DE3913495C2

DE3913495C2 -

Info

Publication number: DE3913495C2
Application number: DE3913495A
Authority: DE
Inventors: Horst Mohrenstecher; Ulrich 5270 Gummersbach De Premel; Erhard 6000 Frankfurt De Bellach; Friedrich 6070 Langen De Hohmann
Original assignee: Metallgesellschaft AG; L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: GEA Group AG; Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1991-03-14
Also published as: IT9004819A1; DE3913495A1; IT1241934B; IT9004819A0; ZA903140B

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum geregelten Kühlen von heißen Gasen, insbesondere aus dem Steam-Reforming-Verfahren, der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to a heat exchanger for regulated Cooling hot gases, especially from the Steam reforming process, which in the preamble of Claim 1 mentioned type.

Bei vielen Gaserzeugungsanlagen, insbesondere bei nach dem Steam-Reforming-Verfahren Gas erzeugenden Anlagen, treten bei höheren Gastemperaturen, insbesondere im Bereich von 820 bis hinunter zu 520°C, in den Gaserzeugungsanlagen selbst und in den diesen nachgeschalteten Wärmetauschern Korrosionsprobleme an den verwendeten metallischen Werkstoffen auf, z. B. beim Steam-Reforming-Verfahren, wenn ein gewisses CO₂/CO/H₂-Verhältnis erreicht wird. Dies gilt sowohl für ferritische als auch für austenitische Stähle. Diese unter dem Begriff "Metal-Dusting" bekannte Materialabtragung führt zu einer Aufzehrung bzw. Zerstörung des Materiales, und es gibt nur beschränkt die Möglichkeit über Materialzusammensetzung dieser Korrosion zu widerstehen.In many gas generation plants, in particular in plants producing gas using the steam reforming process, corrosion problems on the metallic materials used occur in the gas generation plants themselves and in the heat exchangers connected downstream at higher gas temperatures, in particular in the range from 820 to 520 ° C. on, e.g. B. in the steam reforming process when a certain CO ₂ / CO / H ₂ ratio is reached. This applies to both ferritic and austenitic steels. This material removal known under the term "metal dusting" leads to the consumption or destruction of the material, and there is only limited possibility of resisting this corrosion via the material composition.

