DE2441930A1

DE2441930A1 - Waermetauscher und verfahren zu seiner verwendung

Info

Publication number: DE2441930A1
Application number: DE19742441930
Authority: DE
Inventors: Peter John Deen; Petrus Joannus Josephus Doorn; Antonius Josephes Johan Gestel
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1973-07-03
Filing date: 1974-09-02
Publication date: 1976-03-11
Also published as: NL7309228A; FR2284851B1; FR2284851A1

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Wärmetauscher zum Kühlen. heisser Gase* Ferner bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Verwendung des eingangs genannten Wärmetauschers sowie- zum ■ Kühlen von hei ssen Gasen, die insbesondere "bei der Partialverbrennung von Kohlenvmsserstoffen erzeugt werden, und zwar unter Verwendung des eingangs genannten Wärmetauschers·.

Das Betreiben von V/arme tauschern zum Kühlen heisser Gase wird aus Gründen der Sparsamkeit und der Energie ausbeute sehr oft gefordert wobei der Betrieb bei hohem Druckunterschied zwischen den heissen Gasen_s die gekühlt werden, und dom Kühlmit-

tel durchgeführt werden solle Ein solcher Betrieb-liegt, bei—" spielsY/eise dort vor_s wo man von einem Wärmetauscher unter

§0 θ A 1 i / Π Q 1 % ' '■' y@@ ι ι /u@ ι β ■ · - ■

der Verwendung von "«'as a er als Kühlmittel aus Gründen der
Leistungsausbeute verlangt, dass er Dampf erzeugt, der einen erheblich höheren Druck aufweist als die Gase, die gekühlt
•v/erden. Hinsichtlich der Betriebsbedingungen, die bei der hohen Temperatur und bei dem hohen Druckunterschied vorliegen, und unter denen ein derartiger Wärmetauscher arbeitet, sind die
mechanischen Belastungen und Beanspruchungen, denen der Wärmetauscher atisgesetzt ist, sehr hoch. Die Konstruktion eines
Wärmetauschers, der sich für den Betrieb unter diesen Bedingungen eignet, bietet daher erhebliche technische Schwierigkeiten.

Sine ganz besondere technisch© Schwierigkeit betrifft die
Gestaltung des Gaseinlass-Schildes im V/ arme tau scher, da dieser das Teil, ist, das den härtesten Beanspruchungen bzw. den
schwersten Einsatzbedingungen ausgesetzt ist. Das Gaseinlass-Schild ist ein Blech, eine Platte, ein Teller, eine Scheibe, eine Zunge oder ein sonstiges sich flächig Erstreckendes Teil, auf das die heissen eintretenden Gase auftreffen und das gekühlt sein kann bzw. das Kühlmedium gegen die heissen Gase hin abschliesst. Falls es sich um Wärmetauscher mit kleinem Durehmesser handelt, ist es bisher möglich ge?/esen, durch Auswahl einer geeigneten Ivlaterialdicke des Metalls des Gaseinlass-Schildes ein derartiges Teil mit hinlänglicher Widerstandsfähigkeit vorzusehen, um einen Betrieb bei hoher Temperatur
und bei hohem Druckunterschied zuzulassen, dasdie gesamte
Kraft auf dem Schild verhältnismässig niedrig ist. Aller-.

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dings ist es unbefriedigend, bei Wärmetauscherη mit grossem Durchmesser, in denen die gesc.mte Kraft auf dem Gaseinlass-Sehild aufgrund des hohen Druckunterschiedes sehr hoch wird, einen Gaseinlass-Schild aus sehr dickem Material auszubilden, da die mittlere Temperatur dos.'Tetalles umso grosser wird, je dicker das Metall ist, wobei die " : Widerstandsfähigkeit des Metalls verringert wird. · ■ ■

Aufgabe der Erfindung ist es,' einen Wärmetauscher zu finden, der die eingangs genannten Schwierigkeiten'zumindest teilweise abstellt und überwindet.. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher mit grossem Durchmesser mit einem Gaseinlass^Schild auszustatten, der einen sicheren Betrieb bei sehr hoher Temperatur und bei sehr hohem Druckunter schied ermöglicht bzw. gewährleistet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Kühlen heisrer Gase zu finden, insbesondere ein Verfahren zur Verwendung des eingangs genannten Wärmetauschers, bei dem unter weitgehender Schonung des verwendeten Wärmetauschers ein möglichst vollständiger, - . wirtschaftIieher Wärmeaustausch unter Ausnutzung der in den Abgasen verbrannter oder teilverbrannter kohlenstoffartiger Gase enthaltenen Wärme stattfindet. '

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher eine Gaseinlasskammer aufweist, die mit einem oder mehreren Gaseinlässen ausgestattet ist, eine Kühlkammer, die mit einem

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oder mehreren Gasauslässen ausgestattet ist, einen Gaseinlass-ScMId, der die Gaseinlasskairtmer von der Kühlkammer trennt und mit dem eine oder mehrere Gasröhren verbunden sind, die sich durch das Innere der Köhlkamner erstrecken; dabei weist zumindest ein Teil des GaseinlassSchildes- zwischen den Gasrohren eine konvexe Form auf; eines oder mehrere Rohre zur Ein- und Abgabe von Kiihlmttel zur und von der Eühlkamner unt)-"ein©·;V/and'·'.sind vorgesehen, die mit der Oberfläche des Gaseinlass-Schildes einen getrennten Kühlkanal bildet und die Kühlkammer begrenzt, wobei der separate Kühlkanal mit Verbindungen zur Ein- und Abgabe von Kühlmittel versehen ist. Im Betrieb wird Kühlmittel mit verhältnisiaässig geringer Temperatur, vorzugsweise Kesselspeisewasser, durch den Kühlkanal geführt, und es fliesst über die innere Oberfläche des Gaseinlass-Schildes. Die mittlere Temperatur des Metalles des Gaseinlass-Schildes wird hierbei auf einem niedrigen·Niveau gehalten, mit dem Ergebnis, dass der Druel-ninterschie.il, welchem der Wärmetauscher standhalten kann, ganz bedeutend .'erhöht ist. Die mittlere Temperatur des Gaseinlass-Schildes ist definiert als das Mittel der Temperatuierijdie an.lder Metalloberfläche des Gaseinlass-Schildes auf der Gasseite und auf der Kühlmittelseite auftreten.

Ein wesentliches Merlsnal der-vorliegenden Srfindiing liegt in

ΈβΓ Tätsäch^^

zwischen den Gasröhren konvexe Form aufweist. Der Grund hierfür ,jist ,_die :Fe„stigfe dieses TelIs

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des Kessels für Abfally/ärme hinsichtlich.des TMstandes zu erhöhen, dass die Temperatur des Gaseinlass—Schildes an

diesem Punkt ihren höchsten Y/ert erreicht. Aus baulichen Gründen wird vorgezogen, den Gaseinlass-Schild derart auszugestalten, dass sein konvexer Teil in die Gaseinlasskammer v/ie eine Nase hineinragt, v/enngleich es auch möglich ist, den Gaseinlasschild derart auszugestalten, dass sein konvexer Teil in die Kühlkairmer hineinragt. . .

Wenn, v/ie oben.' erwähnt, der Gaseinlasschild in der Form einer Nase ausgebildet ist, dann bringt dies allerdings ein technisches Problem in Hinblick auf den Kühlmittelfluss durch den Kühlkanal nit sich. Es ist nicht zufriedenstellend, dasr? Kühlmittel in den Kühlkanal an der einen Seite einzubringen und es an.der anderen Seite wieder zu entnehmen, da dies zu einer schlechten Verteilung der Kühlmittelströmung bzw. des Kühlmittelstromes über die innere Oberfläche-des Gaseinlass-Schildes führt. Dies führt zum Auftreten, heisser Stellen am Gaseinlasschild, die potentielle Zonen für Schaderscheinungen im Metall darstellen. Ss hat sich nun herausgestellt, dass es ganz besonders vorteilhaft ist, den Kühlkanal derart auszubilden, dass ein Anschluss für die Einspeisung bzw. für die Entnahme von Kühlmittel in der Mitte des Kühlkanals angeordnet ist, und dass einer oder mehrere Anschlüsse für die Entnahme bzw, für die Einspeisung des Kühlmittels an der Peripherie des Kühlkanals angeordnet sind. .Vorzugsweise ist mehr als ein Kühlmittelanschluss an der Peripherie des

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Kühlkanals angeordnet, um eine gleichmüssige Kühlinitte 1-Strömungsvorteilung über den Gaseinlasschild hervorzubringen. In geeigneter V/eise sind die Xühlmittelanschlüsse symmetrisch rund um den Umfang des Kühlkamriierauslasses angeordnet. Bas Kühlmittel tritt vorzugsweise in den Kühlkanal an seinem zentralen Anschluss ein, da däes sicherstellt, dass das kälteste Kühlmittel mit dem heissesten Teil des Gaseinlassschildes,der konvexen Ifase,zusammenkommt und somit einen maximalen Kühleffekt erzielt, und weiterhin sicherstellt, dass das Kühlmittel durch die Anschlüsse ander Peripherie

^des __Kanale_:s,,. aus tritt, Äij.erd.ings^ist.ei-ne.Strömunglln der ura-

gekehrten Richtung eberiso möglich. In beiden Fällen ergibt

_ ■ . „

sich eine sehr gute oStrömungsverteilung des Kühlmittels über .die innere Oberfläche des GaseinlasSchildes, und das Auftreten heisser Stellen wird dementsprechend verhindert.'

Gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest der Teil des GaseinlasSchildes zwischen den Gasröhren im wesentlichen sphärisch ausgebildet. Dieser. Form ist deshalb der Vorzug gegeben, da sie die grös'ate bauliche Festigkeit liefert. Der Radius .des Eugelsegments, das durch den Gaseinlasschild zwischen den Gasröhren gebildet wird, kann über einen weiten Bereich hinweg variieren; dennoch ist einem Radius, der zwisehen dem 1,5- und dem 20-fachen des Aussendurchmessers einer Gasröhre beträgt, der Vorzug gegeben.

Um eine gute Strömungsverteilung des Kühlmittels über die Innenoberfläche des GaseinlasSchildes zu bewirken, liegt

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ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, die "'and, die zusammen mit der Oberfläche des Gaseinlasschildes den Kühlkanal bildet und die Kühlkammer abschliesst, in der selben Form wie den Gaseinlasschild auszubilden. Das bedeutet, dass die Weite bzw. die Höhe des Kühlkanals üb.er die gesamte ¹T arme tausche rnase hinweg gleich bzw. gleichförmig ist. Ein bedeutendes Ergebnis dieser Gleichförmigkeit besteht darin, dass die Strömungszone für das Kühlmittel in der Lütte der XV arme tauscher* nase kleiner ist als die Strömungszone an der Peripherie des Wärmetauschers j dementsprechend ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in der !.litte der Hase grosser als am Rand. Dies ist von Bedeutung,' da die Kühlwirkung graduell zusammen mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. .-Daher ist der Kühleffekt der Kühlmittelströmung in der Mitte der Nase aussergewöhnlich und aus s er ordentlich gut; die Mitte der Nase ist der heisseste Teil und bedarf daher am meisten der Kühlung.

Die Weite bzw. Höhe des Kühlkanals kann über einen --weiten Bereich hinweg variieren, liegt aber vorzugsweise zwischen 5 und 250 mm. Insbesondere ist einet ^eite zwischen 5 und 50 mm bevorzugt. Die Wand kann Jede geeignete Dicke aufweisen, aber gemäss einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die ■'/and verhält nismäs si g dünn, wenn man sie mit der. Dicke des-Gaseinlasschildes vergleicht, da:.der Druck des Kühlmittels in der Kühlkammer im wesentlichen gleich ist dem Druck des Kühlmittels im Kühlkanal, und da daher der Druckunterschied,, der von der Wand aufgenommen werden muss, gering ist. Der grosse

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Druckunterschied, der zwischen der Cq se in la 5 skalier und dem Ktihlkanal vorliegt, wird vom dickeren Gaseinla3schild aufge-

Genuss einer Vorzugspreisen Ausgestaltung der Erfindung ist 3er Kühlkanal mit einer Vorrichtung zum Verengen der Strömung ausgestattet. Eine einfache, aber geeignete Vorrichtung ist eine Einschnürung in Fom eines flachen Hetallrings, der lungs des Umfangs des Kühlkanals angeordnet ist und der mit einer Anzahl kleiner öffnungen perforiert ist, durch die das Kühlmittel fHessen muss.. Der Effekt dieser Hassnahrie --liegt darin, dass ein grosser Druckunter schied .über die öffnungen hinv/eg geschaffen wird; im Vergleich hierzu sind die kleinen Druckunterschiede, die an anderen Stellen des Kühlkanals vorkommen und die andernfalls eineungleichmässige Kühlriittelströmung bewirken könnten, bedeutungslos. Auf'diese W_eise ist eine gleichmassige \Strömuhgsverteilung --für das Kühlmittel über den Kühlkanal hinweg hervorgerufen.

Wie schon vorher erwähnt, weist das Gaseinlasschild zwischen den Gasrohren eine konvexe Form auf, um es möglichst stark und widerstandsfähig zu machen.. Zusätzlich zu dieser Massnahme liegt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass hinsichtlich der Optimierung der Stabilität des "wärme tausche rs die Gasröhren mit den Gaseinlasschild derart verbunden v/erden, dass kein Teil der Röhren in die Gaseinlasskammer hineinragt. So ist es nicht notwendig, komplizierte

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Kiüilrn'iglichkeitcn für Teile der Gasrohren vorzusehen, die in die Gaseinlij.sskanr.ier hineinragen, wie es mehrfach in den Fällen früherer V.'rrmotauscherentv/ürfe vorgeschlagen ist.

V'le es bereits erwähnt wurde, wurde der erfindungsgemässe Y/"me tauscher in sehr zweckmässiger-Y/eise vergrössert bzw. gross ausgelegt, und 'er kann, gemessen am heutigen Standard, · einen sehr grossen Durchmesser aufweisen. Dementsprechend können gernäss der Erfindung ausgebildete Wärmetauscher Durchmesser über 4 m aufweisen und Iraner noch imstande sein, bei hohen Temperaturen unü Druckunterschieden zu arbeiten, ohne dass Fehler ,Schäden ode'r ausfall von ^ Gas einlas schild oder Gasröhren erwartet oder hingenommen v/erden müssen« Der Durchmesser des erfindungsgemässen Wärmetauschers liegt aber vorzugsweise zwischen 1,5 und 3m. Die Anzahl von Gasröhren und deren Innendurchmesser kann in einem weiten Bereich variieren, liegt aber vorzugsweise zwischen 4 und 20, sowie zwischen 70 mm und 200 mm .

Die Erfindung bezieht sich ebenso auf ein VePfahren zum-Suhlen heisser Gase, wobei ein V/ arme tauscher benutzt wird, wie er oben beschrieben ist. Insbesondere sind diese Prozesse geeignet, die einen Wärmetauscher benötigen, um mit ihm bei hoher Temperatur und bei hohen Druckunterschieden zu arbeiten. Derartige Temperaturen bewegen sich in einem Bereich von 700 G bis 1600 C oder gar noch mehr. Die Druckunterschiede liegen gebrUuchlicherweise oberhalb von 25 Athmosphären und vor-

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se zwischen 35 und 15G Atmos "haron. Ir gondein geoignetes Kühlmittel kann in der Kühlkanmer des Uärmetauochers Verwendung, finden, obwohl ganz grundsätzlich Y.'asser der Vorzug gegeben wird..

V^rie schon vorher erklUrt, wird im Betrieb durch den Kühlkanal des V: arme tauscher s Kühlmittel geleitet, um die Oberfläche des Gaseinlasschildes zu kühlen. Dies bewirkt eine Verringerung der mittleren -■; Temperatur des Gaseinlasschildes und erhöht ■somit dessen Stabilität. Um die Kühlwirkung auf ein Maximum zu bringen, ist es daher wünschenswert, dass kaltes Kühlmittel in den Kühlkanal eingebracht wird. Dementsprechend hat das-^Kühlmittel, das in die Kühlkammer gelangt, vorzugsweise eine Temperatur von C bis 2OQ⁰C. Der Aufwand an Kühlmittel, das pro Zeiteinheit durch den Kühlkanal hindurchstrgmt, kann in einem weiten Bereich variiert werden, doch es sollte?· nicht so wenig sein, dass Kühlmittel, wärend es durch den Kühlkanal fliesst, wesentlich aufgeheizt wird. Die Temperatur des Kühlmittels bei Verlassen des Kühlkanals sollte vorzugsweise nicht über 250⁰C liegen. Die mittlere Temperatur des Metalls des Gaseinlasschildes ist mittels des Kühlmittelstromes durch die Kühlkammer niedergehalten, und zwar" vorzugsweise unterhalb einer Temperatur von 500°C. Ein ganz besonders geeignetes Kühlmittel ist Kesselspeisewasser.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist der Druck des Kühlmittels im Kühlkanal im wesentlichen der gleiche

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wie der Druck des Kühlmitr.els in der Kühlkammer. Dies .hat zum Vorteil, dass die '".'and des Kühlkanals, die den Kühlkanal zus amme η mit der Oberfläche des Gaseinlasschlld.es bildet, nicht sehr dick zu sein braucht, wie vorher bereits dargelegt wurde. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Einschnüren der Klöilmittelströmung.' im Kühlkanal vorgesehen, und der Druckunterschied l&ngs dieser Einschnürung veranlasst eine gleichm'ässige Verteilung des Kühlmit te Is tr oitis über die innere Überfläche des Gaseinlasschildes. Vie schon vorher ausgeführt, wird hierbei das Ausbilden und Auftreten heisser Flecke verhindert.

Der vorliegende ¹Varmetauscher ist insbesondere geeignet, um als Abfallw^rmeerhitzer zum Kühlen heisser B.uss und Asche enthaltender Gase, die bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen erzeugt werden, und zum gleichzeitigen Erzeugen von Hochdruckdampf Verwendung zu finden, in diesem Fall liegt der Druck d er heissen Gase vorzugsweise zwischen 10 und 100 Atmospären, und der Druck des erzeugten Dampfes liegt vorzugsweise zwischen 40 und 160 Atmosphären. Die Temperatur der Gase bei ihrem Eintritt in die Gasröhren liegt vorzugsweise zwischen <. 800°C und 1500°G, und die Temperatur, des V/assers, das in die Kühlkammer eintritt, liegt zwischen SO°C und 360°C.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung noch näher erläutert,

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die eine vorzugsweise Ausfiihrungsform der Erfindung darstellt, ■wobei die Erfindung aber in keiner 7,'eise eingeengt oder beschränkt werden soll.

Die Zeichnung stellt einen zylindrischen Y.'arme tau 3 eher dar, der eine Gaseinlasskammer 1 und eine Ivölilkairrier 2 aufweist. Das Metallgehäuse der Gaseinlasskammer ist mit dem Bezugszeichen 3 versehen, und das der Kühlkammer mit dem Zeichen 4. Die Kühlkammer 2 ist senkrecht bzv/. in vertikaler Richtung oberhalb der 'Gaseinlasskamner 1 angeordnet, wobei die beiden "letällgehäuse 3 und 4 nil-ctels des Flansches 5 miteinander verbunden sind. Die Gaseinlasskammer ist mit Ziegeln bzv/, gebrannten Keramikkörpern 6 aus Schamotte, feuerfestem Zement,' Pyromörtel oder dergl. ausgelegt und mit einem Einlass 7· versehen. Die Kühlkammer ist mit zwei Gasauslässen 8, mit einem Kühlmitteleinlass 9, mit einem Kühlmittelauslass 10 und mit einem konvexen Gaseinlasschild 11 versehen, dessen Mitte im we sent liehen kugelförmig ausgebildet ist, und mit der zwei Gasröhren 12, die sich durch das Innere der·-Kühlkammer 2 erstrecken, verbunden sind. Innerhalb der Kühlkammer 2 ist eine Wand 13 ^ angeordnet, die die selbe Form wie das konvexe Gaseinlasschild 11 aufweist, und die einen separaten Kühlkanal 14 zusammen mit der Oberfläche des Gaseinlasschildes.il bildet. Der Kühlkanal 14 ist mit einem zentral angeordneten Kühlanschluss 15 sowie mit vier symmetrisch an der Peripherie des Kühlkanals 14 angeordneten Kühlanschlüssen 16 ausgestattetj von denen in der Zeichnung allerdings nur zwei sichtbar sind.

