DE3723172C1 - Heat exchanger for dissipation of heat from a process gas flowing through the heat exchanger, in particular a heat exchanger downstream from a burner hood for burning NH3 - Google Patents

Heat exchanger for dissipation of heat from a process gas flowing through the heat exchanger, in particular a heat exchanger downstream from a burner hood for burning NH3

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DE3723172C1
DE3723172C1 DE19873723172 DE3723172A DE3723172C1 DE 3723172 C1 DE3723172 C1 DE 3723172C1 DE 19873723172 DE19873723172 DE 19873723172 DE 3723172 A DE3723172 A DE 3723172A DE 3723172 C1 DE3723172 C1 DE 3723172C1
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Ulrich Dipl-Ing Premel
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
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Abstract

A heat exchanger for dissipating heat from a hot process gas (HP) flowing through the heat exchanger includes a vessel (1) through which the process gas flows, an evaporator (4) consisting of flat evaporator heating surfaces (5), and a superheater (2) consisting of flat superheater heating surfaces (3). The water paths are connected to external manifolds (LMV) that are connected to a flashing drum (10), and to an internal evaporator header (8) connected to the flashing drum (10), while the steam paths are connected to a saturated-steam manifold (12) that is connected to the flashing drum (10), and to a superheater header (15). There is a risk that temperature tolerances cannot be maintained during operation. In order to be able to adhere to the tolerances in later operation, connection means (18, 19, 20, 21, 22, 25) are to be provided at at least one water path of the evaporator (4) and/or one steam path of the superheater (2), so that adjustment to the desired temperature of the process gas emitted and/or the steam generated can be achieved by switching over by means of additional connecting lines (23, 24). In the adjusted state, a medium differing from the one in the previous operating state is to be admitted to the water path and/or the steam path. The heat exchanger can be connected downstream from a burner hood for burning ammonia, in particular. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.The invention relates to a heat exchanger in Preamble of claim 1 Art.

Aus dem Firmenprospekt der Anmelderin "Anlagen- und Apparatebau Komponenten und Teilkreisläufe", (1986) S. 32-36, ist ein Wärmetauscher hinter NH3-Verbrennung in Salpetersäure-Anlagen bekannt, bei denen der Wärmetauscher aufgrund seiner kompakten Bauweise als Zwangsumlaufkessel ausgeführt ist. Die ebenen Heizflächenelemente sind als eben gewickelte Spiralen oder als eben angeordnete Mäanderbänder ausgebildet.A heat exchanger behind NH 3 combustion in nitric acid plants is known from the company prospectus of the applicant "Plant and apparatus construction components and partial circuits", (1986) pp. 32-36, in which the heat exchanger is designed as a forced circulation boiler due to its compact design . The flat heating surface elements are designed as flat spirals or as flat meandering strips.

Bei derartigen Wärmetauschern führt eine fertigungstechnisch bedingte unregelmäßige Querverteilung des Gases über eng gewickelte Rohrspiralen, führen ebenfalls durch die Fertigung bedingte Gas-Bypässe, die Einflüsse zwischen den vorzugsweise spiralig ausgebildeten Heizflächen eingesetzter Tragrohre, sowie standortabhängige Verschmutzungen und exotherme Nachreaktionen in dem strömenden Prozeßgas zu Temperaturabweichungen sowohl in der Abgastemperatur als auch in den Dampftemperaturen. Weiterhin fordern die Betreiber derartiger Anlagen nunmehr höhere Gasdurchsätze, höhere Dampftemperaturen und wegen weiterer nachgeschalteter Wärmetauscher höhere Abgastemperaturen. Dies führt dazu, daß die in Strömungsrichtung gesehen als Endstufen wirkenden Verdampferheizflächen des Verdampfers einen wesentlich höheren Temperaturabbau des Gases als bei den bisher eingesetzten Wärmetauschern bewirken.With such heat exchangers one leads irregular cross distribution due to manufacturing technology of the gas over tightly wound pipe spirals also by-produced gas bypasses, the Influences between the preferably spiral ones Heating surfaces used support tubes, as well location-dependent contamination and exothermic After reactions in the flowing process gas Temperature deviations in both the exhaust gas temperature and also in the steam temperatures. Furthermore, the Operators of such plants now have higher gas throughputs,  higher steam temperatures and because of others downstream heat exchanger higher exhaust gas temperatures. This leads to the fact that seen in the flow direction as Final stage acting evaporator heating surfaces of the evaporator a significantly higher temperature reduction of the gas than at the previously used heat exchangers.

Fertigungs- und betriebsbedingte Abweichungen führen dann dazu, daß die zulässigen Temperaturtoleranzen nicht mehr eingehalten werden können. Die Folge davon sind aufwendige Umbauarbeiten mit einem hohen Aufwand an Schweißarbeiten.Manufacturing and operational deviations then lead that the permissible temperature tolerances no longer can be met. The consequence of this is complex Conversion work with a high amount of welding work.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei dem eine Anpassung an Abweichungen von den vorgegebenen Betriebsdaten des Wärmetauschers auf einfache Weise möglich ist.It is therefore the object of the present invention, one Heat exchanger in the preamble of claim 1 to create the type mentioned, in which an adaptation to Deviations from the specified operating data of the Heat exchanger is possible in a simple manner.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird also dafür Sorge getragen, daß bereits bei der Fertigung Verbindungsmöglichkeiten, wie Nippel an den Verbindungsleitungen, an den Sammlern und Verteilern, sowie Durchführungen durch die Behälterwand vorbereitet werden und zumindest einige der Verbindungsleitungen im Behälter für Schweißarbeiten leicht zugänglich angeordnet werden, so daß durch einfache Umschaltung eine Beaufschlagung der vorhandenen Heizflächen, insbesondere der vorhandenen Verdampferheizflächen, mit Speisewasser oder Sattdampf statt Siedewasser möglich ist, d. h. durch einfaches Umschalten Toleranzüberschreitungen in der Abgastemperatur und/oder der Dampftemperatur korrigiert werden können.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. According to the invention, this is taken care of worn that already during manufacture Connection options, such as nipples on the Connecting lines, at the collectors and distributors, as well as bushings through the container wall and at least some of the connecting lines in the Containers for welding work arranged easily accessible be so that a simple switch Acting on the existing heating surfaces, in particular of the existing evaporator heating surfaces, with feed water or saturated steam instead of boiling water is possible, d. H. by easy switching of tolerance violations in the Exhaust gas temperature and / or the steam temperature corrected can be.

Es kann dabei sinnvoll sein, für die unterste Verdampferheizfläche, insbesondere die unterste Verdampferheizspirale, größere Rohrdurchmesser, d. h. eine geringere Anzahl von Wasserwegen vorzusehen und/oder höher legierten Werkstoff zu verwenden. It can be useful for the bottom one Evaporator heating surface, especially the bottom one Evaporator coil, larger tube diameters, d. H. a provide fewer waterways and / or more to use alloyed material.  

Wie im folgenden erläutert wird, können die Umschaltungen sowohl im Behälter als auch außerhalb des Behälters erfolgen. Die Innenumschaltung kann billiger sein, wenn die unterste Heizfläche oder die unteren Heizflächen, insbesondere Spiralen, viele Wasserwege haben, wie dies bei im Durchmesser sehr großen hochbelasteten Heizflächen der Fall sein wird.As will be explained in the following, the switches can both inside and outside the container respectively. Switching inside can be cheaper if the lowest heating surface or the lower heating surfaces, especially spirals, have many waterways like this for very large heating surfaces with large diameters will be the case.

Bei den ebenen Heizflächen werden Spiralheizflächen bevorzugt.Spiral heating surfaces are used for the flat heating surfaces prefers.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Wärmetauschers, die verschiedene Umschaltungsmöglichkeiten zeigen, um die Austrittstemperatur des Abgases aus dem Wärmetauscher zu erhöhen oder zu erniedrigen und/oder die Austrittstemperatur des überhitzten Dampfes verändern zu können.The subclaims relate to advantageous refinements of the heat exchanger, the different Switching options show the Exhaust gas outlet temperature from the heat exchanger too increase or decrease and / or the The outlet temperature of the superheated steam changes too can.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will now be based on the figures are explained in more detail. Show it

Fig. 1a + 1b die schematische Darstellung eines zum Stand der Technik gehörigen Wärmetauschers, wobei der dem Wärmetauscher zugeordnete Speisewasservorwärmer, der bei der vorstehend genannten Literaturstelle mit in dem Behälter angeordnet ist, rein schematisch dargestellt ist; dies gilt auch für die dem Wärmetauscher zugeordnete Ausdampftrommel, 1a + 1b is a schematic representation of a prior art heat exchanger, wherein the associated heat exchanger feedwater, which is arranged in the above-cited literature reference, with the reservoir, illustrated purely schematically. this also applies to the evaporation drum assigned to the heat exchanger,

Fig. 2a + 2b einen Wärmetauscher, bei dem eine Umschaltung zur Temperaturerhöhung möglich ist, Fig. 2a + 2b a heat exchanger, wherein said switchover to the temperature increase is possible,

Fig. 3a + 3b einen Wärmetauscher, bei dem eine Umschaltung zur Temperaturerniedrigung des Abgases möglich ist, Fig. 3a + 3b a heat exchanger in which a switch for lowering the temperature of the exhaust gas is possible,

Fig. 4a + 4b eine weitere Ausführungsform, bei der eine Temperaturerhöhung des Abgases möglich ist, FIG. 4a + 4b, a further embodiment in which a temperature increase of the exhaust gas is possible,

Fig. 5a + 5b eine weitere Ausführungsform, bei der eine Temperaturerniedrigung möglich ist und Fig. 5a + 5b another embodiment in which a temperature reduction is possible and

Fig. 6a + 6b eine weitere Ausführungsform, bei der eine Erniedrigung der Dampftemperatur möglich ist, wobei "a" ein schematischer Vertikalteilquer­ schnitt und "b" ein horizontaler Querschnitt zugeordnet ist. Fig. 6a + 6b another embodiment in which a lowering of the steam temperature is possible, with "a" a schematic vertical part cross section and "b" is assigned a horizontal cross section.

