DE4400070C1

DE4400070C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE4400070C1
Application number: DE19944400070
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl Ing Jekerle
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Arvos GmbH
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2014-01-05

Abstract

In order to clean the inner tubes, through which dusty, hot gases flow, of a heat exchanger formed from double-pipe batteries (coils), the annular space between the inner and outer tubes of the double-pipe battery being provided with spacers and having coolant (cooling medium) flowing through them, the outer tubes of the individual tube batteries are connected to one another by impact rods at at least one level. The annular space is provided on the central axis of the impact rods with pins which have a circular cross-section and are connected to the outer tubes and project in the annular space up to a distance of approx. 1 mm from the inner tubes. The end of the pin is matched to the cross-sectional profile of the inner tube, and the outer tubes respectively provided with jacket tubes (enveloping tubes) which are fastened to the inlet and outlet manifolds, respectively, and the annular space between the outer tube and the jacket tube is filled with vibration-damping (vibration-absorbing) material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur gleichzeitigen Kühlung von staubhaltigen, heißen Gasen und Verdampfung eines Kühlmediums, der aus mehreren nebeneinander, im wesentlichen lotrecht angeordneten Doppelrohrre gistern gebildet ist, die an ihren oberen und unteren Enden, im Bereich der jeweiligen Ein- und Austrittssammler für das Kühlmedium miteinander verbun den sind, wobei die Innenrohre der Rohrregister von den zu kühlenden, staubhaltigen, heißen Gasen und der Ringraum zwischen den Innen- und Außen rohren, der mit Abstandshaltern versehen ist, vom Kühlmedium durchströmt sind.The invention relates to a heat exchanger for simultaneous cooling of dusty, hot gases and evaporation of a cooling medium that comes from several side by side, essentially vertically arranged double tubes is formed at their upper and lower ends, in the area of the the respective inlet and outlet header for the cooling medium are, with the inner tubes of the tube registers being cooled by the dusty, hot gases and the annulus between the inside and outside pipes, which is provided with spacers, flows through the cooling medium are.

Derartige Wärmetauscher oder sogenannte Spaltgaskühler finden häufig in der Verfahrenstechnik Anwendung, haben jedoch den Nachteil, daß die bisher be kannten Ausführungen eine kontinuierliche Reinigung der verschmutzten, gas führenden Innenrohre des Doppelrohrregisters nicht ohne weiteres zulassen. Um eine Reinigung bei den bekannten Ausführungen durchzuführen, muß die An lage abgeschaltet und Teile davon abmontiert werden, um die verschmutzten Innenrohre zu reinigen. Hierdurch ist die Ausfallzeit der Anlage durch die Reinigungsarbeit entsprechend lang und die Wirtschaftlichkeit der Anlage deswegen stark beeinträchtigt.Such heat exchangers or so-called cracked gas coolers are often found in the Process engineering application, however, have the disadvantage that the previously be known designs a continuous cleaning of the polluted, gas leading inner tubes of the double tube register do not allow. In order to carry out cleaning in the known designs, the An location turned off and parts of it removed to the dirty Clean inner tubes. This is the downtime of the system by the Cleaning work correspondingly long and the economy of the system therefore severely impaired.

Es ist durch die DE-PS 19 29 474 und DE-OS 22 17 005 bei der Verwendung von Doppelrohren bekannt geworden, daß der Ringspalt zwischen den inneren und äußeren Rohren mittels Abstandshaltern, die im großem Abstand über die Länge des Doppelrohres verteilt werden, konstant gehalten wird.It is through the DE-PS 19 29 474 and DE-OS 22 17 005 when using Double pipes have become known that the annular gap between the inner and outer tubes by means of spacers, which are at a large distance over the Length of the double pipe are distributed, is kept constant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile vermieden werden können.The invention has for its object a heat exchanger according to the Preamble of claim 1 to create, in which the described Disadvantages can be avoided.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs bezeichneten, bekannten Gat tung der Wärmetäuscher, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. This task is based on the well-known known Gat tion of the heat exchanger, according to the characterizing part of the claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 niedergelegt.Advantageous embodiments of the invention are in subclaims 2 laid down to 5.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine kontinuierliche Reinigung der Innenrohre des Doppelrohrregisters während des Betreibens der Anlage gewährleistet und dadurch die Verfügbarkeit und folglich die : Wirtschaftlichkeit der Anlage erheblich erhöht.The measures according to the invention ensure continuous cleaning the inner tubes of the double tube register while the system is in operation guaranteed and thereby the availability and consequently the: System efficiency increased considerably.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Fig. 1 bis 5 näher erläutert:The invention is explained in more detail with the aid of the description and FIGS. 1 to 5:

Fig. 1, zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärme tauscher, Fig. 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie ′A′-′A′ in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along line 'A' - 'A' in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie ′B′-′B′ in Fig. 2, Fig. 3 shows a section along line 'B' - 'B' in Fig. 2,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Doppelrohr mit an dem Außen rohr befestigten Stiften, Fig. 4 shows a cross section through a double pipe with pipe attached on the outer pins,

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Doppelrohr, wobei die Stifte auf einem Ring befestigt sind, der mit dem Innenrohr verbunden ist. Fig. 5 shows a cross section through a double tube, wherein the pins are attached to a ring which is connected to the inner tube.

