DE1751085A1 - Tube sheet for hot gas cooler - Google Patents
Tube sheet for hot gas coolerInfo
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Description
Badisehe -Anilin- & Soda-Fabrik AGBadisehe -Anilin- & Soda-Fabrik AG
-P 17 51 O85.9-I3 ' 29. 5. 1968-P 17 51 O85.9-I3 'May 29, 1968
6700 Ludwigshafen,6700 Ludwigshafen,
O.Z. 25 485 23. 10. 1969O.Z. 25 485 October 23, 1969
Robrbodert flir Heißgaskuhler * Robrbodert for hot gas cooler *
Die Erfindung bezieh.t sich, allgemein auf Wärmetauscher für heiße Sase und betrifft im besonderen einen druckfesten Rohrboden für Heißgaskühler, dessen Rohre im Gaseintrittsbereich, zusätzlich, gekühlt sind.The invention relates generally to heat exchangers for hot Sase and relates in particular to a pressure-resistant tube sheet for Hot gas cooler, the pipes of which are additionally cooled in the gas inlet area are.
Bei vielen Vergasungsprozessen fallen die erzeugten Gase mit' h.oh.en Temperaturen an und müssen vor der weiteren Verarbeitung unter Rückgewinnung der fühlbaren Wärme gekühlt werden. Um eine Belegung der Wärmeaustausoberflächen mit Stoffen zu verhindern, die in den Gasen flüchtig oder dispers enthalten sein können, oder um die Gase schnell abzukühlen, sind dabei häufig h.oh.e Gasgeschwindigkeiten erforderlich.. Zur Gewährleistung der Festigkeit und zur Vermeidung hob.er Wärmespannungen und von Korrosionsangriff ist für solche Gaskühler zu fordern, daß die dem Gasstrom ausgesetzten Metallflachen, vorzugsweise Rohre, keine extrem hohen Temperaturen annehmen. Schwierigkeiten treten insbesondere dann auf, wenn das Gas durch die Rohre eines Gaskühlers strömt, in dessen Außenraum Hochdruckdampf erzeugt werden soll, Die Rohrboden müssen dann verhältnismäßig dickwandig sein, und es ist bei den normalen 179/68In many gasification processes, the gases generated fall with 'h.oh.en Temperatures and must be cooled before further processing while recovering the sensible heat. To an occupancy to prevent the heat exchange surfaces with substances that may be contained in the gases volatile or disperse, or around To cool down the gases quickly, gas velocities are often required. To ensure strength and for Avoidance of excessive thermal stresses and corrosion attack is to be required for such gas coolers that the metal surfaces exposed to the gas flow, preferably pipes, do not reach extremely high temperatures. Difficulties arise in particular when the gas flows through the tubes of a gas cooler, in its Outside high pressure steam is to be generated, the tube sheet must then be relatively thick-walled, and it is with the normal ones 179/68
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Neue UnleriagenNew Unleriagen
Ausführungsformen oft nicht möglich, die Vlärme von den am stärksten beheizten Eintrittsstellen des Gases in die Rohre ausreichend abzuführen.Embodiments often do not allow the noise from the strongest adequately discharge heated entry points of the gas into the pipes.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Eintrittsstellen z.B. durch in die Rohre eingelegte Tüllen, durch Isolieren des Rohr?·, bodens oder durch Vorlegen eines weiteren, dünnen, nichttragenden und separat gekühlten Bodens zu schützen. Die Befestigung von keramischen oder metallischen Tüllen in den Rohreinläufen oder von Isolierungen vor den Rohrboden ist meist nicht genügend zuverlässig. - Fei vorgelagerten Böden, die sich auf den eigentlichen druckfesten Rohrboden abstützen, ist es kaum möglich, dem im dazwischenliegenden Spalt strömenden Kühlmedium eine definierte, an allen Gaseintrittsstellen gleiche Strömungsrichtung aufzuzwingen.It has already been suggested that these entry points, e.g. through grommets inserted into the pipes, by insulating the pipe? ·, to protect the floor or by laying a further, thin, non-load-bearing and separately cooled floor. The attachment of ceramic or metallic grommets in the pipe inlets or insulation in front of the tube sheet is usually not sufficiently reliable. - Fei upstream floors that are on the actual support pressure-resistant tube sheet, it is hardly possible to give the cooling medium flowing in the gap between a defined, Force the same flow direction at all gas entry points.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in einem dickwandigen Rohrboden angeordneten Eintrittsstellen eines Heißgaskühlera, on denen hohe Gasgeschwindigkeiten auftreten, und die ferner busätzlich einem korrosiven und/oder erosiven Angriff ausgesetzt 1 sein können, wirksam und mit einem definierten gleichmäßigen i Küblmittelstrom zu kühlen. - Diese Aufgabe wird erfindungsgenäfi dadurch gelöst, daß die das zu kühlende Gas aufnehmenden Rohre an den Eintrittsstellen doppelwandig ausgebildet und ringförmig zugekümpelt sind und daß in die ringförmigen Hohlräume in einem Zwischenboden befestigte Leitrohre eingeschoben sind«The invention is based on the object in a thick-walled Entry points of a hot gas cooler arranged in the tube sheet, on where high gas velocities occur, and also additionally can be exposed to a corrosive and / or erosive attack 1, effectively and with a defined uniform i To cool coolant flow. - This task is invented solved in that the tubes receiving the gas to be cooled are double-walled and ring-shaped at the entry points are collapsed and that fixed guide tubes are inserted into the ring-shaped cavities in an intermediate floor "
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Besehreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, die Ausführungsbelspiele schematisch wiedergeben.Further features of the invention emerge from the following description in conjunction with the drawings, the exemplary embodiments reproduce schematically.