Bei Wärmetauschern, die zum Kühlen der heißen Gase einer Gaserzeugungsanlage verwendet werden, ist es an sich bekannt, zum Einstellen einer bestimmten Endtemperatur der gekühlten Gase zwischen dem Gaseintrittsraum des Wärmetauschers und dem Gasaustrittsraum ein direktes Überströmen (Bypass) der heißen Gase in die von der Heizfläche des Wärmetauschers gekühlten Gase zu ermöglichen. Z. B. ist bei dem Wärmetauscher gemäß der DE-OS 33 02 304 in der von einem Behältermantelabschnitt gebildeten Gasaustrittskammer eine Eintrittskammer angeordnet. Die Gaseintrittskammer weist eine mit der Gasaustrittskammer verbundene Öffnung und eine Regeleinrichtung auf, über die der Öffnung eine veränderbare Teilmenge der eintretenden Gase zuführbar ist. Bei dem bekannten Wärmetauscher wird das Innere der U-Rohre mit dem abzukühlenden Gas beaufschlagt. Bei dem bekannten Wärmetauscher werden somit die Metallteile der Regeleinrichtung direkt mit dem heißen Gas beaufschlagt. Somit ist die bekannte Anordnung nicht für das Kühlen von Gasen geeignet, wenn infolge der Gaszusammensetzung und/oder der hohen Temperatur die unter dem Begriff "Metal-Dusting" bekannte Materialabtragung auftreten kann.In heat exchangers used to cool the hot gases Gas generating plant used, it is in itself known to set a certain final temperature of the cooled gases between the gas inlet space of the Heat exchanger and the gas outlet room a direct Overflow (bypass) of the hot gases into that of the Heating surface of the heat exchanger to cooled gases enable. For example, in the heat exchanger according to DE-OS 33 02 304 in the of a container casing section formed gas outlet chamber an inlet chamber arranged. The gas inlet chamber has one with the Gas outlet chamber connected opening and a Control device through which the opening a changeable part of the incoming gases can be supplied is. In the known heat exchanger, the inside of the U-pipes are charged with the gas to be cooled. In which Known heat exchangers are thus the metal parts of the Control device directly charged with the hot gas. Thus, the known arrangement is not for cooling Gases suitable if due to the gas composition and / or the high temperature under the term "Metal dusting" known material removal can occur.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem derartige Korrosionsprobleme an der Regeleinrichtung weitgehendst vermieden werden.It is therefore the object of the present invention, one To create heat exchangers of the generic type in which such corrosion problems on the control device be largely avoided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem von einem mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Mantelabschnitt gebildeten Gaseintrittsraum eine Gasaustrittskammer angeordnet ist, die mit einem sich bis in die Nähe der Kühlfluidverteilungs- und -sammeleinrichtung erstreckenden Gasrückführungsrohr verbunden ist, das mit dem Mantel einen Ringraum begrenzt, in den das heiße Gas eintritt und in dem die von dem Kühlfluid durchströmten U-Rohre angeordnet sind, daß der Ringraum einen dem Gaseintrittsraum benachbarten eine axial durchströmte Vorschaltheizfläche bestimmenden ersten Abschnitt, in dem zumindest die Innenfläche des Mantels mit einer Schutzschicht versehen ist, und einem der Kühlfluidverteilungs- und -sammeleinrichtung benachbarten und eine Hauptheizfläche bestimmenden zweiten Abschnitt aufweist, daß die Regeleinrichtung im Übergang zwischen der Vorschaltheizfläche und der Hauptheizfläche angeordnet ist, um durch die Vorschaltheizfläche teilabgekühltes Gas in das Gasrückführungsrohr einzuleiten, und daß in der Hauptheizfläche Gasführungseinbauten vorgesehen sind, um das Gas unter weiterer Abkühlung dem Eintrittsende des Gasführungsrohres zuzuführen.This object is achieved in that in the one provided with a corrosion protection layer Sheath section formed a gas inlet space Gas outlet chamber is arranged, with one up close to the cooling fluid distribution and -collecting device extending gas return pipe connected, which bounds an annular space with the jacket, into which the hot gas enters and where that of the Cooling fluid flow through U-tubes are arranged that the Annulus one adjacent to the gas inlet space axially flow through pre-heating surface determining first Section in which at least the inner surface of the jacket is provided with a protective layer, and one of the Adjacent cooling fluid distribution and collection device and a second section defining a main heating surface has that the control device in the transition between the pre-heating surface and the main heating surface is to partially cooled gas through the pre-heating surface initiate in the gas return pipe, and that in the Main heating surface gas duct internals are provided to the gas with further cooling the inlet end of the Feed gas pipe.

Somit wird erfindungsgemäß die von U-Rohren aufgebaute Heizfläche in eine Vorschaltheizfläche und einer dieser gasseitig nachgeschalteten Hauptheizfläche unterteilt. Die Prozeßgase durchströmen die gegen "Metal-Dusting" geschützte Vorschaltheizfläche, werden dort abgekühlt, ehe sie mit der aus metallischen Werkstoffen aufgebauten Regeleinrichtung und mit den ebenfalls aus metallischen Werkstoffen aufgebauten Gasführungseinbauten in Berührung kommen.Thus, according to the invention, that of U-tubes is constructed Heating surface in a pre-heating surface and one of these main heating surface connected downstream on the gas side. The Process gases flow through against "metal dusting" protected pre-heating surface, are cooled there before them with the one made of metallic materials Control device and also made of metallic Materials built into the gas duct come.

