DE1601245B2 - Roehrenwaermeaustauscher zum kuehlen von mit hohem druck und hoher temperatur anfallenden spaltgasen oder synthese gasen - Google Patents

Description

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bis in den unteren Anschlußbereich der Bündel- des Kegels, daß beide Wände in ihrer basisseitigen

Wasserrohre reichendes Tauchrohr vorgesehen ist. Verlängerung einen spitzen Winkel bilden.

Schließlich sind auch schon gasbeheizte Röhren- Um das freie Ende des Verdrängungskörpers für

wärmeaustauscher bekannt (britische Patentschrift die Beaufschlagung durch die hochtemperierten Gase

868 929), bei denen der Mantel aus nebeneinander 5 besonders widerstandsfähig auszubilden, ist es mit

angeordneten und miteinander verschweißten, mit einer Verkleidung aus feuerfestem Werkstoff ver-

ihren Enden in einem oberen Sammler und einem sehen.

unteren Verteiler befestigten Wand-Wasserrohren Um einen möglichst widerstandsfreien Abzug der

gebildet ist. gekühlten Gase zu erreichen, wird die Gasaustritts-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärme- io haube kegelstumpfförmig ausgebildet und mit ihrer

austauscher der eingangs bezeichneten bekannten Basis auf oder an dem oberen Sammler befestigt.

Gattung, welche noch nicht zum Kühlen von Spalt- Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar-

oder Synthesegasen bestimmt und geeignet sind, für gestellt und zwar zeigt

diese Verwendung geeignet zu machen. F i g. 1 einen Röhrenwärmeaustauscher im Mittel-

Die Aufgabe wird ausgehend von dieser Gattung 15 längsschnitt,

von Röhrenwärmetauschern durch die Verbindung Fig. 2 einen Querschnitt in der Linie A-B nach

der folgenden Merkmale gelöst: Fig. 1,

a) In an sich bekannter Weise ist im Verdrängungs- Fig· 3 einen Querschnitt in der Linie C-D nach körper mittig und axial ein zur Zuführung von * Fig. 1,

Speisewasser bis in den unteren Anschlußbereicli ^{20 F} i g. 4 einen Querschnitt in der Linie E-F nach

der Bündel-Wasserrohre reichendes Tauchrohr Fig. 1,

eingesetzt; Fig. 5 einen Querschnitt in der Linie G-H nach

b) in an sich bekannter Weise ist der Mantel aus ¹J.' , . ... _x .... , .„. , , . . , nebeneinander angeordneten und miteinander ^FlS-⁶ einen Mittellangsschnitt durch eine kegelverschweißten, mit ihren Enden in einem obe- ²⁵ stumpfformige Gasaustrittshaube und

ren Sammler und einem unteren Verteiler be- .^FlS-⁷ einen Mittellangsschnitt durch den Gasem-

festigten Wand-Wasserrohren gebildet; <^mtsi^ei1 eines Rohrenwarmeaustauschers mit stufen-

.,.,,. formic; nach oben ansteigend angeordneten Verteilern.

c) die Ableitung besteht aus mehreren Dampf- De? Röhrenwärmeaustauscher ist mit einem druckwasser-Leitungsrohren, an welche durch Über- _{3o festen Mantd χ verseh der aus} nebeneinander anstromstutzen auch der obere Sammler ange- _{seordneten und dicht mite}i_nander verschweißten schlossen ist, _ wahrend der untere Verteiler Wand-Wasserrohren 2 besteht, deren Enden in einen durch Überstromrohre mit dem Verdrängungs- _{oberen Sammler 3 und einen unteren} Verteiler 4 korper verbunden ist. münden. Der druckfeste Mantel 1 ist an seinem Gas-

