DE1129517B

DE1129517B - Direkt befeuerter Erhitzer

Info

Publication number: DE1129517B
Application number: DEF21486A
Authority: DE
Inventors: Charles Bliss
Original assignee: Foster Wheeler Ltd
Current assignee: Amec Foster Wheeler Holdings Ltd
Priority date: 1955-10-25
Filing date: 1956-10-24
Publication date: 1962-05-17

Description

Direkt befeuerter Erhitzer Die Erfindung betrifft einen direkt befeuerten Erhitzer, insbesondere zum Erhitzen von flüssigen Metallen wie Natrium.
Es ist bekannt, die Heizrohre eines Erhitzers durch je einen Brenner zu beheizen und die Abgase dieser Heizrohre nach Umkehrung ihrer Strömungsrichtung in ein nachgeschaltetes zweites Rohrbündel zu leiten. Wenn die beiden Rohrbündel innerhalb eines einzigen Behälters vorgesehen werden, so ergibt sich ein zweckmäßiger Aufbau, und die in den Verbrennungsgasen enthaltene Wärme kann einigermaßen gut ausgenutzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Ausnutzung der Verbrennungsgase noch zu verbessern und diese auch noch zur Luftvorwärmung -heranzuziehen, ohne dafür einen besonderen Luftvorwärmer einzusetzen.
Gemäß der Erfindung ist der Erhitzer so ausgebildet, daß der Erhitzerbehälter in zwei konzentrisch liegende Kammern unterteilt ist, von denen die ringförmige äußere Kammer die von den Brennern unmittelbar beheizten Heizrohre und ein zweites die Abgase dieser Heizrohre aufnehmendes Bündel von Heizrohren zum Erhitzen des durch die äußere Kammer ,strömenden Mediums enthält, während in der inneren zylindrischen Kammer ein drittes die Abgase des zweiten Rohrbündels aufnehmendes Bündel von Heizrohren zum Erhitzen der durch die innere Kammer strömenden Verbrennungsluft für die Brenner vorgesehen ist.
Mit diesem Erhitzer kann eine Flüssigkeit, insbesondere ein flüssiges Metall wie Natrium, unter wirtschaftlicher Ausnutzung der Wärmeenergie des Heizmittels auf die gewünschte Temperatur gebracht werden, und zugleich wird durch den im Erhitzer selbst enthaltenen Luftvorwärmeteil die restliche Wärme der Verbrennungsgase zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwertet.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Erhitzers, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt des Erhitzers in größerem Maßstab, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 in weiterer Vergrößerung.
An einer Stirnseite des zylindrischen Erhitzerbehälters 12 ist eine Reihe von Brennern 14 befestigt, die in eine ringförmige, durch ein Gehäuse 16 gebildete Kammer 15 hineinragen.
Jedem Brenner 14 ist ein von der zu erhitzenden Flüssigkeit umspültes Heizrohr 17 zugeordnet, das am Behälter 12 dicht an seiner Innenwand entlangläuft. Die beiden Enden der Heizrohre 17 sitzen in ringförmigen Rohrböden 18, 19 und ragen über diese Böden etwas hinaus. Die Düsen der Brenner 14 in der Kammer 15 liegen in Abstand von den Heizrohren 17, und die Brennerflamme geht in die Rohre hinein, so daß die Verbrennungsgase durch die Heizrohre 17 strömen.
Die durch den Rohrboden 19 durchgehenden Enden der Heizrohre 17 münden in eine Kammer 20 eines Gehäuses 21, das am Behälter 12 befestigt ist. Die Verbrennungsgase strömen aus den Heizrohren 17 in die Kammer 20 ein und gelangen dann in eine Reihe von Heizrohren 23, die in gleicher Weise in den ringförmigen Rohrböden 18, 19 sitzen und konzentrisch zu den Heizrohren 17 liegen. Der Durchmesser der Heizrohre 23 ist kleiner als der der Heizrohre 17. Die Enden der Heizrohre 23 ragen etwas über den Rohrboden 18 hinaus in eine Kammer 24 nahe der Kammer 15 hinein. Die durch die Heizrohre 23 strömenden Verbrennungsgase treten also in die Kammer 24 ein und gelangen dann in ein Bündel von Heizrohren 25, die wieder konzentrisch zu den Heizrohren 17 und 23 liegen. Die beiden Enden der Heizrohre 25 sitzen in ringförmigen Rohrböden 26 und 27. Der Durchmesser der Heizrohre 25 ist kleiner als der der Heizrohre 23. Aus den Heizrohren 25 strömen die Verbrennungsgase in die Kammer 28 eines Gehäuses 29 ein, die über eine Leitung mit einem Abzug 30 in Verbindung steht.
Konzentrisch innerhalb des Behälters 12 liegt ein Zylinder 32, der den Behälter 12 in eine äußere Kammer 33 und eine innere Kammer 34 aufteilt. Die Kammer 33 enthält die Heizrohre 27 und 23, während sich die Heizrohre 25 in der Kammer 34 befinden. Durch einen Einlaß 35, der oben auf dem Behälter 12 dicht neben dem Rohrboden 18 vorgesehen ist, strömt kaltes, flüssiges Natrium in die Kammer 33 ein, und zwar geht das flüssige Natrium durch eine durchlochte zylindrische Verteilerplatte 36 hindurch, die sich ungefähr über die halbe Länge des Behälters 12 erstreckt und das .Natrium gleichmäßig über die Heizrohre 17 und 23 verteilt. In der Kammer 33 ist ferner quer zum Behälter 12 ein Paar ringförmige Trennwände 37 und 38 vorgesehen. Der äußere Rand der Trennwand 37 ist am Gehäuse 12 angeschweißt, während der