DE2810887A1

DE2810887A1 - Cooler for industrial gas streams - using natural circulation boiler with faller tubes, mounted inside riser tubes exposed to hot gases, passing through collection space

Info

Publication number: DE2810887A1
Application number: DE19782810887
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Buchanenko
Original assignee: Oschatz GmbH
Current assignee: Oschatz GmbH
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1978-03-13
Publication date: 1979-09-27
Also published as: IT7920741A0; IT1111892B

Abstract

Cooler for industrial process gas streams consists of a vertical vessel with gas inlet and outlet branches and a flow passage. This flow passage contains the riser tubes for a hot water or boiler installation. The riser tubes have a concentric fall tube down their centres. These pass through the collection zone above the riser tubes. The fall tubes discharge into the base of the riser tubes which have a hemispherical profile to deflect the feed water. The tubes are fed from a distributor box above. Used for recovering heat from process gas streams. The assembly requires a reduced amt. of welding. This helps when construction is from an alloy which is difficult to weld.

Description

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch PatentanwälteAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch patent attorneys Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Walter AndrejewskiDr. Walter Andrejewski Diplom-IngenieurGraduate engineer Dr.-lng. Manfred HonkeDr.-lng. Manfred Honke Diplom-IngenieurGraduate engineer Hans Dieter GesthuysenHans Dieter Gesthuysen Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Karl Gerhard MaschDr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: j-j 635/GS- 43 Essen 1,Theaterplatz3, Postf.789 Lawyer files: jj 635 / GS- 43 Essen 1, Theaterplatz3, Postf. 789

8. März 1978 PatentanmeldungMarch 8, 1978 patent application

Oschatz GmbH
Westendhof 1ο-12
43o.o Essen ...Oschatz GmbH
Westendhof 1ο-12
43o.o food ...

. Apparat zum Kühlen von industriellen Gasen.. Apparatus for cooling industrial gases.

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Apparat zum Kühlen von industriellen Gasen, insbesondere von sogenanntem Prozeßgas (Prozeßgaskühler), - mitThe invention relates generically to an apparatus for cooling industrial gases, in particular so-called Process gas (process gas cooler), - with

stehendem Behälter,
Gaseintrittsstutzen,
Gasaustrittsstutzen und
GasStrömungskanal,standing container,
Gas inlet nozzle,
Gas outlet nozzle and
Gas flow channel,

j wobei im Gasströmungskanal (über dessen Querschnitt verteilt) '■ j where in the gas flow channel (distributed over its cross section) '■

Steigrohre'einer Heißwasser- und/oder DampferzeugungsanlageRiser pipes of a hot water and / or steam generation system

