DE1024991B - Cooler, especially for sulfur-containing exhaust gases with high dust content - Google Patents

Cooler, especially for sulfur-containing exhaust gases with high dust content

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DE1024991B
DE1024991B DEI7922A DEI0007922A DE1024991B DE 1024991 B DE1024991 B DE 1024991B DE I7922 A DEI7922 A DE I7922A DE I0007922 A DEI0007922 A DE I0007922A DE 1024991 B DE1024991 B DE 1024991B
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Dipl-Ing Heinz Jacobs
Dipl-Ing Friedbert Heyn
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IND CO KLEINEWEFERS KONST
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IND CO KLEINEWEFERS KONST
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/24—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with fire tubes or flue ways traversing feed-water vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler, der insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt Verwendung finden soll. Bei der Verfeuerung schwefel- und vanadinhaltiger Brennstoffe tritt naturgemäß Bildung von SO2 auf, das durch das Vanadium sowie durch Eisenoxyd, die als Katalysatoren wirken, sowohl am Brenner als auch durch den Sauerstoff der in den Rauchgasstrom dringenden Falschluft zu S O3 oxydiert wird. Der S O2- bzw. S O3-Gehalt in den Rauchgasen bewirkt eine Taupunkterhöhung gegenüber einem reinen Rauchgas-Wasserdampf-Gemisch ohne S O2- oder S O3-Gehalt.The invention relates to a cooler which is to be used in particular for sulfur-containing exhaust gases with a high dust content. When fuels containing sulfur and vanadium are burned, SO 2 naturally occurs, which is oxidized to SO 3 by the vanadium and iron oxide, which act as catalysts, both on the burner and by the oxygen in the false air entering the flue gas flow. The SO 2 or SO 3 content in the flue gases causes an increase in the dew point compared to a pure flue gas / water vapor mixture without SO 2 or SO 3 content.

Hat ein im Rauchgasstrom liegender Luftvorwärmer eine Wandungstemperatur, die unter dem Taupunkt der Rauchgase liegt, so kommt es zu Schwefelsäurekondensation, die zu Korrosion und somit Zerstörung des Wärmeaustauschers führt. Zur Vermeidung dieser Korrosion muß die Wandungstemperatur des Wärmeaustauscherelementes also über den Taupunkt gehoben werden. Dies kann in bekannter Weise so geschehen, daß man die rauchgasseitige Heizfläche durch Anbringen von Rippen vergrößert und die luftseitige Heizfläche glatt und damit sehr klein im Verhältnis zur rauchgasseitigen ausführt. Dadurch gleicht sich die Wandungstemperatur auch bei niedrigen Lufttemperaturen weitgehend an die Rauchgastemperatur an. Durch Senkung der Wärmeübergangszahl auf der Luftseite, durch Senkung der Luftgeschwindigkeit und Erhöhung der Rauchgasgeschwindigkeit und damit Erhöhung der Wärmeübergangszahl auf der Rauchgasseite kann die Wandungstemperatur außerdem weitgehend in bekannter Weise an die Rauchgastemperatur angeglichen werden, so daß die Taupunkttemperatur an der Elementwand nicht unterschritten wird.If an air preheater in the flue gas flow has a wall temperature that is below the dew point the flue gases, sulfuric acid condensation occurs, which leads to corrosion and thus destruction of the heat exchanger leads. To avoid this corrosion, the wall temperature of the heat exchanger element are raised above the dew point. This can be done in a known manner done in such a way that the flue gas side heating surface is enlarged by attaching ribs and the air side The heating surface is smooth and therefore very small in relation to the flue gas side. This equals the wall temperature largely corresponds to the flue gas temperature, even at low air temperatures at. By lowering the heat transfer coefficient on the air side, by lowering the air speed and Increase in the flue gas speed and thus increase the heat transfer coefficient on the flue gas side the wall temperature can also largely be adjusted to the flue gas temperature in a known manner adjusted so that the dew point temperature on the element wall is not undershot will.

