DE630556C

DE630556C - Upright pipe preheater, especially for heating lye for pulp boiling

Info

Publication number: DE630556C
Application number: DEC49561D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bock
Original assignee: Carl Canzler GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Canzler GmbH and Co KG
Priority date: 1934-08-18
Filing date: 1934-08-18
Publication date: 1936-05-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laugenvorwärmer für Zellstoffkocher. Früher wurde in die Zellstoffkocher, die bis zu 300 cbm und mehr Inhalt haben, der Heizdampf unmittelbar eingeblasen und das Kochen ohne zwangsweise Umwälzung der Lauge durchgeführt. In neuerer Zeit ist man aber zu dem Kochen nach dem Umlaufverfahren übergegangen. Dabei wird oben oder unten am Zellstoffkocher die Lauge durch eine Pumpe abgesaugt, zwecks Erwärmung durch einen Vorwärmer gepreßt und dann dem Kocher wieder zugeführt. Dieses Verfahren bietet große Vorteile durch Zeitersparnis beim Kochprozeß, durch bessere Aufschließung des Holzes und durch bessere Ausnutzung der Chemikalien, also des Calciumbisulfites, aus dem die Lauge zum Aufschließen des Holzes besteht. Man nahm jedoch bei den bisher verwendeten Vorwärmern wenig Rücksicht auf eine den besonderen Erfordernissen angepaßte, einwandfreie Dampfführung und ließ den Dampf sich selbst seinen Weg zwischen dem Rohrbündel suchen. Eine schlechte Wärmeausnutzung und schnelles Verschmutzen waren die Folgen.The invention relates to a preheater for pulp digesters. Previously The heating steam was put into the cellulose digesters, which have a capacity of up to 300 cbm and more blown in immediately and cooking without forcing the Lye carried out. More recently, however, the circulation method has been used passed over. At the top or bottom of the digester, the lye is passed through a Pump sucked off, pressed through a preheater for heating and then fed back to the cooker. This method offers great advantages by saving time during the cooking process and by better opening up the Wood and through better utilization of chemicals, i.e. calcium bisulfite where the lye is used to unlock the wood. However, the ones used so far were used Preheating little consideration for a flawless steam supply adapted to the special requirements and left the steam will find its way between the tube bundle. A bad Heat utilization and rapid soiling were the consequences.

Die Erfindung betrifft einen nach dem Umlaufverfahren arbeitenden stehenden Röhrenvorwärmer, der in bekannter Weise mit Laugenrohren ausgerüstet ist, die ebenso wie der zur Zuführung der Lauge dienende, über den Rohren angeordnete, nach unten sich erweiternde Trichter aus einem Metall von größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des Gehäusemetalls bestehen und die auf dem die untere Rohrplatte bildenden Boden des Gehäuses starr befestigt sind, während die mit ihnen verbundenen Teile zur Laugen- und Dampfführung infolge Einschaltung von dichtenden Gleitführungen sich gegen den Gehäusemantel axial verschieben können. Erfindungsgemäß wird bei einem derartigen Vorwärmer eine besonders gute Dampfführung und gute Wärmeausnutzung dadurch erreicht, daß der obere Teil der Laugenrohre mit einem gelochten Mantel umkleidet ist, der sich oben an die obere Rohrplatte und unten an einen Ring mit gleitender Dichtung anschließt, so daß der in der Höhe des gelochten Mantels eingeführte Dampf durch den Mantel hindurch radial zwischen die oberen Teile der Rohre einströmt.The invention relates to an upright tube preheater operating according to the circulation method, which is equipped in a known manner with lye pipes, as well as the serving to supply the lye, arranged above the pipes and expanding downwards Funnels made of a metal with a greater coefficient of thermal expansion than that of the housing metal and which on are rigidly attached to the bottom of the housing forming the lower tube plate, while the parts connected to them for the lye and steam supply as a result of the activation of sealing sliding guides can move axially against the housing jacket. According to the invention With such a preheater, particularly good steam guidance and good heat utilization is achieved by that the upper part of the lye pipes is covered with a perforated jacket that adjoins the upper tube plate at the top and a ring with a sliding seal at the bottom, so that the steam introduced at the level of the perforated jacket passes through the jacket flows through it radially between the upper parts of the tubes.

