DE3336671C2

DE3336671C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3336671C2
Application number: DE3336671A
Authority: DE
Inventors: Peter 4630 Bochum Kähmann; Leopold 4703 Bönen Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-08
Filing date: 1983-10-08
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3336671A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für die Rückgewinnung von Wärme aus Verbrennungsgasen, die gasförmige Substanzen enthalten, welche sich bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch Sublimation niederschlagen, mit mindestens einem von dem zu erwärmenden Medium durchströmten Gehäuse (1), welches quer zur Strömungsrichtung des zu erwärmenden Mediums mit von dem Verbrennungsgas durchströmten Rohren (6) durchsetzt ist, die in der Einströmseite und der Abströmseite des zu erwärmenden Mediums zugeordneten Rohrböden (2, 3) gelagert sind. Um bei einem derartigen Wärmetauscher den Niederschlag von Sublimationsprodukten in den Rohren (6) auszuschließen, schlägt die Erfindung vor, daß die Länge der mit dem zu erwärmenden Medium in Berührung kommenden Rohre (6) über den Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums zunimmt, derart, daß die Temperatur des Verbrennungsgases in allen Rohren (6) oberhalb der Sublimationstemperatur verbleibt.

Description

Die Erfindung Detrifft einen Wärmetauscher nach dem Gattungsbegriff des Paventans·. .uchs 1. Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise aus der CH-PS 5 35 415 bekannt.

Bei der Wärmerückgewinnung aus Verbrennungsgasen von Klärschlamm-Verbrennungsaniagen. Tierkörper-Verbrennungsanlagen oder dergleichen mit Hilfe von Rohr-Wärmetauschern ergeben sich außerordentliche Schwierigkeiten durch sich aus den Verbrennungsgasen niederschlagende Sublimationsprodukte, z. B. Ammoniumsalze, wie Ammoniumchlorid und Ammoniumnitrat. Diese Sublimationsprodukte schlagen sich im Einströmbereich des zu erwärmenden Mediums an den Innenwandungen der Rohre nieder und bauen dort innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit dicke Krusten auf. die den Wärmeübergang und die Durchströmung der Rohre behindern. Derartige Ablagerungen machen den Wärmetauscher innerhalb kürzester Zeit unbrauchbar. Falls das zu erwärmende Medium, wie dies bei Abfallverbrennungsanlagen üblich ist. das gewaschene und gereinigte Verbrennungsgas ist. kommt es wegen des durch die Verkrustung verursachten mangelhaften Wärmeübergangs auch zu Abscheichingen aus dem gewaschenen und gereinigten Verbrennungsgas, so daß sich auch das Gehäuse des Wärmetauschers zwischen den Rohren allmählich zusetzt und der Wärmetauscher unbrauchbar wird.

Dieser Krustenbildung kann man nur dadurch begegnen, daß die aktiven Tauschflächen aller Rohre des Wärmetauschers in Längsrichtung der Rohre so kurz bemessen werden, daß das durchströmende Verbrennungsgas in dein Rohr die Sublimationstemperatur nicht unterschreitet. Dies würde jedoch bei Beibehaltung des nach dem Stande der Technik üblichen Aufbaus derartiger Wärmetauscher dazu führen, daß eine entsprechend größere Anzahl von Rohren benötigt würde, weil die je Rohr zur Verfugung stehende aktive Tauschfläche nur klein wäre. Da die zusätzlichen Rohre alle in den Rohrboden gelagert werden mußten, ergäbe sich ein erheblich größerer Herstellungsaufwand.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den Wärmetauscher gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß einerseits die Gefahr der Kxustenbildung aus Sublimationsprodukten durch Verwendung entsprechend kurzer Rohre begegnet werden kann und andererseits die je Rohr zur Verfügung stehende aktive Tauschfläche so groß wie möglich ist, um mit möglichst wenig Rohren auszukommen und den Hersteilungsaufwand des Wärmetauschers in tragbaren Grenzen zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgebe werden die im Patentanspruch 1 aufgeführten Maßnahmen vorgeschlagen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sehr kurze Rohre nur im Einströmbereich des zu erwärmenden Mediums notwendig sind und daß die Rohre mit der zunehmenden Erwärmung des zu erwärmenden Mediums länger werden können, weil dieses bereits erwärmte Medium dem durch die Rohre strömenden Verbrennungsgas weniger Wärme entzieht. Dementsprechend koTimt man in diesen Bereichen mit einer geringeren Anzahl von längeren Rohren aus. Aufgrund dieser Verringerung der Anzahl der Rohre vermindert sich der konstruktive Aufwand entsprechend.

