DE3406893A1

DE3406893A1 - Konvektionskuehler

Info

Publication number: DE3406893A1
Application number: DE19843406893
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 4300 Essen Förster; Walter 4200 Oberhausen Hoff
Original assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1984-02-25
Filing date: 1984-02-25
Publication date: 1985-09-05
Anticipated expiration: 2004-02-26
Also published as: US4602677A; JPS60184591A; DE3406893C2; DE3406893C3; ZA848610B; JPH0374714B2

Description

KONVEKTIONSKÜHLER

Die Erfindung betrifft einen Konvektionskühler insbesondere zum Kühlen eines in einem Vergasungsreaktor unter erhöhtem Druck erzeugten Gases mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Ein derartiger Konvektionskühler ist aus der DE-OS 32 08 421 bekannt. Bei diesem Konvektionskühler ist ein Teil der innerhalb des Einsatzes angeordneten Bündelheizflächen an dem abnehmbaren Deckel des Gefäßes aufgehängt und kann aus den Einsatz herausgezogen werden. Die weiteren und im unteren Teil des Einsatzes vorgesehenen Bündelheizflächen sind mit diesem verbunden. Zum Reinigen der herausnehmbaren Bündelheizflächen dienen wassergekühlte Rußbläser, die fest an den Bündelheizflächen befestigt sind. Diese Anordnung ist an sich wirksam, sie läßt sich jedoch in einigen Punkten verbessern.

Aus der US-PS 29 4 0 430 ist ein mit Kohle gefeuerter Kessel bekannt, der eine primäre und eine sich daran anschließende sekundäre Brennkammer aufweist, in die als Überhitzer geschaltete Schottenwände eingehängt sind. An der Unterkante dieser überhitzer können sich Ansätze bilden, die mit Hilfe von Rußbläsern entfernt werden. Diese Rußbläser sind als feststehende Wandrußbläser ausgebildet, deren Austrittsöffnungen in der Höhe der Unterkante der überhitzer durch die Rohrwand der sekundären Brennkammer hindurchgeführt sind.

Reaktionsgase aus einer Vergasung von festen oder flüssi-0 gen kohlenstoffhaltigen Energieträgern insbesondere von Kohle sowie von Rückständen aus Produktionsprozessen (zum Beispiel Petrolkoks) enthalten Bestandteile, die stark korrosiv auf die üblichen Kesselrohrstähle wirken.

Die Korrosionswirkung solcher Bestandteile steigt mit zunehmendem gasseitigen Druck und mit zunehmender Temperatur der Rohrwand. Besonders stark werden somit die Heizflächen beansprucht, die als Überhitzer, als Verdampfer bei hohen Dampfdrücken oder als Economiser bei Endtemperaturen über 280° C geschaltet sind. Der Einsatz hochwertiger Chrom/Nickel-Stahle oder Chrom/Nickel-Legierungen verteuert derartige Kühler stark, ohne daß das Problem mit Sicherheit gelöst wird. Darüber hinaus ist in vielen Fällen die Anfälligkeit dieser Materialien gegenüber einer unbeabsichtigten Taupunktunterschreitung in Verbindung mit den meist sauer reagierenden Brennstoffaschen und/oder gegenüber Chlorkorrosion erhöht.

Zum anderen müssen bei höheren gasseitigen Drücken die Heizflächen in einem Druckbehälter untergebracht werden, wodurch die Zugänglichkeit der Heizflächen erschwert wird. Um die Abmaße des Druckbehälters möglichst gering zu halten und bewegliche Teile innerhalb des Druckbehälters zu vermeiden, müssen außerdem die bei der Vergasung von Kohle zwecks Reinigung der Heizflächen erforderlichen Rußbläser als feststehende Rußbläser vorgesehen werden, wodurch bei den bekannten Konstruktionen die Zugänglichkeit weiter erschwert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Konvektionskühler insgesamt reparaturfreundlich zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Konvektionskühler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim einem solchen Konvektionskühler bilden einerseits der Einsatz und das Rußbläsersystem ein zusammenhängendes Teil, während andererseits die Berührungsheizflächen mit

