NL8000646A - Warmtewisselaar voor het koelen van slakken bevattende gassen. - Google Patents

Description

-1- 21143/CV/tl

Aanvrager: Firma Borsig GmbH Berlijn, Bondsrepubliek Duitsland.

Korte Aanduiding: Warmtewisselaar voor het koelen van slakken bevattende gassen.

5

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar voor het koelen van slakken bevattende gassen afkomstig van kolenvergassing.

Gas uit kolenvergassingsreactors bevat meest slak in gasvormige, vloeibare en vaste vorm. Bij het afkoelen van het gas in warmtewisselaars-10 bijv. in afvalwarmteketels voor het opwekken van stoom,zet zich slak af op de warmteoverdrachtsoppervlakken waardoor de warmteoverdracht aanzienlijk wordt verminderd. In het bijzonder de gasvormige en vloeibare (druppelvormige) slak bevuilt door condenseren en hard worden de warmteoverdrachtsoppervlakken. Slak scheidt zich niet af indi-en de oppervlakte-15 temperatuur van de warmteoverdrachtsvlakken boven de condensatietempera-tuur van de slak ligt. Zodra het gas op temperaturen onder het stollings-punt van de slak is afgekoeld bestaat het gevaar van .korstvorming door slak eveneens niet meer.

Bij dergelijke warmtewisselaars is dan ook een zodanige temperatuur-20 daling in het gebied van de zich afkoelende gassen noodzakelijk,welke uit-.sluit,dat het slak bevattende gas in het temperatuurgebied van condenseren tot aan hard worden van de slak met warmteoverdrachtsvlakken in aanraking komt waarvan de temperatuur onder de condensatietemperatuur van de slak ligt.

25 Het is bekend een stralingskamer met beklede koelbuiswanden uit te rusten,waarbij er voor gezorgd is,dat de slak continu tegen de bekleding condenseert en afloopt en op de bodem van de stralingskamer door aanraking met water tot stolling wordt gebracht,terwijl het gas,dat zijn warmte door straling in de stralingskamer heeft afgegeven, zijdelings wordt 30 afgevoerd. Voor een dergelijce stralingskamer is zeer veel ruimte nodig en is dan ook dienovereenkomstig diur.

Met de uitvinding wordt beoogd een warmtewisselaar te verkrijgen welke weinig ruimte vereist.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat de warmtewisselaar 35 een pijpenbundel-warmtewisselaar is,waarbij in zijn intredekamer aan de instroomzijde van het hete gas een aanvullende pijpplaat met insteekpij- 8 0 0 0 6 4 6 f -2- 21143/CV/tl r pen voor de tussen de beide pijpplaten van de pijpenbundel aanwezige pijpen zodanig is aangebracht,dat heide pijpplaten in de intredekamer een andere intredekamer voor koudere slakvrije gassen begrenzen,die door een intredestomp in de mantel van de pijpenbundel-warmtewisselaar toegankelijk 5 is,terwijl de insteekbuizen ver in, maar niet tot aan het einde van de pijpen van de pijpenbundel daarin insteken en de insteekpijpen met de buitenste pijpen verhoudingsgewijs nauwe ,voor het opwekken van een hoge uittredesnelheid geschikte ringvormige ruimtes vormen,waarbij maatregelen zijn getroffen waardoor het uit de ringvormige ruimtes uittredende ver-10 warmde koudere gas tegen de binnenwanden van de pijpen van de pijpenbundel wordt gehouden en verdere maatregelen zijn getroffen waardoor de uit de pijpen van de pijpenbundel uittredende afgekoelde gassen verdere afkoeling ondervinden.

Om veilg te stellen,dat het uit de ringvormige ruimten tussen de 15 insteekpijpen en de pijpen van de pijpenbundel uittredende gas tegen de binnenwanden van de pijpen stromingsmatig blijft hechten zijn volgens een verdere uitvoering van de uitvinding in de ringvormige ruimtes bijvoorbeeld telkens vier spiraalvormig verlopende stroken aangebracht,welke de uit de ringvormige ruimte uittredende gasstroom een draaiing meegeven.

