DE1931222A1

DE1931222A1 - Stehender Roehrenwaermeaustauscher,insbesondere zum Kuehlen frischer Spalt- und/oder Synthesegase

Info

Publication number: DE1931222A1
Application number: DE19691931222
Authority: DE
Inventors: Gerhard Clauss
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1969-06-20
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1970-12-23

Description

Stehender Röhrenwärmeaustauscher, insbesondere zum Kühlen frischer Spalt- und/oder Synthesegase.
Die Erfindung betrifft einen stehenden Röhrenwärmeaustauscher, insbesondere zum Kühlen frischer Spalt- und/oder Synthesegase aus einem zylindrischen Druckmantel, dessen oberes Ende von einem walzenförmigen Dampfwasserraum umgeben ist, und der von zu einem Rohrbündel zusammengefaßten, geraden Rauchrohren durchzogen wird, deren Enden in Rohrböden fest sind, von denen einer auf das untere Ende des Druckmantels aufgesetzt und der andere Rohrboden im Bereich des Dampfwasserraumes angeordnet ist, bzw. einen Teil desselben bildet.
zur die Kühlung frischer Spalt- und/oder Synthesegase geeignete Röhrenwärmeaustauscher, die im Naturumlauf betrieben werden sollen, bedürfen hierzu einer ganz besonderen Ausbildung. Hierbei ist besonders auf die Neigung der zu kühlenden Gas zur Rtickbildung bedacht zu nehmen, d.h, es muß dem unerwünschten Ausfall von Koks und Kondensatabscheidung oder anderen Spaltprodukten im Wärmeaustauscher, zur Vermeidung einer vorzeitigen Verschmutzung der Heizflächen, Rechnung getragen werden. Hieriu ist es unter anderem besonders wichtig daftir Sorge zu tragen, dass das in großer Menge und mit hoher Temperatur aus dem Spaltofen dem Kühler zugeführte Spaltgas alsbald nach seinem Eintritt in den Kühlflächenbereich eine einer Abschreckung gleichkommende Kühlung erfährt. Hierdurch werden besagte unerwünschte Nachreaktionen vermieden.
Röhrenwrmeaustauscher, die aus mit ihren Enden in Rohrböden festen, ein R#ohrbündel bildenden Rauchrohren bestehen, die von einem Druckmantel umgeben sind und im Naturumlauf betrieben werden, sind an sich bekannt. Diese bekannten Rauchrohrwärmeaustauschor eind aber für das Abschreckungskühlen von Spaltgasen wenig geeignet. Der besondere, Nachteil bekannter Rauchrohrwärmeaustauscher besteht darin, dass an der Gaseintrittsseite Wärmestauerscheinungen unvermeidbar sind, denn die Rohrböden und der Druckmantel müssen eo ausgelegt werden, dass sie hohen Drücken standhalten, also verhältnismässig starkwandig ausgeführt werden. Aufgrund des hohen Wärmeangebotes durch die zu kühlenden Gase ist daher bei Naturumlaufbetrieb eine ausreichende Kühlung, sowohl für die Herbeiführung der gewünschten Abschreckung der Gase als auch zur Vermeidung besagten Wärmestaus, der zu Materialverbrennungen, insbesondere der Rauchrohre im Einströmbereich führen kann, nicht zu erreichen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, einen im Naturumlauf zu betreibenden stehenden Röhrenwärmeaustauscher so auszubilden. dass das Fallwasser vom oberen Dampfwasserraum dem unten, im Bereich der größten Wårmebelasung liegenden Rohrboden ausreichend zugeführt wird, dass dieses im Rauchrohrendbereich und am Rohrboden eine solche Kühlwirkung hervorzubringen in der Lage ist, die nicht nur die erforderliche Abschreckwirkung auf das beaufschlagende Gas erreichen läßt, sondern außerdem das Auftreten von Wärmestauerscheinungen im Rohrbodenbereich wirkungsvoll verhindert.
Dem Bekannten gegenüber besteht die Erfindung darin, dass der Dampfwasserraum mit dem Innenraum des Druckmantels sowohl wasser- als auch dampfseitig in bekannter Weise durch Durch trittsöffnungen verbunden und im Innenraum des Druckmantels ein das Rohrbündel umgebender zylindrischer Mantel einen Ringraum zwischen der Druckmantelinnenwand und der Mantelaußenwand freilassendangeordnet ist, dessen unterer Rand über dem unteren Rohrboden einen Ringspalt bildend und dessen oberer Rand über den Iurchtrittsöffnungen für das aus dem Iampfwasserraum in den Ringraum übertretende Fallwasser und mit Abstand unterhalh des oberen Rohrbodens, die Durchtrittsöffnungen für das in den Dampfwasserraum strdmende Dampiwassergemisch freilassend, endet.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht es. nicht nur bei einem im Naturumlauf zu betreibenden Röhrenrrärmeaustauscher besagter Bauart einen eindeutigen Wasserumlauf sicher zu stellen, sondern außerdem mittels diesen Wasserumlaufes eine so ausreichende Kühlung des unteren, an der Gaseinströmseite liegenden Rohrbodens herbeizuführen, dass dieser nicht nur ausreichend gekühlt wird, damit keine Wärmeschkden eintreten können, sondern auch gleichzeitig die erforderliche Abschreckwirkung der Spaltgase bei ihrem Eintritt in das Rohrbündel erreicht wird. Hierbei strömt das Fallwasser aus der Dampfwassertrommel über den Ringraum zum unteren Rohrboden und wird durch den Ringspalt gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rohrbodens verteilt dem Mantelinnenraum im Bereich der Rohrenden über der inneren Rohrbodenfläche zugeführt. Das sich im Mantelinnenraum bildende Dampfwassergemisch strömt dann aufwärts bis zu dem oberen Rohrboden und tritt hier über die Durchtrittsöffnungen in den Dampfwasserraum ueber, wo in bekannter Weise der Dampf vom Wasser getrennt wird und aus dem der Dampf zur weiteren Verwendung abgeführt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Röhrenwärmeaustauschers besteht darin, dass die obere Kante des zylindrischen Mantels fest mit dem oberen Rohrboden verbunden und der Mantel unterhalb des Rohrbodens mit Durchbrechungen versehen ist, zur Ableitung des Dampfwassers aus dem Innenraum des Mantels in den Iampfwasserraum.
Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt; Es zeigt: Pig. 1 einen Mittellängsschnitt durch einen Röhrenwärmeaustauscher mit in den Druckmantel eingehängten inneren Mantel und Pig. 2 einen Mittellänesechnitt durch einen RMhrenwErmeaustauscher mit an dem oberen Rohrboden befestigten inneren Mantel.
Der Röhrenwärmeaustauscher 1 besteht aus einem zylindrischen fruckmantel 2. Das obere Ende des Druckmantels 2 ist von einem walzenförmigen Iampfwasserraum 3 umgeben. Der Innenraum des Druckmantels ist von zu einem RohrbUndel 4 zusammengefaßten Rauchrohren 5 durchzogen. Die Enden der Rauchrohre 5 sind in einem oberen Rohrboden 6 und einem unteren Rohrboden 7 befestigt. Der untere Rohrboden 7 ist auf das untere Ende des Druckmantels 2 aufgesetzt und der obere Rohrboden 6 ist im Bereich des Dampfwasserraumes 3 angeordnet bzw. bildet einen Teil desselben. Wasserseitig ist der Dampfwasserraum 3 mittels Durchtrittsöffnungen 8 mit dem Innenraum des Druckmantels 2 und dampfseitig durch die Iurchtrittsöffnungen 9 verbunden.
Im Innenraum des Druckmantels 2 ist ein das Rohrbündel 4 einschließender zylindrischer Mantel 10 angeordnet. Der Mantel 10 ist so bemessen, dass ein Ringraum 11 zwischen der Druckmantelinnenwand und der Mantelaußenwand gebildet wird. Der Mantel 10 bat eine solche Länge, dass sein unterer Rand 12 zur Bildung eines Ringspaltes 13 über dem unteren Rohrboden 7 endet, während der obere Mantelteil des Mantels 10 bis über die Durchtrittsöffnungen 8 für das Fallwasser geführt ist. die DIirchtritts-Uffnungen 9 für das Dampfwassergemisch dagegen frei läßt (Fig. 1).
Dem Dampfwasserraum 3 wird das Speisewasser über die Leitung 14 zugeführt und der erzeugte Dampf über die Leitung 15 den Verbrauchern (nicht gezeichnet) zugeleitet.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 stößt die obere Kante 14 des Mantels 10 unmittelbar gegen den oberen Rohrboden 6 und ist mit diesem durch Schweißung fest verbunden. Damit bei dieser lusfillirung das im Innenraum des Mantel 10 gebildete Dampfwassergemisch in den Dampfwasserraum 3 abetrdmen kann. sind in dem Mantel 10 unterhalb des oberen Rohrbodens 6 entsprechende Durchtrittsöffnungen 9' angeordnet.
Das zu ktihlende Spaltgas wird den Rauchrohren 5 mittels einer dem Rohrboden 7 zugeordneten Gaszuleitungshaube 17 zugeführt. Den aus den Rauchrohren 5 abströmende, gekühlte Spaltgas#ird über dem oberen Rohrboden 6 durch eine Gasabzugshaube 19 abgezogen, die auf den walzenförmigen Dampfwasserraum 3 aufgesetzt ist, der oberhalb des oberen Rohrbodens 6 einen zylinderförmigen Abzugraum 18 bildet.
Der untere Rohrboden 7 kann an seiner Unterseite als Uberhitzungsschutz in an sich bekannter Weise mit einer Platte aus hitzebeständigem Werkstoff bestückt sein (nicht dargestellt).

