DE1501436A1

DE1501436A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE1501436A1
Application number: DE19651501436
Authority: DE
Inventors: Evert Graner
Original assignee: Svenska Maskinverken AB
Current assignee: Svenska Maskinverken AB
Priority date: 1964-01-17
Filing date: 1965-01-15
Publication date: 1969-07-03
Also published as: SE309046B; GB1092046A

Description

Patentanmeldung Wärneauatauaoher

Die Erfindung bezieht sioh auf einen Wärmeaustauscher, der sich aus im wesentlichen aenkreoht angeordneten Rippenrohren zusammensetzt, die in gleichartig ausgebildete parallele Platten eingebaut sind· Der erfindungsgemä£e Wärmeaustauaoher ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrtragplatte, die in einen Gaskanal eingebaut ist, mit einem eigenen Verteiler und Verteilerrohren ausgerüstet ist, wobei das Gas parallel aur Längsachse der Rohre von oben nach unten geleitet wird.

Bei den bis jetzt bekannten Wärmeaustauschern werden zusammengesetzte Rohre mit aus Gußeisen hergestellten Rippen oder glatte Stahlrohre verwendet, die so aufgebaut aind, daß die Rauchgase die fläche des Wärmeaustauschers im Kreuzstrom bestreichen. Die Reinigung geschieht hierbei in erster linie mit Hilfe des Sohießreinigungaverfahrens (shot oleaning method), duroh Erschüttern der Rohrschlangen oder in seltenen Fällen durch Abfegen. Die Haohteile dieser Bauarten von Wärmeauatauscherflachen bestehen darin, daß aioh ein niedriger färmedurchgangsbeiwert ergibt, daß es Schwierigkeiten maoht, aie ' während des Dauerbetriebs in einem sauberen Zustand au halten,

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oder daß die Gefahr einer mechanischen Beschädigung durch die Reinigungegeräte besteht, insbesondere dann, wenn der Wärmeaue tauscher zur Ausnutzung von Wärme dient, die in sehr ataubhaltigen Gasen enthalten ist, wie es bei der Verbrennung und Rückgewinnung von Chemikalien aus den in der Celluloseindustrie anfallenden flüssigkeiten der Fall ist· Bei dem trfindungagemäßen Wärmeaustauscher sind diese Nachteile der bis jetzt bekannten Bauarten von Wärmeaustauschern vermieden.

Ba ein Ende jedes Rohres gebogen ist, wird ein weiterer Vorteil erzielt, d. h. die Rohre erhalten eine sehr große Fähigkeit, die Wärmedehnung auszugleichen, wobei es gegebenenfalls möglich ist, relativ lange Rohre starr in eine ebenfalls starre Wand einzubauen. Ba keine Schweißverbindungen zwischen den Befestigungspunkten der Rohre vorhanden sind, kann man ferner zulassen, daß die Rohre eine Wärmedehnung ausgleichen, die größer ist, als es bei anderen Konstruktionen möglich wäre. Bie Fähigkeit, eine Wärmedehnung auszugleichen, die duroh die Verwendung gebogener Rohre erzielt wird, wird jedoch vorzugsweise noch dadurch vergrößert, daß mindesxens eine der gasdichten Wände, in die die Rohre eingebaut sind, nachgiebig ausgebildet wird. Dies kann z. B. in der Weise gesohehen, daß die Wände aus Platten aufgebaut werden, deren Kanten so angewinkelt sind, daß sie .flansche bilden, die sich unter einem Winkel von mehr als 90° gegenüber dem Hauptteil der Platten erstrecken, wobei die ireien Kanten dieser Flansche oenachbarter Platten duroh Schweißnähte so miteinander verbunden werden, daß zwisohen oenaohbarten Platten keilförmige Spalte entstehen.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungebeiepiels an Hand der Zeichnungen·

Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Schnitt den hinteren Teil eines Kessels mit einem erfindungagemäßen Wärmeaustauscher.

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt, auf welch· Weise die Rohre gemäß der Erfindung vorzugsweise in die gasdichten Wände eingebaut werden.