Zunächst soll darauf hingewiesen werden, daß auch bei ein und demselben Wärmetauscher Umschaltmöglichkeiten für eine Erhöhung und eine Erniedrigung der Austrittstemperatur des Abgases und/oder Maßnahmen für die Einstellung der Dampftemperatur vorgesehen sein können, da u. U. bei der Fertigung und beim Betrieb nicht vorauszusagen ist, welche der Abweichungen von den vorgegebenen Toleranzen auftreten können.First of all, it should be pointed out that even with a and the same heat exchanger switching options for one Increase and decrease the outlet temperature of the Exhaust gas and / or measures for the adjustment of the Steam temperature can be provided since u. U. at the Manufacturing and operation cannot be predicted which deviations from the specified tolerances occur can.

Bei dem in den Fig. 1a und 1b gezeigten Wärmetauscher sind in einem Behälter (1) in Strömungsrichtung des heißen Prozeßgases (HP) gesehen ein Überhitzer (2) mit mehreren ebenen Überhitzerheizflächen (3) und ein Verdampfer (4) mit mehreren Verdampferheizflächen (5) angeordnet. Die Verdampferheizflächen (5), die jeweils eine vorgegebene Anzahl von Wasserwegen aufweisen, werden über La Mont-Verteiler (LMV) und durch die Wandung des Behälters geführte Verbindungsleitungen (6) mit Siedewasser beaufschlagt und das aus ihnen austretende Wasser-Dampf-Gemisch wird über Verbindungsleitungen (7) einem innenliegenden Verdampfersammler (8) mit Verdampferaustritt (9) zugeführt. Das aus dem Verdampferaustritt (9) austretende Gemisch wird über eine Leitung (10 a) einer Ausdampftrommel (10) zugeleitet. Aus der Trommel (10) wird Siedewasser über Leitung (10 b) den La Mont-Verteilern (LMV) und Sattdampf über eine Leitung (10 c) und einen Sattdampfeintritt (11) einem Sattdampfverteiler (12) im Inneren des Behälters (1) zugeführt, wobei in der Siedewasserleitung (10 b) eine Pumpe eingeschaltet ist. Der Sattdampfverteiler (12) ist über Verbindungsleitungen (13) mit den Überhitzerheizflächen (3) verbunden, die jeweils eine vorgegebene Anzahl von Dampfwegen aufweisen. Über Verbindungsleitungen (14) wird der in den Dampfwegen überhitzte Dampf einem Überhitzersammler (15) zugeleitet, der mit einem Überhitzeraustritt (16) verbunden ist, der die Wandung des Behälters (1) durchsetzt.In the heat exchanger shown in FIGS. 1a and 1b of the hot process gas (HP) are seen in a container (1) in the flow direction a superheater (2) having a plurality of planar superheater heating surfaces (3) and an evaporator (4) having a plurality of evaporator heating surfaces (5 ) arranged. The evaporator heating surfaces ( 5 ), which each have a predetermined number of water paths, are charged with boiling water via La Mont manifolds (LMV) and connecting lines ( 6 ) guided through the wall of the container, and the water-steam mixture emerging from them is transferred via Connection lines ( 7 ) to an internal evaporator collector ( 8 ) with evaporator outlet ( 9 ). The mixture emerging from the evaporator outlet ( 9 ) is fed via a line ( 10 a) to an evaporation drum ( 10 ). Boiling water is fed from the drum ( 10 ) via line ( 10 b) to the La Mont distributors (LMV) and saturated steam via a line ( 10 c) and a saturated steam inlet ( 11 ) to a saturated steam distributor ( 12 ) inside the container ( 1 ) , wherein a pump is switched on in the boiling water line ( 10 b) . The saturated steam distributor ( 12 ) is connected to the superheater heating surfaces ( 3 ) via connecting lines ( 13 ), each of which has a predetermined number of steam paths. The steam superheated in the steam paths is fed via connecting lines ( 14 ) to a superheater collector ( 15 ) which is connected to a superheater outlet ( 16 ) which passes through the wall of the container ( 1 ).

