BR102015030843B1

BR102015030843B1 - sistema de resfriamento brusco

Info

Publication number: BR102015030843B1
Application number: BR102015030843-4A
Authority: BR
Inventors: Carsten Birk
Original assignee: Borsig Gmbh
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2021-06-08
Also published as: KR102443517B1; CN105698572A; US10190829B2; EP3032209B1; US20160169589A1; KR20160071334A; NO3051028T3; CA2911728A1; JP6752570B2; DE102014018261A1; BR102015030843A2; HUE035644T2; EP3032209A1; JP2016114349A; CN105698572B; ES2647420T3; CA2911728C; PL3032209T3

Abstract

SISTEMA DE RESFRIAMENTO BRUSCO. A presente invenção refere-se um sistema de resfriamento brusco, com um resfriador de resfriamento brusco primário e um trocador de calor de feixe de tubos com pelo menos um feixe de tubos, o feixe de tubos é circundado por um invólucro é formado entre dois espelhos da tubulação dispostos com uma distância entre si, entre os quais tubos de feixe estão fixados respectivamente em ambos os lados nos espelhos da tubulação. O espelho da tubulação é equipado com canais de resfriamento que estão em conexão e nos quais flui um agente de resfriamento. Os canais de resfriamento são formados em arranjo de túnel e estão dispostos no espelho da tubulação fino. Os canais de resfriamento são feitos em geometria de túnel (i) pelo espelho da tubulação fino, que separa um lado de gás de um lado de água/vapor e é ligado a um flange anelar que é ligado ao invólucro do feixe de tubos circundado; (ii) pelas nervuras paralelas dispostas no espelho da tubulação fino que são ligados ao espelho da tubulação fino e separam fluxos de água/vapor individuais um do outro; (iii) por uma chapa de cobertura que apresenta aberturas para os (...).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de resfriamento brusco, com as características do preâmbulo da reivindicação 1.

[0002] Em algumas instalações para a produção de etileno são usados fornos de gás de destilação fracionada ou fornos de craqueamento em um sistema de resfriamento de dois estágios. Nisso, usualmente um trocador de calor de tubo duplo disposto verticalmente é previsto como um resfriador de resfriamento brusco primário, e um trocador de calor de feixe de tubos convencional disposto vertical ou horizontalmente, como resfriador de resfriamento brusco secundário.

[0003] Tal trocador de calor de feixe de tubos serve de caldeira recuperadora de calor de gás de processo para o resfriamento brusco de gases de reação de fornos de gás de destilação fracionada ou reatores de instalações químicas com simultânea geração de vapor de alta pressão como agente de resfriamento para a dissipação do calor.

[0004] Do documento EP 0 417 428 B1 é conhecido um trocador de calor de feixe de tubos onde pelo menos um feixe de tubos é cercado por um invólucro sob a formação de um espaço interno que é formado entre dois espelhos da tubulação dispostos de modo distanciado um do outro, sendo que nos espelhos da tubulação tubos dos espelhos da tubulação são respectivamente retidos em ambos os lados. Nisto, o espelho da tubulação, no lado de entrada de gás, é equipado com perfurações que circundam os tubos concentricamente e canais de resfriamento paralelos que comunicam entre si e através dos quais flui um agente de resfriamento.

[0005] Do documento WO 01/48434 A1 também é conhecido um trocador de calor de feixe de tubos com um invólucro sob pressão e com uma placa de tubos inferior que separa o espaço interno do invólucro de uma peça distribuidora de entrada para a entrada do agente de resfriamento. A placa de tubos inferior apresenta passagens para o agente, e perto da superfície interna da placa de tubos, aberturas de limpeza são dispostas lateralmente para a comunicação com o exterior do invólucro, e são destinadas para introduzir através do invólucro um dispositivo para limpar a placa de tubos no pé do feixe de tubos. Também pode haver aberturas de inspeção perto da superfície das placas, para examinar visualmente a zona a ser limpa.

[0006] Disposições típicas de tais sistemas de resfriamento brusco são mostradas esquematicamente na figura 1 e na figura 2. Nas representações mostradas, o resfriador de resfriamento brusco primário sempre é executado como trocador de calor de tubo duplo em posição vertical, ao passo que o trocador de calor de feixe de tubos que serve como resfriador de resfriamento brusco secundário é disposto uma vez em posição horizontal de acordo com a figura 1, e em outra vez, em posição vertical com duas conexões diferentes para a entrada de gás e a saída de gás de acordo com a figura 2A e a figura 2B.

[0007] As disposições dos dois diferentes resfriadores bruscos primário e secundário que servem uma caldeira de vapor comum, disposta em lugar mais alto, são as execuções preferidas no contexto da câmara de combustão de um forno de gás de destilação fracionada. Na maioria dos casos, os resfriadores bruscos são dispostos acima da parte de radiação do forno de gás de destilação fracionada.

