DE3905140A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Kühlung von heißem Rohgas mit aggresiven Bestandteilen und zur Erwär­ mung des zu Reingas gereinigten Rohgases, dessen Gehäuse von zwei Seitenwänden und einem oberen und unteren Rohrbo­ den gebildet ist, wobei den Seitenwänden innen zur Bil­ dung von Strömungskanälen Trennwände zugeordnet sind und in den oberen und unteren Rohrboden die Enden einer Vielzahl von parallel zueinander und zu den Seitenwänden angeordneten Tauscherrohren eingesetzt sind und das heiße Rohgas die Tauscherrohre und das Reingas das Gehäuse quer zu den Tauscherrohren durchströmt und das Gehäuse sowie die Trennwände vorzugsweise aus hochkorrosionsfesten Blechen und die Tauscherrohre vor­ zugsweise aus Glas hergestellt sind. Derartige Wärme­ tauscher finden insbesondere in Abgas-Reinigungsanlagen Verwendung.

Durch die DE-31 42 485-C2 ist ein Glasrohrwärmetau­ scher vorgenannter Art bekannt, bei dem an den Seiten­ wänden Strömungskanäle ausgebildet sind, die zur Er­ wärmung dieser Wände und damit zur Vermeidung von korrodierenden Kondensationen von heißem Rauchgas durchströmt sind. Der angestrebte Zweck wird mit dem bekannten Glasrohrwärmetauscher jedoch nicht mit Sicher­ heit erreicht, da sich das heiße Rauchgas in den Strö­ mungskanälen oftmals soweit abkühlt, daß Säurepunktunter­ schreitungen eintreten und dadurch Korrosionen infolge der aggresiven Bestandteile des Rauchgases wirksam wer­ den.

Um diese Nachteile zu beheben, ist es durch die DE-33 33 057-C1 bekannt, einen Glasrohrwärmetauscher der hier in Rede stehenden Art dahingehend zu verbessern, daß die Erwärmung der Seitenwände nicht unmittelbar durch Ein­ leitung des heißen Rauchgases in deren Strömungskanäle erfolgt, sondern mittelbar mit Hilfe von reiner Umgebungsluft, welche jedoch zuvor vom heißen Rauchgas in einem weite­ ren Wärmetauscher aufgeheizt wird, der in den Strömungs­ kanälen an den Seitenwänden ausgebildet ist. Auch bei dieser bekannten Ausführung eines Wärmetauschers können bei niedrigen Rauchgastemperaturen ebenfalls Taupunkt­ unterschreitungen in den Tauscherrohren der Wärmetau­ scher in den Strömungskanälen auftreten, ganz abgesehen davon, daß in diesen die anzustrebende gleichmäßige Temperaturverteilung nicht erreichbar ist.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß bei diesem die angestrebte Erwärmung der Seitenwände und damit eine sichere Vermeidung von korrodierenden Kon­ densationen mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Reingasaustritt des Wärmetauschers über mindestens je eine Reingasleitung mit den Strömungskanälen der beiden Seitenwände in Verbindung steht. Die Erfindung folgt dem Leitgedanken, durch den Wärmetauscher wieder aufge­ heiztes Reingas durch die Strömungskanäle entlang den Seitenwänden zu führen, d.h. dem erwärmten Reingas werden im Reingasaustritt des Wärmetauschers zwei Teilströme ent­ nommen und in die Strömungskanäle an den Seitenwänden zurückgeführt. Somit werden die Seitenwände und auch deren zur Bildung der Strömungskanäle verwendeten Trennwände aus­ schließlich mit Reingas beaufschlagt, so daß die Gefahr der Ausbildung von Korrosionen mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Die Reingasleitungen können in die oberen und/oder unte­ ren Bereiche der Strömungskanäle einmünden, und zwar jeweils in Anpassung an die vorhandenen Gegebenheiten. Im Falle einer Einmündung sowohl im oberen als auch im unteren Bereich der Strömungskanäle sind entsprechende Abzweigleitungen vorgesehen. Die Reingasleitungen sind in Richtung auf den Reingaseintritt des Wärmetauschers rückgeführt, so daß die Strömungskanäle in der gleichen Richtung von den abgezweigten Reingasströmen durchströmt werden, wie der Wärmetauscher von dem zu erwärmenden Rein­ gas. Um den Austritt des rückgeführten Reingases zu ermög­ lichen, sind die Strömungskanäle stirnseitig mit Aus­ trittsöffnungen für das rückgeführte Reingas versehen, so daß dieses dem erwärmten Reingas im Austritt des Wärmetauschers wieder zugesetzt wird.

