DE3909465A1

DE3909465A1 - Glasrohrwaermeaustauscher

Info

Publication number: DE3909465A1
Application number: DE19893909465
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Peter; Wolfgang Stamm
Original assignee: Langbein & Engelbrecht
Current assignee: LANGBEIN & ENGELBRACHT GMBH, 44879 BOCHUM, DE
Priority date: 1989-03-22
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1990-10-04
Also published as: DE3909465C2

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Glasrohrwärmeaustau scher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Glasrohrwärmeaustauschern der gattungsgemäßen Bauart ist man bestrebt, das nach dem Wärmeaustauschprozeß in die Umge bung austretende Reingas auf einer so hohen Temperatur zu halten, daß insbesondere keine aggressiven Säuren ausfallen und Schäden an den dem Glasrohrwärmeaustauscher nachgeschal teten Einrichtungen hervorrufen können. Ferner soll das austretende Reingas eine Mindesttemperatur besitzen, daß sich ggf. noch im Reingas befindliche Restbestandteile an Schadstoffen selbst über einen längeren Betriebszeitraum hinweg nicht in unmittelbarer Nähe des Austrittsbereichs konzentrieren können.

Solange das beispielsweise aus dem Verbrennungsprozeß einer MüIIverbrennungsanlage stammende Rohgas eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, genügt es, das Rohgas im Kreuz strom zum Reingas zu führen (DE-PS 31 42 485). Das durch das Rohgas aufgewärmte Reingas hat dann nach dem Verlassen des Glasrohrwärmeaustauschers eine Temperatur, die ausreicht, um die vorerwähnten Nachteile mit Sicherheit zu vermeiden.

Damit bei einem solchen Glasrohrwärmeaustauscher die den Reingasraum begrenzenden Seitenwände ausreichend hoch tempe riert sind, daß Korrosionen durch Taupunktunterschreitungen vermieden werden, wird das Rohgas gezielt dazu verwendet, die Seitenwände entsprechend aufzuheizen. Dies kann im be kannten Fall z. B. dadurch geschehen, daß die Seitenwände zugleich Bestandteil von Rohgaskanälen bilden oder auch dadurch, daß mit Hilfe des Rohgases ein anderes Medium, z. B. Luft, erwärmt wird, das dann die Seitenwände tem periert.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Glasrohrwärmeaustauscher das Pro blem zugrunde, diesen so auszugestalten, daß unter ausrei chender Aufheizung der den Reingasraum begrenzenden Seiten wände das in die Umgebung austretende Reingas auch dann noch eine genügend hohe, das Ausfällen von aggressiven Säuren unterbindende Temperatur aufweist, wenn Rohgase auf einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau anfallen.

Die Lösung dieses Problems besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk malen.

Danach wird das Rohgas jetzt im Kreuzgegenstrom zum Reingas geführt. Das in den Glasrohrwärmeaustauscher eintretende Reingas beaufschlagt dabei zunächst die Rohrgruppe zwischen der Umlenkkammer und der Austrittskammer und wird hier von dem diese Rohrgruppe durchströmenden bereits kühleren Rohgas vortemperiert. Das derart aufgeheizte Reingas beaufschlagt anschließend die hintere Rohrgruppe, welche zwischen der Eintrittskammer und der Umlenkkammer liegt, und welche von dem noch ungekühlten Rohgas durchströmt wird. Während also das Reingas mehr oder weniger geradlinig durch den Glasrohr wärmeaustauscher geführt wird, durchströmt das Rohgas den Glasrohrwärmeaustauscher etwa U-förmig.

Der Vorteil eines derart ausgebildeten Glasrohrwärmeaustau schers besteht darin, daß die im Rohgas enthaltene Wärme mit einem erheblich günstigeren Wirkungsgrad auch bei einem nicht so heißen Rohgas auf das Reingas übertragen und dieses dadurch auf eine Austrittstemperatur gebracht werden kann, welche hoch genug ist, um das Ausfällen von aggressiven Säuren zu unterbinden.

Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausbildung besteht darin, daß nunmehr in allen Bereichen des Glasrohrwärmeaustauschers ein günstigeres Δ T erzielt und damit den wärmetechnischen Belangen besonders zweckmäßig Rechnung getragen wird.

