DE1024991B

DE1024991B - Kuehler, insbesondere fuer schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt

Info

Publication number: DE1024991B
Application number: DEI7922A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Jacobs; Dipl-Ing Friedbert Heyn
Original assignee: IND CO KLEINEWEFERS KONST
Current assignee: IND CO KLEINEWEFERS KONST
Priority date: 1953-11-18
Filing date: 1953-11-18
Publication date: 1958-02-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler, der insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt Verwendung finden soll. Bei der Verfeuerung schwefel- und vanadinhaltiger Brennstoffe tritt naturgemäß Bildung von SO₂ auf, das durch das Vanadium sowie durch Eisenoxyd, die als Katalysatoren wirken, sowohl am Brenner als auch durch den Sauerstoff der in den Rauchgasstrom dringenden Falschluft zu S O₃ oxydiert wird. Der S O₂- bzw. S O₃-Gehalt in den Rauchgasen bewirkt eine Taupunkterhöhung gegenüber einem reinen Rauchgas-Wasserdampf-Gemisch ohne S O₂- oder S O₃-Gehalt.

Hat ein im Rauchgasstrom liegender Luftvorwärmer eine Wandungstemperatur, die unter dem Taupunkt der Rauchgase liegt, so kommt es zu Schwefelsäurekondensation, die zu Korrosion und somit Zerstörung des Wärmeaustauschers führt. Zur Vermeidung dieser Korrosion muß die Wandungstemperatur des Wärmeaustauscherelementes also über den Taupunkt gehoben werden. Dies kann in bekannter Weise so geschehen, daß man die rauchgasseitige Heizfläche durch Anbringen von Rippen vergrößert und die luftseitige Heizfläche glatt und damit sehr klein im Verhältnis zur rauchgasseitigen ausführt. Dadurch gleicht sich die Wandungstemperatur auch bei niedrigen Lufttemperaturen weitgehend an die Rauchgastemperatur an. Durch Senkung der Wärmeübergangszahl auf der Luftseite, durch Senkung der Luftgeschwindigkeit und Erhöhung der Rauchgasgeschwindigkeit und damit Erhöhung der Wärmeübergangszahl auf der Rauchgasseite kann die Wandungstemperatur außerdem weitgehend in bekannter Weise an die Rauchgastemperatur angeglichen werden, so daß die Taupunkttemperatur an der Elementwand nicht unterschritten wird.

Führen die Rauchgase außer SO₂ bzw. SO₃ große

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Staubmengen mit sich, die z. B. beim Rösten von Schwefelkies oder beim Verhütten von Kupfererzen anfallen, so ist es möglich, zur Erhöhung der Wandungstemperatur die rauchgasberührte Heizfläche in der üblichen Form durch Anbringen von Rippen zu vergrößern, weil sich der rauchgasseitige Querschnitt nach kurzer Zeit infolge begünstigter Ablagerungsmöglichkeiten durch die Rippen zusetzen würde. Die rauchgasberührte Heizfläche muß also vollkommen glatt sein, um einem Ansetzen des Staubes weitgehend entgegenzuwi rken.

Die bisher bekannten außen glatten Rohre wirken zwar der Verschmutzung weitgehend entgegen, begünstigen jedoch an den im Strömungsschatten der Rauchgase liegenden Elementrücken eine Bildung von Staubnestern, die Schwefel enthalten. Es zeigt sich, daß die Korrosion des Wärmeaustauschelementes beim übergang von Elementrücken zu den Seitenwand«!

Kühler, insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt

Anmelder:

Industrie-Companie Kleinewefers

Konstraktions- und Handelsgesellschaft m.b.H., Krefeld, Melanchthonstr. 5

Dipl.-Ing. Heinz Jacobs, Krefeld,

und Dipl.-Ing. Friedbert Heyn, Krefeld-Fischeln,

sind als Erfinder genannt worden

beginnt, also dort, wo sich zwischen die Elementrücken Staubnester eingelagert hatten. Der Grund für die Korrosion liegt darin, daß die Staubnester die Elementrücken isolieren, die durch die in den Rohren strömende Luft zu sehr gekühlt werden, so daß die Taupunkttemperatur unterschritten wird.

Die genannten Nachteile können dadurch vermieden werden, daß man auf die von anderen Kühlern her bekannte Ausführung zurückgreift, bei der in Strömungsrichtung der Abgase hintereinanderliegende, rohrförmige Kühlerelemente angeordnet werden, an deren senkrecht zu dieser Strömungsrichtung liegenden Front- und/oder Rückseiten je zwei etwa in Strömungsrichtung sich erstreckende Längsrippen vorgesehen sind. Bei solchen Kühlern besteht die Gefahr, daß der zwischen den Längsrippen liegende Teil der Rohrwandung, weil er den Rauchgasen nur in geringem Maße ausgesetzt ist, bis unter die Taupunkttemperatur gekühlt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei einem solchen Kühler lediglich an den Front-und Rückseiten der Elemente durch zusätzliche Wände Toträume zu schaffen. Diese Toträume bewirken, daß der zwischen den Rippen liegende Teil der Rohrwandung durch die zusätzliche Wand vor Säureeinflüssen bewahrt bleibt. Die zusätzliche äußere Wand, die den Rauchgasen und dem schwefelhaltigen Staub ausgesetzt ist, wird durch das in dem Totraum enthaltene stehende Luftpolster gegen zu starke Abkühlung geschützt, so daß keine Korrosion auftritt. Andererseits bleiben die Seitenflächen der Kühlelemente, die nicht durch zu starke Kühlung gefährdet sind, weil sie den zuströmenden Rauchgasen ausgesetzt sind, hinsichtlich des Wärmeüberganges unbeeinträchtigt.

