EP0764825B1 - Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefässwand eines Wärmetauschers - Google Patents

Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefässwand eines Wärmetauschers Download PDF

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EP0764825B1
EP0764825B1 EP96113979A EP96113979A EP0764825B1 EP 0764825 B1 EP0764825 B1 EP 0764825B1 EP 96113979 A EP96113979 A EP 96113979A EP 96113979 A EP96113979 A EP 96113979A EP 0764825 B1 EP0764825 B1 EP 0764825B1
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heat
container wall
corrosion
cooling tube
heat exchanger
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Jürgen Dr.-Ing. Heering
Klaus Dipl.-Ing. Köhnen
Michael Dipl.-Ing. Havlik
Hermann Bauing. Knorth
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Air Liquide Global E&C Solutions Germany GmbH
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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    • F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
    • F28F2275/025—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials by using adhesives

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, the outer jacket of a vessel wall is formed, a cooling tube coil being located within the vessel wall, the Inside the vessel wall in the area of the cooling tube coil is provided with a heat and corrosion protection layer and where a thermal seal is attached to the upper end of the cooling pipe coil between the cooling pipe coil and the vessel wall.
  • the heat exchanger can e.g. serve as syngas cooler.
  • the flue gas / synthesis gas flowing through the inner gas space of a heat exchanger has at the bottom end of the boiler tube wall cage free access to the between the vessel wall or the pressure jacket and the tube cage formed annular space, so that in The gas and annulus approach the same pressure.
  • the in the heat exchanger the as Synthesis gas cooler is used, arranged cooling surfaces extract part of the synthesis gas the sensible warmth, at the same time the solid components are cooled down and in separated in a water bath.
  • the object of the invention is in a heat exchanger of the aforementioned Kind to provide heat and corrosion protection on the inner vessel wall, which at significantly reduced weight and reduced layer thickness granted good protection and the is also easy to install.
  • the gas flowing through the gas space of the heat exchanger has free access to the Annulus, which is located between the tube cage and the vessel wall, so that approximately there is the same pressure in the two rooms.
  • a cooling coil close to the wall with one in one Web sheet protruding into the water bath is arranged.
  • one Sealing At the top of the cooling coil is one Sealing arranged, which is also the base of the invention Interior wall protection with ceramic fiber filler panels represents.
  • the one above the top one Cooling tube attached wedge-shaped plate part is as so-called dust slide slope designed to possibly Avoid dust build-up in this area.
  • the heat / corrosion protection layer from a variety of individual ceramic Filler panels joined together.
  • the fiber filler panels which is made of a highly heat insulating Material are made on circumferential rings put on. These rings take up the vertical forces due to the weight of the panels and possibly Dust deposits on the face of the plates come.
  • the fiber filler panels are in the radial direction on the inner vessel wall of the pressure jacket glued on.
  • a suitable substructure e.g. B. Expanded metal, hex rust, perforated sheet u. a. upset to to give the adhesive an appropriate anchor.
  • the Support rings are on the front with a Thermal insulation protection provided to prevent corrosion on the To prevent wrestling.
  • ceramic Foam material can be applied that as continuous corrosion and heat protection along the Inner wall is foamed. Can on the support rings completely waived or the number of circulating Support rings can be significantly reduced.
  • FIG. 1 shows the lower area of the synthesis gas cooler, where the gas to be cooled by the inner gas space (14) formed in a tube cage (11) flows down. Between the vessel wall (1) and the Tube cage (11) forms an annular space (12) so that approximately the same pressure in the gas (14) and annulus (12) prevails.
  • the inner vessel wall (1) is through here protected against corrosion (16).
  • This provides heat and corrosion protection for the inner wall (1) consistently given the pressure jacket; at the bottom Area of the heat exchanger, at the level of the cooling coils (9) with web plates (10), becomes a metallic Corrosion layer (16), above the cooling coils (9), a covering with ceramic fiber material (2) brought in.