Hierdurch wird ein guter und gleichmäßig verteilter Dampf zutritt zu dem Rohrbündel erreicht, so daß alle Rohre von dem Dampf umspült werden. Auf seinem weiteren Weg wird der Dampf erfindungsgemäß derart geführt, daß der von dem Ring nach unten sich erstreckende Teil der Rohre durch radial in bezug auf den Querschnitt des Vorwärmers angeordnete, unten offene Taschen in einzelne Gruppen unterteilt ist, durch die der Dampf in axialer Richtung hindurchströmt.As a result, a good and evenly distributed steam access to the tube bundle is achieved, so that all pipes are washed by the steam. On its further path, the steam is guided according to the invention in such a way that that the portion of the tubes extending downward from the ring through radially in With respect to the cross section of the preheater arranged, open at the bottom pockets into individual Groups is divided through which the steam flows in the axial direction.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Dampf nur die Rohre umspült und von den toten Räumen des Vorwärmers fern-This measure ensures that the steam only flows around the pipes and from away from the dead spaces of the preheater

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Heinrich Bock in Düren, RhId.Heinrich Bock in Düren, RhId.

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gehalten wird, wobei durch die hierdurch bewirkte hdb'e ©ä%ripfge%chwindigkeit auch die gute Wärmeausnutzung gewährleistet bleibt. Ein Verlagern bzw. Anlegen der im -wesefep liehen frei herabhängenden Taschen an -JfJ-M Rohre und damit eine Verschlechterung'.^ef' Dampfführung wird nach der Erfindung da?* durch verhindert, daß zwischen den unteren Enden der Taschen ein Abstandhalter für ίο diese angebracht ist, bestehend aus einer Büchse, durch die ein auf der unteren Rohrplatte errichteter Bolzen axial hindurchgreift. Ein der Erfindung gemäß ausgebildeter Vorwärmer sei an Hand der Zeichnung geschildert, und zwar zeigt:is maintained, with the resulting hdb'e © ä% ripfge% speed also ensuring good heat utilization. A shifting or application of the loan in -wesefep freely hanging pockets -JfJ-M tubes, and thus a deterioration '. ^ Ef' steam guide is because according to the invention? * By preventing between the lower ends of the pockets, a spacer for ίο this is attached, consisting of a bushing through which a bolt erected on the lower tube plate engages axially. A preheater designed according to the invention is described with reference to the drawing, namely shows:

Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch den Vorwärmer, währendFig. Ι a vertical section through the preheater, while

Abb. 2 einen Querschnitt und Abb. 3 eine Einzelheit wiedergibt. ao Der Vorwärmer ist in bekannter Weise als Röhrenvorwärmer ausgebildet, bei dem die Lauge durch Röhren und der ■ Heizdampf durch den die Röhren umgebenden Raum geleitet wird.Fig. 2 shows a cross section and Fig. 3 shows a detail. ao The preheater is designed in a known manner as a tube preheater, in which the Lye is passed through pipes and the ■ heating steam is passed through the space surrounding the pipes will.

a₅ Die senkrechten Rohre α, die zur Verdeut-. lichung anderer Teile unten abgebrochen dargestellt sind, sitzen in einer oberen Rohrplatte b und einer unteren Rohrplatte c. Die Lauge wird durch einen Trichter d oben zugeführt und durch einen abgebrochen dargestellten umgekehrten Trichter e nach Erwärmung abgeleitet. Der Heizdampf tritt durch einen Stutzen f des Gehäuses g ein und durch den Stutzen h aus, nachdem er die Rohre umspült hat.a ₅ The vertical tubes α, which for clarification. Other parts shown broken off below are located in an upper tube plate b and a lower tube plate c. The lye is fed in through a funnel d at the top and discharged through an inverted funnel e , shown broken off, after it has been heated. The heating steam enters through a nozzle f of the housing g and exits through the nozzle h after it has washed around the pipes.

Der obere Teil der Rohre α ist mit einem gelochten Mantel i umgeben, der einerseits an die obere Rohrplatte b und anderseits an den Ring k angeschlossen ist.. Der untere Teil der Rohre α ist in besondere Gruppen unterteilt, die, wie es Abb. 2 erkennen läßt, je für sich durch Taschen / umgeben sind. Diese Taschen Z sind oben an den Ring k angeschlossen und unten offen. Oben ist der sternförmige Raum zwischen den Taschen abgedeckt. Der durch den Stutzen / eintretende Dampf geht also zunächst in radialer Richtung durch die gelochte Wand i hindurch und umspült den oberen Teil der Rohre α im wesentlichen ebenfalls in radialer Richtung, worauf er dann die einzelnen Taschen I in der Richtung nach unten durchströmt und sich hierbei an den Rohren α in der Längsrichtung entlang bewegt, bis er zuletzt nach dem Stutzen/z. abgelenkt wird. Auf die obere Rohrplatte b und auf die untere Rohrplatte c sind dünnere Platten m und η aufgeschraubt, die mit düsenartigen Durchlässen für die Lauge ausgerüstet sind.The upper part of the tubes α is surrounded by a perforated jacket i , which is connected to the upper tube plate b on the one hand and to the ring k on the other. The lower part of the tubes α is divided into special groups, which, as shown in Fig. 2 can be recognized, each for itself by pockets / are surrounded. These pockets Z are connected at the top to the ring k and open at the bottom. At the top, the star-shaped space between the pockets is covered. The steam entering through the nozzle / entering then first goes in the radial direction through the perforated wall i and washes around the upper part of the tubes α essentially also in the radial direction, whereupon it then flows through the individual pockets I in the downward direction and thereby moves along the tubes α in the longitudinal direction until it is finally after the nozzle / z. is distracted. Thinner plates m and η , which are equipped with nozzle-like passages for the lye, are screwed onto the upper tube plate b and onto the lower tube plate c.

