DE1601245A1

DE1601245A1 - Roehrenwaermeaustauscher zum Kuehlen von mit hohem Druck und hoher Temperatur anfallenden frischen Spaltgasen od.dgl.

Info

Publication number: DE1601245A1
Application number: DE19681601245
Authority: DE
Inventors: Erhard Sonntag
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1968-02-22
Filing date: 1968-02-22
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1601245B2

Description

Röhrenwärmeaustauscher zum Kühlen von mit hohem Druck und hoher Temperatur anfallenden- frischen ^nal tgasen. od.dgl.

Die Trfindung betrifft einen Röhren:värmeaustanreher zun Zählen von

mit hohem Druck und hoher Temperatur gnf:#llenden frischen Spaltgasen

o 3 .d,g1 : , mit einem mit cinar Gaseintritts- un:i ^iner Gasaustritts-

haube verschonen gasdichten iWantel, sowie einem dort Mantelinnenraum

mittig und axial durchziehenden hohlen Verdrängung2ikörrer, der als

Träger von in konzentrischen Rinnen in dem T?ingr^iim zwischen dem

""antel und dem z@ erdr@in;ungsli@@rper angeordneten, im wesentlichen ge-

rade verlaufenden '.'=asserrohren dient.

1"ärmesu^tauscher, die sich für; dies Y'ühlung frischer Spaltgase und/

oder Synthesegase eignen sollen, bedürfen einer besond'eren'Aus-

bs.llung. '?ernrtige zu kühlende Gase fallen mit hohem gasseitigen

@'berdruck und hohen Temperaturen in großen Mengen an. Rei der bau-

licher Ausbildung geeigneter "'ärmeaustauscher ist nicht nur auf. den

Druck und die hohe- Temperatur der Spaltgase Bedacht. zu nehmen, "

son4ern such auf die Neigung der Spaltgase bei -der Kühlung zur pück-

bi7 @nnr@, d .h r zum unerwünschten Koksausfall. Diese. P-igenschaft der

Spalte ase führt nicht nur ziz einer vorzeitigen und uner^si"nsehten 'Ver-

sciimutzung der Heizflächen., so dass deren Kühlwirkung alsbald soweit

ahninkt, dass der fizhler zur Peinigung der Heizflächen außer Betrieb

genommen werden muß, sondern auch zu einem verminderten Ausbringen

des getfioll ton Tudproduktes:

Kühler, ,die sich zum Kühlen derartiger Gase eignen sollen, müssen daher so ausgelegt sein, dass die thermische Spaltung der Spaltgase alcbald nach ihrem Austritt aus dem Spaltofen oder-Reaktor durch ausreichende Kühlunbeendet wird: Als Grund für das 'ansetzen der Rück- bildung, und Umfang* des Koksausfälls wurde festgestellt, dass. diese abhänig von der länge der Verwelzeit, sind die -das-Gas benötigt von seinem eintritt in das Gaseintrittsende des Kühlers bis zur Beäufschlagung der Kühlflächen im Kühler, also Einsetzen der vollen Kühlwirkung. Je kürzier diese _Qerweilze.i.ist, desto geringer ist die Neigung zum Ausfallen von Yoks und-damit die Verschmutzung der Kühlflächen. .

röhrenwärmeaustauscher, deroii von einem Vantel umgebener Innenraum

von einem :Jererünriungskörper durchzogen ist, der .«1.^. -r-iger von

wasserdurchflo osenen I' iil-lfli.-:hen dient, und bei denen -]er l'antel-

innenraum von dem TTeizmittel durchstrilmt wird, sin--l he'r-innt.. In der

bekannten Ausbildung sind diese T'öbren:--irmeoustaii:chE:r, :;.T'. nach

DA 9 1 189 572, nicht zur Yiihl ung von

gaseintri-ttsseitig 1*-'_'?t rieh hiermit eine kurze -T: r..,,,11?Al t -ler Gase

eire c en.

in dieser 'iereich nicht ,. Auch ist eine au^reichenle 1."antel-

kiih2un^ nicht vorhanden, die hei dem hohen "lb rrreanRe?i^t a@7re@^ die

Gare aia9eroraentlich ist, urr, auch i n rli e^er@ "er.iich eine

gute Yiihlwirhunr zu errc-,i.nhen. - -

Dem Bekannten gegenüber bar-' nht die "rfin,iun! @l-.rin, -lass in der-.

