DD226059A1

DD226059A1 - RING heat exchanger

Info

Publication number: DD226059A1
Application number: DD26288184A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Berger; Manfred Schingnitz; Klaus Lucas; Wolfgang Fuhrmann; Ernest Gudymov; Vladimir Semenov; Vasilij Fedotov; Boris Rodionov
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-05-10
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ring-Waermeuebertrager, der in der chemischen Industrie und in der Energiewirtschaft Verwendung findet, wenn die Temperatur des Heizmediums 650 bis 900C betraegt, z. B. bei der Kuehlung von Gasen aus der Vergasung eines festen Brennstoffes. Das Ziel ist die Erhoehung der Betriebszuverlaessigkeit bei hohem Temperaturen des Heizmediums, die Erhoehung der Kompaktheit bei einfacher konstruktiver Gestaltung. Daraus leitet sich die Aufgabe ab, mit bekannten Bauteilen der Kuehltechnik eine einfache konstruktive Loesung zu erreichen, die das Heizmedium aus der Vergasung durch Waermeuebertragung zuverlaessig kuehlt. Erfindungsgemaess besteht der Ring-Waermeuebertrager aus mehreren Waermeuebertragungssektionen mit einem System von zugeordneten Uebergangselementen. Die notwendigen Sammelleitungen fuer die Zufuehrung und die Abfuehrung des aufzuheizenden Waermetraegers und die Verbindungsrohre sind in einer Auskleidungsschicht angeordnet.The invention relates to a ring heat transfer medium, which is used in the chemical industry and in the energy industry, when the temperature of the heating medium is 650 to 900C, z. As in the cooling of gases from the gasification of a solid fuel. The aim is to increase the reliability of operation at high temperatures of the heating medium, the increase in compactness with simple structural design. From this, the task is derived, with known components of the cooling technology to achieve a simple constructive solution that reliably cools the heating medium from the gasification by heat transfer. According to the invention, the ring heat exchanger consists of several heat transfer sections with a system of associated transfer elements. The necessary manifolds for the supply and removal of the heat carrier to be heated and the connecting pipes are arranged in a lining layer.

Description

Dieser Wärmeübertrager hat wesentliche Nachteile: ·This heat exchanger has significant disadvantages: ·

1. Geringe Zuverlässigkeit. Er ist niemals bei hohen Temperaturen des Heizmediums zu verwenden (600 bis 900⁰C)/weil die radial angeordneten Verteilungskammern und die Sammelkammern der Sammelkanäle sowie die Zuführungs- und die Abführungskammer sich in einer Zone sehr hoher Temperaturen befinden werden, was deren schnellen Ausfall nach sich zieht. Eine Auskleidung der genannten Konstruktionselemente ist nicht möglich, weil damit eine Verkleinerung des Durchgangsquerschnittes für das Heizmedium erfolgt. Außerdem führt die gleiche Länge der Rohrschlangen in den verschiedenen Paketen zu einer Überhitzung einer der Abschnitte der Rohrschlangen bei einer ungenügenden Aufheizung der anderen.1. Low reliability. It is never to be used at high temperatures of the heating medium (600 to 900 ⁰ C) / because the radially arranged distribution chambers and the collecting chambers of the collecting channels and the supply and the discharge chamber will be in a very high temperature zone, causing their rapid failure pulls. A lining of said construction elements is not possible, because it is a reduction of the passage cross section for the heating medium. In addition, the same length of the coils in the various packages overheat one of the sections of the coils in insufficient heating of the other.

2. Kompliziertheit der Konstruktion durch das Vorhandensein der radial angeordneten Verteilungskammern, Sammelkammern und der schraubenförmigen Zwischenwände zwischen den Windungen der Rohrschlangen.2. complexity of the construction due to the presence of the radially arranged distribution chambers, collecting chambers and the helical partitions between the turns of the coils.

3. Unzureichende Kompaktheit des Wärmeübertragers dadurch, daß die Rohrschlangen der verschiedenen Pakete eine unterschiedliche Länge aufweisen. Das führt zu einer ungenügenden Aufheizung des Wärmeübertragers in einem Teil der Rohrschlangen und zu einer Überhitzung im anderen Teil und folglich zu einer unrationellen Nutzung des Volumens des Wärmeübertragers. .3. Insufficient compactness of the heat exchanger in that the coils of the various packages have a different length. This leads to insufficient heating of the heat exchanger in one part of the coils and to overheating in the other part and consequently to an inefficient use of the volume of the heat exchanger. ,

4. Die Unmöglichkeit des Erhitzens von zwei oder mehr Wärmeträgern wegen des Fehlens der Wärmeübertragungsfläche für den zusätzlichen Wärmeträger und wegen des Fehlens eines Zuführungssystemes für ihn.4. The impossibility of heating two or more heat carriers due to the lack of the heat transfer surface for the additional heat carrier and the lack of a delivery system for it.

5. Unmöglichkeit der Verwendung des genannten Wärmeübertragers für die Kühlung von Gasen aus der Vergasung fester Brennstoffe wegen des Versetzens der Wärmeübertragungsflächen mit festen Teilchen.5. Impossibility of using said heat exchanger for the cooling of gases from the gasification of solid fuels because of the displacement of the heat transfer surfaces with solid particles.

Object of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit· bei hohen Temperaturen des Heizmediums, die Erhöhung der Kompaktheit und die Vereinfachung der Konstruktion.The aim of the present invention is to increase the operational reliability · at high temperatures of the heating medium, increase the compactness and simplify the construction.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit bekannten Bauteilen der Kühltechnik eine einfache konstruktive Lösung zu erreichen, die das Heizmedium aus der Vergasung von Brennstoffen durch Wärmeübertragung zuverlässig kühlt. Erfindungsgemäß sind in dem Ringwärmeübertrager, der aus einem ausgekleideten, zylindrischen Mantel mit Stutzen für die Zuführung und die Abführung des Heizmediums, einer ausgekleideten Kante für die Zuführung und die Abführung des aufzuheizenden Wärmeträgers und in der Höhe übereinander angebrachten Wärmeübertragungssektionen, die aus schraubenförmigen Rohrschlangen mit gleicher Steigung ausgeführt sind, die mit den Sammelkanälen für die Zu- und die Abführung des aufzuheizenden Wärmeträgers durch Verbindungsrohre verbunden sind, bestehen, entsprechend der vorgeschlagenen Erfindung die Verbindungsrohre radial angeordnet, die koaxialen Ringpakete aus der gleichen Anzahl schraubenförmiger Rohrschlangen mit der gleichen Anzahl von Windungen bestehend eingebaut, wobei jede Wärmeübertragungssektion ein System von Übergangselementen besitzt, das die Rohrschlangen des Paketes mit maximalem Durchmesser mit den Rohrschlangen des Paketes mit minimalem Durchmesser verbindet, und wobei die Rohrschlangen des mit dem Durchmesser, der auf den maximalen folgt, mit den Rohrschlangen des Paketes verbunden sind, der dem minimalen vorausgeht usw., und wobei der Sammelkanal für die Zuführung der Abführung des Wärmeträgers und die Verbindungsrohre in einer Auskleidungsschicht untergebracht sind. Das System der Übergangselemente ist vorzugsweise in der Mitte der Gesamthöhe einer jeden Wärmeübertragungssektion untergebracht.The object of the invention is to achieve a simple structural solution with known components of the cooling technology, which reliably cools the heating medium from the gasification of fuels by heat transfer. According to the invention are in the ring heat exchanger, consisting of a lined, cylindrical jacket with nozzles for the supply and discharge of the heating medium, a lined edge for the supply and discharge of the heat carrier to be heated and in height superposed heat transfer sections consisting of helical coils with the same Are made slope, which are connected to the collecting channels for the supply and discharge of the heat carrier to be heated by connecting pipes, according to the proposed invention, the connecting tubes arranged radially, the coaxial ring packages consisting of the same number of helical coils with the same number of turns incorporated with each heat transfer section having a system of transition elements which confines the coils of the maximum diameter package with the minimum diameter coils of the package and the coils of the diameter following the maximum are connected to the coils of the packet preceding the minimum, etc., and the collecting duct for supplying the discharge of the heat carrier and the connecting tubes are accommodated in a lining layer are. The system of transition elements is preferably located in the middle of the total height of each heat transfer section.

