WO2018108321A1 - Wärmetauscher mit brenner - Google Patents

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WO2018108321A1
WO2018108321A1 PCT/EP2017/025327 EP2017025327W WO2018108321A1 WO 2018108321 A1 WO2018108321 A1 WO 2018108321A1 EP 2017025327 W EP2017025327 W EP 2017025327W WO 2018108321 A1 WO2018108321 A1 WO 2018108321A1
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heat exchanger
burner
passage
wall
heating
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PCT/EP2017/025327
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Inventor
Hanno Tautz
Original Assignee
Linde Aktiengesellschaft
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    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0075—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for syngas or cracked gas cooling systems

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger having at least one burner and a first and a second passage separated by a partition, wherein through the first passage, a fuel gas can be passed through the burner to heat through the partition to a passage in the second passage transferable fluid.
  • Steam reformers are usually tube furnaces in which an insert containing hydrocarbons and steam is passed through at least one catalytically active material filled and / or coated, arranged substantially vertically in the furnace of the reformer reactor tube and reacted in an overall endothermic reaction to the hydrogen and carbon monoxide containing synthesis gas can be.
  • the area of the combustion chamber outside the reactor tube or the reactor tubes represents the first passage, while the second passage extends through the reactor tube or the reactor tubes.
  • Reforming reaction required energy is usually generated by at least one mounted on the bottom, the ceiling or a side wall of the furnace burner, which releases its hot flue gases as a turbulent jet in the first passage.
  • a highly inhomogeneous furnace burner which releases its hot flue gases as a turbulent jet in the first passage.
  • Temperature profile along or of the reactor tubes induces high mechanical stresses and on the other hand prevents synthesis gas production with optimum productivity.
  • Pore burners have a porous structure made of ceramic, via the fuel and / or Oxidizing be performed in order to produce already within the structure or at the surface of the heating gas. So that the porous structure is not damaged by an excessive thermal load, it is necessary to use the
  • Object of the present invention is therefore to provide a heat exchanger of the type described above, through which the stated disadvantages of the prior art can be overcome.
  • the burner has a plurality of distributed over the surface of the partition wall and spaced from the partition burner nozzles, each of which is connected to a supply device for a fuel gas and an oxidizing agent.
  • the burner nozzles are propulsion jet nozzles, in which, for example, the fuel gas can be used as the propellant to suck in oxidizing agent and to form a combustible gas mixture which is ignited after exiting into the first passage.
  • the burner nozzles may have a uniform design or be designed differently. They are aligned so that the flames generated during operation of the heat exchanger directed towards the partition wall
  • Heat demand is high, for example, by an endothermic reaction or a phase transition, a high temperature difference in the partition can be set, while in places low heat demand, a correspondingly low temperature difference can be generated.
  • the burner gives its total power distributed to all burner nozzles, so that accounts for each burner nozzle only a fraction of the fuel gas and oxidant used.
  • the flame forming at a burner nozzle is therefore correspondingly small in comparison to the flame of a conventional burner with only one burner nozzle, which makes it possible to significantly reduce the distance between the dividing wall and the burner nozzles and to make the heat exchanger more compact than in the prior art, without to fear a local overheating of the partition.
  • the burner nozzles are formed and their number is selected so that the flames have in normal operation of the heat exchanger according to the invention lengths of less than 50cm, preferably less than 20cm and more preferably less than 10cm.
  • the burner nozzles of a burner are assigned to groups whose members are connected via their feeders to central feed channels for fuel gas and oxidant.
  • a group may comprise only one burner nozzle, several or all burner nozzles of the burner.
  • At least the central supply channel for fuel gas may be provided with a device via which the gas supply to one or more burner nozzles of a group can be changed in order to selectively vary the burner output and / or the temperature difference profile within the partition wall.