Die Pig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Rohrbodenbereich bzw. den Gaseinlaufstutzen des Heißgaskühlers. Der Rohrboden (1) befindet sich in einem beidseitig mit Planschen versehenen Mantel. Über den Plansch (A) ist der Rohrboden mit dem Vergasungsraum, Über den Plansch (B) mit dem Rückktihlraum bzw. dem Abhitzekessel für die Wiedergewinnung der Wärme der heißen Gase lösbar verbunden. Die Gestaltung des RückkUhlraums bzw. des Abhitzekessels mit wärme tau sehenden Flächen in Form von Rohrschlangen oder dgl. ist nicht Gegenstand der Erfindung. - Im Rohrboden (1) sind Rohrabscbnitte (2) nach geeigneten, herkömmlichen Verfahren befestigt, die dem aus dem Vergasungsraum in den Heißgaskühler einzuführenden Gasstrom entgegengerichtet sind. Die vom Heißgas durchströmten Rohre (3) sind in diese Rohrstücke (2) koaxial eingeschoben, so daß über die Länge der Rohrabschnitte (2) hinweg doppelwandige Rohre bzw. ringspaltförmige Hohlräume (c) entstehen. Die freien Enden der diesen. Hohlraum begrenzenden Rohre (2) und (3) sind ringförmig «ugektimpelt und miteinander verschweißt. - Von der dem Vergasungsraum abgewandten Seite her sind in die ringspaltförmigen Hohlräume (o) Leitrohre (4) koaxial eingeschoben, die ihrerseits in einem mit Abstand vom Rohrboden (1) angeordneten Zwischenboden (5) befestigt sind. Die freien, in den Hohlraum (o) The Pig. 1 shows a cross section through the tube sheet area or the gas inlet connection of the hot gas cooler. The tube sheet (1) is located in a jacket provided with puddles on both sides. The tube sheet is detachably connected to the gasification chamber via the splash (A), and releasably connected via the splash (B) to the return space or the waste heat boiler for the recovery of the heat from the hot gases. The design of the RückkUhlraums or the waste heat boiler with heat-thawing surfaces in the form of coiled pipes or the like. Is not the subject of the invention. - In the tube sheet (1), tube sections (2) are fastened by suitable, conventional methods, which are directed in the opposite direction to the gas flow to be introduced into the hot gas cooler from the gasification chamber. The pipes (3) through which the hot gas flows are pushed coaxially into these pipe sections (2) so that double-walled pipes or annular gap-shaped cavities (c) are created over the length of the pipe sections (2). The free ends of these. The tubes (2) and (3) delimiting the cavity are ring-shaped and welded together. - From the side facing away from the gasification chamber, guide tubes (4) are pushed coaxially into the annular gap-shaped cavities (o), which in turn are fastened in an intermediate floor (5) arranged at a distance from the tube sheet (1). The free, in the cavity (o)
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eintretenden Enden der Leitrohre (4) enden mit gewissem geringen Abstand von den ringförmig zugekümpelten Rohrenden (2) und (3)» so daß an dieser Stelle ein bestimmter Durchtrittsquerschnitt für das Kühlmittel entsteht.Entering ends of the guide tubes (4) end at a certain small distance from the ring-shaped tube ends (2) and (3) » so that a certain cross-section for the coolant is created at this point.