Ein Röhrenwärmeaustauscher mit den erfindungs- 35 eintrittsende mit einer Gaseintrittshaube 5 und an gemäßen Merkmalen läßt eine maximale Abschrek- seinem Gasaustrittsende mit einer Gasaustrittshaube 6 kungswirkung bei indirekter Kühlung erreichen, ins- versehen. Der Innenraum des druckfesten Mantels 1 besondere ist derselbe auch für die Durchführung wird mittig und axial von dem hohlen Verdrängungsder sogenannten Kurzzeitspaltung durchaus geeignet, körper 7 durchgezogen. Der Verdrängungskörbei der Spaltgastemperaturen von 810 bis 850° C 4° per 7 dient als Träger von in konzentrischen und Verweilzeiten von weniger als 0,3 Sekunden Ringen in dem Ringraum 8 zwischen dem druckangestrebt werden. Vorteilhaft ist es hierbei außer- festen Mantel 1 und dem Verdrängungskörper 7 andern, daß das Spaltgas beim Eintritt in den Röhren- geordneten, im wesentlichen gerade verlaufenden wärmeaustauscher difussorartig und wirbelfrei ver- Bündel-Wasserrohren 9. Die oberen Enden der teilt wird. -45 Bündel-Wasserrohre 9 münden in den Verdrängungs-

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung be- körper 7, während ihre unteren Enden in den zusätz-

stehen darin, daß die in konzentrischen Ringen im liehen Verteilern 10 fest sind. Die zusätzlichen Ver-

Ringraum angeordneten Wasserrohre an ihren unte- teiler 10 sind durch die Überstromrohre 11 mit dem

ren Enden von konzentrisch zueinander angeordneten, Verdrängungskörper 7 verbunden. In dem Verdrän-

den Verdrängungskörper umgebenden zusätzlichen 50 gungskörper 7 ist mittig und axial das Tauchrohr 12

Verteilern ausgehen, die durch weitere Überstrom- eingesetzt. Das Tauchrohr 12 hat einen geringeren

rohre mit dem Verdrängungskörper verbunden sind. Durchmesser als der Verdrängungskörper 7, so daß

Diese konzentrisch zueinander angeordneten zu- zwischen der Innenwand des Verdrängungskörpers 7 sätzlichen Verteiler können zur Verbesserung der und dem Tauchrohr 12 ein Ringspalt 13 frei bleibt. Strömungsverhältnisse in bekannter Weise stufen- 55 Das Tauchrohr 12 ist bis in den Bereich des Anförmig in der Höhe versetzt zueinander angeordnet Schlusses der unteren Enden der Bündel-Wassersein, rohre 9 bzw. der Überstromrohre 11 geführt. In dem

Zur Schaffung eines ringförmigen Eintrittes mit Tauchrohr 12 kann ein der Entschlammung dienen-

diffusorartiger Wirkung, läßt man den Verdrängungs- des Rohr 14, das bis an das untere Ende des Ver-

körper in die in bekannter Weise kegelstumpfförmig 60 drängungskörpers 7 geführt ist, angeordnet sein,

ausgebildete Gaseintrittshaube hineinragen. Oberhalb des Eintrittsbereiches der Bündel-Wasser-

Zur Steigerung der diffusorartigen Wirkung und rohre 9 in den Verdrängungskörper 7 sind an diesen zur Erreichung einer wirbelfreien Strömung der Gase die Dampfwasser-Leitungsrohre 15 angeschlossen, wird das untere freie Ende des Verdrängungskörpers die der Ableitung des sich bildenden Dampfwasserkegelförmig ausgebildet. 65 gemisches dienen, das einer Dampfwassertrommel

Damit eine ausreichende Diffusorwirkung erreicht (nicht gezeichnet) zugeführt werden kann. Der in der

wird, verläuft die Innenwand der kegelstumpfför- Dampfwassertrommel abgeschiedene Dampf kann

migen Gaseintrittshaube derart relativ zu der Wand dann zur Beaufschlagung von Dampfverbrauchern