  • the heat exchanger according to the invention may be a
  • the heat exchanger is preferably a tube furnace with at least one, hereinafter referred to as exchanger tube tube whose jacket both the
  • Dividing wall forms and through which passes the second passage.
  • An embodiment of the heat exchanger according to the invention provides that the burner nozzles are arranged on a designated heating wall wall, which extends parallel to the axis of an exchanger tube.
  • the burner nozzles arranged on the heating wall can be provided for heating one or more exchanger tubes.
  • the advantageous designed as a radiation wall with a ceramic or mineral material coated or enveloped or consisting of a ceramic or mineral material heating wall between the exchanger tube and another wall, with which it includes a fluidically connected to the burner nozzles gap, which can be used as a supply channel for the oxidant. It makes sense to one or more supply channels for the fuel gas in this space are arranged so that they are protected during operation of the heat exchanger by the oxidant from excessive thermal stress.
  • a heating wall may be a flat wall or composed of several flat walls.
  • the exchanger tube is preferably surrounded concentrically by a heating wall designed as a tube, on the inside of which the burner nozzles are located, the space between the two tubes forming the first passage.
  • the tubular heating wall is in turn surrounded concentrically by a further wall formed as a tube, with which it can be used for the supply of oxidant and fuel gas gap
  • each tube row are assigned two heating walls, between which the first passage runs and the exchanger tubes are located.
  • the supply channels for oxidant and fuel gas are arranged in a space which is formed by the heating wall and a further, substantially parallel planar wall.
  • the other flat wall may also be a heating wall for
  • Heating another series of exchanger tubes act.
  • the further wall may also be designed without burner nozzles and serve as a boundary for a third passage, through which heating gas emerging from the first passage can be passed, in order to be cooled under preheating by inflowing oxidant and / or fuel gas.
  • the heat exchanger according to the invention is particularly suitable for use as a steam reformer, cracking furnace, steam generator, drying or
  • FIGS. 1 a to 1 c show cross sections through heat exchangers according to the invention with exchanger tubes that can be heated via a planar heating wall.
  • FIG. 2 shows a cross section through a heat exchanger according to the invention with an exchanger tube, which can be heated via a tubular heating wall.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention, which can be operated as a steam reformer.
  • the FIGS. 1 a, 1 b and 1 c each show a heat exchanger which comprises a plurality of exchanger tubes T, arranged in a row and shown in cross-section, which are, for example, reactor tubes of a steam reformer.
  • Parallel to the exchanger tubes T extends a heating wall W, which is flat or composed of flat wall parts ( Figure 1 a).
  • the heating wall W defines a usable as a supply channel for an oxidant O space Z and has a plurality of along the exchanger tubes T arranged as Kochstrahldüsen burner nozzles D, which connected both with the gap Z and with the feed channel Z extending fuel gas supply B fluidly are so that oxidizing agent is sucked by serving as a driving medium fuel gas. From the burner nozzles D, a gas mixture exits in the direction of the exchanger tubes T, which reacts after ignition in a flame F to form a heating gas. The hot fuel gas gives on its way through one along the
  • Exchanger tubes T extending first passage P1 heat to a in a second, guided by the wall TW of the exchanger tubes T passage P2 guided fluid from which is about a water vapor and hydrocarbons steam reformer use.
  • Heat exchanger is limited by two heating walls W, has the
  • Heat exchanger of Figure 1 c to limit a parallel to the heating wall W arranged, but not designed as a heating wall further wall U on which is provided with ribs R to heat effectively transferred from along flowing heating gas to the oxidant O or the fuel gas B.
  • the heat exchanger of Figure 2 has a vertical exchanger tube T ' , which is concentrically surrounded by the tubular heating wall W ' .
  • the burner nozzle also preferably designed as a propulsion jet nozzles D 'of the heating wall W' are disposed along the tube axis of the exchanger tube T 'and evenly distributed over the entire pipe circumference.
