DE3429366A1

DE3429366A1 - Spaltgaskuehler fuer low-energy-plants

Info

Publication number: DE3429366A1
Application number: DE19843429366
Authority: DE
Inventors: Jörgen 5720 Gummersbach Becker
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-02-27
Anticipated expiration: 2004-08-10
Also published as: GB2162931A; US4643747A; DE3429366C2; JPS6159103A; GB8519240D0; DK347785D0; DK347785A; GB2162931B; ZA856038B

Description

DR.-ING. GERALD KLÖPSCH An Groß stMartln 6

PATENTANWALT D 50OO KÖLN 1

Telefon: (0221) 23 83 48 Telegramme: Marspatent Telex-Nr. 8 882 336

Kl/hg, 8.8.1984

L. & C.STEINMÜLLER GmbH
Fabrikstraße 1, D-5270 GÜMMERSBACH

Spaltgaskühler für Low-Energy Plants

Die Erfindung betrifft einen Spaltgaskühler, der vornehmlich für Low-Energy-Anlagen, z.B. in Ammoniak-Erzeugungs-Anlagen eingesetzt wird.

Bei solchen Low-Energy-Anlagen soll die Wärme des Spaltgases soweit wie möglich zur Erzeugung von Sattdampf ausgenutzt werden.

In bisherigen Anlagen wurde meist zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Spaltgases u.a. ein Speisewasservorwärmer eingesetzt. In Low-Energy-Anlagen mußte der Speisewasservorwärmer aus Gründen der Gesamtwärmebilanz durch

eine zweite Verdampferstufe ersetzt werden. Dabei traten jedoch die folgenden Probleme auf: Aus Wärmeübergangsgründen ist die Kühlerlänge des bekannten Kühlers auf etwa 6 m begrenzt, da nur extrem dünne Rohrplatten verwendet werden können, die sich bei größerer Baulänge wegen ihrer Elastizität verbiegen. Für optimale Gaseintrittsgeschwindigkeiten ergaben jedoch Berechnungen in nahezu allen Fällen grössere Baulängen. Zur Erzielung der theoretischen Heizfläche blieb nur die Möglichkeit einer Rohrzahlerhöhung, was jedoch zu einer niedrigeren Gasgeschwindigkeit und als Konsequenz hiervon zu einem schlechteren J·^— Wert führt. Die Heizfläche muß also unwirtschaftlich vergrössert werden. Boblematisch sind auch die by-pass-Rohre, die zur Konstanthaltung der Austrittstemperatur erforderlich sind. Hierzu muß gekühltes Gas mit heißem Gas, ggfs. in fortlaufend neuer Einstellung vermischt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Spaltgaskühlers, der ohne Verlängerung der Baulänge in jeder Stufe optimale Gaseintrittsgeschwindigkeiten ermöglicht und bei dem die by-pass-Rohre zur Konstanthaltung der Ausstrittstemperatur entfallen können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Stufe eines an sich bekannten Spaltgaskühlers zweiflutig ausgestaltet ist, so daß praktisch ein dreistufiger Kühler vorliegt.

Erfindungsgemäß wird diese zweistufige Ausgestaltung derart erreicht, daß die zweite Stufe in Form eines zentral angeordneten Rohrbündels als Hinströmzone ausgelegt ist, während sich die Rückströmzone des am Ende der zweiten Stufe umgelenkten Gases im Ringraum zwischen Behälterwand und zentraler Hinströmzone befindet. In Hin- und Rückströmzone sind die Wärmetauschelemente bevorzugt als Rohrbündel ausgestaltet, die von der Kühlflüssigkeit an-

geströmt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der zweiten Stufe und. mit dieser durch Doppelrohre verbunden, eine Trommel angeordnet. Die Doppelrohre zwisehen Trommel und zweiter Stufe sind so ausgestaltet, daß das Zentralrohr als Steig- und der Ringraum zwischen Aussen- und Zentralrohr als Fallrohr ausgebildet ist. Aus der Trommel strömt durch die Fallrohre quer zu den Wärmeaustauschrohren das Kühlwasser, während Dampf und Heißwasser durch die Steigrohre nach oben steigt. Das Wasser aus den Fallrohren wird mittels eines um die Wärmetauscherrohre angeordneten Blechmantels an den tiefsten Punkt des Wärmeaustauschers geleitet.

Im Inneren der Trommel ist ein Blechkasten angeordnet, in dem sowohl die Steigrohre aus der zweiten Stufe als auch die Steigleitung aus der ersten Stufe einmündet. An beiden Enden des Blechkastens sind zur Trennung von Dampf/ Flüssigkeit Zyklone angeordnet.

