DE69102879T2 - GAS COOLER FOR HEAT TRANSFER BY CONVECTION. - Google Patents
GAS COOLER FOR HEAT TRANSFER BY CONVECTION.Info
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gaskühler zur Kühlung eines Stroms von Gas, hauptsächlich durch Konvektion, z.B. zur Kühlung von Gas direkt stromabwärts eines Strahlungskühlers, der Gas aus einem Vergasungsreaktor für die Vergasung fester Stoffe empfängt, umfassend einen länglichen senkrecht plazierten Druckbehälter mit einem oberen Gaseinlaß und einem unteren Gasauslaß, ein im Behälter angeordnetes Wärmeaustauschelement mit Wärmeaustauschflächen für den Durchfluß von Wasser und Wasserdampf unter hohem Druck, wobei erwähnte Wärmeaustauschflächen untereinander im wesentlichen senkrecht verlaufende Gaskanäle bilden, die sich größtenteils über die ganze Länge des Behälters erstrecken.The invention relates to a gas cooler for cooling a stream of gas, mainly by convection, e.g. for cooling gas directly downstream of a radiant cooler receiving gas from a gasification reactor for the gasification of solid materials, comprising an elongated vertically placed pressure vessel with an upper gas inlet and a lower gas outlet, a heat exchange element arranged in the vessel with heat exchange surfaces for the flow of water and water vapor under high pressure, said heat exchange surfaces forming gas channels running essentially vertically with one another, which mostly extend over the entire length of the vessel.
Ein solcher Gaskühler ist z.B. aus EP-A-0 223 912 bekannt.Such a gas cooler is known, for example, from EP-A-0 223 912.
Das von einem solchen Gasreaktor ausgelassene Gas kann einen Druck von ungefähr 30 bar und eine Temperatur von 1400ºC oder darüber aufweisen, und das Gas führt im allgemein flüssige Asche mit sich. Mit Hinblick auf ein nachfolgendes Waschen wird das Gas in mehreren Stufen auf etwa 200ºC gekühlt. Die einleitende Abkühlung wird z.B. mittels eines Strahlungskühlers vorgenommen, und in der nächsten Stufe wird die Abkühlung mittels eines Konvektionskühlers der obenerwähnten Art vorgenommen.The gas discharged from such a gas reactor may have a pressure of about 30 bar and a temperature of 1400ºC or more, and the gas generally carries liquid ash. With a view to subsequent washing, the gas is cooled in several stages to about 200ºC. The initial cooling is carried out, for example, by means of a radiation cooler, and In the next stage, cooling is carried out by means of a convection cooler of the type mentioned above.
Um den höchstmöglichen Wirkungsgrad der Anlage, in welcher das Gas hergestellt und eventuell später ausgenutzt wird, zu erreichen, ist es notwendig, die vom Gas durch Abkühlung im Gaskühler entnommene Wärme wiederzuverwenden. Dies erfolgt dadurch, daß das Wärmeaustauschelement im Kühler in einer Zweiphasenströmung unter hohem Druck von Wasser und Wasserdampf durchströmt wird, wonach der Dampf in einer angeschlossenen Dampfturbinenanlage abgesondert und ausgenutzt wird.In order to achieve the highest possible efficiency of the plant in which the gas is produced and possibly later used, it is necessary to reuse the heat extracted from the gas by cooling it in the gas cooler. This is done by having water and steam flow through the heat exchange element in the cooler in a two-phase flow under high pressure, after which the steam is separated and used in a connected steam turbine plant.
EP-A-0 223 912 beschreibt einen Kühler der obenerwähnten Art umfassend mehrere senkrechte, parallele Membranwände, die als Wärmeaustauschelemente für die Gaskühlung durch Strahlung dienen, und ein Rohrbündel, das quer über und durch die Membranwände läuft und als Wärmeaustauschfläche für die Gaskühlung durch Konvektion dient.EP-A-0 223 912 describes a cooler of the above-mentioned type comprising a plurality of vertical, parallel membrane walls serving as heat exchange elements for gas cooling by radiation, and a tube bundle running across and through the membrane walls and serving as a heat exchange surface for gas cooling by convection.
Das in den Kühler strömende Gas enthält feste Schlackepartikeln, die sich aufgrund der Temperatur des Materials am Einlap als "weiche" oder "feuchte" Partikeln benehmen, und dazu neigen, sich auf den Wärmeaustauschwänden anzuhaften und in den Gaskanälen zu akkumulieren. Bekannte Kühler sind deshalb mit senkrecht erstreckenden Gaskanälen versehen, sodaß die Aschenpartikeln unter Einfluß des Gasstroms und durch die Schwerkraft direkt abwärts zum Boden des Behälters fallen können. Die Gastemperatur ist hier wesentlich niedriger, und die Aschenpartikeln benehmen sich nun als "harte" und "trockene" Partikeln, die vom Gasstrom durch den Gasauslaß mitgeführt sind. Aufgrund dieser Gestaltung der Gaskanäle ist der Gasstrom in jedem Kanal ein paralleler Strom. Dies heißt, daß das Gas nur eine unbedeutende Geschwindigkeitskomponente in der Querrichtung des Kanals aufweist, was dazu führt, daß das die Wärmeaustauschflächen entlang, d.h. die Seiten des Kanals entlang, nach unten strömende Gas schneller gekühlt wird als das unten in der Mitte des Kanals strömende Gas. Dadurch entsteht ein Temperaturgradient im Gasstrom in dessen Querrichtung, wobei eine kleinere effektive Wärmeübertragung dargeboten wird, als wenn der Gasstrom dieselbe Temperatur über dem ganzen Querschnitt des Gaskanals hätte.The gas flowing into the cooler contains solid slag particles which, due to the temperature of the material at the inlet, behave as "soft" or "wet" particles and tend to adhere to the heat exchange walls and accumulate in the gas channels. Known coolers are therefore provided with vertically extending gas channels so that the ash particles can fall directly downwards to the bottom of the vessel under the influence of the gas flow and by gravity. The gas temperature is here significantly lower and the ash particles now behave as "hard" and "dry" particles which are carried along by the gas flow through the gas outlet. Due to this design of the gas channels, the gas flow in each channel is a parallel flow. This means that the gas has only an insignificant velocity component in the transverse direction of the channel, which leads to the Gas flowing downwards along heat exchange surfaces, ie along the sides of the channel, is cooled more quickly than gas flowing down the middle of the channel. This creates a temperature gradient in the gas flow in its transverse direction, offering a smaller effective heat transfer than if the gas flow had the same temperature over the entire cross-section of the gas channel.
Der Zweck der Erfindung ist, einen Gaskühler obenerwähnter Art mit Gaskanälen und Wärmeaustauschwänden anzuweisen, die derart gestalten sind, daß eine gleichmäßige Verteilung der Gastemperatur im Kanalquerschnitt in den meisten Gaskanälen gesichert wird, während die Akkumulierung in den Kanälen oder die Anhaftung auf den Wärmeaustauschwänden von Aschenpartikeln verhindert wird.The purpose of the invention is to provide a gas cooler of the above-mentioned type with gas channels and heat exchange walls designed in such a way that a uniform distribution of the gas temperature in the channel cross-section is ensured in most of the gas channels, while the accumulation in the channels or the adhesion on the heat exchange walls of ash particles is prevented.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung ist dieser Zweck mit dem Gaskühler der generischer Art dadurch gelöst, daß der Großteil der Gaskanäle in mehrere voneinander getrennte geradlinige Abschnitte aufgeteilt ist, daß der Übergang zwischen zwei nacheinander folgenden geradlinigen Abschnitten aus mindestens einem kurzen, geradlinigen Abschnitt besteht, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters neigt, und dar der Kanal bei dem unteren Teil des abfallenden Kanalabschnittes in der Seitenrichtung in einem Abstand versetzt ist, der der Breite des Kanals entspricht.In accordance with a first aspect of the invention, this purpose is achieved with the gas cooler of the generic type in that the majority of the gas channels are divided into several separate straight sections, that the transition between two consecutive straight sections consists of at least one short straight section which, viewed in the direction of gas flow, slopes towards the lower part of the container, and that the channel at the lower part of the sloping channel section is offset in the lateral direction by a distance corresponding to the width of the channel.
Der Gasstrom wird hierdurch einer plötzlichen Richtungsänderung ausgesetzt, die eine Mischung des Gasstroms erzwingt, wobei die Gastemperatur im Kanalquerschnitt ausgeglichen wird.The gas flow is thereby subjected to a sudden change in direction, which forces a mixing of the gas flow, whereby the gas temperature in the channel cross-section is equalized.
Dadurch, daß jeder Kanal in mehrere von kurzen Abschnitten getrennte geradlinige Abschnitte aufgeteilt ist, worin der Kanal plötzlich seine Richtung ändert, wird gesichert, daß der Gasstrom gemischt wird, bevor er Zeit hat, sich in einen Parallelstrom zu entwickeln.Because each channel is divided into several straight sections separated by short sections in which the channel suddenly changes direction, ensures that the gas stream is mixed before it has time to develop into a parallel stream.
Da der Übergang zwischen zwei geradlinigen Kanalabschnitten aus mindestens einem kurzen, geradlinigen Kanalabschnitt besteht, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters neigt, werden eventuell abgelagerte Partikeln aufgrund lokal steigender Gasgeschwindigkeit im Kanal vom Gasstroms leicht beseitigt. Dadurch, daß der Kanal seitwärts mit einem der Kanalbreite entsprechenden Abstand verschoben wird, erhält man eine zusätzliche Sicherung gegen Ansammlung gasgetragener fester Partikeln im geneigten Abschnitt des Kanals, weil das Gas, das, im Verhältnis zur Richtungsänderung gesehen, der Innenwand des Kanals entlang strömt, an der Übergangsstelle geradeaus fortsetzt und die jenseitige Kanalwand trifft, sodaß eventuell angesammelte feste Partikeln beseitigt werden. Diese Form des Gaskanals, worin die der ersten Kanalwand entlang nach unten strömende Gasschicht direkt in die zweite Kanalwand entlang strömende Gasschicht geleitet wird, bewirkt eine sehr kräftige Mischung des Gasstroms über den ganzen Kanalquerschnitt und führt damit die oben erwähnte Ausgleichung der Temperatur im Querschnitt mit sich.Since the transition between two straight channel sections consists of at least one short, straight channel section which, viewed in the direction of the gas flow, slopes towards the lower part of the container, any particles which may have settled are easily removed by the gas flow due to the locally increasing gas velocity in the channel. By shifting the channel sideways by a distance corresponding to the channel width, an additional safeguard is obtained against the accumulation of gas-borne solid particles in the inclined section of the channel, because the gas which, viewed in relation to the change in direction, flows along the inner wall of the channel, continues straight ahead at the transition point and hits the opposite channel wall, so that any solid particles which have accumulated are removed. This form of the gas channel, in which the gas layer flowing downwards along the first channel wall is led directly into the gas layer flowing along the second channel wall, causes a very strong mixing of the gas flow across the entire channel cross-section and thus leads to the above-mentioned equalization of the temperature in the cross-section.