[0008] Em resfriadores bruscos dispostos verticalmente, onde o espelho da tubulação, na entrada de gás de acordo com a figura 2A ou na saída de gás de acordo com a figura 2B, representa o ponto mais baixo no sistema de água, uma velocidade alta do fluxo da água sobre o espelho da tubulação é muito decisiva a fim de evitar influências prejudiciais em relação ao espelho da tubulação. Tais influências surgem, por exemplo, devido a precipitações em consequência de corrosão e em virtude de superaquecimento em consequência de depósitos de partículas sólidas no espelho da tubulação.

[0009] Partículas sólidas pequenas entram frequentemente na água do circuito de água do resfriador de resfriamento brusco, especialmente durante a colocação em operação de tal instalação, tal como, por exemplo, para a produção de etileno. Adicionalmente, as superfícies de metal do espelho da tubulação no lado da água do espelho da tubulação, dos tubos e do invólucro criam uma camada de magnetita ou Fe3O4. A camada de magnetita protege o aço do espelho da tubulação e vai sempre se renovando lentamente a partir da superfície de metal em temperatura de operação, sendo que uma pequena quantidade de partículas consistindo de magnetita é liberada para dentro da água.

[00010] Além da alta velocidade do fluxo da água também é importante conduzir o fluxo de água para longe das áreas sensíveis do espelho da tubulação, por exemplo, o centro do espelho da tubulação com o maior fluxo de calor, para lugares onde pode ser executada uma circulação eficiente ou BLOW-DOWN.

[00011] A configuração do espelho da tubulação do resfriador de resfriamento brusco secundário é realizada como o chamado design de membrana e consiste de uma placa fina com uma espessura de cerca de 25 mm. Os tubos do feixe do resfriador de resfriamento brusco são soldados na placa fina.

[00012] Na placa não são previstos dispositivos para conduzir o fluxo da água sobre o espelho da tubulação da entrada de gás ou da saída de gás.

[00013] Uma tarefa da presente invenção é criar um sistema de resfriamento brusco com uma disposição de fluxo do agente, onde o fluxo do agente, dependendo da conexão do resfriador de resfriamento brusco secundário, é de tal modo conduzido sobre o espelho da tubulação no lado da entrada de gás ou no lado de saída de gás, que depósitos são impedidos. Uma outra tarefa é prever um acesso à disposição do fluxo do agente no espelho da tubulação no lado da entrada de gás ou da saída de gás, através do qual o espelho da tubulação pode ser inspecionado e ser limpo de maneira simples em dependência do resultado da inspeção.

[00014] A tarefa colocada é solucionada com um sistema de resfriamento brusco com um resfriador de resfriamento brusco primário como trocador de calor de tubo duplo e um trocador de calor de feixe de tubos como resfriador de resfriamento brusco secundário, com pelo menos um feixe de tubos, sendo que o feixe de tubos é circundado por um invólucro sob formação de um espaço de invólucro que se forma entre dois espelhos da tubulação dispostos de modo distanciado um do outro, entre os quais tubos de feixe do feixe de tubos são fixados em ambos os lados nos espelhos da tubulação. Nisso, o espelho da tubulação no lado da entrada do gás ou da saída do gás com os tubos do feixe é executado como um espelho da tubulação fino, com design de membrana. O espelho da tubulação fino é equipado com canais de resfriamento paralelos que estão interligados e são atravessados pelo fluxo do agente de resfriamento. Os canais de resfriamento são feitos em arranjo de túneis e estão dispostos no espelho da tubulação fino como uma placa de tubos. Os canais de resfriamento em arranjo de túnel apresentam uma geometria de túnel quadrangular. Os canais de resfriamento com geometria de túnel são formados pelo espelho da tubulação fina que separa um lado de gás de um lado de água / vapor e que é ligado a um flange anelar que é conectado ao invólucro do espelho da tubulação circundado; por nervuras paralelas dispostas no espelho da tubulação que são ligadas ao espelho da tubulação e que separam diversos fluxos de água / vapor um do outro; por uma chapa de cobertura equipada com aberturas para tubos de feixe que é conectada às nervuras e que delimita o fluxo no arranjo de túnel dos canais de resfriamento e fecha um escape do fluxo em um espaço de invólucro circundado pelo invólucro do feixe de tubos cercado até uma percentagem predefinida. Os canais de resfriamento executados em arranjo de túnel providenciam um fluxo claramente dirigido dos canais de resfriamento das aberturas de entrada em direção das aberturas de saída.

[00015] Evidenciou-se como sendo especialmente vantajoso que pelo menos dois dos respectivos canais de resfriamento em arranjo de túnel apresentam uma alteração da seção transversal dos canais de resfriamento ou dos túneis, através de uma redução contínua da altura de túnel da abertura de entrada até a abertura de saída, por um ângulo α predefinido que é formado entre a linha vertical da abertura de saída e a chapa de cobertura.

[00016] Também se mostrou vantajoso que o ângulo α predefinido entre a linha vertical da abertura de saída de um canal de resfriamento e a chapa de cobertura situa-se na faixa de maior / igual a 90° até 110°, já que o ângulo depende do aumento previamente determinado da velocidade necessária do fluxo em determinadas áreas do espelho da tubulação a ser resfriado.

