DE3121297C2

DE3121297C2 - Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines korrosiven Gases, insbesondere Synthesegas

Info

Publication number: DE3121297C2
Application number: DE3121297A
Authority: DE
Inventors: Heinz 5910 Kreuztal Haacker; Frohmut 5900 Siegen Vollhardt
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPS57198998A; GB2100408A; NL8201328A; IT1152107B; DE3121297A1; GB2100408B; US4522155A; FR2506920A1; IT8220772A0; JPS6246800B2; FR2506920B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Wärme von einem Wärmetauscher zuzuführenden wärmeabgebenden Gasen und bezweckt mit einfachen Mitteln die Vermeidung größerer Reserveaustauscherflächen, um zunehmende Korrosion und verschlechterten Wärmeübergang auszugleichen. Hierzu ist vorgesehen, daß die Gase vor Eintritt in den Wärmetauscher durch ein in seiner Menge stufenlos verringer- oder vermehrbares wärmeaufnehmendes Medium hindurchgeführt wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch von den wärmeabgebenden Gasen durchströmte Wärmetauscherrohre (13, 43) in einem Dampfflüssigkeitsbehälter (1) mit einer Zuführungsleitung (8) für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit, in die ein Regelventil (9) und/oder eine Umwälz- oder Speisepumpe eingebaut ist, sowie durch eine Dampfabzugsleitung (15).

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 19 18 171 bekannt.

Bei der partiellen Oxydation von Öl, Asphalt, Ölschiefer oder Kohle unter gasseitigem Überdruck und hohen Temperaturen, sind die entstehenden Gase mit Schadstoffen beladen, die zur Hoch- bzw. Tieftemperaturkorrosion führen. — Durch die DE-AS 19 18 171 ist ein Gaskühler für unter einem Überdruck von ca. 50 bar und Temperaturen von ca. 1400⁰C stehenden, bei einer solchen partiellen Oxydation entstandenen korrosiven Spaltgase, wie Synthesegas bekannt Ferner sind Überhitzer bekannt In Ihnen tritt bei einer gewissen Rohrwandtemperatur eine Korrosion auf, die es erforderlich macht diese Rohrwandtemperatur während des Betriebes zu kontrollieren und zu beeinflussen, ohne daß der kontinuierliche Betrieb der Anlage beeinträchtigt wird. Wird um einen Sattdampferzeuger in Form eines Gaskühlers ein Überhitzer nachgeschaltet, so ist es nicht möglich, Heizflächenreserven in dem Verdampfungsbereich des Gaskühlers vorzusehen, weil bei zu starker Gasabkühlung die gewünschte Heißdampftemperatur im Überhitzer nicht mehr erreichbar ist und die Gastemperatur unter die Temperatur sinkt, bei der eine starke korrosive Wirkung eintritt

Hier setzt die Erfindung ein, die zur Aufgabe hat eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die Temperatur des korrosiven Gases während des laufenden Betriebes der Vorrichtung leicht und ohne großen technischen Aufwand regelbar ist, so daß der Nachteil einer Hochtemperaturkorrosion nicht eintritt und hierbei aufwendige Mittel, z. B. eine Heizflächenvergrößerung als Austauscherreserve entfallen können. Ebenfalls soii vermieden werden, daß eine Veränderung der Gasgeschwindigkeit während des Betriebes notwendig ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung der Nferkmale des Hauptanspruches.

