DE3714671C2

DE3714671C2 -

Info

Publication number: DE3714671C2
Application number: DE3714671A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Dipl.-Ing. 3500 Kassel De Herrmann
Original assignee: Schmidt'sche Heissdampf 3500 Kassel De GmbH
Current assignee: Arvos GmbH
Priority date: 1987-05-02
Filing date: 1987-05-02
Publication date: 1989-06-01
Also published as: JPH0633964B2; FR2614685A1; DD269898A5; FR2614685B1; JPH01111192A; DE3714671A1; CS291988A2; US4867234A; BR8802093A; CS270243B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für heiße strömende Gase, bestehend aus einem zentral angeordneten gasführenden Rohr, das über den größten Teil seiner Länge von einem Kühlmantel umgeben ist, der einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlmittel aufweist.

Derartige Wärmetauscher werden für die Kühlung von Prozeßgasen, insbesondere von Spaltgasen aus thermischer Spaltung von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt. Sie werden u. a. als Einrohrapparate ausgeführt, die an jedem einzelnen Spaltrohr-Austritt anschließen und deren gasseitiger Querschnitt dem des Spaltofen-Austritts entspricht, wie sie z. B. in der DE-PS 19 29 474 bekanntgeworden sind. Wärmetauscher dieser Art werden so aufgebaut, daß das gasdurchströmte innere Rohr von einem Mantelrohr umgeben ist. Im Ringspalt zwischen beiden Rohren befindet sich verdampfendes Wasser als Kühlmedium, in der Regel unter hohem Druck. Somit wird das gasführende Innenrohr dem hohen Dampferzeugungsdruck so ausgesetzt, daß er das Rohr von außen belastet.

Der Nachteil dieser Bauform besteht darin, daß das prozeßgasführende Rohr für den hohen äußeren Dampferzeugungsdruck auszulegen ist und damit eine hohe Wanddicke erhält. Bei den vorherrscheden Heizflächenbelastungen im Bereich von 100 bis 500 kW/m² führt dies zu hohen thermischen Spannungen in der Rohrwand und zu einer hohen mittleren Rohrwandtemperatur. Dies bedingt eine potentielle Gefährdung des Rohres und gegebenenfalls dessen vorzeitiges Versagen.

Weiterhin nachteilig ist, daß, bedingt durch die Beaufschlagung mit beiden Medien, keine optimale Werkstoffauswahl bezüglich der Prozeßgasbedingungen und des Wasserdampfbetriebes erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das prozeßgasführende Rohr mit einer geringen Wandstärke ausgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kühlmantel aus einzelnen achsparallelen Rohren gebildet ist, die jeweils miteinander und mit der Wand des gasführenden Rohres wärmeleitend verbunden sind, wobei das verbindende Material eine Wärmeleitfähigkeit besitzt, die größer als die des Mantelrohrmaterials ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Mantelrohre und das zentral angeordnete gasführende Rohr mittels gießbaren Hartlots wärmeleitend miteinander verbunden.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß die wasserberührten Dampferzeugerteile, d. h. die äußeren Rohre mit kleinem Durchmesser und somit geringen Wandstärke aus einem geeigneten Werkstoff gefertigt werden können und das prozeßgasführende Rohr aus einem für die Prozeßbedingungen geeigneten Werkstoff bestehen kann (warmfest, korrosionsfest, erosionsfest).

Weiterhin braucht das prozeßgasführende Rohr großen Durchmesser nur für den relativ niedrigen Spaltgasdruck von ca. 2 bis 5 bar dimensioniert zu werden. Dadurch kann die Wanddicke erheblich geringer ausgeführt werden, als wenn dieses Rohr unter einem äußeren Überdruck von bis zu 150 bar stünde. Ferner ist die geringe Wanddicke vorteilhafter für die Wärmeübertragung. Die das prozeßgasführende Rohr umgebenden Dampferzeuger rohre sind mit diesem durch ein Gießlot oder einem anderen geeigneten Material verbunden, welches in der Regel eine Wärmeleitfähigkeit besitzt, die größer als die des unlegierten Stahles ist. Diese Verbindung gewährleistet eine intensive und gleichförmige Kühlung des dünnwandigen Prozeßgasrohres.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 - Querschnitt durch den Wärmetauscher,

Fig. 2 - Schnitt A-A in Fig. 1,

Fig. 3 - Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Wärmetauschers,

Fig. 4 - Schnitt B-B in Fig. 2.

Das gasführende Rohr 1 besteht aus der Einlaufstrecke 4 (Cr-Ni oder Ni-Stahl) und der Kühlstrecke 9 (Kohlenstoffstahl). Der Gaseintritt 7 hat Anschluß an eine nicht dargestellte Abgasleitung. Die Mantelrohre 2 sind wärmeleitend mittels Hartlot 3 miteinander und mit dem gasführenden Rohr 1 verbunden. Die Mantelrohre 2 sind an ihren unteren Enden durch den Sammler 5 und an ihren oberen Enden durch den Sammler 6 mit einer nicht dargestellten Dampftrommel wasserseitig bzw. dampfseitig verbunden.

Claims

1. Wärmetauscher für heiße strömende Gase, bestehend aus einem zentral angeordneten gasführenden Rohr, das über den größten Teil seiner Länge von einem Kühlmantel umgeben ist, der einen Einlaß und einen Auslaß für das Kühlmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel aus einzelnen achsparallelen Rohren (2) gebildet ist, die jeweils miteinander und mit der Wand (4) des gasführenden Rohres (1) wärmeleitend verbunden sind, wobei das verbindende Material (3) eine Wärmeleitfähigkeit besitzt, die größer als die des Mantelrohrmaterials ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (2) und das zentral angeordnete gasführende Rohr (1) mittels gießbaren Hartlot (3) wärmeleitend miteinander verbunden sind.