CH643649A5

CH643649A5 - Heissgaskuehler mit einem druckbehaelter.

Info

Publication number: CH643649A5
Application number: CH705280A
Authority: CH
Inventors: Georg Ziegler
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1984-06-15
Also published as: DE3043853C2; US4385501A; DE3167938D1; EP0048325A3; EP0048325A2; JPH0253714B2; EP0048325B1; ZA815917B; JPS5784986A; DE3043853A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Heissgaskühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem solchen Kühler müssen Mittel vorgesehen sein, die den Druck im Zwischenraum zwischen Einsatz und Druckbehälterwand in zulässigen Grenzen halten. Es liegt nahe, an der Stelle tiefster Gastemperatur eine Verbindung zwischen dem Inneren des Einsatzes und dem Zwischenraum vorzusehen, so dass bei Druckänderungen lediglich Heissgas der tiefsten Temperatur in den Zwischenraum gelangen kann. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass wenn im Einsatz gasseitig stromoberhalb der Verbindungsöffnung eine Leckage auftritt mehr oder weniger heisses Gas durch den Zwischenraum strömt, sodass die Druckbehälterwand eine unzulässig hohe Temperatur annehmen kann. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil auf sichere Weise zu beheben.

Dieses Ziel wird durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 erfüllt. Bei dieser erfindungsgemässen Anordnung steht der Druckbehälter unter dem höchst möglichen Druck und auch der Einsatz steht unter äusserem statt innerem Überdruck, was beides nachteilig ist; der Vorteil der Anordnung hegt aber darin, dass im Falle einer Leckage an irgend einer Stelle des Einsatzes entweder der Zwischenraum nicht von Gas (wenn die Leckage im Bereich des Eintritts sich befindet), oder ausschliesslich von im Kühler gekühltem Gas durchströmt wird. Da bei Normalbetrieb das Gas im Kühler stagniert, bleibt dieser sauber, sodass er nicht gereinigt werden muss - falls nicht eine Leckage auftritt, die ohne hin Wartungsarbeiten bedingt.

Die Merkmale nach Anspruch 2 ergeben eine besonders raumsparende Lösung bei verhältnismässig kurzem Druckbehälter.

Anspruch 3 lehrt eine zweckmässige Ausnützung bereits vorhandener Elemente als Kühler.

Anspruch 4 zeigt eine der Erfindung eigene Möglichkeit zur Kontrolle der Leckage: Tritt eine erhebliche Leckage auf, so steigt die Temperatur des Gases im Bereich des Kühlerausgangs. Diese Temperatur ist somit ein geeignetes Mass für die Grösse einer Leckage.

Die Merkmale nach Anspruch 5 schaffen eine Vergleichsmöglichkeit für die gemessene Temperatur, sodass auch beim An- und Abfahren sowie bei Laständerungen auf eine Lek-kage geschlossen werden kann.

Die Erfindung wird nun an in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Längsschnitt durch einen Heissgaskühler mit Einbauten.

Figur 2: einen ebensolchen Längsschnitt durch einen Heissgaskühler gemäss Anspruch 2.

In Figur 1 besteht ein Heissgaskühler 1 aus einem Druckbehälter 2 mit einem zylindrischen, doppelwandigen Einsatz 3, der unten über einen radialen Zufuhrstutzen 4 mit Kühlwasser versorgt wird. Oben bildet der Einsatz 3 eine Konusfläche 6, an die ein Hals 8 anschliesst, dem ein Austrittsstutzen 9 für das Kühlwasser vorgesehen ist. Der Hals 8 durchdringt den Druckbehälter 2 durch einen Stutzen 10 mit Flansch 11.

Am unteren Ende weist der Einsatz 3 einen Flansch 12 auf, an dem über einen Balg 14 ein Trichter 16 mit Hals 18 dicht angeschlossen ist. Dieser Hals 18 durchdringt ebenfalls den Druckbehälter 2 durch einen Stutzen 20 mit Flansch 21. Die Hälse 8 und 18 sind mit den Stutzen 10 bzw. 20 verbunden.