Die Vorzugsvariante für das Anordnen des Systems der Übergangselemente auf der Mitte der Gesamthöhe einer jeden Wärmeübertragungssektion ist dadurch bedingt, daß in diesem Falle die Wärmeübertragungssektion in zwei absolut spiegelgleiche Rohrschlangenoberflächen aufgeteilt wird, wobei dank dem Vorhandensein des Systemes der Übergangsrohrelemente, die die Rohrschlangen des Paketes mit dem Maximaldurchmesser mit den Rohrschlangen des Paketes mit Minimaldurchmesser und die Rohrschlangen des Paketes mit dem Durchmesser, der auf den maximalen folgt, mit den Rohrschlangen des Paketes mit dem Durchmesser, der dem minimalen vorausgeht, verbindet usw., wird eine absolute Gleichheit der Längen der Rohrschlangen erreichtThe preferred variant for arranging the system of transition elements on the center of the total height of each heat transfer section is due to the fact that in this case, the heat transfer section is divided into two absolutely mirror-like coil surfaces, thanks to the presence of the system of the transition tube elements, the coil of the package with the maximum diameter with the coils of the package with minimum diameter and the coils of the package with the diameter following the maximum, with the coils of the package with the diameter preceding the minimum, etc., becomes an absolute equality of the lengths of the coils reached

Die Verwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung gestattet es, folgende Vorteile zu gewährleisten: The use of the proposed device makes it possible to ensure the following advantages:

1. Erhöhung der Zuverlässigkeit. Die genannte Konstruktion kann bei einer Temperatur von 600 bis 950°C arbeiten. Das ist dadurch bedingt, daß dank des Vorhandenseins des Systems von Übergangsrohrelementen ein Ausgleichen der Länge der Rohrschlangen erfolgt, wodurch wiederum ein Überhitzen einer der Rohrschlangen und ein zu geringes Aufheizen der anderen ausgeschlossen wird. Außerdem gestattet es die radiale Anordnung der Verbindungsrohre und das Ausschließen der radial angeordneten Verteilungskammem und.Sammelkammern, den Sammelkanal und die Verbindungsrohre durch eine Auskleidung zuverlässig vor der schädlichen Einwirkung des auf eine hohe Temperatur erhitzten Gases zu schützen.1. Increase in reliability. The construction mentioned can operate at a temperature of 600 to 950 ° C. This is due to the fact that thanks to the presence of the system of transition tube elements, a compensation of the length of the coils takes place, which in turn prevents overheating of one of the coils and too little heating of the other. In addition, the radial arrangement of the connecting pipes and the exclusion of the radially arranged distribution chambers and collecting chambers, the collecting duct and the connecting pipes by a lining reliably against the harmful effect of the heated to a high temperature gas allows.

2. Erhöhung der Kompaktheit. Das ist dadurch bedingt, daß dank dem Vorhandensein des Systemes der Übergangsrohrelemente die Rohrschlangen eine gleiche Länge bei gleichem Windungsabstand haben.2. Increase in compactness. This is due to the fact that thanks to the presence of the system of transition pipe elements, the coils have an equal length at the same winding distance.

Außerdem gestattet es die radiale Anordnung der Verbindungsrohre, die Wärmeübertragungsfläche der Rohrschlangen maximal zu nutzen.In addition, the radial arrangement of the connecting pipes makes it possible to make maximum use of the heat transfer surface of the pipe coils.

Wie Vorausberechnungen und die konstruktive Durcharbeitung des Ringwärmeübertragers zeigten, erhäit er eine wesentlich höhere Kompaktheit als der Ringwärmeübertrager der als Prototyp ausgewählt wurde. Im bekannten Wärmeübertrager sind weniger als 55% seiner Höhe mit Wärmeübertragungsfläche ausgefüllt, dagegen sind im anzumeldenden Wärmeübertrager mehr als 75% der Höhe mit Wärmeübertragungsfläche ausgefüllt.As shown in the preliminary calculations and the structural work of the ring heat exchanger, he obtained a much higher compactness than the ring heat exchanger was selected as a prototype. In the known heat exchanger less than 55% of its height are filled with heat transfer surface, however, more than 75% of the height are filled with heat transfer surface in the heat exchanger to be registered.