Die Temperierung der den Reingasraum begrenzenden Seiten wände wird hierbei direkt durch das Rohgas bewirkt. Dies erfolgt in der Weise, daß Rohgas im Bereich der Eintritts kammer abgezweigt und dann entlang der Seitenwände in den seitlichen Rohgaskanälen bis zur Umlenkkammer geführt wird. Im Bereich der Umlenkkammer gelangen diese Rohgasströme in den Einflußbereich des aus der hinteren in die vordere Rohrgruppe umgelenkten Rohgases. Es wird von diesem mitge rissen und durch die vordere Rohrgruppe transportiert.

Damit auch bei relativ geringen Rohgastemperaturen sicherge stellt ist, daß alle Bereiche der den Reingasraum begrenzen den Seitenwände stets auf einem ausreichend hohen Temperatur niveau gehalten werden, ist in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens vorgesehen, daß nach Anspruch 2 Leitbleche begrenzter Länge in den Rohgaskanälen angeordnet sind. Diese Leitbleche sind so in die Rohgaska näle integriert, daß das im Bereich der Eintrittskammer in die Rohgaskanäle gelangende abgezweigte Rohgas gleich mäßig verteilt über die gesamte Höhe und Länge der Seiten wände strömt. Hierbei können die Leitbleche gerade oder auch schaufelartig gekrümmt ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn gemäß An spruch 3 die Leitbleche in Strömungsrichtung des Reingases ansteigend verlaufen und nach Anspruch 4 mit Abstand über einander angeordnet sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige fächerartige Verteilung des Rohgases in den Rohgaskanälen ausgehend von der Eintrittskammer bis hin zur Umlenkkammer sichergestellt.

Die Merkmale des Anspruchs 5 gewährleisten, daß das Rohgas im Bereich der Eintrittskammer ungehindert in die Rohgas kanäle eintreten und von hier aus gezielt allen Seitenwand bereichen zugeführt werden kann.

In diesem Zusammenhang kann es dann gemäß Anspruch 6 zweck mäßig sein, mindestens in den der Umlenkkammer benachbarten Leitblechen Durchgangsöffnungen beliebiger Konfiguration und Querschnitte anzuordnen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeich nungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Glasrohrwärme austauscher in der Perspektive, teilweise ge schnitten;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Glasrohrwärmeaustauscher der Fig. 1;

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch den Glasrohr wärmeaustauscher der Fig. 2 entlang der Linie III-III und

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch den Glasrohr wärmeaustauscher der Fig. 2 entlang der Linie IV-IV.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Glasrohrwärmeaustauscher 1 veranschaulicht, der beispielsweise in einer Müllverbren nungsanlage eingesetzt wird. Die bei der Müllverbrennung anfallenden Rohgase ROG mit äußerst aggressiven, hinsicht lich ihrer chemischen Zusammensetzung meistens nicht exakt vorherbestimmbaren Schadstoffen werden über den Glasrohrwär meaustauscher 1 geführt und im Anschluß daran einem Wäscher mit nachgeschaltetem Tropfenabscheider zugeleitet. Das dann kühlere Reingas REG wird wiederum über den Glasrohrwärmeaus tauscher 1 geleitet, dadurch vom Rohgas ROG aufgeheizt und anschließend fein verteilt in die Umgebung geleitet.

Der Glasrohrwärmeaustauscher 1 besitzt zu diesem Zweck eine Vielzahl von in parallelem Abstand zueinander verlaufenden und mit ihren Enden in Rohrböden 2, 3 gasdicht gelagerten Glasrohren 4. Die Glasrohre 4 sind in zwei Rohrgruppen A und B gegliedert, welche in Strömungsrichtung des Reingases REG hintereinander angeordnet sind. Die zuerst mit dem noch heißen Rohgas ROG beaufschlagte Rohrgruppe A erstreckt sich zwischen einer Eintrittskammer 5 des Glasrohrwärmeaustau schers 1 und einer Umlenkkammer 6. Die zweite Rohrgruppe B erstreckt sich zwischen der Umlenkkammer 6 und einer Aus trittskammer 7 für das Rohgas ROG. Das Rohgas ROG wird auf diese Weise U-förmig über die Eintrittskammer 5, die in Strömungsrichtung des Reingases REG hintere Rohrgruppe A, die Umlenkkammer 6, die vordere Rohrgruppe B und die Aus trittskammer 7 im Kreuzgegenstrom zum Reingas REG geführt.