Der Vorteil der erfindungsgemäSen Vorrichtung besteht darin, daß durch einfaches Regeln der Kühlmittelmenge, im allgemeinen der Wassermenge, in dem Zwischenbehälter die Eintrittstemperatur des Gases in dem Überhitzer schnell und problemlos verändert werden kann. Hierzu bedarf es nur des Verringerns oder Vermehrens der Menge des Kühlmittelbades in dem Zwischenbehälter durch das Einstellen eines Regelventils und/oder einer Pumpe. — Ein raummäßiger Vorteil ergibt sich dann, wenn der Zwischenbehälter mit dem Überhitzer eine Baueinheit bildet und nur durch einen drucklosen Zwischenboden in einen! ein- oder mehrteiligen Gehäuse von dem Überhitzer getrenn! ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung mit dem Gaskühler, den Zwischenbehälter und den Überhitzer und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Zwischenbehälter 1 gasseitig einem Sattdampf erzeugenden Gaskühler 2 nachgeschaltet und einem Überhitzer3 vorgeschaltet. Sein mit einem Boden 4 versehener Zylindermantel 5 umschließt einen Kühlmitlelraum 6, der nach oben hin durch einen drucklosen, gewölbten Zwischenboden 7 abgeschlossen ist. In den Boden 4 mündet eine Kühlmittelzuleitung, in vorliegendem Falle eine Wasserzuleitung 8, in die ein Mengenregelventil 9 geschaltet ist. Zusätzlich oder statt des Mengenregelventils 9 kann in den Leitungsabschnitt Sa eine Umwälz- oder eine Speisepumpe eingebaut sein.

Etwa in mittlerer Höhe des Kühlmittelraums 6 mündet in diesen ein Rohrstutzen 10, in dem, wie aus F i g, 2 erkennbar ist. mehrere, in dargestelltem Falle vier Gasrohre 42, 43 axial verlaufen, die eine Trennwand 12 durchsetzen, die dem Querschnitt des Rohrstutzens 10 gegenüber dem gleichen Querschnitt eines Rohrstutzens 11 abschließt, der einen Teil des Sattdampf erzeugenden Gaskühlers bildet.

Die Gasrohre 43 gehen in Tauscherwendeln 13 über,

die an ihrem oberen Ende in Oberleitungsrohre 14 münden. — Der Zwischenboden 7 des Kühlmittelraumes 6 besitzt eine zentrische Dampfabführleitung 15, die in eine Dampfleitung 16 des Gaskühlers 2 übergeht

Der Zylindermantel 5 des Zwischenbehälters 1 findet seine Fortsetzung in einem Zylindermantel 17, auf dessen Flansch 18 der Flansch 19 des Oberhitzers 3 aufgesetzt ist. Die Überleitungsrchre 14 in dem Zylindermantel 17 gehen in ein Rohrbündel aus geraden Tauscherrohren 20 in dem Überhitzer 3 über, die innerhalb einer zylindrischen Schürze 21 angeordnet sind und die an ihrem oberen Ende ihre Richtung umkehren und in gewendelte Tauscherrohre 22 des Überhitzers übergehen. Das untere Ende dieser Tauscherrohre mündet in die Gasaustrittsrohre 23, über die das abgekühlte Gas den Oberhitzer 3 verläßt.

In dem Raum 24 oberhalb des Zwischenbodens 7 mündet die Sattdampfleitung 25 des Gaskühlers 2. Nach dem Durchströmen des unmittelbar über dem Raum 24 gelegenen Überhitzers 3 verläßt der Dampf die gesamte Einrichtung in Richtung des Pfeiles 26.

Der dem Zwischenbehälter 1 gasseitig vorgeschaltete Gaskühler 2 weist einen zylindrischen Mantel Ή auf, der den das Kühlmedium aufnehmenden Dampfraum 28 umschließt und der nach unten durch den Zwischenboden 29 begrenzt ist, in den das obere Ende der kreisförmig um die Mittelachse M des Gaskühlers angeordneten Außenrohre 30 eingelassen sind, in die das untere Ende der gasführenden Rohre 31 ragt. Beide Rohre durchsetzen den unteren Boden 32 des Gaskühlers, wobei die inneren gasführenden Rohre 31 über Kragen 33 mit den Außenrohren 34 verbunden sind, wobei ein Zwischenraum zwischen dem unteren Ende der inneren Rohre 31 und den Kragen 33 belassen ist.