Verdränr-iingskörper, der mitti ; und axial in einer in hnk-nnter "'eise

aus nobeneinander angeordneten und miteinenl,3r ver^ch,.,-niPtcn, mit

ihren ?nden in einem oberen -,?rrr;ler und einem unteren Kurteiler .

festen "'asserrohren bestehenden ?, antel angeordnet ist, mutig und

axial ein zur Zuführung des ITühlmittels bis i n -?en '-nschl uPberei ch

der unteren Inden der in der. '?ingreum zwischen !,'em ?°antel una dem

Verdrängungskörper angeordneten "'a serrohre reichende- ',lsllrobr mit

einer" geringeren Durchmesser als dem des Verir=:n -izn?2''@^rners einge-

setZt ist, ."robei die oberen "nden der fasserrchre in den ringraum

zwischen dem Verdrängun`skörper und dar Taurohr mUnaen und ober-

halb des 'intrittsbereiches der ^'asserrohre in den ringraum an

diesen die 'Jampfwasserabl-eitung rotere' nnreschlossen sind, die ihrer-

seits durch "berstr^mstutzen mit dem oberen °nTrll#er 'rrbindnng heben,

w_ihren,1 der untere Verteiler durch ifiberi-trönrohro r.i ` lern VAr-

drängungskörper verbunden ist.

T`n T@öhrenivärmeaustauscher nach der ''rfindun: 1.'nt einen raxima3@efi

rffekt der @bschreckungs:virkung bei indirekter Kühlung erreichen: -`

Insbesondere ist derselbe auch für die Durchführung der sogen-qnnten

Kurzzeitspaltung durchaus geeignet:, bei der Spalt"aster-peraturen von

810 bis 9500C und Verweilzeiten von weniger als 0,3 Sekunden ange-

strebt werden. Vorteilhaft wird außerdem das Spaltgas beim Eintritt

in den fzh@c@r- diffusorartg und wirbelfrei verteilt. @erertes i t

mit einem der besagten bekannten Möhrenwärmeaustauseher nicht er-

rA3 rhbar.. - .

Tine vorteilhafte Anordnung der Wasserrohre im rinrlraizm zwischen

tZantel und Verdringerkörper beoteht darin, dass die in konzentrische

r.i nf;c.n anF;ceordne en "`.nsserrohre mit ihren unteren "nden in- kon-

zentrisch zueinander angeordnete, den "Jerdr#.anF*un-skörner umgreifende

Verteiler mndendie -durch t`berstr%:mro'ire rit der Innenraum des Ver

driin7ungskörners verbunden sinn: -

li e se ironzr,n±ri:ich zwei nanler .nngeorandten Verteiler k;#;nnen zizr Tier-

resserunr@ der "trmungsverhältniase in beksnnter '"eise.:stufenf'brmig

in gier "T:ibe versetzt zue-nander angeordnet sei-nö

"n einen rinrförnigen "intritt rii1- difftisorartgcr Wirkurig zu

sc',affei, i.rt- es-von 'trtel , den'erar@=nr#:ng^lr';rr@r i rßi e i n be-

@nn'@@r "'c'i >c- keel;@tur.^,nff @rr@:g siti@g" _hi 1 aete ^@sei n±r+±ghelibe hin-

ei nrnnen zli lasec#n.

^ @#r ^r1-%;hun- Aer di ffusorartger "-i rl#-,unruni "`rrei c'ltinteiner

#@;ir@@elfr^i @n " trnung der Ge-se wi ^d #Ins un4-ere freie -rAe Ces Ver-

dr"nii#, _r,.I-",c,rvc.geIfhrr:ir ausgebildet -

wird, vor? ruft de

Inneii%-.@@:n' aer k@@-el@ti^-^i'.f;;,..r:3@-:@n ^-,ccntr@* shaut?e so zu `''er Wand

-i e- :,, ..e@'l

,@ ,je s -@nc?es des 'lerdr:inc-un!::-'>"-rnc'r^,, a-urs >neide '-;n je in

. ihrer ra,i:@el±il'er @rerlngerung einer. :rz ^n "'i:'`el

T'r; as frei e -nie d'es Verr#intpunf;skh`rpers für die Mennf'ach7 Agung

durch die ro^>terrerierten Gase hesoniers wiestndsfihig atz.;e-.

stai ten, a-i rci das freie ':ade drs Verdri:nrunr!ekbrrers.mit -e j ne r Ver- -

klnidunr a:-s federfesten -e"kstoff .versehn; _ -

Vorteilh:ft kann es sein, die: -r-asauc,:trittsh.-ube kegelsturnfförr:ig

Ruszubilc'len, ,i^: einen widerstandsfreien Abzug der gek'ihlten 11;ase zu

erreichen,

'r,eisriple der rrfinlüng sind in der Zeichnung d8rgeetellt und zwar

zeigt: _ - --

Fig. 1 einen: Pöhrenwärmetauscher im t'ittellängsachnitt:

zig: 2 einen ^uerschnitt in der Linie A-F nach, Figö 1,

zig... 1 einen ^uer-chnitt in der Linie C-i) nach Pig. 1,

Fig. 4 einen nuer-chnitt in der T inie ';-F nach Pg. 1 ,

-Pig.'5 einen Querschnitt in der Linie G=H nach rig. 1,

.Fg. 6 einen Yittellängssehnitt durch eine kegelstumpfförmge

Gasaustrittshaube und

fig. 7 einen lr:ittellirigsschnitt durch den Gaseintrittsteil eines

Ttöhrenwrrmeaustauscher mit stufenförmig nach oben ansteigend

angeordneten Verteilern.

Der '9öhrenw<ärme.austauseher ist mit einem druckfesten 1'antel. 1 ver-

sehen,-der aus nebeneinander angeordneten und miteinander ver-

schweißten "'asserrohren 2 besteht, deren 'N'nden in einen oberen

Sammler 3 und einen ufifieren Verteiler 4 münden. ')as Geseintrittsende

des Mantels 1 ist mit einer Gafieintrittshaube 5 und das Austritts-,

ende mit einer Gasaustrittshaube 6 versehen. ?)er Innenraum des

l,Rartel.s 1 wird mittig und axial. von dem hohlen Verdrängungskörper 7

durchzogen. Der Verdrängungskörper 7 dient als Träger von in kon-

zentrischen i?inren in dem Ringraum 8 zwischen dein Pantel 1 und dem

Verdrängungskörper 7 angeordneten, im wesentlichen gerade verlaufen-

den l"asserrohren 9. ')ie oberen "nds-n der t''asserrohre 9 munden in den

Verdrängungskörper 7, während ihre unteren 7nden in den Verteilern -

10 fest sind. nie t'erteiler 10 sind durch die T'herströmrohre 11 mit

dem verdrängungskdrner ? verbunden. In den Verdrängungskörper 7 ist

mutig und axial das Pallrohr 12 eingesetzt. ')as Pall rohr 12 hat

einen geringeren Durchmesser als der Verdrängungskörper 7, so dass

zwischen der Innenwand. des Verdrängungskörpers 7 und dem Fallrohr 12

ein Pingraum 13 entsieht. Das " all-rohr' 12 äst bis in den Pereich des

Anschlusses der unteren Enden der `asserrohre 9 .bz:-j. der f'berstrt5m-

rohre 111 gef Uhrt. In dem rallrahr 12- kann ein der -ntschlammung

dienenfles Rohr 14, das bis an das -untere '?nde des Verdr@ngungs-

kö7ners 7 geführt ist, angeordnet sein-, C)berba? b des "'intri ttsbe-

reiches der -asserrohre 9 in den Verdrängungskörper 7 sind an diesen

die Dampfwasserableitungsrohre 15 angeschlossen, die der Ableitung

des sich bildenden Dampfwassergemisehes dienen, das einer T)ampf-

wassertrommel (nicht, gezeichnet) zügeßÜhrt werden kann. Der in der

Dampfwassertrommel. ebgeschiedene Dampf kann dann zur 'gebufschlagung

von Dampfverbrauchern Verwendung finden. Der untere Verteiler 4 des

hantele 1: ist durch die liberstrcimrohre 11 an den Verdrängungs-

körper 'i und. der obere Sammler 3 des Yantels 1 durch die %tberstrbm-.

stutzen 16 an die Dempfwaseerableitungsrohre 15 ang%schlossen. ,

Das untere 7nde des Verdrängungskörpers 7 ragt"irdie kegeletumpf=

förmige Gaseintrittshaube 5 ein und läuft in einen Kegel 17, aus.

Hierbei verläuft die Innenwand 18 -der kegelstumpfförmigen Gasen-

trittshaube so zu der mand 1.9 des-Kegels 17 des Endes des V'er-

drängungskörpers 7, dass beide fände 18, 19 in ihrer basisseitigen

Verlängerung einen spitzen °'inkel bilden. Der Kegel 17 des PUndes

des Verdrängungskörpers 7 kann mit .einer Verkleidung aus feuer-

festem Werkstofversehen sein oder ganz aus einem solchen bestehen.