[00017] Uma outra vantagem de uma outra realização do sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção é que na altura dos canais de resfriamento em arranjo de túnel no lado externo da superfície do flange anelar ligado ao invólucro, estão dispostos, respectivamente no lado oposto e de modo alinhado, tubuladuras de inspeção e de limpeza e que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza comunicam com os canais de resfriamento em arranjo de túnel através de furos no flange anelar.

[00018] Também foi observado que é vantajoso que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza conjugadas aos canais de resfriamento e respectivamente dispostas de modo oposto e alinhado no flange anelar sejam equipadas com tampas, e que as tampas ou tampas individuais das respectivas tubuladuras de inspeção ou de limpeza estão dispostas de modo retirável, como abertura para a manutenção ou inspeção no lado da água ou dos tubos de feixe na área dos canais de resfriamento em arranjo de túnel.

[00019] No sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção também é vantajoso que as tampas ou tampas individuais das respectivas tubuladuras de inspeção ou de limpeza respectivamente opostas estejam dispostas de modo retirável como abertura para limpar com jato de água os depósitos existentes na área dos canais de resfriamento em arranjo de túnel.

[00020] Em uma outra execução do sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção mostrou-se que é vantajoso que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza conjugadas aos canais de resfriamento e respectivamente opostas e alinhadas no flange anelar comunicam através dos furos no flange anelar e através de tubos de saída soldados como continuação dos furos no flange anelar com um coletor de purga disposto em um lado na altura dos canais de resfriamento em arranjo de túnel.

[00021] Também é especialmente vantajoso que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza estejam dispostas no lado externo do coletor de purga, de modo oposto aos tubos de saída.

[00022] Na realização do sistema de resfriamento brusco com o coletor de purga é vantajoso que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza estejam dispostas no lado oposto à disposição do coletor de purga, diretamente no flange anelar.

[00023] O design de fluxo de túnel preferido garante uma alta velocidade do fluxo do agente sobre o espelho da tubulação do lado de entrada de gás ou do lado de saída de gás. Devido à alta velocidade do fluxo do agente, em princípio nenhuma partícula sólida pode depositar-se no espelho da tubulação. Uma vez que uma precipitação de partículas sólidas no espelho da tubulação em essência não ocorre, um superaquecimento do espelho da tubulação e uma corrosão por água quente não ocorrerão.

[00024] O arranjo de fluxo de túnel apresenta duas características decisivas. Em primeiro lugar, em essência, partículas sólidas não de precipitam em virtude da alta velocidade de fluxo do agente alcançada graças à disposição de fluxo de túnel vantajoso, e em segundo lugar, não haverá nenhum superaquecimento do espelho da tubulação devido a um resfriamento intensivo guiado previsto e, portanto, nenhuma corrosão por água quente. O arranjo de fluxo de túnel garante um fluxo de água contínuo e uniforme e ao longo do espelho da tubulação do lado de entrada de gás ou do lado de saída de gás de um resfriador de resfriamento brusco secundário disposto verticalmente, sendo que em essência é impedido um depósito de partículas sólidas e lama no lado da água.

[00025] Dessa forma, a vida útil e a confiabilidade de um sistema de resfriamento brusco são aumentadas consideravelmente através da formação do arranjo de fluxo de túnel vantajosa no respectivo espelho da tubulação.

[00026] Em uma outra realização do sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção é previsto com vantagem que através das tubuladuras de inspeção ou de limpeza pode ser alcançado, quando as tampas forem removidas, um acesso contínuo a cada um dos canais de resfriamento dispostos no espelho da tubulação, que então pode ser limpo por meio da introdução de água como agente preferido sob alta pressão, ou a partir de ambos os lados ou a partir de apenas um lado. A água da purga sai do canal de resfriamento respectivamente no lado oposto, de preferência, através de tubos de saída para dentro do coletor de purga colocado.

[00027] Outras vantagens da presente invenção são mostradas no desenho com a ajuda de exemplos de execução, e a seguir descritas mais detalhadamente. Eles mostram:

[00028] A figura 1 mostra um sistema de resfriamento brusco, com um resfriador de resfriamento brusco primário em disposição vertical e um resfriador de resfriamento brusco secundário em disposição horizontal, de acordo com o estado da técnica.

[00029] A figura 2A mostra uma disposição parecida com a da figura 1, com um resfriador de resfriamento brusco primário em disposição vertical e um resfriador de resfriamento brusco secundário em uma colocação vertical, com uma entrada de gás disposta na extremidade inferior, de acordo com o estado da técnica.

[00030] A figura 2B mostra uma disposição parecida com a da figura 2A, com uma entrada de gás disposta na extremidade superior no resfriador de resfriamento brusco secundário, em uma colocação vertical, de acordo com o estado da técnica.

[00031] A figura 3 mostra em vista de cima, em escala reduzida, um sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção, com uma execução de canais de resfriamento em arranjo de túnel em um espelho da tubulação fino de um resfriador de resfriamento brusco secundário, em corte pouco acima do espelho da tubulação.

