DE1751085C3 - Multi-part tube sheet for hot gas cooler - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen mphrtpiHgen Rohr- daß die äußersten Rohrenden torusförmig gerundet boden für die Heißgaseintrittsseite von Heißgasküh- 55 sind. Besondere konstruktive Maßnahmen zum lern, bei dem zwischen dem zu kühlenden, mit hoher Schutz der dickwandigen Rohrplatte gegen die Strah-Geschwindigkeit durch das Rohrinnere strömenden lungswärme hocherhitzter Gase auf der Eintrittsseite Heißgas und dem die Rohre im Mantelraum des sind nicht vorgesehen.The invention relates to a tubular pipe that the outermost pipe ends are rounded in a toroidal shape bottom for the hot gas inlet side of hot gas cooling 55. Special constructive measures for learn, between the one to be cooled, with high protection of the thick-walled tube plate against the jet speed Heat of highly heated gases flowing through the inside of the pipe on the inlet side Hot gas and the pipes in the jacket space of the are not provided.
Kühlers umgebenden Kühlfluid hohe Differenzdrücke Aus der französischen Patentschrift 1310484 istCooling fluid surrounding the cooler, high differential pressures From French patent 1310484 is
auftreten, die Heißgaseintrittsenden der Rohre die 60 eine Rohrplatte für Wärmetauscher bekannt, bei der zugehörige Rohrplattenöffnung jeweils unter Bildung zur Gewährleistung sicherer Schweißverbindungen, eines Ringraums durchdringen, wobei die Rohrenden zwischen den verhältnismäßig dünnwandigen Rohren heißgasseitig über je ein dünnwandiges Zwischenstück und der starkwandigen Rohrplatte Rohrzwischenmit der Rohrplatte verbunden sind, in jedem Ring- stücke vorgesehen sind, die die Lochleibungen in der raum ein den Ringraum in zwei konzentrische Ring- 65 Rohrplatte durchdringen und gegebenenfalls unter spalte aufteilendes Leitrohr angeordnet ist, das je- Bildung von Ringspalten mit der Rückseite der Rohrweite am heißgasseitigen Leitrohrende eine Strö- platte verschweißt sind. Die anderen Enden dieser mungsverbindung zwischen den Ringspalten beläßt Rohrzwischenstücke stehen gegenüber der Rohrbo-occur, the hot gas inlet ends of the tubes which 60 a tube plate for heat exchangers known in which associated tube plate opening, each with formation to ensure safe welded connections, penetrate an annular space, the pipe ends between the relatively thin-walled pipes On the hot gas side via a thin-walled intermediate piece and the thick-walled tube plate between the tubes the tube plate are connected, are provided in each ring pieces, which the holes in the Space a penetrate the annulus in two concentric ring tubes 65 and, if necessary, underneath Column-dividing guide tube is arranged, the ever- formation of annular gaps with the back of the tube width A flow plate is welded to the end of the guide tube on the hot gas side. The other ends of this The connection between the annular gaps is left in place.
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denebene bis in den Zuströmraum hinein vor und bildet ist, der aus einem warmfesten SpezialwerkstoffThe level in front of the inflow area and is made of a heat-resistant special material
sind an diesen freien Enden mit den nichtverformten hergestellt sein kannare made at these free ends with the non-deformed ones
Enden der Wärmeaustauscherrohre durch Kehlnaht- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des
schweißungen verbunden. Hierbei können zwischen Rchrbodens und der Gaseintrittsstellen wiedergeden
Rohrzwischenstucken und den Mantelflächen der 5 geben, die nachfolgend näher beschrieben werden.