Der Gaskühler gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Großteil der Gaskanäle in mehrere voneinander getrennte geradlinige Abschnitte aufgeteilt ist, daß der Übergang zwischen zwei nacheinander folgenden geradlinigen Abschnitten aus mindestens einem kurzen geradlinigen Abschnitt, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters schräg ist, und einem zweiten kurzen geradlinigen Kanalabschnitt, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters schräg ist, besteht, und daß der Kanal bei dem unteren Teil des zweiten abfallenden Kanalabschnitts mit dem senkrecht laufenden Kanalabschnitt unmittelbar stromaufwärts des ersten schrägen Kanalabschnitts fluchtet.The gas cooler according to a second aspect of the invention is characterized in that the majority of the gas channels are divided into several separate straight sections, that the transition between two consecutive straight sections consists of at least one short straight section which, viewed in the direction of the gas flow, is inclined towards the lower part of the container, and a second short straight channel section which, viewed in the direction of the gas flow, is inclined towards the lower part of the container, and that the Channel at the lower part of the second sloping channel section is aligned with the vertical channel section immediately upstream of the first inclined channel section.
Bei dieser Form der Gaskanäle erreicht man, daß alle geradlinigen Kanalabschnitte in jedem einzelnen Kanal miteinander fluchten. Dadurch erreicht man eine bessere Ausnutzung des Behältervolumens, indem ungenutze, durch wiederholte Kanalverschiebungen an einer Seite entstandene Räume im Behälter vermieden werden.This form of gas duct ensures that all straight duct sections in each individual duct are aligned with one another. This allows for better utilization of the container volume by avoiding unused spaces in the container caused by repeated duct shifts on one side.
Eine Ausführungsform des Gaskühlers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschflächen an einem Ende mit einem gemeinsamen Einlaßkasten für Wasser und Wasserdampf und am anderen Ende mit einem gemeinsamen Auslaßkasten verbunden sind, und daß entweder der Einlapkasten oder der Auslaßkasten im Behälter aufgehängt ist und damit auch das volle Gewicht des Wärmeaustauschelementes trägt, während beim im Verhältnis zum das Element tragenden Ende entgegengesetzten Ende Führungen vorgesehen sind, die die Bewegung des Wärmeaustauschelementes in der Radialrichtung begrenzen. Der gemeinsame Auslaßkasten kann zum Beispiel in der Endplatte aufgehängt sein oder von oben in der Schale festgeschweißten Konsolen unterstützt sein. Da das gesamte Gewicht der Wärmeaustauschelemente in der senkrechten Stellung des Behälters von dem gemeinsamen Auslaßkasten unterstützt ist, ist es nur notwendig, das Wärmeaustauschelement unten derart zu steuern, daß es in der Längsrichtung mit Hinblick auf die Wärmeausdehnung beweglich ist. Hierdurch können die in bekannten Kühlern benutzten oft komplizierten und platzaufwändigen Absteifungen vermieden werden. Diese Ausführungsform weist außerdem den Vorteil auf, daß die Wartung des Wärmeaustauschelementes erleichtert wird, weil das Element als ein Ganzes aus dem senkrechten Behälter, nachdem dessen Oberteil abmontiert worden ist, gehoben werden kann.One embodiment of the gas cooler is characterized in that the heat exchange surfaces are connected at one end to a common inlet box for water and water vapor and at the other end to a common outlet box, and that either the inlet box or the outlet box is suspended in the container and thus also carries the full weight of the heat exchange element, while at the end opposite to the end carrying the element, guides are provided which limit the movement of the heat exchange element in the radial direction. The common outlet box can, for example, be suspended in the end plate or supported by brackets welded to the top of the shell. Since the entire weight of the heat exchange elements is supported by the common outlet box in the vertical position of the container, it is only necessary to control the heat exchange element at the bottom in such a way that it is movable in the longitudinal direction with regard to thermal expansion. This makes it possible to avoid the often complicated and space-consuming bracing used in known coolers. This embodiment also has the advantage that the maintenance of the heat exchange element is facilitated because the element is removed as a whole from the vertical container, can be lifted after its upper part has been removed.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschflächen aus zusammengeschweißten Membranwänden bestehen, und daß die Membranwände in den Übergangsbereichen zwischen nacheinander folgenden, senkrecht verlaufenden Kanalabschnitten nach dem Schweißen in Form gebogen sind.A preferred embodiment is characterized in that the heat exchange surfaces consist of welded membrane walls, and that the membrane walls are bent into shape in the transition areas between successive, vertically extending channel sections after welding.