In dem oberen Abschnitt des Dampfraumes 28, in dem das Wasser unterhalb des Sattdampfbereiches 35 steht (vgl. Wasserspiegel W\, W2) umgeben gasführende Rohre 36 eine äußere Schürze 38, die wiederum eine weitere Schürze 39 im Abstand zentrisch umgibt, deren unteres Ende 40 auf dem Zwischenboden 29 aufsitzt. Diese Rohre 36 gehen im oberen Teil des Gaskühlers in die sich nach oben verjüngenden, inneren Gasrohre 31 über und stehen über die Zuführungsrohre 41 mit den Rohren 42 des Rohrstutzens 11 und damit mit den Rohren 43 der Tauscherwendeln 13 des Zwischenbehälters 1 in Verbindung.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, mündet die Dampfleitung 16 für den aus dem Kühlmittelraum 6 des Zwischenbehälters 1 austretenden Dampf in den Sattdampfbereich 35 des Gaskühlers 2, während Sattdampf aus diesem Bereich über die Sattdampfleitung 25 in den Raum 24 oberhalb des drucklosen Zwischenboden 7 eintritt, in dem Überhitzer 3 überhitzt und bei 26 aus diesem austritt.

Um die Temperatur des aus dem Gaskühler 2 austretenden Gases variieren zu können, wird der Wasserstand in dem Kühlmittelraum 6 durch das Mengenregelventil 9 und/oder durch die nicht dargestellte Umwälzoder Speisepumpe reguliert. Steht der Wasserstand unterhalb der Eintrittsöffnung 44 des Rohrstutzens 10 und damit der Rohre 43 in dem Zwischenbehälter 1, so findet keine Kühlung der Gase statt, vielmehr treten die Gase ungekühlt in die Tauscherrohre 20 des Überhitzers 3 über. — Wird der Wasserstand in dem Kühlmittelraum 6 bis kurz oberhalb der Rohre 43 gewählt, so findet ein geringerer Wärmeenizug aus den Gasen in den Tauscherwendeln 13 statt, als wenn der Kühlmittelraum 6 mehr oder vollständig mit Wasser gefüllt ist. — Ohne somit eine große Reservetauscherfläche zu schaffen, wird durch das Kühlmittel in dem Kühlmittelraum 6 eine stufeniose Regelung der Wärme der in den Über hitzer 3 eintretenden Gase geschaffen, wobei der zusätzliche Vorteil auftritt, daß die in dem Zwischenbehälter 1 erzeugte Dampfmenge genutzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines korrosiven Gases, insbesondere Synthesegases, das in einem Gaskühler von einem Kühlmedium, insbesondere Wasser, vorgekühlt wird, dadurch -gekennzeichnet, daß ein Überhitzer (3) vorgesehen ist, in dem das im Gaskühler (2) verdampfte Kühlmedium von dem korrosiven Gas überhitzt wird und daß zwischen dem Gaskühler (2) und dem Überhitzer (3) ein Zwischenbehälter (1) vorgesehen ist, durch den das Gas von dem Gaskühler (2) zu dem Überhitzer (3) geleitet wird und in dem die Menge des zugeführten Kühlmittels regelbar ist is

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Kühlmedium aufnehmender Raum (28) des Gaskühlers (2) mit einem Kühlmittelraum (6) des Zwischenbehälters (1) durch eine Leitung (8) mit Mengenregelventil (9) und/oder einer Umwälz-<o<Jer Speisepumpe verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (1) mit Tauscherwendeln (13) versehen ist, die mit den Tauscherrohren (20, 22) des Überhitzers (3) und des Gaskühlers (2) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß gasführenden Rohre (36) des Gaskühlers (2) mit den Tauscherwendeln (13) des Zwischenbehälters (1) durch gekühlte, eine Trennwand (12) zwischen dem Gaskühler (2) und dem Zwischenbehälter (1) durchsetzende Rohre (42, 43) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 br 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelraum (6) des Zwischenbehälters (1) mit dem das Kühlmittel aufnehmenden Raum (28) des Gaskühlers (2) über eine Dampfleitung (16) und dieser mit einem Dampfraum des Überhitzers (3) über eine Sattdampfleitung (25) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dir Zwischenbehälter (1) unterhalb des Überhitzers (3) angeordnet ist und der Kühlmittelraum (6) des Zwischenbehälters (1) durch einen Zwischenboden (7) von dem Dampfraum des Überhitzers (3) getrennt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (1) mit dem Überhitzer (3) eine Baueinheit bildet.