Es ist zwar bekannt, Luftpolster an Vorwärmerrohren zur Erhöhung der Wandungstemperatur vor-

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zusehen, um eine zu starke Abkühlung unter den Taupunkt bei Verwendung schwefelhaltiger Abgase zu vermeiden. Diese Luftpolster waren aber rundherum um die Rohre vorgesehen. Demzufolge war der Wärmeübergang und damit der Wirkungsgrad des Kühlers erheblich beeinträchtigt. Dadurch, daß bei der Erfindung die Vorwärmerrohre grundsätzlich Zonen, an denen eine zu starke Abkühlung nicht erfolgen kann, weil diese Abschnitte den strömenden Rauchgasen unmittelbar ausgesetzt sind, und andererseits solche Zonen aufweisen, die im Strömungsschatten liegen und daher eine zu starke Abkühlung erfahren, so ergibt sich der Vorteil, daß nur die letztgenannten Zonen durch ein isolierendes Polster geschützt werden müssen und die erstgenannten Zonen hinsichtlich der Wärmeübertragung nicht beeinträchtigt sind. Die Folge davon ist ein wesentlich höherer Wirkungsgrad der Kühler gemäß der Erfindung gegenüber bekannten Ausführungen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele yon Kühlern gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Kühlerelement im Querschnitt,

Fig. 2 in der Seitenansicht,

Fig. 3 eine Abänderung der Elemente im Querschnitt und

Fig. 4 einen Kühler mit Elementen nach Fig. 1 und 2.

Die Elemente bestehen aus der Frontseite 1, den beiden Seitenwänden 2 und dem Rücken 3, wobei in üblicher W^reise Abschlußflansche 4 vorgesehen sind. Die Kühlerelemente sind an der senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase liegenden Frontseite 1 und der Rückenseite 3 mit Rippen 5 versehen, die bei benachbarten Elementen aneinanderstoßen, wie in Fig. 4 angegeben ist. Es entstehen hierbei Zwischenräume zwischen den Rippen 5, die vorteilhaft durch eine keramische Masse 6 od. dgl. ausgefüllt werden können. Man vermeidet auf diese Weise eine Staubablagerung zwischen den Elementen.

Es zeigte sich, daß die Korrosion der Elemente beim Übergang vom Elementenrücken 3 zu den Seitenwänden 2 oder auch zwischen der Frontseite 1 und den Seitenwänden 2 beginnt, also dort, wo sich zwischen den Elementen Staubnester einlagern können. Gemäß der Erfindung werden nun die Elemente an der Front- und an der Rückenseite mit Zwischenwänden 7 und 8 versehen, wodurch Toträume 9 entstehen, die von der Luft nicht durchströmt werden. Hierdurch wird die gewünschte Temperaturerhöhung an den Front- und Stirnseiten der Elemente erreicht.

Eine Abwandlung der Elemente zeigt Fig. 3, hierbei sind die Elemente selbst durch Rohre 10 gebildet, die auch in Strömungsrichtung der Abgase mit Rippen 5 ausgerüstet werden. Hierbei ist die Ausbildung so, daß die Rippen des einen Elementes sich etwa an das Nachbarelement anlegen, wobei aber auch der entsprechende Hohlraum 11 durch eine Masse ausgefüllt wird. Bei dieser Ausführung werden ebenfalls Wände 7 angebracht, so daß auch hierbei Hohlräume 9 entstehen, die nicht von der Luft durchströmt werden und eine Abkühlung derjenigen Teile des Elementes vermeiden, die nicht unmittelbar von den durchströmenden Abgasen berührt werden.

Claims

°'° Patentansprüche

1. Kühler, insbesondere für schwefelhaltige Abgase mit hohem Staubgehalt, mit in Strömungsrichtung der Abgase hintereinanderliegenden,

rohrförmigen Kühlerelementen, an deren senkrecht zu dieser Strömungsrichtung liegenden Front- und/oder Rückseiten je zwei etwa in Strömungsrichtung sich erstreckende Längsrippen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich an den Front- und Rückseiten der Elemente durch zusätzliche Wände (7, 8) Toträume (9) geschaffen sind.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Rippen (5) gebildete Zwischenraum zwischen dem Rücken eines Elementes und der Front des nächsten Elementes mit einer nicht brennbaren und gut haftenden Masse, z. B. durch eine keramische Masse, ausgefüllt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 894 247, 831 263, 826 927, 724 762, 694410, 690 676;

französische Patentschrift Nr. 1 004 820;
USA.-Patentschrift Nr. 2 185 929.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen