DE3248096C2 - Stehende Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil - Google Patents

Stehende Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine stehende Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil, mit einem Strahlungs-Konvektionskühler (3) mit in Längsrichtung gelegenen Wärmetauscherelementen mit einem diesem gasseitig nachgeschalteten Konvektionskühler. - Bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des Gases an den Kühlelementen und damit eine gleichmäßig thermische Belastung der einzelnen Elemente in dem Strahlungs-Konvektionskühler erreicht wird und ferner hierbei eine gleichmäßige Reinigung dieser Kühlelemente und ein leichtes Entfernen des Staubes von den Kühlflächen dieser Kühlelemente ermöglicht wird, um damit einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten. - Hierzu ist vorgesehen, daß die Wärmetauscherelemente des Strahlungs-Konvektionskühlers (3) zu zwischen sich Gassen (20) bildenden Flossenrohrwänden (19) zusammengefaßt sind, die sich von einem Innenwandabschnitt zum gegenüberliegenden Innenwandabschnitt erstrecken.

Description

Die Erfindung betriff! eine stehende Vorrichtung zum Kühlen von unier hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchcs.
Durch die EP-OS 00 13 580 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen bekannt, die einen Konvcktionskühlcr aufweist, der mit gasseitig hintereinander geschalteten und durch eine Längswand voneinander getrennten Gassi römungs/.ügen versehen ist, die von parallelen Rohrleitungen durchsetzt werden. — Durch die DE-AS 16 01 215 ist ein Plattenwärmetauscher für ein Gas hoher Temperatur und niedrigen Druckes und ein unter hohem Druck stehendes Kühlmittel bekannt, der aus einem Stapel in gleicher Weise wellenartig ausgebildeter, gleichgerichteter Blechtafeln besteht, die an ihren abgerundeten Randbereichen mit den Randbereichen benachbarter Tafeln abgedichtet verbunden sind, wobei zwei benachbarte Tafeln unter Bildung von Rohrkanälen spiegelbildlich zur gemeinsamen Berührungsebene aufeinanderliegen. Hierbei strömt das zu kühlende Gas bei niedrigem Druck durch die durch die Blechtafeln gebildeten Rohrkanäle, während das flüssige bzw. dampfförmige
Kühlmittel zwischen den paarweise aneinanderliegenden Tafeln fließt bzw. strömt Auch sind Kühler für unter hohem Druck stehende Gase mit hohem Staubanteil bekannt, die ohne Unterteilung ihres Innenraumes von Rohrbündeln durchsetzt werden, wobei das Gas am oberen Abschnitt einen Verteilerraum und am unteren Abschnitt einen Sammelraum oder umgekehrt durchströmt
Diesen bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen gegenüber be-
steht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des Gases an den Kühlelementen und damit eine gleichmäßig thermische Belastung der einzelnen Elemente in dem Strahlungs-Konventionskühler erreicht wird und ferner hierbei eine gleichmäßige Reinigung dieser Kühlelemente und ein leichtes Entfernen des Staubes von den Kühlflächen dieser Kühlelemente ermöglicht wird, um damit einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten. Hierbei soll der Aufbau der Vorrichtung konstruktiv einfach sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß durch das Unterteilen des Innenraumes des Strahlungs-Konvektionskühlers in einzelne, voneinander getrennte Gassen, dafür gesorgt wird, daß jedem Rohr ein gleicher oder annähernd gleicher Strömungsquerschnitt des Gases im Verhältnis zu den Rohren des Kühlmittels zugeordnet ist, gleichgültig, ob das Rohr sich im Inneren des Querschnitts des Strahlungs-Konvektionskühlers oder an seiner Außenseite befindet. — Auch ist die Reinigungsmöglichkeit der einzelnen Rohre an ihrer Außenseite von den Gassen aus mit einfachen Reinigungsgeräten, ob Blas- oder Bürsteneinrichtungen od. dgL leichter möglich, als wenn die Rohre kreisförmig um den Querschnittsmittelpunkt des Kühlers angeordnet sind. Ferner ist die Stabilität einer Rohrwand größer als bei Rohrbündeln, zu denen Einzelrohre zusammengefaßt sind.
Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar
bo zeigt
F i g. I einen Längsschnitt durch den Strahlungs-Konvcktionskühlcr der Vorrichtung,
F i g. 2 eine Ei/.elhcit einer weiteren Ausführungsform des oberen Abschnittes einer Flossenrohrwand.
br> F i g. J einen Schnitt nach der Linie IU-IIl der Γ i g. 2,
Fi g. 4 den oberen Abschnitt des Kühlers nach I" i g. 2 nach deren Querschnitt IV,
I'ig. ü den unteren Abschnitt ties Sli'iihlimgs-Kon
vektionskühlers nach dem Ausschnitt V der F i g. 2,
F i g. 6 den dem Strahlungs-Konvektionskühler nachgeschalteten Konvektionskühler und Überhitzer und
F i g. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII—VU der Fig. 6.
Aus dem Gasgenerator tritt über die Leitung 2 das gebildete Gas in Richtung des Pfeiles !2 in den Strahlungs-Konvektionskühler 3 über und verläßt diesen an seinem unteren Ende bei 4. Von hier aus nimmt das Gas seinen Weg über eine Leitung in einen Konvektionskühler und Überhitzer 9 (Fig.6), um danach die Gesamtvorrichtung zu verlassen. Das Gas steht unter einem Druck von ca. 5—50 bar, einer Temperatur von 800—10000C und hat einen hohen Staubanteil. — Das so gekennzeichnete Gas tritt im oberen Abschnitt des Stahlungs-Konvektionskühlers 3 in eine Verteilerkammer 13 ein und durchströmt den noch näher beschriebenen mittleren Abschnitt 14 des Kühlers 3, um in der 3ammelkammer 15 gesammelt zu werden und den Kühler 3 in Richtung des Pfeiles 16 zu verlassen.
Der mittlere Abschnitt 14 des Strahlungs-Konvektionskühlers 3 ist mit Austauscherrohren 17 versehen, die zu senkrechten Längsreihen zusammengefaßt sind, zwischen sich Flossen oder Stege 18 aufweisen und mit diesen eine Flossenrohrwand 19 bilden. Die Flossenrohrwände haben gleichen Abstand voneinander und lassen Gassen 20 zwischen sich entstehen. Auch die beiden letzten und kürzesten Flossenrohrwände 21 haben etwa den gleichen Abstand von den Austauscherrohren 22, die mit ihren Flossen oder Stegen 23 eine zylindrische Flossenrohrwand 24 bilden (F i g. 3).
Die Rohre 17 der Flossenrohrwände 19, die die Gassen 20 bilden, sind in ihrem oberen Abschnitt 25 jeweils nach außen abgebogen, d. h. die Hälfte aller Rohre einer Rohrwand ist nach der einen, während die andere Hälfte der Rohre nach der anderen Seite umgebogen ist. Gleiches gilt von dem unteren Abschnitt 26 der Rohre 17. Die Flossen oder Stege 18 jeder Rohrwand 19 erstrekken sich mit ihrem oberen Ende 27 bis kurz unterhalb der oberen abgewinkelten Abschnitte 25, das untere Ende 28 der Stege oder Flossen 18 erstreckt sich bis oberhalb der unteren abgewinkelten Abschnitte 26 der Rohre 17. (Der in Fig.2 dargestellte Slrahlungs-Konveklionskühler erstreckt sich über eine solche Höhe, daß die Kammern 13, 15 nur einen Bruchteil der Länge der Rohre 17 und der Wände 19 ausmachen).
Der Kopf 29 des Strahlungs-Konvektionskühlers 3 wird von Kühlmittelleitungen 30 durchsetzt, die in eine Verteilerringleitung 31 münden. Von dieser aus wird das Kühlmittel in die Kühlmittelfallrohre 32 verteilt, die sich zwischen dem Isoliermantel 33 des Kühlers 3 und der zylindrischen Flossenrohrwand 24 erstrecken (F i g. 4). Am unteren Ende der Rohre 32 gehen diese über einen Krümmer 34 gemeinsam in eine Ringleilung 35 und über einen Krümmer 36 in je eine Leitung 37 mit Verteilerstück 38 über. In die Ringleitung 35 münden die Rohre 22 der zylindrischen Flossenrohrwand 24, während in das Verteilerstück 38 jedes Rohres 37 jeweils die unteren gekrümmten Abschnitte 26 der Rohre 17 der Flossenrohrwände 19 eingesetzt sind.
Die oberen gekrümmten Abschnitte 25 der Rohre 17 münden in Sammelstücke 39, die, wie auch die Rohre 22 der zylindrischen Flossenrohrwand 24, in eine gemeinsame Ringleitung 40 münden, aus der über Leitungen 41 das nunmehr dampfförmige Kühlmittel in Richtung der Pfeile 42 abgezogen wird.