Vorzugsweise erfolgt die Auslegung so, daß alle mit dem Gas in Berührung kommenden Metallteile eine Oberflächentemperatur von ≦ 500°C haben. Da die Gasaustrittskammer selbst von dem gekühlten Gas durchströmt wird, kann sie gegebenenfalls frei von einer außen aufgebrachte Schutzschicht bleiben, da sich entsprechend kleinere Wandtemperaturen einstellen.Preferably, the design is such that everyone with the Metal parts in contact with gas Have a surface temperature of ≦ 500 ° C. Since the Gas outlet chamber itself from the cooled gas is flowed through, it may be free of any the protective layer applied on the outside remains because set correspondingly lower wall temperatures.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß sich alle U-Rohre bis zum Gaseintrittsraum vorerstrecken. Es ist jedoch auch möglich, daß zum Aufbau der Vorschaltheizfläche sich nur einige U-Rohre bis zum Gaseintrittsraum vorerstrecken und andere sich nur durch die Hauptheizfläche erstrecken. Auf jeden Fall bietet sich der Vorteil, daß die Vorschaltheizfläche von Heizflächenrohren der Hauptheizfläche gebildet werden kann, d. h. bezüglich des Kühlfluids rohrseitig keine Trennung erfolgen muß. It is preferably provided that all U-tubes up to Stretch out the gas inlet space. However, it is also possible that only to build up the pre-heating surface stretch some U-tubes to the gas inlet area and others only extend through the main heating surface. On in any case, there is the advantage that the Pre-heating surface of heating surface tubes Main heating surface can be formed, d. H. regarding the Cooling fluid on the pipe side does not have to be separated.

Vorzugsweise weist die Regeleinrichtung einen in dem Gasrückführungsrohr verdrehbaren oder axial verschiebbaren Schieber auf, dem entsprechende Öffnungen in der Wandung des Gasrückführungsrohres zugeordnet sind.The control device preferably has one in the Gas return pipe rotatable or axially displaceable Slide open the corresponding openings in the wall are assigned to the gas return pipe.

Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, ist es von Vorteil, wenn die Schutzschicht - gegebenenfalls in geringerer Stärke - auch in dem zweiten Abschnitt des Ringraumes auf der Innenfläche des Mantels aufgebracht ist.Although it is not essential, it is from Advantage if the protective layer - possibly in lower strength - also in the second section of the Annular space is applied to the inner surface of the jacket.

Es ist auch möglich, daß die Schutzschicht auch auf der Außenseite der Gasaustrittskammer und im wesentlichen auf dem sich im ersten Ringraumabschnitt erstreckenden Abschnitt des Gasrückführungsrohres aufgebracht ist.It is also possible that the protective layer on the Outside of the gas outlet chamber and essentially on that extending in the first annular space section Section of the gas return pipe is applied.

Wenn vorzugsweise vorgesehen ist, daß in dem ersten Ringraumabschnitt auf dem zugeordneten Gasrückführungsabschnitt eine sich auf den Mantel zu erstreckende Gasführungsnase ausgebildet ist, wird erreicht, daß die Gasströmung in der Vorschaltheizfläche in besonderer Weise auf den Eintritt in die Hauptheizfläche bzw. auf den Eintritt in die Regeleinrichtung ausgerichtet wird.If it is preferably provided that in the first Annulus section on the associated Gas recirculation section towards the jacket extending gas guide nose is formed achieved that the gas flow in the pre-heating surface in a special way on entry into the Main heating surface or upon entry into the Control device is aligned.

Die Kühlfluidverteilungs- und -sammeleinrichtung kann z. B. gemäß Anspruch 7 bzw. Anspruch 8 ausgebildet sein.The cooling fluid distribution and collection device can e.g. B. be formed according to claim 7 or claim 8.

Als Kühlmittel kann Wasser verwendet werden, so daß der Wärmetauscher als Vorwärmer oder Verdampfer dient. Es ist jedoch auch möglich, als Kühlmittel Dampf zu benutzen, so daß der Wärmetauscher als Überhitzer betrieben wird.Water can be used as the coolant, so that the Heat exchanger serves as a preheater or evaporator. It is but also possible to use steam as a coolant, so that the heat exchanger is operated as a superheater.

Obwohl eine stehende Anordnung des Wärmetauschers bevorzugt wird, ist auch eine liegende Anordnung denkbar.Although a vertical arrangement of the heat exchanger is preferred a lying arrangement is also conceivable.

Die Erfindung soll nun in zwei Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will now be described in two embodiments the accompanying drawing will be explained in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Wärmetauscher mit Rohrboden und Fig. 1 shows a partial longitudinal section through a heat exchanger with a tube sheet and

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch einen Wärmetauscher mit Verteiler/Sammler. Fig. 2 shows a partial longitudinal section through a heat exchanger with distributor / collector.

