DE3136860C2

DE3136860C2 - Abkühlwärmetauscher

Info

Publication number: DE3136860C2
Application number: DE19813136860
Authority: DE
Inventors: Ritsuo Hiroshima Hiroshima Hashimoto; Kazumichi Hiramatsu; Shigeru Mihara Hiroshima Kezobo; Toshiro Tokio/Tokyo Okamoto; Takao Mihara Hiroshima Onuki; Nobuhiro Sakaguchi; Takeshi Yokkaichi Mie Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1986-01-09
Also published as: DE3136860A1; JPS5752793A

Abstract

Ein Abkühlwärmetauscher enthält trommelartige Siedekammern, die mit Platten versehen sind, die eine geringe Wanddicke besitzen und an der unteren Gaseinlaß- und oberen Gasauslaßseite angeordnet sind. Zwischen den oberen Siedekammern befindet sich eine Gruppe von Doppelrohren, die sich zwischen den unteren und den oberen Siedekammern befinden. Um die Gruppe von Doppelrohren herum liegt ein thermisch isolierender Körper. Es wird auch ein Verfahren zum Entkoken des Abkühlwärmetauschers angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelrohrwärmetauscher, insbesondere Spaltgaskühler zur Hochdruckdampferzeugung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Doppelrohrwärmetauscher ist aus »Brennstoff-Wärmekraft«. (31. 1979, Nr. 9, September. Seiten 358/9). bekannt.

Die konzentrischen Doppelrohre sind mit ihren Enden jeweils in Ovalrohrsammler eingeschweißt. Zwischen dem Innen- und dem Außenrohr fließt das vom Gas im Innenrohr abgegebene Wärme aufnehmende Kühlwasser.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und der dieser zugrundeliegenden Problemstellung soll zunächst anhand der Fig. la und Ib der S'.and der Technik, von dem ausgegangen worden war. erläutert werden.

Der dort dargestellte Wärmetauscher besteht aus einer unteren Gaseintrittskammer 21. unteren Sammelrohren 22, einer oberen Gasaustrittskammer 23, Köpfen 24 und einer Gruppe von Doppelrohren 25, die zwischen den unteren Sammelrohren und den Köpfen befestigt sind. Ein Beispiel jedes Doppelrohres 25, das an einem Sammelrohr befestigt ist, ist in F i g. l(b) in größerem Maßstab dargestellt, wobei das Sammelrohr 29 eine ovale Form aufweist. Das Doppelrohr besteht aus einem Innenrohr 25 und einem Außenrohr 26. Diese Rohre sind am Sammelrohr 29 so befestigt, daß das innere und das äußere Rohr Durchgänge für ein strömendes Gas bzw. ein Strömungsmittel niedriger Temperatur bilden, das an der Außenseite des Innenrohres entlangläuft. Nach Fig. 1 wird das Spaltgas, das bei 27 eintritt, im ringförmigen Raum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr geführten kalten Medium abgekühlt und bei 28 an der Gasaustrittskammer 23 abgegeben.

Nachteile dieser Wärmetauscher sind die folgenden:

1. Die beaufschlagten Rohre unterliegen thermischen Spannungen infolge der unterschiedlichen Temperaturen der Medien.

2. An den Wänden können sich vom Spaltgas Niederschlagsprodukte abscheiden, die den Rohrquerschnitt verringern und den Wärmeübergang verschlechtern. Das Beseitigen dieser Niederschläge ist arbeits- und zeitaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den eingangs genannten Doppelrohrwärmetauscher so auszubilden, daß thermische Beanspruchungen, die sich aus den Temperaturdifferenzen ergeben können, weitgehend vermieden werden und damit Beschädigungen und ein Ausfall der Vorrichtung verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Eine vorzugsweise Ausgestaltung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2.

Der Wärmetauscher nach der Erfindung kann beispielsweise für viele Industrien als Wärmetauscher, als Abgaswärmetauscher, besonders als Abkühlwärmetauscher in Anlagen zum Herstellen von Ammoniak. Methanol und Olefinen wie Äthylen und dergl. verwendet werden.

Die Erfindung soii nachfolgend anhand eines in der Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.

Der Doppelwärmetauscher weist eine Gaseintrittskammer 31, eine Siedekammer 32, eine Gasaustrittskammer 33, eine weitere Siedekammer 34, Doppelrohre 35. einen thermisch isolierenden Mantel 36, Rohrhalteplatten 37, Stützen 38 usw. auf.

Die Gaseintrittskammer 31 besteht aus einer napfähnlichen Platte 39, «inem in der Mitte der Platte 39 angebrachten Gaseiniaß 40. und einen Flansch 41. der um die Kante der Platte 39 herumgelegt ist. Die Gasaustrittskammer 33 besitzt etwa denselben Aufbau wie die beschriebene Gaseintrittskammer und besteht aus einer Platte 42. einem Gaseiniaß und einem Flansch 44.

Die Siedekammer 32 an der Seite des Gaseinlasses besteht aus zwei dünnwandigen Platten 45 und 45'. und diese verbindenden halbrunden Abschnitten. Die Platte 45 ist mit einem dünnwandigen zylind· k,ehen Körper 46 versehen, dessen Kante einen Flansch 47 aufweist. Die Flansche 41 und 47 werden mittels Schrauben so befestigt, daß sie die Gaseintrittskammer 31 bilden.
Die Platten 45 und 45' der Siedekammer 32 sind durch eine Stabstütze 48 verstärkt und die Kammer 32 ist feiner mit einem Speisewassereinlaß 49 und einer Ablaßdüse 50 versehen.