  • the seal (7) consists of in a known manner stacked fiberboard on a mounted on a cooling tube (9) welded web plate are. So-called through holes in the web plate Compression screws (8) with washers introduced that compress the fiberboard.
  • a wedge-shaped plate part (15) has the Task to act as a dust slide slope to one to prevent dust build-up.
  • the fiber filler panels (2) glued to the inner wall (1) of the pressure jacket.
  • a suitable substructure (4) applied to the adhesive (5) a corresponding To give anchorage.
  • the support rings (3) are with a Thermal insulation protection (6) provided to prevent corrosion to prevent the support rings (3).
  • Fig. 2 shows in a section the structure of the heat and Corrosion protection layer on the inside of the vessel wall (1).
  • Above the cooling pipe coil, not shown and the sealing are fiber filler panels (2) in Arranged segments and with support rings (3) Corrosion protection (6) held.
  • the Fiber filler panels (2) by means of a substructure (4) and an adhesive (5) on the inside of the Vessel wall (1) attached.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, dessen Außenmantel von einer Gefäßwand gebildet wird, wobei sich innerhalb der Gefäßwand eine Kühlrohrschlange, befindet, wobei die Innenseite der Gefäßwand im Bereich der Kühlrohrschlange mit einer Wärme- und Korrosionsschutzschicht versehen ist und wobei am oberen Ende der Kühlrohrschlange zwischen der Kühlrohrschlange und der Gefäßwand eine thermische Abdichtung befestigt ist. Der Wärmeaustauscher kann z.B. als Synthesegaskühler dienen.
Aus dem US-Patent 5362454 ist ein solcher Wärmeaustauscher bekannt, wobei die Schutzschicht aus keramischem oder zementartigem Material besteht.
Das durch den inneren Gasraum eines Wärmeaustauschers strömende Rauchgas / Synthesegas hat am untersten Ende des Kesselrohrwandkäfigs einen freien Zugang zu dem sich zwischen der Gefäßwand bzw. dem Druckmantel und dem Rohrkäfig gebildeten Ringraum, so dass im Gas- und Ringraum annähern der gleiche Druck herrscht. Die im Wärmetauscher, der als Synthesegaskühler dient, angeordneten Kühlflächen entziehen dem Synthesegas einen Teil der fühlbaren Wärme, gleichzeitig werden auch die festen Bestandteile abgekühlt und in einem Wasserbad separiert.
Die Abdichtung des Ringraums gegenüber den heißen Gasen und damit Schutz der inneren Wand des Wärmetauschers erfolgt bei einem von der Anmelderin kürzlich gelieferten Wärmetauscher für eine Kohlevergasungsanlage in den USA durch ein am unteren Rohrkäfig angebrachtes Gasdichtungssystem, bei dem zwischen Gefäßwand und den unteren Kühlschlangen und dem Rohrkäfig eine zweifache, innere und äußere Abdichtung mit Kompressionsschrauben angebracht ist. Für die Befestigung des Gasdichtsystems am inneren Rohrkäfig ist eine starke Bandagierung des unteren Teils des Rohrkäfigs erforderlich. Zum Druckausgleich und zum Schutz der inneren Gefäßwand gegen Korrosion wird in dem Ringraum oberhalb der Abdichtung ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, eingedüst, eine sogenannte freie Beatmung der Gefäßwand erfolgt nicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art einen Wärme- und Korrosionsschutz an der inneren Gefäßwand vorzusehen, der bei erheblich reduziertem Gewicht und verminderter Schichtdicke guten Schutz gewährt und der darüber hinaus leicht anzubringen ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale von Anspruch 1, eine Alternative ist Gegenstand des Anspruchs 6.
Das durch den Gasraum des Wärmetauschers strömende Gas hat einen freien Zugang zum Ringraum, der sich zwischen dem Rohrkäfig und der Gefäßwand befindet, so dass annähernd derselbe Druck in den beiden Räumen herrscht.
