DE29515406U1 - Rohrbündel-Wärmeübertrager - Google Patents
Rohrbündel-WärmeübertragerInfo
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Description
Ruhr OeI GmbH ' .: . #
Gelsenkirchen .:.. : * ^.fe^VptSPkplndner (008)
PB 330
Rohrbündel-Wärmeübertrager
Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeübertrager (RWO) zum Einsatz
abstromseitig von Wirbelschichtfeuerungen, Verbrennungsturbinen, thermischen
Crack-Anlagen u. dgl.
Derartige RWÜ werden beispielsweise in Ethyienanlagen bei der Erzeugung
von Ethylen durch thermisches Spalten abstromseitig von einer Transferleitung von einem Spaltofen eingesetzt und als Spaltgaskühler bezeichnet.
Spaltgaskühler müssen außerordentlich hohen Anforderungen an die Konstruktion
und die Materialeigenschaften genügen. Das durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen wie Naphtha, Schwerbenzin oder auch Ethan aus dem
Spaltofen austretende heiße Reaktionsgemisch muß in den Spaltgaskühlern rasch gekühlt werden, um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden. Der
Spaltgaskühler bzw. RWÜ dient als Abhitzekessel, in welchem durch Verdampfung
von mantelseitig geführtem Speisewasser Hochdruckdampf erzeugt wird.
Das aus dem Spaltofen mit hoher Geschwindigkeit kommende Spaltgas tritt
über eine die Transferleitung in einen axial angeordneten Haubenstutzen ein und trifft auf die untere Rohrplatte, um nach Durchgang durch die Rohre des
Spaltgaskühlers einer Ölwäsche und der weiteren Aufarbeitung zugeführt zu
werden.
Das Spaltgas enthält trotz kurzer Verweilzeiten und hoher Geschwindigkeiten
bereits Kokspartikel, wobei es nicht möglich ist, alle Innenrohre des Spaltgaskühlers
gleichmäßig zu beaufschlagen. Die zentralen Bereiche der Bodenplatte und auch die im Bereich der Kernzone angeordneten Rohre werden demgemäß
stärker erodiert als die peripheren Bereiche. Es ist bekannt, in einem Reaktor installierte Kühlrohre mit einer erosionshemmenden feuerfesten Beschichtung
auszurüsten (vgl. US 4 124 068), um das Risiko eines Rohrversagens und das Eindringen von Kühlwasser in das umgebende Reaktionsgemisch
bei erhöhter Temperatur zu vermindern.
Ruhr OeI GmbH .". "&Igr;
Gelsenkirchen ,·' £81$-&rgr;$&idigr;®<\ Lind§£P'(pO8)
PB 330
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Dem Problem einer wesentlich stärkeren Anströmung und Beanspruchung der
Kernzone im Vergleich zu den Randzonen ist versucht worden u. a. durch kegelförmige Einbauten (vgl. US-PS 35 52 487) oder durch diffusorartige Umlenkvorrichtungen
ohne Einbauten (vgl. DE-PS 21 60 372) in den Haubenstutzen zu begegnen.
Ferner ist vorgeschlagen worden, sowohl zur Vergleichmäßigung der Durchströmung
des eintrittseitigen Haubenstutzens als auch zum Schutz der Rohrplatte vor Erosion den RWÜ mit Einbauten aus Stäben, die zu Ringen gebogen
sind, zu versehen, wobei die Ringe entlang der Oberfläche eines Kegels angeordnet
sind, dessen Spitze zu dem Gaseintritt gerichtet ist (vgl. EP 0 377 089 A1).
Hierdurch sollen die von dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gas im
Bereich der Kernströmung mitgeführten Kokspartikel abgebremst und teilweise radial nach außen gelenkt werden, so daß sie nicht mehr zu Erosionsschäden
an der Rohrplatte und den Rohren führen. Auf der anderen Seite ist mit derartigen
Einbauten ein Differenzdruck und durch entsprechende Verweilzeiterhöhung ein Ausbeuteverlust verbunden.
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Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem durch eine Verstärkung der
Bodenplatte ein wirksamer Erosionsschutz angestrebt wird. Die Erosionen an der unteren Rohrplatte machten periodische Abstellungen der Spaltgaskühler
erforderlich, wobei man sich so beholfen hat, die Bodenplatten durch Auftragsschweißung
wieder auf die erforderliche Wanddicke zu bringen. Dieses Verfahren ist aufwendig und kann hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit des mittels
Auftragsschweißung aufgebrachten Materials ebenfalls nicht zufriedenstellen.
Zur Behebung dieser Nachteile wird vorgeschlagen, mindestens eine der
beiden Rohrplatten von RWÜ mit einer Beschichtung aus einem chemisch abbindenden
erosionsbeständigen Feuerfestprodukt zu versehen.
Bei einem RWÜ der eingangs genannten Art mit einem zwischen zwei Bodenplatten
gehaltenen Rohrbündel und einer sich vom Durchmesser der Transferleitung von einem Spaltofen auf den Durchmesser der unteren Rohrplatte er-
Ruhr OeI GmbH ,··. "18.0^.·95". ._.··. :···
Gelsenkirchen .·' :281<f-pp/G>r; Ündi3er*p)8}
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weitemden Haubenstutzen werden Anker zum Halten der Beschichtung an der
unteren Rohrplatte angebracht.
Die Beschichtung wird mittels einer Stampfmasse mit einer Stärke von etwa 10
bis 50, vorzugsweise 15 bis 30 mm ausgeführt.
Hierzu wird die untere Rohrplatte vorteilhaft mit V-, T-, S- oder Y-Ankem im
Durchmesser von etwa 5 mm oder einer Blechkonstruktion in Honigwabenstruktur mit einer Höhe von etwa 5 bis 10 mm verschweißt.
Derartige Anker sind als ECO-VINs für verschiedene Auskleidungsstärken in
auf Stahlblech geschweißten Auskleidungen mit Hintermauerung in feuerungstechnischen
Anlagen bekannt, wobei zur besseren Verankerung der Stampfmasse die Schenkel des Ankers auf etwa 60 "C aufgebogen werden können.
Die Anker können in ungespreizter oder in gespreizter Ausführung auf die untere Rohrplatte aufgeschweißt werden.
Die Beschichtung mit der Stampfmasse aus einem chemisch gebundenen,
gegen Erosion widerstandsfähigen Feuerfestmaterial wird entweder von Hand
oder für größere Flächen durch Spritzen aufgebracht und manuell beispielsweise mittels Flachstahl und Hammer oder mitteis maschineller Werkzeuge
verdichtet.
Als Stampfmasse geeignet ist beispielsweise RESCO-CAST ein Produkt der
RESCO Products Inc. Andere im Handel befindliche geeignete Produkte sind
das als Rammasse bezeichnete PLIRAM Cyclone-Mix D der Plibrico GmbH.
Um die Temperaturwechselbeständigkeit der Beschichtung unter den gegebenen
hohen Anforderungen zu verbessern, können der Stampfmasse gewellte Stahlfasern (C-Mix) beispielsweise mit einem Mengenanteil von 1 bis 2
Gew.-% zugesetzt werden.
Im Prinzip braucht nur der Kernbereich in der Mitte der Rohrplatte mit der Beschichtung
versehen zu werden. Durch Aufbringen der erosionsschützenden Beschichtung können sowohl neue noch nicht im Einsatz gewesene Boden-
Ruhr OeI GmbH .". "mOST.^". ^ .". :;;*
Gelsenkirchen .·* :281Q-pe/Br; &udigr;&eeacgr;&udigr;&zgr;&idiagr;&bgr;&Ggr;*6&Ogr;&Ogr;8)
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platten als auch durch Auftragsschweißung wieder auf die erforderliche
Wanddicke gebrachte Bodenplatten erfindungsgemäß ausgerüstet werden.
Das Aufbringen einer Bewehrung auf eine Bodenplatte eines Spaltgaskühlers
einer Ethylenanlage wird nachfolgend weiter ins Einzelne gehend beschrieben,
wobei die gewählten Vorgehensweisen für das Aufbringen, die genannten Materialien und der spezielle Anwendungsfall bei einem Spaltgaskühler nicht
einschränkend sondern im Sinne eines Ausführungsbeispiels verstanden sein sollen.
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Auf eine Bodenplatte werden V-Anker oder ECO-VIN Anker mit in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung dargestellter Ausführungsform
aus einem austenitischen Stahl (1.4841) aufgeschweißt. Die Innenrohre des RWÜ werden durch konische Hoizstopfen verschlossen,
so daß die Stampfmasse sowohl an den Ankern als auch an den Stopfen Halt findet. Die aus PLlRAM Cyclone-Mix D bestehende
Stampfmasse wird mit 2 Gew.-% gewellten Stahlfasern C-Mix 25 (Material 1.4841) versetzt.
Das Aufbringen der Stampfmasse erfolgt manuell mittels Spachtel und Kelle. Die aufgebrachte Stampfmasse wird anschließend sektionsweise
durch mittels Flacheisen übertragene Hammerschläge zu einer !unkerfreien Beschichtung verdichtet. Nach einer Abbindezeit
von ca. 25 Std. bei normaler Außentemperatur werden die konischen Holzstopfen wieder entfernt.
Die Trocknung der Stampfmasse und der anschließende Brand erfolgt gemäß einer vorgegebenen Temperaturkurve nach Hersteileranweisungen.
Hierbei zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rohrboden in der Draufsicht (von unten betrachtet).
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Gelsenkirchen .·"
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Spaltgaskühler mit einer erfindungsgemäßen
Beschichtung im Bereich der Bodenplatte.
Durch das Aufbringen der Beschichtung können auch stark vorgeschädigte
Bodenplatten vor weiterer Erosion geschützt werden. Zwar unterliegen auch die erfindungsgemäß ausgerüsteten Bodenplatten bzw. RWÜ je nach Einsatz
hinter Wirbelschichtfeuerungen, Verbrennungsturbinen oder thermischen Crack-Anlagen beispielsweise Ethyienanlagen oder Anlagen zur Erzeugung
von Acetylen einer Erosion durch Kokspartike!. Im Vergleich zu dem ungeschützten
metallischen Material der Bodenplatte ist die Erosion erfindungsgemäß
beschichteter Bodenplatten deutlich langsamer, so daß sich eine verbesserte Verfügbarkeit der entsprechenden Anlagenteile ergibt. Im übrigen ist
bei Verschleiß eine Entfernung und erneute Aufbringung der erfindungsgemäßen Beschichtung möglich.
Claims (5)
1. Rohrbündel-Wärmeübertrager (RWU) zum Einsatz abstromseitig von Wirbel-Schichtfeuerungen,
Verbrennungsturbinen, thermischen Crackanlagen mit einer Beschichtung von mindestens einer der beiden Rohrplatten aus einem
chemisch abbindenden erosionsbeständigen Feuerfestprodukt.
2. Rohrbündel-Wärmeübertrager nach Anspruch 1 mit einem zwischen oberer
und unterer Rohrplatte gehaltenen Rohrbündel, einer sich vom Durchmesser einer Transferleitung von einem Spaltofen auf den Durchmesser der unteren
Rohrplatte erweiternden Eintrittskammer sowie mit der unteren Rohrplatte verbundenen Ankern zum Halten einer Beschichtung aus einer Stampfmasse
mit einer Stärke von 10 bis 50, vorzugsweise 15 bis 30 mm unter Freilassen
der Öffnungen für die Wärmeaustauscherrohre.
3. Rohrbündel-Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die untere
Rohrplatte zwecks Halten der Stampfmasse mit Ankern in V-, T-, S- oder Y-Form
oder mit einer Honigwabenstruktur verschweißt ist.
4. Rohrbündel-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die
Stampfmasse als luftabbindendes Produkt zu einem erosionsbeständigen Feuerfestprodukt chemisch abgebunden hat.
5. Rohrbündel-Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der
Stampfmasse gewellte Stahlfasern zugesetzt sind.
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