Der Wärmetauscher weist einen druckfesten Mantel 1 auf, mit dem ein Rohrboden 2 verbunden ist. In den Rohrboden sind U-förmig gebogene Rohre 3 eingesetzt und dabei so angeordnet, daß der eine Schenkel 4 radial innen und der andere Schenkel 5 radial außen liegt.The heat exchanger has a pressure-resistant jacket 1 , to which a tube sheet 2 is connected. U-shaped tubes 3 are inserted into the tube sheet and are arranged so that one leg 4 is located radially on the inside and the other leg 5 is located radially on the outside.

Die radial außen liegenden Schenkel sind auf der in der Fig. oberen Seite 2a des Rohrbodens mit einer Dampfeintrittskammer 6 verbunden, die durch eine Trennwand 7 von einer innen liegenden Dampfaustrittskammer 8 getrennt ist. Die Rohre 3 werden somit in Richtung der Pfeile von dem Kühlfluid-Dampf durchströmt. Die Dampfeintritts- bzw. Dampfaustrittsstutzen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.The legs are radially outwardly disposed on the top in FIG. 2 connected side a of the tube sheet with a steam inlet chamber 6, the steam outlet chamber located by a partition 7 by an inner is separated. 8 The tubes 3 are thus flowed through by the cooling fluid vapor in the direction of the arrows. The steam inlet or outlet ports are not shown for the sake of simplicity.

Die U-Rohre erstrecken sich in dem Mantel 1 bis zu einem am unteren Ende des Mantels 1 in diesem ausgebildeten Gaseintrittsraum 9, in den das Gas über einen Gaseintrittsstutzen 10 eintritt.The U-tubes extend in the jacket 1 to a gas inlet space 9 formed at the lower end of the jacket 1 , into which the gas enters via a gas inlet connector 10 .

In dem Gaseintrittsraum 9 ist eine Gasaustrittskammer 11 einschließlich eines Kompensators 11a angeordnet, die zu einem Gasaustrittsstutzen 12 führt.A gas outlet chamber 11 including a compensator 11 a is arranged in the gas inlet chamber 9 , which leads to a gas outlet nozzle 12 .

Mit der Gasaustrittskammer 11 ist ein sich bis in die Nähe der Unterseite 2b des Rohrbodens erstreckendes Gasrückführungsrohr 13 verbunden, das an seinem oberen Ende eine Gaseintrittsöffnung 13a aufweist.With the gas outlet chamber 11 is a has up to the vicinity of the bottom 2b of the tubesheet extending gas recirculation pipe 13 is connected which has a gas inlet opening at its upper end 13 a.

Zwischen der Außenseite des Gasführungsrohres 13 und dem Mantel 1 wird ein Ringraum 14 begrenzt, der aus einem dem Gaseintrittsraum benachbarten Abschnitt 14a und einem dem Rohrboden 2 benachbarten Abschnitt 14b besteht.Between the outside of the gas guide tube 13 and the jacket 1 , an annular space 14 is delimited, which consists of a portion 14 a adjacent to the gas inlet space and a portion 14 b adjacent to the tube sheet 2 .

Der Gaseintrittsstutzen 10, der Gaseintrittsraum 9 und der Ringraum 14a (Innenseite des Mantels 1 und Außenseite des zugeordneten Abschnittes des Gasrückführungsrohres 13) sind mit einer Korrosionsschutzschicht 15, die zugleich als Wärmeisolierung dient, beschichtet. Folgende Materialien sind besonders geeignet: Al₂O₃/SiO₂.The gas inlet connector 10 , the gas inlet chamber 9 and the annular chamber 14 a (inside of the jacket 1 and outside of the associated section of the gas return pipe 13 ) are coated with a corrosion protection layer 15 , which also serves as thermal insulation. The following materials are particularly suitable: Al ₂ O ₃ / SiO ₂ .

Auf dem zugeordneten Abschnitt des Gasführungsrohres 13 kann eine Gasführungsnase 15a ausgebildet sein, wie sie gestrichelt in der Fig. 1 dargestellt ist. Um der Nase größere radiale Erstreckung zu geben, ist es möglich, in diesem Bereich den Abstand der Schenkel 4, 5 voneinander der Rohre 3 zu verringern.On the assigned section of the gas guide tube 13 , a gas guide nose 15 a can be formed, as shown in dashed lines in FIG. 1. In order to give the nose greater radial extension, it is possible to reduce the distance between the legs 4 , 5 of the tubes 3 in this area.

Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich alle Rohre 3 in den Ringraumabschnitt 14a hinein.In the embodiment shown, all tubes 3 extend into the annular space section 14 a.

Im Übergang vom Ringraumabschnitt 14a zum Ringraumabschnitt 14b ist das Führungsrohr 13 mit seitlichen Öffnungen 13b versehen, so daß Gas aus dem Ringraum 14a in das Innere des Gasrückführungsrohres 13 eintreten kann. Um einen geregelten Durchfluß von Gas durch die Öffnungen 13b zu ermöglichen, ist im Inneren des Gasrückführungsrohres ein mit entsprechenden Öffnungen 16a versehener Drehschieber 16 vorgesehen, der über eine aus der Austrittskammer 11 und den Mantel 1 herausgeführte und von einem Schutzrohr 17a umhüllte axiale Betätigungsstange 17 verdreht werden kann derart, daß die Öffnungen 13b durch die Mantelfläche des Drehschiebers 16 vollständig abgedeckt oder durch die Öffnungen 16a vollständig überdeckt sind. Zwischenstellungen sind möglich. Zwischen Außenseite des Schiebers 16 und Innenwandung des Gasrückführungsrohres kann eine vorzugsweise keramische Führung 16b vorgesehen sein. Um eine Führung zu erreichen, ist es auch möglich, die Betätigungsstange 17 in Fig. 1 nach oben zu verlängern und das obere Ende drehbar in einem oberhalb des Drehschiebers 16 angeordneten Führungseinbau zu lagern.In the transition from the annular space section 14 a to the annular space section 14 b, the guide tube 13 is provided with lateral openings 13 b, so that gas from the annular space 14 a can enter the interior of the gas return tube 13 . In order to enable a regulated flow of gas through the openings 13 b, a rotary valve 16 provided with corresponding openings 16 a is provided in the interior of the gas return pipe, which is guided via an axial one that is led out of the outlet chamber 11 and the jacket 1 and is covered by a protective tube 17 a Actuating rod 17 can be rotated such that the openings 13 b are completely covered by the outer surface of the rotary valve 16 or completely covered by the openings 16 a. Intermediate positions are possible. A preferably ceramic guide 16 b can be provided between the outside of the slide 16 and the inner wall of the gas return pipe. In order to achieve guidance, it is also possible to extend the actuating rod 17 in FIG. 1 upwards and to mount the upper end rotatably in a guide installation arranged above the rotary slide 16 .

In dem Abschnitt 14b sind ein innenliegendes axiales Führungshemd 18, ein mittiges Führungshemd 19 und ein außenliegendes axiales Führungshemd 20 vorgesehen, wobei das Führungshemd 18 an seinem unteren Ende mit dem Führungshemd 20 über eine Ringplatte 21 und das Führungshemd 19 an seinem oberen Ende mit dem Rohr 13 über eine Ringplatte 22 verbunden sind, so daß das den Ringraum 14a verlassende Gas zunächst in den Ringraum zwischen dem Führungsrohr 13 und dem Führungshemd 18 eintritt, dann von der Ringplatte 22 nach unten umgelenkt und in den Ringraum zwischen den Führungshemden 18 und 19 nach unten strömt; dort von der Ringplatte 21 umgelenkt wird und auf den Rohrboden zuströmt und dann in das freie Ende des Gasrückführungsrohres 13 eintreten kann (vgl. Pfeilrichtung in der Figur).In section 14 b, an internal axial guide shirt 18 , a central guide shirt 19 and an external axial guide shirt 20 are provided, the guide shirt 18 at its lower end with the guide shirt 20 via an annular plate 21 and the guide shirt 19 at its upper end with the are tube 13 via a ring plate 22, so that the annular space 14 a gas leaving, then deflected first in the annular space between the guide tube 13 and the guide skirt 18 enters from the annular plate 22 downwardly and into the annular space between the guide shirts 18 and 19 flows down; there is deflected by the ring plate 21 and flows to the tube sheet and can then enter the free end of the gas return tube 13 (see arrow direction in the figure).