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, patent attorneys in Essen

angeordnet sind, denen eine auf dem Behälter angeordnete Kammer sowie Fallrohre zugeordnet sind. - Bei gattungsgemäßen Apparaten kann die Gasströmung von oben nach unten oder von unten nach oben erfolgen. Regelmäßig ist einer der Stutzen in der Behälterachse, der andere seitlich angeordnet, wobei je nach Strömungsrichtung der seitliche Stutzen als Gaseintrittsstutzen oder als Gasaustrittsstutzen funktioniert. Es können auch mehrere seitliche Stutzen vorgesehen sein, die gemeinsam oder wahlweise zu betreiben sind, um dadurch die Temperatur zu beeinflussen, mit der das behandelte Gas den Apparat verläßt.are arranged, to which a chamber arranged on the container and downpipes are assigned. - With generic Apparatus, the gas flow can be from top to bottom or from bottom to top. One of the nozzles is regular in the container axis, the other is arranged laterally, with the lateral nozzle as a gas inlet nozzle, depending on the direction of flow or works as a gas outlet nozzle. There can also be a plurality of lateral connecting pieces which are to be operated jointly or alternatively, thereby influencing the temperature at which the treated gas is the Device leaves.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Apparaten (Erdöl und Kohle, 197o, S. 454, Abb. 13) gehen die Steigrohre von Verteilerrohren aus, die im Behältertiefsten und längs des Behälterumfanges angeordnet sind. Sie liegen gleichsam außerhalb des Gasströmungskanals im Schatten oder in einer feuerfesten Auskleidung. Die Steigrohre sind daher über in bezug auf die Behälterachse schräge Teilstücke, Rohrbogen und Krümmer an vertikale Steigrohrabschnitte angeschlossen, die im Strömungskanal liegen. Sie treten über einen Rohrboden in die erwähnte Kammer ein, die folglich als Sammler funktioniert. Die Fallrohre liegen außerhalb des Strömungskanals im Inneren der stehenden Behälter zwischen Steigrohrbündel und Behälterwand, - mehr oder weniger dicht an der Behälterwand und gehen von einem Verteilerrohr außerhalb und oberhalb des Behälters aus. Sie münden in dem Verteilerrohr, von dem die Steigrohre ausgehen. Das alles macht offenbar eine Vielzahl von Schweißstellen erforderlich, an denen Schäden auftreten können. Tatsächlich sind gattungsgemäße Apparate im allgemeinen für die Behandlung von sehr heißen Gasen auszulegen, die darüber hinaus häufig korrosiv sind. Es muß daher mit hochwarmfesten und besonders korrosionsfesten Stählen für die Steigrohre,With the known generic apparatus (petroleum and coal, 197o, p. 454, Fig. 13) the riser pipes start from distribution pipes which are arranged in the deepest part of the container and along the circumference of the container are. They are, as it were, outside the gas flow channel in the shade or in a refractory lining. the Riser pipes are therefore via sections, pipe bends and bends that are inclined with respect to the container axis on vertical riser pipe sections connected, which are in the flow channel. You enter the mentioned chamber through a tube sheet, which consequently works as a collector. The downpipes are located outside the flow channel inside the standing containers Riser pipe bundle and container wall - more or less close to the container wall and go from a distributor pipe outside and above the container. They open into the distribution pipe from which the riser pipes start. Apparently all of this does one Large number of welds required, where damage can occur. In fact, generic apparatus are in general designed for the treatment of very hot gases, which are also often corrosive. It must therefore with high temperature resistant and particularly corrosion-resistant steels for the riser pipes,

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die Fallrohre und auch für den den Steigrohren und den Fallrohren gemeinsamen Verteiler gearbeitet werden. Solche Werkstoffe sind regelmäßig nicht einfach schweißbar und darüber hinaus in Schweißnähten empfindlich gegen unvermeidbare Temperaturwechselbeanspruchungen. Andererseits hält man den beschriebenen Aufbau für erforderlich, damit für das System aus Fallrohren, Steigrohren, Sammlern und Verteilern ein Naturumlauf funktioniert, die beschriebenen Elemente also gleichsam als Naturumlaufkessel zusammenwirken. the downpipes and also for the manifold common to the riser pipes and the down pipes. Such materials are regularly not easy to weld and, in addition, in weld seams sensitive to unavoidable thermal shock loads. On the other hand, one considers the structure described to be necessary so that the system of downpipes, riser pipes, Collectors and distributors a natural circulation works, so the described elements work together as a natural circulation boiler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Apparat so weiter auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Verhältnisse für den Naturumlauf die Anzahl der Schweißstellen beachtlich reduziert werden kann.The invention is based on the object of a generic Further develop the apparatus in such a way that the number of welds is reduced without impairing the conditions for natural circulation can be reduced considerably.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Fallrohre mit AbstandZwischenraum in den Steigrohren angeordnet sind, die fußseitig einen fallrohrfreien Umlenkabschnitt aufweisen, und daß die Fallrohre, die als Sammler für die Steigrohre ausgebildete Kammer durchdringen sowie in eine darauf aufgesetzte Verteilerkammer einmünden. Es versteht sich von selbst, daß dazu in üblicher Weise mit Rohrböden gearbeitet wird, in denen einerseits die Steigrohre befestigt sind und andererseits die Fallrohre münden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bestehen die Umlenkabschnitte aus einem Teilstück der Steigrohre, welches einen etwa halbkugelförmigen Boden aufweist. Im allgemeinen wird man die beschriebene Verteilerkammer kuppeiförmig ausbilden und auf den zylindrisch ausgebildeten Sammler aufsetzen.To achieve this object, the invention teaches that the downpipes are arranged with a spacing between them in the riser pipes have a downpipe-free deflection section on the foot side, and that the downpipes, which are designed as collectors for the riser pipes Penetrate the chamber and open into a distributor chamber placed on it. It goes without saying that this is done in the usual way Way is worked with tube sheets, in which on the one hand the riser pipes are attached and on the other hand the downpipes flow out. According to a preferred embodiment of the invention exist the deflection sections from a section of the riser pipes, which has an approximately hemispherical bottom. Generally will the described distribution chamber is dome-shaped and placed on the cylindrically shaped collector.