Wie aus der Fig. 1a + 1b ersichtlich ist, ist es möglich und vorteilhaft, das aus dem Wärmetauscher austretende Prozeßgas noch einem schematisch dargestellten Speisewasservorwärmer (17) zuzuführen, in dem das der Ausdampftrommel (10) über Leitung (17 a) zugeleitete Speisewasser vorgewärmt wird (vgl. hierzu auch "Bild unten" auf S. 33 der Literaturstelle). Es ist aber auch möglich, anstelle des Speisewasservorwärmers (17) oder zusätzlich zu ihm noch einen anderen Wärmetauscher einzuschalten, nämlich einen sogenannten Tail-Gas-Vorwärmer.As seen from Fig. 1a + 1b can be seen, it is possible and advantageous to supply the gas emerging from the heat exchanger process gas still a feedwater schematically illustrated (17) in which the the Ausdampftrommel (10) (a 17) was initiated feed water is preheated via line (see also "Image below" on page 33 of the literature reference). However, it is also possible to switch on another heat exchanger instead of the feed water preheater ( 17 ) or in addition to it, namely a so-called tail gas preheater.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher gemäß den Fig. 2a und 2b sind Maßnahmen vorgesehen, um bei zu niedrigen Abgastemperaturen eine Umschaltung vorzunehmen, die zu einer Erhöhung der Abgastemperatur führen. Zu diesem Zwecke sind an dem Sattdampf- bzw. Überhitzereintritt (11) und dem Überhitzeraustritt (16) zunächst blindgeschweißte Nippel (18, 19) vorgesehen, und zwar möglichst nur einer.In the heat exchanger according to the invention according to FIGS. 2a and 2b, measures are provided to carry out a switchover when the exhaust gas temperatures are too low, which lead to an increase in the exhaust gas temperature. For this purpose, blind-welded nipples ( 18, 19 ) are initially provided at the saturated steam or superheater inlet ( 11 ) and the superheater outlet ( 16 ), and if possible only one.

Weiterhin ist an der Verbindungsleitung (6) zu mindestens einem Wasserweg in der untersten Verdampferheizfläche (5 a) ein Anschlußnippel (20) vorgesehen. Auslaßseitig ist der Wasserweg nicht mit dem Sammler (8) verbunden, sondern über einen Nippel (21) durch die Wandung des Behälters (1) geführt und mit einer außenliegenden Leitung (22) mit einem Nippel (25) am Verdampferaustritt (9) verbunden. Bei zu niedrigen Abgastemperaturen wird der Nippel (18) mit dem Nippel (20) über eine Leitung (23) verbunden, während gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Nippel (21) und dem Nippel (19) über eine Leitung (24) hergestellt wird. Dies führt dazu, daß anstelle von Siedewasser eine geringe Sattdampfmenge (ggf. unter Einbau einer Drossel) dem Wasserweg der Verdampferheizfläche zugeführt wird, diese durchströmt und danach dem Überhitzeraustritt (HD-Austritt) zugeführt wird. Die Querstriche in der Leitung (6) und in der Leitung (22) deuten an, daß sie zum Verdampfereintritt bzw. zum Verdampferaustritt hin blindgeschweißt werden. Es ist möglich, mehr als einen Wasserweg in der Heizfläche (5 a) umzuschalten. Weiterhin ist es möglich, auch zugleich einen oder mehrere Wasserwege in den nachfolgenden Spiralen (5 b . . .) umzuschalten.Furthermore, a connection nipple ( 20 ) is provided on the connecting line ( 6 ) to at least one water path in the lowest evaporator heating surface ( 5 a) . On the outlet side, the water path is not connected to the collector ( 8 ), but is led through the wall of the container ( 1 ) via a nipple ( 21 ) and connected to an outside line ( 22 ) with a nipple ( 25 ) at the evaporator outlet ( 9 ). If the exhaust gas temperatures are too low, the nipple ( 18 ) is connected to the nipple ( 20 ) via a line ( 23 ), while at the same time a connection is established between the nipple ( 21 ) and the nipple ( 19 ) via a line ( 24 ). This means that instead of boiling water, a small amount of saturated steam (possibly with the installation of a throttle) is fed to the water path of the evaporator heating surface, flows through it and is then fed to the superheater outlet (HP outlet). The cross lines in line ( 6 ) and in line ( 22 ) indicate that they are blind-welded towards the evaporator inlet and the evaporator outlet. It is possible to switch more than one water path in the heating surface ( 5 a) . It is also possible to switch one or more water paths in the following spirals ( 5 b ...) At the same time.

Der Wärmetauscher gemäß Fig. 3a und 3b ermöglicht eine Umschaltung bei zu hoher Abgastemperatur. Einem oder mehreren Wasserwegen der untersten Heizfläche (5 a) oder mehreren Wasserwegen in den unteren Heizflächen (5 a, 5 b, . . .) des Verdampfers wird über eine Leitung (26) (siehe auch Fig. 1b) nicht vorgewärmtes Speisewasser zugeführt. Das austretende erwärmte Speisewasser wird nicht mehr dem Verdampferaustritt (9), sondern über eine Leitung (27) (vgl. ebenfalls Fig. 1b) der zur Trommel (10) führenden Leitung nach Speisewasservorwärmer (17) zugeführt. Die Querstriche bedeuten wiederum Blindschweißungen.The heat exchanger according to FIGS . 3a and 3b enables a switchover if the exhaust gas temperature is too high. One or more water paths of the lowest heating surface ( 5 a) or several water paths in the lower heating surfaces ( 5 a , 5 b ,...) Of the evaporator are supplied with non-preheated feed water via a line ( 26 ) (see also FIG. 1 b ). The escaping heated feed water is no longer fed to the evaporator outlet ( 9 ), but via a line ( 27 ) (cf. also FIG. 1b) to the line leading to the drum ( 10 ) to the feed water preheater ( 17 ). The cross lines in turn mean blind welding.

Wenn die unterste Verdampferheizfläche (5 a) z. B. eine große Anzahl von Wasserwegen aufweist und mehrere oder alle für eine Umschaltung vorzubereiten sind, ist eine Umschaltung gemäß Fig. 4a und 4b im Inneren des Behälters billiger vorzubereiten und durchzuführen. Zu diesem Zwecke ist der Verteiler (12) und der Sammler (15) jeweils mit einem zunächst blind geschweißten Nippel (28 bzw. 29) versehen. Der innenliegende Abschnitt (6 a) der zu dem umzuschaltenden Wasserweg in der Verdampferspirale (5 a) führenden Verbindungsleitung (6) und die zugeordnete Verbindungsleitung (7) sind in dem Behälter derart zugänglich angeordnet, daß sie für Schneid- und Schweißarbeiten leicht erreichbar sind. Bei zu niedriger Abgastemperatur wird der Leitungsabschnitt (6 a) geschnitten und blindgeschweißt. Der Wasserweg wird dann über eine Leitung (30) mit dem Nippel (28) verbunden. Weiterhin wird die Leitung (7) vor dem Sammler (8) geschnitten und über eine Leitung (31) mit dem Nippel (29) verbunden. Der Wasserweg wird nunmehr von Sattdampf durchströmt. Unter Umständen ist der Einbau einer Drosselblende erforderlich, damit nur eine geringe Sattdampfmenge in den umgeschalteten Wasserweg einströmt. Die Sattdampfmenge erwärmt sich nach kurzer Einlauflänge in dem ehemaligen Wasserweg auf die Gastemperatur und macht somit diesen Teil der Spirale wegen fehlender Temperaturdifferenz unwirksam. Wenn die untere Heizfläche eine Vielzahl von Wasserwegen aufweist, ist es möglich, alle Wasserwege nach Auftrennung der Verbindungsleitungen (6) und (7) zu einem einzigen Wasserweg zusammenzufassen.If the lowest evaporator heating surface ( 5 a) z. B. has a large number of waterways and several or all are to be prepared for a switchover, a switchover according to FIGS. 4a and 4b is cheaper to prepare and carry out inside the container. For this purpose, the distributor ( 12 ) and the collector ( 15 ) are each provided with an initially blind-welded nipple ( 28 and 29 ). The inner section ( 6 a) of the connecting line ( 6 ) leading to the water path to be switched in the evaporator coil ( 5 a) and the associated connecting line ( 7 ) are arranged in the container in such a way that they are easily accessible for cutting and welding work. If the exhaust gas temperature is too low, the line section ( 6 a) is cut and blind-welded. The waterway is then connected to the nipple ( 28 ) via a line ( 30 ). Furthermore, the line ( 7 ) is cut in front of the collector ( 8 ) and connected to the nipple ( 29 ) via a line ( 31 ). Saturated steam now flows through the waterway. It may be necessary to install a restrictor so that only a small amount of saturated steam flows into the switched water path. The amount of saturated steam heats up to the gas temperature after a short inlet length in the former waterway, making this part of the spiral ineffective due to the lack of a temperature difference. If the lower heating surface has a multiplicity of waterways, it is possible to combine all waterways into a single waterway after disconnecting the connecting lines ( 6 ) and ( 7 ).

Bei zu hohen Abgastemperaturen kann auch gemäß Fig. 5a und 5b die Kombination zwischen Außenumschaltung gemäß Fig. 3a und 3b hinsichtlich der Zuführung von nicht vorgewärmtem Speisewasser über Leitung (26) und eine Innenumschaltung hinsichtlich der Verbindungsleitung (7) vorgesehen werden. Im Vergleich zu Fig. 3 ist für die Umschaltung nur ein Nippel (32) erforderlich, der mit der Leitung (27) verbunden wird.If the exhaust gas temperatures are too high, the combination between external switching according to FIGS . 3a and 3b with regard to the supply of non-preheated feed water via line ( 26 ) and internal switching with regard to the connecting line ( 7 ) can also be provided according to FIGS. 5a and 5b. In comparison to Fig. 3, only one nipple ( 32 ) is required for the switchover, which is connected to the line ( 27 ).

Der Wärmetauscher gemäß Ausführungsformen Fig. 6a und 6b ermöglicht eine kombinierte Umschaltung zwischen Überhitzer (2) und Verdampfer (4), indem mindestens ein Dampfweg im Überhitzer durch einen Wasserweg ersetzt wird.The heat exchanger according to embodiments of Figs. 6a and 6b allows a combined switching between the superheater (2) and evaporator (4) by at least one vapor path is replaced in the superheater through a waterway.

