Plattenwärmeübertrager in der industriellen Instandhaltung
Plattenwärmeübertrager mit Dichtungen übertragen thermische Energie zwischen zwei Fluidströmen, die durch gewellte Metallplatten und Elastomerdichtungen voneinander getrennt sind. Für Betreiber, die für Prozesseffizienz und Anlagenlebensdauer verantwortlich sind, ist es unerlässlich, den Aufbau dieser Geräte, mögliche Degradationsmechanismen und die korrekte Instandhaltung zu verstehen. Dieser Artikel stützt sich auf das veröffentlichte Wartungshandbuch von Alfa Laval für Plattenwärmeübertrager mit Dichtungen.
Konstruktion und Konfiguration von Plattenwärmeübertragern
Plattenwärmeübertrager mit Dichtungen sind in industriellen und hygienischen Ausführungen erhältlich. Gängige Strömungsanordnungen umfassen Einpass-, Mehrpass-, Mehrsektions- und halbgeschweißte Kassettenkonfigurationen. Bei halbgeschweißten Ausführungen werden abwechselnde Kanäle durch Laserschweißung statt durch eine Dichtung abgedichtet, was bei geeigneten Anwendungen die Dichtungsexposition auf der geschweißten Seite reduziert, die chemische und druckseitige Eignung hängt dennoch von der jeweiligen Gerätekonstruktion ab. Der Auslegungsdruck und die Auslegungstemperatur jeder Einheit sind gerätespezifische Werte, die auf dem Typenschild angegeben und gemäß dem geltenden Druckbehälterregelwerk genehmigt sind.
Fouling: Ursachen und Folgen
Fouling mindert die Wärmeübertragungseffizienz durch die Bildung von Ablagerungen auf den Plattenoberflächen. Art und Geschwindigkeit des Foulings hängen vom Prozessfluid und den Betriebsbedingungen ab. Kühlwasser kann beispielsweise sowohl organische Ablagerungen als auch mineralischen Kesselstein erzeugen, die auf Reinigungschemikalien unterschiedlich ansprechen. Hygienische Anwendungen können aus bakteriologischen Gründen eine häufige Reinigung erfordern, selbst wenn physisches Fouling nur minimal vorhanden ist. Bei Prozessen mit unvermeidlichem Fouling sollte eine planmäßige Reinigung in den Instandhaltungsplan integriert werden. Die Optimierung von Installation und Betrieb, einschließlich des Einsatzes von Rückspülung bei Vorhandensein von Partikeln oder Fasern, reduziert die Fouling-Häufigkeit.
Reinigungsverfahren: CIP und manuelle Reinigung
Für Plattenwärmeübertrager mit Dichtungen gelten zwei grundlegende Reinigungsverfahren. Die Reinigung am Platz (Cleaning-In-Place, CIP) lässt Reinigungslösungen durch das geschlossene Gerät zirkulieren und entfernt Fouling ohne Demontage. Sofern für das Fouling und die Ausrüstung geeignet, kann CIP den Demontageaufwand, Stillstandszeiten und Handhabungsschäden reduzieren. Der Chemikalien- und Wasserverbrauch hängt vom tatsächlichen Reinigungsprozess ab. Die manuelle mechanische Reinigung erfordert das Öffnen des Wärmeübertragers und wird eingesetzt, wenn das Fouling schwerwiegend ist oder aus unlöslichen Substanzen besteht, die CIP nicht beseitigen kann. Bei den im Handbuch beschriebenen halbgeschweißten Ausführungen ist der normale manuelle Zugang auf den gedichteten Kanal beschränkt, für den geschweißten Kanal ist ein zugelassenes Reinigungsverfahren am Platz erforderlich.
Reinigungsmittel und chemische Gesichtspunkte
Alkalische Reinigungsmittel lösen organische Fette und eignen sich für hygienische Anwendungen, saure Mittel lösen mineralischen Kesselstein und verbleibende alkalische Verbindungen. Das geeignete Mittel, die Konzentration, die Temperatur und die Einwirkzeit hängen von der Fouling-Art und der Reinigungshäufigkeit ab und müssen für jede Installation validiert werden. Reinigungslösungen sollten nicht über längere Zeiträume im Gerät verbleiben und müssen stets durch Spülung nachbehandelt werden. Für die im zitierten Handbuch behandelten Geräte warnt Alfa Laval vor dem Einsatz von Salzsäure auf Edelstahlplatten. Chlor beeinträchtigt, selbst in den in Kühlwassersystemen üblichen Konzentrationen, die Korrosionsbeständigkeit von Edelstählen auf Dauer. Rückstände müssen in Übereinstimmung mit den örtlichen Umweltvorschriften behandelt werden.
Betreiberseitige Anforderungen: Montage, Prüfung und Sicherheit
Plattenanordnung, Ausrichtung, Anzugsreihenfolge und die angegebenen Montageabmessungen müssen mit der Dokumentation der jeweiligen Einheit übereinstimmen. Ein Maß oder ein Prüfdruck von einem anderen Wärmeübertrager ist nicht übertragbar. Wiedermontage und Dichtheitsprüfung erfordern ein zugelassenes Verfahren, das beide Fluidkreisläufe und die Druckgrenzen der Einheit berücksichtigt. Plötzliche Änderungen des Durchflusses oder der Temperatur können Platten und Dichtungen belasten, daher sollten Inbetriebnahme und Abschaltung den Herstelleranweisungen folgen. Sicherer Zugang, Absperrung und die betrieblichen Instandhaltungsregelungen bleiben notwendig, diese Übersicht ist kein Verfahren zum Anziehen von Schrauben oder zur Druckprüfung.