DE3909928A1 - Glasrohr-waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Glasrohr-Wärmeaus­ tauscher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Glasrohr-Wärmeaustauscher weist ein etwa recht­ eckiges Gehäuse aus Edelstahl auf. Das Rohgas tritt durch einen Eintrittsstutzen in die in einem oberen Rohrboden gasdicht gelagerten Glasrohre ein, durchströmt die Glasrohre und verläßt diese über einen Bestandteil eines unteren, die Glasrohre ebenfalls gasdicht lagernden Rohrbodens bil­ denden Austrittsstutzen.

Das in einem Gaswäscher gereinigte Reingas wird quer zu den Glasrohren an einer Stirnseite in den Reingaskanal geleitet, umströmt die Glasrohre, nimmt dabei Wärme auf und verläßt den Reingaskanal am anderen Stirnende des Austauscherge­ häuses.

Betrachtet man das Temperaturprofil des aus den Glasrohren tretenden abgekühlten Rohgases in Strömungsrichtung des Reingases, so befindet sich das niedrigste Niveau im Rein­ gaseintrittsbereich aufgrund des dort vergleichsweise hohen Temperaturunterschieds zwischen dem eintretenden kühlen Reingas und dem die Glasrohre durchströmenden heißen Rohgas, während es in Strömungsrichtung des Reingases permanent anwächst, weil die Temperaturdifferenzen zwischen Reingas und Rohgas abnehmen.

Dieses ungleichmäßige Temperaturprofil auf der Rohgasaus­ trittsseite des Glasrohr-Wärmeaustauschers hat normalerweise keine Bedeutung, da sich die aus den einzelnen Glasrohren tretenden Rohgasströme unterschiedlicher Temperatur an­ schließend mischen und sich insgesamt dann eine mittlere Rohgastemperatur ergibt.

Bestimmte Verfahrensabläufe bei der Rohgasreinigung verlan­ gen indessen manchmal nach einer Temperaturvergleichmäßigung auf der Rohgasaustrittsseite des Glasrohr-Wärmeaustauschers.

Der Erfindung liegt demzufolge das Problem zugrunde, den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Glasrohr-Wärme­ austauscher so auszubilden, daß über die Länge des Reingas­ kanals gesehen das aus den Glasrohren tretende Rohgas in etwa dieselbe Temperatur aufweist.

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

Danach besteht der Kerngedanke der Erfindung in einer Ver­ änderung der wirksamen Austauschfläche zwischen dem Reingas und den von dem Rohgas durchströmten Glasrohren in Längs­ richtung Reingaskanals. Es wird Sorge dafür getragen, daß im Eintrittsbereich des Reingases in den Reingaskanal die Glas­ rohre nur auf einem Teil ihrer Länge mit dem kühlen Reingas in Kontakt gelangen können. Dadurch steht das Rohgas auch nur in einem begrenzten Umfang im Wärmeaustausch mit dem Reingas. In Strömungsrichtung des Reingases wird die Aus­ tauschfläche jedoch vergrößert. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von dem auf der Rohgasaustrittsseite gewünsch­ ten Temperaturprofil gezielt die Wirksamkeit des Wärmeaus­ tauschs zwischen dem Reingas und dem Rohgas gesteuert wer­ den. Dabei ist es denkbar, daß die wirksamen Austauschflä­ chen auf einen speziellen Austauschprozeß abgestimmt und folglich unveränderbar in den Glasrohr-Wärmeaustauscher integriert sind. Vorstellbar ist jedoch auch, daß die wirk­ samen Austauschflächen während eines Austauschprozesses verändert werden können, um auf der Rohgasaustrittsseite beliebige Temperaturprofile erzeugen zu können.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Danach sind die Glasrohre - ausgehend vom Reingaseintrittsbereich - in Strömungsrich­ tung des Reingases gegenüber dem Reingas durch die Einbauten abgeschottet. Es kommen nur diejenigen Bereiche der Glas­ rohre mit dem Reingas in Kontakt, die außerhalb der Einbau­ ten zwischen diesen und den Rohrböden liegen. Die Abmaße der sich in Strömungsrichtung des Reingases keilförmig verjün­ genden Einbauten, d. h. ihre jeweilige Höhe und die gesamte Länge hängen von dem gewünschten Temperaturprofil auf der Rohgasaustrittsseite ab.

In diesem Zusammenhang besteht eine bevorzugte Weiterbildung in den Merkmalen des Anspruchs 3, welche es überdies erlaubt, auch im Einsatz befindliche Glasrohr-Wärmeaustauscher bei Bedarf entsprechend umrüsten zu können. Die einzelnen Stufen sind selbstverständlich dicht miteinander verbunden und auch dicht an die Seitenwände des Reingaskanals angeschlossen. Die planen Bleche erlauben es hierbei, die Durchtrittsberei­ che der Glasrohre genau so einwandfrei abzudichten wie dies bei den endseitigen Rohrböden der Fall ist.