Den Abb. 1 bis 4 ist ferner zu entnehmen, daß neben den den Reingasraum 8 begrenzenden Seitenwänden 9 kanalar tige Bereiche 10 zur Führung von Rohgas ROG ausgebildet sind. Im Bereich der Eintrittskammer 5 (Fig. 1 und 4) wird von dem Rohgas ROG ein Teil abgezweigt und entsprechend den Pfeilen PF in die Rohgaskanäle 10 geleitet. Das abge zweigte Rohgas ROG durchströmt die Rohgaskanäle 10 und tritt am unteren Ende über die Mündungen 11 entsprechend den Pfei len PF 1 in die Umlenkkammer 6 ein, wo es von dem aus der hinteren Rohrgruppe A in die vordere Rohrgruppe B umgelenk ten und bereits abgekühlten Rohgas ROG mitgerissen wird. Im Bereich der Austrittskammern 7 sind die Rohgaskanäle 10 durch den oberen Rohrboden 2 verschlossen.

Damit das in die Rohgaskanäle 10 geleitete Rohgas ROG auch alle Bereiche der Seitenwände 9 erreicht, sind in den Roh gaskanälen 10 Leitbleche 12, 13, 14 integriert. Die Leit bleche 12, 13, 14 verlaufen in Strömungsrichtung des Rein gases REG ansteigend und sind mit Abstand übereinander ange ordnet (Fig. 1). Dabei sind die der Austrittskammer 7 be nachbarten Leitbleche 12 kürzer als die der Umlenkkammer 6 benachbarten Leitbleche 14 bemessen. Die Leitbleche 12, 13, 14 sind grundsätzlich mit Abstand zu den Stirnwänden 16 der Rohgaskanäle 10 angeordnet. Somit kann das Rohgas ROG aus der Eintrittskammer 5 ohne Behinderung in die Rohgaska näle 10 eintreten und diese gleichmäßig verteilt durch strömen.

Um sicherzustellen, daß auch die nahe der Umlenkkammer 6 liegenden Bereiche der Seitenwände 9 ausreichend mit heißem Rohgas ROG versorgt werden, können die der Umlenkkammer 6 benachbarten Leitbleche 14 mit Durchgangsöffnungen 15 geeigneter Konfiguration und entsprechendem Querschnitt versehen sein.

Claims

1. Glasrohrwärmeaustauscher, der eine Vielzahl von im paral lelen Abstand zueinander verlaufenden und mit ihren Enden in Rohrböden gelagerten Glasrohren zur Führung von heißem Rohgas aufweist, die von einem zu erwärmenden Reingas quer angeströmt sind, wobei die den Reingasraum begrenzenden Seitenwände zugleich Bestandteil von Rohgaskanälen bilden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Glasrohre (4) sind in Strömungsrichtung des Rein gases (REG) in zwei Rohrgruppen (A, B) gegliedert, welche im Gegenstrom vom Rohgas (ROG) beaufschlagt sind;
b) die in Strömungsrichtung des Reingases (REG) hintere Rohrgruppe (A) ist zwischen einer Eintrittskammer (5) und einer Umlenkkammer (6) für das Rohgas (ROG) und die vordere Rohrgruppe (B) zwischen der Umlenkkammer (6) und einer Austrittskammer (7) angeordnet;
c) die Rohgaskanäle (10) sind mit der Eintrittskammer (5) und der Umlenkkammer (6) verbunden.

2. Glasrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohgaskanälen (10) Leitbleche (12-14) begrenzter Länge angeordnet sind.

3. Glasrohrwärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (12-14) in Strömungsrichtung des Reingases (REG) ansteigend verlaufen.

4. Glasrohrwärmeaustauscher nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (12-14) mit Abstand übereinander angeordnet sind.

5. Glasrohrwärmeaustauscher nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Austrittskammer (7) benachbarten Leitbleche (12) kürzer als die der Umlenkkammer (6) benachbarten Leitbleche (14) bemessen sind.

6. Glasrohrwärmeaustauscher nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die der Umlenkkammer (6) benachbarten Leitbleche (14) mit Durchgangsöffnungen (15) versehen sind.