[00032] A figura 4A mostra um sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção, com uma realização de canais de resfriamento em arranjo de túnel de acordo com a figura 3, em corte ao longo de linha A - A.

[00033] A figura 4B mostra um sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção, com uma execução de um canal de resfriamento em arranjo de túnel, de acordo com a figura 3, em corte ao longo da linha B - B.

[00034] A figura 5 mostra um detalhe X de acordo com a figura 4A, em escala aumentada.

[00035] A figura 6 mostra uma realização de um canal de resfriamento ou túnel para aumentar a velocidade do fluxo do agente sobre um espelho da tubulação de um resfriador de resfriamento brusco secundário para o sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção, de acordo com a figura 4B, com entrada de água de resfriamento.

[00036] A figura 7 mostra uma execução para um acesso a canais de resfriamento dispostos em arranjo de túnel sobre um espelho da tubulação fino de um resfriador de resfriamento brusco secundário do sistema de resfriamento brusco de acordo com a presente invenção, em corte de acordo com a figura 3.

[00037] A figura 8 mostra um detalhe Y de acordo com a figura 7 em uma escala aumentada.

[00038] A figura 9 mostra um detalhe Z de acordo com a figura 7 em uma escala aumentada.

[00039] O sistema de resfriamento brusco mostrado na figura 1, em geral, consiste de um trocador de calor de tubo duplo disposto verticalmente que trabalha como resfriador de resfriamento brusco primário 10, e um trocador de calor de feixe de tubos convencional, disposto horizontalmente, que trabalha como resfriador de resfriamento brusco secundário 20. A disposição dos dois resfriadores de resfriamento brusco diferentes que servem a um tambor de vapor 40 comum, disposto mais alto é uma das conexões preferidas no contexto da câmara de combustão não mostrada de um forno de gás de destilação fracionada também não mostrado de acordo com o estado da técnica.

[00040] Uma entrada de gás 11 para um fluxo de gás de acordo com a direção da seta é disposta na extremidade inferior do resfriador de resfriamento brusco primário 10 montado verticalmente. O fluxo de gás sai do resfriador de resfriamento brusco primário 10 em disposição vertical na extremidade superior na saída de gás 12 em um estado resfriado predefinido. O fluxo de gás resfriado é conduzido até o resfriador de resfriamento brusco secundário 20 no lado da entrada de gás, através de uma tubulação 17 disposta entre a saída de gás 12 do resfriador de resfriamento brusco primário 10 e uma entrada de gás 21 de uma cabeça de entrada 22 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 em disposição horizontal, a fim de ser resfriado ainda mais, e sai do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 no lado oposto, na saída de gás 23 de uma cabeça de saída 24.

[00041] O agente de resfriamento, especialmente água, é conduzido ao resfriador de resfriamento brusco primário 10, vindo do tambor de vapor 40 em direção da seta, através de uma tubulação de alimentação 15 acima da entrada de gás 11 na entrada de água de resfriamento 13, e sai do resfriador de resfriamento brusco como mistura de água / vapor através de uma tubulação de saída 16 abaixo da saída de gás 12 na saída da água de resfriamento 14, de volta para o tambor de vapor 40. Ao resfriador de resfriamento brusco secundário 20 em disposição horizontal, o agente de resfriamento do tambor de vapor 40 é levado seguindo a direção da seta, através de uma tubulação de alimentação 44 secundária atrás da cabeça de entrada 22 na entrada de água de resfriamento 25, saindo do resfriador de resfriamento brusco como mistura de água / vapor antes da cabeça de saída 24, através de uma saída de água de resfriamento 26 e uma tubulação de saída 45 secundaria, de volta para o tambor de vapor 40.

[00042] Estes sistemas de resfriamento brusco servem para o resfriamento brusco de gás de reação ou gás de destilação fracionada de um forno de gás de destilação fracionada ou de um reator químico, com a ajuda de um agente sob alta pressão, fervente e parcialmente evaporando, especialmente água.

[00043] A figura 2A mostra uma disposição do sistema de resfriamento brusco, onde o resfriador de resfriamento brusco primário 10 e o resfriador de resfriamento brusco secundário 20 estão dispostos verticalmente abaixo do tambor de vapor 40. As referências usadas na figura 1 para os mesmos componentes mostrados permanecem as mesmas, de modo que uma nova descrição do circuito esquemático pode ser dispensada. No resfriador de resfriamento brusco secundário 20 disposto verticalmente, a alimentação de gás ocorre de acordo com a direção da seta, como no resfriador de resfriamento brusco primário 10, na extremidade inferior do resfriador de resfriamento brusco secundário através da entrada de gás 21 na cabeça de entrada 22. A entrada de gás 21 é ligada, através da tubulação 17, com a saída de gás 12 do resfriador de resfriamento brusco primário 10. O gás sai do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 de disposição vertical na extremidade superior da cabeça de saída 24 na saída de gás 23.

