DE3333057C1 - Glasrohr-Waermetauscher - Google Patents
Glasrohr-WaermetauscherInfo
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- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Description
60
Die Erfindung betrifft einen Glasrohr-Wärmetauscher,
insbesondere zur Erwärmung des gewaschenen Reingasstromes einer Abgas-Reinigungsanlage mit heißem
Rohgas, bei welchem das heiße Rohgas durch die Glasrohre und das gewaschene Reingas durch das Warmetauschergehäuse
quer zu den Glasrohren strömt und dessen mit dem Reingas in Berührung kommenden Außenwände
zur Bildung von Hohlräumen doppelwandig
ausgeführt sind, durch die ein warmes Gas strömt.
Ein solcher Glasrohr-Wärmetauscher ist durch die DE-OS 31 42 485 bekannt. Derartige Wärmetauscher
werden beispielsweise in der Abgasreinigung von Müllverbrennungsanlagen verwendet. Die Abgase aus diesen
Anlagen enthalten bekanntlich besonders viele Schadstoffe und dürfen ungereinigt nicht emittiert werden.
Für das Erwärmen des gewaschenen Reingases mit der Wärme des heißen Rohgases werden Glasrohr-Wärmetauscher
verwendet, weil sich das Material Glas als besonders widerstandsfähig gegen aggressive Bestandteile
erwiesen hat, die im Rohgas und — wenn auch in geringerer Menge — im Reingas vorhanden
sind. Diejenigen Teile des Glasrohr-Wärmetauschers, die nicht aus Glas gefertigt werden können, bestehen
aus korrosionsfestem metallischem Werkstoff, z. B. Chromnickelstahl mit extrem hohen Nickelanteilen.
Trotz Verwendung solcher korrosionsbeständiger Legierungen, die sehr teuer sind, kommt es bei den nach
dem Stande der Technik bekannten Wärmetauschern oft zu einer Lochfraß- sowie Spannungsrißkorrosion
und Schwefelsäurekorrosion an den mit dem Rohgas oder dem Reingas in Verbindung kommenden Außenwandteilen
und Anschlußflanschen des Wärmetauschers, und zwar überall dort, wo der Taupunkt unterschritten
wird. Bei dem bekannten Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist zwar bereits versucht worden,
die Taupunktunterschreitungen im Bereich der Außenwände des Wärmetauschers auf der Reingasseite
dadurch zu vermeiden, daß die Außenwände doppelwandig ausgeführt sind und durch die Hohlräume der
Außenwände heißes Rohgas geleitet wird.
Es steht jedoch zu erwarten, daß auch bei dieser Bauweise die oben angeführten Korrosionsarten an den genannten
Gehäuseteilen nicht zuverlässig vermieden werden können, weil hier das heiße Rohgas, das die
Schadstoffe in wesentlich höheren Konzentrationen enthält, mit von dem einströmenden kalten und gesättigten
Reingas gekühlten Wandteilen in Berührung kommt, so daß Taupunktunterschreitungen auf der mit
dem Rohgas in Berührung kommenden Seite der Wand auftreten können und der Lochfraß sowie die Schwefelsäurekorrosion
von dieser Seite der Wand her einsetzen. Die zuletzt genannte Gefahr ist insofern besonders
groß, als das durch die Hohlräume der Außenwände strömende heiße Rohgas über seinen Strömungsweg
Wärme verliert und auch dort noch mit den von dem einströmenden Reingas gekühlten Wandteilen in Berührung
kommt, wo es schon den größten Teil seines Wärmeinhaltes verloren hat. Weiterhin besteht die Gefahr,
daß die sich aus dem heißen Rohgas abscheidenden Feststoffe und Sublimationsprodukte in den Hohlräumen
der Außenwände festsetzen und sich von dort — im Gegensatz zu den Glasrohren — nur schwer wieder
entfernen lassen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die hohl ausgebildeten Außenwände, die als Plattenwärmetauscher
zu sehen sind und das Rohgas abkühlen, aufgrund der mit sinkender Temperatur des Rohgases
zunehmenden Korrosionsgefahr auch außen aus den erwähnten hochkorrosionsfesten und teuren Speziallegierungen
bestehen müssen. Durch Unterschreiten der Taupunkttemperatur des Rohgases kann es auch an der
nach außen weisenden Wand rohgasseitig zu Schwefelsäurekorrosion kommen. Somit wird das Korrosionsproblem lediglich von der Reingas- auf die Rohgasseite
verlagert.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei den Glasrohrwärmetauschern
der eingangs genannten Art die
Korrosionsgefahr im Bereich der doppelwandigen Außenwände weiter zu vermindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß in den Hohlräumen der Außenwände Heizelemente
angeordnet sind und die Hohlräume der Außenwände von den Rohgas- und Reingasströmen abgeschlossen
und mit der Atmosphäre durch Öffnungen verbunden sind, durch die über einen Ventilator Luft durch die
Hohlräume geblasen wird.
