DE2911116A1

DE2911116A1 - Heat exchanger using burner fed with liq. fuel - where hot burner gases travel up vertical tubes located in ring chamber to heat fluid flowing through chamber

Info

Publication number: DE2911116A1
Application number: DE19792911116
Authority: DE
Inventors: Dmitrij Isaakovitsch Charaz; Max Schaevitsch Chavuser; Horst Speer; Richard Zimnik
Original assignee: PROIZV OB TECHENERGOCHIMPROM
Current assignee: PROIZV OB TECHENERGOCHIMPROM
Priority date: 1979-03-21
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2911116C2

Abstract

A vessel has a double outer wall forming a ring chamber through which a medium (I), e.g. cold air, can be fed for heating; and a circular row of vertical tubes (12) is located in the ring chamber; hot gases flow up the tubes to heat the air (I) flowing along the outside of the tubes (12). The vessel is assembled from segments of a circle, and contains conventional devices for feeding hot gases into the ring chamber. The roof of the vessel is fitted with one or more burners from which hot gases travel downwards and then up the tubes (12) in the ring chamber. Used in the chemical, petroleum or petrochemical industry, where liq. fuels are used as the heat source.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, insbesondere auf Wärmeaustauscher für direkte Feuerung flüssiger Hochtemperaturwärmeträger in der chemischen Industrie, der Erdölindustrie, der petrochemischen Industrie und in anderen Industriezweigen.The invention relates to heat exchangers, in particular to Heat exchanger for direct firing of liquid high-temperature heat transfer media in the chemical industry, petroleum industry, petrochemical industry and others Industries.

Bekannt sind Wärmeaustauscher (US-PS 2 348 512) in deren Hohlkörper die entweder nacheinander oder nebeneinander angeordneten Strahlungs- und Konvektionsheizflächen einer Rohrschlange untergebracht sind. Der Körper von solchen Wärmeaustauschern muß wegen der hohen Temperatur der an den Heizflächen strömenden Rauchgase von außen ausgemauert werden. Um die Temperatur der Rauchgase zu erniedrigen, ist der Körper mit einer Ringkammer versehen, in der die Rohre des Wärmeaustauschers (US-PS 2 823 652) untergebracht sind.Heat exchangers are known (US Pat. No. 2,348,512) in their hollow bodies the radiant and convection heating surfaces arranged either one after the other or next to one another a pipe coil are housed. The body of such heat exchangers must because of the high temperature of the flue gases flowing on the heating surfaces from the outside be bricked up. To lower the temperature of the smoke gases is the body provided with an annular chamber in which the tubes of the heat exchanger (US Pat. No. 2,823 652) are housed.