  • the space between the exchanger tube T 'and heating wall W' forms the first passage P1 ', while the second passage P2' by the
  • Oxidant O ' and fuel gas B ' usable space Z ' includes.
  • the first passage P1 " in which the heating gas flows upwardly and thereby heat to the through the inside of the reactor tubes T" transmits Viable second extending passage P2 "fluid.
  • Through openings K can the heating gas pass into a third passage P3 in which it flows downwards along the walls IT and thereby preheats guided oxidant and / or fuel gas in the intermediate space Z " before it is drawn off via the exhaust gas line L.
  • the walls U "with surface structures such as ribs may be provided extending into the third passage P3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit wenigstens einem Brenner sowie einer ersten (P1 ) und einer durch eine Trennwand (TW) von dieser getrennten zweiten Passage (P2), wobei durch die erste Passage (P1 ) ein über den Brenner erzeugbares Heizgas geleitet werden kann, um Wärme durch die Trennwand (TW) hindurch auf ein in der zweiten Passage (P2) führbares Fluid zu übertragen. Kennzeichnend hierbei ist, dass der Brenner eine Vielzahl von über die Fläche der Trennwand (TW) verteilten und mit Abstand zur Trennwand (TW) angeordneten Brennerdüsen (D) aufweist, von denen jede mit einer Zuführeinrichtung für ein Brenngas (B) und ein Oxidationsmittel (O) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Wärmetauscher mit Brenner
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit wenigstens einem Brenner sowie einer ersten und einer durch eine Trennwand von dieser getrennten zweiten Passage, wobei durch die erste Passage ein über den Brenner erzeugbares Heizgas geleitet werden kann, um Wärme durch die Trennwand hindurch auf ein in der zweiten Passage führbares Fluid zu übertragen.
Bei Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art handelt es sich beispielsweise um
Dampfreformer, die zur Erzeugung von Synthesegas eingesetzt werden.
Dampfreformer sind gewöhnlich Rohröfen, in denen ein Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltender Einsatz durch wenigstens ein mit katalytisch wirkendem Material befülltes und/oder beschichtetes, im Wesentlichen vertikal im Feuerraum des Reformers angeordnetes Reaktorrohr geleitet und in einer insgesamt endothermen Reaktion zu dem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Synthesegas umgesetzt werden kann. Hierbei stellt der Bereich des Feuerraums außerhalb des Reaktorrohres bzw. der Reaktorrohre die erste Passage dar, während die zweite Passage durch das Reaktorrohr bzw. die Reaktorrohre verläuft. Die für die
Reformierungsreaktion benötigte Energie wird üblicherweise durch wenigstens einen am Boden, der Decke oder einer Seitenwand des Feuerraums befestigten Brenner erzeugt, der seine heißen Rauchgase als turbulenter Strahl in die erste Passage entlässt. Bei dieser Art der Beheizung stellt sich ein stark inhomogenes
Temperaturprofil entlang des oder der Reaktorrohre ein, das einerseits hohe mechanische Spannungen induziert und das andererseits eine Synthesegaserzeugung mit optimaler Produktivität verhindert.
