ITMI960039A1

ITMI960039A1 - Camera ad acqua di uno scambiatore di calore

Info

Publication number: ITMI960039A1
Application number: IT000039A
Authority: IT
Inventors: Peter Brucher; Helmut Lachmann
Original assignee: Borsig Babcock Ag
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-12
Also published as: NL1002113A1; DE19501422C2; DE19501422A1; NL1002113C2; IT1281613B1; US5570741A; ITMI960039A0; JP3650801B2; JPH08261683A

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad una camera ad acqua di uno scambiatore di calore per il raffreddamento di gas caldi con le caratteristiche del preambolo della rivendicazione 1.

Nel caso di uno scambiatore di calore noto (US-PS 47 70 239) le estremità dei tubi conducenti il gas sono saldate nella sottile piastra tubiera e terminano con questa piastra tubiera. In particolare sul lato di entrata del gas, nella linea di saldatura presente nella sottile piastra tubiera si verificano delle tensioni termiche che risultano dal fatto che la linea di saldatura è, da un lato, a contatto con il gas caldo e, dall'altro lato, con il fluido di raffreddamento attraverso la piastra tubiera. Queste tensioni termiche possono provocare, nel caso della nota costruzione, uno strappamento od una mancanza di tenuta della linea di saldatura.

L'invenzione si pone il compito di realizzare la camera ad acqua del tipo citato all'inizio, in modo tale, per cui vengono minimizzate le tensioni termiche fra il tubo conducente il gas e la sottile piastra tubiera.

Nel caso di una camera ad acqua secondo il tipo citato all'inizio, questo compito viene risolto mediante le caratteristiche caratterizzanti della rivendicazione 1. Alcune vantaggiose realizzazioni dell'invenzione formano oggetto delle sottorivendicazioni.

Nel caso della camera ad acqua secondo l'invenzione, le estremità prolungate e ribordate dei tubi conducenti il gas assorbono le tensioni termiche mediante deformazione elastica. In questo modo, il punto di collegamento, previsto sul lato d'entrata del gas nella sottile piastra tubiera, con il tubo conducente il gas risulta ampiamente libero da tensioni termiche. Nel contempo, le estremità prolungate di tubo possono essere raffreddate grazie alla particolare guida del fluido di raffreddamento e per mezzo di ciò protette da un sovrariscaldamento . Per un'ulteriore protezione contro sovrariscaldamento, le estremità prolungate di tubo possono essere incorporate in una massa ceramica secondo una realizzazione vantaggiosa dell'invenzione.

Un esempio esecutivo dell’invenzione è illustrato nei disegni e verrà descritto a seguito più dettagliatamente:

- la fig. 1 illustra la vista di uno scambiatore di calore collegato con un reattore,

- la fig. 2 illustra la sezione II-II secondo la fig. 1 e

- la fig. 3 illustra la sezione III-III secondo la fig. 2.

Lo scambiatore di calore 1 serve per il raffreddamento di gas caldi, in particolare di gas di sintesi che viene prodotto mediante gasificazione in un reattore 2. Il reattore 2 è provvisto internamente di un rivestimento ignifugo 3 ed è collegato con lo scambiatore di calore 1 per mezzo di un elemento di raccordo. L'elemento di raccordo è realizzato quale camera ad acqua 4 e verrà a seguito descritto più dettagliatamente.

La camera ad acqua 4 realizzata quale elemento di raccordo comprende un mantello esterno 5 che, sul lato di entrata del gas, termina con una sottile piastra tubiera 6 e, sul lato di uscita del gas, con una spessa piastra tubiera 7. Nel vano interno circondato dal mantello esterno 5 sono disposti una molteplicità di tubi, in questo caso tre tubi 8, i quali sono fissati a tenuta di gas nelle due piastre tubiere 6, 7. In questo modo, i tubi 8 hanno la funzione di tubi di ancoraggio e sostengono, insieme al mantello esterno 5, la sottile piastra tubiera 6 sulla spessa piastra tubiera 7.

La sottile piastra tubiera 6 è provvista di una flangia 9 collegata mediante viti con una flangia 10 a blocco a parete spessa. La flangia 10 a blocco è saldata nella parete del reattore 2. La spessa piastra tubiera 7 è saldata nella parete dello scambiatore di calore 1. Nel mantello esterno 5 è montato un bocchettone d'entrata 11 per un fluido di raffreddamento, attraverso il quale viene alimentata, per esempio, dell'acqua sotto pressione.

Attraverso questo tubo 8 avente funzione di ancoraggio si estende distanziato dalla sua parete interna, formando nel contempo una fessura anulare 12, un tubo 13 conducente del gas. I tubi 13 conducenti il gas sono aperti verso il reattore 2. In corrispondenza della camera ad acqua 4, i tubi 13 conducenti il gas attraverso lo scambiatore di calore 1 si estendono ulteriormente quali serpentine di tubi a forma di spirale, le cui estremità vengono condotte fuori dallo scambiatore di calore 1.