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Schutzschicht 15 - wenn auch mit geringerer Stärke - bis zum Rohrboden 2 hochgezogen werden. Es ist auch vorteilhaft, die Gasaustrittskammer 11 und das Schutzrohr 17a entsprechend zu schützen.As can be seen from FIG. 1, the protective layer 15 can be pulled up to the tube sheet 2 , albeit with a smaller thickness. It is also advantageous to protect the gas outlet chamber 11 and the protective tube 17 a accordingly.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Kühlfluidverteilung- und -sammeleinrichtung im wesentlichen von dem Rohrboden 2 und der Trennwand 7 bestimmt wird, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in dem Mantel 1 ein Verteiler/Sammler 23 vorgesehen, der sich in Achsenrichtung in den Mantel 1 hineinerstreckt. In dem Sammler 23 ist ein Ringeinbau 24 eingesetzt, der eine mit einem Kühlfluideintrittsstutzen 25 in Verbindung stehende Kühlfluideintrittskammer 26 bestimmt, mit der die Schenkel 5 der U-Rohre in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise verbunden sind. Der verbleibende Innenraum 27 des Verteilers/Sammlers 23 stellt eine Kühlfluidsammelkammer 27 dar, mit der die Schenkel 6 der Rohre 3 in entsprechender Weise verbunden sind. Die Eintrittsöffnung 13a des Gasrückführungsrohres 13 ist trichterartig aufgeweitet und der Verteiler/Sammler erstreckt sich bis in den Trichter hinein.While the Kühlfluidverteilung- and -sammeleinrichtung essentially of the tube plate 2 and the partition wall is determined 7 in the embodiment of Fig. 1, a distributor / collector, in the embodiment shown in FIG. 2 in the jacket 1 23 is provided which extends in the axial direction stretched into the jacket 1 . In the collector 23 , a ring installation 24 is inserted, which defines a cooling fluid inlet chamber 26 connected to a cooling fluid inlet connector 25 , to which the legs 5 of the U-tubes are connected in the manner shown in FIG. 2. The remaining interior 27 of the distributor / collector 23 represents a cooling fluid collection chamber 27 , with which the legs 6 of the tubes 3 are connected in a corresponding manner. The inlet opening 13 a of the gas return pipe 13 is widened like a funnel and the distributor / collector extends into the funnel.

Zwischen den Führungshemden 18, 19 und 20 erstrecken sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 noch senkrecht zur Achse des Mantels zwei Führungsbleche 28, die eine Queranströmung der Rohrschenkel gewährleisten. Selbstverständlich können solche Einbauten auch in der Hauptheizfläche 14b bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet werden.In the embodiment according to FIG. 2, two guide plates 28 still extend between the guide shirts 18 , 19 and 20 , which ensure a transverse flow against the pipe legs. Of course, such internals can also be used in the main heating surface 14 b in the embodiment according to FIG. 1.

Bei dem Wärmetauscher tritt das heiße Gas z. B. mit einer Temperatur von 520°C und einem Druck von 30 bar in den Gaseintrittsraum ein und umspült dort die Gasaustrittskammer 11. Die Gasaustrittskammer 11 und gegebenenfalls der untere Abschnitt des Gasrückführungsrohres erreichen keine oberhalb 500°C liegende Temperatur auf ihrer Wandaußenseite, da sie von dem auf beispielsweise 380°C abgekühlten abströmenden Gas durchströmt werden. Die heißen Gase strömen in den Ringraum 14a und werden dort mittels in ihn hineinragender Abschnitte der U-Rohre 3 (Vorschaltheizfläche) auf eine Temperatur abgekühlt, z. B. 500°C, die für die Materialien der Regeleinrichtung nicht mehr schädlich sind. Die das Gas nach Durchströmen des Ringraumes 14a führenden Strömungshemden als auch der Abschnitt des Führungsrohres 13 im Ringraum 14b werden auf der Innenseite durch das kältere bereits abgekühlte Gas abgekühlt, so daß auch im Eintrittsbereich in die Hauptheizfläche immer gleich oder unter 500°C gehalten werden können, obwohl die Gaseintrittstemperatur in den Gaseintrittsraum 9 über 500°C liegt.In the heat exchanger, the hot gas occurs z. B. at a temperature of 520 ° C and a pressure of 30 bar in the gas inlet space and washed around the gas outlet chamber 11th The gas outlet chamber 11 and, if appropriate, the lower section of the gas return pipe do not reach a temperature on the outside of the wall above 500.degree. C., since they are flowed through by the outflowing gas cooled to, for example, 380.degree. The hot gases flow into the annular space 14 a and are cooled to a temperature there by means of sections of the U-tubes 3 (pre-heating surface) projecting into it. B. 500 ° C, which are no longer harmful to the materials of the control device. The gas after flowing through the annular space 14 a leading flow shirts as well as the portion of the guide tube 13 in the annular space 14 b on the inside by the colder already cooled gas is cooled so that also held in the inlet region in the Hauptheizfläche always equal to or less than 500 ° C can be, although the gas inlet temperature in the gas inlet chamber 9 is above 500 ° C.

