DE2818892C2

DE2818892C2 - Wärmeaustauscher zum Abkühlen heißer Gase

Info

Publication number: DE2818892C2
Application number: DE2818892A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Bronswerk BV
Current assignee: Standard Fasel BV
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1988-12-22
Also published as: JPS54158748A; DE2818892A1; US4245696A; FR2424500B1; JPS6321114B2; FR2424500A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher zum Abkühlen heißer Gase mit einer unteren Gaszuführungskammer, mit einem oberen, gasdurchströmte Rohre umschließenden Kühlgefäß, mit einem an wenigstens eine Kühlwasserzuführungsleitung angeschlossenen, die Rohre an die Zuführungsseite für heiße Gase kühlenden Kühlraum und mit einer die Rohre stützenden Rohrplatte.

Ein solcher Wärmeaustauscher ist aus der GB-PS 91 847 bekannt. Hierbei werden die ein beträchtliches Stück in die Gaszuführungskammer einstehenden gasdurchströmten Rohre von einer massiven Rohrplatte über einen kompliziert gestalteten Doppelwandaufbau getragen, der konzentrische Ringkanäle bildet, welehe eine Zwangsführung für das Kühlwasser im oberen Kühlgefäß bilden. Zum Zwecke der Gasführung ist an der Rohrplatte im bekannten Falle ein in die Gaskammer einstehendes Rohr angeschweißt, dessen unteres Ende mit dem erweiterten Einlaßende des Gasdurchfüh- eo rungsrohres verschweißt ist. In die so gebildete Ringkammer steht ein weiteres Rohr mit Abstand zum Gasdurchführungsrohr und dem Trägerrohr ein, welches an einem oberen Wandteil der Kühlkammer verschweißt ist. Die Wasserzuführung erfolgt demgemäß über den b% äußeren Ringkanal zunächst nach unten und dann über den inneren Ringkanal nach oben. Die gasdurchströmten Rohre sind gemgemäß gegenüber der Rohrplatte nur über das in die Gaskammer einstehende Rohr abgestützt, während sie gegenüber dem oberen Wandteil freiliegen. Diese Anordnung birgt die Gefahr der Überhitzung der in die Gaszuführungskammer einstehenden Teile in sich, insbesondere dann, wenn die engen Ringkanäle für die Wasserführung ganz oder teilweise durch Verunreinigungen zugesetzt sind oder die gasdurchströmten Rohre etwas schräg gestellt sind, so daß die Konzentrizität verlorengeht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Wärmeaustauscher dadurch zu verbessern, daß bei vereinfachtem Aufbau eine wirksamere Kühlung der gasdurchströmten Rohre im Durchführungsabschnitt zustandekommt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Dadurch, daß der die gasdurchslrömten Rohre tragende Wandteil, der relativ dünn ausgebildet ist, die Gaszuführungskammer von der Kühlkammer trennt, wird erreicht, daß der Gaseinlaß an der Rohrplatte keinen Kühlmantel erfordert, weil der die Rohre tragende Wandteil unmittelbar mit den Rohrenden verschweißt werden kann; denn dieser Einleitungsabschnitt ist durch das Kühlwasser von oben her ausreichend gekühlt. Somit kann auf das kompliziert gestaltete und εtöranfällige Ringkammer-Zuführungssystem des bekannten Wärmeaustauschers verzichtet werden. Innerhalb des relativ langen Durchführungsabschnitts durch die Rohrplatte hindurch sind die gasdurchströmten Rohre jedoch durch einen wirksamen Kühlmantel von Kühlflüssigkeit direkt umschlossen, der die Verbindung nach dem Inneren des Kühlgefäßes herstellt. Trotzdem sind die gasdurchströmten Rohre starr auf einfache Weise durch die Stützringe an der Rohrplatte zuverlässig festgelegt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird eine besonders günstige Abstützung und Kühlwasserführung erreicht.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 3 und 4.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Wärmeaustauschers,

F i g. 2 in größerem Maßstab die Halterung und Durchführung der Gasdurchführungsrohre im Vertikaischnitt.

In einem Kühlgefäß 1 sind schraubenlinienförmig gewundene gasdurchströmte Rohre 2 angeordnet. Das Kühlgefäß 1 besitzt einen Kühlwasserauslaß 3. Das obere Ende der Rohre 2 mündet in einem Sammelgefäß 4, das mit einer Gasauslaßleitung 5 in Verbindung steht. Die Rohre 2 stehen mit radialem Abstand durch öffnungen 6 einer massiven Rohrplatte 7 hindurch. Die unteren Enden der Rohre sind an einem Wandteil 8 befestigt, das an den Rändern umgebogen und bei 9 mit den Rändern an der Rohrplatte 7 angeschweißt ist. Das Kühlgefäß 1 ist an der Rohrplatte 7 angeschweißt. Die Rohrplatte 7 ruht auf einem Behälter 10, welcher die Gaszuführungskammer 11 für das heiße Gas umschließt. Die Gaszuführungskammer 11 besitzt zur Gaszuführung ein Rohr 12. Der Behälter 10 ist innen mit einer Isolierschicht 13 ausgekleidet.