Bildet in einer solchen Anordnung der Einsatz zwischen den Hälsen 8 und 18 ein gasdichtes System, so ist der Druck in dem abgeschlossenen Zwischenraum 5 zwischen dem Einsatz 3 und dem Druckbehälter 2 von der Temperatur abhängig und damit starken Änderungen unterworfen. Es liegt nahe, diesen Durck zu kontrollieren, indem man vom Innenraum 7 des Einsatzes 3 zum Zwischenraum 5 eine kleine Verbindungsöffnung schafft, durch die ein Druckausgleich stattfinden kann. Eine solche Verbindungsöffnung wird natürlich dort angebracht, wo das Medium im Einsatz 3 die tiefste Temperatur aufweist, so dass beim Erhöhen des Heissgas-druckes ausschliesslich Gas tiefster Temperatur in den Zwischenräumen strömt.

Nach der Erfindung ist nun im Bereich der Konusfläche 6 eine Druckausgleichverbindung 30 vorgesehen, die über einen die Kühlstrecke bildenden Kühler 32 in den Zwischenraum 5 mündet. Der Kühler 32 ist über eine Zufuhrleitung 35 und eine Abfuhrleitung 36 zum Strömungspfad des Kühlmittels im Einsatz 3 parallelgeschaltet. Am Austritt des Kühlers 32 ist ein Thermoelement 38 angeordnet, dem ein im Raum 5 angebrachtes Thermoelement 39 gegenübersteht. Die Thermoelemente 38 und 39 sind elektrisch derart in Serie geschaltet, dass das auf ein Anzeigegrät 40 geleitete Signal der Temperaturdifferenz an den Messstellen der beiden Thermoelemente 38 und 39 proportional verläuft.

Bei Normalbetrieb strömt von einer nicht gezeichneten

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

643 649

Heissgasquelle ein Gas von beispielsweise 1 400 °C durch den Hemd 42 und Mantel 43 sind über Zugbänder 64 und 65

Hals 8 in den Innenraum 7 des Einsatzes 3, in dem es vorwie- an zwei Balkenkränzen 68 und 69 aufgehängt. Dabei sind die gend durch Gasstrahlung Wärme an den gekühlten Einsatz 3 Zugbänder 64 im Bereich zwischen den beiden Schultern 55

abgibt. Mit einer Temperatur von etwa 500 °C verlässt das und 57 zu einer dichten zylindrischen Wand verbunden.

Gas den Einsatz über den Hals 18. Im Zwischenraum 5 stellt 5 Die Rohre des Halses 59 sind, eine Oberkante des Halses sich ein Druck ein, der dem Druck an der Konusfläche 6 bildend, nach aussen und hernach nach unten umgebogen gleich ist, da beim Anfahren der Anlage mit zunehmendem und bis auf eine später noch dikutierte Stelle über Stege dicht

Druck im Einsatz Gas durch die Druckausgleichverbindung miteinander verbunden. Im Bereich der Oberkante des Halses 30 über den Kühler 32 in den Zwischenraum 5 strömt. Das im 59 schliesst ein innerer Flansch 70 eines Stutzens 71 an, der

Zwischenraum 5 stagnierende Gas nimmt eine Temperatur io auf einem nach innen gerichteten Rand eine Isolation 72

an, diezwischen der Wandtemperatur des Einsatzes 3 und je- trägt. Der Stutzen 71 weist einen Flansch 74 auf, an demeine ner des Druckbehälters 2 liegt. nicht gezeichnete Heissgasquelle angeschlossen ist.

Tritt nun eine Leckage, beispielsweise am Balg 14 auf, so Im obersten Bereich des Ringraums 25 zwischen Hemd 42

bildet sich im Zwischenraum 5 eine vom Druckabfall zwi- und Mantel 43 ist im Mantel eine durch Ausbiegen von Roh-

schen der Konusfläche 6 und dem Balg 14 abhängige Strö- 15 ren und Weglassen von Rippen erzeugte Öffnung 75 vorgese-

mung aus, wobei das Heissgas abhängig von der durch das hen, an deren Rand ein Balg 77 mit einem Gasaustrittsrohr 78

Leck strömenden Gasmenge auf eine noch zulässige Tempe- angeschlossen ist. Dieses Gasaustrittsrohr durchdringt die ratur hinuntergekühlt wird. Da der Temperaturabfall im Wand des Behälters 2 durch eine Wärmespannungen vermei-