Insbesondere zur Reduzierung der thermisch induzierten Spannungen ist aus dem Stand der Technik der Einsatz von Porenbrennern bekannt, die eine weitgehend gleichmäßige Wärmefreisetzung über die gesamte Länge eines Reaktorrohres ermöglichen, wozu sie sich mit geringem Abstand entlang des Reaktorrohrs
erstrecken, das sie auch rohrförmig umgeben können. Porenbrenner weisen eine poröse, aus Keramik bestehende Struktur auf, über die Brennstoff und/oder Oxidationsmittel geführt werden, um bereits innerhalb der Struktur oder an deren Oberfläche das Heizgas zu erzeugen. Damit die poröse Struktur nicht durch eine zu hohe thermische Belastung Schaden nimmt, ist es notwendig, die
Verbrennungstemperatur zu begrenzen, worunter jedoch die thermische Effizienz der Dampfreformierung erheblich leidet. Nachteilig kann sich weiterhin das bei der Verbrennung gebildete Wasser auswirken, das bei den auftretenden hohen, über 900°C liegenden Temperaturen besondere für dünnwandige keramische Materialien schädlich ist. Außerdem kann es an der heißen Oberfläche der porösen Struktur zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit der Bildung von Ruß und der Gefahr von Ablagerungen kommen, durch die die Wärmeübertragung und/oder die
Strömungsverhältnisse innerhalb der porösen Keramik negativ beeinflusst werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Art anzugeben, durch den die angegebenen Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Brenner eine Vielzahl von über die Fläche der Trennwand verteilten und mit Abstand zur Trennwand angeordneten Brennerdüsen aufweist, von denen jede mit einer Zuführeinrichtung für ein Brenngas und ein Oxidationsmittel verbunden ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Brennerdüsen um Treibstrahldüsen, in denen etwa das Brenngas als Treibmedium einsetzbar ist, um Oxidationsmittel anzusaugen und ein brennfähiges Gasgemisch zu bilden, das nach Austritt in die erste Passage gezündet wird. Die Brennerdüsen können eine einheitliche Bauform aufweisen oder unterschiedlich ausgeführt sein. Sie sind so ausgerichtet, dass die im Betrieb des Wärmetauschers erzeugbaren Flammen eine zur Trennwand hin gerichtete
Komponente besitzen. Sinnvollerweise sind die Heizleistungen der einzelnen
Brennerdüsen und die Verteilung der Brennerdüsen über die Fläche der Trennwand derart gewählt, dass in der Trennwand ein Temperaturdifferenzprofil eingestellt werden kann, das den örtlichen Wärmebedarf des im Betrieb des Wärmetauschers durch die zweite Passage strömenden Fluids widerspiegelt. An Stellen, an denen der
Wärmebedarf beispielsweise durch eine endotherm ablaufende Reaktion oder einen Phasenübergang hoch ist, kann eine hohe Temperaturdifferenz in der Trennwand eingestellt werden, während an Stellen geringen Wärmebedarfs eine entsprechend niedrige Temperaturdifferenz erzeugbar ist.
Im Betrieb gibt der Brenner seine Gesamtleistung verteilt auf sämtliche Brennerdüsen ab, so dass auf jede Brennerdüse nur ein Bruchteil der eingesetzten Brenngas- und Oxidationsmittelmenge entfällt. Die sich an einer Brennerdüse ausbildende Flamme ist daher im Vergleich zu der Flamme eines konventionellen Brenners mit nur einer Brennerdüse entsprechend klein, wodurch es möglich ist, den Abstand zwischen Trennwand und Brennerdüsen deutlich zu reduzieren und den Wärmetauscher kompakter als im Stand der Technik auszuführen, ohne eine lokale Überhitzung der Trennwand befürchten zu müssen. Vorzugsweise sind die Brennerdüsen so ausgebildet und ist ihre Anzahl so gewählt, dass die Flammen im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Wärmetauschers Längen von weniger als 50cm, bevorzugt weniger als 20cm und besonders bevorzugt weniger als 10cm aufweisen.
