DE2723647C3 - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit mindestens einem Satz von von einer Flüssigkeit durchströmten Rohren, insbesondere Wasserrohren, die von außen in einen Abzug strömender Abgase eingesetzt sind, bei dem zum Einstellen der Eintauchtiefe der Rohre in den Abzug eine Stellvorrichtung zum Verschieben der Rohre vorgesehen ist.

Um die Abwärme von Abgasen optimal auszunutzen, muß die Wärmeaufnahme eines Wärmetauschers an den Zustand des Abgases angepaßt werden können. Dies geschieht bei einem Strahlungsüberhitzer nach der DE-PS 5 45 196 durch Verschieben der Überhitzungsrohre, die in der mit Kühlrohren ausgekleideten Brennkammer einer Kesselanlage angeordnet sind. Überhitzerrohre liegen dabei zwischen den Kühlrohren und sind senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Brennkammerwand verschiebbar. Bei diesem Strahlungsüberhitzer werden die Überhitzerrohre bei Erhöhung der Überhitzungstemperatur einem Bereich heißen Gases genähert, während sie bei Absenkung der Überhitzungstemperatur zum Bereich der an der Wand der Brennkammer befindlichen Kühlrohre zurückgeleitet werden, wodurch die Wärmeaufnahme variiert wird. Dabei bleibt der größte Teil der Rohrlängen stets im Abzug, so daß sie etwa für Instandsetzungsarbeiten nur schwer zugänglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher anzugeben, bei dem die Rohre ganz aus dem Abzug herausgezogen werden können, um etwa die Rohre oder den Abzug reinigen oder instandsetzen zu können und um die effektive Beheizungsfläche der Rohre auf praktisch Null mindern zu können.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der

eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Rohre in ihrer Längsrichtung verschiebbar

ίο sind, und zwar bis in eine Einstellung, in der die Rohre außerhalb des Abzugs liegen.

Die Einstellung der beheizten Oberfläche der Rohre

des Wärmetauschers kann von außen automatisch erfolgen, und zwar in Abhängigkeit der Temperatur und der Menge des anfallenden Abgases, so daß auch hier die Abwärme wirtschaftlich ausgenutzt wird, ohne daß etwa der Zug im Abzug bzw. Kamin negativ beeinflußt wird. Der Wärmetauscher kann von einer Stelle außerhalb des Abzuges bedient werden, so daß dessen H andhabung, Einstellung und Kontrolle sehr einfach ist Ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung kann mit

hoher Wirtschaftlichkeit bei der Erzaufbereitung, Stahlherstellung, Erdölaufbereitung und in anderen Industriezweigen eingesetzt werden, bei denen Abgase mit hohen Temperaturen anfallen.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. IA schematisch eine Ansicht, teilweise im Schnitt eines Wärmetauschers in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;

Fig. IB eine Ansicht eines Teiles eines Wärmetauschers mit einer Anordnung von Wasserrohren;

F i g. 2 einen Schnitt durch die wesentlichen Teile des in einem Abzug angeordneten Wärmetauschers gemäß der Fig. IA;

F i g. 3 einen Schnitt durch in die Wand des Abzuges mit einem Wasserrohr des Wärmetauschers;

F i g. 4 schematisch eine Ansicht eines weiteren, dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. IA ähnlichen Wärmetauschers;

F i g. 5 einen Schnitt entlang V-V in F i g. 4;
F i g. 6 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung und die

F i g. 7 einen Schnitt längs VII-VlI in Fig. 6.

In der Mitte eines Abzuges bzw. Kajnins 1 ist ein Satz von Rohren 2 angeordnet, der senkrecht zu der Abzugsrichtung der Abgase von außen durch die obere Wand des Abzuges in diesen eingeführt ist; die Eintauchtiefe der Rohre in den Abzug wird im folgenden mit /.bezeichnet

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. IA bestehen die Rohre 2 jeweils aus zwei ineinander geschobenen koaxialen Rohren, wobei Wasser in das innere Rohr, das Speiserohr 2a, eingeführt wird und durch den Ringraum zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren, dem Wärmeentzug dienenden Sammelrohr 2b wieder ausströmt Im äußeren Sammelrohr 2b wird das Wasser verdampft, wonach der Dampf in einen Behälter 5 geleitet und von hier weiter verteilt bzw. teilweise wieder verflüssigt wird.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. IB sind die Speiserohre 2a jeweils mit den Sammelrohren 2b direkt verbunden, so daß diese ein U-Rohr bilden.