Kühler 32 bei grosser Durchströmmenge kleiner ist als bei dende Hülse 80. Analog zu Figur 1 ist auf der Unterseite des kleiner Durchströmmenge, bildet er ein Mass für die Grösse 20 Verteilers 52 über einen Balg 14 ein Trichter 16 angeschlos-

des Lecks. Dieser Temperaturabfall kann gemessen werden sen, der in diesem Ausführungsbeispiel doppelwandig ausge-

durch die Bestimmung der Temperatur am Eintritt und am führt ist und, mit Wasser angefüllt, ein Abschreckbad für im

Austritt des Kühlers 32 oder aber durch Vergleich mit der Heissgaskühler anfallende Schlacketeilchen bildet,

nichtgestörten Temperatur, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Die erfindungsgemässe Druckausgleichverbindung führt An Stelle eines Anzeigegerätes 40 lässt sich eine Alarmeinrich- 25 im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 von einer Öffnung 82 in tung vorsehen, die bei entsprechend hohem Eingangssignal der Schulter 55 des Hemdes durch den Raum zwischen den auch direkt eine AbStelleinrichtung betätigen kann. Hälsen 59 und 60 zu einer Öffnung 84 oberhalb des Ringkol-

In Figur 2 sind Teile, die solchen von Figur 1 entsprechen, lektors 62. Dabei wird die Kühlstrecke gebildet einerseits gleich bezeichnet. Im Gegensatz zu Figur 1 besteht der Ein- durch die den Verbindungsweg begrenzenden Wände der satz in Figur 2 aus einem Hemd 42 mit Innenraum 7 und ei- 30 Schultern und der Hälse und anderseits durch die Rohre 50',

nem Mantel 43, die beide in ihrem mittleren Abschnitt 44 als die durch den Zwischenraum zwischen den Hälsen verlaufen,

konzentrische Kreiszylinder mit dichten Wänden ausgebildet Unmittelbar am Austritt 84 der Druckausgleichverbin-

sind. Hemd und Mantel bestehen aus über Stege miteinander dung ist eine Temperaturmessstelle 90 vorgesehen, von der verschweissten Rohren 50. Die Rohre 50 des Hemdes 42 sind aus eine Signalleitung zu einem Anzeigegerät 92 führt.

in einem unteren Bereich 45 aufgegabelt, sodass sie dort keine 35 Die Temperaturmessstelle 90 könnte auch innerhalb der

Trennwand mehr bilden, sondern dem durch das Hemd strö- Kühlstrecke angeordnet sein.

menden Rauchgas Durchgang gewähren in einen ringförmigen Zwischenraum 25 zwischen Hemd 42 und Mantel 43. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Figur 1 strömen

Sämtliche Rohre 50 sind an ihrem unteren Ende an einem bei Figur 2 die Gase nicht geradlinig durch den Heissgasküh-Verteiler 52 angeschlossen. Ein Teil der den Mantel bildenden40 1er, sondern sie werden am unteren Ende des Hemdes nach

Rohre 50 ist dabei knieförmig aus der Zylinderfläche gegen oben umgelenkt und verlassen den Ringraum 25 über die aussen ausgebogen, sodass die Einmündungen der Rohre 50 Leitung 78.

in den Verteiler 52 nicht auf derselben Mantellinie liegen, was Schlacke- und Russteilchen fallen grösstenteils durch zu einer Schwächung des Verteilers führen würde. Im Bereich Schwerkraftwirkung in den Trichter 16, aus dem sie mit dem dieser Ausbiegungen erstrecken sich die Stege jeweils zwi- 45 dort eingebrachten Wasser ausgetragen werden.

