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| ',@"lwi-vieaustauscher, insbesondere zum Eiihlen frischer |
| Spaltgase und/oder Synthesegase. |
| Die Erfindung bezieht sich atif einen 'llärmeaustauscher, insbe- |
| besondere zum Kühlen frischer Spaltgase und/oder Synthesegase, |
| die mit hohem Überdl°uck anfallen, aus im wesentlichen geraden |
| mit I:ängsrippen besetzten ;'lasserrohren, die mit einem Durchzugs- |
| gasser_ für des Heizmittel freilassenden Abstand zueinander
ange- |
| ordnete uarallele und durch das Verbinden der Lrngsk^.nten
der |
| I::tzsrippen der " zsserrohre entstehende Rohrzände bilden
und |
| deren '11:lohrenden durch heitunz;en mit Verteilern und Sammlern
zur |
| Zu- an? Abführunc=- des Kühlmittels verbunden sind. |
| die besonders für die Kühlung- frischer Spalt-, |
| gase und/oder Synthesegese, die mit hohem gasseitigen Überdruck |
| an--Pellen geeignet sein sollen, bedvrfen einer entsprechenden
Aus- |
| bil dun=g. 7?ei der beulichen Ausführung der- rtiger 1ärmeeustauscher |
| ist nie'-"t nur a.uf den Druck und die hohe Temperatur Bedacht
zu |
| reifer_ mit deren die zu kUhlenden Gase in erheblichen Nengen
an- |
| fallen, sondern auch auf deren T?eigung bei der Kühlung zur
Rück- |
| bi' :Un,@, J .h . ztm, unertviInschten Io'_rsausfall
ir, K iihler, wodurch |
| Üurer einer vcrzeitiven Verschmutzung und dadurch bedingten
Außer- |
| be triebnebre zur reinigun# der Kiihlfl'_-'chen desselben auch
ein ver- |
| ninäerte#; Aurbr_in,@en des ,evrollten 71'ndrrocuktes die ''olge
ist. |
| sie sich für das Ki.ihlen derartiger Gase eignen, müssen so |
| au.: -=c:le@;t sein, daß die thermische Spaltung der Spaltgase
alsbald |
nach ihrem Austritt aus dem Spaltofen oder Reaktor durch ausreichende
Kühlung beendet wird. Die Gasströmung muß in allen Teilen des Kühlers einschließlich
der Gasein- und Gasaustrittsräume eindeutig festgelegt sein und soll außerdem eine
möglichst wirbelfreie Zu- und Abströrlung stattfinden. Ferner soll eine Verschmutzung
der Ki--.hlfläche durch Kondensatabscheidung und Verkokung weitgehendst vermieden
werden. Eine sichere Beherrschung hoher Wärmebelastungen der Kühlfläche muß gegeben
sein und möglichst sollte die aus den Gasen vom Kühlmittel aufgenomrene fühlbare
Wärme über einen Abbitzekessel zur Energiegewinnung ausgenutzt werden.
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Es sind für die Spaltgaskühlung mehr oder minder brauchbare Kühlerbauarten
bekannt.