In einem solchen Wärmeaustauscher kommen die Rauchgase, nachdem sie die Strahlungsheizfläche der Rohrschlange passiert haben, in eine Ringkammer, die von dem Körper und einer Trennwand gebildet wird. Die Trennwand ist parallel zum Körper in seinem Hohlraum bis zur Mitte oder etwas tiefer unter der Strahlungsschlange eingebaut. Die Rauchgase berUhren die Wärmeaustauschrohre in der Ringkammer und gehen in den Kamin. Um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern, strebt man nach einer größeren Gangzahl der Schlangenflächen. Dies aber bereitet eine Reihe von Schgierigkeiten bei der Montage und der Herstellung zusätzlicher Sektionen der Schlangenflächen. Darüber hinaus ist die Temperatur der Rhgase, die an den in der Ringkammer des Körpers befindlichen konvektiven Wärmeaustauschflächen strömen, verhältnismäßig hoch; sie liegt nicht unter der Temperatur des Umlaufmediums. Dieser Umstand führt zu großen Wärmeverlusten mit den Abgasen und ergibt also einen niedrigen Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers. Dabei macht eine hohe Temperatur der die Außenwand des Körpers berührenden Gase eine kostspielige und schwere Ausmauerung erforderlich.In such a heat exchanger, the flue gases come after them the radiant heating surface of the pipe coil have passed into an annular chamber that is formed by the body and a partition. The partition is parallel to the Body in its cavity up to the middle or a little lower below the radiation snake built-in. The flue gases touch the heat exchange tubes in the annular chamber and go into the fireplace. In order to increase the heat exchange area, one strives for one larger number of threads in the snake surfaces. But this creates a series of greed in the assembly and production of additional sections of the snake surfaces. In addition, the temperature of the Rhgase, which is in the ring chamber of the body existing convective heat exchange surfaces flow, relatively high; it is not below the temperature of the circulating medium. This circumstance leads too large heat losses with the exhaust gases and thus results in a low degree of efficiency of the heat exchanger. This makes a high temperature of the outer wall of the body contacting gases required an expensive and heavy brick lining.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher mit einer derartigen konstruktiven Gestaltung des Körpers zu schaffen, mit dem die Temperatur der Rauchgase beträchtlich herabgesetzt und der ganze Wärmeaustauscher in seinem Bau vereinfacht werden kann.The invention is based on the object of having a heat exchanger to create such a structural design of the body with which the temperature the flue gases are reduced considerably and the whole heat exchanger in his Construction can be simplified.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Wärmeaustauscher mit Rohrschlangenheizflächen, welche in dem Hohlraum eines Körpers angeordnet sind, der eine Ringkammer mit darin untergebrachten Wärmeaustauschrohren aufweist, erfindungsgemäß der Körper aus Sektionen zusammengebaut ist und seine Ringkammer vom Hohlraum des Körpers abgetrennt und mit einer bekannten Zufuhrvorrichtung für die Zufuhr des zu erwärmenden Mittels in die Ringkammer verbunden ist und die in ihr untergebrachten Wärmeaustauschrohre mit dem Hohlraum des Körpers verbunden sind.This object is achieved in that in a heat exchanger with Coil heating surfaces, which are arranged in the cavity of a body, which has an annular chamber with heat exchange tubes housed therein, according to the invention the body is assembled from sections and its annular chamber from the cavity of the Separated body and with a known supply device for the supply of the to be heated agent is connected in the annular chamber and housed in it Heat exchange tubes are connected to the cavity of the body.

Mit einem so gestalteten Wärmeaustauscher kann die Temperatur der Rauchgase durch Erwärmen des in die Ringkammer eintretenden Mittels erniedrigt und der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers demgemäß erhöht werden.With a heat exchanger designed in this way, the temperature of the Flue gases are lowered by heating the agent entering the annular chamber and the efficiency of the heat exchanger can be increased accordingly.

Außerdem weist die mit dem Wärmmittel in Berührung stehende Außenwand der Ringkammer eine niedrige Temperatur auf, weshalb man sich mit deren leichten Ausmauerung begnügen kann.In addition, the outer wall in contact with the heating medium has the annular chamber has a low temperature, which is why you should deal with its light Bricklaying can be satisfied.

Zweckmäigerweise sind die Sektionen des Körpers bogenförmig ausgebildet, damit die Herstellung und die Montage des Wärmeaustauschers bei eventueller Vergrößerung seiner Leistung einfacher vor sich gehen kann.Appropriately, the sections of the body are arched, thus the manufacture and assembly of the heat exchanger in the event of an enlargement its performance can go on more easily.

Die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung des Wärmeaustauschers hat also den Vorteil einer einfachen Herstellung, eines höheren Wirkungsgrades und einer kompakten Form.The inventive structural design of the heat exchanger so has the advantage of simple manufacture, higher efficiency and a compact form.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 schematisch den Wärmeaustauscher in einem Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Sektion des Körpers; Fig. 4 im Längs schnitt eine Ausführung des Wärmeaustauschers für verdoppelte Leistung; Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 4; Fig. 6 eine teilweise aufgebrochene Zwischensektion des Körpers; Fig. 7 im Querschnitt eine Ausführung des Wärmeaustauschers für verdreifachte Leistung; Fig. 8 im Querschnitt eine weitere Ausführung des Wärmeaustauschers für eine verdreifachte Leistung.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawings. It shows: FIG. 1 schematically the heat exchanger in a longitudinal section; Fig. 2 a section along the line II-II of Fig. 1; Fig. 3 is a partially broken away Section of the body; Fig. 4 in longitudinal section an embodiment of the heat exchanger for doubled performance; Fig. 5 is a section along the line V-V of Fig. 4; Fig. Figure 6 shows an intermediate section of the body, partially broken away; 7 in cross section a version of the heat exchanger for tripled power; Fig. 8 in cross section Another version of the heat exchanger for a tripled performance.

Der Wärmeaustauscher (Fig. 1) hat einen Hohlkörper 1, in dessen Hohlraum 2 Rohrschlangenheizfläohen untergebracht sind, die aus Strahlungsschlangen 3 und Konvektionsschlangen 4 in jeweiliger Verbindung mit einer nicht gezeigten bekannten Umwälzvorrichtung für einen Wärmeträger bestehen.The heat exchanger (Fig. 1) has a hollow body 1 in its cavity 2 Rohrschlangenheizfläohen are housed, which from radiation coils 3 and Convection coils 4 in respective connection with a known one, not shown There are circulating device for a heat carrier.

Im oberen Teil des Wärmeaustauschers ist eine an sich bekannte Brennvorrichtung 5 untergebracht. Gaszüge 6 münden in einen nicht gezeigten Kamin ein.In the upper part of the heat exchanger there is a combustion device known per se 5 housed. Gas cables 6 open into a chimney, not shown.

Der Körper 1 ist aus in an sich bekannter Weise miteinander gasdicht zusammengefügten Sektionen 7 (Fig. 2) zusammengebaut und gasdicht. Jede Sektion 7 (Fig. 3) wird von zwei konzentrisch angeordnete Wände, und zwar von einer Außenwand 8 und einer Innenwand 9 gebildet, so daß zwischen den Wänden des Körpers eine Ringkammer 10 (Fig. 1 und 4) entsteht.The body 1 is gas-tight to one another in a manner known per se assembled sections 7 (Fig. 2) assembled and gas-tight. Each section 7 (Fig. 3) is made up of two concentrically arranged walls, namely an outer wall 8 and an inner wall 9 formed so that an annular chamber between the walls of the body 10 (Fig. 1 and 4) is created.

Die Innenwand 9 ist kürzer als die Außenwand 8. Dies führt dazu, daß im untern Teil des Wärmeaustauschers zwischen seiner Grundfläche und der Stirnfläche der Innenwand 9 ein Ringspalt 11 entsteht.The inner wall 9 is shorter than the outer wall 8. This leads to the fact that in the lower part of the heat exchanger between its base and the end face the inner wall 9 an annular gap 11 is formed.

In der Ringkammer 10 sind an ihren Enden offene Wärmeaustauschrohre 12 senkrecht oder etwas geneigt zur Senkrechte angeordnet, wobei die Wärmeaustauschrohre 12 mit ihren unte-en ren Enden in den Ringspalt einmünden und dadurch mit dem Hohlraum 2 des Körpers 1 in Verbindung stehen.In the annular chamber 10 are open heat exchange tubes at their ends 12 arranged perpendicular or slightly inclined to the vertical, the heat exchange tubes 12 open with their lower ends into the annular gap and thereby with the cavity 2 of the body 1 are in connection.

In der Ringkammer 10, nämlich in dem Bereich, wo die Wärmeaustauschrohre 12 sich mit dem Hohlraum 2 des Körpers verbinden, ist eine querlaufende Trennwand 13 vorgesehen, die den Hohlraum 2 des Körpers von dessen Ringkammer 10 abtrennt.In the annular chamber 10, namely in the area where the heat exchange tubes 12 connecting to the cavity 2 of the body is a transverse partition 13 is provided, which separates the cavity 2 of the body from the annular chamber 10 thereof.

Die Ringkammer 10 hat Stutzen 14 und 15, wobei der Stutzen 14 sie mit einer bekannten nicht gezeigten Zufuhrvorrichtung für die Zufuhr des zu erwärmenden Mittels, beispielsweise Kaltluft, in die Ringkammer verbindet, während durch den Stutzen 15 das erwärmte Mittel die Ringkammer 10 verläßt. Um eine Vermischung der aus den Wärmeaustauschrohren 12 austretenden Rauchgase mit dem in der Ringkammer 19 erwärmen Mittel zu vermeiden, ist die Ringkammer 10 mit einer weiteren querlaufenden Trennwand 16 versehen, die wie es aus Fig. 1 und 4 hervorgeht, in ihrem oberen Teil angeordnet ist.The annular chamber 10 has nozzles 14 and 15, the nozzle 14 they with a known supply device, not shown, for supplying the to be heated By means of, for example, cold air, connects into the annular chamber, while through the Nozzle 15, the heated agent leaves the annular chamber 10. To mix up the from the heat exchange tubes 12 exiting flue gases with that in the annular chamber 19 to avoid heating means, the annular chamber 10 is provided with a further transverse Provided partition 16, which as it can be seen from Figs. 1 and 4, in its upper part is arranged.