Die die unmittelbaren Einlaufzonen für das heiße Gas in die Rohre (3) bildenden gekümpelten Rohrenden können Querschnitte unterschiedlicher Art aufweisen. Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 ist lediglich, das einlaufseitige Ende des in den Rückkühlraum bzw. den Abhitzekessel eintretenden Rohres (3) zum Rohrabschnitt (2) größeren Durchmessers hin verformt und mit diesem verbunden, so daß mehr oder weniger scharfe Kanten mit dem Durchmesser des Rohres (2) entstehen. - Bei der Ausführungsform nach Pig. 3 ist jede gekümpelte Verbindungsstelle der Rohrabschnitte (2) mit den Gasrohren (3) zur Verbesserung des Wärme« abflusses sowie der inneren und äußeren Strömungsverhältnisse thorusförmig gerundet. Die thorusförmige Verbindung der Rohrabschnitte (2) mit den Rohren (3) macht auch, eine Verminderung der Wanddicke im Bereich der Kümpelverbindung möglich. - Schließlich, kann diese Verbindung gemäß Fig. 3 auch, in der Weise gestaltet sein, daß auf die Rohre (2) und (3) vorgefertigte thorusförmig gerundete Ringe aufgeschweißt sind, die auch aus warmfesten Spezialwerkstoffen hergestellt sein können.The curved pipe ends which form the immediate inlet zones for the hot gas into the pipes (3) can have different types of cross-sections. In the Pig. 2 is only, the inlet end of the tube (3) entering the recooling chamber or the waste heat boiler is deformed towards the tube section (2) of larger diameter and connected to it, so that more or less sharp edges with the diameter of the tube (2) arise . - In the embodiment according to Pig. 3, every curved connection point between the pipe sections (2) and the gas pipes (3) is rounded in the shape of a thorus to improve the flow of heat and the internal and external flow conditions. The thorus-shaped connection of the pipe sections (2) with the pipes (3) also makes it possible to reduce the wall thickness in the area of the dished connection. - Finally, this connection according to FIG. 3 can also be designed in such a way that prefabricated thorus-shaped rounded rings are welded onto the tubes (2) and (3) and can also be made of heat-resistant special materials.
In den Raum (D) zwischen dem Rohrboden (1) und dem Zwischenboden (5) wird die zu verdampfende Flüssigkeit oder ein anderes Kühlmittel eingeleitet. Dieses Mittel strömt dann zwischen den Rohrabschnitten (2) und den Leitrohren (4) bis an die gekümpelte Ein- The liquid to be evaporated or another coolant is introduced into the space (D) between the tube sheet (1) and the intermediate sheet (5). This agent then flows between the pipe sections (2) and the guide pipes (4) up to the curved inlet
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laufstelle der Rohrabschnitte (2) und der Rohre (3) und von dort zwischen den das Gas führenden Rohren und den Leitrohren zurück in den Außenraum des Heißgasküh.lers. - Zur Erhöhung der Tangentialgeschwindigkeit des Kühlmittels entlang den zu kühlenden Flächen können leitschaufeiförmig gekrümmte Elemente (6) auf die Enden der Leitrohre (4) aufgesetzt sein, die eine Drallströmung um die Achse jedes Rohres (3) im Bereich der Einlaufstelle erzeugen. running point of the pipe sections (2) and the pipes (3) and from there between the pipes carrying the gas and the guide pipes back into the outer space of the hot gas cooler. - To increase the tangential speed of the coolant along the surfaces to be cooled can guide vane-shaped curved elements (6) on the The ends of the guide tubes (4) must be placed, creating a swirl flow around the axis of each pipe (3) in the area of the inlet point.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohrhodens und der Einlaufstellen in die Rohre (3) läßt sich durch, zusätzliche konstruktive Maßnahmen noch, weiter verbessern. Eine zu hohe Temperatur des dickwandigen Rohrbodens (1) wird dadurch, vermieden, daß man die Rohrabschnitte (2) genügend weit in den Gasraum vorstehen läßt. Ferner kann der Rohrboden (1) gemäß Fig. 1 und Fig. 3 zwischen den Rohrabschnitten (2) mit einer eingestampften Masse (7) oder mit Formsteinen isoliert sein. Zur sicheren Befestigung dieser Stampfmasse sind die Rohrabschnitte (2) zweckmäßig mit radial angeordneten Stiften oder anderen an sich bekannten Haftelementen versehen.The inventive design of the test tube and the inlet points in the tubes (3) can be carried out additional constructive Measures still to improve further. Too high a temperature of the thick-walled tube sheet (1) is avoided by the Pipe sections (2) protrude sufficiently far into the gas space. Furthermore, the tube sheet (1) according to FIG. 1 and FIG. 3 can be between the pipe sections (2) be insulated with a rammed earth (7) or with shaped stones. For secure attachment of this The pipe sections (2) are expediently radial arranged pins or other adhesive elements known per se.
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Legal Events
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