den Tragrohren, der Decke und den zugehörigen Sammlern und Verbindungsleitungen ein zusammenhängendes Teil innerhalb des Einsatzes bilden. Beide Teile sind je nach der wasser-/dampfseitigen Schaltung nur am unteren Ende des Konvektionskühlers durch einige Verbindungsleitungen und/oder eventuelle Tragrohranschlüsse verbunden. Es reichen somit nur wenige Trennvorgänge in dem verhältnismäßig gut zugänglichen unteren Teil des Mantels aus, um eine vollständige Trennung der beiden Teile herbeizuführen, Da der Einsatz aufgrund des vorgesehenen Rußbläsersystems auch keine nach innen ragenden Teile enthält und der Einsatz separat abgestützt ist, können nach dem Lösen des Mantelflansches durch ein Anheben der Kuppel die Berührungsheizflächen samt Decke, Sammlern und Verbindungsleitungen gezogen und außerhalb des Konvektionskühlers inspiziert und repariert werden. Gleichzeitig ist dann auch der Einsatz innerhalb des Druckmantels leicht zugänglich.

Außer durch eine verbesserte Reparaturfreundlichkeit zeichnet sich der erfindungsgemäße Konvektionskühler durch eine verringerte Bauhöhe und eine damit verbundene Gewichtseinsparung aus. Diese Verringerung der Bauhöhe ergibt sich zum einen daraus, daß durch den Entfall der die Berührungsheizflächen durchdringenden feststehenden Rußbläserlanzen die für die Aufnahme dieser Lanzen benötigten Zwischenräume nicht mehr erforderlich sind. Zum anderen brauchen im Vergleich zu Konvektionskühlern mit nicht herausnehmbaren Berührungsheizflächen in der Wand des 0 Einsatzes keine raumbeanspruchenden Einstiegtüren vorgesehen zu werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Konvektionskühler gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt II nach Fig. 1; 5

Fig. 3 die Einzelheit Z nach Fig. 2 und

Fig. 4 den Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Der dargestellte Konvektionskühler ist als Verdampfer oder als Economiser geschaltet und dient zum Abkühlen eines Gases, das in einem Vergasungsreaktor unter erhöhtem Druck erzeugt ist. Dem Gas kann vor Eintritt in den Kopf des Konvektionskühlers in einem vorgeschalteten Strahlungskühler bereits ein Teil seiner Wärme entzogen sein. Der Konvektionskühler kann auch zum Kühlen von Gasen verwendet werden, die aus einer anderen Quelle stammen und insbesondere Staub und korrosive Bestandteile enthalten.

Der Konvektionskühler besteht aus einem druckfesten Mantel 1, der durch eine abnehmbare Kuppel 2 verschlossen ist. Innerhalb des Mantels 1 ist mit Abstand ein Einsatz 3 angeordnet, der durch Rohre 4 gebildet ist. Die Rohre sind zur Bildung eines gasdichten Gaszuges durch zwischengelegte Stege 5 miteinander verschweißt. Der Einsatz weist einen mehreckigen, gleichseitigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt auf. Er ist unten offen und oben durch eine Decke 6 geschlossen.

Die Rohre 4 jeder Seite des Einsatzes 3 sind an einen unteren und einen oberen Sammler 7, 8 angeschlossen. Die oberen Sammler 7 sind mit Zuführungsleitungen 9 verbunden, die durch den Mantel 1 hindurchgeführt sind. Auf der Innenseite des Mantels 1 sind Konsolen 10 befestigt, auf denen Pratzen 28 aufliegen. Die Pratzen 28 sind an dem Einsatz 3 befestigt, so daß der Einsatz 3 in dem oberen Teil

des Mantels 1 abgestützt ist. Die unteren Sammler 8 sind über Verbindungsrohre 11 mit einem zentralen Sammler 12 verbunden.

Innerhalb des Einsatzes 3 sind Berührungsheizflächen 13 in Form von ebenen, plattenförmigen Rohrbündeln untergebracht, die sich über die gesamte Höhe des Einsatzes erstrecken. Die Rohre aller Berührungsheizflächen 13 münden in einen gemeinsamen Sammler 14 ein, der quer zu den Berührungsheizflächen 13 unterhalb des Einsatzes 3 angeordnet ist. Dieser gemeinsame Sammler 14 ist über ein Verbindungsstück 15 mit dem zentralen Sammler 12 der Seitenwände des Einsatzes 3 verbunden. Die oberen Enden der Rohre der Berührungsheizflächen 13 sind zu Sammlern 16 geführt. Dabei sind diese Rohre so ausgebogen, daß sie die Decke 6 des Einsatzes 3 bilden. Die Sammler 16 sind mit Abführungsleitungen 17 verbunden, die durch die Kuppel 2 nach außen geführt sind.

Die Berührungsheizflächen 13 sind an Tragrohren 18 aufgehängt, die über Halteeisen 19 ihrerseits an der Kuppel 2 gehalten sind. Die Tragrohre 18 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Berührungsheizflächen 13 und münden in den Sammler 14 im unteren Teil des Mantels 1 ein. Die Tragrohre 18 sind an Eintrittssammler 29 angeschlossen und werden durch Zuführungsleitungen 20, die durch die Kuppel 2 geführt sind, versorgt.

Das abzukühlende Gas wird durch eine oder mehrere Transferleitungen dem Konvektionskühler zugeführt. Die Transferleitungen sind mit gekühlten Eintrittsstutzen 21 verbunden, die in den oberen Teil des Einsatzes 3 münden. Unterhalb des Einsatzes 3 ist in einem den Mantel 1 verschließenden Boden 22 ein Gasaustrittsstutzen 23 vorgesehen. Oberhalb des Gasaustrittsstutzens 23 ist ein Blechtrichter 24 angeordnet. Das Gas strömt somit von

oben nach unten durch den Einsatz 3 an den Berührungsheizflächen 13 vorbei und tritt unten geführt durch
den Blechtrichter 24 aus.

Zum Reinigen der Berührungsheizflächen 13 sind in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Einsatzes 3 in mehreren Ebenen übereinander Wandrußbläser vorgesehen. Die Wandrußbläser bestehen aus Düsen 25, die
durch die Stege 5 zwischen den Rohren 4 des Einsatzes hindurchgeführt sind. Die Austrittsöffnungen der Düsen

25 können in der Ebene der Stege 5 enden, oder geringfügig über die Rohre 4 des Einsatzes 3 hinausragen.

Die Düsen 25 werden mit einem Blasmedium aus Zuleitungen

26 versorgt, die außerhalb des Einsatzes 3 verlegt sind. Nach Fig. 1 sind die Düsen 25 einer Ebene jeweils an

eine eigene Zuleitung 26 angeschlossen. Es können auch die Düsen 25 mehrerer Ebenen mit einer gemeinsamen Zuleitung verbunden sein. Die Düsen 25 sind an zwei
gegenüberliegenden Seiten des Einsatzes 3 jeweils versetzt zueinander in Richtung einer Gasse zwischen zwei benachbarten Berührungsheizflächen 13 angeordnet. Dabei sind die Tragrohre 18 jeweils auf der den Düsen 25 abgewandten Seite des Einsatzes 3 vorgesehen. Die Düsen 25 sind vorzugsweise nach unten in Richtung des strömenden Gases gerichtet.

In dem Mantel 1 sind Mannlöcher 27 vorgesehen, durch die der Innenraum des Konvektionskühlers zugänglich ist. Für die Ausführung von Arbeiten ist ein ausreichender Raum zwischen dem Einsatz 3 und dem Mantel 1 vorhanden.

Die Bündelheizflächen 13 können entweder nur als überhitzer, als Verdampfer oder als Economiser geschaltet
sein. Eine solche Schaltung ist mit dem in Fig. 1 dargestellten Konvektionskühler zu erreichen. Die Berührungsheizflächen 13 können aber auch zwei Heizflächonarton

zum Beispiel Verdampfer und Überhitzer darstellen. Ein solcher Fall ist in Fig. 4 gezeigt. Hierbei sind die Bündelheizflächen in zwei Teilheizflächen 30/ 31 aufgeteilt, die innerhalb des Einsatzes 3 übereinander angeordnet sind. Die Gestaltung der oberen Teilheizflächen 31 stimmt mit Ausnahme der kürzeren vertikalen Erstreckung mit den der Gestaltung der Bündelheizflächen 13 nach Fig. 1 überein.

Die unteren Teilheizflächen 30 bestehen aus plattenförmigen Rohrbündeln, die um 90° verdreht gegenüber den plattenförmigen Rohrbündeln der oberen Teilheizflächen 31 angeordnet sind. Die die unteren Teilheizflächen 30 tragenden Tragrohre 32 sind durch die Gassen zwischen den oberen Teilheizflächen 31 geführt und an der Kuppel

2 aufgehängt. Die Rohre der unteren Teilheizflächen 30 sind an untere und obere Sammler 33, 34 angeschlossen und werden von unten nach oben durchströmt.

Der beschriebene Konvektionskühler ist so gestaltet, daß in einfacher Weise eine Reparatur an den Berührungsheizflächen 13 außerhalb des Konvektionskühlers vorgenommen werden kann. Zu diesem Zweck werden zunächst die Flansche des Mantels 1 und der Kuppel 2 gelöst. Im unteren Teil des Konvektionskühlers sind die Tragrohre 18 und das Verbindungsstück 15 zwischen dem gemeinsamen Sammler 14 der Berührungsheizflächen 13 und dem zentralen Sammler 12 des Einsatzes 3 abzutrennen. Zusammen mit der Kuppel 2 können danach die Tragrohre 18 und die damit verbundenen Berührungsheizflächen 13 aus dem sie umhüllenden Einsatz

3 herausgezogen werden. Da die Rußbläser als Wandrußbläser fest in dem Einsatz 3 angeordnet sind, und die Zu- und Ableitungen zu den Berührungsheizflächen 13 nicht durch die Wand des Einsatzes 3 geführt sind, wird das Herausziehen der Berührungsheizflächen nicht behindert.

- Leerseite -

Claims

PATENTANSPRÜCHE :

1. Konvektionskühler insbesondere zum Kühlen eines in einem Vergasungsreaktor unter erhöhtem Druck erzeugten Gases bestehend aus einem mit einer abnehmbaren Kuppel (2) versehenen, druckfesten Mantel (1), in dem in einem Abstand ein Einsatz (3) angeordnet ist, der aus durch Stege (5) miteinander gasdicht verbundenen Rohren (4) besteht, in dem Berührungsheizflächen (13) angeordnet sind und der an dem Druckmantel (1) abgestützt ist, dadurch g e k e η η zeichnet,

- daß der Einsatz (3) an seinem oberen Ende durch eine aus Rohren gebildete Decke (6) geschlossen ist,

- daß die Berührungsheizflächen (13) mit Tragrohren (18) verbunden sind,

- daß die oberen Enden der Berührungsheizflächen (13) und der Tragrohre (18) durch die Decke geführt sind,

- daß die Tragrohre (18) , die Berührungsheizflächen (13) und die Decke (6) an der Kuppel (2) unabhängig von dem Einsatz (3) aufgehängt sind

- und daß in dem Einsatz (3) in mehreren Ebenen übereinander Wandrußbläser fest angeordnet sind, die Düsen (25) aufweisen, deren Austrittsöffnungen die Stege (5) zwischen den Rohren (4) durchdringen und die an Zuleitungen (26) angeschlossen sind, die außerhalb des Einsatzes verlegt sind.

2. Konvektionskühler nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Wandrußbläser mehrerer Ebenen an eine gemeinsame Zuleitung angeschlossen sind.

3. Konvektionskühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Düsen (25) in einander gegenüberliegenden Wänden des Einsatzes (3) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (25) in Strömungsrichtung des Gases ausgerichtet sind.

5. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (9) zu dem Einsatz (3) durch die Wand des Mantels (1) geführt sind.

6. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Rohre(4)des Einsatzes (3) über eine im unteren Teil des Mantels (1) vorgesehene Verbindungsleitung (15) mit dem Eintritt der Berührungsheizflächen (13) und der Tragrohre (18) verbunden ist.

7. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (6) des Einsatzes (3) durch ausgebogene Tragrohre (18)oder Berührungsheizflächen (13) gebildet sind.

8. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den von dem Einsatz (3) umschlossenen Raum ein oder mehrere gekühlte Eintrittsstutzen (21) für das Gas geführt sind.

9. Konvektionskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10/ dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelheizflächen in zwei oder

mehr Teilheizflächen (30, 31) aufgeteilt sind, die jeweils mit eigenen Sammlern versehen sind, daß die Rohre der Teilheizflächen (30, 31) von unten nach oben durchströmt sind und daß die Abführungsleitungen der Teilheizflächen (30, 31) durch die Decke (6) geführt sind.
10

10. Konvektionskühler nach Anspruch 9, dadurch g e kennze ichnet , daß die beiden Teilheizflächen (30, 31) um 90 gegeneinander verdreht angeordne t ε ind.