Führen die Rauchgase außer SO2 bzw. SO3 großeDo the flue gases other than SO 2 or SO 3 large

bi Röbi Rö

2 32 3

Staubmengen mit sich, die z. B. beim Rösten von Schwefelkies oder beim Verhütten von Kupfererzen anfallen, so ist es möglich, zur Erhöhung der Wandungstemperatur die rauchgasberührte Heizfläche in der üblichen Form durch Anbringen von Rippen zu vergrößern, weil sich der rauchgasseitige Querschnitt nach kurzer Zeit infolge begünstigter Ablagerungsmöglichkeiten durch die Rippen zusetzen würde. Die rauchgasberührte Heizfläche muß also vollkommen glatt sein, um einem Ansetzen des Staubes weitgehend entgegenzuwi rken.Amount of dust with it, the z. B. when roasting pebbles or smelting copper ores accrue, it is possible to increase the wall temperature in the heating surface in contact with the flue gas to enlarge the usual shape by attaching ribs, because the cross section on the flue gas side would clog after a short time as a result of favored deposition possibilities through the ribs. the The heating surface in contact with flue gas must therefore be completely smooth in order to largely prevent the accumulation of dust to counteract.

Die bisher bekannten außen glatten Rohre wirken zwar der Verschmutzung weitgehend entgegen, begünstigen jedoch an den im Strömungsschatten der Rauchgase liegenden Elementrücken eine Bildung von Staubnestern, die Schwefel enthalten. Es zeigt sich, daß die Korrosion des Wärmeaustauschelementes beim übergang von Elementrücken zu den Seitenwand«!The previously known smooth outside pipes counteract, to a large extent, the pollution however, a formation of Dust nests that contain sulfur. It turns out that the corrosion of the heat exchange element when transition from the back of the element to the side wall «!

Kühler, insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem StaubgehaltCooler, especially for sulfur-containing exhaust gases with a high dust content

Anmelder:Applicant:

Industrie-Companie KleinewefersIndustrie-Companie Kleinewefers

Konstraktions- und Handelsgesellschaft m.b.H., Krefeld, Melanchthonstr. 5Konstraktions- und Handelsgesellschaft m.b.H., Krefeld, Melanchthonstr. 5

Dipl.-Ing. Heinz Jacobs, Krefeld,Dipl.-Ing. Heinz Jacobs, Krefeld,

und Dipl.-Ing. Friedbert Heyn, Krefeld-Fischeln,and Dipl.-Ing. Friedbert Heyn, Krefeld-Fischeln,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

beginnt, also dort, wo sich zwischen die Elementrücken Staubnester eingelagert hatten. Der Grund für die Korrosion liegt darin, daß die Staubnester die Elementrücken isolieren, die durch die in den Rohren strömende Luft zu sehr gekühlt werden, so daß die Taupunkttemperatur unterschritten wird.begins, i.e. where dust pockets were embedded between the backs of the elements. The reason for that Corrosion lies in the fact that the dust pockets isolate the backs of the elements through the ones in the pipes flowing air are cooled too much so that the temperature falls below the dew point.

Die genannten Nachteile können dadurch vermieden werden, daß man auf die von anderen Kühlern her bekannte Ausführung zurückgreift, bei der in Strömungsrichtung der Abgase hintereinanderliegende, rohrförmige Kühlerelemente angeordnet werden, an deren senkrecht zu dieser Strömungsrichtung liegenden Front- und/oder Rückseiten je zwei etwa in Strömungsrichtung sich erstreckende Längsrippen vorgesehen sind. Bei solchen Kühlern besteht die Gefahr, daß der zwischen den Längsrippen liegende Teil der Rohrwandung, weil er den Rauchgasen nur in geringem Maße ausgesetzt ist, bis unter die Taupunkttemperatur gekühlt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei einem solchen Kühler lediglich an den Front-und Rückseiten der Elemente durch zusätzliche Wände Toträume zu schaffen. Diese Toträume bewirken, daß der zwischen den Rippen liegende Teil der Rohrwandung durch die zusätzliche Wand vor Säureeinflüssen bewahrt bleibt. Die zusätzliche äußere Wand, die den Rauchgasen und dem schwefelhaltigen Staub ausgesetzt ist, wird durch das in dem Totraum enthaltene stehende Luftpolster gegen zu starke Abkühlung geschützt, so daß keine Korrosion auftritt. Andererseits bleiben die Seitenflächen der Kühlelemente, die nicht durch zu starke Kühlung gefährdet sind, weil sie den zuströmenden Rauchgasen ausgesetzt sind, hinsichtlich des Wärmeüberganges unbeeinträchtigt.The disadvantages mentioned can be avoided by relying on the other coolers known design uses, in which in the flow direction of the exhaust gases one behind the other, tubular cooler elements are arranged, at their lying perpendicular to this flow direction Front and / or rear sides are each provided with two longitudinal ribs extending approximately in the direction of flow are. With such coolers there is a risk that the part lying between the longitudinal ribs of the Pipe wall, because it is only exposed to a small extent to the flue gases, down to below the dew point temperature is cooled. To remedy this situation, it is proposed according to the invention in a such a cooler only to the front and rear sides of the elements by additional walls to dead spaces create. These dead spaces have the effect that the part of the pipe wall lying between the ribs through the additional wall is protected from the effects of acid. The additional outer wall that the smoke gases and is exposed to the sulfur-containing dust, is due to the standing air cushion contained in the dead space Protected against excessive cooling so that no corrosion occurs. On the other hand, they stay Side surfaces of the cooling elements that are not endangered by excessive cooling because they affect the inflowing Are exposed to smoke gases, unaffected in terms of heat transfer.