[00044] Na figura 2A, o agente de resfriamento, especialmente água, do tambor de vapor 40 é conduzido ao resfriador de resfriamento brusco secundário 20 seguindo a seta, através da tubulação de alimentação secundaria 44, na entrada de água de resfriamento 25 acima da cabeça de entrada 22, e sai do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 para voltar ao tambor de vapor 40 através da tubulação de saída secundaria 45, na saída de água de resfriamento 26 abaixo da cabeça de saída 24.

[00045] A figura 2B mostra um circuito esquemático semelhante ao da figura 2A do sistema de resfriamento brusco. Na realização mostrada de um sistema de resfriamento brusco, o gás é alimentado, seguindo a direção da seta, através da tubulação 17 da saída de gás 12 do resfriador de resfriamento brusco primário 10 em posição vertical através da entrada de gás 21 da cabeça de entrada 22 disposta na extremidade superior do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 vertical. O gás sai do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 de disposição vertical na saída de gás 23 na extremidade inferior da cabeça de saída de gás 24.

[00046] No circuito mostrado na figura 2B, a água de resfriamento do tambor de vapor 40 é conduzida, de acordo com a direção da seta, através da tubulação de alimentação secundaria 44 na entrada de água de resfriamento 25, da extremidade inferior acima da cabeça de saída 24 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 de disposição vertical, e sai como mistura de água / vapor do resfriador de resfriamento brusco abaixo da cabeça de entrada 22, através da saída de água de resfriamento 26 e da tubulação de saída 45 secundária, de volta para o tambor de vapor 40.

[00047] A figura 3 mostra a realização de canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel em um espelho da tubulação fino 28 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20, em um corte pouco acima do espelho da tubulação. No espelho da tubulação fino 28, os canais de resfriamento 27 estão dispostos paralelamente como túneis. Os canais de resfriamento 27 apresentam na superfície criada por uma chapa de cobertura 34, verticalmente em relação ao espelho da tubulação fino 28, aberturas 18 que estão dispostas com uma distância predeterminada.

[00048] Como fica mais evidente da figura 3 em conjunto com as figuras 4, 4B e figura 5, através das aberturas 18, verticalmente ao espelho da tubulação fino 28, passam com distância entre si tubos de feixe 29 de feixes de tubos com uma fenda anelar 19 formada entre a abertura e o tubo de feixe, fenda esta que é predefinida entre a respectiva abertura 18 e o tubo de feixe 29 que a atravessa. As extremidades de um lado dos tubos de feixe 29 são soldadas com o espelho da tubulação fino 28, e as extremidades opostas dos tubos de feixe são soldadas ao espelho da tubulação não mostrado no lado oposto do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 não mostrado.

[00049] O agente do fluxo de massa de água / vapor flui, de acordo com a figura 4B, através da tubulação de alimentação secundaria 44 não mostrada, até a entrada de água de resfriamento 25 não mostrada do resfriador de resfriamento brusco secundário 20. O fluxo de massa é conduzido, através de uma chapa de desvio 43 adaptada à circunferência externa dos canais de resfriamento 27 dispostos, até aberturas de entrada 30 dos canais de resfriamento 27 executados em arranjo de túnel. Todo o fluxo de massa divide-se entre os diversos túneis ou canais de resfriamento 27 e, a partir das aberturas de entrada 30, fluindo ao redor e resfriando os tubos de feixe 29 inseridos verticalmente aos canais de resfriamento com distâncias entre si, atravessando todos os túneis ou canais de resfriamento na direção de aberturas de saída 31 que estão dispostas com distância alinhadas opostamente às aberturas de entrada 30. Portanto, resulta um fluxo claramente orientado das aberturas de entrada 30 até as aberturas de saída 31.

[00050] Ao passar pelos túneis ou canais de resfriamento 27, uma pequena parte do fluxo de massa de acordo com a figura 5 passa pelas diversas fendas anelares 19 que são respectivamente formadas entre as aberturas 18 dos diversos canais de resfriamento e os tubos de feixe 29 que os atravessam verticalmente. As fendas anelares 19 preferencialmente são previstas para que possa acontecer um resfriamento intensivo dos tubos de feixe 29 na área das fendas anelares, pois uma parte do fluxo de massa atravessa as fendas anelares 19 providenciando uma dissipação eficiente do calor.

[00051] Atrás das aberturas de saída 31 de acordo com a figura 4B, os fluxos de massa juntam-se novamente e chegam a um espaço de invólucro 36 que circunda o feixe de tubos e é circundado pelo invólucro 32 do resfriador de resfriamento brusco secundário. O invólucro 32 é soldado com um flange anelar 35 que é juntado ao espelho da tubulação fino 28.

[00052] A figura 4A mostra um corte ao longo da linha A — A de acordo com a figura 3, e a figura 4B mostra um corte ao longo da linha B - B de acordo com a figura 3.