Claims

Pate ntans-prü.che-s 1.) Röhrenwärmeaustauscher zum Kühlen von mit hohem Druck und hoher Temperatur anfallenden frischen Spaltgasen od.dgl., mit einem mit einer Gaseintritts- und einer Gasaustrittshaube versehenen gasdichten ZTantel, sowie einem den T'antelinnenraum mittig. und axial durchziehenden hohlen Verdrängungskörpers, der als Träger von in ko-nzentrischen Ringen in dem Ringraum zwischen dem Yantel und. dem Verdrängungskörper angeordneten, im wesentlichen gerade verlaufenden Wasserrohren dient, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verdrängungskörper (7), der mutig und axial. in einem in bekannter ".'eise aus nebeneinander angeordneten und miteinander verschweißten, mit ihren 'nden in einem oberen 11#^mmler (3) und einem unteren Verteiler (4) festen `asserrohren (2) bestehenden A"antel (1) angeordnet ist, mittig und axial ein zur Zuflührung des.Kühlmittels bis in den Anschlußbereich der unteren rnden-der in dem ningraum (8) zwischen dem Mantel (1) und dem Verdrängungskörper ( 7)@ angeordneten `asserrohre (9) reichendes Fallrohr (12) mit einem geringeren Durchmesser als dem des Verdrängungskörpers (7) eingesetzt ist, wobei lie oberen enden der "'asserrohre (9) in den Ringraum (13) zwischen dem: '!erdrängungskörper (7) und dem Fallrohr (12) münden und oberhalb des trittsbereiches der Tasserrohre (9) in den Ringraum (8) an diesen die Dampf@r:asserableitungsrohre (5) angeschlossen sind, di-e ihrerseits durch Überströmstutzen (16) mit dem oberen .Sammler (3) Verbindung haben, während der untere Verteiler (4) durch .Übers-trömrohre (11) mit dem Verdrängungskörper (7) verbunden ist. . 2.) Röhrenwärmeaustauscher nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, dass die in konzentrischen Ringen im Ringraum (8) angeordneten Masserrohre (9) mit ihren unteren Enden in konzentrisch zueijnarider angeordnete, den Verdrängungskörper (7) umgreifende Verteiler (10) münden, die durch Überströmrohre (11) mit dem Innenraum-des Verdrängungskörpers (7) verbunden sind. 3.) Röhrenwärmeanstauacher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daee die konzentrisch zueinander angeordneten Verteilen (10) in bekannter Weine etufenüirgg.., i,:n.,[email protected]öhe versetz zueinander angeordnet sind. @4..) Rührenwürmeaustauseher näch-den .Ansprüchen 1 bis 3, dadurch =ge- _ kennzeichnet:, dass der Verdrängungs7cbrper ('T) mit -seinem -unteren: freien 'nae in die in bekannter Tleise kegelstumpfförmig ausge- bildete ^aseintrittshaube (5) hineinragt: - 5.) RöhrernNärmeausteuscher nach den Ansprüchen .1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass das untere- freie 'ende, des Verdrängungs- kbrpers (7) in einen -egel (17) ausläuft. _ 6.) -T@ö@renivmeaustauscher nach den An prüchen 1 bis 5, dadu h ge- kennzeichnet, dass die Innenwand (18) der kegelsturnpffe'>rmi en Gaseintrittshaube .(5) so zu der "'and (1g) d'es Segels (17) -d«e T'ndes des Verarängungskörpers (7) verläuft., dass beide Mandel (109 19) in .ihrer .basisseitigen Verlängerung einen spitzen "*inkel (@ bilden, .) R ihrenwärmeaustauscher nach fen :Ansprüchen '! bis 6, dadurch ge- kennzeichnet:, dass rlas freie '"-,nie des verdrängunFCkörners (7) mit einer Verkleidung .sus feuerfesten "lerkstoßf versehen ist: - 8.) röhrenv:ärmeaus.tausche-i# nach rlen Ansprüchen 1 bds 7, dadurch ge- kennzeichnet. dass die rassustri ttshaube (G) kegel sturnfßirmig ausgebildet und mit ihrer Tasig auf oder an der. oberen Sammler- (3) fest ist. _ -