Es ist zwar bekannt, Luftpolster an Vorwärmerrohren zur Erhöhung der Wandungstemperatur vor-It is known to use air cushions on preheater pipes to increase the wall temperature.

709 907/283709 907/283

zusehen, um eine zu starke Abkühlung unter den Taupunkt bei Verwendung schwefelhaltiger Abgase zu vermeiden. Diese Luftpolster waren aber rundherum um die Rohre vorgesehen. Demzufolge war der Wärmeübergang und damit der Wirkungsgrad des Kühlers erheblich beeinträchtigt. Dadurch, daß bei der Erfindung die Vorwärmerrohre grundsätzlich Zonen, an denen eine zu starke Abkühlung nicht erfolgen kann, weil diese Abschnitte den strömenden Rauchgasen unmittelbar ausgesetzt sind, und andererseits solche Zonen aufweisen, die im Strömungsschatten liegen und daher eine zu starke Abkühlung erfahren, so ergibt sich der Vorteil, daß nur die letztgenannten Zonen durch ein isolierendes Polster geschützt werden müssen und die erstgenannten Zonen hinsichtlich der Wärmeübertragung nicht beeinträchtigt sind. Die Folge davon ist ein wesentlich höherer Wirkungsgrad der Kühler gemäß der Erfindung gegenüber bekannten Ausführungen. watch to cool too much below the dew point when using sulfur-containing exhaust gases avoid. However, these air cushions were provided all around the pipes. As a result, the heat transfer was and thus the efficiency of the cooler is significantly impaired. Because in the invention the preheater pipes are basically zones where excessive cooling cannot take place, because these sections are directly exposed to the flowing smoke gases, and on the other hand such This results in zones that are in the shadow of the flow and therefore experience too much cooling the advantage that only the last-mentioned zones have to be protected by an insulating pad and the first-mentioned zones are not impaired in terms of heat transfer. The consequence of this is a significantly higher efficiency of the cooler according to the invention compared to known designs.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele yon Kühlern gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, two exemplary embodiments of coolers according to the invention are shown, and although shows

Fig. 1 ein Kühlerelement im Querschnitt,1 shows a radiator element in cross section,

Fig. 2 in der Seitenansicht,Fig. 2 in side view,

Fig. 3 eine Abänderung der Elemente im Querschnitt undFig. 3 shows a modification of the elements in cross section and

Fig. 4 einen Kühler mit Elementen nach Fig. 1 und 2.4 shows a cooler with elements according to FIGS. 1 and 2.

Die Elemente bestehen aus der Frontseite 1, den beiden Seitenwänden 2 und dem Rücken 3, wobei in üblicher Wreise Abschlußflansche 4 vorgesehen sind. Die Kühlerelemente sind an der senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase liegenden Frontseite 1 und der Rückenseite 3 mit Rippen 5 versehen, die bei benachbarten Elementen aneinanderstoßen, wie in Fig. 4 angegeben ist. Es entstehen hierbei Zwischenräume zwischen den Rippen 5, die vorteilhaft durch eine keramische Masse 6 od. dgl. ausgefüllt werden können. Man vermeidet auf diese Weise eine Staubablagerung zwischen den Elementen.The elements consist of the front side 1, the two side walls 2 and the back 3, wherein r in the usual w ay end flanges 4 are provided. The cooler elements are provided with ribs 5 on the front side 1, which is perpendicular to the flow direction of the exhaust gases, and on the back side 3, which ribs abut one another in the case of adjacent elements, as is indicated in FIG. 4. This creates spaces between the ribs 5, which can advantageously be filled with a ceramic compound 6 or the like. In this way, dust is avoided between the elements.