Beim Glasrohr-Wärmetauscher gemäß der Erfindung zirkuliert in den Hohlräumen der Außenwände lediglich
erwärmte Frischluft, so daß eine Korrosion von diesen Hohlräumen her ausgeschlossen ist. Durch eine entsprechende
Erwärmung dieser Luft ist es ohne weiteres möglich, die mit dem kalten und gesättigten Reingas in
Berührung kommenden Wandteile ausreichend warm zu halten, so daß sich dort keine korrosiven Niederschläge
bilden können. Weiterhin hat der Glasrohr-Wärmetauscher gemäß der Erfindung den Vorteil, daß
die die Hohlräume der Außenwand nach außen begrenzenden Wandteile aus normalem Stahlblech gefertigt
werden können, da diese Wandteile mit keinem korrosivem Gas in Berührung kommen.
Aus Gründen der Energieersparnis empfiehlt es sich, als Heizelemente von heißem Rohgas durchströmte
Glasrohre zu verwenden.
Dabei ergeben sich besondere konstruktive Vorteile, wenn die als Heizelemente dienenden Glasrohre parallel
zu den Glasrohren des Wärmetauschers verlaufen und in denselben Rohrboden gelagert sind wie diese.
Hierdurch wird automatisch ein Teilstrom des heißen Rohgases vor dem ersten Rohrboden für die Beheizung
der als Glasrohre ausgebildeten Heizelemente abgezweigt und vereinigt sich im Gassammeiraum hinter
dem zweiten Rohrboden wieder mit diesem.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Hohlräume der Außenwände
jeweils durch eine parallel zur Wandebene verlaufende Zwischenwand geteilt ausgebildet sind, wobei die Heizelemente
in dem außen liegenden Teil des Hohlraumes angeordnet sind und die beiden Teile des Hohlraumes
so miteinander verbunden sind, daß die zirkulierende Luft zunächst den außen liegenden Hohlraum und danach
den innen liegenden Hohlraum durchströmt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der zirkulierende Luftstrom
zunächst in seiner Gesamtheit stark erwärmt wird und dann mit den zu erwärmenden Wandteilen
intensiv in Kontakt gebracht wird.
Zweckmäßig verläuft der aufgeheizte Luftstrom in dem innen liegenden Hohlraum in der gleichen Richtung
wie der das Gehäuse durchströmende Reingasstrom. Durch diese Maßnahme werden die mit dem einströmenden,
noch nicht erwärmten Reingas in Kontakt kommenden Wandteile besonders stark erwärmt, weil
die den innen liegenden Hohlraum durchströmende Luft natürlich im Einströmungsbereich noch am wärmsten
ist. Hierdurch werden Taupunktunterschreitungen gerade in diesem kritischen Bereich zuverlässig vermieden.