Bei beiden Ausführungsbeispielen sind jeweils eine Vielzahl derartiger Rohre 2 in paralleler Anordnung

vorgesehen, wobei jeweils die oberen, außerhalb des Abzuges 1 angeordneten Enden der Speiserohre 2a und der Sammelrohre 26 in einen horizontal angeordneten Verteiler 3 bzw. 4 münden. Jeder der Verteiler 3 bzw. 4 ist über Verbindungsrohre 6 bzw. 7 mit dem höher gelegenen Behälter 5 verbunden. Zum Anschluß der Verbindungsrohre 6 bzw. 7 an die Verteiler 3 und 4 sind diese mit einem Hauptspeiserohr 8 und einem Hauptsammeirohr 9 versehen, an die jeweils die Verbindungsrohre angeschlossen sind. Um die Verbindungsrohre zwischen den Verteilern 3 bzw. 4 und dem Behälter 5 beweglich zu halten, sind diese mit mehreren Gelenken 10 versehen oder direkt als flexible Rohre ausgebildet. Auf diese Weise können die mit dem Behälter 5 verbundenen Verteiler 3 und 4 in Längsrichtung der Rohre 2, frei verschoben werden.

Das Verbindungsrohr 6 zwischen Behälter 5 und dem Verteiler 3 weist zusätzlich noch eine Umwälzpumpe 11, ein Regelventil 12 und ein abzweigendes. Ablaßrohr 13 mit einem Ablaßventil 14 auf. Das Verbindungsrohr und diese Teile sind Elemente des Wasserspeisesystems, so daß Wasser von dem Boden des Behälters 5 über das Hauptspeiserohr 8 in alle Speiserohre 2a fließt und danach durch die Sammelrohre 2b und von diesen zurück zum Behälter 5 strömt.

Die Außenfläche der Sammelrohre 2b ist den Abgasen ausgesetzt, so daß durch die übertragene Wärme in den Sammelrohren Dampf erzeugt wird. Der Dampf strömt aus den Rohren in den Verteiler 4, danach durch das Hauptsammeirohr 9 und die Verbindungsrohre 7 in den oberen Teil des Behälters 5.

Die Verteiler 3 bzw. 4 sind mit zwei Seilen bzw. Ketten 17 verbunden, die über Rollen 16 geführt sind, die ihrerseits an einem torförmigen Träger 15 befestigt sind. Das Ende eines der Seile bzw. Ketten 17 ist mit einem Gewicht 18 verbunden, während das Ende des anderen Seiles bzw. der Kette 17 über eine Rolle 19 zu der Unterseite des Trägers 15 geführt und dort befestigt ist.

Die Rolle 19 kann mittels einer Hubvorrichtung 20 bewegt werden; die Hubvorrichtung 20 ist ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder oder ein Elektromotor, der an der Seitenwand des torförmigen Trägers 15 befestigt ist. Wird die Rolle 19 durch die Hubvorrichtung 20 bewegt, so werden dabei die mit den Seilen bzw. Ketten 17 verbundenen Verteiler 3 bzw. 4 mit den Rohren 2 vertikal verstellt, so daß hierdurch die Eintauchtiefe / der Rohre 2 in dem Abzug 1 und damit die den Abgasen ausgesetzte und beheizte Oberfläche der Rohre 2 variiert wird.

Die Verstellung der Rohre kann automatisch folgendermaßen erfolgen:

Mit dem Behälter 5 ist ein Meßwertgeber 21 verbunden; mit diesem wird der Dampfdruck in dem Behälter 5 gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das einer Regeleinrichtung 22 zugeführt wird. Wenn das Eingangssignal der Regeleinrichtung 22 von einem vorgegebenen Sollwert abweicht, wird ein Signal einem elektro-pneumatischen Wandler 23 zugeführt. In diesem Wandler wird das elektrische Signal in ein pneumatisches Signal ><r . .-wandelt, das über ein Stellglied 24 der Hubvorrichtung 20 zugeführt wird, so daß dadurch die Rohre 2 verschoben werden.

Selbstverständlich ist es möglich, anstelle des Druckes als Bezugsgröße für die Regelung die Temperatur der Abgase bzw. des Dampfes zu wählen.