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Hier sind zum Beispiel die aus einem einen VIasserraum umgebenden
Druckmantel mit Rohrböden an beiden Enden und den Wasserraum durchziehenden Rnuchrohren
bestehenden Rauchrohrkühler zu nennen. Diese Art von Kühler ist für den vorgesehenen
Zweck wenig geeignet, da sowohl die Rohrböden als auch der Mantel aufgrund der eirzuhaltenden
Kühlwandtemper.,turen einen hohen Druck des siedenden Kühlmittels von et:#""a 80-200
atü standhalten miässen und daher eines starkwandigen r?antels und dicker Rohrböden
bedürfen, also als sehr aufwendig in Bezug auf ihre Herstellung und t'aterial bezeichnet
werden müssen. Außerdem ist ein met.@_1 isc'_ies 'Verbinden der Rauchrohre mit derart
dicken Böden durch die erforderliche Rohrteilung nur beschrankt möglich und treten
in der re'r?rteil en, die nicht metallisch den Bodenwerkstoff beriUhren, ':"'ärmeatai.lunp;en
und extrem hohe Überteriperaturen auf, wodurch nach kürzester
| Betriebszeit eine Zerstörung der Rohre an diesen Stellen herbeige- |
| führt wird. Auch Hochtempera turkorrosion durch H2S tritt hier
auf. |
| Auch ist ein Wärmetauscher bekannt geworden, bei dem in einer
an |
| seinen beiden Enden durch Böden abgeschlossenen P'antel. mit
Längs- |
| rippen versehene das Kühlmittel fiihrende Rollre zu einem Bündel |
| zusammengefaßt, angeordnet sind. Hierbei erfolgt die Zu- und
Ab- |
| führung des Kühlmittels zu den einzelnen Rippenrohren durch
in |
| dem Kantelinnenraum angeordnete Verteiler und Sammler, von
denen |
| Rohre zu den einzelnen Rirpenrohren führen. Die Zu- und Ableitung |
| des Kiihlmittels zu dem Verteiler und von dem Sammler erfolgt |
| durch die Hoden durchgreifende und in diesen feste Zu- und
Ab- |
| leitungsrotere. |
| Ein derart ausgebildeter Z,`--rrle-o u;7t,-uscher eigent sich
ebenfalls |
| nicht zum Kühlen der genannten GI-se. rie bereits ausgeführt, |
| fallen derartige Gase in großen "er_gen und rit hoher Temperatur |
| an. ra der obere Inn@enr?ur- des 'Eintrittsteiles eines der<
rtigen |
| Küh? er- keine aurei chende K1#hluni; hat, i^ürden daher infolge
der |
| unausbleiblichen "'ärirestauungen der obere Poden und die Mantelwand |
| im oberen nereich alsbald zerst5rt %=:erden. Ferner eigent
sich ein |
| solcher Ktrl#:r et:c#i desh,?l1, nicht zum ?:iihlen dieser
Gase, da der- |
| artigen Gasen ?ie '_Tcif,7un"; zur Rückbildun,- i nne;#:ohr:t
und e:~ daher |
| erfc-,derlicl: ist die hierbei eintretende unerr.dinschte f.oksab- |
| scheidung, die einreal zu einer r=lschei= V:,rsc"rutzung des
I'.i;hler |
| 'Wirt und ai=dererse-ts ein verr!indertes Ausbringen des ges,:ollten |
| Endprodukte- zur ?cl@-e zu unterbincer. Fieser.: Kolrsausfrll |
| kann, wie :;ic'-_ l:c r:-.sge:;tel.t hat, nur durch eine @'e:#1-_#ir^@@nn
der |
| @Te@#::eil.zeit "er -in den ?r@h@ er einstrcmenden Gase ir" |
| t r#-.c'-e._ bstr;@ren - er --.se in den |
wirksamen Kühlflächenbereich entgegengewirkt werden. Hierfür ist
aber der bAkannte Kühler aufgrund der in seinem oberen Einetrömbereich vorgesehenen
Einbauten denkber ungeeigent, da diese Einbauten einen erhöhten Strömungswiderstand
darstellen und eine Verlängerung der Verweilzeit herbeiführen. Auch ist eine Reinigung
nur schwer möglich.
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Diesem Bekannten gegenüber besteht die Erfindung darin, daB zur Bildung
eines einheitlichen druckfesten aus den einander parallelen Rohrwänden oder sich
gegeneinander stützenden Rohr-. gruppen und den Durchzugsgaseen gebildeten Kühlflächenteiles
sowie als seitlich gasdichten AbschluB der Durehzugsgassen Längsrippen vorgesehen
sind, deren Längskanten sowohl mit den jeweils augenliegenden !"asserrohren jeder
Rohrieand als auch mit den diesen Wasserrohren gegenüberliegenden Wasserrohren der
benachbarten Rohrwand verschweißt sind.
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Auf diese Weise entsteht ein Wärmeausteuscher, der keines äußeren
r'antels bedarf und bei dem das einströmende zu kühlende R'ittel alsbald nach seinem
Eintritt in den Kühlerkopf ohne weiteren Widerstand zu finden in den Kühlbereich
zwischen den Rohrwänden abströmt, so daß eine üußerordentlich kurze Vertweilzeit
im Kühlerkopf erreicht wird.