sehen benachbarten gerade durchlaufenden Rohren, sodass Bei stationärem Normalbetrieb herrscht beidseits der der Mantel 43 auch im Abschnitt 45 eine gasdichte Wand bil- Druckausgleichverbindung derselbe Druck. Der Zwischen-det. In einem oberhalb des mittleren Abschnitts 44 gelegenen räum zwischen den Hälsen wird in diesem Fall nicht durch-Abschnitt 46 sind die Rohre 50 gegen die Achse des Druckbe- strömt. Bildet sich ein Leck, so wird dies wahrscheinlich an ei-hälters hin abgekröpft. Dabei bildet ein Teil der Rohre des 50 ner Stelle sein, an welcher innenseitig der Gasdruck tiefer liegt Hemdes wie auch des Mantels gasdichte Schulterflächen 55 als an der Stelle 82. Ein solches Leck hat somit eine Gasströ-beziehungsweise 57 und gasdichte, daran anschliessende mung von der Stelle 82 über die Stelle 84 an der Messstelle 90 Hälse 59 beziehungsweise 60. Im Bereich der Übergänge zu vorbei zur Folge, die am Anzeigegerät 92 wegen der steigenden Schultern 55 und 57 wird ein Teil der Rohre zur Bildung den Temperatur festgestellt werden kann.

einer dichten Wand überzählig. Diese mit 50' bezeichneten 55 Die miteinander verschweissten Rohre 50 des Hemdes 42 Rohre verlaufen als freies Bündel zwischen den feste Wände und des Mantels 43 bilden beispielsweise Heizflächen, vorbildenden Schultern 55 und 57 und Hälsen 59 und 60. Sämt- zugsweise im Zwanglauf durchströmte Verdampferheizflä-liche Rohre 50 und 50' münden sodann in einen in einer hori- chen, eines Dampferzeugers.

zontalen Ebene koaxial zum Behälter angeordneten Ringkol- Die Rohre 50 können - statt über Stege - auch direkt mit-

lektor 62. 60 einander gasdicht verschweisst sein.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

643 649 PATENTANSPRÜCHE

1. Heissgaskühler mit einem Druckbehälter (2) und darin angeordnetem Kühleinsatz (3; 42,43) aus miteinander dicht verschweissten, von einem Wärmeübertragungsmedium durchflossenen Rohren, der die Wand des Druckbehälters (2) vor Wärmeeinfall abschirmt, wobei der Kühleinsatz (3; 42, 43) heissgaseintrittseitig durch einen die Wand des Druckbehälters (2) durchdringenden Eintrittskanal (8; 71) an eine Heissgasquelle anzuschliessen bestimmt ist und gasausgang-seitig einen Austrittskanal (18; 78) aufweist, der ebenfalls die Druckbehälterwand durchdringt, und wobei ferner der Innenraum (7) des Einsatzes zum Druckausgleich mit dem Raum (5) zwischen Einsatz und Druckbehälterwand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsverbindung (30; 82,84 vom Bereich des Gaseintritts ausgeht und über eine zusätzliche Kühlstrecke (32; 50') führt.

2. Heissgaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz aus einem inneren Hemd (42) und einem äusseren Mantel (43) besteht, dass zwischen Hemd (42) und Mantel (43) ein Ringraum (25) vorgesehen ist, der an seinem dem Eintrittskanal (71) gegenüberliegenden Ende mit dem Innenraum (7) des Hemdes in Verbindung steht, dass an einem dem Eintrittskanal (71) benachbarten Ende des Ringraumes (25) mindestens ein Austrittskanal (78) für das gekühlte Gas ausgeht und dass am gleichen Ende des Ringraumes (25) ein im wesentüchen geschlossener, von Hemd (42) und Mantel (43) begrenzter gekühlter Ringraumabschnitt sich anschliesst, über den die Druckausgleichsverbindung (82, 84) zum Raum (5) zwischen Einsatz und Druckbehälterwand führt, wobei Hemd (42) und Mantel (43) Bestandteile der Kühlstrecke sind.

3. Heissgaskühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus Hemd (42) und aus Mantel (43) herausgebogene Rohre (50') zusätzliche Kühlflächen der Kühlstrecke bilden.

4. Heissgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ausganges der Kühlstrecke ein Temperaturfühler (38; 90) angeordnet ist.

5. Heissgaskühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise auf derselben Höhe und auf demselben Radius wie der Temperaturfühler (38), jedoch in Um-fangsrichtung des Druckgefässes (2) gegenüber jenem versetzt, ein zweiter Temperaturfühler (39) vorgesehen ist, der zum ersten in einer Vergleichsanordnung steht.