Wenn der Druck in dem Behälter 5 absinkt, bedeutet dieses, daß die Temperatur in dem Abzug 1 geringer wird oder daß die Eintauchtiefe L der Rohre 2 in den Abzug zu gering ist, so daß in diesem Falle die Hubvorrichtung 20 betätigt wird, um die Eintauchtiefe und damit die beheizte Oberfläche der Rohre zu vergrößern. Wenn hingegen der Dampfdruck in dem Behälter 5 ansteigt, wird die Hubvorrichtung so betätigt, daß die Eintauchtiefe der Wasserrohre verringert wird.

Wenn jedoch die Temperatur der Abgase in dem Abzug 1 so weit absinkt, daß an der Oberfläche der Rohre der Taupunkt der Rauchgase unterschritten wird, werden die Rohre 2 heraufgezogen bzw. deren Eintauchtiefe L und damit auch die den Abgasen ausgesetzte Oberfläche der Rohre 2 im Kamin so weit verringert, daß die Temperatur am Auslaß der Rohre 2 einen Wert von mindestens 150° C hat.

Wie in F i g. 3 gezeigt, werden die Rohre 2 durch die Wand des Abzuges 1 mit Hilfe einer Metalldichtung 26 geführt, die mit einem geeigneten hitzebeständigen weichen Material 25 gefüllt ist, so daß die Rohre 2 zwar verschoben werden können, gleichzeitig jedoch der Sitz zwischen Rohren und der Abzugwand gasdicht ist.

In den F i g. 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt

Abweichend von den vorherigen Ausführungsbeispielen ist hier ein Überhitzer dargestellt, der jeweils ein Speiserohr 2a und ein Sammelrohr 2b sowie Verteiler 3 und 4 aufweist, die, in der Zeichnung gesehen, horizontal verschiebbar sind. Die Rohre 2 sind hierbei übereinander angeordnet und parallel ausgerichtet und durch die Seitenwand des Abzuges 1 geführt. Um die Eintauchtiefe L der Rohre einstellen zu können, sind senkrecht zu der Seitenwand des Abzuges 1 mehrere Auflagerböcke 27 vorgesehen, auf denen jeweils Schienen 28 montiert sind, auf denen die mit Rollen 29 versehenen Verteiler verfahren werden. Die Rohre 2 können horizontal auf den Auflagerböcken durch eine Hubvorrichtung 20 verschoben werden, die derjenigen im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ähnelt.

In den Fig.4 und 5 sind jeweils zwei Sätze von Rohren 2 dargestellt. Ein Satz ist mit dem Behälter 5 in ähnlicher Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel verbunden; von dem Behälter 5 wird vom ersten Satz gelieferter, gesättigter Wasserdampf zum zweiten Satz der Rohre 2 über ein Ventil 30 und eine Versorgungsleitung 31 geführt und hier weiter erhitzt; der so überhitzte Dampf wird über eine Abzugsleitung 32 abgezogen und weitergeleitet.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den F i g. 6 und 7 sind im wesentlichen gleich aufgebaut, wie die zu den F i g. 1 und 2 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß hier ein zusätzlicher Satz von Rohren 2 vorgesehen ist und jeder der beiden Sätze der Rohre 2 mit dem Behälter 5 in einer Weise verbunden ist, vvie dieses in den Fig.5 und 6 gezeigt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher mit mindestens einem Satz von von einer Flüssigkeit durchströmten Rohren, insbesondere Wasserrohren, die von außen in einen Abzug strömender Abgase eingesetzt sind, bei dem zum Einstellen der Eintauchtiefe der Rohre in den Abzug eine Stellvorrichtung zum Verschieben der Rohre vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre (2a, 2b) in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind, und zwar bis in eine Einstellung, in der die Rohre (2a, 2b) außerhalb des Abzugs (1) liegen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2a, 2b) in lotrechter Richtung mittels einer oberhalb des Abzugs (i) angeordneten Hubvorrichtung (20) verschiebbar sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2a, 2b) horizontal mittels einer an einer Seite des Abzuges (1) angeordneten Schienenanordnung (27, 28) verschiebbar sind.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber (21) vorgesehen ist und dieser Meßwertgeber (21) mit einer Regeleinrichtung (22) für die Hubvorrichtung (20) verbunden ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber (21) ein Druckfühler zum Messen des Dampfdruckes in den Rohren oder in einem Behälter (5) der an den Rohren (2a, 2b)angeschlossen ist, vorgesehen ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertgeber ein Temperaturfühler zum Messen der Temperatur des Dampfes am Ausgang der Rohre (2a, 2b) vorgesehen ist.