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Außerdem' ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kühler in der Nage,
kühlmittelseitig fair Drücke bis nahe des kritischen Druckes Anwendung finden zu
können wenn allein nur der ITaturumlauf sichergestellt ist. Infolge des fehlenden
Kantels und der Miden ist außerdem nirgends ein schädlicher '7ärme#tau durcr Katerialanhäufung
zu
befürchten.
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Vorteilhaft wird der Abstand einander benachbarter 'gasserrohre einer
Rohrwand und der Abstand einander benachbarter Rohrwände so gewählt, daß der hydraulische
Durchmesser zwischen je 4 einander gegenüberliegenden Wasserrohren dem Durchmesser
eines dieser W"sserrohre entspricht oder-sogar kleiner wird.
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Hierdurch wird nicht nur ein möglichst widerstandsfreies Durchströmen
der zu kühlenden Gase erreicht, sondern erforderlichenfalls ist eine wirkungsvolle
Reinigung der Durchzugsgassen durch Ausspritzen derselben mittels eines Hochdruckwasserstrahles
gegeben.
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Zur Anordnung der Gaseintritts- bzw. Gaasustrittsstutzen mit den ihnen
zugeordneten Gaaleithauben an beiden Enden des ist in den beiden Endbereichen der
Wasserrohre des Kühlflächenteiles je eine ringförmige Scheibe angeordnet, die
die in der äußeren Begrenzung des Kühlflächenteiles liegenden Wasserrohre
unfaßt, und deren innerer Rand mit den Wasserrohren verschweißt ist, während der
nach außen ragende Rand der Scheiben den Tragflansch für die Gaseintritts- und Gasaustrittsstutzen
bildet.
| Durc'-, diese vorteilhafte Kühlerausbildung entfällt außerdem
die |
| sonst erforderlicbe Anordnung eines "lärmedehnungsausgleichers,
da |
| a-I_ch die ".'asserroilre und damit der gesamte 'il#irmeaustauschsr
frei. |
| @@.us-_:' tebrzen ?gönnen. |
| ?3rx° Vf,T`L.ess:rung des Abstr@3mens vier in den Gaseintrittsstutzen |
eintretenden zu kühlenden Gase in den '_:@.hlfl@chenteil, d.h.
in die DurchzusgL:ssen, sind in vorteilhafter 'leise die von den Enden der Wasserrohre
jeder Rohrwand in der Gaseintrittsseite zu den Verteilern geführten Zeitungen, die
in bekannter '9eise in der Ebene der zugehörigen Rohrwand übereinanderliegend'angeordnet
und seitlich durch die Wanduns des Gaseintrittsstutzens nach außen geführt sind,
derart durch Hauben abgedeckt, daß deren Au#3env nde Leitflächen für das in die
Durchzugsgassen einstränende r;:ittel bilden.
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rin Beispiel der "rfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar
zeigt Fig. 1 einen 'l7ärmeaustauscher im Mittellängsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt
in der Linie A-B nach Fig. 1 , Fig. 3 einen Schnitt durch eine Haube in der Linie
C-D nach Pig.1, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Wasserrohrgruppe mit versetzter
Berippung, Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Wasserrohrgruppe mit berippten und
glatten Rohren im Wechsel und Distanzblechen zwischen 2 Rohrreihen.
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Der Urmeaustauseher 1 besteht aus im wesentlichen geraden mit Längsrippen
2 besetzten Wasserrohren 3. Die '7aseerrohre 3 sind durch Verschweißen oder Heften
der Längskanten der Längsrippen 2 zu RohnFränden 4 zusammengefaßt. Die Rohrenden
jeden Wasserrohres 3 sind durch Leitungen 5 mit Verteilern 6 bzw. Snmmlern 7 verbunden,
zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels.
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Die Rohrwände 4 sind parallel und mit Abstand zueinander angeordnet
und einander benachbarte Rohrwände 4 schließen Durchzugsgassen 8 zwischen sich ein.