Zum gleichen Zweck kann gegebenenfalls dem innen liegenden Hohlraum zusätzlich ein separates Zuheizelement
zugeordnet sein. Dieses Zuheizelement wird eingeschaltet, wenn z. B. beim Anfahren der Anlage der
Rohgasstrom noch nicht ausreichend heiß ist oder während des laufenden Betriebes Zeiträume eintreten, in
denen die Rohgastemperatur absinkt, oder wenn, durch vorgeschaltete Anlagenteile bedingt, die Rohgastemperatur
zu niedrig ist und durch reine Wärmerückgewinnung aus dem Rohgas eine Wandtemperatur oberhalb
der Taupunkttemperatur des Reingases nicht zu erreichen ist.
Um Taupunktunterschreitungen auch im Bereich des Anschlußflansches des Reingaskanales zu vermeiden,
kann in diesem Flansch ein Kanal ausgebildet sein, durch welchen ein Teilstrom der erwärmten Frischluft
geführt ist. Dieses Merkmal ist insbesondere dann anzuwenden, wenn die oben angeführten Temperaturprobleme
auftreten. Die durch diesen Kanal geführte erwärmte Frischluft kann anschließend je nach Bedarfsfall dem
Rohgas oder dem Reingas zugeführt werden oder in die Atmosphäre abgeleitet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch eine Stirnansicht eines Glasrohr-Wärmetauschers,
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie C-D in F i g. 1, Der in der Zeichnung dargestellte Glasrohr-Wärmetauscher
weist ein quaderförmiges Gehäuse ί auf, in welches zwei Rohrboden 2 und 3 eingezogen sind, in
denen Glasrohre 4 gelagert sind. Vor dem ersten Rohrboden 2 befindet sich ein Rohgasverteilerraum 5, in den
der nicht dargestellte Rohgaskanal einmündet.
Hinter dem zweiten Rohrboden 3 befindet sich ein Rohgassammeiraum 6, an den sich der nicht dargestellte
Rohgasabführungskanal anschließt. Das Reingas durchströmt den Glasrohr-Wärmetauscher senkrecht zu den
Glasrohren 4, d. h. in F i g. 1 senkrecht zur Ebene der Zeichnung. Der nicht dargestellte Reingaszufuhrkanal
und der ebenfalls nicht dargestellte Reingasabführungskanal sind an einander gegenüberliegenden Seiten des
quaderförmigen Gehäuses 1 angeschlossen. Die freibleibenden Außenwände 7 des Gehäuses 1 sind doppelwandig
ausgebildet und weisen eine äußere Wand 7a und eine innere Wand 7b auf. Der von der äußeren Wand 7a
und der inneren Wand 7b umschlossene Hohlraum 8 ist von einer Zwischenwand 7c unterteilt in einen äußeren
Hohlraum 8a und einen inneren Hohlraum Sb. An die beiden Hohlräume 8a und 8b sind der Druckstutzen und
der Saugstutzen eines Ventilators 9 derart angeschlossen, daß die von dem Ventilator 9 geförderte Luft zunächst
den äußeren Hohlraum 8a und danach den inneren Hohlraum 8b im Kreislauf durchströmt.
In dem äußeren Hohlraum 8a ist eine Reihe von Heizelementen eingebaut, die als vom heißen Rohgas durchströmte
Glasrohre 10 ausgebildet sind. Die Glasrohre 10 verlaufen parallel zu den Glasrohren 4 des Glasrohr-Wärmetauschers
und sind wie diese in dessen Rohrboden 2 und 3 eingesetzt, werden also vom Rohgasverteilerraum
5 her mit heißem Rohgas versorgt und münden in den Rohgassammeiraum 6 ein. Die von den Glasrohren
10 erwärmte Frischluft durchströmt den inneren Hohlraum 86 in der gleichen Richtung, wie das Reingas
das Gehäuse 1 durchströmt, so daß die innere Wand 7b dort am stärksten erwärmt wird, wo das noch kühle und
gesättigte Reingas mit ihr in Berührung kommt. Im Einströmungsbereich des inneren Hohlraumes 8b können
gegebenenfalls zusätzliche Zuheizelemente, z. B. in Form von Flammrohren 11 angeordnet sein, die im Bedarfsfalle
für eine zusätzliche Erwärmung sorgen.
Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, reicht der Rohgassammeiraum
6 hinter dem Rohrboden 3 bis unmittelbar an den Anschlußflansch 12 des Reingaskanales, so daß auch
in diesem kritischen Bereich eine ausreichende Erwärmung gewährleistet ist. In gleicher Weise könnte gegebenenfalls
der Rohgasverteilerraum 5 auf der gegen-
überliegenden Seite ausgebildet sein.
Beim in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
jedoch auf der Einströmseite des Reingases durch ein aufgeschweißtes Blech 13 ein entlang dem Anschlußflansch
14 verlaufender Kanal 15 gebildet, durch welchen ein Teilstrom der erwärmten Frischluft geführt ist.
Der bei dieser Art der Flanschbeheizung auftretende geringe Frischluftverlust wird an der Saugseite des Ventilators
9 ergänzt.
:
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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Claims (7)
1. Glasrohr-Wärmetauscher, insbesondere zur Erwärmung
des gewaschenen Reingasstromes einer Abgas-Reinigungsanlage mit heißem Rohgas, bei
welchem das heiße Rohgas durch die Glasrohre und das gewaschene Reingas durch das Wärmetauschergehäuse
quer zu den Glasrohren strömt und dessen mit dem Reingas in Berührung kommenden Außenwände
zur Bildung von Hohlräumen doppelwandig ausgeführt sind, durch die ein warmes Gas strömt,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlräumen (8) der Außenwände (7) Heizelemente angeordnet
sind und die Hohlräume (8) der Außenwände
(7) von den Rohgas- und Reingasströmen abgeschlossen und mit der Atmosphäre durch Öffnungen
verbunden sind, durch die über einen Ventilator (9) Luft durch die Hohlräume (8) geblasen wird.
2. Glasrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente als
vom heißen Rohgas durchströmte Glasrohre (10) ausgebildet sind.
3. Glasrohr-Wärmetauscher nach den Ansprüchen
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Heizelemente
dienenden Glasrohre (10) parallel zu den Glasrohren (4) des Wärmetauschers verlaufen, und
in denselben Rohrboden (2,3) gelagert sind, wie diese.
4. Glasrohr-Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume
(8) der Außenwände (7) jeweils durch eine parallel zur Wandebene verlaufende Zwischenwand (7) geteilt
ausgebildet sind, wobei die als Heizelemente dienenden Glasrohre (10) in dem außen lie+genden
Teil des Hohlraumes (8) angeordnet sind und die beiden Teile des Hohlraumes (8) so miteinander verbunden
sind, daß die zirkulierende Luft zunächst den außen liegenden Hohlraum (8a) und danach den innen
liegenden Hohlraum (8b) durchströmt.
5. Glasrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom in dem
innen liegenden Hohlraum (8b) in der gleichen Richtung wie der das Gehäuse (1) durchströmende Reingasstrom
verläuft.
6. Glasrohr-Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß dem innen liegenden Hohlraum (8b) zusätzlich mindestens eine Zuheizeinrichtung (11)
zugeordnet ist.
7. Glasrohr-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußflansch (14)
des Reingaskanales ein Kanal (15) ausgebildet ist, durch welchen ein Teilstrom der erwärmten Frischluft
geführt ist
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3333057A DE3333057C1 (de) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Glasrohr-Waermetauscher |
EP84110858A EP0135188B2 (de) | 1983-09-14 | 1984-09-12 | Glasrohr-Wärmetauscher |
AT84110858T ATE26885T1 (de) | 1983-09-14 | 1984-09-12 | Glasrohr-waermetauscher. |
Applications Claiming Priority (1)
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DE3333057A DE3333057C1 (de) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Glasrohr-Waermetauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3333057C1 true DE3333057C1 (de) | 1985-04-18 |
Family
ID=6208976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3333057A Expired DE3333057C1 (de) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Glasrohr-Waermetauscher |
Country Status (3)
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AT (1) | ATE26885T1 (de) |
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ATE26885T1 (de) | 1987-05-15 |
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