Die Siedekammer 34 an der Seite des Gasauslasses ist im Aufbau ähnlich der Siedekammer auf der Seite des Gaseinlasses und mit Platten 51 und 5V, einem Körper 52, einem Flansch 53, einer Stabstütze 54 und einem Auslaß 55 sowohl für Wasser als auch für Dampf versehen. Die Flansche 44 und 53 sind durch Schrauben befestigt und ergeben so die Gasaustrittskammer 33. Die Stabstütze 54 kann, wenn notwendig, mehrfach vorgesehen sein.

Jedes Doppelrohr 35 besteht aus einem Innenrohr 56 und einem Außenrohr 57.
Das Innenrohr 56 verläuft durch die Siedekammer 32 und die Siedekammer 34 u.'id ist mit der unteren Platte 45 der Siedekammer 32 und der oberen Platte 51 der Siedekammer 34 verbunden. Das Außenrohr 57 ist an der oberen Platte 45' der Siedekammer 32 und der unteren Platte 5Γ der Auslaßsiedekammer 34 so angebracht, daß beide Kammern 32 und 34 dadurch verbunden sind. Der thermisch isolierende Mantel 36 besteht aus einem Isoliermantel und befindet sich zwischen den beiden Siedekammern 32 und 34, so daß die Doppelrohre

von der Außenluit isoliert sind.

Wenn der beschriebene Wärmetauscher zum Abkühlen eines Spaltgases dienen soll, wird das Hochtemperaturgas 59 durch den Gaseinlaß 40 in die Gaseintrittskammer 31 eingeführt und durch Wasser, das durch den ringförmigen Raum zwischen jedem Innenrohr 56 und Außenrohr 57 hindurchfließt, gekühlt Das Gas gelangt in die Gasaustrittskammer 33 und wird durch den Gasauslaß 43 abgegeben. Andererseits wird durch den Speisewassereinlaß Vi Speisewasser in die Siedekammer 32 und durch den ringförmigen Raum in jedem Doppelrohr aufwärts geführt. Dann gelangt es weiter in die Ausiaßsiedekammer 34. wo es zu einer Mischung 62 aus Wasser und einem sich ergebenden Dampf kommt. Schließlich wird diese Mischung durch den Auslaß 55 abgege- π ben.

Die Platten 45, 45' und 51, 51' der Siedekammer 32 und der Siedekammer 34 werden durch die Stützstange 48 in den flachen Teilen verstärkt. Deshalb kann die Wandstärke der Platten gering sein, und dies bewirkt nicht nur einen geringen Temperaturanstieg der Platten unter der Wirkung des Hochtemperaturgases, sondern auch eine Begrenzung der Temperaturdifferenz und der sich daraus ergebenden Beanspruchung, die an manchen Stellen der Siedekammern beim nicht stationären Betrieb, beispielsweise beim Entfernen des Niederschlags von den Innenrohren beim Verbrennungsprozeß durch Entkoken auftritt, auf einen niedrigen Wert.

Der thermisch isolierende Mantel 36 isoliert die Doppelrohre 35 von der Atmosphäre. Wenn die Innenrohre 56 der Doppelrohre mit dem Hochtemperaturgas beim Verbrennen des Niederschlages erwärmt werden, entwickeln sich deshalb Konvektion und Strahlung der Wärme aus dem Gas, das begrenzt im Innern des thermisch isolierenden Mantels 36 entsteht, so daß die Temperatur der Außenrohre 57 sich der der Innenrohre 56 nähert. Somit wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenrohr 56 und 57 sehr klein. Beispielsweise liegen diese Temperaturdifferenzwerte bei Beginn der Verbrennung niedriger als 150^cC und bei stationärem Betrieb der Verbrennung niedriger als 30⁰C. Die Doppelrohre 35 kommen somit nicht mehr in die Gefahr, durch thermische Beanspruchung zerstört zu werden.

Da eine einfachere Konstruktion und eine geringere Dicke der Rohrplatten als bei bisherigen Ausführungen gegeben ist, können beim Wärmetauscher nach der Erfindung die Wartungszeit und die Herstellungszeit sowie Kosten der Vorrichtung herabgesetzt werden. Ferner ergibt sich ein geringeres Gewicht der Vorrichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Doppelrohrwärmeiauscher. insbesondere Spaltgaskühler zur Hochdruckdampferzeugung mit einer Einlaß- und einer Auslaßkammer für das heiße (wärmeabgebende) Strömungsmedium und sich durch den Wärmetauscher erstreckenden Tauscherrohren für das kalte (zu erwärmende) Strömungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Einlaßkammer (31) und unmittelbar vor der Auslaßkammer (33) für das abzukühlende Strömungsmedium Siedekammern (32,34) vorgesehen sind, zwischen denen die das zu erwärmende Strömungsmedium aufnehmenden Tauscherrohre (35) verlaufen, daß innerhalb der Tascherrohre (35) das wärmeabgebende Strömungsmittel führende Rohre (56). die sich von der Einlaßkammer (31) zur Auslaßkammer (33) erstrecken, vorgesehen sind und daß die Doppelrohre insgesamt von einer Wärmeisolierung (36/umgeben sind.

2. Doppelrohrwärmetauscher nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Siedekammern (32, 34) durch Stabstützen (48,54) verstärkt sind.