Gemäß Fig· 1 umfaßt der hintere Teil des schematisoh dargestellten Kessels den Feuerungeraum 1, oberhalb dessen der Keaseldom 2 angeordnet ist. Sie hintere Strahlungefläohe des Kessels ist nur teilweise bei 3 mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die Mit 4 bezeichnete Rückwand des Kessels wird durch im wesentlichen fest miteinander verbundenen Rippenrohre gebildet, die in großer Zahl in einen Verteilerkasten 5 eingebaut sind· Oberhalb des Verteilerkastens 5 ist eine dünn· Rohrwand 6 angeordnet, über welche die Rauchgase die Kesselfeuerung verlassen können, um von dort aus nach unten durch einen senkrechten Rauchkanal 7 zu strömen. In diesem Rauohkanal 7 ist ein Wärmeaustauscher angeordnet, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist;¹'Der Wärmeaustauscher besteht bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Wärmeübertragungarohren 8, die mit Rippen versehen und so angeordnet sind, daß sie sich in dem Rauohkanal parallel zur Längsaohse des Rauchkanals erstrecken. Diese Rohre sind an ihren oberen Enden gasdicht entweder in die obere Stirnwand 9 des Rauchkanals oder in den oberen Teil 10*der Seitenwand 10 des Rauch-

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kanals eingebaut. Außerhalb der Wände 9 und 10' sind die Rohre 8 mit Verteilerrohren 11 und 12 verbunden, die ihrerseits an Verteilerkästen 13 und 14 angeschlossen sind. Diese Verteilerkästen 13 und 14 sind in der in Fig. 1 bei 15 mit strichpunktierten linien angedeuteten Weise mit dem Kesseldom 2 verbunden. An ihren unteren Enden sind die Rohre 8 bei 16 umgebogen und gasdicht auf dem Rauchkanal 7 durch den unteren Teil 10" der Seitenwand 10 nach außen geführte Außerhalb des Wandabschnittes 10" sind die Rohre 8 mit Verteilerrohren 17 verbunden, die ebenfalls über Kästen 18 und hier nicht gezeigte Rohrleitungen an den Kesseldom 2 angeschlossen sind. Die Rohre 8 bestehen zwischen den Befestigungspunkten an den betreffenden Wänden jeweils aus einem Stück, d. h. innerhalb des Rauchkanals 7 sind keine Schweißverbindungen vorhanden. Gemäß Fig. 1 ist in die Wand des Rauchkanals 7 ein Schauloch mit einer Tür 19 vorgesehen, und ferner erkennt man mehrere Vorrichtungen 20 zum Entfernen von Ruß, die im vorliegenden Falle als Düsen zum Ausblasen von Dampf ausgebildet sind; jedoch könnte man diese Düsen auch durch andere geeignete Mittel zum Entiernen von Ruß ersetzen. An das untere Ende des Rauchkanals 7 schließt sich eine Rußtasche 21 an, die an ihrem unteren Ende mit einer Öffnung 22 zum Entfernen des Rußes versehen ist.

Von dem Rauchkanal 7 aus strömen die Rauchgase schräg nach oben durch einen Verbindungskanal 23 zu einem weiteren senkrechten Rauchkanal 7a, in dem ein Wärmeaustauscher angeordnet ist, dessen Konstruktion im wesentlichen mit derjenigen dea in

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aem Rauchkanal 7 angeordneten übereinstimme, abgesehen davon, daß keine Entsprechung bezüglich der Dampfsammelröhre 12 und des Sammelkastens 14 besteht. Aus diesem Grunde sind die Teile dieses Wärmeaustauschers mit den gleichen Bezeichnungen versehen worden, wie die Teile des Wärmeaustauschers in dem Rauchkanal 7, jedoch unter Beifügung des Kennbuchstabens a« Die vorstehend gegebene Beschreibung gilt somit im wesentlichen auch für den zweiten Wärmeaustauscher.

Die Rauchgase strömen aus dem Rauchkanal 7a über einen senkrechten Verbindungskanal 23a zum Einlaß eines weiteren senkrechten Rauchkanals 7b, in dem ein Wärmeaustauscher angeordnet ist, der im wesentlichen ebenso ausgebildet ist wie der in dem Rauchkanal 7a vorgesehene. Teile des dritten Wärmeaustauschers, die Teilen der schon beschriebenen Wärmeaustauschern entsprechen, sind daher mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch unter Beifügung des Kennbuchstabens b, bezeichnet.

Die Rauchkanäle 7a und 23a sind durch eine Wand 24 getrennt· Entsprechend sind die Rauchkanäle 23a und 7b durch eine Wand 25 getrennt, in deren unteren Teil eine Klappe 26 eingebaut ist, die es ermöglicht, erforderlichenfalls einen Teil der Gase umzuleiten. Schließlich werden die Rauchgase aus dem Rauchkanal 7b über einen sich daran anschließenden Kanal 27 abgeführt, nie es jeweils als zweckmäßig eraoheint.