3. Einfachheit der Fertigung der Konstruktion. Das ist dadurch bedingt, daß bei einem konstanten Abstand zwischen der Rohrschlangen dank dem System der Übergangsrohrelemente ein Ausgleichen der Länge der Rohrschlangen erreicht wird. Außerdem gestattet es die radiale Anordnung der Verbindungsrohre, radial angeordnete Verteiiungs- und Sammelkammern zu vermeiden.3. Simplicity of manufacturing the construction. This is due to the fact that at a constant distance between the coils thanks to the system of transition pipe elements, a compensation of the length of the coils is achieved. In addition, the radial arrangement of the connecting pipes makes it possible to avoid radially arranged distributing and collecting chambers.

embodiment

Auf der Abbildung ist ein Längsschnitt des Hochtemperaturringwärmeübertragers dargestellt.The figure shows a longitudinal section of the high-temperature ring heat exchanger.

Er besteht aus dem Mantel 1 mit der Auskleidung 2, dem Stutzen 3 für die Zuführung des Heizmediums und dem Stutzen 4 für dessen Abführung, dem Deckel 5 mit der Auskleidung 6, der mit dem Mantel die Flanschverbindung 7 hat, dem konzentrisch zueinander gelegenen Eingangs-Sammelkanal 8 und Ausgangs-Sammelkanal 9 für den ersten aufzuheizenden Wärmeträger, dem Eingangssammelkanal 10 und dem Ausgangssammeikanal 11 für den zweiten aufzuheizenden Wärmeträger, wobei der Sammelkanal 11 am Deckel 5 befestigt ist, dem übereinanderliegenden Wärmeübertragungssektionen 12 und 13 für den ersten und den zweiten Wärmeträger, wobei jede Wärmeübertragungssektion aus den ringförmigen Paketen 14 mit konstanten Durchmesser besteht, die konzentrisch zueinander, zum Mantel 1 und zu den Sammelkanälen 8,9,10,11 angeordnet sind. Jedes der Pakete 14 besteht aus den schraubenförmigen Rohrschlangen 15, die radial angeordnete Anschlußrohre 16 aufweisen, mit deren Hilfe der Anschluß der schraubenförmigen Rohrschlangen an die"Sammelkanäle realisiert wird. Die Sammelkanäle 8, 9,10,11 und die radial angeordneten Verbindungsrohre 16 der schraubenförmigen Rohrschlangen haben eine Auskleidung 17 für ihren Schutz vor Überhitzung. In der Mitte der Wärmeübertragungssektionen 12 und 13 ist ein System von Übergangsrohrelementen 18 vorhanden, mit dem die Rohrschlangen des Paketes mit maximalem Durchmesser mit den Rohrschlangen des Paketes 14 mit minimalem Durchmesser verbunden werden; die Rohrschlangen des Paketes mit dem Durchmesser, der auf das Paket 14 mit maximalem Durchmesser folgt, werden mit den Rohrschlangen des Paketes 14 mit dem Durchmesser verbunden, der dem Paket 14 mit minimalem Durchmesser vorausgeht usw. Wenn die Anzahl der Pakete 14 in der Wärmeübertragungssektion geradzahlig ist, dann erfolgt ein Umbinden der Rohrschlangen zwischen allen Paketen. Wenn die Anzahl der Pakete 14 ungeradzahlig ist, dann behält das mittlere Paket seinen Durchmesser, wodurch ein Ausgleichen der Arbeitslänge aller Rohrschlangen im Ringwärmeübertrager erfoigt. per Stutzen 19 für die Zuführung des ersten Wärmeträgers wird an den Sammelkanal 8 und der Stutzen 20 für die Abführung dieses aufzuheizenden Wärmeträgers wird an den Sammelkanal 9 angeschlossen. Der Stutzen 21 für die Zuführung des zweiten aufzuheizenden Wärmeträgers wird an den Sammelkanal 10 und der Stutzen 20 für die Abführung dieses Wärmeträgers wird an den Sammelkanal 11 angeschlossen.It consists of the jacket 1 with the lining 2, the nozzle 3 for the supply of the heating medium and the nozzle 4 for its discharge, the cover 5 with the lining 6, which has the flange connection 7 with the jacket, the input face concentric to one another. Collecting duct 8 and outlet collecting duct 9 for the first heat carrier to be heated, the input collecting duct 10 and the output collecting duct 11 for the second heat carrier to be heated, the collecting duct 11 being fastened to the lid 5, the superimposed heat transfer sections 12 and 13 for the first and the second heat carrier, wherein each heat transfer section consists of the annular packets 14 of constant diameter, which are arranged concentrically to each other, the shell 1 and the collecting channels 8,9,10,11. Each of the packages 14 consists of the helical coils 15, which have radially arranged connecting pipes 16, by means of which the helical coils are connected to the collecting channels 16. The collecting channels 8, 9, 10, 11 and the radially arranged connecting tubes 16 of the helical tubes Coils have a liner 17 for their protection against overheating At the center of the heat transfer sections 12 and 13 there is a system of transition tube elements 18 which connect the coils of the maximum diameter package to the coils of the minimum diameter package 14, the coils of the package with the diameter following the maximum diameter package 14 are connected to the coils of the package 14 with the diameter preceding the minimum diameter package 14, etc. If the number of packages 14 in the heat transfer section is even, then takes place Tying the coils between all packages. If the number of packets 14 is odd, then the middle packet retains its diameter, thereby compensating the working length of all the coils in the ring heat exchanger. by nozzle 19 for the supply of the first heat carrier is connected to the collecting channel 8 and the nozzle 20 for the discharge of this heated heat carrier is connected to the collecting channel 9. The nozzle 21 for the supply of the second heat carrier to be heated is connected to the collecting channel 10 and the nozzle 20 for the discharge of this heat carrier is connected to the collecting channel 11.