Die Mündungsstücke der Reingasleitungen beider Seiten können für die oberen und/oder unteren Bereiche der Strö­ mungskanäle in Querschnitt und/oder Form und/oder Lage unterschiedlich sein, so daß eine optimale Anpassung an die bestehenden Erfordernisse vorgenommen werden kann.

Vorteilhaft erstrecken sich die Strömungskanäle über die gesamte Tiefe der Seitenwände und deren Trennwände, so daß diese vollflächig beaufschlagt sind und damit eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann in den Reingasleitungen je ein Erhitzer vorhanden sein, um ggf. eine Zwischenerhitzung des rückgeführten Reinga­ ses durchzuführen, je nachdem falls sich dieses aufgrund der örtlichen Gegebenheiten als zweckmäßig erweisen sollte. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Erhitzer über ein Temperaturerfassungsglied, beispielsweise einen Tempera­ turfühler, zu steuern.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann in den Reingasleitungen auch je ein Ventilator vorhanden sein, welche vorteilhaft in Abhängigkeit vom Bedarf nach Volumen und Druck regelbar sind. Die Anordnung derartiger Ventilatoren kann dann zweckmäßig sein, wenn die Leistung des vorhandenen Reingasgebläses nicht für die Rück­ führung des Reingases in die Strömungskanäle ausreichend sein sollte.

Zur Regelung des rückgeführten Reingasstromes können die Reingasleitungen mit Drosselklappen od.dgl. ausgerüstet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Wärmetauschers,

Fig. 2 eine Draufsicht der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 1.

Das Gehäuse des Wärmetauschers ist von den beiden Seiten­ wänden 3, welche gleichzeitig die Außenwände darstellen, und einem oberen und unteren Rohrboden 8, 9 gebildet. Den Seitenwänden 3 sind innen zur Bildung von Strömungskanälen 14 Trennwände 2 zugeordnet. In den oberen und unteren Rohrbo­ den 8, 9 sind die Enden einer Vielzahl von parallel zuein­ ander und zu den Seitenwänden 3 angeordneten Tauscherroh­ ren 1 eingesetzt. Das heiße Rohgas durchströmt die Tauscher­ rohre 1, während das gereinigte Reingas das Gehäuse des Wärmetauschers quer zu den Tauscherrohren 1 durchströmt. Die Seitenwände 3 sowie die Trennwände 2 und der obere und der untere Rohrboden 8, 9 bestehen vorzugsweise aus hoch­ korrosionsfesten Blechen, während die Tauscherrohre 1 vorzugsweise aus Glas hergestellt sind. Es ist jedoch auch möglich, diese beispielsweise aus Graphit oder Kunststoff zu fertigen.

Der Reingasaustritt des Wärmetauschers steht über min­ destens je eine Reingasleitung 4 mit den Strömungskanälen 14 der beiden Seitenwände 3 in Verbindung. Über diese Rein­ gasleitungen 4 wird ein Teil des erwärmten Reingases, welches den Wärmetauscher verläßt, über deren Eintritts­ öffnungen 13 in die Strömungskanäle 14 zwischen den Seiten­ wänden 3 und den Trennwänden 2 rückgeführt, so daß die Seitenwände 3 und die Trennwände eine Erwärmung mit gleich­ mäßiger Temperaturverteilung erfahren.

Die Reingasleitungen 4 münden in die oberen und unteren Bereiche der Strömungskanäle 14 ein, und zwar ist der obere Reingaseintritt in die Strömungskanäle 14 mit 12 und der untere Reingaseintritt mit 11 bezeichnet. Die Strömungs­ kanäle 14 weisen stirnseitig Austrittsöffnungen 10 für das zurückgeführte Reingas auf, so daß dieses wieder in den Reingasaustritt des Wärmeaustauschers eingeleitet und mit dem Hauptstrom des Reingases, beispielsweise zu einem Kamin, abgeleitet wird.