Wärmetauscherrohre ebenfalls enge ringspaltförmige 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 vensehe-Schmutz
zusetzen. 10 nen Mantel. Über den Flansch A ist der Rohrboden
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 bek--n. V -Ur Erzeugung Wärme der heißen Gase lösbar verbunden. Die Gevon
Dampf und gleichzeitige ;-i ng z. ß. von 15 staltung des Rückkühlraums K bzw. des Abhitzekes-Kesselspeisewasser
dient. P t snstruktion lei- sels mit wärmetauschenden Flächen in Form von
^ tet man das zu verdampfe, ' - ■ .%: Über Verteiler Rohrschlangen od. dgl. ist nicht Gegenstand der Fr-
§ in im Bereich der Gaseintriusstellen angeordnete ring- findung. — Im Rohrboden 1 sind Rohrabschnitte 2
% förmige Kühlkammern und das Dampf-Wasser-Ge- nach geeigneten, herkörnmlicßen Verfahren befestigt,
:■· misch aus entsprechenden Kammern nahe den Gas- ao die dem aus dem Vergasungsraum H in den Heißgas-
; austrittsstellen. Eine definierte, an allen Stellen der kühle*· einzuführenden Gasstrom derart entgegenge-Kühlkammem
gleiche Kühlmittelströmung im Bereich richtet sind, daß sie weit in den Heißgasraum vor-
;■ der Gaseintrittsstellen der gasführenden Rohre ist stehen. Die vom Heißgas durchströmten Rohre 3
-i hierbei jedoch nicht vorgesehen. sind in diese Rohrstücke 2 koaxial eingeschoben, 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 ΗοΜκ im c
Wärmebeaufschlagung der Rohrplatte durch das zu- begrenzenden F.ohre2 und 3 sind ringförmig zuge-J
strömende 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-F:
Rohrplatten-Verbindungen dauerhaft betriebssicheren stand vom Rohrboden 1 angeordneten Zwischen-Weise
ermöglicht. platte bzw. Zwischenboden 5 befestigt sind. Die fr Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs 35 freien, in den Hohlraum c eintretenden Enden der
bezeichneten bekannten Gattung von Rohrböden für Leitrahre 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 uurchtrittsquerschnitt
\ a) Jedes Zwischenstück ist als ein Rohrabschnitt fur das Kühlmittel entsteht.Ends of the heat exchanger tubes by fillet welds In the drawing, exemplary embodiments of the welds are connected. Here, between the bottom and the gas inlet points, there can be pipe intermediate pieces and the jacket surfaces of FIG. 5, which are described in more detail below.
Heat exchanger tubes also narrow annular gap-shaped Die F i g. 1 shows a cross section through the tube spaces to increase the elasticity of the entire plate area, ie the tube base area or the gas connection, which, however, is intended for the cooling runner of the hot gas cooler. The tube sheet 1 are useless because they are in operation with a vensehe dirt clogging on both sides with flanges. 10 a coat. Beyond the flange A of the tube plate Finally, it is the known from the German Auslegeschrift with the Heißgaseintritts- or gasification space H, 1233 421, a tubular heat exchanger for cooling FRI over the flange B of the back cooling chamber K or shear gap gases or for use in conjunction Waste heat boiler for the recovery of the gasification processes known. V - U r generating heat of the hot gases releasably connected. The Gevon Steam and Simultaneous ; -i ng z . ß. of 15 design of the recooling room K or the waste heat boiler boiler feed water is used. P t structure with heat-exchanging surfaces in the form of ^ t one to evaporate, '- ■.%: Via manifold pipe coils or the like is not the subject of the discussion in the area of the gas inlet points. - In the tube sheet 1, tube sections 2 % -shaped cooling chambers and the steam-water mixture are fastened according to suitable, traditional methods: mixed from corresponding chambers close to the gas ao the one from the gasification space H into the hot gas; exit points. A defined coolant flow to be introduced at all points of the cool gas flow is directed in such a way that the same coolant flow is directed in the area that it is far in front of the gas inlet points of the gas-carrying pipes. The tubes 3 -i through which the hot gas flows, however, are not provided here. are inserted coaxially into these pipe sections 2, so the object of the invention is to find a construction in which over the length of the pipe sections 2 double from the pipe sheet of the pel-walled pipes or annular gap-shaped cavities c known that arise. The free ends of this ΗοΜκ in the c heat application of the tube plate by the F.ohre2 and 3 to be limited are ring-shaped influx of hot gas is significantly reduced and bulges and welded to one another. - From ^ which side the generation of high-pressure steam 30 facing away from the gasification chamber H forth are '\ in the cooling of hot gases from Vergasungspro- in the annular gap-shaped cavities c guide tubes 4 kozessen in one for the tube plate and the tube inserted axially, which in turn in an intermediate way arranged with Ab-F: tube plate connections in a permanently operationally safe standing from tube sheet 1. plate or intermediate floor 5 are attached. Starting from the ends of the known type of tube sheets for guide tubes 4 which are free at the beginning 35 and which enter the cavity c end at a short distance from the gas cooler, according to the invention, the tube ends 2 and 3, which are kinked together in the form of a connecting ring, are achieved as follows that the following features are used: at this point a certain passage cross-section \ a) Each intermediate piece is created as a pipe section for the coolant.