Der Wärmeübertrager arbeitet folgendermaßen. - The heat exchanger works as follows. -

Das Heizmedium wird über den Stutzen 3 für die Zuführung des Heizmediums dem Ringraum 23 zugeführt, der durch die Auskleidungen 2, 6 und 17 begrenzt wird. Danach geht der zu kühlende Wärmeträger von oben nach unten nacheinander durch die Wärmeübertragungssektionen 12 und 13 hindurch, wird dabei abgekühlt und danach durch den Stutzen 4 für die Abführung des Heizmediums abgeführt. Über den Stutzen 19 wird der erste aufzuheizende Wärmeträger dem . . .The heating medium is supplied via the nozzle 3 for the supply of the heating medium to the annular space 23, which is bounded by the linings 2, 6 and 17. Thereafter, the heat transfer medium to be cooled passes successively from top to bottom through the heat transfer sections 12 and 13, is thereby cooled and then discharged through the nozzle 4 for the discharge of the heating medium. About the nozzle 19, the first heat carrier to be heated is the. , ,

Eingangssammelkanal 8 zugeführt, von wo aus der Wärmeträger über die radial angeordneten Anschluß- und Zuführungsrohre 16 den schraubenförmigen Rohrschlangen 15 der Wärmeübertragungssektion 12zugeführt wird. Durch die schraubenförmigen Rohrschlangen 15, die in dem Paket mit konstantem Durchmesser 14 vereinigt sind, wird der aufzuheizende Wärmeträger nach oben gefördert, wobei er sich im Gegenstrom zum Heizmedium bewegt. Dabei geht der aufzuheizende Wärmeträger durch das System der Übergangselemente der Rohre 18 hindurch, durch die die Länge und Wärmeaufnahmefähigkeit jeder Rohrschlange in allen Paketen 14 ausgeglichen wird und der Wärmeübertrager in jeder von ihnen bis auf ein und dieselbe Temperatur aufgeheizt wird. Durch die Anschlußrohre 16 der Rohrschlangen 15 gelangt der erhitzte Wärmeträger in den Austrittssammelkanal 9 und durch den Stutzen 20 für die Abführung des aufzuheizenden Wärmeträgers wird er aus dem Wärmeübertrager abgeführt. Auf analoge Art und Weise wird auch das Aufheizen des zweiten Wärmeträgers realisiert. Der zweite aufzuheizende Wärmeträger wird durch den Stutzen 21 für die Zuführung des aufzuheizenden Wärmeträgers dem Eingangssammelkanal 10 zugeführt. Der Wärmeträger wird durch die radial angeordneten Anschlußrohre 16 der schraubenförmigen Rohrschlangen 15 der Wärmeübertragungssektion 12 genauso wie im vorhergehenden Fall zugeführt und geht durch das System der Übergangselemente der Übergangsrohrelemente 18 hindurch, gelangt zum Ausgangssammeikanal 11 für das Abführen des aufgeheizten Wärmeträgers durch die radial angeordneten Abführungs- und Anschlußrohre 16 der schraubenförmigen Rohrschlangen. Der zweite erhitzte Wärmeträger wird aus dem Ausgangssammeikanal 11 mittels des Stutzens 22 für die Abführung des Wärmeträgers abgegeben. Der Wärmeübertrager ist für den Betrieb bei hohen Temperaturen des Heizmediums von 650 bis 900°C bestimmt, weshalb alle Sammelkanäle und die radial ausgeführten Anschlußrohre 16 der schraubenförmigen Rohrschlangen 15 mit einer Schutzauskleidung 17 abgedeckt werden. Beispiel für den Betrieb des Ring-Wärmeübertrager für hohe Temperaturen.Input manifold 8 is supplied from where the heat transfer medium via the radially arranged connection and supply pipes 16, the helical coils 15 of the heat transfer section 12 is fed. By the helical coils 15, which are united in the package of constant diameter 14, the heat carrier to be heated is conveyed upward, wherein it moves in countercurrent to the heating medium. In this case, the heat transfer medium to be heated passes through the system of transition elements of the tubes 18, by which the length and heat capacity of each coil in all packages 14 is balanced and the heat exchanger in each of them is heated to one and the same temperature. Through the connecting pipes 16 of the coils 15 of the heated heat transfer medium enters the outlet collection channel 9 and through the nozzle 20 for the discharge of the heat carrier to be heated, it is removed from the heat exchanger. In an analogous manner, the heating of the second heat carrier is realized. The second heat carrier to be heated is fed through the nozzle 21 for the supply of the heat carrier to be heated to the input collection channel 10. The heat transfer medium is supplied through the radially arranged connecting tubes 16 of the helical coils 15 of the heat transfer section 12 in the same way as in the previous case and passes through the system of transition elements of the transition tube elements 18, reaches the Ausgangsammeikanal 11 for discharging the heated heat carrier through the radially arranged Abführungs- and connecting pipes 16 of the helical coils. The second heated heat carrier is discharged from the Ausgangsammeikanal 11 by means of the nozzle 22 for the discharge of the heat carrier. The heat exchanger is intended for operation at high temperatures of the heating medium of 650 to 900 ° C, which is why all collecting ducts and the radially executed connecting pipes 16 of the helical coils 15 are covered with a protective lining 17. Example of operation of the ring heat exchanger for high temperatures.

Durch den Stutzen 3 für die Zuführung des Heizmediums zum mit einer Auskleidung versehenen Ringraum (größter Durchmesser— 1 302mm, kleinster Durchmesser 870mm) gelangt das Heizmedium (Vergasungsgas) in einer Menge von 5100Nm³/h und mit einer Temperatur von ca. 920°C sowie mit einem Druck von 2,75MPa gelangt das Heizmedium in den Ringraum. Danach gelangt es zur oberen Wärmeübertragungssektion, die als Dampfüberhitzer dient. In die obere Wärmeübertragungssektion, die aus vier Paketen 14 mit je sechs Schlangen (Rohr 32 x 4) besteht, wird durch den Stutzen 21 und den Sammelkanal 10 Wasserdampf in einer Menge von 4300kg/h-mit einer Temperatur von 249°C und einem Druck von 4,0 MPa eingespeist. Unter Gegenstrombewegung steht für Wasserdampf und Vergasungsgas eine Wärmeübertragungsfläche von 30 m² zur Verfugung bei einer mittleren logarithmischen Temperaturdifferenz von ~500grd. und einem Wärmeübertragungskoeffizienten von 560kkal/m² h grd, wobei die Gesamthöhe der Pakete 1,6 m beträgt (Höhe des Systemes der Übergangsabschnitte der Rohre der Rohrschlangen ~0,4m). Durch die Wärmeübertragung wird der Wasserdampf bis auf 39O⁰C erhitzt und über den Ausgangssammeikanal 11 und den Stutzen 22 aus dem Wärmeübertrager abgegeben. Das auf 730⁰C abgekühlte Vergasungsgas gelangt in die untere Wärmeübertragungssektion, wo es dem Aufheizen von Wasser dient. In die untere Wärmeübertragungssektion, die ebenfalls aus vier Paketen von je sechs Rohrschlangen in jedem Paket (Rohr 32 χ 4) besteht, wird durch den Stutzen 19 und dem Anschlußrohr 16 Wasser in einer Menge von 43000 kg/h bei einer Temperatur von 104³C und einem Druck von 4,0MPa zugeführt. Die Bewegung des Wärmeträgers wird wie schon im ersten Fall nach dem Gegenstromprinzip realisiert. Die Wärmeübertragungsfläche beträgt ~ 150 m², die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ~280°C und der Wärmeübertragungskoeffizient 220kkal/m² h grd.Through the nozzle 3 for the supply of the heating medium to the lined annular space (largest diameter - 1 302mm, smallest diameter 870mm), the heating medium (gasification gas) in an amount of 5100Nm ³ / h and at a temperature of about 920 ° C. as well as with a pressure of 2.75MPa, the heating medium enters the annulus. After that it passes to the upper heat transfer section, which serves as a steam superheater. In the upper heat transfer section, which consists of four packages 14 each with six coils (tube 32 x 4), through the nozzle 21 and the collecting channel 10 steam in an amount of 4300kg / h with a temperature of 249 ° C and a pressure of 4.0 MPa. Under countercurrent motion there is a heat transfer area of 30 m ² available for steam and gasification gas with a mean logarithmic temperature difference of ~ 500grd. and a heat transfer coefficient