Verwendung finden. Der untere Verteiler 4 des druckfesten Mantels 1 ist durch Überströmrohre 11 an den Verdrängungskörper 7 und der obere Sammler 3 des druckfesten Mantels 1 durch Überströmstutzen 16 an die Dampfwasser-Leitungsrohre 15 angeschlossen. Das untere Ende des Verdrängungskörpers 7 ragt in die kegelstumpfförmige Gaseintrittshaube 5 ein und läuft in einen Kegel 17 aus. Hierbei verläuft die Innenwand 18 der kegelstumpfförmigen Gaseintrittshaube 5 relativ zu der Wand 19 des Kegels 17 des Endes des Verdrängungskörpers 7 derart, daß beide Wände 18, 19 in ihrer basisseitigen Verlängerung einen spitzen Winkel α bilden. Der Kegel 17 des Endes des Verdrängungskörpers 7 kann mit einer Verkleidung aus feuerfestem Werkstoff versehen sein oder ganz aus einem solchen bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 7. Röhrenwärmeaustauscher nach den AnPatentansprüche: Sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Verdrängungskörpers (7) mit

1. Röhrenwärmeaustauscher zum Kühlen von einer Verkleidung aus feuerfestem Werkstoff verWasserrohre (9) an ihren unteren Enden von 5 sehen ist.

mit hohem Druck und hoher Temperatur an- 8. Röhrenwärmeaustauscher nach den Anfallenden Spaltgasen oder Synthesegasen mit Sprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einem eine Gaseintritts- und eine Gasaustritts- die Gasaustrittshaube (6) kegelstumpfförmig aushaube aufweisenden gasdichten Mantel, sowie gebildet und mit ihrer Basis auf oder an dem einem den Mantelinnenraum mittig und axial io oberen Sammler (3) befestigt ist.
durchziehenden hohlen Verdrängungskörper, der

als Träger von in konzentrischen Ringen in dem

Ringraum zwischen dem Mantel und dem Verdrängungskörper angeordneten, im wesentlichen Die Erfindung betrifft einen Röhrenwärmeausgerade verlaufenden Bündel-Wasserrohren dient 15 tauscher zum Kühlen von mit hohem Druck und und einen Dampfwasser-Trennraum darstellt, der hoher Temperatur anfallenden Spaltgasen oder Synoberhalb der Einleitung der Bündel-Wasserrohre thesegasen mit einem eine Gaseintritts- und eine Gaseine Ableitung aufweist, gekennzeichnet austrittshaube aufweisenden gasdichten Mantel, sowie d u r c h die Verbindung der folgenden Merkmale: einem den Mantelinnenraum mittig und axial durch-

a) In an sich bekannter Weise ist im Verdrärt- ²⁰ ziehenden hohlen Verdrängungskörper, der als Träger gungskörper (7) mittig und axial ein zur Zu- von in konzentrischen Ringen in dem Ringraum führung von Speisewasser bis in den unteren zwischen dem Mantel und dem Verdrängungskörper Anschlußbereich der Bündel-Wasserrohre angeordneten, im wesentlichen gerade verlaufenden (9) reichendes Tauchrohr (12) eingesetzt; Bündel-Wasserrohren dient und einen Dampfwasser-

b) in an sich bekannter Weise ist der Mantel ²⁵ Trennraum darstellt, der oberhalb der Einleitung der (1) aus nebeneinander angeordneten und Bundel-Wasserrohre eine Ableitung aufvrast.
miteinander verschweißten, mit ihren Enden ^En] derartiger Wärmeaustauscher ist, abgesehen in einem oberen Sammler (3) und einem ™n ^der Verwendung zum Kuhlen von Spalt- oder unteren Verteiler (4) befestigten Wand- Synthesegasen, ^bek'^annt (deutsche Auslegeschnft Wasserrohren (2) gebildet; ³° ¹¹^ ⁶⁸⁸> insbesondere Pos. c, e, 1, h).