[00053] Na figura 4A são claramente visíveis os canais de resfriamento 27 ou túneis paralelos que no espelho da tubulação fino 28 são separados por meio de nervuras 33 que são cobertas pela chapa de cobertura 34, e separados um do outro por nervuras 33, sendo que no interesse da clareza maior os tubos de feixe 29 que atravessam as aberturas 18 são omitidos. Os canais de resfriamento 27 estão dispostos paralelamente no espelho da tubulação fino 28 que é unido ao flange anelar 35 que é soldado com o invólucro 32 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20. Os canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel encontram-se na área de água e vapor do espaço de invólucro 36 que é envolvido pelo invólucro 32 com o feixe de tubos. O espelho da tubulação fino 28 com os canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel dispostos nele é disposto no lado da entrada de gás 21 ou da saída de gás 23, de acordo com a direção da seta, dependendo do circuito de acordo com a figura 2A ou a figura 2B do sistema de resfriamento brusco.

[00054] A figura 4B mostra um canal de resfriamento 27 ou túnel com a chapa de cobertura 34 cuja abertura de entrada 30 é maior do que a abertura de saída 31. O canal de resfriamento 27 é disposto sobre o espelho da tubulação fino 28 que é unido ao flange anelar 35. O flange anelar 35 é soldado com o invólucro 32 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 que circunda o espaço de invólucro 36. Dentro do espaço de invólucro 36 é disposta a chapa de desvio 43 formando uma câmara de água 46 que é adaptado à circunferência externa dos canais de resfriamento e distribui o fluxo de massa de água / vapor sobre os diversos canais de resfriamento 27.

[00055] O canal de resfriamento 27 em arranjo de túnel mostrado na figura 4B apresenta uma alteração da seção transversal do túnel em virtude da redução contínua da altura do túnel, da abertura de entrada 30 até a abertura de saída 31. A contínua redução da altura do túnel entre a linha vertical da abertura de saída e a chapa de cobertura é definida por um ângulo α. O ângulo predefinido depende do aumento exigido da velocidade do fluxo sobre determinadas áreas do espelho da tubulação e situa-se na faixa de maior / igual a 90° até 110°.

[00056] A figura 5 mostra um detalhe X de acordo coma figura 4A, sendo que os canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel formados pelas nervuras 33 paralelas e a chapa de cobertura 34 com as aberturas 18 para os tubos de feixe 29 inseridos, inclusive as fendas anelares 19 são claramente visíveis no contexto do espelho da tubulação fino 28. Os canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel dispostos no espelho da tubulação fino 28 são circundados pelo flange anelar 35 que é unido ao espelho da tubulação e ao invólucro 32 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20.

[00057] Em resfriadores de resfriamento brusco secundários 20 dispostos verticalmente, no lado de água / vapor, o arranjo de túnel sempre é disposto nos pontos mais baixos do resfriador de resfriamento brusco. Nisso não importa se se trata da entrada do gás ou da saída do gás. Em resfriadores de resfriamento brusco secundários 20 dispostos horizontalmente, o arranjo de túnel no lado de água / vapor é disposto no lado da entrada de gás 21.

[00058] Todo o arranjo de túnel dos canais de resfriamento 27 ou túneis é circundado pelo flange anelar 35. Uma geometria de túnel retangular preferida é essencialmente formada por três componentes:

[00059] O espelho da tubulação fino 28 que separa o lado do gás do lado da água e é ligado ao flange anelar 35.

[00060] As nervuras 33 que separam os diversos fluxos de água / vapor um do outro, de modo que pode ser obtido um fluxo de sentido definido das aberturas de entrada 30 em direção das aberturas de saída 31 dos canais de resfriamento 27 ou túneis, sendo que as nervuras são ligadas ao espelho da tubulação fino 28.

[00061] A chapa de cobertura 34 que garante uma limitação do fluxo no arranjo de túnel dos canais de resfriamento 27 e que essencialmente impede um escape do fluxo, exceto a fração prevista que escapa pelas fendas anelares 19, para dentro de um espaço de invólucro 36 circundado pelo invólucro 32 que inclui os tubos de feixe 29 do feixe de tubos. A chapa de cobertura 34 é ligada às nervuras 33, especialmente por meio de soldadura.

[00062] Com a formação dos canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel é garantido um fluxo inconfundivelmente dirigido das aberturas de entrada 30 em direção às aberturas de saída 31 dos canais de resfriamento 27.

[00063] A figura 6 mostra um canal de resfriamento 27 em arranjo de túnel de acordo com a figura 4B com o caminho do fluxo do agente de resfriamento. Na representação o flange anelar 35 é bem visível que é unido com o espelho da tubulação 28, onde os canais de resfriamento 27 estão dispostos em arranjo de túnel. O flange anelar 35 é ligado ao invólucro 32 do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 não mostrado, sendo que é formado o espaço de invólucro 36 que circunda os tubos de feixe do feixe de tubos não mostrados e inclui uma área de água / vapor.