20 Om te waarborgen,dat de uit de pijpen van de pijpenbundel uittre dende afgekoelde gassen nog verder worden afgekoeld is volgens de uitvinding in de uittredekamer aan de uitstroomzijde van de afgekoelde gassen een verdere pijpenplaat met pijpstompen zodanig ingebouwd,dat de genoemde pijpplaat en de pijpplaat van de buizen van de pijpenbundel intredekamer 25 voor koudere slakvrije gassen begrenzen,die door een intredestomp in de mantel van de pijpenbundel-warmtewisselaar toegankelijk is,waardoor de hier intredende koudere slakvrije gassen in de afstromende gassen uit de pijpen van de pijpenbundel mengend kunnen instromen.

De met de uitvinding bereikte voordelen bestaan in het bijzonder 30 daarin,dat met een pijpenbundel-warmtewisselaar een warmtewisselaar van „ bijzonder kleine en weinig kostbare bouwwijze voor de koeling van de genoemde slakken bevattende gassen ter beschikking komt,welke door de mogelijkheden koudere,slakvrije gassen in de door insteekpijpen en de pijpen van de pijpenbundel gevormde ringvormige ruimtes in te voeren,deze tel-35 kens een draaiing te verlenen,waardoor de zich afkoelende en vaste slakken vormende gassen geen korstvorming op de binnenwanden van de pijpen 8000646 ί -3- 21143/CV/tl kunnen bewerkstelligen en verder koudere slakvrije gassen in de uit de pijpen van de pijpenbundel uittredende afgekoelde gassen mengend te laten instromen.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand 5 van een in bijgaande figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van een warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Fig, 1 toont een langsdoorsnede over een pijpenbundel-warmtewisse-laar volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont op grotere schaal het in fig.l omcirkelde deel X van 10 de warmtewisselaar.

Fig. 3 toont een doorsnede over fig.2 gezien volgens de lijn III -III in fig.2.

De pijpenbundel-warmtewisselaar,welke is voorzien van een mantel 1, een intredestomp 2, een intredekamer 3 voor de toevoer van hete, slakken 15 bevattende gassen, een uittredekamer 4 en een uittredestomp 5 voor de afvoer van de afgekoelde slak bevattende gassen, neemt pijpen 6 in de vorm van een pijpenbundel op,waarbij de pijpen zijn bevestigd in een pijpenplaat 7 van de intredekamer 2 en in een pijpenplaat 8 van de uittredekamer 4,zodanig,dat de hete gassen door de pijpen kunnen stromen.

20 Door invoerstompen 9 en 10 kan koelwater binnentreden in de mantel- ruimte 11 om de pijpen 6,terwijl dit koelwater als een mengsel van stoom en water kan worden afgevoerd door afvoerstompen 12 en 13. Zich in de pijpen 6 bevindende insteekpijpen 14 zijn aan een einde verbonden met een in de intredekamer 3 gelegen pijpenplaat 15. De beide pijpenplaten 7 en 25 15 zijn daarbij op een bepaalde afstand van elkaar opgesteld zodat een intredekamer 16 voor koudere slakvrije gassen wordt gevormd,waarbij de gassen kunnen binnenstromen door een invoerstomp 17 en in de ringvormige ruimtes 18 tussen de instekpijpen 14 en de pijpen 6 kunnen geraken. De ringvormige ruimtes 18 omvatten vier gelijkmatig over de omtrek verdeel-30 de, van pijpwand naar pijpwand reikende spiraalvormig aangebrachte stroken 19. In de uittredekamer 4 is naast de pijpenplaat 8 een verdere pijpenplaat 20 met pijpstompen 21 ondergebracht. De beide pijpplaten 8 en 20 vormen een intredekamer 22 waarin via een intredestomp 23 koudere slakvrije gassen kunnen worden teegevoerd.

35 Het van een kolenvergassingsreactor komende slakken bevattende gas stroomt door de invoerstomp 2 in de intredekamer 3 van de warmtewisse- 80 0 06 4 5 f

V

-4- 21143/CV/tl laar en wordt bij het doorstromen van de warmtewisselaar in drie gebieden afgekoeld,waarbij door keuze van de temperaturen van het zich afkoelende gas en door geschikte maatregelen - zoals hieronder nader zal worden uiteengezet, wordt verhinderd,dat zich .tijdens het afkoelen van het gas slak-5 ken op de warmteoverdrachtsvlakken afscheiden.

