DE6902587U - Vorrichtung zur dampferzeugung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft die Dampferzeugung mittels Eigenwärme heißer Gase von chemischen Hochdruckreaktoren oder anderen Gasquellen.

Insbesondere betrifft die Neuerung die Ausführung eines Siederohrkessels, welcher insbesondere die Dampferzeugung in denjenigen Fällen aufrechterhält, in welchen sich Festkörper auf den Röhren niederschlagen.

Mit der Neuerung wurde eine Einheit zur Dampferzeugung durch Wärmetausch zwischen Wasser und Heißgasen geschaffen. Die Einheit besteht aus einem senkrechten Siederohrkessel mit einer oberen Wasser- und Dampfsammelkammer und einer unteren Wassereinlasskammer welche durch eine dritte Kammer voneinander getrennt sind. Die dritte Kammer weist eine Ummantelung auf, innerhalb welcher eine Gruppe bzw. ein Bündel im Wesentlichen senkrecht angeordneter Röhren angeordnet ist. Die Röhren sind abgedichtet zueinander in

Röhrenplatten vorgesehen. Diese Röhrenplatten bzw. Röhrenbleche bilden Unterteilungen oder Wände, welche die Kammern voneinander trennen. Ein im Wesentlichen zylindrischer, mit offenen Enden versehener Mantel umgibt das Röhrenbündel innerhalb der Ummantelung, wodurch ein ringförmiger Zwischenraum zwischen der Ummantelung und dem zylindrischen Mantel geschaffen ist. Dieser Zwischenraum steht mit dem Inneren des Mantels an dessen Enden in offener Verbindung. Ein seitlicher Einlass für Heißgase verläuft durch die Ummantelung in den Raum innerhalb des zylindrischen Mantels und zwar in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Kammer. Ein Leitblech ist innerhalb des zylindrischen Mantels in der Höhe des Gaseinlass vorgesehen, um zu verhindern, dass die eingeleiteten Gase direkt die Röhren beaufschlagen. Der ringförmige Raum ist durch eine im Wesentlichen horizontale, feuerfeste Wand bzw. Scheidewand zwischen Ummantelung und zylindrischem Mantel in zwei Bereiche unterteilt. Diese Trennwand ist vorzugsweise auf der Höhe des Gaseinlasses angeordnet. Zwei Gasauslässe in der Ummantelung sind jeweils übereinander so angeordnet, dass einer überhalb der Trennwand und einer unterhalb der Trennwand zu liegen kommt.

Vorzugsweise sind die Gasauslässe mit unabhängig voneinander bedienbaren Steuerventilen bzw. Schiebern ausgestattet.

Vorzugsweise ist das Leitblech von röhrenförmiger Form und koaxial mit dem Mantel und dem Röhrenbündel angeordnet und kürzer als der zylindrische Mantel selbst. Das Leitblech kann perforiert sein, wobei die Perforationen bzw. Löcher in vom Gaseinlass abgewandter Lage angeordnet sind.

Die mit Ventilen bzw. Schiebern versehenen Auslässe sind vorzugsweise in dem Gaseinlass diametral gegenüberliegender Position angeordnet.

Es ist vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen, um Wasser und Dampf oder andere Reinigungs- und Spülmittel von außerhalb der Ummantelung in diese und in den zylindrischen Mantel einzuführen, so dass Niederschläge von der Oberfläche der Röhre und aus dem Zwischenraum der Röhren und des zylindrischen Mantels entfernt werden können. Gleichfalls ist eine Vorrichtung vorgesehen, um Ausspülungen und/oder Kondensate aus der das Röhrenbündel enthaltenden Kammer abzulassen.

Um die Röhren erneuern bzw. reparieren zu können, ist die Einheit vorteilhafterweise so aufgebaut, dass durch Entfernen der Endabdeckungen der gesamte Flächenbereich der Rohrplatten zugänglich ist.

Die Einheit kann an einen einzelnen Dampfkessel angeschlossen werden, wobei Dampf und Wasser von der Druckkammer zum Kessel aufsteigen (beispielsweise zu einem Einlass überhalb des darin befindlichen Wasserniveaus). Die Wasserrückführung geschieht über einen im Wesentlichen senkrechten Abzug vom Dampfkessel zur Wassereinlasskammer. Der Abzug kann außerhalb der Ummantelung verlaufen.