ί ausgebildet, der zur thermischen Abschirmung 4° 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- ί formed, which protrudes for thermal shielding 4 ° The curved tube space forming the immediate inlet zones for the hot tube plate far into the hot gas inflow gas into the tubes 3; Cross-sections of various types can end in
b) der Verbinuungsbereich an Rohrende—Rohrab- weisen" Bei de.r Ausführungsfonu nach Fig 2 ist schnitt ist torusförmig gerundet· lediglich das einlaufseitige Ende des in den Ruck-b) the pipe end-to Verbinuungsbereich have different tube "In de. r Ausführungsfonu of Figure 2 is cut · toroidally rounded only the inlet-side end of the jerk
^ α vuia a 1,1 η α ν · _■■ ν·ΐ_ΐ 45 kühlraum K bzw. den Abhitzekesse! eintretenden^ α vuia a 1,1 η α ν · _ ■■ ν · ΐ_ΐ 45 cold room K or the waste heat boiler! entering
c) der Kuhlfluidajischluß der Kammer ist die Kühl- Rohres 3 zam Rohrabschnitt 2 größeren Durchmesfluid-Emtnttsstelle, sers hm tonisartig verfomU ^/^ diesem verbun.c) the Kuhlfluidajischluß the chamber is the cooling pipe 3 zam pipe section 2 larger n Durchmesfluid-Emtnttsstelle, sers hm tonis-like formed ^ / ^ this verbun .
d) der Hc<sgaßkuhler ist zur Erzeugung von hoch- den, so daß mehr oder weniger scharfe Kanten mit gespanntem Dampf bei der Kühlung von Heiß- dem Durchmesser des Rohres 2 entstehen. — Bei der gasen aus Vergö3ungsprozessen bestimmt. 50 Ausführungsform nach Fig. 3 ist jede gekümpelted) the Hc <sgaßkuhler is for the generation of high, so that more or less sharp edges with compressed steam arise when the diameter of the pipe 2 is cooled. - Determined in the case of gases from fermentation processes. 50 embodiment of FIG. 3 is each dumped
Durch das weite Vorziehen der mit Zwischenstük- Verbindungsstelle der Rohrabschnitte 2 mit den Gasken veroundenen 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 l· macht auch eine Stroms noch unterstützt wird. Bei weitgehender Torus- Verminderung der Wanddicke im Bereich der Küm- : form der Verbindungsstelle zwischen den Rohrenden pelverbin^.ung möglich. — Schließlich kann diese und den Rohrabschnitten entsteht im Innern für das Verbindung gemäß Fig. 3 auch in der Weise gestaltet Kühlfluid ein glatter Kanal, mit dem Ablagerungen sein, daß auf die Rohre 2 und 3 vorgefertigte forusan 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 gas pipes in the hot gas inflow pipes 3, which are connected to the gas pipes with the intermediate piece connecting point of the pipe sections 2 to improve the heat flow and space, a thermal shadow effect is achieved for the inner and outer flow conditions of the torus pipe plate, which is created by the special way of the rounded shape. The toroidal connection of the \. against gas leaks directed coolant pipe sections 55 2 to the pipes l · also makes a current is still supported. If the wall thickness is largely reduced in the torus in the area of the curved shape of the connection point between the pipe ends, pelverbin ^ .ung possible. - Finally, this and the pipe sections can be created inside for the connection according to FIG Rings are welded on, which are also the. At the same time, in the outer area, the torusför- made of heat-resistant special material is made with rounded entry points that can resist 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 verdampfendeThe speed of the gases flowing into the tubes of the intermediate floor 5 is the one to be evaporated