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Kühlmittel tritt in den Wärmetauscher über den Einlass 17 ein, tritt durch das Rohr 18 und den Anschluss 15 in den Kühlkanal 14, fliesst durchden Kühlkanal 14 und tritt durch die vier Anschlüsse 16, die vier Röhren ly und die vier Auslasse 20, von denen lediglich zwei in der Zeichnung dargestellt sind, aus. Eine Vorrichtung zum Einschnüren der Kühlmittelströmung in der Form eines flachen MetallriciX'gs, der nut eine.r Anzahl von Blendenöffnungen 21 versehen ist, - ■ ·, '-.-ist längs der Peripherie des Kühlkanals 14 angeordnet, um eine gleichmässige Strörnangs— verteilung innerhalb des Kühlkanals bzw. über seine Oberfläche hinweg zu erwirken. - . ' _

Die Gasröhren sind innerhalb der Kühlkammer 2 schraubenartig umeinander herumgebogen, um somit eine grosse Oberfläche zur Wärmeabgabe zu bilden; die Gasauslässe 8 durchdringen die kuppelartig gewölbte Decke der V'andung 4 bzw. der Kühlkammer 2, wo sie symmetrisch zueinander und nach aussen.geneigt enden. Der Einlass 9 für das Kühlmittel ist in der Wandung 4 der Kühlkammer 2 dicht oberhalb eines Kühlmittelauslasses 20 angeordnet und v. ei st einen kleineren Durchmesser auf als der ihm gegenüberliegend dicht unter der kuppe!artigen Decke angeordnete Kühlmittelau-slass 10; die mit Ein- und Auslass 9. 10 versehene Kühlkammer 2 stellt einen unabhängigen Kühlkreis dar und steht mit dem den Kühlkanal durchströmenden Kühlkreis innerhalb des Wärmetauschers nicht in Verbindung,; obwohl beide Kühlkreise miteinander in Verbindung stehen können, können sie auch ebenso getrennt und sogar mit unterschied-

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lichen rOUhlr-ncdien beaufschlagt v: evd.cn, "de Einlasse dor Gasrohren 12 und der Einlas ". IV der Kühlmittellcitung 18 sind entgegen der· Strörmngsrichtung flaschenförmig erweitert und bewirken so::iit eine Beschleunigung des fliessenden Mediums, Oberhalb der Blenden 21₁ deren Achsen senkrecht angeordnet sind, k'-nn ein ringförmiger Beruhigung sr «υπ angeordnet sein, von dem die FilhlkanUle 1-3 ausgehen.

Der Kühlmittelstron durch den Kühlkanal 14 stellt sicher, dass die mittlere -'Temperatur des GaseinlasscMldes 11 in einem niedrigen Bereich gehalten wird, während heisses Gas durch den Wärmetauscher tritt. Das Gaseinlasschild ist dementsprechend ungeschwächt und der V'ärme tauscher ist in der Lage, bei_f sehr hohen Druckdifferenzen zwischen den heissen Gasen und dem .Kühlmittel sicher zu arbeiten. ITittels dieser Erfindung ',kann ein V/ärraetauscher mit einem Durchmesser von mehr als 1,5 m mühelos und sicher mit einem Druckunterschied " von 50 bis 100 Atmosphären oder sogar noch darüber betrieben v/erden.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Kühl- bzw. Färsietauschverfahren , bei dem der erfindungsgemässe Wärmetauscher Verwendung findet, sondern auch auf das voranstehende Kühlverfahren im allgemeinen.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsbeispiel ist ein ganz besonders typisches Anwendungsbeispiel der Erfindung,

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und somit oe zieht sich die Erfindung au 3 <lr'ic kl ich auch auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführunrsform des Erfindung s gemessen V."".rrae tau melier β sowie das erfinduncsgem-isse Verfahren, sov/eit es im Zusaramenhang mit .der -Zeichnung ganz s'oeziell besclirieoen vmrde. · "