Vorzugsweise sind die Brennerdüsen eines Brenners Gruppen zugeordnet, deren Mitglieder über ihre Zuführeinrichtungen mit zentralen Zuführungskanälen für Brenngas und Oxidationsmittel verbunden sind. Eine Gruppe kann nur eine Brennerdüse, mehrere oder alle Brennerdüsen des Brenners umfassen. Zumindest der zentrale Zuführungskanal für Brenngas kann mit einer Einrichtung versehen sein, über die die Gaszufuhr zu einer oder mehreren Brennerdüsen einer Gruppe verändert werden kann, um die Brennerleistung und/oder das Temperaturdifferenzprofil innerhalb der Trennwand gezielt zu variieren. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann es sich um einen
Plattenwärmetauscher mit einer oder mehreren Trennwänden in Form ebener Platten handeln. Bevorzugt ist der Wärmetauscher jedoch ein Rohrofen mit zumindest einem, im Folgenden als Tauscherrohr bezeichneten Rohr, dessen Mantel sowohl die
Trennwand bildet und durch das die zweite Passage verläuft.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sieht vor, dass die Brennerdüsen an einer als Heizwand bezeichneten Wand angeordnet sind, die sich parallel zur Achse eines Tauscherrohrs erstreckt. Die an der Heizwand angeordneten Brennerdüsen können zur Beheizung eines oder mehrerer Tauscherrohre vorgesehen sein. Vorzugsweise befindet sich die vorteilhaft als Strahlungswand ausgebildete, mit einem keramischen oder mineralischen Material beschichtete oder umhüllte oder aus einem keramischen oder mineralischen Material bestehende Heizwand zwischen dem Tauscherrohr und einer weiteren Wand, mit der sie einen mit den Brennerdüsen strömungstechnisch verbundenen Zwischenraum einschließt, der als Zuführungskanal für das Oxidationsmittel genutzt werden kann. Sinnvollerweise sind auch ein oder mehrere Zuführungskanäle für das Brenngas in diesem Zwischenraum angeordnet, so dass sie im Betrieb des Wärmetauschers durch das Oxidationsmittel vor übermäßiger thermischer Belastung geschützt werden. Eine Heizwand kann eine ebene Wand sein oder sich aus mehreren ebenen Wänden zusammensetzen. Insbesondere dann, wenn der Rohrofen ein Tauscherrohr mit vertikaler Achse aufweist, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Brennerdüsen entlang der Rohrachse und gleichmäßig über den gesamten
Rohrumfang verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Tauscherrohr hierzu von einer als Rohr ausgebildeten Heizwand konzentrisch umgeben, an deren Innenseite sich die Brennerdüsen befinden, wobei der Raum zwischen den beiden Rohren die erste Passage bildet. Zweckmäßigerweise ist die rohrförmige Heizwand ihrerseits von einer weiteren als Rohr ausgebildeten Wand konzentrisch umgeben, mit der sie den für die Zuführung von Oxidationsmittel und Brenngas nutzbaren Zwischenraum
einschließt.
Die Anordnung von Brennerdüsen an einer ebenen Heizwand eignet sich besonders dann, wenn mehrere Tauscherrohre parallel zueinander in einer Reihe angeordnet sind, wie dies etwa in Dampfreformern gewöhnlich der Fall ist, wobei die Heizwand sich zweckmäßigerweise parallel zur Rohrreihe erstreckt. Vorzugsweise sind jeder Rohrreihe zwei Heizwände zugeordnet, zwischen denen die erste Passage verläuft und sich die Tauscherrohre befinden. Besonders bevorzugt sind die Zuführungskanäle für Oxidationsmittel und Brenngas in einem Zwischenraum angeordnet, der von der Heizwand und einer weiteren, im Wesentlichen parallelen ebenen Wand gebildet wird. Bei der weiteren ebenen Wand kann es sich ebenfalls um eine Heizwand zur
Beheizung einer weiteren Reihe von Tauscherrohren handeln. Die weitere Wand kann aber auch ohne Brennerdüsen ausgeführt sein und als Begrenzung für eine dritte Passage dienen, durch die aus der ersten Passage austretendes Heizgas geführt werden kann, um unter Vorwärmung von zuströmendem Oxidationsmittel und/oder Brenngas abgekühlt zu werden. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung kann die weitere ebene Wand mit Rippen oder anderen, ihre Oberfläche vergrößernden
Strukturen versehen sein.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher eignet sich besonders zur Verwendung als Dampfreformer, Spaltofen, Dampferzeuger, Trocknungs- oder
Wärmebehandlungsofen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand dreier in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Die Figuren 1 a bis 1 c zeigen Querschnitte durch erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit Tauscherrohren, die über eine ebene Heizwand beheizbar sind.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit einem Tauscherrohr, das über eine rohrförmige Heizwand beheizbar ist.
In der Figur 3 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher dargestellt, der als Dampfreformer betrieben werden kann. Die in den Figuren 1 a, 1 b und 1 c zeigen jeweils einen Wärmetauscher, der mehrere in einer Reihe angeordnete, im Querschnitt dargestellte Tauscherrohre T umfasst, bei denen es sich beispielsweise um Reaktorrohre eines Dampfreformers handelt. Parallel zu den Tauscherrohren T erstreckt sich eine Heizwand W, die eben ist oder sich aus ebenen Wandteilen zusammensetzt (Figur 1 a). Die Heizwand W begrenzt einen als Zuführungskanal für ein Oxidationsmittel O nutzbaren Zwischenraum Z und weist eine Vielzahl von entlang den Tauscherrohren T angeordneten, als Treibstrahldüsen ausgeführten Brennerdüsen D auf, die sowohl mit dem Zwischenraum Z als auch mit der im Zuführungskanal Z verlaufenden Brenngaszuführung B strömungstechnisch verbunden sind, so dass Oxidationsmittel durch das als Treibmedium dienende Brenngas angesaugt wird. Aus den Brennerdüsen D tritt ein Gasgemisch in Richtung der Tauscherrohre T aus, das nach Zündung in einer Flamme F zu einem Heizgas reagiert. Das heiße Heizgas gibt auf seinem Weg durch eine entlang der
Tauscherrohre T verlaufenden ersten Passage P1 Wärme an ein in einer zweiten, von der Wand TW der Tauscherrohre T begrenzten Passage P2 geführtes Fluid ab, bei dem es sich etwa um einen Wasserdampf und Kohlenwasserstoffe umfassenden Dampfreformereinsatz handelt.
Während der Zwischenraum Z der in den Figuren 1 a und 1 b dargestellten
Wärmetauscher jeweils durch zwei Heizwände W begrenzt wird, weist der
Wärmetauscher der Figur 1 c zu dessen Begrenzung eine parallel zur Heizwand W angeordnete, jedoch nicht als Heizwand ausgebildete weitere Wand U auf, die mit Rippen R versehen ist, um Wärme effektiv von entlangströmendem Heizgas auf das Oxidationsmittel O bzw. das Brenngas B übertragen zu können.
Der Wärmetauscher der Figur 2 weist ein vertikales Tauscherrohr T' auf, das konzentrisch von der rohrförmigen Heizwand W' umgeben ist. Die vorzugsweise ebenfalls als Treibstrahldüsen ausgeführten Brennerdüsen D' der Heizwand W' sind entlang der Rohrachse des Tauscherrohrs T' und gleichmäßig über dessen gesamten Rohrumfang verteilt angeordnet. Der Raum zwischen Tauscherrohr T' und Heizwand W' bildet die erste Passage P1 ', während die zweite Passage P2' durch das
Tauscherrohr T' verläuft. Konzentrisch zur Heizwand W' ist eine weitere als Rohr ausgebildete Wand IT angeordnet, mit der sie den für die Zuführung von
Oxidationsmittel O' und Brenngas B' nutzbaren Zwischenraum Z' einschließt.