Im Hinblick darauf, daß die seitliche Verschiebung der Kanäle nur einer Kanalbreite entspricht, ist es möglich, die Wärmeaustauschfläche als Membranwände zu gestalten, die nach dem Schweißen in Form gebogen sind, hierdurch erhält man den Vorteil, daß Herstellungs- und Montagekosten reduziert werden.In view of the fact that the lateral displacement of the channels corresponds only to one channel width, it is possible to design the heat exchange surface as membrane walls that are bent into shape after welding, thus providing the advantage of reducing manufacturing and assembly costs.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein unabhängiger Wärmeaustauscher mit getrennten Ein- und Ausläßen für Kältemittel in einem der senkrecht verlaufenden Kanäle eingebaut ist.A further embodiment is characterized in that an independent heat exchanger with separate inlets and outlets for coolant is installed in one of the vertically running channels.
Da das Wärmeaustauschelement im Gaskühler wie ein kompakter Dampfkessel wirkt, kann man einen oder mehrere der anderen gewöhnlicherweise einem Dampfkessel angehörigen Wärmeaustauscher, z.B. Überhitzer oder Ekonomiser, vorteilhaft im Druckbehälter installieren, um das Volumen des Behälters vollständig auszunutzen und gleichzeitig einen besseren Wirkungsgrad der ganzen Anlage, worin der Gaskühler eingeht, zu erreichen.Since the heat exchange element in the gas cooler acts like a compact steam boiler, one or more of the other heat exchangers normally associated with a steam boiler, e.g. superheaters or economizers, can advantageously be installed in the pressure vessel in order to fully utilize the volume of the vessel and at the same time achieve a better efficiency of the entire system in which the gas cooler is incorporated.
Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsformen und mit Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert werden, auf welchenThe invention will now be explained in more detail using some embodiments and with reference to the drawings, on which
Fig. 1 ein etwas schematischer Längsschnitt eines erfindungsgemässen Konvektionskühlers,Fig. 1 is a somewhat schematic longitudinal section of a convection cooler according to the invention,
Fig. 2 ein Abschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 a section along the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 ein etwas schematischer Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform des Kühlers,Fig. 3 a somewhat schematic partial section of a second embodiment of the cooler,
Fig. 4 ein Teilschnitt wie in Fig. 3 einer dritten Ausführungsform des Kühlers,Fig. 4 a partial section as in Fig. 3 of a third embodiment of the cooler,
Fig. 5 ein Teilschnitt wie in Fig. 3 einer vierten Ausführungsform des Kühlers, undFig. 5 is a partial section as in Fig. 3 of a fourth embodiment of the cooler, and
Fig. 6 bis 7 Teilschnitte wie in Fig. 3 anderer Ausführungsformen des Kühlers, die eingesetzte separate Wärmeaustauscher zeigen, ist.Fig. 6 to 7 are partial sections as in Fig. 3 of other embodiments of the cooler, showing separate heat exchangers used.