Ansprüche

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Claims

i;L che

(JU/ ^T:."äririG tauscher zum KvJhI en heisser .Gase, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gaseinlasskamner (1) nit einem oder mehreren Gaseinlässen (7), eine Kühlkammer (2)mit einem odor mehreren Gasauslässen (8), einen Gaseinlassschild (11), der die Gaseinlasskarr/ner von dor IKhIkammer (2} trennt und mit dem eine oder mehrere Gasrohren (12) verbunden sind, die sich durch das Innere der Kühlkammer (2)erstrecken, sodass zumindest ein Teil des Gaseinlasschildes (U) ztrisehen den Gasröhren (12) konvex, geformt is-t, eine oder mehrere Röhren zur Eingabe (18) und zur Entnahme (19) von Kühlmittel an der Kühlkamr.ier (2) und eine Wandung 05) aufweist, die mit der Oberfläche des Gaseinlasschildes (11) gegen die Kühlkammer (2) einen separaten Kühlkanal (14) abtrennt, wobei der Kühlkanal (14) mit Anschlüssen zur Eingabe (17) und Entnahme (20) von Kühlmittel ausgestattet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein K'ühlanschluss (15) in der Mitte des Kühlkanals (14) und dass ein oder mehrere .Kühlanschlüsse (16) an der Peripherie des Kühlkanals (14) angeordnet sind.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gaseinlasschildes. (11) zwischen den Gasröhren (12) im wesentlichen kugelig geformt ist.

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4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Ga seinlas schild (11) geformte !vugelsegment zwischen den Gasröhren (12) einen Ivadius aufweist, der dem 1,5- bis 20 - fachen dos Aussendurchraessers (12) einer Gasröhre entspricht.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 big 4, dadurch ge- · kennzeichnet, dass die "'eite des Kühlkanals (14). zwischen 5 und

50 am beträgt. . - - " .

6. Wärmetauscher nach einem der i-nsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (14) mit einer Vorrichtung zum Einschnüren der Eülilmittelstrümung (21) versehen ist.

7. V'arme tauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasröhren (12) mit dem Gaseinlasschild (11) so verbunden sind, dass kein Teil der !Röhren (12) in die Gasexnlasskamner (I) hineinragt.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis V, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Wärmetauschers zwischen 1500 und 3000 ' mm beträgt.

9. Verfahren zur Verwendung eines Vf arme tausche rs nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Ivühlen von heissen Gasen, dadurch gekennzeichnet,dass der Druckunterschied zwischen dem Gas in der Gaseinlasskamrier (1) und dem Kühlmittel in der Kühlkammer (2) zumindest 25 Atmosphären beträgt.

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IC. Verfahren nach Anspruch. 9, dadurch ce kennzeichnet, dass der Druckunterschied zv:isehen 35 und 150 Atmosphären betrugt.

11. Verfahren nach einen der Ansprüche 9 oder 10, dadtirch gekennzeichnet, dass Wasser als Kühlmittel in den Kühlkanal (14) mit einer Temperatur ζγ/ischen O⁰C und 200°G eingegeben wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ilitteltemperatur des ITetalls des Gaseinlasschildes (11) 5Ol⁰C nidbtüberschreitet.

15. Verfahren nach einem de.r Anspräche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldruck im Kühlkanal (14) im wesent-■ -liehen ebenso gross ist wie ^:iäer Kühlmitteldruck in der Kühl-•kammer (2).

14. Verfahren nach einem eier Ansprüche ~9bis IS, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittels trömung mittels einer hierzu geeigneten Vorrichtung (21). eingeschnürt v/ird, wobei Vorrichtung und Einschnürung innerhalb des Kühlkanals (14)v;irksam werden, und dass ein relativ hoher "ruckunterschied über die Einschnürung hinweg zum gleichmässigen Verteilen der Kühlmittelströraung über die innere Oberfläche des G-aseinlassschildes (11) bewirkt wird·- .

15. Verfahren nach einem der Ansprüche "_9bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Gase beim Eintreten in die Gasröhren (12) zwischen 10 und 100 und der Druck des Kühlmittels in der Kühlkammer (2) zwischen 40 und.160 Atmosphären beträgt.

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16. Verfahren nach, einein der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gastemperatur an Eintritt in die Gasrohren-(12) zwischen 800°C und 1500°C betrügt, und dass die Kühlmittel temperatur beim Eintritt in die Kühlkammer (2) zwischen 20°C und 360⁰G beträgt. ■ ·

IV. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Keissgase aus der Tei!verbrennung kohlenstoffartiger Brennstoffe erzeugte Gase sind..' .

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