Diese Düsenplatten m und η bestehen ebenso wie die übrigen von der Lauge berührten Teile, also die Trichter d und e, sowie die Rohre α selbst, aus einem gegen den Angriff der Lauge besonders widerstandsfähigen Me-Öfjall, vorzugsweise V4A-Stahl, während die f|$>rigen Teile, insbesondere der Gehäusei-Häantelg, aus gewöhnlichem Eisen bestehen. 'Bei den vorkommenden hohen Temperaturen und den vorhandenen großen Abmessungen in der Höhenrichtung haben die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der benutzten Metalle Relativbewegungen zwischen dem Gehäusemantel g einerseits und dem die Rohre α oben umgebenden gelochten Mantel i nebst dem damit verbundenen Einlauftrichter d anderseits zur Folge. Die sonst hierbei auftretende schädliche Spannung wird zunächst dadurch verhindert, daß zwischen dem engen Teil des Trichters d und der auf dem Gehäusemantel g aufgesetzten sich verengenden Haube 0 eine Stopfbüchse £ eingeschaltet ist, welche die Relativbewegung zuläßt, ohne Dampf durchtreten zu lassen. Zu ähnlichem Zweck ist zwischen den Ring k und den Gehäusemantel g eine Labyrinthdichtung q eingeschaltet, die an dieser Stelle ausreicht, um einen unmittelbaren Durchgang des noch hochgespannten Dampfes zu verhüten, aber auch wegen des größeren Durchmessers hier einer stopfbüchsenartigen Dichtung vorzuziehen ist.These nozzle plates m and η , like the other parts in contact with the lye, i.e. the funnels d and e, as well as the tubes α themselves, consist of a Me-Öfjall, preferably V4A steel, which is particularly resistant to attack by the lye, while the f | $> other parts, especially the housing handle, are made of ordinary iron. With the high temperatures occurring and the large dimensions present in the height direction, the different coefficients of thermal expansion of the metals used result in relative movements between the housing jacket g on the one hand and the perforated jacket i surrounding the pipes α at the top together with the inlet funnel d connected to it on the other hand. The damaging tension that otherwise occurs is first prevented by the fact that a stuffing box £ is inserted between the narrow part of the funnel d and the narrowing hood 0 placed on the housing shell g , which allows the relative movement without allowing steam to pass through. For a similar purpose, a labyrinth seal q is inserted between the ring k and the housing jacket g , which is sufficient at this point to prevent the steam still under high tension from passing through, but is also preferable to a stuffing box-like seal because of the larger diameter.

Da die Festigkeit der unteren Rohrplatte c, die mit dem Gehäusemantel fest verschraubt ist, der Vorschrift gemäß für den höchsten Druck berechnet werden muß, so ist sie besonders biegungsfest eingerichtet, und zwar dadurch, daß ein Stahlgußstern j mit der Platte fest verschraubt ist. Der in der Mitte befindliche Stehbolzen r geht durch eine Büchse tt hindurch, die an einem zwischen den unteren ,Enden der Taschen I angebrachten Abstandhalter'sitzt.Since the strength of the lower tube plate c, which is firmly screwed to the casing shell, must be calculated according to the regulations for the highest pressure, it is particularly resistant to bending, in that a cast steel star j is firmly screwed to the plate. The stud bolt r located in the middle goes through a bushing tt which is seated on a spacer attached between the lower ends of the pockets I.

Wie ersichtlich, sind die Relativbewegungen, die infolge der ,verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten entstehen, vor allem dadurch ermöglicht, daß die Laugenrohre a nur am Boden des eisernen Gehäuses, also an der unteren Rohrplatte c, starr befestigt sind, während sie sich zusammen mit ihren Zubehörteilen, die zur Zuführung der Lauge und zur Dampfführung dienen, gegen den Gehäusemantel g in axialer Richtung verschieben können, wobei diese Verschiebungen infolge der Einschaltung von Gleitführungen mit Dichtungen ohne Dampf durchtritt ermöglicht werden. Solche dichtenden Gleitführungen sind die Stopfbüchse p, die Labyrinthdichtung q und auch der Stehbolzen r mit der .Büchse«. Die erfindungsgemäß ausgebildete Dampfführung wird, wie dargetan, dadurch erreicht, daß der Dampf infolge der Einschaltung des gelochten Mantels i in Zusammen- As can be seen, the relative movements that arise as a result of the different coefficients of thermal expansion are made possible primarily by the fact that the lye pipes a are only rigidly attached to the bottom of the iron housing, i.e. to the lower pipe plate c , while they move together with their accessories, which are used to supply the lye and to conduct steam, can move against the housing jacket g in the axial direction, these displacements being made possible as a result of the inclusion of sliding guides with seals without steam passing through. Such sealing sliding guides are the stuffing box p, the labyrinth seal q and also the stud bolt r with the "bushing". The steam guide designed according to the invention is, as shown, achieved in that the steam as a result of the inclusion of the perforated jacket i in combination

wirkung mit der Labyrinthdichtung q den oberen Teil der Laugenrohre in radialer Richtung umspült, worauf er dann, um einem zu großen Geschwindigkeitsverlust und dadurch einer schlechteren Wärmeübertragung entgegenzuarbeiten, durch die Taschen I der verschiedenen Röhrengruppen in axialer Richtung hindurchgeleitet wird. Mit dieser Einrichtung, die der großen Eintrittsgeschwindigkeit des Dampfes Rechnung trägt, muß aber auch eine Einrichtung verbunden werden, welche eine große Umlaufgeschwindigkeit der Lauge ermöglicht, da sonst leicht Gipsabscheidungen und Verkrustungen der Heizflächen eintreten können. Um den durch diese Umlaufgeschwindigkeit erheblich wachsenden Widerstand beim Einlauf und Auslauf der Lauge in und aus den einzelnen Rohren nach Möglichkeit zu verringern, sind — wie gebräuchlich — die Düsenplatten m und η vorgesehen, die mit dem Rohrspiegel genau übereinstimmen und ebenfalls aus korrosionsfestem Material bestehen. Der die Wärmeübertragung hindernde Wasserfilm auf den Laugenrohren wird in bekannter Weise dadurch zerstört, daß in bestimmten Abständen, etwa von 1 m, auf den einzelnen Heizrohren Abstreifer ν sitzen, die in Abb. 3 in größerem Maßstab dargestellt sind.effect with the labyrinth seal q washes around the upper part of the tubing in the radial direction, whereupon it is passed through the pockets I of the various tube groups in the axial direction in order to counteract excessive loss of speed and thus poor heat transfer. With this device, which takes into account the high entry speed of the steam, a device must also be connected which enables a high circulation speed of the liquor, otherwise plaster deposits and encrustations of the heating surfaces can easily occur. In order to reduce the resistance, which increases considerably as a result of this rotational speed, as the lye enters and exits the individual pipes as far as possible, the nozzle plates m and η are provided - as is customary - which exactly match the pipe surface and are also made of corrosion-resistant material. The water film preventing the heat transfer on the lye pipes is destroyed in a known manner by the fact that scrapers ν sit on the individual heating pipes at certain intervals, for example of 1 m, which are shown in Fig. 3 on a larger scale.

In Abb. r sind einige dieser Abstreifer ν ebenfalls angedeutet.Some of these scrapers ν are also indicated in Fig. R.

Claims

Patent claims:

i. Upright tube preheater, especially for heating lye for cellulose boiling with lye tubes, which, like the funnel which is used to supply the lye and which is arranged above the tubes and widening downwards, are made of a metal with a higher coefficient of thermal expansion than that of the housing metal and which on the lower one The bottom of the housing forming the tube plate are rigidly attached, while the parts connected to them for the lye and steam supply can move axially against the casing shell as a result of the engagement of sealing sliding guides, characterized in that the upper part of the lye tubes (α) with a perforated casing ( i) is encased, which connects at the top to the upper tube plate (m) and at the bottom to a ring (k) with a sliding seal, so that the steam introduced at the level of the perforated jacket (i) through the jacket radially between the upper Parts of the tubes (a) flows in.

2. Preheater according to claim 1, characterized in that the part of the tubes (a) extending downward from the ring (k) is divided into individual groups by pockets (I) which are arranged radially with respect to the cross section of the preheater and which are open at the bottom through which the steam flows in the axial direction.

3. Preheater according to claim 2, characterized in that a spacer is attached for this between the lower ends of the pockets (I) , consisting of a sleeve (u) through which a bolt (r) erected on the lower tube plate (s) axially engages through.

For this purpose ι sheet of drawings