Die beschriebene Lösung der Erfindungsaufgabe hat zur Folge, daß, wie bereits erwähnt, zwei Rohrböden angeordnet werden müssen, in deren unterem die Steigrohre, in deren oberen die FallrohreThe described solution to the problem of the invention has the consequence that As already mentioned, two tube sheets must be arranged, in the lower of which the riser pipes, in the upper of which the downpipes

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befestigt sind. Das kann auf verschiedene Weise erfolgen und bereitet nach dem Stand der Technik keine Schwierigkeiten. Die bei der bekannten Äusführungsform erforderlichen zahlreichen Schweißstellen zwischen den Steigrohren und deren vorgeschaltetem Verteiler sowie den darin einmündenden Fallrohren, Rohrbögen oder Krümmern werden vermieden. Zwischen den Fallrohren und den Steigrohren sind keinerlei Schweißverbindungen mehr erforderlich. Die Fallrohre tauchen in die Steigrohre lediglich ein, so daß durch Wärmedehnungen und dergleichen irgendwelche Zwänge zwischen den Fallrohren und den Steigrohren nicht auftreten können. Darüber hinaus können die Aggregate aus den Steigrohren und den darin eintauchenden Fallrohren so über den Querschnitt des GasStrömungskanals verteilt werden, daß für den Wärmetausch besonders günstige Verhältnisse erreicht werden. Im Ergebnis kommt man daher bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ohne Schwierigkeiten auch zu guten Wirkungsgraden.are attached. This can be done in various ways and is not difficult according to the prior art. the in the known embodiment, required numerous welds between the riser pipes and their upstream Distributors and the downpipes, pipe bends or bends opening into them are avoided. Between the downpipes and the risers no longer require any welded connections. The downpipes only plunge into the riser pipes a, so that any constraints between the downpipes and the riser pipes do not occur due to thermal expansion and the like can. In addition, the units from the riser pipes and the downpipes immersed in them can be used via the Cross section of the gas flow channel are distributed that for the Heat exchange particularly favorable conditions can be achieved. The result is therefore in the embodiment according to the invention without difficulty also to good efficiencies.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Behälter innenseitig mit einer Auskleidung aus feuerfestem Material zu versehen oder ihn innenseitig mit einem zusätzlichen Kühlsystem aus aufgeschweißten Rohren oder Halbrohren auszurüsten.It is within the scope of the invention to have the container on the inside to provide a lining made of refractory material or it is welded on the inside with an additional cooling system To equip pipes or half pipes.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.In the following the invention is based on only one embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Apparat zum Kühlen von industriellen Gasen.Fig. 1 shows a vertical section through an inventive Apparatus for cooling industrial gases.

Die Fig. 2 zeigt in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt durch das Steigrohr des erfindungsgemäßen Apparates mit eingetauchtem Fallrohr im Bereich des Umlenkabschnittes .FIG. 2 shows an axial section through the riser pipe of the invention on a much larger scale compared to FIG. 1 Apparatus with submerged downpipe in the area of the deflection section.

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Λ-Λ-

Der in den Figuren dargestellte Apparat zum Kühlen von industriellen Gasen ist als Prozeßgaskühler ausgeführt. Er besitztThe apparatus shown in the figures for cooling industrial Gases is designed as a process gas cooler. He owns

einen stehenden Behälter 1,
einen Gaseintrittsstutzen 2,
einen Gasaustrittsstutzen 3 und
den Gasströmungskanal 4.a standing container 1,
a gas inlet nozzle 2,
a gas outlet nozzle 3 and
the gas flow channel 4.