Der als Dampfreformer ausgeführte Wärmetauscher der Figur 3 weist einen von einer wärmeisolierenden Einhausung H umgebenen Feuerraum C auf, in dem die einen Reformierungskatalysator enthaltenden Reaktorrohre T" mit vertikaler Achse in parallelen Reihen angeordnet sind. Zur Zuführung eines Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltenden Einsatzstoffgemisches und zum Abzug von Synthesegas sind die Reaktorrohre T" an ihren oberen Enden durch den Verteiler V und an ihren unteren Enden über den Sammler S miteinander verbunden. Zu beiden Seiten jeder Rohrreihe befinden sich parallele Heizwände W", denen jeweils eine weitere Wand U" zugeordnet ist, die mit der Heizwand W" einen Zwischenraum Z" einschließt. In den Zwischenräumen Z" verlaufen Kanäle O" und B", über die den Brennerdüsen D" Oxidationsmittel und Brenngas zur Erzeugung eines Heizgases zugeführt werden können. Zwischen den Reaktorrohren T" einer Rohrreihe und den dieser Rohrreihe zugeordneten Heizwänden W" verläuft die erste Passage P1 ", in der das Heizgas nach oben strömt und dabei Wärme auf das durch die innerhalb der Reaktorrohre T" verlaufende zweite Passage P2" führbare Fluid überträgt. Durch Öffnungen K kann das Heizgas in eine dritte Passage P3 gelangen, in der es entlang der Wände IT nach unten strömt und dabei im Zwischenraum Z" geführtes Oxidationsmittel und/oder Brenngas vorwärmt, ehe es über die Abgasleitung L abgezogen wird. Zur
Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Heizgas und Oxidationsmittel bzw. Brenngas können die Wände U" mit oberflächenvergrößernden Strukturen wie beispielsweise Rippen versehen sein, die sich in die dritte Passage P3 erstrecken.

Claims

Patentansprüche
Wärmetauscher mit wenigstens einem Brenner sowie einer ersten (P1 ) und einer durch eine Trennwand (TW) von dieser getrennten zweiten Passage (P2), wobei durch die erste Passage (P1 ) ein über den Brenner erzeugbares Heizgas geleitet werden kann, um Wärme durch die Trennwand (TW) hindurch auf ein in der zweiten Passage (P2) führbares Fluid zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner eine Vielzahl von über die Fläche der Trennwand (TW) verteilten und mit Abstand zur Trennwand (TW) angeordneten Brennerdüsen (D) aufweist, von denen jede mit einer Zuführeinrichtung für ein Brenngas (B) und ein
Oxidationsmittel (O) verbunden ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennerdüsen (D) als Treibstrahldüsen ausgeführt sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistungen der einzelnen Brennerdüsen (D) und die Verteilung der Brennerdüsen (D) über die Fläche der Trennwand (TW) dem Wärmebedarf des im Betrieb des Wärmetauschers durch die zweite Passage (P2) strömenden Fluids angepasst sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Brennerdüsen (D) im Normalbetrieb des Brenners ausbildbaren Flammen (F) Längen von weniger als 50cm, bevorzugt weniger als 20cm und besonders bevorzugt weniger als 10cm aufweisen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er als Rohrofen mit wenigstens einem Tauscherrohr (T) ausgeführt ist, durch das die zweite Passage (P2) verläuft.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennerdüsen (D) an einer Heizwand (W) angeordnet sind, die sich parallel zur Achse eines Tauscherrohrs (T) erstreckt.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (W) eine ebene Wand ist oder sich aus mehreren ebenen Wänden
zusammensetzt.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (W) als Rohr ausgebildet ist, das das Tauscherrohr (Τ') konzentrisch umgibt.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwand (W) zwischen dem Tauscherrohr (T) und einer weiteren Wand (U) angeordnet ist, mit der sie einen mit den Brennerdüsen (T) strömungstechnisch verbundenen, als Zuführungskanal sowohl für das Oxidationsmittel (O) als auch für das Brenngas (B) nutzbaren Zwischenraum (Z) einschließt.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere
Wand (IT) auf ihrer der Heizwand (W") abgewandten Seite mit Rippen oder anderen, ihre Oberfläche vergrößernden Strukturen versehen ist, wobei sie eine dritte Passage (P3) begrenzt, durch die aus der ersten Passage (P1 ) austretendes Heizgas geführt werden kann.
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