Zu diesem Zwecke wird der Leitungsabschnitt (6 a) zu einem Wasserweg in der Verdampferheizfläche (5 a) und eine Zuleitung (13) zu einer Überhitzerheizfläche (3 a) aufgetrennt, und mittels einer Verbindungsleitung (33) wird dann dem Dampfweg Siedewasser und mittels einer Verbindungsleitung (34) der vormalige Wasserweg der Verdampferheizfläche mit Sattdampf beaufschlagt.For this purpose, the line section ( 6 a) to a water path in the evaporator heating surface ( 5 a) and a feed line ( 13 ) to a superheater heating surface ( 3 a) is separated, and by means of a connecting line ( 33 ) the steam path is then boiling water and by means of a Connection line ( 34 ) the former water path of the evaporator heating surface with saturated steam.

Weiterhin werden eine Zuleitung (14) zum Sammler (15) und eine Zuleitung (7) zum Sammler (8) aufgetrennt, die dem umzuschaltenden Dampfweg bzw. Wasserweg zugeordnet waren. Mittels einer Verbindungsleitung (35) wird das aus dem nunmehr einen dem Verdampfer zuzuordnenen Wasserweg darstellenden Weg abgeführte Wasser-Dampf-Gemisch dem Sammler (8) zugeführt, während über eine Leitung (36) der aus dem umgeschalteten Wasserweg des Verdampfers (4) abgezogene Heißdampf dem Sammler (15) zugeführt wird.Furthermore, a supply line ( 14 ) to the collector ( 15 ) and a supply line ( 7 ) to the collector ( 8 ) are disconnected, which were assigned to the steam path or water path to be switched. By means of a connecting line ( 35 ), the water-steam mixture discharged from the path which now represents a water path to be assigned to the evaporator is fed to the collector ( 8 ), while the superheated steam drawn off from the switched water path of the evaporator ( 4 ) is fed via a line ( 36 ) the collector ( 15 ) is supplied.

Es kann möglich sein, daß auch mehr als ein Wasserweg in der unteren Spirale oder einigen der unteren Spiralen umgeschaltet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, bei Umschaltung dem mit Sattdampf beaufschlagten Weg in der Verdampferheizfläche eine Drossel zuzuordnen.It may be possible that there is more than one waterway in the lower spiral or some of the lower spirals can be switched. It can also be useful at Switching the path with saturated steam in the Assign a choke to the evaporator heating surface.

Aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, daß bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2-6 bereits bei der Fertigung des Wärmetauschers Maßnahmen vorgesehen sind, die zu einem einfachen Umschalten von Wasser- und/oder Dampfwegen führen, um diese mit einem anderen Medium beaufschlagen zu können, um eine gewünschte Temperaturanpassung vornehmen zu können, falls sich aus den in der Beschreibungseinleitung genannten Gründen Temperaturverschiebungen ergeben.From the description so far it is evident that in the embodiments according to FIGS. 2-6 measures are already provided during the manufacture of the heat exchanger, which lead to a simple switching of water and / or steam paths in order to be able to act on them with another medium in order to be able to make a desired temperature adjustment if there are temperature shifts for the reasons mentioned in the introduction to the description.

Es soll nochmals betont werden, daß die vorbereitenden Maßnahmen jeweils nur anhand eines Wasser- bzw. Dampfweges in jeweils einer Spirale beschrieben worden sind. Dies dient jedoch nur der Einfachheit der Darstellung. Es können auch vorbereitende Maßnahmen vorgesehen sein, die mehr als einen Wasser- bzw. Dampfweg betreffen. Dabei ist es möglich, auch mehrere Leitungen zusammenzufassen und ggf. zu einem Nippel zu führen bzw. mehrere Rohrleitungen zusammenzuführen. Es ist z. B. auch nicht erforderlich, in der Fig. 2 in der Leitung (6) einen besonderen Nippel vorzusehen, sondern der geschnittene Abschnitt (6 b) der Leitung kann direkt mit der Leitung (23) verschweißt werden.It should be emphasized again that the preparatory measures have only been described in a spiral using a water or steam path. However, this only serves to simplify the presentation. Preparatory measures can also be provided that relate to more than one water or steam path. It is also possible to combine several lines and, if necessary, to lead to a nipple or to combine several pipes. It is Z. B. also not necessary to provide a special nipple in Fig. 2 in the line ( 6 ), but the cut portion ( 6 b) of the line can be welded directly to the line ( 23 ).

Claims (6)