Claims

1. Heat exchanger for the controlled cooling of hot gases, in particular from the steam reforming process, by a cooling fluid, with U-shaped tubes ( 3 ) which are arranged within a jacket ( 1 ) and with a cooling fluid distribution and collecting device are connected and serve as the heating surface for the heat exchange between the hot gas and the cooling fluid, a gas inlet space ( 9 ) for the hot gas and a gas outlet space ( 11 ) for the cooled gas, a control device ( 13 , 16 ) arranged in the jacket axis for the controlled one Supply of a variable portion of hot gas to the cooled gas and with connecting pieces for the supply and discharge of gas or cooling fluid, characterized in that a gas outlet chamber ( 11 ) is formed in the gas inlet chamber ( 9 ) formed by a jacket section provided with a corrosion protection layer ( 15 ). is arranged, which is only in the vicinity of the cooling fluid distribution and collection device stretching gas return pipe ( 13 ) is connected, with the jacket delimiting an annular space ( 14 ) into which the hot gas enters and in which the U-tubes ( 3 ) through which the cooling fluid flows are arranged so that the annular space ( 14 ) is one of the Gas inlet chamber ( 9 ) adjoining a first section ( 14 a) which defines an axially flow through the pre-heating surface and in which at least the inner surface of the jacket ( 1 ) is provided with a protective layer ( 15 ) and one adjacent to the cooling fluid distribution and collection device ( 2 , 23 ) and a main heating surface defining second section ( 14 b) that the control device ( 13 b, 16 ) is arranged in the transition between the pre-heating surface ( 14 a) and the main heating surface ( 14 b) in order to partially cooled gas through the pre-heating surface in the gas return pipe ( 13 ), and that in the main heating surface ( 14 b) gas guide internals ( 18 , 19 , 20 , 21 ) are provided to continue the gas under he cooling to the inlet end ( 13 a) of the gas supply pipe.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that all U-tubes ( 3 ) to the gas inlet space ( 9 ) pre-stretch.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the control device has a in the gas return pipe ( 13 ) rotatable or axially displaceable slide ( 16 ), the corresponding openings ( 13 b) in the wall of the gas return pipe ( 13 ) are assigned.

4. Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the protective layer ( 15 ) is also applied in the second section ( 14 b) of the annular space ( 14 ) on the inner surface of the jacket ( 1 ).

5. Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the protective layer ( 15 ) also on the outside of the gas outlet chamber ( 11 ) and substantially on the portion of the gas return pipe ( 13 ) extending in the first annular space section ( 14 a) is applied.

6. Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that in the first annular space section ( 14 a) is formed on the associated gas return section, a gas guide nose to be extended to the jacket ( 15 a).

7. Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling fluid distribution and collection device has a tube sheet ( 2 ) in which the tubes ( 3 ) are inserted from one side and on the other side by means of a partition ( 7 ) a fluid inlet chamber ( 6 ) and a fluid outlet chamber ( 8 ) are formed.

8. Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling fluid distribution and collection device has an axially extending distributor / collector ( 23 ), in the outer surface of which the tubes ( 3 ) are inserted and which is inside by a Ring installation ( 24 ) is divided into a fluid inlet chamber and a fluid outlet chamber.