[00064] De acordo com a direção da seta, na entrada de água de resfriamento 25 o agente de resfriamento chega à câmara de entrada 46 que se estende sobre uma metade da circunferência do invólucro 32 e que em essência é delimitada pela chapa de desvio 43 que é, de preferência, soldada com o espelho da tubulação fino 28 ao longo das aberturas de entrada 30 dos canais de resfriamento 27 e, de acordo com isto, com o invólucro 32, pouco acima da entrada da água de resfriamento. Da câmara de entrada 46 o agente de resfriamento vai até as diversas aberturas de entrada 30 dos canais de resfriamento 27 e sai dos canais de resfriamento perto das aberturas de saída 31 e vai até o espaço de invólucro 36. Além disso, setas indicam que o espelho da tubulação fino 28 pode estar disposto no lado da entrada de gás 21 ou da saída de gás 23, dependendo do circuito do resfriador de resfriamento brusco.

[00065] A redução da seção transversal predefinida da abertura de entrada 30 até a abertura de saída 31 do canal de resfriamento 27 ou túnel é prevista para um aumento da velocidade de fluxo do fluxo de águas / vapor. O aumento da velocidade de fluxo do fluxo de massa relacionada com a redução da seção transversal é essencial para um resfriamento mais intenso de partes fortemente solicitadas do espelho da tubulação fino 28, sobretudo o centro do espelho da tubulação, para uma vida útil mais longo do resfriador de resfriamento brusco secundário 20 e, por conseguinte, do sistema de resfriamento brusco.

[00066] A execução especial dos canais de resfriamento 27 em arranjo de túnel é necessária para evitar que haja depósitos no lado interno ou no lado da água do espelho da tubulação fino 28. Para reduzir os depósitos, o fluxo dirigido sobre o espelho da tubulação precisa apresentar uma velocidade definida. Portanto, mantendo o fluxo de massa nos túneis, a velocidade necessária precisa ser adaptada sob alteração da seção transversal dos túneis. A alteração da seção transversal dos túneis é alcançada através de uma redução contínua da altura dos túneis.

[00067] A figura 7 mostra uma representação parecida com a da figura 3, sendo que tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 são respectivamente conjugadas às aberturas de entrada 30 e às aberturas de saída 31 dos canais de resfriamento 27 dimensionados em arranjo de túnel, tubuladuras estas que estão dispostas de modo alinhado e oposto no lado do invólucro no flange anelar 35. As tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 são respectivamente equipadas com uma tampa 38 que em caso de uma manutenção ou inspeção no lado da água dos tubos de feixe 29 na área do arranjo de túnel, podem ser retiradas. Para estes trabalhos nas tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 que ficam respectivamente opostas, as tampas ou somente tampas 38 individuais podem ser retiradas.

[00068] As tampas 38 dispostas de modo retirável das tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 são previstas como abertura ou acesso para a inspeção ou para a limpeza do arranjo de túnel dos canais de resfriamento 27. Para a inspeção ou para a limpeza, são retiradas as tampas 18 das tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 respectivamente opostas. Com a ajuda de um instrumento de medição, com as tampas 38 retiradas, podem ser constatados eventuais depósitos através das tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37. Com a ajuda de um jato de água de alta pressão, os depósitos constatados podem ser retirados, de uma abertura até a abertura oposta. De preferência, os depósitos a serem retirados com um jato de água de alta pressão são conduzidos a um coletor de lama 39 que é disposto em um lado das tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 e que recebe e descarta a água de lavagem.

[00069] A figura 8 mostra o detalhe Y de acordo com a figura 7 em escala ampliada. Da figura 8 é claramente evidente que o coletor de lama 39 para receber a água de lavagem, em um dos lados é conectado a tubos de descarga 41. Os tubos de descarga 41 são fixados no flange anelar 35 por meio de soldadura na altura do arranjo de túnel dos canais de resfriamento 27 não mostrados, e através de furos 42 no flange anelar 35 são executados como acessos para o arranjo de túnel dos canais de resfriamento. As tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 com as tampas 38 estão dispostos no outro lado do coletor de lama 39, oposto aos tubos de descarga 41.

[00070] A figura 9 mostra um detalhe Z de acordo com a figura 7, em escala aumentada. As tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 estão dispostas diretamente no flange anelar 35, precisamente paralelamente e orientados em uma linha em direção das tubuladuras de inspeção ou de limpeza dispostas no lado oposto à disposição do coletor de lama 39 de acordo com a figura 8. Através de furos 42 no flange anelar 35, as tubuladuras de inspeção ou de limpeza 37 criam respectivamente um acesso ao arranjo de túnel dos canais de resfriamento 27 para uma inspeção ou limpeza dos canais de resfriamento ou túneis.