1. Wärmetauscher für die Abfuhr von Wärme aus einem den Wärmetauscher durchströmenden heißen Prozeßgas (HP), insbesondere ein einer Brennerhaube zur NH3-Verbrennung nachgeschalteten Wärmetauscher, mit einem von dem heißen Prozeßgas durchströmten Behälter (1), mindestens einem aus einer vorgegebenen Anzahl von ebenen Verdampferheizflächen (5) mit einer vorgegebenen Anzahl von Wasserwegen bestehenen Verdampfer (4) und einem aus einer vorgegebenen Anzahl von ebenen Überhitzerheizflächen (3) mit einer vorgegebenen Anzahl von Dampfwegen bestehenden Überhitzer (2), wobei die Mehrzahl der Wasserwege über durch die Behälterwandung geführte Verbindungsleitungen (6) mit außenliegenden und mit einer Ausdampftrommel (10) verbundenen Verteilern (LMV), insbesondere La Mont-Verteilern, und über Verbindungsleitungen (7) mit mindestens einem innenliegenden und mit der Ausdampftrommel (10) verbundenen Verdampfersammler (8) mit Verdampferaustritt (9) verbunden sind und die Mehrzahl der Dampfwege mit mindestens einem innenliegenden und mit der Ausdampftrommel (10) verbundenen Sattdampfverteiler (12) mit Sattdampfeintritt (11) und mit mindestens einem Überhitzersammler (15) mit Überhitzeraustritt (16) verbunden sind, wobei das heiße Prozeßgas zunächst den Überhitzer und danach den Verdampfer durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei einem Wasserweg des Verdampfers (4) und/oder einem Dampfweg des Überhitzers (2) Verbindungsmöglichkeiten (18, 19, 20, 21, 22, 25; 20, 21, 22, 25; 28, 29; 20, 32) vorgesehen sind, um durch Umschaltung mittels zusätzlicher Verbindungsleitungen (23, 24; 26, 27; 30, 31; 33-34) eine Anpassung an die gewünschte Temperatur des austretenden Prozeßgases und/oder des erzeugten Dampfes zu erreichen, und daß im angepaßten Zustand der Wasserweg und/oder der Dampfweg mit einem gegenüber dem vorherigen Betriebszustand geänderten Medium beaufschlagt ist.1. Heat exchanger for the dissipation of heat from a hot process gas (HP) flowing through the heat exchanger, in particular a heat exchanger connected downstream of a burner hood for NH 3 combustion, with a container ( 1 ) through which the hot process gas flows, at least one of a predetermined number of flat evaporator heating surfaces ( 5 ) with a predetermined number of water paths, consisting of an evaporator ( 4 ) and a superheater ( 2 ) consisting of a predetermined number of flat superheater heating surfaces ( 3 ) with a predetermined number of steam paths, the majority of the water paths leading through the container wall Connection lines ( 6 ) with external distributors (LMV ) connected to an evaporation drum ( 10 ), in particular La Mont distributors, and via connection lines ( 7 ) with at least one internal evaporator collector ( 8 ) with evaporator outlet (connected to the evaporation drum ( 10 )) 9 ) composite en and the majority of the steam paths are connected to at least one internal saturated steam distributor ( 12 ) with saturated steam inlet ( 11 ) and connected to the evaporation drum ( 10 ) and with at least one superheater collector ( 15 ) with superheater outlet ( 16 ), the hot process gas first providing the Superheater and then flows through the evaporator, characterized in that at least one water path of the evaporator ( 4 ) and / or one steam path of the superheater ( 2 ) provide connection options ( 18, 19, 20, 21, 22, 25; 20, 21, 22, 25; 28, 29; 20, 32 ) are provided in order to achieve an adaptation to the desired temperature of the exiting process gas and / or the generated steam by switching by means of additional connecting lines ( 23, 24; 26, 27; 30, 31; 33-34 ), and that in the adapted state, the water path and / or the steam path is acted upon by a medium that has changed compared to the previous operating state. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wasserweg mindestens einer Verdampferheizfläche (5 a) direkt über eine durch die Behälterwandung geführte Anpaßleitung (22) mit dem Verdampferaustritt (9) verbunden ist und außenliegende Verbindungsmöglichkeiten (18; 20) zwischen dem Sattdampfeintritt (11) und der zum Wasserweg führenden Verbindungsleitung (6) einerseits und außenliegende Verbindungsmöglichkeiten (19) zwischen der Anpaßleitung (22) und dem Überhitzeraustritt (16) vorgesehen sind und im angepaßten Zustand der Wasserweg mit Sattdampf beaufschlagbar ist (Fig. 2).2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least one water path of at least one evaporator heating surface ( 5 a) is connected directly via an adapter line ( 22 ) through the container wall to the evaporator outlet ( 9 ) and external connection options ( 18; 20 ) between the Saturated steam inlet ( 11 ) and the connection line ( 6 ) leading to the water path on the one hand and external connection options ( 19 ) between the adapter line ( 22 ) and the superheater outlet ( 16 ) are provided and saturated water can be applied to the water path in the adapted state ( Fig. 2). 