_N ,..,,. , Γ,, , τ-,. c Wärmeaustauscher, die sich zum Kühlen von mit

c) d_ie Ableitung besteht aus mehreren Dampf- _{hohem Druck und hohef T atur anfallenden}

wasser-Leitungsrohren (15) an welche durch _{s u}. _{oder Svntheseeasen ei} ζ _{soll müssen so}

Überstromstutzen (16) auch der obere Samm- _a£ _{d t sein daß} ^ _thenä_sche Spaltung alsbald

ler (3) angeschlossen ist, wahrend der untere ₃₅ ^ £ _Austnn ^ _{Gas£ am dem} ^F _{s lto} ⁶ _{fen oder}

Verteiler (4) durch Überstromrohre (H) mit _{ReaktQr durch ausreichende KÜM} £ _{dem nach}.

dem Verdrängungskörper (7) verbunden ist. _geschalteten Wärmeaustauscher beendet wird, damit

2. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, keine Rückbildung der Gase, die einen Koksausfall dadurch gekennzeichnet, daß die in konzen- zur Folge hat, der einerseits zu einer vorzeitigen und taschen Ringen im Ringraum (8) angeordneten 40 unerwünschten Verschmutzung der Kühlflächen des konzentrisch zueinander angeordneten, den Ver- Wärmeaustauschers und andererseits zu einem verdrängungskörper (7) umgebenden zusätzlichen minderten Ausbringen des Endproduktes führt, einVerteilern (10) ausgehen, die durch weitere Über- treten kann.

strömrohre (11) mit dem Verdrängungskörper Der obenbenannte Wärmeaustauscher ist aber zur

(7) verbunden sind. 45 Kühlung von frischen sehr heißen Spalt- oder Syn-

3. Röhrenwärmeaustauscher nach den An- thesegasen nicht geeignet, da bei diesem im Einsprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Strömbereich der Gase, in dem das größte Wärmedie konzentrisch zueinander angeordneten zu- angebot anfällt, nur eine unzureichende Anfangssätzlichen Verteiler (10) in bekannter Weise kühlwirkung erwartet werden kann. Als Gründe stufenförmig in der Höhe versetzt zueinander 50 hierfür ist das Fehlen einer Mantelkühlung, die ein angeordnet sind. Verzundern des Mantels vermeiden läßt, und das

4. Röhrenwärmeaustauscher nach den An- Einleiten des frischen Speisewassers im Gegenstrom sprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Strömungsrichtung der Gase zu nennen, so der Verdrängungskörper (7) mit seinem unteren daß eine die Rückbildung der Gase verhindernde freien Ende in die in bekannter Weise kegel- 55 ausreichende Kühlung, alsbald nach deren Eintritt stumpfförmig ausgebildete Gaseintrittshaube (5) in den Wärmeaustauscher, nicht erfolgen kann,
hineinragt. Ferner ist auch schon ein Röhrenwärmeaustauscher

5. Röhrenwärmeaustauscher nach den An- bekannt, der durch sich abkühlende, unter hohem Sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Druck stehende Gase beheizt wird und mehrere das untere freie Ende des Verdrängungskörpers 60 Rohrbündel-Baueinheiten aufweist, deren jede einen (7) in einen Kegel (17) ausläuft. mittig und axial angeordneten hohlen Verdrängungs-

6. Röhrenwärmeaustauscher nach den An- körper enthält, welcher als Träger von in konzensprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß trischen Ringen angeordneten, im wesentlichen gedie Innenwand (18) der kegelstumpfförmigen rade verlaufenden Bündel-Wasserrohren dient und (18, 19) in ihrer basisseitigen Verlängerung 65 einen Dampfwasser-Trennraum darstellt, der ober-Gaseintrittshaube (5) relativ zu der Wand (19) halb der Einleitung der Bündel-Wasserrohre eine des Kegels (17) so verläuft, daß beide Wände Ableitung aufweist, wobei im Verdrängungskörper einen spitzen Winkel (α) bilden. mittig und axial ein zur Zuführung von Speisewasser