Nach dem Stand der Technik (CH-PS 3 12 377 und DE-AS 10 11 570) sind zwar wassergekühlte Gaskühler bekannt, bei welchen die vom Kühlwasser durchströmten Kühlrohre alle die gleiche Länge haben, wobei das quer zu den Kühlrchren geführte Gas einen Kanal durchströmt, dessen Querschnitt in Strömungsrichtung mit abnehmender Temperatur enger wird. Hierdurch soll aber lediglich die mit der Abkühlung des Gases verbundene Volumenverminderung ausgeglichen werden. Der Niederschlag von Sublimationsprodukten auf den Küiilroiireii kann durch eine solche Maßnahme nicht vermieden werden.

Um in dem Wärmetauscher trotz der zunehmenden Länge der Rohre überall gleiche Ströme.gsvcrhältnisse zu haben, werden die im Patentanspruch 2 gekennzeichneten Merkmale vorgeschlagen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, die einen Rohr-Wärmetauscher in perspektivischer Darstellung, teilweise aufgebrochen, zeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Rohr-Wärmetauscher weist ein Gehäuse auf, welches in seinr Gesamtheit mit dem Bezugsz^ichen 1 bezeichnet ist. Das Gehäuse 1 weist oben und unten Rohrboden 2 und 3 sowie Seitenwände 4 und 5 auf. In den Rohrboden 2 und 3 ist eine Vielzahl von Glasrohren 6 gelagert, die parallel zueinander verlaufen und von dem die Wärme abgebenden Verbrennungsgas durchströmt werden. Die Strömungsrichtung des Verbrennungsgases ist durch den Pfeil 7 gekennzeichnet. Das Verbrennungsgas strömt also von oben in das Gehäuse 1 ein, verteilt sich dann über dem Rohrboden 2 auf die einzelnen Glasrohre 6, durchströmt die Glasrohre 6. sammelt sich dann unter dem Rohrboden 3 und verläßt schließlich das Gehäuse 1

bo auf der Unterseite.

Die Strömungsrichtung des zu erwärmenden Mediums, beim Ausführungsbeispiel gewaschenes und gereinigtes Verbrennungsgas, ist durch den Pfeil 8 gekennzeichnet. Das zu erwärmende Medium strömt also an

f-5 der Vorderseite in das Gehäuse 1 ein. durchströmt dann den Raum zwischen den Glasrohren 6 und tritt an der nicht sichtbaren Hinterscitc des Gehäuses 1 aus.

Wie aus der Zeichnung weiterhin erkennbar ist, sind

die Rohrböden 2 und 3 abgestuft ausgebildet, derart, daß die Glasrohre 6 mit zunehmendem Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums langer werden. Dementsprechend sind die Glasrohre 6 im Einströmbereich des zu erwärmenden Mediums am kürzesten und im Aus-Strömbereich des zu erwärmenden Mediums am längsten. Die Abstufung der Rohrlängen ist derart gewählt, daß die Temperatur im Verbrennungsgas überall oberhalb der Sublimationstemperatur verbleibt

Wie aus der Zeichnung weiterhin zu erkennen ist, konvergieren die Seitenwände 4 und 5 in Strömungsrichtucg des zu erwärmenden Mediums, so daß für das zu erwärmende Medium trotz des mit dem Strömungsweg zunehmenden Abstandes der Rohrboden der Durchtrittsquerschnitt für das zu erwärmende Medium überall etwa gleich bleibt.

Die Seitenwände 4 und 5 und die Anschlußflansche des zu erwärmenden Mediums sind weiterhin mit einer Heizung mit Frischluft-Umwälzung 9 versehen, die Gegenstand einer älteren Patentanmeldung der Anmelder ist.

Abweichend vom dargestellten Ausführun^sbeispiel können die Rohrböden 2 und 3 auch derart schräg geneigt verlaufen, daß die Länge der Glasrohre 6 über den Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums zunimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

40

50

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher für die Rückgewinnung von Wärme aus Verbrennungsgasen, die gasförmige Substanzen enthalten, welche sich bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch Sublimation niederschlagen, mit mindestens einem von dem zu erwärmenden Medium durchströmten Gehäuse, weiches quer zur Strömungsrichtung des zu erwärmenden Mediums mit den von Verbrennungsgas durchströmten Rohren durchsetzt ist, die in der Einströmseite und der Abströmseite des Verbrennungsgases zugeordneten Rohrböden gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder beide Rohrboden (2, 3) des Gehäuses (1) derart abgestuft ausgebildet oder geneigt angeordnet sind, daß die Länge der mit dem zu erwärmenden Medium in Berührung kommenden Rohre (6) über den Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums zunimmt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums begrenzenden Seitenwände (4, 5) über den Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums derart konvergieren, daß die Strömüngsquerschnitte überall gleich bleibeii.