DE3615877A1 - Waermetauscher fuer unter erhoehtem druck stehende gase - Google Patents
Waermetauscher fuer unter erhoehtem druck stehende gaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für unter er
höhtem Druck stehende, insbesondere bei der Vergasung von
Brennstoffen erzeugte Gase, bei dem in einem Druckgefäß
vom Gas nacheinander durchströmte Wärmetauscherzüge an
geordnet sind.
Ein solcher Wärmetauscher ist bekannt aus der
DE-PS 29 33 716. Hierbei sind die Wärmetauscherzüge aus
konzentrisch ineinander angeordneten Rohrwänden gebildet,
denen die Vergasungseinrichtung vorgeschaltet ist und
wobei Wärmetauscherzüge und Vergasungseinrichtung in einem
gemeinsamen Druckgefäß untergebracht sind. Nachteilig an
dieser bekannten Anordnung ist, daß bei Schäden an den
Wärmetauscherzügen diese nur schwer zugänglich sind und
Reparaturen im wesentlichen nur innerhalb des Druckge
fäßes durchgeführt werden können. Dies bedingt neben den
Erschwernissen für das mit den Ausbesserungsarbeiten be
auftragte Personal im Reparaturfall einen längeren Still
stand der Gesamtanlage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gat
tungsgemäßen Wärmetauscher so auszubilden, daß bei auf
tretenden Schäden eine schnelle und unproblematische In
standsetzung möglich ist, und darüber hinaus auf engstem
Raum ein Maximum an Wärmetauscherflächen unterzubringen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschla
gen, daß die Wärmetauscherzüge als im wesentlichen gleich
artig gestaltete Baueinheiten ausgebildet sind, wobei
steigend und fallend oder umgekehrt beaufschlagte Wärme
tauscherzüge durch Umlenkkonstruktionen miteinander ver
bunden sind und jeder Wärmetauscherzug lösbar und separat
aus dem Druckgefäß herausnehmbar ist.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann zwei oder mehr
Wärmetauscherzüge aufweisen, die in dem Druckgefäß ver
gleichsweise eng aneinander liegend und damit raumsparend
angeordnet werden können. Wenn nun an einem Wärmetauscher
zug Schäden auftreten, so kann dieser von dem bzw. den mit
ihm verbundenen Wärmetauscherzügen getrennt und nach Lö
sen der Befestigung im Druckgefäß unabhängig von den an
deren Wärmetauscherzügen entfernt werden. Sodann kann un
mittelbar darauf ein intakter Wärmetauscherzug in das
Druckgefäß eingebracht und in seine Arbeitsstellung mon
tiert werden. Der erforderliche Betriebsstillstand für
diesen Wechsel der Wärmetauscherzüge dauert, wie ohne
weiteres ersichtlich, nur kurze Zeit.
Für eine einfache Durchführung des Wechsels von Wärme
tauscherzügen sieht die Erfindung weiter vor, daß der
obere Teil des Druckgefäßes mittels einer Flanschverbin
dung abnehmbar ist. Es ist hierzu ferner von Vorteil,
wenn die Wärmetauscherzüge gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung im Druckgefäß aufgehängt sind und sich nach
unten dehnen, d.h. im oberen Teil des Druckgefäßes Fest
lager vorgesehen sind.
Es wird ferner vorgeschlagen, daß die zwei benachbarte
Wärmetauscherzüge verbindende Umlenkkonstruktion als lös
bare Haube in Rohrkonstruktion ausgebildet ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die
das Druckgefäß durchsetzenden Gasein- und -austritte der
Wärmetauscherzüge als separate Wärmetauschersysteme in
Rohrkonstruktion ausgebildet sind, die mit den Wärmetau
scherzügen über eine Relativbewegung zulassende Abdicht
vorrichtung verbunden sind.
Es ist weiterhin möglich, im Bereich der unteren Verbin
dung zweier Wärmetauscherzüge, von denen der erste fal
lend und der zweite steigend vom Gas beaufschlagt sind,
einen aus dem Druckgefäß herausführenden Abzug für den
bei der Umlenkung des Gases hieraus abgeschiedenen Staub
vorzusehen.
Schließlich kann zwischen steigend und fallend oder umge
kehrt beaufschlagten Wärmetauscherzügen ein außerhalb des
Druckgefäßes angeordneter Staubabscheider zwischenge
schaltet sein.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise ver
anschaulicht.
Es zeigen:
Fig. 1-3 senkrechte Schnitte durch drei Ausführungs
formen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
und
Fig. 4-5 waagerechte Schnitte durch zwei Ausführungs
formen.
Gemäß Fig. 1 ist mit 1 das Druckgefäß bezeichnet, des
sen oberer Teil 2 mittels der Flanschverbindung 3 lös
bar und abnehmbar ist. 4 ist ein Mannloch am oberen Teil
des Druckgefäßes.
Innerhalb des Druckgefäßes 1 sind im vorliegenden Fall
zwei Wärmetauscherzüge I und II angeordnet, die als im
wesentlichen gleichartige Baueinheiten ausgebildet sind.
Jeder dieser Wärmetauscherzüge weist eine Rohrwand 5 -
im vorliegenden Fall in quadratischer Form - auf, in de
ren Innerem Rohrbündel 6 angeordnet sind. Mit 7 ist
ein Rußbläsersystem angedeutet, mit 8 und 9 Fall- und
Steigeleitungen.
Die Wärmetauscherzüge I und II sind an Festlagern 10
im Druckgefäß 1 aufgehängt und können sich so nach un
ten ausdehnen, wo Führungslager 11 vorgesehen sind.
Am oberen Ende der beiden Wärmetauscherzüge ist eine
diese Züge verbindende Haube 12 angeordnet, die eben
falls als Rohrkonstruktion mit bei 13 angedeuteter
Wasserzuleitung ausgebildet ist.
Der Wärmetauscherzug I wird steigend, der Wärmetauscher
zug II fallend von den heißen Gasen beaufschlagt, wobei
in der Haube 12 eine Umlenkung der Gasströmung erfolgt.
Für den Gasein- und -austritt sind am unteren Ende des
Druckgefäßes 1 Stutzen 14 und 15 angesetzt. Die Stutzen
nehmen Rohrkonstruktionen 16 bzw. 17 mit Zu- und Ablei
tungen 18, 19 im Bereich der Flanschverbindungen 20 bzw.
21 auf. Die von den Gasen durchströmten Rohrkonstrukti
onen 16 und 17 sind in die Rohrwände 5 der beiden Wärme
tauscherzüge derart eingesteckt, daß eine durch Wärme
dehnung bedingte Relativbewegung möglich ist. Für eine
wirksame Abdichtung an der Verbindungsstelle sorgen die
mit 22 angedeuteten Stopfpackungen.
Soll ein Wärmetauscherzug bei einem Defekt aus dem Druck
gefäß 1 herausgeholt werden, so ist zunächst der obere
Teil 2 des Druckgefäßes nach Lösen der Flanschverbin
dung 3 abzunehmen. Alsdann wird die Haube 12 von den zu
gehörigen Wärmetauscherzügen gelöst und nach oben aus
dem Druckgefäß entfernt. Nach Lösen des defekten Wärme
tauscherzuges von den Festlagern 10 und nach Abtrennen
der Fall- und Steigleitungen 8 und 9 sowie der Zuleitung
des Rußbläsersystems 7 kann nun der Wärmetauscherzug nach
oben aus dem Druckgefäß herausgezogen werden. Anschließend
kann dann ein intakter Wärmetauscherzug in das Druckgefäß
eingesetzt werden, wobei die vorstehend beschriebenen Ar
beitsschritte in sinngemäßer Reihenfolge erfolgen.
Falls die Rohrbündel 6 eines Wärmetauscherzuges einen
Defekt aufweisen, können sie nach Entfernen von Teil 2
des Druckgefäßes und Haube 12 direkt aus der quadrati
schen Rohrwand 5 herausgezogen werden. Die Rohrwand 5
verbleibt in diesem Falle in ihrer Position im Druckge
fäß 1.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetau
schers gemäß Fig. 2 ist die Anordnung der Wärmetauscher
züge I und II im Druckgefäß 1 die gleiche wie anhand von
Fig. 1 beschrieben. Unterschiedlich ist jedoch die Gas
führung. So sind die Stutzen 14 und 15 für den Gasein-
und -austritt am oberen Teil 2 des Druckgefäßes 1 ange
ordnet, so daß zunächst der Wärmetauscherzug II fallend
und nach Umlenkung der Gase am unteren Ende dann der Wär
metauscherzug I steigend beaufschlagt wird. Hierbei ist an
die unteren Enden der Wärmetauscherzüge ein aus Rohrkon
struktion gebildeter Trichter 23 angesetzt, der einen ver
größerten Strömungsquerschnitt aufweist und der zum Auf
fangen des bei der Umlenkung und der Geschwindigkeitsver
ringerung des Gases aus dem Gasstrom abgeschiedenen Stau
bes dient. Der Auslauf 24 des Trichters, der zum Ausgleich
von Wärmedehnungen unterteilt ist, wird durch den Stutzen
25 unten aus dem Druckgefäß herausgeführt. Zur Demontage
des Trichters 23 ist der untere Teil 33 des Druckgefäßes
1 mittels der Flanschverbindung 34 abnehmbar.