Der Kühlraum 14 zwischen dem oberen Wandteil 8 der Gaszuführungskammer 11 und der Rohrplatte 7 wird über ein in die Rohrplatte 7 als Kühlwasserzuführungsleitung eingeschweißtes Rohr 15 mit Kühlwasser

gespeist Das Rohr 15 steht durch ein Durchführungsi'och 16 der Rohrplatte 7 hindurch und zwischen der Wand des Durchführungsloches 16 und dem Rohr 15 ist ein Ringspalt 17 vorhanden. Nahe dem oberen Rand der Rohrplatte ist das Rohr 15 an der Rohfplatte 7 angeschweißt Am unteren Ende ist das Rohr 15 an dem oberen Wandteil 8 angeschweißt Das Rohr 15 weist in dem zwischen dem Wandteil 8 und der Rohrplatte 7 liegenden Bereich öffnungen 19 auf, die in den Kühlraum 14 münden. An den Rohren 2 ist ein oberer Stützring 20 angeschweißt der mit einem unteren Stützring 21 über einen Kühlwasserdurchführungsöffnungen 23 aufweisenden Mantel verbunden ist Der untere Stützring 21 Ist in vertieften Stellen 22 der Rohrplatte 7 abgestützt

Durch das Rohr 12 wird Heißgas zugeführt, welches den Wärmeaustauscher abgekühlt durch die Gasauslaßleitung verläßt Wenn das Gas eine hohe Temperatur von beispielsweise 1500⁰C aufweist, wird die Innenwand der Auskleidung 13 die gleiche Temperatur annehmen. Infolge des unmittelbaren Kontaktes mit dem Gas und infolge Strahlung wird der obere Wandteil 8 auf der der Gaszuführungskammer 11 zugewandten Seite ebenfalls eine sehr hohe Temperatur annehmen. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Wandteil 8 durch Kühlwasser aus der Kühlwasserzuführungsleitung 15 abgekühlt. Daher darf der obere Wandteil 8 nicht zu dick sein, weil sonst die Wärmespannungen unzulässig hoch werden. Wenn das Kühlgefäß 1 einen Innendruck aufweist, dann werden die auf den dünnte oberen Wandteil 8 ausgeübten Druckkräfte durch die Rohre 2 und die Stützringe 20 und 21 auf die massive Rohrplatte 7 übertragen, die die erforderliche Stützkraft ergibt Wenn die sehr heißen Gase durch die Rohre 2 strömen und durch die Kühlwasserzuführungsleitung 15 Kühlwasser in den Kühlraum 14 gelangt, dann werden die gasduichströmten Rohre 2 durch den kühlwasserdurchströmten Ringspalt 6 überall gleichmäßig abgekühlt. Trotz der Verbindung zwischen Rohrplatte 7 und oberem Wandteil 8 wird eine Überhitzung der Rohre vermieden. Infolge des weiten Ringspaltes 17 tritt keine Spaltkorrosion zwischen der Wand des Durchführungsloches 16 und der Wand des Rohres 15 auf. Die Rohrplatte kann auf diese Weise verhältnismäßig viele Gasdurchführungsrohre abstützen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher zum Abkühlen heißer Gase, mit einer unteren Gaszuführungskammer, mit einem oberen, gasdurchströmte Rohre umschließenden Kühlgefäß, mit einem an wenigstens eine Kühlwasserzuführungsleitung angeschlossenen, die Rohre an die Zuführungsseite für heiße Gase kühlenden Kühlraum und mit einer die Rohre stützenden Rohrplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (14) durch die Rohrplatte (7) und einen den Kühlraum (14) von der Gaszuführungskammer (11) abschließenden Wandteil (8) der Kühlwasserzuführungsleitung (15) begrenzt ist, in den die gasdurchströmten Rohre (2) eingeschweißt sind.

2 Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) durch die Rohrplatte (7) über eingeschweißte Stützringe (20, 21) getragen werden, die mit Kühlwasserdurchführungsöffnungen (23) versehen sind.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Stützring (21) auf der Rohrplatte (7) abgestützt ist, der obere Stützring (20) mit den Rohren (2) außenseitig verschweißt ist und zwischen den Stützringen (20, 21) verlaufende Stege vorgesehen sind, zwischen denen die Kühlwasserdurchführungsöffnungen (23) ausgebildet sind, und daß die Stützringe in vertieften Stellen (22) der Rohrplatte (7) abgestützt sind.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasserzuführungsrohr (15) nur an der dem Kühlgefäü (1) zugewandten Seite mit der Rohrplatte (7) verschweißt ist und zwischen dem Kühlwasserzuführungsrohr (15) und dem Durchführungsloch (16) der Rohrplatte (7) ein von Kühlwasser gefüllter Ringspalt (17) belassen ist.