Schließlich besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 4. Hiermit wird das die Einbauten anströmende Reingas gleichmäßig in die Berei­ che zwischen den Einbauten und den Rohrböden gelenkt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist in der Zeichnung ein Glasrohr-Wärmeaustauscher bezeichnet, wie er beispielsweise im Zusammenhang mit einer Müllverbrennungsanlage sowie einem die dabei anfallenden Rohgase reinigenden Gaswäscher zum Einsatz gelangt.

Der Glasrohr-Wärmeaustauscher 1 weist ein etwa rechteckiges Gehäuse 2 aus Edelstahl auf mit einem oberen Eintrittsstut­ zen 3 für das heiße Rohgas ROG und einem unteren Austritts­ stutzen 4 für das abgekühlte Rohgas ROG auf. Der Eintritts­ stutzen 3 und der Austrittsstutzen 4 bilden Bestandteile eines oberen Rohrbodens 5 und eines unteren Rohrbodens 6, zwischen denen sich eine Vielzahl von parallelen Glasrohren 7 erstreckt. Die Glasrohre 7 sind in den Rohrböden 5, 6 gasdicht gelagert.

Die Glasrohre 7 durchsetzen einen von den Rohrböden 5, 6 sowie Seitenwänden 8 begrenzten Reingaskanal 9, welcher quer zu den Glasrohren 7 von einem in einer nicht näher veran­ schaulichten Gaswäsche gereinigten Reingas REG beaufschlagt wird. Die Stutzen 10 endseitig des Reingaskanals 9 dienen zur Verbindung mit Anschlußkanälen.

Damit auf der Rohgasaustrittsseite das dort die Glasrohre 7 verlassende Rohgas ROG über die gesamte Länge des Reingas­ kanals 9 gesehen ein annähernd gleichmäßiges Temperaturni­ veau aufweist, werden die wirksamen Austauschflächen der Glasrohre 7 in Strömungsrichtung des Reingases REG mit Ein­ bauten 11 versehen. Diese Einbauten 11 bestehen aus rohrbö­ denartigen planen Blechen 12, die jeweils paarweise mit sich in Strömungsrichtung des Reingases REG verringerndem Abstand A stufenweise hintereinander angeordnet sind. Die stirnsei­ tige Anströmfläche 13 der Einbauten 12 ist konvex gekrümmt, um das Reingas REG einwandfrei zwischen die Einbauten 12 und die Rohrböden 5, 6 zu lenken.

Aufgrund des Sachverhalts, daß die Bleche 12 im Eintrittsbe­ reich des Reingases REG weiter auseinander liegen als die Bleche 12 im etwa mittleren Längenbereich des Reingaskanals 9, ist auch die wirksame Austauschfläche der Glasrohre 7 im Reingaseintrittsbereich kleiner als in den nachfolgenden Längenabschnitten. Mithin wird das die Glasrohre 7 im Rein­ gaseintrittsbereich durchströmende Rohgas ROG durch das dort noch kühle Reingas REG in etwa in demselben Umfang gekühlt wie in den nachfolgenden Längenabschnitten des Reingaskanals 9.

Claims (4)

1. Glasrohr-Wärmeaustauscher, der eine Vielzahl von in zu­ einander beabstandeten Rohrböden (5, 6) dicht gelagerten und von einem heißen Rohgas (ROG) durchströmten parallelen Glas­ rohren (7) aufweist, die einen von Reingas (REG) beauf­ schlagten Reingaskanal (9) quer durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Reingas (REG) in Kontakt stehenden wirksamen Austauschflächen der Glasrohre (7) in Strömungsrichtung des Reingases (REG) zunehmen.

2. Glasrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Glasrohre (7) in ihren mittleren Längenbereichen von sich in Strömungsrichtung des Reingases (REG) keilförmig verjün­ genden Einbauten (11) dicht umschlossen ist.

3. Glasrohr-Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (11) aus rohrbödenartigen planen Blechen (12) bestehen, die jeweils paarweise mit sich in Strömungsrichtung des Reingases (REG) verringerndem Abstand (A) stufenartig angeordnet sind und sich zwischen den Seitenwänden (8) des Reingaskanals (9) erstrecken.

4. Glasrohr-Wärmeaustauscher nach mindestens einem der An­ sprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die stirnseitige Anströmfläche (13) der Ein­ bauten (11) konvex gekrümmt oder keilförmig ausgebildet ist.