Die Sektionen 7 des Körpers 1 sind, wie es in Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, bogenförmig ausgebildet, woraus sich eine zylindrische Form des Körpers des Wärmeaustauschers ergibt.The sections 7 of the body 1 are as can be seen in FIGS is arcuate, resulting in a cylindrical shape of the body of the Heat exchanger results.

Wenn der Wärmeaustauscher zwei Systeme von Rohrschlangenheizflächen hat, wie dies in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, so werden mit dem Ziel, die Herstellung von Wärmeaustauschern zu vereinheitlichen, zwischen den Sektionen 7 noch Zwischensektionen 17 eingebaut, die die Form von aneinandergesetzten Kreisbögen (Fig. 6) haben. Die Wärmeaustauschrohre 12 sowie die Trennwände 13 und 16 sind dabei in den Zwischensektionen 17 genauso untergebracht, wie dies in den Sektionen 7 der Fall ist.If the heat exchanger has two systems of coil heating surfaces has, as shown in Figs. 4 and 5, so with the aim of producing of heat exchangers to standardize, between the sections 7 still intermediate sections 17 built in, which have the shape of juxtaposed arcs (Fig. 6). the Heat exchange tubes 12 and the partitions 13 and 16 are in the intermediate sections 17 housed in the same way as is the case in sections 7.

Mit den Sektionen 7 und 17 der Form, wie sie in Fig. 3 und 6 gezeigt wird, kann man die Körper für verschiedenartige Wärmeaustauscher (Fig. 7 und 8) leicht und einfach zusammensetzen und derartige Wärmeaustauscher demgemäß kompakt zusammenbauen, was durch Verminderung von Wärmeverlusten an die Umgebung den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers erhöht.With sections 7 and 17 of the form shown in Figs the bodies for various types of heat exchangers (Fig. 7 and 8) easy and simple to assemble and such heat exchangers accordingly compact assemble, which increases the efficiency by reducing heat losses to the environment of the heat exchanger increased.

Die Wirkungsweise des vorliegenden Wärmeaustauschers istfolgende: Die bei der Verbrennung eines Brennstoffes in der Brennvorrichtung 5 im oberen Teil des Wärmeaustauschers gebildeten Rauchgase strömen an den Strahlangs und Konvektionsschlangen 3 und 4 und erwärmen den in ihnen umlaufenden Wärmeträger. Daraufhin gelangen die Rauchgase durch den Ringspalt 11 in die senkrecht angeordneten Wärmeaustauschrohre 12 der Ringkammer 10, wo sie sich abkühlen, indem sie ihre Wärme an das die Ringkammer 10 durchströmende zu erwärmende Mittel, beispielsweise Kaltluft, abgeben, welche durch den Stutzen 15 dann der Brennvorrichtung 5 zugeführt werden kann.The mode of operation of the present heat exchanger is as follows: When burning a fuel in the burner 5 in the upper part Flue gases formed by the heat exchanger flow along the beam and convection coils 3 and 4 and heat the heat transfer medium circulating in them. The Flue gases through the annular gap 11 into the vertically arranged heat exchange tubes 12 of the annular chamber 10, where they cool off by transferring their heat to the the annular chamber 10 to be heated means flowing through, for example cold air, which can then be fed to the combustion device 5 through the nozzle 15.

Die abgekühlten Rauchgase treten nach Passieren der Wärmeaustauschrohre 12 durch die Gaszüge 6 und den Kamin in die Atmosphäre aus.The cooled flue gases emerge after passing through the heat exchange pipes 12 through the gas flues 6 and the chimney into the atmosphere.

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Claims

Heat exchanger patent claims 1.) Heat exchanger with coil heating surfaces, which are arranged in the cavity of a body having an annular chamber therein has received heat exchange tubes, d u r c h e k e nn n z e i c h n e t that the body (1) is assembled from sections (7) and that its annular chamber (10) separated from the cavity (2) of the body (1) and with a known feeding device is connected for the supply of the heating medium in the annular chamber and that in the Annular chamber housed heat exchange tubes (12) arranged essentially vertically and are connected to the cavity (2) of the body (1).

2. Heat exchanger according to claim 1, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the sections (7) of the body (1) are arcuate.