Die Strömungskanäle 14 für das abgezweigte Reingas er­ strecken sich über die gesamte Tiefe der Seitenwände 3 und deren Trennwände 2, so daß eine Vollflächige Beaufschla­ gung und damit gleichmäßige Temperaturverteilung gewähr­ leistet ist.

In den Reingasleitungen 4 sind Erhitzer 5 vorhanden, so daß eine Zwischenerhitzung der beiden abgezweigten Reingasströme - falls erforderlich - vorgenommen werden kann. In diesem Falle erfolgt die Steuerung vorteilhaft über Temperaturerfassungsglieder 7, beispielsweise in Form von Temperaturfühlern.

In den Reingasleitungen 4 können weiterhin Ventilatoren 6 angeordnet sein, welche vorteilhaft in Abhängigkeit vom Bedarf nach Volumen und Druck regelbar sind. Auf die Ventilatoren 6 kann dann verzichtet werden, wenn die Leistungen des vorhandenen Reingasgebläses ausreicht, um auch die beiden abgezweigten Reingasströme über die Reingasleitungen 4 durch die Strömungskanäle 14 hindurch­ zufördern.

In den Reingasleitungen 4 sind Drosselklappen 15 od.dgl. vorgesehen, so daß eine Steuerung der zurückgeführten Reingasströme durchgeführt werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines Wärmetau­ schers wird zur Beheizung der Trennwände 2 und der Seitenwände 3 nicht mehr, wie nach dem Stand der Tech­ nik, das sehr aggresive und verschmutzte Rohgas verwen­ det, sondern das gereinigte, von aggresiven Bestandteilen befreite und bereits aufgeheizte Reingas.

Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei partieller Taupunktsunterschreitung die anfallende Säure erheb­ lich schwächer und damit weit weniger aggresiv ist, als bei den bekannten Ausführungen.

Claims (10)

1. Wärmetauscher zur Kühlung von heißem Rohgas mit aggresiven Bestandteilen und zur Erwärmung des zu Reingas gereinigten Rohgases, dessen Gehäuse von zwei Seitenwänden und einem oberen und unteren Rohrboden ge­ bildet ist, wobei den Seitenwänden innen zur Bildung von Strömungskanälen Trennwände zugeordnet sind und in den oberen und unteren Rohrboden die Enden einer Vielzahl von parallel zueinander und zu den Seiten­ wänden angeordneten Tauscherrohren eingesetzt sind und das heiße Rohgas die Tauscherrohre und das Reingas das Gehäuse quer zu den Tauscherroh­ ren durchströmt und das Gehäuse sowie die Trennwände vorzugsweise aus hochkorrosionsfesten Blechen und die Tauscherrohre vorzugsweise aus Glas hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Reingasaus­ tritt des Wärmetauschers über mindestens je eine Rein­ gasleitung (4) mit den Strömungskanälen (14) der beiden Seitenwände (3) in Verbindung steht.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingasleitungen (4) in die oberen und/oder unte­ ren Bereiche der Strömungskanäle (14) einmünden.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungskanäle (14) stirnseitig Aus­ trittsöffnungen (10) für das rückgeführte Reingas aufwei­ sen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstücke der Reingasleitungen (4) beider Seiten für die oberen und/ oder unteren Bereiche der Strömungskanäle (14) in Quer­ schnitt und/oder Form und/oder Lage unterschiedlich sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungs­ kanäle (14) über die gesamte Tiefe der Seitenwände (3) und deren Trennwände (2) erstrecken.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reingas­ leitungen (4) Erhitzer (5) vorhanden sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzer (5) über Temperaturerfassungsglieder (7) steuerbar sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reingas­ leitungen (4) Ventilatoren (6) vorgesehen sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoren (6) in Abhängigkeit vom Bedarf nach Volumen und Druck regel­ bar sind.

10. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der vorher­ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingasleitungen (4) mit Drosselklappen (15) od.dgl. ausgerüstet sind.