Die Kühlwasserzufuhr zur ersten Stufe erfolgt durch einen in Bodennähe der Trommel liegenden Austritt über eine Leitung, von der Abzweigleitungen abgehen, die, wie bei der zweiten Stufe, das Kühlmittel quer zu den Wärmetauscherrohrenrohrenrohren strömen lässt. Bevorzugt sind dabei die Anzahl und Anordnung der Fall- und Steigrohre entsprechend der zu erwartenden Wärmestromdichte festgelegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine Optimierung der Heizfläche. Neben dem Wegfall der by-pass-Rohre besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die beim bekannten zweistufigen Spaltgaskühler erforderliche feuerfeste Auskleidung der Zwischenkammer entfallen kann, da die Wände dieser Zwischenkammer durch das im Mantelraum zwischen Behälter-

wand und Zentralrohr zurückströmende, bereits erheblich abgekühlte Gas auch die Wand der Zwischenkammer kühlt. Das gekühlte Gas wird dann an der Peripherie der Zwischenkammer abgezogen.

Die Erfindung und ihre Betriebsweise wird nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren erläutert:

Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Spaltgaskühler mit aufgesetzter Trommel dar.

Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Ebene A-A.

Figur 3 stellt einen Schnitt durch die zweite Stufe und die Trommel entlang der Ebene B-B dar.

Das heiße Spaltgas strömt mit einer Temperatur von z.B. 1000⁰C durch den feuerfest ausgemauerten Gaseintritt 1 durch die Wärmetauscherrohre der ersten Stufe 2, über den inneren Blechkanal 3 der Zwischenkammer 4 in den Zentralbereich der zweiten Stufe 5. Am Ende der zweiten Stufe wird das Gas umgelenkt und strömt durch Rohrelemente, die im Ringraum zwischen Behälterwand des Druckbehälters 6 angeordnet sind, zurück in die Zwischenkammer. Beim Eintritt in die zweite Stufe hat das Gas beispielsweise eine Temperatur von 600⁰C und verlässt die Rückströmzone beispielsweise mit einer Temperatur von 350⁰C über den an der Peripherie der Zwischenkammer angebrachten Gasaustritt 7.

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Die Trommel 8 ist durch Doppelrohre 9, 10 starr mit einer Stufe des zweistufigen Kühlers, bevorzugt mit der zweiten Stufe verbunden. Die Druck tragenden Fallrohre 9 dienen neben dem Wasser- und Dampftransport auch zur Abstützung der Trommel auf dem Kühler. Die zentralen Rohre 10 der Trommel und Kühler verbindenden Doppelrohre münden in einem

Blechkasten 11, der an beiden Enden Zyklone 12 zur Trennung von Dampfblasen und Wasser aufweist. Etwa in gleicher Höhe wie die Steigrohre der zweiten Stufe mündet auch die Steigleitung der ersten Stufe in die Trommel. Die Kühlwasserzufuhr zur ersten Stufe erfolgt über einen in Bodennähe der Trommel vorgesehenen Austritt und eine Leitung 13, die sich in Zweigleitungen 13 a, b, c, d, e aufteilen.

Figur 2 zeigt die zentrale Hinströmzone 14 und die Rückströmzone 15. Ein by-pass 16 ist vorgesehen zur Mischung von kaltem und warmen Gas.

Figur 3 zeigt einen Schnitt der Ebene von A-B durch die zweite Kühlerstufe und die Trommel. Im zentralen Steigrohr 10 steigt ein Dampf-Wasser-Gemisch auf. In den Zyklonen erfolgt die Entmischung von Dampf und Wasser. Der Dampf geht durch einen Dampfauslass 17 ab. Im Ringraum zwischen Zentralrohr Io und Außenrohr 9 wird das Kühlwasser zunächst über ein Blechband 18 zum tiefsten Punkt des Kühlers geleitet und umströmt dann von unten nach oben die Wärmeaus taus cherröhre.

Claims

Patentansprüche

II./Spaltgaskühler, bestehend aus einem feuerfest ausgekleideten Gaseintritt, einem gasdurchströmten Röhrenbündelwarmetauscher als erster Stufe, einer Zwischenkammer und einem gasdurchströmten Röhrenbündelwärmetauscher als zweiter Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe zweiflutig ausgestaltet ist.
2. Spaltgaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe durch ein Zentralrohr in der Zwischenkammer in eine Hinströmzone und in eine Rückströmzone aufgeteilt ist.
3. Spaltgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zweite Stufe eine Trommel aufgesetzt ist, die mit der zweiten Stufe durch Doppelrohre verbunden ist, deren Zentralrohre als Steig- und deren Ringraum zwischen Aussen- und Zentralrohr als Fallrohre dienen und wobei die Trommel mit der ersten Stufe durch als einfache Rohre ausgestaltete Fall- und Steigleitungen verbunden ist.
4. Spaltgaskühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Trommel ein Blechkasten vorgesehen ist, in dessen Inneres die Steigleitungen der ersten und zweiten Stufe einmünden.
5. Spaltgaskühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Blechkastens Zyklone zur Trennung von Dampf/Wasser angeordnet sind.
6. Spaltgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er druckfest ausgelegt ist.