Das abgekühlte Gas gelangt in den nachgeschalteten Konvektionskühler 9. der bekannter Bauart ist und in welchem das Gas an mäanderartig angeordneten Tauscherpaketen 44—48 vorbeigeführt wird. Teile des Kühlers 9 können als Überhitzer ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die den Innenraum begrenzenden Rohre 49 ebenfalls zu Flossenrohrwänden 50—53 zusammengefaßt, die an ihren Längskanten bei 54—57 voneinander getrennt und um ihre Längsmittelachse 58 gewendet werden können, um einen gleichmäßigen Verschleiß dieser Wände zu erreichen.
ic InF i g. 2 ist eine Ausführungsform einer Flossenrohrwand 60 wiedergegeben, bei der die Rohre 61 gleiche Länge aufweisen und keine abgekrümmten Endabschnitte zeigen. Die zwischen den Rohren 61 gelegenen Flossen oder Stege 62 enden auf gleicher Höhe bei 63, so daß das obere Ende der Hälfte der Rohre 61 in je ein Sammelrohr 64 münden kann, das seinerseits in die Sammelstücke 39 nach F i g. 1 eingesetzt ist. Die Rohre 64 erstrecken sich jeweils bis zur Längsmitte der Wände 60. — Das untere Ende der Rohre 61 ist in gleicher Weise ausgebildet Auch dort ragen die gleichlangen Rohre 61 in nichtdargestellte Verteilerrohre, die in die Verteilerstücke 38 münden. Auch am unteren Ende hören die Stege auf gleicher Höhe auf.
Wie aus F i g. 1 erkennbar ist, erstreckt sich zwischen dem Verteilerstück 38 und dem Sammelstück 39 jeder Rohrwand ein im Querschnitt bedeutend dünneres Rohr 65, das einen Teil der jeweiligen Rohrwand bildet
Aus F i g. 3 ist ferner zu erkennen, daß die Rohrwände 19 mit ihren Längskanten den gleichen Abstand von der zylindrischen Flcssenrohrwand 24 haben bzw. die Sarnmel- und die Verteilerstücke 38, 39 einen gleichen Abstand von der zylindrischen Rohrwand 24 aufweisen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Stehende Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil, mit einem Strahlungs-Konvektionskühler mit in Längsrichtung gelegenen Wärmetauscherelementen mit einem diesem gasseitig nachgeschalteten Konvektionskühler, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherelemente des Strahlungs-Konvektionskühlers (3) aus ebenen Flossenrohrwänden (19) bestehen, die sich von einem Innenwandabschnitt zum gegenüberliegenden Innenwandabschnitt erstrecken und zwischen sich Gassen (20) bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gassen (20) gleiche Breite heben.
3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Strahlungs-Konvektionskühlers (3) eine zylindrische Flpssenrohrwand (24) aufweist und der Abstand der beiden jeweils letzten und kleinsten ebenen Flossenrohrwände (21) von der zylindrischen Flossenrohrwand (24) der breite der Gassen (20) entspricht oder ungefähr entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kühlmittelrohre in den Flossenrohrwänden (19,24) gleich ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (17) der ebenen IFIossenrückwände (19) des Strahlungs-Konvektionslcühlers (3) an ihren Enden in der Wandebene und gegen die benachbarten Abschnitte der Innenwand des Kühlers abgebogen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der oberen und unteren umgebogenen Rohrabschnilte (25,26) einer Rohrwandhälfte in je ein gemeinsames senkrechtes Sammel- und Verteilerstück (38,39) in Nähe der zylindrischen Flossenrohrwand (24) münden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Fallrohre (32) für das Kühlmittel ringförmig zwischen der zylindrischen Flossenrohrwand (24) und dem Mantel (33) des Strahlungs-Konvektionskühlers (3) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre (61) der parallelen Flossenrohrwände (60) in gemeinsame horizontale, in der Ebene der Rohrwände (60) gelegene Sammel-(64) und Verteilerrohre münden, die ihrerseits in die senkrechten Verteiler- und Sammelstücke (38,39) an oder in Nähe der zylindrischen Flossenrohrwand (24) münden.
DE3248096A 1982-12-24 1982-12-24 Stehende Vorrichtung zum Kühlen von unter hohem Druck stehenden Gasen mit hohem Staubanteil Expired DE3248096C2 (de)

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