Der Wärmetauscher in den Fig. 1 bis 5 ist aus mehreren nebeneinander, im wesentlichen lotrecht angeordneten Doppelrohrregistern 1 gebildet, die an ihren oberen und unteren Enden im Bereich eines Ein- und Austrittssammlers 10, 11 miteinander befestigt sind. Die Innenrohre 3 der Doppelrohrregister 1 werden von staubhaltigen, heißen Gasen eines nicht dargestellten Ofens von unten nach oben durchströmt, die durch einen Stutzen 7 einer Gaseintrittskam mer 8 zugeführt und durch einen Stutzen 13 einer Gasaustrittskammer 9 abgeführt werden. Die Ringräume 4 zwischen dem Innen- und Außenrohr 3, 2 sind mit auf der Mittelachse von Schlagstangen 6 angeordneten Stiften 5 versehen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und auf den Außenrohren 2 befestigt sind. Die Stifte 5 ragen bis auf einen Abstand von ca. 1 mm von der Außenwand des Innenrohres 3 in den Ringraum 4 hinein, wobei ihre freien Enden dem Querschnittsprofil des Innenrohres 3 angepaßt sind. Die Ringräume 4 sind vom Kühlmedium durchströmt das als Wasser durch den Einstrittssammler 10 zugeführt und als Dampf durch den Austrittssammler 11 abgeführt wird.The heat exchanger in FIGS. 1 to 5 is formed from a plurality of side-by-side, essentially vertically arranged double-tube registers 1 , which are fastened to one another at their upper and lower ends in the region of an inlet and outlet header 10 , 11 . The inner tubes 3 of the double tube register 1 are traversed by dust-containing, hot gases of a furnace, not shown, from bottom to top, which are fed through a nozzle 7 of a gas inlet chamber 8 and are discharged through a nozzle 13 of a gas outlet chamber 9 . The annular spaces 4 between the inner and outer tubes 3 , 2 are provided with pins 5 which are arranged on the central axis of beater bars 6 and have a circular cross section and are fastened to the outer tubes 2 . The pins 5 protrude to a distance of approximately 1 mm from the outer wall of the inner tube 3 into the annular space 4 , their free ends being adapted to the cross-sectional profile of the inner tube 3 . The annular spaces 4 are flowed through by the cooling medium which is supplied as water through the inlet header 10 and is discharged as steam through the outlet header 11 .

Außerhalb des Bereiches der Schlagstangen 6 ist der Ringraum 4 mit Abstandshaltern 18 versehen, die die Breite eines Ringspaltes 12 zwischen dem Innen- und Außenrohren 3, 2 konstant halten.Outside the area of the impact rods 6 , the annular space 4 is provided with spacers 18 which keep the width of an annular gap 12 between the inner and outer tubes 3 , 2 constant.

Für die mechanische Reinigung der von den staubhaltigen, heißen Gasen beaufschlagten Flächen der Innenrohre 3 sind die Außenrohre 2 der einzelnen Rohrregister 1 durch die Schlagstangen 6 miteinander verbunden, die auf halber Höhe zwischen den Sammlern 10, 11 angeordnet sind. Bei mehreren Ebe nen von Schlagstangen 6 sind die Abstände zwischen diesen etwa das Zwei fache des Abstandes zwischen dem Sammler 10 bzw. 11 und der Schlagstange 6.For the mechanical cleaning of the surfaces of the inner tubes 3 which are exposed to the dust-containing, hot gases, the outer tubes 2 of the individual tube registers 1 are connected to one another by the beater bars 6 , which are arranged halfway between the collectors 10 , 11 . With several levels of bumpers 6 , the distances between them are approximately two times the distance between the collectors 10 and 11 and the baton 6 .

Durch eine Klopfvorrichtung 16 werden die Schlagstangen 6 gestoßen. Die Be wegung der Schlagstange 6 wird durch eine Stoßplatte 17, die auf dem anderen Ende der Schlagstange 6 angeordnet ist, begrenzt. Durch die Stifte 5 wird der Schlagimpuls über das Außenrohr 2 auf das Innenrohr 3 übertragen. Durch die begrenzte Bewegungsfreiheit der Schlagstange 6 wird eine große Auslen kung und somit auch die damit verbundene Biegespannung in den Innen- und Außenrohren 3, 2 vermieden. Die relativ hohe Steifigkeit des Doppelrohrre gisters 1 und der hohe Doppelschlag lassen im Innenrohr 3 hochfrequente Schwingungen entstehen, die zu hohen Beschleunigungswerte auf der Innen seite des Innenrohres 3 führen.The beater bars 6 are pushed by a knocking device 16 . Be the movement of the beater bar 6 is limited by a push plate 17 which is arranged on the other end of the beater bar 6 . The impact pulse is transmitted through the outer tube 2 to the inner tube 3 through the pins 5 . Due to the limited freedom of movement of the impact rod 6 , a large deflection and thus the associated bending stress in the inner and outer tubes 3 , 2 is avoided. The relatively high rigidity of the double pipe register 1 and the high double blow cause high-frequency vibrations to occur in the inner pipe 3 , which lead to high acceleration values on the inner side of the inner pipe 3 .

