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Gaskühler, insbesondere zur Kühlung des Röstgases von Schwefelkies-Röstöfen
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Gaskühler, wie er insbesondere in der Schwefelsäure-Industrie
zur Kühlung der aus den Schwefelkies-Röstöfen strömenden heißen Röstgase benutzt
wird.
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Die bekannten Röstgaskühler werden entweder als Tentelew-Taschenkübler
aus Massivblei mit entsprechend hohem Bleigewicht oder als Röhrenkühler in verschiedenen
Bauarten unter Verwendung von Bleirohren hergestellt.
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Die bekannten Taschenkühler haben zwar eine große und ausreichende
Lebensdauer, aber nur eine kleine Leistung bezogen auf die Kühlfläche, weil bei
dieser Bauart nicht genügend Kühlfläche untergebracht werden kann und außerdem eine
gleichmäßige Beaufschlagung der Kühlfläche mit Röstgasen nicht gewährleistet ist.
Die ungleichmäßige Beaufschlagung wirkt sich aber ungünstig auf den Wärmeübergang
aus. Reparaturen sind bei Taschenkühlern zwar selten, dafür aber dann mit um so
größeren Kosten verbunden.
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Die Röhrenkühler sind im Verhältnis zu den Taschenkühlern wegen der
größeren unterzubringenden Kühlflächen und der etwas höheren Gasgeschwindigkeit,
durch die wiederum ein besserer Wärmeübergang bedingt ist, leistungsfähiger. Dagegen
ist die Lebensdauer bei diesen Kühlern geringer und die Reparaturanfälligkeit sowie
die Reparaturkosten bedeutend höher.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufgabe, die durch die große
Lebensdauer und die geringere Reparaturanfälligkeit bedingten Vorteile der Taschenkühler
mit der großen Leistung und dem geringeren Gewicht der Röhrenkühler zu vereinigen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise durch einen
Gaskühler gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem aufrechtstehenden,
vorzugsweise zylindrischen Behälter von einem Kühlmittel durchflossene Taschen aus
Blei radial zum eine mittlere Säule und in mehreren Gruppen übereinander angeordnet
sind. Zweckmäßig sind hierbei die Taschen gegeneinander versetzt, z. B. um 150.
Durch die radiale Anordnung der Kühltaschen in Gruppen übereinander ergibt sich
eine große Kühlfläche, wobei gleichzeitig und unterstützt durch die Versetzung gegeneinander
der Gasstrom mehrfach aufgeteilt, sowie turbulente Strömungen verursacht werden
und dadurch eine bessere Kühlung bewirkt wird. Diese Anordnung der Kühltaschen aus
Blei in senkrecht untereinanderliegenden Gruppen ermöglicht gleichzeitig eine einwandfreie
Reinigung der Taschenflächen unter Benutzung von im Deckel angebrachten Reinigungsöffnungen.
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Die Anordnung bedingt ferner eine gute Zugänglichkeit aller inneren
Lötnähte, wodurch Reparaturen wesentlich erleichtert werden.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens sind die Kühltaschen
aus Blei derart angeordnet, daß sie sich einerseits auf den Vorsprüngen der zweckmäßig
sich von unten nach oben stufenweise verjüngenden mittleren Säule abstützen und
andererseits in einen geschlossenen Bleimantel eingelötet sind, dessen Gewicht mittels
Haken oder Lappen durch das den Kühler umschließende Traggerüst aufgenommen wird.
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Dieses Traggerüst aus Stahl nimmt also die senkrechten Belastungen
durch den Bleimantel auf, so daß dieser im Querschnitt wesentlich schwächer ausgeführt
werden kann. Außerdem ermöglicht die Konstruktion des Traggerüstes die Ausbildung
eines von Bleimantel und Stahlmantel begrenzten zylindrischen Raumes zur Aufnahme
von Kühlwasser. Die Befestigung des Bleimantels an dem Traggerüst erfolgt dabei
zweckmäßig durch z. B.;e-förmige Träger, die in Reihen übereinander an den Innenseiten
der vertikalen Stützen des Traggerüstes angebracht sind.
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Um einen stetigen Kühlwasserumlauf im Gaskühler zu bewirken, ist
nach der Erfindung der Bleimantel an den Stellen, an welchen er mit den Taschen
in Verbindung steht, zwecks Äbleitung des Kühlwassers in den äußeren Kühlmantel
mit z. B. schlitzförmigen Öffnungen versehen, durch welche die Bleitaschen mit dem
äußeren Hohlraum für das Kühlwasser in Verbindung stehen. Aus dem gleichen Grunde
ist die mittlere Säule als Wasserzuleitungsrohr ausgebildet und in Höhe der einzelnen
Bleitaschengruppen mit Bohrungen versehen, durch welche das Kühlwasser über entsprechend
angeordnete Öffnungen der Taschen in diese eintritt.
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Diese mittlere, gleichzeitig als Wasserzuleitung und als Tragelement
für die Taschen dienende Säule ist erfindungsgemäß an der Gaseintrittsseite durch
einen kegelförmigen Verteilerkopf aus Blei abgeschlossen, wobei mittels eines durch
die ganze Länge der Säule geführten Kühlwasserrohres das Kühlwasser unmittelbar
gegen die Spitze des Verteilerkopfes geleitet wird.
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Hierdurch wird eine intensive Kühlung dieses den heißen Gasen bei
ihrem Eintritt unmittelbar ausgesetzten Verteilerkopfes bewirkt und dieser dadurch
vor dem Abschmelzen geschützt, wobei gleichzeitig eine zwangsläufig gleichmäßige
Verteilung des Gasstromes über den ganzen Querschnitt erzielt wird.
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In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist der Innenraum
des Verteilerkopfes im Bereich der obersten, den heißen Gasen zunächst ausgesetzten
Taschengruppe durch eine Trennwand gegenüber dem Innenraum der Säule abgegrenzt,
so daß das von dem mittleren Kühlwasserrohr gegen die Spitze des Verteilerkopfes
geführte frische Kühlwasser durch seitliche Bohrungen des Verteilerkopfes in die
oberste Taschengruppe unmittelbar eingeleitet wird. Bei entsprechend reichlicher
Bemessung des Kühlwassers wird durch diese Maßnahme in der heißesten Zone des Gaskühlers
eine besondere intensive Kühlung bewirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gaskühlers gemäß
der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. I einen senkrechten Längsschnitt
durch den Gaskühler, Abb. 2 den Gaskühler teilweise in Außenansicht und teilweise
in Ansicht auf den Bleimantel bei abgenommenem äußeren Stahlmantel, Abb. 3 einen
Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. I, Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie
C-D der Abb. I.
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Das auf dem Fundamentrahmen 1 mittels Säulen 2 und Gußeisenringen
3 abgestützte Traggerüst besteht aus dem Stahlmantel4, den Doppel-T-Trägern 5, die
längs der Mantellinie von oben nach unten verlaufen, und den Stützringen 6 aus U-Eisen,
die ihrerseits den Seitendruck aufnehmen. An dem Stahlmantel sind die z. B. Z-förmigen
Gußeisenprofile 7 befestigt, an welche der Bleimantel 8 mittels der daran angelöteten
Haken 9 oder Lappen angehängt ist. Das ganze Gewicht des Bleimantels, der auch aus
mehreren Ringen zusammengesetzt sein kann, wird über diese Haken und Z-Profile in
das äußere Traggerüst geleitet und dieser damit über die ganze Höhe des Kühlers
entlastet. An dem Bleimantel sind die aus Blei bestehenden Taschen 10 angelötet.
Gleichzeitig ist der Bleimantel an diesen Stellen jeweils mit einem Schlitz ix versehen,
durch welchen der Innenraum der Tasche mit dem äußeren Mantelraum in Verbindung
steht. An der Innenseite sind diese durch als Stehbolzen wirkende eingelötete Rohrstücke
12 versteiften Taschen auf einer mittleren, stufenförmig abgesetzten Säule 13 abgestützt,
deren mit Wasser angefüllter Hohlraum 14 über Bohrungen 15 mit dem Innenraum der
Taschen in Verbindung steht. Das in die Säule 13 eintretende Kühlwasser gelangt
über diese Bohrungen in die Taschen und von dort über die Schlitze II in den Hohlraum,
der von dem Bleimantel 8 und dem Stahlmantel 4 begrenzt wird. Dieser Hohlraum wirkt
als äußerer Kühlmantel, über welchen das in die Taschen eingeleitete Kühlwasser
unter dem Einfluß der Erwärmung und der aufgezwungenen Strömung abfließt, so daß
ein stetiger Wasserumlauf in dem Gaskühler sichergestellt ist.
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In der Säule I3 ist ein besonderes Kühlwasserrohr I6 vorgesehen,
welches bis unmittelbar unter die Spitze des das innere Rohr abschließenden Verteilerkopfes
I8 reicht. Das austretende Kühlwasser wird unmittelbar
gegen die
den heißesten Gasen ausgesetzte Spitze geleitet und gelangt dann über Bohrungen
19 dieses Verteilerkopfes in die oberste Taschengruppe. Der Verteilerkopf selbst
ist gegenüber der mittleren Säule durch eine Wand 20 abgetrennt, so daß in diesen
heißesten Bezirk stets frisches Kühlwasser eingeleitet wird. Der Bleimantel 8 ist
unten als Wasserverschluß mit Überlauf 2I ausgebildet, und zwar so, daß durch den
Überlauf 21 der sich ansammelnde Schlamm gut abgezogen werden kann. Die heißen Gase
werden durch die Rohrleitung 22 bei Temperaturen von etwa 350" über das aus Gußeisen
hergestellte Einlaßstück 23 in den Raum 24 über der obersten Taschengruppe eingeleitet.
Die heißen Gase stoßen zunächst auf den Verteilerkopf I8 und strömen dann gleichmäßig
verteilt durch die freien Durchflußquerschnitte zwischen den einzelnen Taschen,
wobei sie beim Herabströmen nach unten infolge der Versetzung der Taschengruppen
untereinander heftig durcheinandergewirbelt und gekühlt werden. An der Austrittsseite
der Taschen-Zwischenräume am unteren Ende des Kühlers stoßen die Gase gegen einen
Schirm 25, der verhütet, daß die gebildeten Schwefelsäure-Kondensate bzw. das Reinigungswasser
in den Auffangstutzen 26 gelangen.
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Die gekühlten Gase strömen durch diesen Auffangstutzen 26 und können
von dort über die Rohrleitung27 abgeleitet werden. Im Deckel 28 des Kühlers sind
Öffnungen 29 angeordnet, von wo aus die Taschen des Kühlers von anhaftendem Schlamm
od. dgl. leicht durch Abspritzen gereinigt werden können.