei geringer Rohranzahl auch ökonomischer. Oftmals ist sie zudem die einzige Möglichkeit der Reinigung, da eine Demontage der Anlage nicht umsetzbar ist. Zu den Nachteilen zählen der oftmals schwierige Zugang zur Anlage sowie die Tatsache, dass hier nur eine Reinigung von innen möglich ist.

Anders sieht es bei der Reinigung am Waschplatz aus. Diese ist zwar in der Vorbereitung aufwendiger, doch die Reinigung an sich kann nicht nur schnell und effizient vonstattengehen, sondern dabei auch Innen- und Außenbereiche umfassen.

Für die Außenreinigung werden Flachstrahl- oder rotierende Düsen auf das Rohrbündel gerichtet, das während des Prozesses gedreht wird. Auch die Zwischenräume zwischen den Rohren werden durchstrahlt, bevor im Anschluss die Innenreinigung erfolgt.

Eine Reinigung am Waschplatz kann in bestimmten Fällen auch die einzig mögliche Vorgehensweise sein, etwa bei der Reinigung eines Plattenwärmetauschers.

Mehr zu Handheld und Teilautomatisiert

Für den Reinigungsvorgang an sich bietet sich als naheliegende – da einfachste – Lösung auf den ersten Blick die handgeführte Reinigung mit einer manuell geführten Lanze an. Diese kann sich jedoch bei großen Rohrbündeln zu einem sehr umfangreichen Unterfangen entwickeln. Daher sind, während die manuelle Reinigung früher die Regel war, nun neue Reinigungsformen auf dem Vormarsch: die teilautomatisierte sowie die komplett automatisierte Reinigung. Diese sind nicht nur effizienter und somit für geringere Ausfallzeiten verantwortlich, sie sind auch vorteilhaft für den Bediener, da er aus sicherer Entfernung agieren kann.

Bei der teilautomatisierten Reinigung erfolgt die Steuerung mithilfe eines Joysticks. Hier arbeiten 3 bis 5 Lanzen parallel, die durch ein Schlauchvorschubsystem durch die Rohre bewegt werden. So können mehrere Rohre ohne personellen Mehraufwand gleichzeitig gereinigt werden.

Bei der komplett automatisierten Reinigung wird das Lochbild des Wärmetauschers zunächst eingelesen, anschließend fährt eine Lanzenvorschubeinheit das Lochbild automatisch ab. Der Reinigungsfortschritt

Tipp – Hochdruckreinigung mit dem richtigen Lanzentyp:

Die Wahl der passenden Reinigungslanze kann die Effizienz des Reinigungsprozesses steigern. Flexible – sprich biegsame – Lanzen sind einfacher bzw. flexibler einzusetzen, günstiger und insbesondere dann geeignet, wenn der Platz um den Wärmetauscher herum begrenzt ist. Jedoch sind sie auch empfindlicher und verbiegen leicht. Starre Lanzen sind stabil und für jeden Druckbereich erhältlich. Allerdings sind sie ab circa einer Länge von 6000 Millimetern schwierig zu handhaben, da der Umgang mit ihnen, aufgrund der mangelnden Biegsamkeit, viel Platz und Umsicht erfordert.