DE1751085B2 - MULTI-PART TUBE SHEET FOR HOT GAS COOLER - Google Patents
MULTI-PART TUBE SHEET FOR HOT GAS COOLERInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Rohr- daß die äußersten Rohrenden torusförmig gerundeThe invention relates to a multi-part tube that the outermost tube ends are rounded in a toroidal shape
öden für die Heißgaseintrittsseite von Heißgasküh- 55 sind. Besondere konstruktive Maßnahmen zunare boring for the hot gas inlet side of hot gas cooling 55. Special constructive measures to
;rn, bei dem zwischen dem zu kühlenden, mit hoher Schutz der dickwandigen Rohrplatte gegen die Strah; rn, in which between the to be cooled, with high protection of the thick-walled tube plate against the jet
reschwindigkeit durch das Rohrinnere strömenden lungswärme hocherhitzter Gase auf der Eintrittsseitcspeed of the lungs heat flowing through the inside of the tube of highly heated gases on the inlet side
ieißgas und dem die Rohre im Mantelraum des sind nicht vorgesehen.Hot gas and the pipes in the jacket space are not provided.
Wühlers umgebenden Kühlfluid hohe Differenzdrücke Aus der französischen Patentschrift 1310 484 isWühlers surrounding cooling fluid high differential pressures From French patent 1310 484 is
jftreten, die Heißgaseintrittsenden der Rohre die 60 eine Rohrplatte für Wärmetauscher bekannt, bei deiJftreten, the hot gas inlet ends of the tubes the 60 known a tube plate for heat exchangers, at dei
!gehörige Rohrplattenöffnung jeweils unter Bildung zur Gewährleistung sicherer Schweißverbindunger! Corresponding tube plate opening in each case with formation to ensure safe welded connections
nes Ringraums durchdringen, wobei die Rohrenden zwischen den verhältnismäßig dünnwandigen RohrerPenetrate nes annulus, the pipe ends between the relatively thin-walled pipe
2ißgasseitig über je ein dünnwandiges Zwischenstück und der starkwandigen Rohrplatte Rohizwischen·On the gas side via a thin-walled intermediate piece and the thick-walled tube plate pipe between
lit der Rohrplatte verbunden sind, in jedem Ring- stücke vorgesehen sind, die die Lochleibungen in deilit the tube plate are connected, are provided in each ring pieces, which the hole reveals in the
ium ein den Ringraum in zwei konzentrische Ring- 65 Rohrplatte durchdringen und gegebenenfalls unteiIn order to penetrate the annular space in two concentric annular tube plates and, if necessary, to subdivide
)alte aufteilendes Leitrohr angeordnet ist, das je- Bildung von Ringspalten mit der Rückseite der Rohr-) old dividing guide tube is arranged, the ever- formation of annular gaps with the back of the tube-
eils am heißgasseitigen Leitrohrende eine Strö- platte verschweißt sind. Die anderen Enden dieseiA flow plate is welded to the end of the guide tube on the hot gas side. The other ends of this egg
lungsverbindung zwischen den Ringspalten beläßt Rohrzwischenstücke stehen gegenüber der Rohrbo·The connection between the annular gaps leaves the pipe spacers opposite the pipe sheet
denebene bis in den Zuströmraum hinein vor und bildet ist, der aus einem warmEesten SpezlalwerkstofT sind an diesen freien Enden mit den nichtverformten hergestellt sein kannThe plane extends into the inflow space and is made of a warm-est special material are made at these free ends with the non-deformed ones
Enden der Wärmeaustauscherrohre durch Kwnlnaht- In der Zeichnung sind Ausführungsbdspiele des
schweißungen verbunden, Hierbei können zwischen Rohrbodens und der Gaseintrittsstellen wiedergeden
Rohrzwischenstücken und den Mantelflächen der 5 geben, die nachfolgend näher beschrieben werden.
Wärmetauscherrohre ebenfalls enge ringspaUförmige Die F i g, 1 zeigt einen Querschnitt durch den Rohr-Räume
zur Erhöhung der Elastizität der gesamten platten-, d. h, Rohrbodenbereich bzw, den Gasein-Verbindung
vorgesehen sein, die jedoch für Kühl- laufstutzen des Heißgaskühlers. Der Rohrboden 1 bezwecke
unbrauchbar sind, weil sie sich im Betrieb mit findet sich in einem beidseitig mit Flanschen versehe-Schmutz
zusetzen. io nen Mantel. Über den Flansch A ist der RohrbodenEnds of the heat exchanger tubes by Kwnlnaht- In the drawing, embodiments of the welds are connected. Here, between the tube base and the gas inlet points, there can be tube spacers and the outer surfaces of FIG. 5, which are described in more detail below.
Heat exchanger tubes are also tight, circular-shaped. Fig. 1 shows a cross-section through the tube spaces to increase the elasticity of the entire plate, i.e. h, the tube sheet area or the gas inlet connection, however, for the cooling connection of the hot gas cooler. The tube sheet 1 is useless because it is in operation with a dirt clogging up on both sides with flanges. ion coat. The tube sheet is above the flange A.
Es ist schließlich aus der deutschen Auslegeschrift mit dem Heißgaseintritts- bzw. Vergasungsraum H, 1233 421 ein Röhrenwärmetauscher zum Kühlen fri- über den Flansch B mit dem Rückkühlraum K bzw. scher Spaltgase bzw, zur Verwendung in Verbindung dem Abhitzekessel für die Wiedergewinnung der mit Vergasungsprozessen bekannt, der zur Erzeugung Wärme der heißen Gase lösbar verbunden. Die Gevon Dampf und gleichzeitigen Vorwärmung z, B. von 15 staltung des Rückkühlraums K bzw. des Abhitzekes-Kesselspeisewasser dient. Bei dieser Konstruktion lei- sels mit wärmetauschenden Flächen in Form von tet man das zu verdampfende Wasser über Verteiler Rohrschlangen od. dgl. ist nicht Gegenstand der Erin im Bereich der Gaseintrittsstellen angeordnete ring- findung. — Im Rohrboden 1 sind Rohrabschnitte 2 förmige Kühlkammern und das Dampf-Wasser-Ge- nach geeigneten, herkömmlichen Verfahren befestigt, misch aus entsprechenden Kammern nahe den Gas- ao die dem aus dem Vergasungsraum H in den Heißgasaustrittsstellen. Eine definierte, an allen Stellen der kühler einzuführenden Gasstrom derart entgegenge-Kühlkammem gleiche Kühlmittelströmung im Bereich richtet sind, daß sie weit in den Heißgasraum vorder Gaseintrittsstellen der gasführenden Rohre ist stehen. Die vom Heißgas durchströmten Rohre 3 hierbei jedoch nicht vorgesehen. sind in diese Rohrstücke 2 koaxial eingeschoben, soFinally, from the German interpretation with the hot gas inlet or gasification room H, 1233 421, a tubular heat exchanger for cooling via the flange B with the recooling room K or shear cracked gases or for use in connection with the waste heat boiler for the recovery of the gasification processes known, which releasably connected to generate heat of the hot gases. The use of steam and simultaneous preheating, e.g. of the recooling room K or the waste heat boiler boiler feed water, is used. In this construction, with heat-exchanging surfaces in the form of the water to be evaporated via manifold pipe coils or the like, the invention does not relate to the invention of rings arranged in the area of the gas entry points. - In the tube sheet 1, tube sections 2-shaped cooling chambers and the steam-water-Ge are fastened according to suitable, conventional methods, mixed from corresponding chambers near the gas ao that from the gasification space H in the hot gas outlet points. A defined, at all points of the cooler to be introduced gas flow in such a way opposite cooling chambers the same coolant flow are directed in the area that it is far into the hot gas space in front of the gas inlet points of the gas-carrying pipes. The tubes 3 through which the hot gas flows, however, is not provided here. are inserted coaxially into these pipe sections 2, so
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus- 25 daß über die Länge der Rohrabschnitte 2 hinweg dopgehend von Rohrboden der eingangs bezeichneten pelwandige Rohre bzw. ringspaltförmige Hohlräume c bekannten Art, eine Bauweise zu finden, bei der die entstehen. Die freien Enden der diesen Hohlraum c Wärmebeaufschlagung der Rohrplatte durch das zu- begrenzenden Rohre 2 und 3 sind ringförmig zugeströmende Heißgas wesentlich verringert wird und kümpelt und miteinander verschweißt. — Von der welche die Erzeugung von hochgespanntem Dampf 30 dem Vergasungsraum H abgewandten Seite her sind bei der Kühlung von Heißgasen aus Vergasungspro- in die ringspaltförmigen Hohlräume c Leitrohre 4 kozessen in einer für die Rohrplatte und die Rohr- axial eingeschoben, die ihrerseits in einer mit Ab-Rohrplatten-Verbindungen dauerhaft betriebssicheren stand vom Rohrboden 1 angeordneten Zwischen-Weise ermöglicht. platte bzw. Zwischenboden 5 befestigt sind. DieThe invention is based on the object of finding a construction method in which these arise from the length of the pipe sections 2, double-sided from the pipe base of the pel-walled pipes or annular gap-shaped cavities c known at the outset. The free ends of this cavity c heat application of the tube plate through the tubes 2 and 3 to be delimited are ring-shaped hot gas flowing in, which is substantially reduced and bulges and welded to one another. - From the side facing away from the gasification chamber H for the generation of high-pressure steam 30, guide tubes 4 are axially inserted into the annular gap-shaped cavities c during the cooling of hot gases from gasification process in one for the tube plate and the tube, which in turn in one with From tube plate connections permanently operationally safe stand from the tube sheet 1 arranged intermediate way enables. plate or intermediate floor 5 are attached. the
Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs 35 freien, in den Hohlraum c eintretenden Enden der bezeichneten bekannten Gattung von Rohrboden für Leitrohre 4 enden mit geringem Abstand von den Gaskühler, erfindungsgemäß gelöst durch die Verbin- ringförmig zugekümpelten Rohrenden 2 und 3, so daß dung der folgenden Merkmale: an dieser Stelle ein bestimmter DurchtrittsquerschnittThis task is based on the initially 35 free, entering the cavity c ends of the designated known type of tube sheet for guide tubes 4 end at a small distance from the Gas cooler, solved according to the invention by the pipe ends 2 and 3, which are kinked together in the form of a connection, so that tion of the following features: at this point a certain passage cross-section
1·.) Jedes Zwischenstück ist als ein Rohrabschnitt für das Kühlmittel entsteht.1 ·.) Each intermediate piece is created as a pipe section for the coolant.
ausgebildet, der zur thermischen Abschirmung 40 Die die unmittelbaren Einlaufzonen für das heiße der Rohrplatte weit in den Heißgas-Zuström- Gas in die Rohre 3 bildenden gekümpelten Rohrraum vorsteht; enden können Querschnitte unterschiedlicher Art auf-formed, the thermal shield 40 Die the immediate inlet zones for the hot the tube plate far into the hot gas inflow gas into the tubes 3 forming curved tube space protrudes; Cross-sections of various types can end in
b) der Verbindungsbereich an Rohrende-Rohrab- ^f^.B? der Ausführungsform nach F i g 2 ist schnitt ist torusförmig gerundet; fchghch das einlaufseitige Ende des in den Ruck-b) the connection area at Rohrende-Rohrab- ^ f ^. B ? the embodiment according to FIG. 2 is section is rounded in a toroidal shape; fchghch the inlet end of the
. , „..,.„ ., L, η j ν · j· v-l, 45 kühlraum K bzw. den Abhitzekessel eintretenden. , "..,."., L, η j ν · j · v -l, 45 cooling room K or the waste heat boiler entering
c) der Kuhlfluidanschluß der Kammer ist die Kühl- Rohres 3 zum Rohrabschnitt 2 größeren Durchmesnuid-Eintnttsstelle; sers m-n torusart}g verformt und mit diesem verbun-c) the cooling fluid connection of the chamber is the cooling tube 3 to the tube section 2 of larger diameter injection point; sers m - n torusart } g deformed and connected to this
d) der Heisgaßkühler ist zur Erzeugung von hoch- den, so daß mehr oder weniger scharfe Kanten mit gespanntem Dampf bei der Kühlung von Heii3- dem Durchmesser des Rohres 2 entstehen. — Bei der gasen aus Vergasungsprozessen bestimmt. 50 Ausführungsform nach F i g. 3 ist jede gekümpelted) the hot gas cooler is for the generation of high temperatures, so that more or less sharp edges with compressed steam arise when cooling the diameter of the pipe 2. - Determined in the case of gases from gasification processes. 50 embodiment according to FIG. 3 is each dumped
Durch das weite Vorziehen der mit Zwischenstük- Verbindungsstelle der Rohrabschnitte 2 mit den Gasken verbundenen Gasrohre in den Heißgas-Zuström- rohren 3 zur Verbesserung des Wärmeabflusses sowie raum ist eine thermische Schattenwirkung für die der inneren und äußeren Strömungsverhältnisse torus-Rohrplatte erzielt, die durch den besonderen Weg des förmig gerundet. Die torusförmige Verbindung der gegen die Gasaustrittsstellen gerichteten Kühlmittel- 55 Rohrabschnitte 2 mit den Rohren 3 macht auch eine Stroms noch unterstützt wird. Bei weitgehender Torus- Verminderung der Wanddicke im Bereich der Kümform der Verbindungsstelle zwischen den Rohrenden pelverbindung möglich. — Schließlich kann diese und den Rohrabschnitten entsteht im Innern für das Verbindung gemäß F i g. 3 auch in der Weise gestaltet Kühlfiuid ein glatter Kanal, mit dem Ablagerungen sein, daß auf die Rohre 2 und 3 vorgefertigte torusan jeder kritischen Gaseintrittsstelle vermieden wer- 60 förmige gerundete Ringe aufgeschweißt sind, die auch den. Gleichzeitig wird im Außenbereich der torusför- aus warmfestem Spezialwerkstoff hergestellt sein mig gerundeten Eintrittsstellen die Erosionsfestigkeit können.By pulling forward the connecting point of the pipe sections 2 to the gas with the intermediate piece connected gas pipes in the hot gas inflow pipes 3 to improve the heat flow as well Raum is a thermal shadow effect for the inner and outer flow conditions of the torus tube plate achieved, which is rounded by the special way of the shaped. The toroidal connection of the Against the gas outlet points directed coolant tube sections 2 with the tubes 3 also makes a Stroms is still supported. With extensive torus reduction in wall thickness in the area of the curved shape pel connection possible at the connection point between the pipe ends. - After all, this can and the pipe sections are created inside for the connection according to FIG. 3 also designed in the way Kühlfiuid a smooth channel, with the deposits, that on the tubes 2 and 3 prefabricated torusan 60 shaped, rounded rings are welded on at every critical gas entry point, which also the. At the same time, the torusför- in the outside area will be made of heat-resistant special material moderately rounded entry points can increase the resistance to erosion.
gegenüber Feststoffen verbessert, die in den mit hoher In die Kammer D zwischen dem Rohrboden 1 undcompared to solids, which are in the with high In the chamber D between the tube sheet 1 and
Geschwindigkeit in die Rohre einströmenden Gasen dem Zwischenboden 5 wird die zu verdampfende enthalten sein können. Eine diesbezüglich weitere 65 Flüssigkeit bei 8 eingeleitet. Dieses Mittel strömt dann Ausbildung besteht erfindungsgemäß darin, daß der zwischen den Rohrabschnitten 2 und den Leitrohren 4 Verbindungsbereich an Rohrende—Rohrabschnitt bis an die gekümpelte Einlaufstelle der Rohrabrhirch einen aufgeschweißten, vorgeformten Ring ge- schnitte 2 und der Rohre 3 und von dort zwischenThe speed of the gases flowing into the tubes of the intermediate floor 5 is the one to be evaporated may be included. A further 65 liquid in this regard is introduced at 8. This means then flows According to the invention, training consists in that the between the pipe sections 2 and the guide tubes 4 Connection area at the end of the pipe - pipe section up to the curved inlet point of the pipe scrap a welded, preformed ring cut 2 and the tubes 3 and from there between
den das Gas führenden Rohren und den Leitrohren zurück in den Außenraum des Heißgaskühlers.the pipes carrying the gas and the guide pipes back into the outer space of the hot gas cooler.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohrbodens und der Einlaufstellen in die Rohre 3 läßt sich durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen noch weiter verbessern. The inventive design of the tube sheet and the entry points in the tubes 3 can be through further improve additional constructive measures.
Zur Erhöhung der Tangentialgeschwindigkeit des Kühlmittels entlang den zu kühlenden Flächen können leitschaufelförmig 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. Eine zu hohe Temperatur des dickwandigen Rohrbodens 1 kann zusätzlich noch dadurch vermieden werden, daß gemäß F i g. 1 und 3 der Raum zwischen den Rohrabschnitten 2 mit einer eingestampften Masse 7 oder mit Formsteinen isoliert ist. Zur sicheren Befestigung dieser Stampfmasse sind die Rohrabschnitte 2 zweckmäßig mit radial angeordneten Stiften oder anderen an sich bekannten Haftelementen versehen.To increase the tangential speed of the coolant along the surfaces to be cooled you can Guide vane-shaped curved elements 6 be placed on the ends of the guide tubes 4, which create a swirl flow generate around the axis of each tube 3 in the area of the inlet point. Too high a temperature of the thick-walled tube sheet 1 can also be avoided in that according to FIG. 1 and 3 the space between the pipe sections 2 is insulated with a rammed earth 7 or with shaped stones is. For the secure attachment of this ramming mass, the pipe sections 2 are expediently arranged radially Provided pins or other known adhesive elements.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
abschnitten (2) ganz oder teilweise mit Wärme- Aus der schweizerischen Patentschrift 370 810 is dämmstoff ausgefüllt ist. bereits eine thermisch hochbelastbare Rohrplatte fü;3. Tube sheet according to claim 1, characterized in that the thermally and mechanically remaining parts of the tube sheet are not exposed to particularly high loads.
Sections (2) are completely or partially filled with insulation material from Swiss patent 370 810. already a thermally highly resilient tube plate for;
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |