NO135079B

NO135079B -

Info

Publication number: NO135079B
Application number: NO740740A
Authority: NO
Inventors: I Fuki; S Shimizu; E Yamamoto; M Yoshida
Original assignee: Mitsui Shipbuilding Eng; Mitsui Petrochemical Ind
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-03-04
Publication date: 1976-10-25
Also published as: NO135079C; US3903963A; JPS5227855B2; BR7401663D0; DE2410495A1; AU6614674A; CA985270A; FR2220764A1; FR2220764B1; JPS49113254A; AU467391B2; IT1003732B; GB1466476A

Description

Denne oppfinnelsen angår en varmeveksler for anvendelse i damp-kjeler og lignende innretninger. Ved konvensjonell konstruksjon av varmevekslere festes varmeutvekslingsrørene i den ene enden, This invention relates to a heat exchanger for use in steam boilers and similar devices. In conventional construction of heat exchangers, the heat exchange tubes are fixed at one end,

eller i begge ender, til plater. Når en sådan varmeveksler, som har rørene festet i begge ender, arbeider ved høye temperaturer (f.eks. 350 - 600°C), så vil disse rørene utsettes for betraktelige termiske krefter, også når de er formet som spiraler for å kunne oppta de deformasjoner som skyldes termisk utvidelse. or at both ends, to plates. When such a heat exchanger, which has the tubes fixed at both ends, works at high temperatures (e.g. 350 - 600°C), then these tubes will be exposed to considerable thermal forces, also when they are shaped like spirals to absorb the deformations due to thermal expansion.

Det er derfor et formål med denne oppfinnelsen å fremskaffe en varmeveksler hvor nevnte mangler er blitt fjernet. It is therefore an object of this invention to provide a heat exchanger in which the aforementioned defects have been removed.

Som eksempler på tidligere kjent teknikk vedrørende varmevekslere As examples of prior art regarding heat exchangers

der de nevnte problemer er søkt løst, skal nevnes FR-PS 1378640 og DT-PS 1233421, 1751085 og 18.17043. where the aforementioned problems have been sought to be resolved, FR-PS 1378640 and DT-PS 1233421, 1751085 and 18.17043 must be mentioned.

I henhold til oppfinnelsen er det frembrakt en ny løsning av det nevnte problem, og det er oppnådd at termiske krefter ikke vil kunne forekomme i varmevekslerrørene, etter som disse er festet bare i den ene ende. According to the invention, a new solution to the aforementioned problem has been produced, and it has been achieved that thermal forces will not be able to occur in the heat exchanger tubes, since these are attached only at one end.

Oppfinnelsen angår således en varmeveksler med en vertikaltanordnet sylindrisk kjele utstyrt med et innløp for det varmeavgivende fluidum ved den nedre ende av kjelen og et utløp for fluidet ved den øvre ende av kjelen, med et antall gjennomløpsrør for det varmeavgivende fluidum, anordnet innbyrdes parallelt i kjelen mellom innløpet og utløpet, idet hvert gjennomløpsrør er åpent ved begge ender, med minst et varmeoverføringsrør anordnet i hvert gjennomløpsrør, idet den ende av varmeoverføringsrøret eller -rørene som ligger nærmest innløpet er lukket, med minst et indre rør i hvert'.varmeoverf øringsrør hvilke indre rør er lukket i den ende som ligger nærmest den lukkede ende av vedkommende varme-overf øringsrør , med ledninger for gjennomstrømning av en væske gjennom de indre rør og varmeoverføringsrørene, og med en holderanordning for rørene i den sylindriske kjele, og varmeveksleren kjennetegnes ved at de ender av varmeoverføringsrørene, gjennom-løpsrørene og de indre rør som ligger lengst fra innløpet for det varmeavgivende fluidum er fastlåst ved hjelp av holderanordningen, mens de ender av rørene som ligger nærmere innløpet er anordnet fritt i forhold til kjelen for å tillate formendringer som følge av temperaturendringer, og at den ende av hvert gjennomløpsrør som ligger nærmest innløpet er utvidet til sekskantet tverrsnittsform, idet de utvidede ender på kjent måte er anordnet opp til hverandre med innbyrdes avstand. The invention thus relates to a heat exchanger with a vertically arranged cylindrical boiler equipped with an inlet for the heat-emitting fluid at the lower end of the boiler and an outlet for the fluid at the upper end of the boiler, with a number of through-tubes for the heat-emitting fluid, arranged parallel to each other in the boiler between the inlet and the outlet, with each through-tube open at both ends, with at least one heat transfer tube arranged in each through-tube, with the end of the heat transfer tube or tubes closest to the inlet being closed, with at least one inner tube in each heat transfer tube which inner tube is closed at the end nearest the closed end of the heat transfer tube in question, with lines for the flow of a liquid through the inner tubes and the heat transfer tubes, and with a holding device for the tubes in the cylindrical boiler, and the heat exchanger is characterized by the ends of the heat transfer tubes, the through-flow tubes and the inner tubes that lie furthest from the inlet for the heat-emitting fluid is locked by means of the holding device, while the ends of the tubes which are closer to the inlet are arranged freely in relation to the boiler to allow for changes in shape as a result of temperature changes, and that the end of each through-tube which is closest to the inlet is expanded to a hexagonal cross-sectional shape, the expanded ends being arranged in a known manner up to each other at a distance from each other.

Når det f.eks. er nødvendig å fjerne avleiringer på varmeveksler-rørene, kan disse overoppvarmes ved å kjøre varmeveksleren uten kjølevann, hvorved avleiringene brennes og blir til exhaust, uten at varmevekslerrørene må fjernes fra kjelen. When it e.g. it is necessary to remove deposits on the heat exchanger pipes, these can be overheated by running the heat exchanger without cooling water, whereby the deposits are burned and become exhaust, without the heat exchanger pipes having to be removed from the boiler.

Denne oppfinnelsen vil nå bli forklart med henvisning til vedlagte tegning, hvori: Fig. 1 er et vertikalt snitt av en varmeveksler i henhold til oppfinnelsen, This invention will now be explained with reference to the attached drawing, in which: Fig. 1 is a vertical section of a heat exchanger according to the invention,

Fig. 2 viser en.detalj av fig. 1, sett fra A-A, Fig. 2 shows a detail of fig. 1, viewed from A-A,

Fig. 3 er et tverrsnitt tatt langs B-C-D på fig. 2, og Fig. 3 is a cross-section taken along B-C-D in fig. 2, and

Fig. 4 er et vertikalt snitt av en annen utførelse av denne oppfinnelsen. Med henvisning til Fig. 1 har man en sylindrisk kjele med referanse-nummer 1, hvis innside .er forsynt med et antall gjennomløpsrør 2 for varmegasser samt dobbel trør innsatt i nevnte rør, hvorved hvert av dobbeltrørene omfatter et indre rør 3 og et ytre.varmeoverføringsrør 4. Gjennomløpsrørene 2 er laget av varmebestandig stål og anordnet i triangulært mønster. Begge endene på hvert rør er ekspanderte til heksagonalt tverrsnitt, som vist på fig. 2. De øvre endene på disse ekspanderte rørene er sveiset sammen med naborørene slik at de danner en flate, mens de nedre endene henger fritt og danner' også en flate. Hvis det skal brukes høyt gasstrykk, dan disse rørene festes til konvensjonelle plater i begge ender. Den øvre enden av dette rørknippet er sveiset til en ring 5 langs omkretsen av knippet, og ringen er selv sveiset til kjeleveggen 6 som derved understøtter gassrørene. Den nedre enden av rzrknippet er forseglet ved en gasstett anordning10. På innsiden av kjeleveggen 6 er der et isolasjonslag 11. Den nederste enden av kjeleveggen er festet til et gassinngangsdeksel 8, som har innvendig isolering 7, ved hjelp av flensene 9. Den øvre enden av kjeleveggen 6 er forbundet med et utgangskammer 18 for gassen, med utløp 17, ved hjelp av flensene 19. Separatorkammeret 20 er utstyrt med en vannbeholder 21 og er forbundet med den øvre enden av kjelen 1. Den øvre enden av hvert innerrør, 3 er festet til bunnen av vannbeholderen 21 og er i forbindelse med vannet. Den øvre enden av hvert varmevekslerrør er festet til bunnen av separatorkammeret 20 og åpent ut mot kammeret. Den nedre enden av hvert varmeoverføringsrør 4 er avsluttet, nær ved den nedre enden av gjennomløpsrørene 2, med en kuleformet kappe, se fig. 3. Den nedre delen av innerrøret 3 ender åpent i nærheten av den nedre delen av varmeoverføringsrøret 4. Fig. 4 is a vertical section of another embodiment of this invention. With reference to Fig. 1, one has a cylindrical boiler with reference number 1, the inside of which is provided with a number of through-tubes 2 for heating gases as well as double pipes inserted in said pipes, whereby each of the double pipes comprises an inner pipe 3 and an outer one. heat transfer pipe 4. The flow pipes 2 are made of heat-resistant steel and arranged in a triangular pattern. Both ends of each tube are expanded to a hexagonal cross-section, as shown in fig. 2. The upper ends of these expanded pipes are welded together with the neighboring pipes so that they form a surface, while the lower ends hang free and also form a surface. If high gas pressure is to be used, then these pipes are attached to conventional plates at both ends. The upper end of this pipe bundle is welded to a ring 5 along the circumference of the bundle, and the ring itself is welded to the boiler wall 6 which thereby supports the gas pipes. The lower end of the rzrkbund is sealed by a gas-tight device10. On the inside of the boiler wall 6 there is an insulation layer 11. The lower end of the boiler wall is attached to a gas inlet cover 8, which has internal insulation 7, by means of the flanges 9. The upper end of the boiler wall 6 is connected to an outlet chamber 18 for the gas, with outlet 17, by means of the flanges 19. The separator chamber 20 is equipped with a water container 21 and is connected to the upper end of the boiler 1. The upper end of each inner tube, 3 is attached to the bottom of the water container 21 and is in communication with the water . The upper end of each heat exchanger tube is attached to the bottom of the separator chamber 20 and open to the chamber. The lower end of each heat transfer tube 4 is terminated, close to the lower end of the flow tubes 2, with a spherical cap, see fig. 3. The lower part of the inner tube 3 ends open near the lower part of the heat transfer tube 4.

Ved drift av denne varmeveksler føres gass, f.eks. "cracked" gass inn i kjelen 1 gjennom innløpet 31, og den stiger deretter opp gjennom mellomrommene mellom rør 2 og 4, for til slutt å fjerne seg gjennom det utløpet 17, som er montert på siden av gassut-strømningskammeret 18. På den annen side, fylles beholderen 21 i separatorkammeret 20 gjennom innløp 22, med den væsken som skal varmes opp. Denne strømmer ned gjennom innerrørene 3, snur ved bunnen av rør 4, for deretter å stige opp i mellomrommene mellom rørene 3 og 4 og returnere til beholderen 21. Derved blir væsken resirkulert. Damp som oppstår i rørene 4 stiger opp gjennom disse og inn i kammeret 20 for deretter å strømme ut gjennom 23. During operation of this heat exchanger, gas is supplied, e.g. "cracked" gas enters the boiler 1 through the inlet 31, and it then rises through the spaces between pipes 2 and 4, to finally exit through the outlet 17, which is mounted on the side of the gas outflow chamber 18. On the other side, the container 21 in the separator chamber 20 is filled through inlet 22, with the liquid to be heated. This flows down through the inner pipes 3, turns at the bottom of pipe 4, and then rises in the spaces between the pipes 3 and 4 and returns to the container 21. The liquid is thereby recycled. Steam that occurs in the pipes 4 rises through them and into the chamber 20 and then flows out through 23.