of 560kcal / m ² h grd, the total height of the packages being 1.6 m (height of the system of transition sections of pipe coils ~ 0.4m). By the heat transfer, the steam is heated up to 39O ⁰ C and discharged via the Ausgangsammeikanal 11 and the nozzle 22 from the heat exchanger. The cooled to 730 ⁰ C gasification gas enters the lower heat transfer section, where it serves to heat water. In the lower heat transfer section, which also consists of four packages of six coils in each package (pipe 32 χ 4) is through the nozzle 19 and the connecting pipe 16 water in an amount of 43000 kg / h at a temperature of 104 ³ C. and fed to a pressure of 4.0MPa. The movement of the heat carrier is realized as in the first case according to the countercurrent principle. The heat transfer area is ~ 150 m ² , the mean logarithmic temperature difference ~ 280 ° C and the heat transfer coefficient 220kkal / m ² h grd.

Die Gesamthöhe der Pakete beträgt ~ 6,6 m (Höhe des Systemes der Übergangselemente der Rohre der Rohrschlangen ~0,4m). Durch die Wärmeübertragung wird das Wasser bis auf 249^QC erwärmt und durch die Sammelleitung 9 und den Stutzen 20 aus dem Wärmeübertrager abgeführt. Das bis auf-einsT-emperstur von 250⁰C abgekühlte Vergasungsgas wird durch den Stutzen^ für die Abführung des Heizmediums aus dem Wärmeübertrager abgeführt.The total height of the packages is ~ 6,6 m (height of the system of transition elements of the tubes of the coils ~ 0,4m). By the heat transfer, the water is heated to 249 ^Q C and discharged through the manifold 9 and the nozzle 20 from the heat exchanger. The up-to-once emperstur of 250 ⁰ C cooled gasification gas is discharged through the nozzle ^ for the discharge of the heating medium from the heat exchanger.

Wie aus dem angeführten Beispiel ersichtlich, kann der Ringwärmeübertrager erfolgreich für die Nutzung der Abwärme der Vergasungsgase mit einer Temperatur von 90p°C und einem Druck von 2,75 MPa genutzt werden, wobei die Wärme zur Erhitzung \/ArQphifa/Hanor i\/!*aHion im unHianonHon Coil \tr\r\ VA/^t?^«»· nnH Pl^r«r^-f ^λ«, ι+-»+ ι»>η·»-Ιηη ^~._ηηAs can be seen from the example given, the ring heat exchanger can be successfully used for the utilization of the waste heat of the gasification gases with a temperature of 90p ° C and a pressure of 2.75 MPa, whereby the heat for heating \ / ArQphifa / Hanor i \ /! * aHion in unHianonHon Coil \ tr \ r \ VA / ^ t? ^ «" · nnH Pl ^ r « r ^ -f ^ λ«, ι + - »+ ι»> η · »-ηηη ^ ~. _η η

Claims

Invention claims:

1. It is not possible to use the specified device for a temperature range of the heat carrier of 650 ⁰ C to 90O ⁰ C, since a burn-through of the feed system for the heating medium, which consists of the cantilevered collecting ducts and the supply pipes.

1. ring heat exchanger consisting of a lined cylindrical jacket with nozzles for the supply and discharge of a heating medium, a lined lid with coaxial built-in collecting channels for the supply and discharge of a heat carrier to be heated and in height superimposed heat transfer sections consisting of coaxial ring packets formed by helical coils of equal pitch between the turns connected to the collecting ducts for the supply and discharge of the heat carrier to be heated by connecting tubes, characterized in that the connecting tubes are arranged radially, the coaxial annular packs of the same number of helical Coils are made with the same number of turns, wherein each heat transfer section has a system of transition tube elements that the coils of the maximum diameter package connects with the coils of the package with minimum diameter and the coils of the package with the diameter following on the maximum, are connected with the coils of the package with the diameter preceding the minimum, etc. and wherein the manifolds for the feeder and the Dissipation of the heat carrier to be heated and the connecting pipes are arranged in a lining layer.

2. The extraordinary complexity of the construction and its operation including the assembly, disassembly, maintenance due to the use of cantilevered supply and discharge collection channels requires the passage of all the connecting tubes of the coils through the shell to realize.

2. Ring heat exchanger according to claim 1, characterized in that the system of the transition elements is arranged in the middle of the height of each heat transfer section.

For this 1 page drawing

The invention relates to a ring heat exchanger, which is used in the chemical industry and in the energy industry, when the temperature of the heating medium is 650 to 900 ° C, z. As in the cooling of gases from the gasification of a solid fuel.

Characteristic of the known technical solutions

It is known a ring heat exchanger consisting of a cylindrical shell with inlet and outlet nozzles, the central core, some Zuführungssammeikanälen and some Abführungssammelkanälen, - arranged one above the other in the axial direction of the shell heat transfer sections consisting of annular packets of constant diameter, concentric with the central core and are arranged to the shell and consist of helical coils with connecting tubes, the ends of which are fixed to the Zuführungssammeikanälen and Abführungssammelkanälen. The distance between the packages is variable and the coils have their own spacing in that package. This achieves balancing the length of the coils in all packages (UHS-SU 361070, Kl. F 28 D, 7/02, D. L Glizmanenko "Generation of oxygen", 1972, page 431).

The named construction is used at low temperatures of the heat carrier - mainly below 0 °. This ring heat exchanger has the following major disadvantages:

3. Insufficient compactness of the heat exchanger (i.e., a low content of heat transfer surface per unit volume of the heat exchanger) because of the presence of a central core which, taking into account its large volume, does not perform a useful function.

4. The extraordinary complexity of manufacturing the heat exchanger, which is related to the fact that the number of tubes and the number of tube turns in each package is not constant and this in turn requires specialized equipment for manufacturing.

The heat exchanger to be registered comes with regard to the technical nature and the structural design of a ring heat exchanger closest, which consists of a cylindrical shell with a nozzle for the supply and discharge of the heating medium, a cover for the jacket with collecting ducts for the supply and discharge of the heating medium, consisting of supply and discharge chambers, which are installed coaxially, and which consist of the distribution and collection chambers, which are arranged radially, and the heat transfer section, which consists of coaxial packages, which are made of helical coils with the same pitch. The distribution chambers and the collection chambers are connected to the heat transfer section by axially arranged connection pipes. Between the turns of the coils snaking intermediate walls are arranged. All coil packages have the same distance between the tubes of the coil and the same number of turns (A. M.Baklastev "Design, installation and operation of thermal systems", 1970, page 22).

This ring heat exchanger works in the following manner. The heat carrier to be heated enters the collecting channel arranged in the axial direction for the supply of the heat carrier, continues into the radial distribution chambers and through vertically arranged connecting tubes into the helical tube coils. From the pipe coils of the heat transfer medium passes through the vertically arranged connecting pipes in the radially arranged collecting chamber and is discharged through the discharge chamber of Abführungssammelkanales from the heat exchanger. The heating medium passes through the nozzle for the supply of the heating medium, moves through the spiral channels down and is discharged through the nozzle for the discharge of the heating medium. The named heat exchanger is intended for the overheating of water vapor.