JPH06201290A - 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器 - Google Patents

高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器

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JPH06201290A
JPH06201290A JP3062763A JP6276391A JPH06201290A JP H06201290 A JPH06201290 A JP H06201290A JP 3062763 A JP3062763 A JP 3062763A JP 6276391 A JP6276391 A JP 6276391A JP H06201290 A JPH06201290 A JP H06201290A
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JP
Japan
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heat exchanger
cooling
tube sheet
gas
tube
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JP3062763A
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English (en)
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Peter Bruecher
ブリュヒャー ペーター
Wolfgang Kehrer
ケーラー ボルフガング
Dieter Bormann
ボーマン デイーター
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Deutsche Babcock Borsig AG
Original Assignee
Deutsche Babcock Borsig AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/005Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having bent portions or being assembled from bent tubes or being tubes having a toroidal configuration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0229Double end plates; Single end plates with hollow spaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0075Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 管板6によりガス供給チャンバー4から分離
されているガス導管9を本体1内に備えている、高温の
反応ガスを冷却するための熱交換器において、ガス導管
の直径が本体の直径より小さく、管板が、上向きに延在
しているコーン7を介して本体の下縁と接続されてお
り、一方の端部が開放された状態で冷却媒体の供給管路
12と接続されている冷却通路15が少なくとも一つ管
板に形成される。 【効果】 管板に冷却通路が形成されているので、熱を
与える高温の反応ガスと高圧下で熱を受け取る働きをす
る冷却媒体としての沸騰水との間の間隔を狭くすること
ができる。また、熱応力を低減させることができるとと
もに、管板内の温度を低めることができる。しかも、冷
却媒体に含まれる固体粒子を管板の冷却媒体側に堆積す
ることなく排出することができる速度で冷却媒体を冷却
通路に導くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項1の前文に記載
されている特徴を備えた冷却媒体を用いて高温の反応ガ
スを冷却するために使用される熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】公知の熱交換器(DE−PS28188
92号参照)は、環状のギャップを形成した状態でガス
導管を貫設せしめた厚い管床とガス導管を溶接せしめた
薄い管床とから成る管板を備えている。薄い管床の外周
は厚い管床と接続されており、ガス導管を介して厚い管
床上に支持されている。冷却媒体を供給する供給管路が
両方の管床の間に形成されているスペースに開口してお
り、冷却媒体は環状のギャップを通って熱交換器の内部
スペースに流入するようになっている。公知の熱交換器
の場合、ガスが導入され、これに伴って圧力の負荷を受
ける管が薄い管床のアンカーとして使用されていること
はさておくとして、公知の熱交換器は次のような欠点を
備えている。すなわち、冷却媒体として使用される水の
中に含まれている粒子が薄い管床の内側に堆積し、ここ
から加熱器に移送されるおそれがあることである。ガス
出口側に配置されている上部管床に冷却通路を形成せし
めた、2つの管床に保持されている管束を備えた縦型に
構成されている熱交換器も公知である(AT−PS36
1953号参照)。冷却通路は、ガスを導入する管を取
り囲んでいる環状のギャップを経て熱交換器の内部スペ
ースと連通している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、管板
のガス反応器側の肉厚が薄く設定されるとともに、冷却
媒体に含まれている固体粒子が管板の冷却媒体側で堆積
することがないように管板を通って冷却媒体を導入する
よう構成された当初に挙げた種類の熱交換器を提供する
ことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の特徴項に記載されている特徴を備えた当
初に挙げた種類の熱交換器が本発明に従って提供された
のである。本発明の有利な実施態様については、請求項
2より7までを参照されたい。
【0005】
【作用と効果】本発明に係る熱交換器の管板は厚肉に設
計されているので、冷却媒体の高い圧力に耐えるという
要請を満たすことができる。管板に冷却通路が貫設され
ているから、熱を与える高温の反応ガスと高圧下で熱を
受け取る働きをする冷却媒体としての沸騰水との間の間
隔を狭くすることができる。このように構成すれば、熱
応力を低減させることができるとともに、管板内の温度
を低めることができる。しかも、冷却媒体に含まれてい
る固体粒子を管板の冷却媒体側に堆積することなく排出
することができるような速度で冷却媒体を冷却通路に導
くことができる。管板が該管板を取り囲んでいる本体の
下縁より高い位置に設けられているので、該管板より下
に位置している熱交換器の最も深い箇所に固体粒子を集
めることができる。しかも、本発明の構成態様によれ
ば、この最も深い箇所は加熱されることはない。冷却媒
体の供給が停止した場合やこれに伴ってガスの発生が中
断した場合、本体に向かって開口している冷却通路に冷
却媒体の流動が生じ、管板を緊急に冷却し、残存してい
る熱を十分に排除することができる。ん請求項2記載の
構成によれば、冷却通路の端部は交互に閉止されている
から、互いに反対の向きの冷却媒体の流動が隣接した冷
却通路内に生じる。この流動に伴ってガスを導く管を取
り囲んでいる環状のギャップ内に回転流動が生じ、この
領域は非常に効率よく冷却される。
【0006】
【実 施 例】以下、本発明の実施例を図解した添付図
面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【0007】本発明に係る熱交換器は縦型態様に構成さ
れており、上部がドーム状のカバー2により閉止されて
いて、下端にフランジ3が設けられた本体1を備えてい
る。本熱交換器は、本体内壁に耐熱材5がライニングさ
れているガス供給チャンバー4上に配置されている。オ
イル・ガス化装置に付設された高圧下で運転される反応
器(図示せず)がガス供給チャンバー4に接続されてい
る。
【0008】熱交換器の本体1は管板6によりガス供給
チャンバー4から分離されている。管板6の直径は本体
1の直径より小さく寸法ぎめされている。管板6は内向
きに延在しているコーン7を介して本体1の下縁を限定
しているフランジ3に接続されており、この構成により
管板6はフランジ3より高い位置を占めている。ガス供
給チャンバー4と同様、コーン7にも耐熱材5がライニ
ングされている。
【0009】管板6を貫通して熱交換器の長さ方向に管
状穴8が形成されており、導管9が前記管状穴8に貫設
されている。各導管9と該導管9に対応した管状穴8と
の間に環状のギャップ10が形成されている。導管9の
入口側の端部であって、ガス供給チャンバー4からガス
を流出させる側の端部は管板6にガス・タイトに溶接さ
れている。
【0010】導管9は管板6から上に向かって真っ直ぐ
に延在し、ドーム状のカバー2の近傍まで延設されてい
る。しかるのち、各導管9はスパイラル状に折り曲げら
れている。該スパイラル・チューブ、すなわち、螺旋管
部分は、管板6のすぐ上の位置で本体1に貫設されてい
る継手11と接続されている。
【0011】ガス供給チャンバー4から流入したガスは
導管9を貫流する。この貫流の間にガスは冷却媒体によ
り冷却される。冷却媒体は、後述のやり方に従って複数
の供給管路12を通って本体1により取り囲まれている
熱交換器の内部スペース13に供給される。高温のガス
との熱交換により蒸発する高圧の水が冷却媒体として使
用されており、ドーム状のカバー2に取け付けられた出
口継手14を通って蒸気となって熱交換器を流出する。
【0012】管板6は、平行に延在している冷却通路1
5をガス入口側に備えており、該冷却通路15は熱交換
器の内部スペース13に向かって開口している。冷却通
路15が部分的に管状穴8と交差するよう冷却通路15
の幅が設定されている。冷却通路15の一方の端部が管
板6の外周に接続されたカバー16により閉止されてい
ることが好ましい。この場合、隣接した冷却通路15の
向かい合った端部を閉止させる。
【0013】各冷却通路15の閉止端の近傍に冷却媒体
の供給管路12のうちの一つが設けられている。図2に
示されているように、供給管路12は、管板6を通って
上から該当した冷却通路15に導入されている。したが
って、冷却媒体は横に向かって冷却通路15に供給され
ることになる。隣接した冷却通路15の向かい合った端
部が閉止されているので、隣接した冷却通路に向かう冷
却媒体の流動が生じることになる。このとき、冷却媒体
は環状のギャップ10に流入し、導管9の回りで回転流
動が生じ、この結果、高温の箇所が効果的に冷却され
る。
【0014】供給管路12を通って供給された水は冷却
通路15に流入し、該冷却通路15を貫流する。水の一
部は環状のギャップ10を通って上昇し、熱交換器の内
部スペース13に流出する。冷却媒体の残りの部分は、
冷却通路15の開放端を通って直接内部スペース13に
流出する。冷却媒体の中に含まれている固体粒子は、冷
却媒体の流れといっしょになって冷却通路15から排出
され、熱交換器の最も深い箇所に堆積する。この最も深
い箇所は管板6より下方に位置しているとともに、コー
ン7と本体1との間の環状のスペース内に所在してい
る。コーン7のガス側は耐熱材5がライニングされてい
るので、前記の環状のスペースが加熱されることはな
い。排出管路17が前記の環状のスペースに接続されて
いるから、該排出管路17を通って堆積した固体粒子を
熱交換器より除去することができる。
【0015】冷却媒体の供給が途絶え、これに伴ってガ
スの供給が止まった場合、管板6は緊急冷却状態とな
す。この場合、溜まった熱を排除させなければならない
が、冷却通路15を通って内部スペース13から冷却媒
体を排出させることにより熱の排除が行われる。このよ
うに冷却媒体を流動させることにより、管板6を冷却す
ることができる。
【0016】管板6のうち冷却通路15間の部分を補足
的に冷却するため、両側が開放された冷却穴18が管板
6を通って冷却通路15と平行に反応ガスの熱影響を受
ける側に延設されている。この冷却穴18の横断面積は
冷却通路15の横断面積より大幅に小さく設定されてい
る。管板6の内部に所在している冷却穴18は環状のギ
ャップ10と連通している。
【0017】図4に示されているように、分離プレート
19を使用することにより、上下に配置された2つの部
分通路20と21とに冷却通路15を分割してもさしつ
かえない。二重管として構成される供給管路を使用する
場合、部分通路20、21それぞれに専用の冷却媒体用
の継手が用意される。この場合、例えば、新鮮な水の如
き比較的低温の冷却媒体が内側の管22に供給され、一
方、内側の管22と供給管路12の本体との間の環状ス
ペースから、例えば、循環水のごとき比較的暖かい冷却
媒体が上部の部分通路21に供給される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に従って構成された熱交換器
を長さ方向に切断した概念的な断面図。
【図2】図1に示されているZ部の拡大断面図。
【図3】図2のIII−III線で切断した断面図。
【図4】本発明の別の実施例に従って構成された熱交換
器の図1のZ部に対応した部分の拡大断面図。
【符号の説明】
1 本体 2 ドーム状のカバー 3 フランジ 4 ガス供給チャンバー 5 耐熱材 6 管板 7 コーン 8 管状穴 9 ガス導管 10 環状のギャップ 11 継手 12 供給管路 13 内部スペース 14 出口継手 15 冷却通路 16 カバー 17 排出管路 18 冷却穴 19 分離プレート 20、21 部分通路 22 内側の管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボルフガング ケーラー ドイツ連邦共和国、1000 ベルリン 42、 ペーター・シユトラッセ・ベーク 18 (72)発明者 デイーター ボーマン ドイツ連邦共和国、1000 ベルリン 42、 アルブレヒトシユトラーセ 114