enthalten sein können. Eine diesbezüglich weitere 65 Flüssigkeit bei 8 eingeleitet. Dieses Mittel strömt darmmay be included. A further 65 liquid in this regard is introduced at 8. This remedy flows through the bowels
Ausbildung besteht erfindungsgemäß darin, daß der zwischen den Rohrabschnitten 2 und den Leitrohren 4According to the invention, training consists in that the between the pipe sections 2 and the guide tubes 4
Verbindungsbereich an Rohrende—Rohrabschnitt bis an die gekümpelte Einlaufstelle der RohrabConnection area at the end of the pipe — pipe section up to the curved inlet point of the pipe
durch einen aufgeschweißten, vorgeformten Ring ge- schnitte 2 und der Rohre 3 und von dort zwischencut through a welded, preformed ring 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 to the outside of the hot gas cooler.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohrbodens und der Einlaufstellen in die Rohre 3 läßt steh durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen noch weiter verbessern. The inventive design of the tube sheet and the inlet points in the tubes 3 can stand 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 Einlaufstellc erzeugen. Eine zu hohe Temperatur des dickwandigen Rohrbodens 1 kann zusätzlich noch dadurch vermieden werden, daß gemäß F t 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 verschen.To increase the tangential speed of the coolant along the surfaces to be cooled you can Guide vane-shaped curved elements 6 on the The ends of the guide tubes 4 should be placed, creating a swirl flow around the axis of each tube 3 in the area of the inlet position. Too high a temperature of the thick-walled tube sheet 1 can also be avoided by the fact that according to F t g. 1 and 3 the space between the pipe sections 2 with a crushed mass 7 or is insulated with shaped stones. For the secure attachment of this ramming material are the pipe sections 2 expediently with radially arranged pins or other adhesive elements known per se give away.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (3)
abschnitten (2) ganz oder teilweise mit Wärme- Aus der schweizerischen Patentschrift 370 810 ist dämmstoff ausgefüllt ist. bereits eine thermisch hochbelastbare Rohrplatte für3. Tube sheet according to claim 1, characterized in that the remaining parts of the thermally and mechanically characterized that the space between the tube niche is not particularly heavily loaded tube sheet,
sections (2) completely or partially with heat insulation material is filled in from Swiss patent specification 370 810. already a thermally highly resilient tube plate for
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DE3323781A1 (en) * | 1983-07-01 | 1985-01-10 | Uhde Gmbh, 4600 Dortmund | DEVICE FOR COOLING THICK-WALLED COMPONENTS, IN PARTICULAR FOR COOLING THE TUBE FLOORS OF HEAT EXCHANGERS |
DE4404068C1 (en) * | 1994-02-09 | 1995-08-17 | Wolfgang Engelhardt | Heat exchanger |
DE19501422A1 (en) * | 1995-01-19 | 1996-07-25 | Borsig Babcock Ag | Water chamber for heat exchanger for cooling hot gases |
DE19501422C2 (en) * | 1995-01-19 | 2002-03-28 | Borsig Gmbh | Cooled transition piece between a heat exchanger and a reactor |
DE29610883U1 (en) * | 1996-06-21 | 1997-10-16 | Engelhardt, Wolfgang, Dipl.-Ing., 40545 Düsseldorf | Heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1751085A1 (en) | 1970-07-09 |
DE1751085B2 (en) | 1972-07-06 |
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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 |