Der auf den Zeichnungen gezeigte Konvektionskühler besteht aus einem länglichen kreiszylindrischen Druckbehälter 1 mit einem Mantel 2 und ist oben und unten mit Stirnboden 3 beziehungsweise 4 versehen. Der obere Stirnboden 3 umfaßt einen Stutzen 5, der an eine nicht gezeigte Leitung anzuschliessen ist, um den Konvektionskühler mit warmem Gas zu versehen. Das obere Teil des Mantels 2 und der Stirnboden 3 sind mit einer inneren Wärmeisolierung 6 zum Schutz vor dem Wärmeeinfluss des Gases versehen. Nahe dem oberen Stirnboden 4 weist der Mantel einen Stutzen 8 für den Auslaß gekühltes Gasses vom Konvektionskühler auf.The convection cooler shown in the drawings consists of an elongated circular cylindrical pressure vessel 1 with a jacket 2 and is provided with front ends 3 and 4 at the top and bottom, respectively. The upper front end 3 comprises a nozzle 5 which is to be connected to a line (not shown) in order to supply the convection cooler with warm gas. The upper part of the jacket 2 and the front end 3 are provided with an internal thermal insulation 6 to protect against the thermal influence of the gas. Close to the upper front end 4, the jacket has a nozzle 8 for the outlet of cooled gas from the convection cooler.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, besteht der Behälter aus einem in mehreren senkrecht verlaufenden Wärmeaustauschflächen 11 aufgeteilen Wärmeaustauschelement 10. Dadurch werden im wesentlich senkrecht verlaufenden Gaskanäle 12 zwischen den Wärmeaustauschflächen gebildet. Wegen der Deutlichkeit sind die Wärmeaustauschflächen nur mit einer einzelnen Linie gezeigt, und die in Fig. 1 hinter dem Schnittplan und in Fig. 2 unter dem Schnittplan liegenden Teile der Wärmeaustauschflächen sind nicht gezeigt.As shown in Fig. 1 and 2, the container consists of a heat exchange element 10 divided into several vertically extending heat exchange surfaces 11. This forms essentially vertically extending gas channels 12 between the heat exchange surfaces. For the sake of clarity, the heat exchange surfaces are only shown with a single line, and the parts of the heat exchange surfaces located behind the sectional plan in Fig. 1 and below the sectional plan in Fig. 2 are not shown.
Wie es aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Großteil der Gaskanäle in mehrere voneinander getrennte geradlinige Abschnitte aufgeteilt, und der Übergang zwischen zwei nacheinander folgenden geradlinigen Abschnitten 13 besteht aus mindestens einem kurzen geradlinigen Kanalabschnitt 14, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters neigt. Der Kanalabschnitt 13 am unteren Teil des geneigten Kanalabschnitts 14 ist im Großteil der Kanäle seitwärts mit einem Abstand verschoben, der der Kanalbreite des unmittelbar oben liegenden geradlinigen Kanalabschnitts 13 entspricht.As can be seen from Fig. 1, the majority of the gas channels are divided into several separate straight sections, and the transition between two consecutive straight sections 13 consists of at least one short straight channel section 14 which, in the direction of the gas flow seen, towards the lower part of the container. The channel section 13 at the lower part of the inclined channel section 14 is displaced sideways in the majority of the channels by a distance which corresponds to the channel width of the straight channel section 13 immediately above.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind alle Wärmeaustauschflächen, außer der mittleren Fläche, mit drei senkrecht verlaufenden geradlinigen Abschnitten versehen, während die mittlere Wärmeaustauschfläche vier senkrecht verlaufende geradlinige Abschnitte umfaßt, um einen mehr gleichmaßigen und symmetrischen Gasstrom zu erreichen. Die Kanalbreite des Großteils der Kanäle ist im wesentlichen konstant, während in dieser Ausführungsform zwei Kanalabschnitte in der Mitte des Wärmeaustauschers vorgesehen sind, wo die Kanalbreite etwas großer als in den übrigen Kanälen ist.In the embodiment shown in Fig. 1, all heat exchange surfaces, except the central surface, are provided with three vertically extending straight sections, while the central heat exchange surface comprises four vertically extending straight sections in order to achieve a more uniform and symmetrical gas flow. The channel width of the majority of the channels is substantially constant, while in this embodiment two channel sections are provided in the middle of the heat exchanger, where the channel width is slightly larger than in the remaining channels.
Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht das Wärmeaustauschelement auch aus Wärmeaustauschflächen 15, die die Kanäle 13 gegen den Behältermantel abschließen, und die dadurch entstehenden Räume zwischen den Wärmeaustauschflächen und dem Mantel können zum Beispiel mit Isoliermaterial ausgefüllt sein, einerseits um den Wärmeverlust an die Umgebung zu mindern, und andererseits um die Akkumulierung von Schlackepartikeln in den manchmal engen Passagen zu verhindern.As shown in Fig. 2, the heat exchange element also consists of heat exchange surfaces 15 which close off the channels 13 from the vessel shell, and the resulting spaces between the heat exchange surfaces and the shell can be filled with insulating material, for example, on the one hand to reduce heat loss to the environment and on the other hand to prevent the accumulation of slag particles in the sometimes narrow passages.
Die Wärmeaustauschflächen 11 und 15 sind unten mit einem gemeinsamen Einlaßkasten 17 für Wasser und Wasserdampf und oben mit einem gemeinsamen Auslapkasten 18 verbunden. Der gemeinsame Auslaßkasten 18 ist im oberen Teil des Behälters, z.B. mittels einer skizzenhaft gezeigten Aufhängung 19, aufgehängt, sodaß der gemeinsame Auslapkasten das ganze Gewicht des Wärmeaustauschelementes 10 trägt. Der Einlaßkasten 17 kann gegen Konsolen auf dem Behältermantel 2 oder den Stirnboden 4 auf eine nicht gezeigte Weise unterstützt sein, sodaß die Bewegung des Einlapkastens in der Radialrichtung begrenzt wird, während der Behälter mit Hinblick auf die Wärmeausdehnung des Wärmeaustauschelements in der Längsrichtung ungehindert beweglich ist. In einer zweiten Ausführungsform kann der untere Auslaßkasten 17 von in dem Mantel festgeschweißten Konsolen oder von dem Stirnboden unterstützt sein, und der Auslaßkasten 18 muß in diesem Fall derart geführt werden, daß er mit Hinblick auf die notwendige Wärmeausdehnung nur in der Längsrichtung beweglich ist. Das Gewicht des Wärmeaustauschelementes 10 wird dann von den Konsolen unten im Behälter getragen.The heat exchange surfaces 11 and 15 are connected at the bottom to a common inlet box 17 for water and water vapor and at the top to a common outlet box 18. The common outlet box 18 is suspended in the upper part of the container, e.g. by means of a suspension 19 shown in sketch form, so that the common outlet box bears the entire weight of the heat exchange element 10. The inlet box 17 can be mounted against brackets on the container shell 2 or the Front bottom 4 can be supported in a manner not shown so that the movement of the lapping box in the radial direction is limited, while the container is freely movable in the longitudinal direction with regard to the thermal expansion of the heat exchange element. In a second embodiment, the lower outlet box 17 can be supported by brackets welded into the shell or by the front bottom, and the outlet box 18 must in this case be guided in such a way that it is only movable in the longitudinal direction with regard to the necessary thermal expansion. The weight of the heat exchange element 10 is then carried by the brackets at the bottom of the container.