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 mit in Strömungsrichtung des Prozeßgases dem Verdampfer (4) nachgeschalteten Speisewasservorwärmer (17), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wasserweg mindestens einer Verdampferheizfläche (5 a) direkt über eine durch die Behälterwandung geführte Anpaßleitung (22) mit dem Verdampferaustritt (9) verbunden ist und außenliegende Verbindungsmöglichkeiten (20) für die Zufuhr von vor dem Speisewasservorwärmer (17) entnommenem Speisewasser zu der zu dem Wasserweg führenden Verbindungsleitung (6) einerseits und Verbindungsmöglichkeiten für die Abfuhr des erwärmten Speisewassers aus der Anpaßleitung (22) in die Speisewasserleitung (17 a) nach Speisewasservorwärmung vorgesehen sind und im angepaßten Zustand der Wasserweg mit nicht vorgewärmtem Speisewasser beaufschlagbar ist (Fig. 3).3. Heat exchanger according to claim 1 or 2 with in the flow direction of the process gas the evaporator ( 4 ) downstream feed water preheater ( 17 ), characterized in that at least one water path of at least one evaporator heating surface ( 5 a) directly via an adapter line ( 22 ) guided through the container wall is connected to the evaporator outlet ( 9 ) and external connection options ( 20 ) for the supply of feed water taken before the feed water preheater ( 17 ) to the connecting line ( 6 ) leading to the water path on the one hand and connection options for removing the heated feed water from the adapter line ( 22 ) are provided in the feed water line ( 17 a) after feed water preheating and in the adapted state the water path can be acted upon with non-preheated feed water ( FIG. 3). 4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (6) mindestens eines Wasserweges mindestens einer Verdampferheizfläche (5 a) in ihrem im Behälter (1) liegenden Abschnitt (6 a) und die diesem Wasserweg zugeordnete und zu dem Verdampfersammler (8) im Behälter führende Verbindungsleitung (7) leicht zugänglich angeordnet sind und an dem Sattdampfverteiler (12) und an dem Überhitzersammler (15) Verbindungsmöglichkeiten (28, 29) für den Anschluß von Verbindungsleitungen (30, 31) vorgesehen sind und der Wasserweg in angepaßtem Zustand mit Sattdampf beaufschlagbar ist (Fig. 4).4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the connecting line ( 6 ) at least one water path at least one evaporator heating surface ( 5 a) in its in the container ( 1 ) section ( 6 a) and this water path assigned and to the evaporator collector ( 8 ) in the container leading connection line ( 7 ) are arranged so that they are easily accessible and on the saturated steam distributor ( 12 ) and on the superheater collector ( 15 ) there are connection options ( 28, 29 ) for the connection of connection lines ( 30, 31 ) and the waterway in an adapted state saturated steam can be applied ( Fig. 4). 5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 4 mit in Strömungsrichtung des Prozeßgases dem Verdampfer nachgeschaltetem Speisewasservorwärmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (7) mindestens eines Wasserweges mindestens einer Verdampferheizfläche (5 a) zu dem Verdampfersammler (8) im Behälter leicht zugänglich angeordnet ist und eine außenliegende Verbindungsmöglichkeit (20) für die Zufuhr von vor dem Speisewasservorwärmer (17) entnommenem Speisewasser zu der zu dem Wasserweg führenden Verbindungsleitung (6) einerseits und eine Verbindungsmöglichkeit (32) zwischen der innenliegenden Verbindungsleitung (7) und der Speisewasserleitung (17 a) nach Speisewasservorwärmer (17) vorgesehen ist und im angepaßten Zustand der Wasserweg mit nicht vorgewärmtem Speisewasser beaufschlagbar ist (Fig. 5). 5. Heat exchanger according to claim 1 or 4 with feedwater preheater downstream of the evaporator in the flow direction of the process gas, characterized in that the connecting line ( 7 ) at least one water path at least one evaporator heating surface ( 5 a) to the evaporator collector ( 8 ) is arranged in the container and easily accessible an external connection option ( 20 ) for the supply of feed water taken before the feed water preheater ( 17 ) to the connecting line ( 6 ) leading to the water path on the one hand and a connecting option ( 32 ) between the internal connecting line ( 7 ) and the feed water line ( 17 a) Feed water preheater ( 17 ) is provided and in the adapted state the water path can be acted upon with non-preheated feed water ( Fig. 5). 6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (6) mindestens eines Wasserweges mit mindestens einer Verdampferheizfläche (5 a) in ihrem im Behälter (1) liegenden Abschnitt (6 a) und die zu dem Verdampfersammler (8) im Behälter führende und dem Wasserweg zugeordnete Verbindungsleitung (7), sowie die Verbindungsleitungen (13, 14) zwischen mindestens einem Dampfweg mindestens einer Überhitzerheizfläche (3) und dem Sattdampfverteiler (12) bzw. dem Überhitzersammler (15) leicht zugänglich sind und nach Umschaltung mittels Anpaßleitungen (33-35) im angepaßten Zustand der Dampfweg im Überhitzer mit Siedewasser und der Wasserweg im Verdampfer mit Sattdampf beaufschlagbar sind (Fig. 6).6. Heat exchanger according to claims 1-5, characterized in that the connecting line ( 6 ) at least one water path with at least one evaporator heating surface ( 5 a) in its container ( 1 ) lying section ( 6 a) and to the evaporator collector ( 8 ) leading in the container and assigned to the waterway connecting line ( 7 ), and the connecting lines ( 13, 14 ) between at least one steam path at least one superheater heating surface ( 3 ) and the saturated steam distributor ( 12 ) or the superheater collector ( 15 ) are easily accessible and after switching by means of adapter lines ( 33-35 ) in the adapted state, the steam path in the superheater can be charged with boiling water and the water path in the evaporator with saturated steam ( Fig. 6).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Steinmüller-Prospekt: Anlagen- und Apparatebau- Komponenten und Teilkreisläufe, S.32-36, 1986 *

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