Im Gasströmungskanal 4 befinden sich, über dessen Querschnitt verteilt, Steigrohre 5 einer Heißwasser- und/oder Dampferzeugungsanlage. Diesen Steigrohren 5 ist eine auf dem Behälter 1 angeordnete Kammer 6 zugeordnet, außerdem sind Fallrohre 7 angeordnet. Im Ergebnis bilden die Fallrohre 7 und die Steigrohre 5 das System eines Kessels mit Naturumlauf»In the gas flow channel 4 are, distributed over its cross section, Riser pipes 5 of a hot water and / or steam generating system. These riser pipes 5 are arranged on the container 1 Chamber 6 assigned, also downpipes 7 are arranged. As a result, the downpipes 7 and the risers 5 form the system of one Boiler with natural circulation »

Man entnimmt aus der Fig. 1 zunächst, daß die Fallrohre 7 mit Abstandzwischenraum 8 in den Steigrohren 5 angeordnet sind. Fig. 2 macht erkennbar, daß die Steigrohre 5 fußseitig einen fallrohrfreien Umlenkabschnitt aufweisen. Im übrigen durchdringen die Fallrohre 7, die als Sammler 1o für die Steigrohre 5 ausgebildete Kammer. Sie münden in eine darauf aufgesetzte Verteilerkammer 6 ein. Die Umlenkäbschnitte 9 bestehen aus einem Teilstück der Steigrohre/ welche nur einen etwa halbkugelförmigen Boden 11 besitzen. It can be seen from FIG. 1 first that the downpipes 7 are arranged in the riser pipes 5 with a spacing gap 8. Fig. 2 shows that the riser pipes 5 have a downpipe-free deflection section on the foot side. Otherwise the penetrate Downpipes 7, which are designed as a collector 1o for the riser pipes 5 Chamber. They open into a distribution chamber 6 placed on top a. The Umlenkäbschnitte 9 consist of a portion of the Riser pipes / which only have an approximately hemispherical bottom 11.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Verteilerkammer 6 für die Fallrohre 7 kuppeiförmig ausgebildet. Sie ist auf den zylindrisch aufgesetzten Sammler 1o der Steigrohre 5 aufgesetzt. Im übrigen zeigt Fig. T die Ausführungsform, bei der der Behälter 1 innenseitig eine Auskleidung 12 aus feuerfestem Material aufweist. Er könnte aber auch ein Kühlsystem aus aufgeschweißten Rohren oder HalbrohrenIn the exemplary embodiment and according to the preferred embodiment According to the invention, the distribution chamber 6 for the downpipes 7 is dome-shaped educated. It is placed on the cylindrically placed collector 1o of the riser pipes 5. Otherwise, Fig. T the embodiment in which the container 1 has a lining on the inside 12 made of refractory material. But he could also a cooling system made of welded-on tubes or half-tubes

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besitzen. - Es versteht sich von selbst, daß die Verteilerkaitnner 6 und der Sammler 1o mit den üblichen Einrichtungen versehen sind, die zur Integration in die zugeordnete und nicht gezeichnete Dampferzeugungsanlage erforderlich sind.own. - It goes without saying that the distribution box 6 and the collector 1o are provided with the usual facilities for integration into the assigned and not shown Steam generating plant are required.

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Claims

Patent claims:

/ 1., 'Apparatus for cooling industrial gases, in particular of so-called process gas, - with

standing container,
Gas inlet nozzle,
Gas outlet nozzle and
Gas flow channel,

wherein riser pipes of a hot water and / or in the gas flow channel Steam generating system are arranged, to which a chamber arranged on the container and downpipes are assigned, d adurch characterized in that the downpipes (7) are arranged in the riser pipes (5) with a spaced gap (8) which have a downpipe-free deflection section (9) have, and that the downpipes (7) penetrate the chamber formed as a collector (1o) for the riser pipes (5) and into a The distributor chamber (6) placed on it open out.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the deflection sections (9) consist of a section of the riser pipes (5) exist, which has an approximately hemispherical bottom (11).

3. Apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the distribution chamber (6) is dome-shaped and placed on the cylindrically shaped collector (1o) is.

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4. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the container (1) has a lining (12) made of refractory material on the inside.

5. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the container (1) has a cooling system made of welded-on pipes or half-pipes on the inside.

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