Im unteren Bereich des Wärmetauschers ist eine wandnahe Kühlschlange mit einem in ein Wasserbad hineinragendes Stegblech angeordnet. Am oberen Ende der Kühlschlange ist eine Abdichtung angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des erfindungsgemäßen Innenwandschutzes durch keramische Faserfüllstoff-Platten darstellt. Das oberhalb des obersten Kühlrohres angebrachte keilförmige Plattenteil ist als sogenannte Staubrutschschräge gestaltet, um einen evtl. Staubaufbau in diesem Bereich zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung ist die Wärme-/Korrosionsschutzschicht aus einer Vielzahl von einzelnen keramischen Faserfüllstoffplatten zusammengefügt. Die Faserfüllstoffplatten, die aus einem stark wärmedämmenden Material bestehen, sind auf umlaufende Ringe aufgesetzt. Diese Ringe nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Platten und evtl. Staubbelägen an der Stirnseite der Platten zustande kommen. In radialer Richtung sind die Faserfüllstoffplatten an der inneren Gefäßwand des Druckmantels angeklebt.
Um eine gute Klebverankerung zwischen Faserfüllstoffplatte und innerer Gefäßwand zu erzielen, ist auf der Gefäßwand eine geeignete Unterkonstruktion, z. B. Streckmetall, Hexrost, Lochblech u. a. aufgebracht, um dem Kleber eine entsprechende Verankerung zu geben. Die Stützringe werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz versehen, um die Korrosion an den Ringen zu verhindern.
Anstelle von Segmenten von keramischen Faserfüllstoffplatten mit umlaufenden Stützringen kann auf die Unterkonstruktion ein hitzebeständiges, keramisches Schäummaterial aufgebracht werden, das als durchgehender Korrosions- und Wärmeschutz entlang der Innenwand aufgeschäumt wird. Auf die Stützringe kann gänzlich verzichtet bzw. die Anzahl der umlaufenden Stützringe kann erheblich reduziert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch den unteren Bereich des Synthesegaskühlers,
Fig. 2
einen Schnitt durch die mit einer Schutzschicht geschützte Innenwand.
Fig. 1 zeigt den unteren Bereich des Synthesegaskühlers, bei dem das zu kühlende Gas durch den von einem Rohrkäfig (11) gebildeten inneren Gasraum (14) nach unten strömt. Zwischen der Gefäßwand (1) und dem Rohrkäfig (11) bildet sich ein Ringraum (12), so daß annähernd derselbe Druck im Gas- (14) und Ringraum (12) herrscht.
Am unteren Bereich des Rohrkäfigs (11) des Wärmetauschers ist eine wandseitige Kühlschlange (9) mit einem in ein Wasserbad (13) hineinragendes Stegblech (10) angeordnet. Die innere Gefäßwand (1) ist hier durch eine Korrosionsschutzschicht (16) geschützt. Am oberen Ende der Kühlschlange (9) ist eine Abdichtung (7) angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des Wandschutzes durch keramische Fasserfüllstoffplatten (2) darstellt.
Somit ist ein Wärme- und Korrosionsschutz der Innenwand (1) des Druckmantels durchgängig gegeben; im unteren Bereich des Wärmetauschers, in Höhe der Kühlschlangen (9) mit Stegblechen (10), wird eine metallische Korrosionsschicht (16), oberhalb der Kühlschlangen (9), wird eine Abkleidung mit keramischem Fasermaterial (2) eingebracht.
Die Abdichtung (7) besteht in bekannter Weise aus übereinander angeordneten Faserplatten, die auf einem an einem Kühlrohr (9) angeschweißten Stegblech gelagert sind. Durch Bohrungen im Stegblech werden sogenannte Kompressionsschrauben (8) mit Unterlegscheiben eingeführt, die die Faserplatten zusammendrücken.
Ein keilförmig geschnittenes Plattenteil (15) hat die Aufgabe, als Staubrutschschräge zu wirken, um einem evtl. Staubaufbau vorzubeugen.
Jedes Segment des Wärme- und Korrosionsschutzes ist aus einer Vielzahl von einzelnen Faserfüllstoffplatten (2) zusammengefügt und auf umlaufende Stützringe (3) aufgesetzt. Diese Stützringe (3) nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Faserfüllstoffplatten und durch evtl. Staubbeläge an der Stirnseite der Faserfüllstoffplatten (2) zustande kommen.
In radialer Richtung sind die Faserfüllstoffplatten (2) an der Innenwand (1) des Druckmantels angeklebt. Um eine gute Klebeverankerung von Faserfüllstoffplatten (2) und Innenwand (1) zu erzielen, ist auf der Innenwand (1) eine geeignete Unterstruktur (4) aufgebracht, um dem Kleber (5) eine entsprechende Verankerung zu geben.
Die Stützringe (3) werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz (6) versehen, um eine Korrosion an den Stützringen (3) zu verhindern.
Fig. 2 zeigt in einem Schnitt den Aufbau der Wärme- und Korrosionsschutzschicht an der Innenseite der Gefäßwand (1). Oberhalb der nicht dargestellten Kühlrohrschlange und der Abdichtung werden Faserfüllstoffplatten (2) in Segmenten angeordnet und durch Stützringe (3) mit Korrosionsschutz (6) gehalten. Zusätzlich werden die Faserfüllstoffplatten (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Innenseite der Gefäßwand (1) befestigt.

Claims (6)

  1. Wärmeaustauscher, dessen Außenmantel von einer Gefäßwand (1) gebildet wird, wobei sich innerhalb der Gefäßwand eine Kühlrohrschlange (9) befindet, wobei die Innenseite der Gefäßwand im Bereich der Kühlrohrschlange mit einer Wärme- und Korrosionsschutzschicht versehen ist und wobei am oberen Ende der Kühlrohrschlange zwischen der Kühlrohrschlange und der Gefäßwand eine thermische Abdichtung befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) an der Innenseite der Gefäßwand (1) Segmente von Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) mit dazwischen angeordneten umlaufenden Stützringen (3) angeordnet sind, dass die Segmente (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Gefäßwand (1) befestigt sind und dass ein keilförmiges Plattenteil (15) an der Innenseite des untersten Segmentes der Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) auf dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) aufgestützt angebracht ist.
  2. Wännetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Stützringe (3) ein Wärmeisolationsschutz (6) befestigt ist.
  3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Unterkonstruktion (4) Streckmetall, ein Hexrost oder ein Lochblech angeordnet ist.
  4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) aus einem keramischen, wärmedämmenden Faserfüllstoff bestehen.
  5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) aus einem keramischen, wärmedämmenden Fasermaterial bestehen, welches auf die Unterkonstruktion aufgeschäumt ist.
  6. Wärmeaustauscher, dessen Außenmantel von einer Gefäßwand (1) gebildet wird, wobei sich innerhalb der Gefäßwand eine Kühlrohrschlange (9) befindet, wobei die Innenseite der Gefäßwand im Bereich der Kühlrohrschlange mit einer Wärme- und Korrosionsschutzschicht versehen ist und wobei am oberen Ende der Kühlrohrschlange zwischen der Kühlrohrschlange und der Gefäßwand eine thermische Abdichtung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärme- und Korrosionsschutz über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) als ein auf eine Unterkonstruktion (4) aufgebrachtes hitzebeständiges Schäummaterial ausgebildet ist, wobei die Unterkonstruktion an der Innenseite der Gefäßwand befestigt und als Streckmetall, Hexrost oder Lochblech ausgebildet ist.
EP96113979A 1995-09-13 1996-08-31 Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefässwand eines Wärmetauschers Expired - Lifetime EP0764825B1 (de)

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