Fig. 3 und 4 zeigt in schematischer Form den Verlauf der Gaskanäle in anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßigen Konventionskühlers. In Fig. 3 sind die Gaskanäle alle am Übergang zwischen geradlinigen Abschnitten 13 zu der selben Seite versetzt, und man sieht, daß auf diese Weise Bereiche im Behälter entstehen, die als Gaspassagen nicht völlig ausgenützt sind. Die Bereiche stellen eine unsymmetrische Verteilung der Wärmebelastung im Kühler dar, und dies ist mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kompensiert worden, worin das Wärmeaustauschelement als ein Ganzes im Verhältnis zur Längsachse des Behälters etwa schräggestellt ist.Fig. 3 and 4 show in schematic form the course of the gas channels in other embodiments of the conventional cooler according to the invention. In Fig. 3, the gas channels are all offset to the same side at the transition between straight sections 13, and it can be seen that in this way areas are created in the container which are not fully utilized as gas passages. The areas represent an asymmetrical distribution of the heat load in the cooler, and this has been compensated with the embodiment according to Fig. 4, in which the heat exchange element as a whole is positioned approximately at an angle in relation to the longitudinal axis of the container.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Gaskühlers, worin an den nach unten wendenen Enden von einigen der kurzen geradlinigen Kanalabschnitte 14 ein anderer kurzer geradliniger Kanalabschnitt 20 vorgesehen ist, der, in der Richtung des Gasstroms gesehen, gegen den unteren Teil des Behälters schräg ist. Der schräge Kanalabschnitt 20 weist eine solche Länge auf, daß der Kanalabschnitt 13 beim unteren Ende des Kanalabschnitts 20 mit dem senkrecht verlaufenden Kanalabschnitt 13 unmittelbar stromaufwärts des ersten schrägen Kanalabschnitts 14 fluchtet.Fig. 5 shows a preferred embodiment of the gas cooler, wherein at the downwardly facing ends of some of the short straight channel sections 14 another short straight channel section 20 is provided, which, viewed in the direction of the gas flow, is inclined towards the lower part of the container. The inclined channel section 20 has such a length that the channel section 13 at the lower end of the channel section 20 coincides with the vertically extending Channel section 13 is aligned immediately upstream of the first inclined channel section 14.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, die der in Fig. 3 gezeigten entspricht, worin aber separate Wärmeaustauscher 21 und 22 in die ungenützten Räume im Behälter eingesetzt sind. Diese Wärmeaustauscher können zum Beispiel Überhitzer oder Vorwärmer sein, die Teile der mit dem Kühler verbundenen Dampfanlage bilden. Fig. 7 zeigt noch eine Ausführungsform, worin die Wärmeaustauscher 21 und 22 in der Mitte des Druckbehälters plaziert sind, indem die Gaskanäle bei den Seiten gegen der Mitte, in der Richtung des Gasstroms gesehen, symmetrisch versetzt sind.Fig. 6 shows an embodiment corresponding to that shown in Fig. 3, but in which separate heat exchangers 21 and 22 are inserted into the unused spaces in the vessel. These heat exchangers can, for example, be superheaters or preheaters that form part of the steam system connected to the cooler. Fig. 7 shows another embodiment in which the heat exchangers 21 and 22 are placed in the middle of the pressure vessel, in that the gas channels on the sides are symmetrically offset towards the middle, seen in the direction of the gas flow.
Die Wärmeaustauschflächen sind als geschweißte Membranwände gestaltet, und die Richtungsänderungen der Wände erreicht man dadurch, daß sie nach dem Schweißen in Form gebogen sind.The heat exchange surfaces are designed as welded membrane walls, and the changes in direction of the walls are achieved by bending them into shape after welding.
Rußgebläse und mechanische Vibrationsorgane sind im Druckbehälter für die Reinigung der Wärmeaustauschelemente eingebaut. Wenn das Wärmeaustauschelement 10 oben im Behälter aufgehängt ist, können die mechanischen Vibrationsorgane zweckmäßig unten im Einlaßkasten 17 plaziert werden, der geführt, aber noch etwas beweglich ist, wobei die Vibrationsorgane die höchstmögliche Wirkung haben. Die Rußgebläse sind am besten oben im Behälter angebracht, wovon sie nach unten in die einzelnen Gaskanäle gerichtet werden.Soot blowers and mechanical vibration devices are installed in the pressure vessel for cleaning the heat exchange elements. If the heat exchange element 10 is suspended at the top of the vessel, the mechanical vibration devices can be conveniently placed at the bottom of the inlet box 17, which is guided but still somewhat movable, whereby the vibration devices have the greatest possible effect. The soot blowers are best installed at the top of the vessel, from where they are directed downwards into the individual gas channels.
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