Die Wärmeaustauscher in den Rauchkanälen 7a und 7b sind vorzugsweise in Reihe geschaltet und so angeordnet, daß eine Wärmeübertragung nach dem Gegenstromverfahren bewirkt wird.

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Dies gilt auch für den in dem Rauchkanal 7 angeordneten Wärmeaustauscherο

Der Grund dafür, daß der obere Teil des Wärmeaustauschers in dem Rauchkanal 7 anders ausgebildet ist als die oberen Teile der Wärmeaustauscher in den Rauchkanälen 7a und 7b, besteht darin, daß der Wärmeaustauscher in dem Rauchkanal 7 zum Erzeugen von Dampf dient, so daß mehr Raum für die Verteilerrohre und Verteilerkästen benötigt wird, mittels deren das erhaltene Gemisch aus siedendem Wasser und Dampf abgeführt wird, als es bei einem Wärmeaustauscher der Fall ist, in dem normalerweise kein Dampf erzeugt wird·

In Fig» 2 ist eine zweckmäßige Konstruktion der Wand 10 dargestellt, die vollständig oder gegebenenfalls nur in dem mit 10" bezeichneten Abschnitt als nachgiebige Konstruktion ausgebildet sein kann; gemäß Fig. ζ setzt sich die Wand 10 aus Platten 28 zusammen, deren Kanten so abgewinkelt sind, daß sie Flansche 29 bilden, die sich unter einem Winkel von mehr als 90° zum Hauptteil der Platte erstrecken, wobei die freien Kanten der Flansche mit Hilfe von Schweißnähten 30 miteinander so verbunden sind, daß zwischen benachbarten Platten keiltörmige Spalte vorhanden sind. Bei 32 und 33 erkennt man Schweißnähte, die bezogen auf den Rauchkanal auf der Außenseite der Wana 10 liegen. Durch diese nachgiebige Konstruktion der Wand wird die Fähigkeit der Wand, Wärme aufzunehmen, weiter gesteigert! hierzu trägt auch die Tatsache bei, daß die Rohre bei 16 umgebogen sind.

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Die Anwendung der Erfindung Deschränkt sich natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele, sondern man kann im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Abwandlungen vorsehen. Beispielsweise kann die Erfindung bei Wärmeaustauschern mit waagerechten Ronren angewendet werden. Ferner kann man die Konstruktion der verschiedenen Teile des Wärmeaustauschers und ihre Anordnung aDändern. Weiterhin kann man verschiedene Teile durch gleichwertige andere Teile ersetzen, und für den Fachmann ergeuen sich weitere Abwandlungsmöglichkeiten.

Patentansprüche: 909827/0696

Claims

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Patentansprüche

.J Wärmeaustauscher ι der sich aus im wesentlichen senkrechten Rippenrohren zusammensetzt, die in gleichartig geformte parallele Platten eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede dieser in einem Rauoh- oder Gaskanal angeordneten Platten mit eigenen Verteiler- und Abzweigungsrohren versehen ist, wobei das Gas parallel zur Achse der Roiire von oben nach unten strömt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Gruppen von Ronre tragenden Platten hintereinander angeordnet sind.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die Honre mindestens an einem .Ende um 90° umgebogen sind, um mit dem betreffenden Verteilerrohr verbunden werden zu können«
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre außerdem an bestimmten Punkten so gebogen sind, daß sie gereinigt werden können und daß eine geeignete Zahl von Vorrichtungen zum Abfegen der Rohre eingeführt werden kann.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in den verschiedenen Platten, in die die Rohre eingebaut sind, durch die erforderliche Anzahl von

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Schraub- oder Schweißverbindungen unterstützt werden, die . sämtliche in die gleiche Platte eingebauten Rohre verbinden.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rohre dort, wo sie in den Gaskanal eingeführt bzw. aus ihm herausgeführt sind, durch eine elastisch ausgebildete innere plattenförmige Wand erstrecken, wobei die Rohre in diese plattenförmige Wand gasdicht eingeschweißt sind.
7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr, das in eine Platte der erwähnten Art eingebaut ist, innerhalb des Gaskanala durch einen einzigen Rohrabschnitt gebildet wird, der innerhalb des Gaskanala Keine sich in der Umfangsrichtung erstreckende Verbindungsstelle aufweist.

Der Patentanwalt

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