Vorteilhafterweise werden mehr als eine Einheit, beispielsweise zwei Einheiten an einen gemeinsamen Dampfkessel bzw. an mehrere Dampfkessel angeschlossen und in Kombination oder einzeln betrieben, was von den jeweiligen Erfordernissen und dem zur Verfügung stehenden Gasvorrat abhängt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Figur 1 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Dampferzeugereinheit; Figur 2 ist eine Draufsicht der Einheit; Figur 3 ist eine Außenansicht einer aus zwei Einheiten bestehenden Anordnung mit einem gemeinsamen Dampfkessel.

Die Einheit 1 nach der Neuerung ist in einem Hochdruckkessel bzw. eine Kammer 2 für Wasser und Dampf mit einem daran befindlichen Dampfauslass 12, in eine Wassereinlasskammer 3 mit einem daran befindlichen Wassereinlass 23 und in eine zentral angeordnete Wärmetauscherkammer 4 unterteilt. Die Unterteilung geschieht mit Hilfe von Rohrplatten 5 und 6, durch welche gerade, senkrecht angeordnete Wasserrohre 7 verlaufen und an welche die Enden der Rohre auf bekannte Weise durch Schmieden oder Schweißen angebracht sind. In Figur 1 der Zeichnungen sind lediglich zwei Wasserröhren der gesamten Gruppe dargestellt, welche normalerweise als Röhrenbündel bezeichnet ist.

Das Röhrenbündel wird von einem zylindrischen Mantel 8 umgeben, welcher einen ringförmigen Raum zwischen sich und dem Mantel der Einheit 1 belässt. Dieser ringförmige Raum ist durch einen feuerbeständigen Ring 10 in zwei Abschnitte 9a und 9b unterteilt. Der feuerfeste bzw. feuerbeständige Ring 10 ist auf der Höhe eines mittig angeordneten Gaseinlasses 11 zwischen der äußeren Hülle der Einheit und dem zylindrischen Metallmantel 8 eingepasst. Der Mantel ist kurz vor den Rohrplatten begrenzt, so dass die ringförmigen Bereiche bzw. Abschnitte 9a und 9b gegenüber dem Raum innerhalb des Mantels an den Enden des Röhrenbündels offen liegen.

Der Gaseinlass 11 ist mit einem hitzebeständigen Material 12 ausgekleidet und verläuft durch den ringförmigen Raum in den Mantel 8; er bildet mit dem Ring 10 eine Scheidewand und unterteilt den Raum somit in zwei Bereiche.

Auf der Höhe des Gaseinlasses 11 ist ein zylindrisches Leitblech 13 vorgesehen, welches so angeordnet ist, dass es die heißen Einlassgase nach oben und
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unten über das Röhrenbündel leitet, wo die Gase nach außen um die Enden des Mantels in die ringförmigen Bereiche 9a und 9b angeleitet werden. Von dort gelangen die Gase durch mit Ventilen versehene

Auslässe 14 und 15 nach außen. Je nach Einstellung der Ventile bzw. Schieber (nicht dargestellt) der Auslässe 14 und 15 ist ersichtlich, dass die Führung der Gase über die oberen und unteren Teile des Röhrenbündels gleichförmig oder ungleichförmig proportioniert werden kann. Die nach außen geführte Strömung des Gases kann auch über einen Teil des Bündels und über eine Hälfte des ringförmigen Raumes und dessen Auslass geschehen.

Falls der Raumbereich im Röhrenbündel durch sich niederschlagende Festkörper blockiert oder teilweise blockiert und dadurch eine verringerte Gasströmung in einer Richtung hervorgerufen wird, kann dem durch eine verstärkte Strömung in der anderen Richtung entgegengewirkt werden.

Um das Entfernen von Niederschlägen zu erleichtern sind Einlässe 16 für das Wasser oder für den Dampf als auch eine Abflussvorrichtung 17 vorgesehen. Um die Röhren zu reparieren und warten zu können, sind die Endabdeckungen der Einlass- und Auslasskammern 3 und 2 vorteilhafterweise so konstruiert, dass sie sofort abnehmbar sind, d.h. sie werden mit Hilfe von Bolzen 18 befestigt. Wenn sie abgenommen sind, ist die gesamte Fläche der Rohrplatten 5 und 6 zugänglich.