Es zeigte sich, daß die Korrosion der Elemente beim Übergang vom Elementenrücken 3 zu den Seitenwänden 2 oder auch zwischen der Frontseite 1 und den Seitenwänden 2 beginnt, also dort, wo sich zwischen den Elementen Staubnester einlagern können. Gemäß der Erfindung werden nun die Elemente an der Front- und an der Rückenseite mit Zwischenwänden 7 und 8 versehen, wodurch Toträume 9 entstehen, die von der Luft nicht durchströmt werden. Hierdurch wird die gewünschte Temperaturerhöhung an den Front- und Stirnseiten der Elemente erreicht.It was found that the corrosion of the elements in the transition from the element back 3 to the side walls 2 or between the front 1 and the side walls 2 begins, that is, where there is between can store pockets of dust in the elements. According to the invention, the elements on the front are now and provided on the back with partitions 7 and 8, whereby dead spaces 9 arise from the Air cannot flow through it. This results in the desired temperature increase on the front and Reached the end faces of the elements.

Eine Abwandlung der Elemente zeigt Fig. 3, hierbei sind die Elemente selbst durch Rohre 10 gebildet, die auch in Strömungsrichtung der Abgase mit Rippen 5 ausgerüstet werden. Hierbei ist die Ausbildung so, daß die Rippen des einen Elementes sich etwa an das Nachbarelement anlegen, wobei aber auch der entsprechende Hohlraum 11 durch eine Masse ausgefüllt wird. Bei dieser Ausführung werden ebenfalls Wände 7 angebracht, so daß auch hierbei Hohlräume 9 entstehen, die nicht von der Luft durchströmt werden und eine Abkühlung derjenigen Teile des Elementes vermeiden, die nicht unmittelbar von den durchströmenden Abgasen berührt werden.A modification of the elements is shown in FIG. 3, here the elements themselves are formed by tubes 10, which are also equipped with ribs 5 in the direction of flow of the exhaust gases. Here is the training so that the ribs of one element are applied approximately to the neighboring element, but also the corresponding one Cavity 11 is filled by a mass. In this version, walls 7 attached, so that here, too, cavities 9 arise which are not traversed by the air and Avoid cooling down those parts of the element that are not directly affected by the Exhaust gases are touched.

Claims (2)

°'° Patentansprüche° '° claims 1. Kühler, insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt, mit in Strömungsrichtung der Abgase hintereinanderliegenden, 1. Cooler, especially for sulfur-containing exhaust gases with a high dust content, with one behind the other in the flow direction of the exhaust gases, rohrförmigen Kühlerelementen, an deren senkrecht zu dieser Strömungsrichtung liegenden Front- und/oder Rückseiten je zwei etwa in Strömungsrichtung sich erstreckende Längsrippen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich an den Front- und Rückseiten der Elemente durch zusätzliche Wände (7, 8) Toträume (9) geschaffen sind.tubular cooler elements, on the front of which is perpendicular to this flow direction and / or rear sides are each provided with two longitudinal ribs extending approximately in the direction of flow are, characterized in that only on the front and back of the elements through additional walls (7, 8) dead spaces (9) are created. 2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Rippen (5) gebildete Zwischenraum zwischen dem Rücken eines Elementes und der Front des nächsten Elementes mit einer nicht brennbaren und gut haftenden Masse, z. B. durch eine keramische Masse, ausgefüllt ist.2. Cooler according to claim 1, characterized in that the space formed by ribs (5) between the back of one element and the front of the next element with a non-flammable and well-adhering mass, e.g. B. is filled by a ceramic mass. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 894 247, 831 263, 826 927, 724 762, 694410, 690 676;German Patent Nos. 894 247, 831 263, 826 927, 724 762, 694410, 690 676; französische Patentschrift Nr. 1 004 820;
USA.-Patentschrift Nr. 2 185 929.French Patent No. 1 004 820;
U.S. Patent No. 2,185,929. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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