In het eerste gebied van de afkoeling stroomt het hete slakken bevattende gas door de insteekbuizen 14,terwijl parallel daaraan door de ringvormige ruimtes 18 kouder slakvrij gas stroomt. Daarbij wordt warmte van het hete gas door de insteekbuizen 14,door het koudere gas in de 10 ringvormige ruimtes 18 en door de pijpen 6 aan het koelwater in de mantel-ruimte 11 overgedragen. Door geschikte bemeting wordt veilig gesteld,dat de oppervlaktetemperatuur van de insteekpijpen 14 boven de stollingstem-peratuur van de slak ligt en dat zodoende een korstvorming op de insteekpijpen is uitgesloten.

15 Met voortgaande afkoeling van het hete gas zouden echter oppervlak- tetemperaturen van de insteekpijpen bereikt worden,waarbij een korstvorming zou kunnen beginnen. Vandaar treedt in het tweede koelgebied het koudere gas uit de ringvormige ruimtes 18 uit en beweegt dit gas zich langs de binnen wanden van de pijpen 6. Daar de uittredesnelheid van het 20 koudere gas uit de ringvormige ruimtes groter is dan de snelheid van het hete gas in de pijpen 6 wordt bereikt,dat het hete gas niet gelijk in aanraking komt met de binnenwanden van de pijpen 6. Door de spiraalvormig aangebrachte stroken 19 in de ringvormige ruimte 18 verkrijgt de koudere gasstroom een draaiing. In verband met zijn groter gewicht in vergelijking 25 met dat van het hete gas blijft de roterende gasstroom zodoende ook in verband met het centrifugaaleffect verhoudingsgewijs lang tegen de binnenwanden van de pijpen 6 en vermengt dit gas zich eerst nabij de einden van de pijpen 6 geheel met het hete gas. In dit tweede koelgebied vindt het warmtetransport van het hete gas direct door het koudere gas naar de 30 pijpen 6 en daarmede naar het koelwater plaats. De slak verstevigt zich in dit gebied. Het slakvrije koudere gas verhindert echter afscheiding van slak op de binnenwanden van de pijpen.

In het derde kodgebied wordt kouder slakvrij gas door de intrede-stomp 23 in de intredekamer 22 en verder door de buisstompen 21 mengend 35 aan de uit de pijpen 6 stromende gassen toegevoegd. De nu verstevigde slak wordt in een niet nader weergegeven achter de warmtewisselaar geschakelde afscheider uit het gas verwijderd.

8000546

Claims (3)

1. Warmtewisselaar voor het koelen van slak bevattend gas afkomstig van kolenvergassing,met het kenmerk,dat de warmtewisselaar een pijpen-bundel- warmtewisselaar is waarbij in de intredekamer (3) aan de instroom-zijde van de hete gassen een pijpplaat (35) met insteekpijpen (14) voor 5 de zich tussen de pijpplaten (7 en 8) aanwezige pijpen (6) zodanig is aangebracht,dat de pijpplaat (7) en de pijpplaat (15) een intredekamer (16) voor koudere,van slakken vrije gassen begrenzen,die door een intre-destomp (17) in de mantel (1) van de warmtewisselaar toegankelijk is, terwijl de insteekpijpen (14) ver in , maar niet tot aan het einde van de 10 pijpen (6) in deze pijpen steken en de insteekpijpen (14) met de pijpen (6) verhoudingsgewijs nauwe,voor het opwekken van een hoge uittredesnel-heid geschikte ringvormige ruimtes (18) vormen,waarbij maatregelen zijn getroffen waardoor het uit de ringvormige ruimtes (18) uittredende verwarmde koudere gas tegen de binnenwanden van de pijpen (6) wordt gehou-15 den en verdere maatregelen zijn getroffen waardoor de. uit de pijpen (6) uittredende afgekoelde gassen een verdere afkoeling ondervinden.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie l,met het kenmerk,dat in de ringvormige ruimtes (18) bijvoorbeeld telkens vier spiraalvormig verlopende stroken (19) zijn aangebracht,welke stroken aan de uit de ringvor- 20 mige ruimte (18) uittredende gasstroom een draaiing meegeven.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk,dat in de uittredekamer (4) aan de uitstroomzijde van de afgekoelde gassen uit de pijpen (6) een pijpplaat (20) met pijpstompen (21) zo is ingebouwd,dat de pijpplaat (20) en de pijpplaat (8) van de pijpen (6) een intredekamer 25 voor koudere slakvrije gassen begrenzen, die door een intredestomp (23) in de mantel (1) van de warmtewisselaar toegankelijk is, waardoor de hier intredende koudere slakvrije gassen mengend kunnen instromen in de uit de pijpen (6) wegstromende gassen. 30 8000645