Da die Schwingungen des Außenrohres 2 eher unerwünscht sind, sind beide En den der Außenrohre 2 mit Überrohren 19 und der Ringraum 15 zwischen dem Außenrohr 2 und dem Überrohr 19 mit einem schwingungsdämpfendem Material 20 ausgefüllt.Since the vibrations of the outer tube 2 are rather undesirable, both ends of the outer tubes 2 with over-tubes 19 and the annular space 15 between the outer tube 2 and the over-tube 19 are filled with a vibration-damping material 20 .

Der Wärmetauscher kann in einer vertikalen sowie auch in einer horizontalen Lage mit einem kleinen Neigungswinkel im Gleich- oder Gegenstrom versehen werden.The heat exchanger can be in a vertical as well as in a horizontal Provide the layer with a small inclination angle in cocurrent or countercurrent become.

Alternativ können im Ringraum 4 auch Stifte 22, die einen kreisförmi gen Querschnitt aufweisen, auf einem Innenrohr 3 oder auf einem Ring 21 (Fig. 5) befestigt werden, der wiederum auf einem Innenrohr 3 befestigt wird. Die Stifte 22 ragen bis auf einen Abstand von ca. 1 mm von der Innenwand des Außenrohres 2 in den Ringraum 4 hinein, wobei ihre freien Enden dem Querschnittsprofil des Außenrohres 2 angepaßt sind.Alternatively, pins 22 , which have a circular cross section, can be fastened in the annular space 4 on an inner tube 3 or on a ring 21 ( FIG. 5), which in turn is fastened on an inner tube 3 . The pins 22 protrude up to a distance of approximately 1 mm from the inner wall of the outer tube 2 into the annular space 4 , their free ends being adapted to the cross-sectional profile of the outer tube 2 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Doppelrohrregister
2 Außenrohr
3 Innenrohr
4 Ringraum
5 Stifte
6 Schlagstange
7 Stutzen
8 Gaseintrittskammer
9 Gasaustrittskammer
10 Eintrittssammler
11 Austrittssammler
12 Ringspalt
13 Stutzen
15 Ringraum
16 Klopfvorrichtung
17 Stoßplatte
18 Abstandshalter
19 Überrohr
20 Schwingungsdämpfendes Material
21 Ring
22 Stifte 1 double pipe register
2 outer tube
3 inner tube
4 annulus
5 pens
6 impact bar
7 sockets
8 gas inlet chamber
9 gas outlet chamber
10 entry collectors
11 outlet collectors
12 annular gap
13 sockets
15 annulus
16 tapping device
17 cleat
18 spacers
19 overtube
20 Vibration damping material
21 ring
22 pens

Claims

1. Heat exchanger for the simultaneous cooling of dusty, hot gases and evaporation of a cooling medium, which is formed from a plurality of side by side, essentially vertically arranged double tube registers, which at their upper and lower ends, in the area of the respective inlet and outlet manifolds for the Cooling medium are connected to each other, the inner tubes of the tube register being cooled by the dust-containing, hot gases and the annular space between the inner and outer tubes, which is provided with spacers, through which the cooling medium flows, characterized in that

a) the outer tubes ( 2 ) of the individual tube registers ( 1 ) are connected to one another on at least one level by impact rods ( 6 ).
b) on the central axis of the beater bars ( 6 ) the annular space ( 4 ) is provided with pins ( 5 , 22 ) which have a circular cross section and one end of which is firmly connected and the second end of which in the annular space ( 4 ) from the outer tubes ( 2 ) or inner tubes ( 3 ) is spaced about 1 mm, the ends of the pins ( 5 , 22 ) being adapted to the cross-sectional profile of the outer and inner tubes ( 2 , 3 ),
c) the outer tubes ( 2 ) at their ends are each provided with overtubes ( 19 ) which are attached to the inlet and outlet headers ( 10 ) and ( 11 ) and the annular space ( 15 ) between the outer tube ( 2 ) and the overtube ( 19 ) is filled with vibration-damping material ( 20 ).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pins ( 5 ) with the outer tubes ( 2 ) are connected.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pins ( 22 ) are fixed on a ring ( 21 ) which is connected to the inner tube ( 3 ).

4. Heat exchanger according to claim I, characterized in that the pins ( 22 ) are connected to the inner tubes ( 3 ).

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the area of the impact rods ( 6 ) the outer tubes ( 2 ) have a reinforced tube wall.