I tubi 13 conducenti il gas sono prolungati verso il reattore 2 per mezzo di sottili piastre tubiere 6. Queste estremità prolungate 14 di tubo sono ribordate verso l'esterno e guidate indietro verso la sottile piastra tubiera 6. In una zona circondante concentricamente i tubi 8, le estremità ribordate 15 di tubo sono saldate con la sottile piastra tubiera 6 sul lato rivolto verso il reattore 2. Le estremità prolungate e ribordate 14, 15 di tubo, formano in questo modo un toro che circonda rispettivamente a tenuta con una parte della sottile piastra tubiera 6 un vano tubolare 16. Le estremità 14, 15 di tubo così realizzate possono dilatarsi liberamente in caso di una sollecitazione termica dei tubi 13 conducenti il gas provocata dai gas caldi, in modo tale, per cui non si formano alcune tensioni termiche nel collegamento, tramite il quale risultano collegati i tubi 13 conducenti il gas con la sottile piastra tubiera 6.

Concentricamente intorno ai tubi 8 sono previsti dei fori passanti 17 estendentisi attraverso la sottile piastra tubiera 6 all'interno della superficie anulare fra il tubo 8 e l'estremità 15 del tubo 13 conducente il gas. Questi fori 17 collegano il vano interno della camera ad acqua 4 con la fessura anulare 12 fra i tubi 8, 13, per mezzo del vano tubolare 16 circondato dalle estremità 14, 15 di tubo. Il vano tubolare 16 è collegato in questo modo con il circuito di raffreddamento, per cui le estremità 14, 15 di tubo vengono raffreddate e protette da sovrariscaldamento.

Per aumentare la velocità di flusso del fluido di raffreddamento nel vano tubolare 16 e quindi per migliorare l'azione di raffreddamento, i tubi 8 possono essere prolungati oltre la sottile piastra tubiera 6 fino nel vano tubolare 16. All'interno del vano tubolare 16, le estremità dei tubi 8 sono realizzate quale corpo di guida 19 per la guida del fluido di raffreddamento. Per un’ulteriore protezione contro il sovrariscaldamento, le estremità 14, 15 dei tubi 13 conducenti il gas possono essere incorporate in uno strato ceramico 18 resistente al calore.

Il fluido di raffreddamento alimentato nella camera ad acqua fuoriesce dalle fessure anulari 12 in corrispondenza dell'estremità posteriore della camera ad acqua 4 ed arriva nello scambiatore di calore 1. In questo punto viene raffreddato il gas caldo che attraversa i tubi 13 conducenti il gas piegati a forma di spirale. Il fluido di raffreddamento che nel contempo si riscalda viene fatto uscire in modo di per sé noto dallo scambiatore di calore 1 ed alimentato ad un utilizzatore di calore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Camera ad acqua di uno scambiatore di calore (1) per il raffreddamento di gas caldi con un mantello esterno (5) e con una sottile piastra tubiera (6) che, mediante il mantello esterno (5) e per mezzo di tubi (8), è sostenuta su una spessa piastra tubiera (7), laddove i tubi (8) sono disposti all'interno del mantello esterno (5) e sono collegati a tenuta con le piastre tubiere (6, 7) e laddove dei tubi 13) conducenti il gas si estendono attraverso i tubi (8), formando una fessura anulare (12), caratterizzata dal fatto che i tubi (13) conducenti il gas sono prolungati oltre la sottile piastra tubiera (6), che le estremità prolungate (14) dei tubi sono ribordate verso l'esterno e le estremità ribordate (15) dei tubi sono collegate a tenuta con la sottile piastra tubiera (6) ad una distanza radiale dai tubi (8) e che la sottile piastra tubiera (6) è attraversata da fori (17) su una superficie anulare disposta fra le estremità ribordate (15) ed i tubi (8).
2. Camera ad acqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le estremità prolungate e ribordate (14, 15) dei tubi (13) conducenti il gas sono incorporate in uno strato ceramico (18) resistente al calore
3 . Camera ad acqua secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che i tubi (8) sono prolungati oltre la sottile piastra tubiera (6), fino all'interno del vano == cavo === (16) circondato dalle estremità (14, 15) dei tubi (13) conducenti il gas, e sono realizzati in questo tratto quale corpo di guida (19) per il fluido di raffreddamento.
4. Camera ad acqua / 4 secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la sottile piastra tubiera (6) è collegata con una flangia (10) a blocco saldata nella parete di un reattore (2) per la gasificazione.