Zur Bildung eines einheitlichen
druckfesten Kühlflächenteiles sowie
als seitlichen gasdichten Absqhluß der Durchzugsgassen 8 sind Längsrippen 9 vorgesehen,
deren Längskanten sowohl mit den jeweils außenliegenden Wasserrohren 3 jeder Rohrwand
4 als auch mit den diesen Wasserrohren 3 jeweils gegenüberliegenden Wasserrohren
3 der benachbarten Rohrwand 4 verschweißt sind. Die Anzihl der jeder Rohrwand 4
zuzuordnenden Wasserrohre 3 und die Anzahl der nebeneinander anzuordnenden Rohrwände
4 richtet sich nach der erforderlichen Größe der Kühlfläche: Auch kann durch entsprechendes
Variieren der Rohrwandbreiten jede beliebige und evtl. durch den Aufstellungsplatz
vorgeschriebene Grundrißform des Kühlflächenteiles erstellt werden.
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So ist es zum Beispiel möglich, den Grundriss des Kiihlers so zu wählen,
daß der aus den Rohrwänden 4 und Durchzugegassen 8 gebildete Kühlflächenteil einem
Preis einbeschrieben ist. Genausogut kann selbstverständlich auch ein quadratischer,
rechteckiger, dreieckiger oder sonstiger ",uersclini tt ausgeführt werden. Der in
Figur 2 gezeigte Kühlerquerschnitt ist zum z3eispiel I-reisförmig ausgebildet.
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In den beiden Endbereichen der .Yasserrohre 3 ist je eine ringförmige
Scheibe 1o angeordnet, deren innerer Rand mit den Wasserrohren 3, die in der äußeren
Begrenzung des aus den Rohrwänden 4 und Durchzugs-;assen 8 gebildeten Kühlflächenteiles
liegen, verschweif?t ist. Die Scheibe 1o hat auPen einen Tragrand 11. Auf diesen
Trc-grand 11 ist der Gasnintrittsstutzen 12 bzw. Gasaustrittsstutzen 13 aufgesetzt.
Die Gaseintritts- bzcr. Gasa>>strittsstutze:l 12 uiii 13 sind nach der Gaseintritts-
bzw. . G^s;iustri ttsseite zu mit ein,.- 15 versehen. ri r von 'er 7nden der
Wasserrohre
3 jeder P.ohrwand 4 an der Gaseintrittsseite zu den Verteilern 6 geführten Zeitungen
5 sind in der Ebene der zugehörigen Rohrwand 4 im Bereich des Innenraumes des Gaseintrittsstutzens
12 übereinander liegend angeordnet und seitlich durch die Wandung des Gaseintrittsstutzens
12 nach außen geführt und so durch Hauben 14 abgedeckt, daß die Haubenaußenwände
einander benachbarter Rohrwände 4 Zeitflächen für das in die Durchzugsgassen 8 einströmende
Gas bilden.
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Bei besonders lang auszuführenden Kühlflächenteilen können zur Erhöhung
der Druckfestigkeit derselben über die Länge des Kühlfläehenteiles verteilt Spannringe
16 angeordnet werden.
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Durch gegeneinander versetzte Rippen 2 an den Wasserrohren 3 (Fig.
4), die Gruppen bilden, oder durch Distenzbleche 18 zwischen parallelen Rohrwänden
4 (Fig. 5) k_änn eine Abstützung der Wasserrohre 3 untereinander herbeigeführt werden,
wobei dann die Spannringe 16 die Real;tionskrä.fte aufnehmen und ein Ausbiegen verhindern.
. SelbstverstUndlich können die Rohrgruppen auch so zusammengestellt werden, d.-:L?.
mir jedes zweite "tasserrohr 3 mit Rippen versehen ist (nig. 5).
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Zur besseren l`jwrrelännung kann der xühlflächenteil zwischen dem
G@,seintxitts- und Ges--ustrittsstutzen 12, 13 mit `:,ärrnedämrrendem 'aterial 1'#
abgedeckt -:;erden.