Claims

1. Sistema de resfriamento brusco, com um resfriador de resfriamento brusco primário (10) como um trocador de calor de tubo duplo e um trocador de calor de feixe de tubos como um resfriador de resfriamento brusco secundário (20) com pelo menos um feixe de tubos, em que o dito feixe de tubos é circundado por um invólucro (32), formando um espaço de invólucro (36), o qual é formado entre dois espelhos da tubulação (28) dispostos com uma distância entre si, com os tubos de feixe (29) do feixe de tubos estando fixados entre os ditos espelhos da tubulação (28) em ambos os lados dos espelhos de tubulação, e em que o espelho da tubulação é executado no lado da entrada de gás (21) ou da saída de gás (23) com os tubos de feixe (29) como um espelho da tubulação fino, em que o espelho da tubulação fino (28) é equipado com canais de resfriamento paralelos (27) que estão em conexão uns com os outros e através dos quais flui um agente de resfriamento, caracterizado pelo fato de que os canais de resfriamento (27) são formados em um arranjo de túnel e estão dispostos como uma placa de tubos no espelho da tubulação fino (28), em que os canais de resfriamento (27) em um arranjo de túnel apresentam uma geometria de túnel quadrangular, em que os canais de resfriamento (27) são feitos em uma geometria de túnel; em que os canais de resfriamento (27) são feitos em uma geometria de túnel: (i) pelo espelho da tubulação fino (28), o qual separa um lado de gás de um lado de água / vapor e é ligado a um flange anelar (35) que é ligado ao invólucro (32) do feixe de tubos circundado; (ii) pelas nervuras paralelas (33) dispostas no espelho da tubulação fino (28) e separam fluxos de água / vapor individuais um do outro; (iii) por uma chapa de cobertura (34) que apresenta aberturas (18) para os tubos de feixe (29) e que é juntada às nervuras (33) e que limita o fluxo no arranjo de túnel dos canais de resfriamento (27), e fecha um escape do fluxo para um espaço de invólucro (36) cercado pelo invólucro (32) do feixe de tubos cercado, exceto uma percentagem predefinida, e em que os canais de resfriamento (27) são formados em um arranjo de túnel providenciando um fluxo dirigido inconfundivelmente das aberturas de entrada (30) até as aberturas de saída (31) dos canais de resfriamento (27).

2. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois canais de resfriamento (27) em um arranjo de túnel apresentam uma alteração da seção transversal do canal de resfriamento ou túnel por meio de uma redução contínua da altura do túnel, da abertura de entrada (30) até a abertura de saída (31) por um ângulo α predefinido entre a linha vertical da abertura de saída e da chapa de cobertura (34).

3. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo α predefinido depende do aumento predefinido da velocidade do fluxo do agente de resfriamento sobre áreas predeterminadas do espelho da tubulação fino (28) a ser resfriado e está na faixa de maior que / igual a 90° até 110°.

4. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os canais de resfriamento (27) na chapa de cobertura (34) apresentam as aberturas (18) feitas em direção horizontal, a uma distância uma da outra, em que as aberturas (18) sob a formação de respectivas fendas anelares (19) são dimensionadas para os respectivos tubos de feixe (29) inseridos, e que a respectiva fenda anelar (19) providencia uma passagem do agente de resfriamento para fins de resfriamento intensivo da área entre o tubo de feixe (29) e a abertura (18).

5. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os canais de resfriamento (27) em um arranjo de túnel comunicam através de furos (42) no flange anelar (35) com tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) que estão dispostas no lado exterior da superfície do flange anelar (35) ligado ao invólucro (32), respectivamente de modo oposto e alinhado com os canais de resfriamento (27).

6. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) que são conjugadas aos canais de resfriamento (27) e respectivamente dispostos de modo oposto e alinhado com os canais de resfriamento no flange anelar (35) são equipadas com tampas (38) e que as tampas ou tampas (38) individuais das respectivas tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) opostas estão dispostas de modo removível, como abertura para a manutenção ou inspeção no lado da água dos tubos de feixe (29) na área dos canais de resfriamento (27) em um arranjo de túnel.

7. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as tampas ou tampas (38) individuais das tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37), respectivamente dispostas de modo oposto e alinhado, estão dispostas de modo removível, como abertura para a limpeza de depósitos existentes na área dos canais de resfriamento (27) em um arranjo de túnel.

8. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) são conjugadas aos canais de resfriamento (27) e respectivamente dispostas de modo oposto e alinhado no flange anelar (35) comunicam com um coletor de lama (39) disposto em um lado na altura dos canais de resfriamento (27) em arranjo de túnel, através de furos (42) no flange anelar (35) e através de tubos de descarga (41) soldados no flange anelar (35) como continuação dos furos (42).

9. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) conjugadas aos canais de resfriamento (27) estão dispostos no lado externo oposto aos tubos de descarga (41) do coletor de lama (39).

10. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37) estão dispostas no flange anelar de modo oposto a aquele lado com a disposição do coletor de lama (39), diretamente no flange anelar (35), como continuação dos furos (42).

11. Sistema de resfriamento brusco, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que através das tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37), com as tampas (38) removidas, pode ser obtido um acesso direto a cada um dos canais de resfriamento (27) dispostos no espelho da tubulação fino (28), que cada canal de resfriamento (27) é disposto de modo lavável através da introdução de água sob alta pressão como agente nas tubuladuras de inspeção ou de limpeza (37), ou a partir dos dois lados ou a partir de apenas um lado, e que o respectivo canal de resfriamento (27) é ligado ao coletor de lama (39) montado para o escoamento da água de limpeza no lado de descarga sobre o tubo de descarga conjugado (41).