Wärmeaustauscher für gasförmige Mittel Die Erfindung bezieht sich
auf einen Wärmeaustauscher mit Heizflächen zwischen gasförmigen Medien, inbesondere
zwischen gasförmigen Medien von hohen Temperaturen, wobei das aufzuheizende Medium
unter hohem Druck steht.Heat exchangers for gaseous media The invention relates to
on a heat exchanger with heating surfaces between gaseous media, in particular
between gaseous media of high temperatures, the medium to be heated
is under high pressure.
Derartige Wärmeaustauscher werden zur Durchführung von. chemischen
und physikalischen Prozessen angestrebt, bei denen es darauf ankommt, unter Hochdruck
von beispielsweise .4o atü stehende Gase oder Dämpfe auf Temperaturen von beispielsweise
6oo° C zu erhitzen, und zwar mit Rauchgasen einer Feuerung oder einer anderen Wärmequelle,
die zunächst Temperaturen von beispielsweise 75o° C und weit darüber besitzen. Es
stehen diesem Bestreben indessen Schwierigkeiten entgegen, die darin liegen, daß
die in der Regel die Heizflächen für das aufzuheizende Druckgas bildenden Rohre
wegen des Hochdrucks aus metallischen Legierungen bestehen müssen, deren Festigkeit
bekanntlich mit hohen Temperaturen stark fällt.Such heat exchangers are used to carry out. chemical
and physical processes where it matters, under high pressure
from, for example, .4o atmospheric gases or vapors to temperatures of, for example
To be heated to 600 ° C with flue gases from a furnace or another heat source,
which initially have temperatures of, for example, 75o ° C and well above. It
however, this endeavor is opposed by difficulties that lie in the fact that
the tubes that usually form the heating surfaces for the pressurized gas to be heated
must consist of metallic alloys because of the high pressure, their strength
known to fall sharply with high temperatures.
Es ist daher vorgeschlagen worden, die Temperatur der Heizgase durch
Zumischen kühlerer Gase herabzusetzen und zugleich oder aber allein für sich kühlere
Gase als Schleier zwischen den Druckrohren und den Heizgasen strömen zu lassen.
Werden dabei die gesamten Heizgase aus dem gesamten Wärmeaustauscher abgeführt,
so muß durch die größere Heizgasmenge ein größerer Abgasverlust in Kauf genommen
werden. Außerdem ist eine Vermischung sehr heißer Gase mit kühleren wegen der Zähigkeit
der heißen Gase praktisch nur mit großem Aufwand möglich, andernfalls besonders
heiße Strähnen im Heizgas verbleiben, die trotz beabsichtigter Vermischung die Druckrohre
angreifen. Letzteres ist auch bei Rückführung und Zumischung bereits abgekühlter
Heizgase in
den frischen Heizgasstrom der Fall. Praktisch ebenso
schwierig ist die Ausbreitung kühlerer Gase als Schleier vor den Druckrohren. Zudem
setzt in beiden Fällen die Anwendung der kühleren Gase den Wirkungsgrad der Verbrennung
herab, wenn im Heizgasstrom noch Verbrennung stattfinden soll.It has therefore been proposed to reduce the temperature of the heating gases
Adding cooler gases to reduce and at the same time or alone cooler
Let gases flow as a veil between the pressure pipes and the heating gases.
If all of the hot gases are removed from the entire heat exchanger,
so a greater exhaust gas loss must be accepted due to the larger amount of heating gas
will. In addition, very hot gases can be mixed with cooler ones because of the viscosity
the hot gases practically only possible with great effort, otherwise especially
hot strands remain in the heating gas, which in spite of the intentional mixing of the pressure pipes
attack. The latter is already cooled down even with recirculation and admixture
Heating gases in
the fresh heating gas flow is the case. Practically as well
Difficult is the spread of cooler gases than veils in front of the pressure pipes. In addition
In both cases, the use of the cooler gases sets the efficiency of the combustion
down if combustion is to take place in the heating gas flow.