Wie in Figur 3 der Zeichnungen zu ersehen ist, sind zwei Dampferzeugereinheiten normalerweise mit Hilfe von Abzügen 20 und mittels Steigleitungen 21 an einen Dampfkessel angeschlossen. Jede der Einheiten weist jeweils eine Kapazität von 50% des erforderlichen Durchsatzes auf. Durch die dargestellte Anordnung wird die natürliche Zirkulation des Wassers ermöglicht; zudem verringert sich die Möglichkeit, dass sich Dampf in den Abzügen bildet und den Kreislauf bzw. die Zirkulation beeinträchtigt. Mit Hilfe der dargestellten Anordnung wird gleichzeitig gewährleistet, dass sogar im Falle einer vollkommenen Blockierung des Raumbereiches des Röhrenbündels in einem oder in beiden der Dampferzeugereinheiten trotzdem der gesamte Gasdurchsatz des chemischen Reaktors oder ein großer

Teil davon gehandhabt werden kann. Der Betrieb mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung gestaltet sich demnach flexibel, sogar für den Fall, dass die Röhrenbündel verschmutzen.

Ein Vorteil der dargestellten Konstruktion besteht darin, dass der Mantel 8 gewährleistet, dass die heißen Einlassgase über die Röhren geführt und bei einer verhältnismäßig geringen Temperatur in die ringförmigen Bereiche 9a und 9b geleitet werden. Die Ventile bzw. Schieber für die Auslässe 14 und 15 können deshalb von herkömmlicher Konstruktion sein.

Ein weiterer Vorteil der dargestellten Vorrichtung besteht darin, dass die Gase bereits teilweise abgekühlt sind, wenn sie in Berührung mit den Rohrplatten 5 und 6 gelangen. Die Rohrplatten können deshalb dünner gefertigt werden, so dass die geringere Temperatur und die reduzierte Dicke der Rohrplatte den Temperaturgradienten verringern. Die Gefahr einer Dampf-Vernebelung der unteren Rohrplatte 6 ist ebenfalls verringert.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Dampferzeugung durch Wärmetausch zwischen Wasser und Heißgasen, dadurch gekennzeichnet, dass ein senkrecht angeordneter Siederohrkessel (1) mit einer oberen Wasser- und Dampfsammelkammer (2) und einer unteren Wassereinlasskammer (3) ausgestattet ist, welche durch eine dritte Kammer (4, 8) voneinander getrennt sind, dass die dritte Kammer aus einer Ummantelung gebildet ist, innerhalb welcher ein Bündel senkrecht angeordneter, zueinander abgedichteter Röhren (7) in Röhrenplatten (5) gehalten ist, wobei die Röhrenplatten oder -bleche Unterteilungen für die Kammern bilden, dass ein im Wesentlichen zylindrischer, mit offenen Enden versehener Mantel (8) das Röhrenbündel innerhalb der Ummantelung umgibt und einen ringförmigen Raum zwischen der Ummantelung und sich bildet, wobei der ringförmige Raum mit dem Inneren des Mantels (8) an dessen Enden in offener Verbindung steht, dass in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Kammer ein seitlicher Einlass (11) für Heißgase durch die Ummantelung in den Raum innerhalb des Mantels (8) geführt ist, dass ein Leitblech (13) innerhalb des Mantels (8) in der Höhe des Heißgaseinlasses vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die eingeleiteten Gase direkt auf die Röhren auftreffen, dass der ringförmige Raum (9a, 9b)

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasauslässe mit unabhängig voneinander bedienbaren Absperrorganen ausgestattet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (13) von rohrförmiger Form und koaxial mit dem Mantel und dem Röhrenbündel ist und das das Leitblech kürzer ist als der Mantel (8).

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe (14, 15) diametral gegenüber dem Gaseinlass (11, 11a) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (16) zum Einleiten von Wasser und Dampf oder anderer Reinigungs- und Spülmittel von außerhalb der Ummantelung in den Innenbereich der Ummantelung und des Mantels, um Niederschläge von der Oberfläche der Röhren und aus den Zwischenbereichen der Röhren und des Mantels zu entfernen, und eine Vorrichtung (17) um Spülmittel und/oder Kondensate aus der das Röhrenbündel enthaltenden Kammer abzuleiten.