innere Rand in geringem Abstand vom Zylinder 32 liegt. Die Trennwand 38 ist parallel zur Trennwand 37 angeordnet, und ihre äußeren und inneren Ränder liegen in Abstand vom Behälter 12 und vom Zylinder 32. Zwischen den Bündeln der Heizrohre 17 und 23 befindet sich ein Zylinder 39, der konzentrisch zum Behälter 12 und zum Zylinder 32 liegt und mit seinen beiden Enden an den Trennwänden 37 und 38 befestigt ist. Der Zylinder 39 wirkt mit den Trennwänden 37 und 38 zusammen und bildet mit ihnen ein Paar ringförmige Kammern 40 und 41, wobei die Kammer 40 einen Teil der Länge der Heizrohre 17 und die Kammer 41 einen Teil der Länge der Heizrohre 23 enthält. Eine ringförmige Trennwand 42 in der Kammer 41 in der Mitte zwischen den Trennwänden 37 und 38 ist mit ihrem inneren Rand am Zylinder 32 befestigt, während ihr äußerer Rand in Abstand vom Zylinder 39 liegt. Eine entsprechende ringförmige Trennwand 43 befindet sich in der Kammer 40 in gleicher Ebene mit der Trennwand 42 und ist mit ihrem äußeren Rand am Behälter 12 befestigt, während der innere Rand in Abstand vom Zylinder 39 liegt.
Das Natrium im Raum zwischen dem Rohrboden 18 und der Trennwand 37 geht durch den Spalt zwischen dem inneren Rand der Trennwand 37 und dem Zylinder 32 hindurch und tritt in den Teil der Kammer 41 ein, der durch die Trennwände 37 und 42 begrenzt wird. Es fließt dann durch den Spalt zwischen dem äußeren Rand der Trennwand 42 und dem Zylinder 39 in den anderen Teil der Kammer 41 ein und verläßt diese Kammer durch den Spalt zwischen dem inneren Rand der Trennwand 38 und dem Zylinder 32. Das Natrium in dem Teil des Außenraums 33, das von der Trennwand 38 und dem Rohrboden 19 eingeschlossen ist, fließt über den Außenrand der Trennwand 38 in den Teil der Kammer 40 ein, der von den Trennwänden 43 und 38 begrenzt wird. Aus diesem Teil der Kammer 40 gelangt das Natrium durch den Spalt zwischen dem innerenRand der ringförmigen Trennwand 43 und dem Zylinder 39 in den anderen Teil der Kammer 40, der durch die Trennwände 37 und 43 bestimmt wird. Aus der Kammer 40 strömt das flüssige Natrium durch einen Auslaß 45, der oben am Behälter dicht neben der Trennwand 37 vorgesehen ist, ab.
Ein rohrförmiger Durchgang 46 im Gehäuse 29 steht mittels einer Leitung 47 mit einem Zentrifugalgebläse 48 in Verbindung. Die vom Gebläse 48 gelieferte Luft gelangt durch den Durchgang 46 in den kreisförmigen Kanal 49, der den mittleren Teil des Raums 34 bildet. Drei Leitwände 50 im Kanal 49 bewirken ein Strömen der Luft um die Heizrohre 25 im Gegenstrom zur Strömung der Verbrennungsgase. Die vorgewärmte Luft wird aus dem Kanal 49 durch ein öffnung 51 im Rohrboden 26 abgezogen und strömt in eine Kammer 52 des Gehäuses 16, aus der sie mittels Leitungen 53 zu den Brennern 14 geführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Direkt befeuerter Erhitzer, bei dem Heizrohre durch je einen Brenner beheizt werden und die Abgase dieser Heizrohre nach Umkehrung ihrer Strömungsrichtung in ein nachgeschaltetes zweites Rohrbündel gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzerbehälter (12) in zwei konzentrisch liegende Kammern (33, 34) unterteilt ist, von denen die ringförmige äußere Kammer (33) die von den Brennern unmittelbar beheizten Heizrohre (17) und ein zweites, die Abgase dieser Heizrohre (17) aufnehmendes Bündel von Heizrohren (23) zum Erhitzen des durch die äußere Kammer strömenden Mediums enthält, während in der inneren zylindrischen Kammer (34) ein drittes, die Abgase des zweiten Rohrbündels (23) aufnehmendes Bündel von Heizrohren (25) zum Erhitzen der durch die innere Kammer strömenden Verbrennungsluft für die Brenner (14) vorgesehen ist.
2. Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußweg für das zu erwärmende Medium durch eine Reihe von Trennwänden (37, 38, 39) bestimmt ist und zunächst über Teile des äußeren Bündels von Heizrohren (17) am Brennerende des Behälters (12), dann entlang des inneren Bündels von Heizrohren (23) entgegen dem Verbrennungsstrom in ihnen, ferner über Teile des äußeren Bündels von Heizrohren (17) am entgegengesetzten Ende des Behälters (12) und schließlich entlang des äußeren Bündels von Heizrohren entgegen dem Strom der Verbrennungsgase darin verläuft.
3. Erhitzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Heizrohre (25) des inneren Bündels kleiner ist als der der Heizrohre (23) des zweiten Bündels, deren Durchmesser wieder kleiner ist als der der Heizrohre (17) des äußeren Bündels.
4. Erhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Medium in den Behälter durch einen Teil einer gelochten, zylindrischen Verteilerplatte (36) eintritt und ihn durch einen Teil dieser Platte wieder verläßt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 442 558, 441467; österreichische Patentschrift Nr. 5532; USA.-Patentschriften Nr. 2 048 446, 1180 545, 1793178.