Andererseits ist für Dampfüberhitzer vorgeschlagen worden, die Druckrohre
mit Mänteln zu umgeben, wobei die Mäntel von den Heizgasen aufgeheizt werden und
die Wärme an ein um die Druckrohre stehendes Luft- oder Gaspolster abgeben sollten,
das seinerseits die Wärme an die Druckrohre zu leiten hatte. Der Wärmeübergang an
stehende Luft und von stehender Luft an Rohre ist indessen so schlecht, daß eine
nennenswerte Wärmeübertragung hierbei nicht zu erreichen ist. Ein wesentlicher Fortschritt
wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in bekannter Weise die Druckrohre
mit Mänteln umgeben werden, die ein Zwischenmedium zwischen sich und den Druckrohren
einschließen, und daß die Heizgase Wärme durch die Mäntel an das Zwischenmedium
abgeben, wobei erfindungsgemäß die Heizgase ohne Vermischung innerhalb der Mäntel
als strömendes Medium Wärme von den frischen Heizgasen erhalten und an die Druckrohre
abgeben. Hierbei wird auch die Temperaturhöhe der die Druckrohre bestreichenden
Gase herabgesetzt, ohne daß jedoch das Heizgasvolumen vergrößert wird oder Rauchgasrückführungseinrichtungen
angewendet «,-erden. Die Wärmeübertragungsleistung ist dabei sehr gut. da die Gase
mit großen Geschwindigkeiten die Druckrohre bestreichen können. Außerdem kann durch
entsprechende Bemessung der Größe der Strömungsgeschwindigkeiten der Wärmeübergang
beherrscht werden.On the other hand, it has been proposed for steam superheaters, the pressure pipes
to be surrounded with coats, the coats being heated by the heating gases and
should give off the heat to a cushion of air or gas around the pressure pipes,
which in turn had to conduct the heat to the pressure pipes. The heat transfer on
stagnant air and from stagnant air to pipes is so bad that one
significant heat transfer cannot be achieved here. A major advance
is achieved according to the invention that in a known manner the pressure pipes
are surrounded with jackets that provide an intermediate medium between them and the pressure pipes
include, and that the heating gases heat through the jackets to the intermediate medium
release, according to the invention, the heating gases without mixing within the jackets
Receive heat from the fresh heating gases as a flowing medium and transfer it to the pressure pipes
hand over. The temperature level of the pressure pipes is also here
Gases reduced, but without increasing the heating gas volume or flue gas recirculation devices
applied «, earth. The heat transfer performance is very good. there the gases
can brush the pressure pipes at high speeds. Also can through
appropriate dimensioning of the size of the flow velocities of the heat transfer
be mastered.
Bevor das heizende Medium als Zwischenmedium benutzt wird, kann ihm
erfindungsgemäß ein Teil seiner Wärme bzw. seines Temperaturniveaus auch anderweitig,
vorteilhafterweise zur Beheizung des aufzuheizenden Mediums, aber im Bereich seiner
tieferen Temperaturen, entzogen werden.Before the heating medium is used as an intermediate medium, it can
according to the invention, part of its heat or its temperature level also in other ways,
advantageously for heating the medium to be heated, but in the area of his
lower temperatures.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehrerenAusführungsbeispielen
dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher.
In den Rohren i strömt ein gegebenenfalls unter hohem Druck stehendes Medium, welches
auf Temperaturen von mehreren ioo° C aufgeheizt werden soll. Sie werden von dem
Gehäuse 2 umschlossen, das mit einer Isoliersteinschicht :i und einer Schamottesteinschickt
.4 ausgekleidet ist. Die Druckrohre i sind von Mänteln 7 umgeben. Durch den zwischen
den Mänteln 7 und dem innerhalb des Gehäuses verbliebenen Innenraum 5 strömt das
heizende Medium. wobei es Wärme an die Mäntel? abgibt. Nach Bestreichen der Mäntel
7 tritt es in die Mäntel 7 ein und bestreicht die Druckrohre i. Der Wärmeübergang
wird dabei durch den Mantel 7, das Medium im Raum 8 und durch das Rohr i gehemmt,
bzw. es wird Wärme aus dem heizenden Medium zunächst an das Zwischenmedium und schließlich
von ihm an das aufzuheizende Medium übertragen. Das aufheizende Medium, meist Rauchgase
einer Feuerung, kann von weitaus geringerem Druck als der des aufzuheizenden Mediums
sein, so daß sowohl der Mantel 7 als auch das Gehäuse :2 bzw. die Schichten 3 und
4. keinen erheblichen Flächendruckbeanspruchungen ausgesetzt sein werden und die
Mäntel ? aus einem erdigen Stoff, z. B. Schamotte, bestehen können.In the drawing, the subject matter of the invention is in several exemplary embodiments
shown. The drawing shows a vertical partial section through a heat exchanger.
A medium, which may be under high pressure, flows in the tubes i
should be heated to temperatures of several 100 ° C. You will from that
Enclosed housing 2, which is sent with an insulating stone layer: i and a firebrick
.4 is lined. The pressure pipes i are surrounded by jackets 7. Through the between
the jackets 7 and the interior space 5 remaining inside the housing flows
heating medium. whereby there is heat on the coats? gives away. After painting the coats
7 it enters the jackets 7 and brushes the pressure pipes i. The heat transfer
is inhibited by the jacket 7, the medium in the space 8 and by the pipe i,
or there is heat from the heating medium first to the intermediate medium and finally
transferred from him to the medium to be heated. The heating medium, mostly smoke gases
a furnace, can have a much lower pressure than that of the medium to be heated
so that both the jacket 7 and the housing: 2 or the layers 3 and
4. will not be exposed to significant surface pressure loads and the
Coats? from an earthy material, e.g. B. chamotte, may exist.