Claims

Patentansprüche:

1. Stehender Röhrenwärmeaustauscher, insbesondre zum Kühlen frischer Spalt- und/oder Synthesegase aus einem zylindrischen Druckmantel, dessen oberes Ende von einem walzenförmigen Dampfwasserraum umgeben ist und der von zu einem Rohrbündel zusammengefaßten geraden Rauchrohren durchzogen wird, deren Enden in Rohrböden fest sind, von denen einer auf das untere Ende des Druckmantels aufgesetzt und der andere Rohrboden im Bereich des Dampfwasserraumes angeordnet ist bzw. einen Teil desselben bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfwasserraum (3) mit dem Innenraum des Druckmantels (2) sowohl wasser- als auch dampfseitig in bekannter Weise durch Durchtrittsöffnungen (8, 9) verbunden und im Innenraum des Druckmantels (2) ein das Rohrbündel (4) umgebender zylindrischer Mantel (10) einen Ringraum (11) zwischen der Druckmantelinnen-Wand und der Mantelaußenwand freilassend angeordnet ist, dessen unterer Rand (12) über dem unteren Rohrboden (7) einen Ringspalt (13) bildend und dessen oberer Rand über den Durchtrittsöffnungen (8) für das aus dem Dampfwasserraum (3) in den Ringraum (11) übertretende Fallwasser und mit Abstand unterhalb des oberen Rohrbodens (6) de durch trittsöffnungen (9) für das in den iampfwasserraum (3) strömende Dampfwassergemisch freilassend, endet,

2. Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch,1,dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kante (16) des zylindrischen Mantels (io) fest mit dem oberen Rohrboden (6) verbunden und der Mantel (10) unterhalb des Rohrbodens (6) mit Durchbrechungen (9') versehen ist, zur Ableitung des Dapmfwassers aus dem Innenraum des Mantels (10) in den Dampfwasserraum (3).

L e e r s e i t e