Den varmeveksler som er vist på fig. 4 kan brukes, med to opp-varmningsgasser, som, f.eks. har ulike kokepunkt. Anordningen har to varmeveksler-seksjoner 24 og 25 og et mellomliggende utløps- The heat exchanger shown in fig. 4 can be used, with two heating gases, which, e.g. have different boiling points. The device has two heat exchanger sections 24 and 25 and an intermediate outlet

kammer 26 med utløp 27. Det andre gassutløpet 28 er utstyrt med en avgrening .29 og en avstengningsventil 30. Ellers på fig. 4 er nummereringen av deler identiske med fig. 1. I det tilfelle at denne anordning skal brukes til å avkjøle gassen/til en betraktelig lavere temperatur, lukkes utløp 27. Hvis gassen blir overkjølet, chamber 26 with outlet 27. The second gas outlet 28 is equipped with a branch .29 and a shut-off valve 30. Otherwise in fig. 4, the numbering of parts is identical to fig. 1. In the event that this device is to be used to cool the gas/to a considerably lower temperature, close outlet 27. If the gas becomes supercooled,

vil noen av gassens bestanddeler kondenseres, og da stenges ventilen 30, og en gass, f.eks. vanndamp sendes inn gjennom 29 under trykk slik at den avkjølte gassen hindres fra å trenge opp gjennom varmeveksleren 24 og istedet tvinges ut gjennom det åpne utløp 27. På denne siste måten reduseres den effektive varmevekslerflaten some of the gas's constituents will condense, and then the valve 30 is closed, and a gas, e.g. water vapor is sent in through 29 under pressure so that the cooled gas is prevented from penetrating up through the heat exchanger 24 and is instead forced out through the open outlet 27. In this last way, the effective heat exchanger surface is reduced

og temperaturen på exhaustgassen stiger slik at gasser med høyt kokepunkt kan tas under behandling uten at kondensat forekommer på varmevekslerflaten. and the temperature of the exhaust gas rises so that gases with a high boiling point can be taken during treatment without condensate occurring on the heat exchanger surface.

Det vil fremgå at foreliggende oppfinnelse kan komme til utførelse It will be apparent that the present invention can be implemented

i forbindelse med den type varmeveksler som har rørknippet liggende horisontalt. in connection with the type of heat exchanger that has the pipe bundle lying horizontally.

Videre kan de øvre endene på rørene 3 og 4 monteres på hver sin Furthermore, the upper ends of the tubes 3 and 4 can be mounted separately

plate hvilke derpå forbindes med et separatorkammer. plate which are then connected to a separator chamber.

Av det foregående vil det fremgå at denne oppfinnelsen fremskaffer From the foregoing, it will be apparent that this invention provides

en varmeveksler hvis varmevekslerrør ikke blir utsatt for termiske krefter, fordi termisk utvidelse av hvert rør kan foregå uhindret ved rørenes frie ender. a heat exchanger whose heat exchanger tubes are not exposed to thermal forces, because thermal expansion of each tube can take place unimpeded at the free ends of the tubes.

Claims

Heat exchanger with a vertically arranged cylindrical boiler equipped with

an inlet for the heat-emitting fluid at the lower end of the boiler and an outlet for the fluid at the upper end of the boiler, with a number of through-tubes for the heat-emitting fluid, arranged parallel to each other in the boiler between the inlet and the outlet, each through-tube being open at both ends, with at least one heat transfer tube arranged in each through tube, that end

of the heat transfer tube or tubes nearest the inlet is closed, with at least one inner tube in each heat transfer tube which inner tubes are closed at the end nearest the closed end of the heat transfer tube in question, with conduits for the flow of a liquid through the inner tubes and the heat transfer tubes, and with a holder device for the tubes in the cylindrical boiler,

characterized in that the ends of the heat transfer tubes (4), the flow tubes (2) and the inner tubes (3) which are farthest from the inlet (31) for the heat-emitting fluid are locked by means of the holder device, while the ends of the tubes (4 , 2, 3) which is closer to the inlet (31) is arranged freely in relation to the boiler (1) to allow changes in shape as a result of temperature changes, and that the end of each flow pipe (2) which is closest to the inlet (31) is expanded to a hexagonal cross-sectional shape, the extended ends being arranged in a known manner up to each other at a distance from each other.