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス供給チャンバー(4)上に設置され
    るとともに、ガス導管(9)を受け支えている管板
    (6)によりガス供給チャンバー(4)から分離されて
    いるガス導管(9)を本体(1)内に備えている、冷却
    媒体を用いて高温の反応ガスを冷却するために使用され
    る熱交換器であって、環状のギャップ(10)を形成す
    る態様で管板(6)の管状穴(8)にガス導管(9)が
    貫設されていて、該導管(9)のガス入口側がガスタイ
    トに管板(6)と接続されており、冷却媒体の供給管路
    (12)が管板(6)のガス入口と反対の側で終わるよ
    う構成された熱交換器において、管板(6)の直径が本
    体(1)の直径より小さく寸法ぎめされていて、管板
    (6)が、上向きに延在しているコーン(7)を介して
    本体(1)の下縁と接続されていることと、一方の端部
    が開放された状態で冷却媒体の供給管路(12)と接続
    されている冷却通路(15)が少なくとも一つ管板
    (6)に形成されていることとを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 冷却媒体の供給管路(12)のうちの一
    つが冷却通路(15)の閉止端の近傍で開口しているこ
    とと、隣接した冷却通路(15)の向かい合った端部が
    閉止されていることと、冷却通路(15)が管板(6)
    の管状穴(8)と部分的に交差していることとを特徴と
    する請求項1記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】 コーン(7)の反応ガスが流入する側が
    耐熱材(5)によりライニングされていることを特徴と
    する請求項1または2記載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 冷却通路(15)と平行に延在してい
    て、両側が開放されている冷却穴(18)が管板(6)
    に貫設されていることを特徴とする請求項1より3まで
    のいずれか1項記載の熱交換器。
  5. 【請求項5】 冷却通路(15)と冷却穴(18)が、
    管板(6)のうちガス化反応器に面した側に配置されて
    いることを特徴とする請求項1より4までのいずれか1
    項記載の熱交換器。
  6. 【請求項6】 冷却通路(15)が分離プレート(1
    9)により2つの上下に配置された部分通路(20、2
    1)に分離されており、該部分通路(20、21)それ
    ぞれに専用の冷却媒体を連通させる接続部材が設けられ
    ていることを特徴とする請求項1より5までのいずれか
    1項記載の熱交換器。
  7. 【請求項7】 ガス導管(9)が上に向かって真っ直ぐ
    に延設され、しかるのち管板(6)の近傍に配置された
    出口継手(11)までスパイラル・チューブとして延設
    されていることを特徴とする請求項1より6までのいず
    れか1項記載の熱交換器。
JP3062763A 1990-01-10 1991-01-09 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器 Pending JPH06201290A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4000527.5 1990-01-10
DE4000527A DE4000527A1 (de) 1990-01-10 1990-01-10 Waermetauscher zum kuehlen von heissem reaktionsgas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06201290A true JPH06201290A (ja) 1994-07-19

Family

ID=6397827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3062763A Pending JPH06201290A (ja) 1990-01-10 1991-01-09 高温の反応ガスを冷却するために使用される熱交換器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5088551A (ja)
EP (1) EP0436828B1 (ja)
JP (1) JPH06201290A (ja)
AT (1) ATE99409T1 (ja)
DE (2) DE4000527A1 (ja)

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Also Published As

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EP0436828B1 (de) 1993-12-29
EP0436828A2 (de) 1991-07-17
EP0436828A3 (en) 1991-11-27
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