Der Wärmetauscher gemäß Fig. 3 zeigt im wesentlichen den
selben Aufbau wie der gemäß Fig. 1. Hierbei ist jedoch im
oberen Teil 2 des Druckgefäßes 1 ein zusätzlicher Gasein-
und -austritt angeordnet. Dazu sind Stutzen 26 und 27
vorgesehen, an die Zu- und Ableitungen 28, 29 zu bzw.
von einem außerhalb des Druckgefäßes angeordneten Staub
abscheider 30 angesetzt sind. Die Gasführung in den Lei
tungen 28, 29 erfolgt hierbei durch darin eingesetzte
Rohrkonstruktionen 31 und 32. Die Zwischenschaltung des
Staubabscheiders 30, der als Zyklon ausgebildet sein kann,
hat den Vorteil, daß der Flugstaub nicht mehr durch den
Wärmetauscherzug II geführt wird.
Darüber hinaus befindet sich der Flugstaub auf einem ver
gleichsweise hohen Temperaturniveau, was sich bei einer
Rückführung des Flugstaubes in den Reaktionsraum einer
mit dem Wärmetauscher verbundenen Vergasungsanlage vor
teilhaft auswirkt.
Fig. 4 zeigt einen waagerechten Schnitt durch den Wärme
tauscher gemäß den Ausführungsformen nach Fig. 1-3, bei
dem in dem Druckgefäß 1 die Wärmetauscherzüge I und II
angeordnet sind.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 sind in dem Druckgefäß 1
vier Wärmetauscherzüge I, II, III und IV vorgesehen. Hier
bei ist es möglich, die vier Wärmetauscherzüge nacheinan
der von dem Gasstrom passieren zu lassen. Es ist jedoch
auch möglich, zwei Paare von Wärmetauscherzügen, nämlich
das Paar I und II sowie das Paar III und IV zu bilden,
die unabhängig voneinander und von getrennten Gasströmen
beaufschlagt werden.
Die Anordnung nach Fig. 5 macht besonders deutlich, wie
raumsparend und den Innenraum des Druckgefäßes in vor
teilhafter Weise ausnutzend der erfindungsgemäße Wärme
tauscher konzipiert ist.
Claims (9)
1. Wärmetauscher für unter erhöhtem Druck stehende,
insbesondere bei der Vergasung von Brennstoffen
erzeugte Gase, bei dem in einem Druckgefäß vom
Gas nacheinander durchströmte Wärmetauscherzüge
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmetauscherzüge (z.B. I, II) als im wesentli
chen gleichartig gestaltete Baueinheiten ausgebil
det sind, wobei steigend und fallend oder umgekehrt
beaufschlagte Wärmetauscherzüge durch Umlenkkon
struktionen miteinander verbunden sind und jeder
Wärmetauscherzug lösbar und separat aus dem Druck
gefäß (1) herausnehmbar ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der obere Teil (2) des Druckgefäßes
mittels einer Flanschverbindung (3) abnehmbar ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wärmetauscherzüge (I, II) im
Druckgefäß (1) aufgehängt sind und sich nach
unten dehnen.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umlenkkonstruktion als lösbare
Haube (12) in Rohrkonstruktion ausgebildet ist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die das Druckgefäß (1) durchsetzen
den Gasein- und -austritte der Wärmetauscherzüge
(I, II) als separate Wärmetauschersysteme (16, 17)
in Rohrkonstruktion ausgebildet sind, die mit den
Wärmetauscherzügen über eine Relativbewegung zu
lassende Abdichtvorrichtungen (22) verbunden sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bereich der unteren Verbindung
zweier Wärmetauscherzüge (I, II), von denen der
erste fallend und der zweite steigend vom Gas be
aufschlagt sind, ein aus dem Druckgefäß (1) heraus
führender Abzug (23, 24, 25) für den bei der Um
lenkung des Gases hieraus abgeschiedenen Staub vor
gesehen ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Demontage des die Wärmetauscher
züge (I, II) verbindenden Trichters (23) des Abzu
ges der untere Teil (33) des Druckgefäßes (1)
mittels einer Flanschverbindung (34) abnehmbar
ist.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen steigend und fallend oder
umgekehrt beaufschlagten Wärmetauscherzügen (I, II)
ein außerhalb des Druckgefäßes (1) angeordneter
Staubabscheider (30) zwischengeschaltet ist.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die einem Wärmetauscherzug (I bzw. II)
zugeordneten Rohrbündel (6) bei Verbleib der Rohr
wand (5) im Druckgefäß (1) aus der Rohrwand heraus
nehmbar sind.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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