DE3142485A1 - Glasrohrwaermetauscher - Google Patents

Description

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Glasrohrwärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Glasrohrwärmetauscher, insbesondere zur Kühlung von heißen Rauchgasen mit aggressiven Bestandteilen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Glasrohrwärmetauscher mit Rohrböden und Seitenwänden aus hochkorrosionsfesten Stählen, wie beispielsweise CrNi-Stähle mit einem extrem hohen Nickelanteil, finden insbesondere dort bevorzugt Anwendung, wo Rauchgase mit äußerst aggressiven Bestandteilen gekühlt werden sollen, deren chemische Zusammensetzung zumeist nicht exakt vorherbestimmbar ist. Ein Haupteinsatzgebiet sind Müllverbrennungsanlagen. Auch bei der Beseitigung von Abfällen aus der Automobilindustrie gelangen sie zur Anwendung. In beiden Fällen ist durch die ständig wechselnde Mischung der zu verbrennenden Materialien auch die chemische Zusammensetzung der sich entwickelnden heißen Rauchgase nicht bekannt.

Derartige Glasrohrwärmetauscher werden über die Glasrohre mit dem heißen Rauchgas beschickt, das im Anschluß daran über einen Wäscher mit nachgeschaltetem Tropfenabscheider geführt wird und dann in Form des gekühlten Peingases die Glasrohre zwischen den Seitenwänden und den Rohrböden quer beaufschlagt. Das dadurch in dem Wärmetauscher wieder aufgeheizte Reingas wird anschließend in den Kamin geleitet.

Man hat nun beobachtet, daß trotz aller vorsorglichen Maßnahmen in Bezug auf die Gasführung und das für die Rohrböden sowie die Seitenwände verwendete Material nach einer vergleichsweise kurzen Betriebszeit die Seitenwände des Wärmetauschers doch korrodierten. Die Ursache sind Taupunktunterschreitungen im

Bereich der Seitenwände, weil die Seitenwände ausschließlich mit dem im Vergleich zum Rauchgas erheblich kühleren Reingas in Kontakt gelangen. Polglich kommen die aggressiven Bestandteile im Gas hier voll zur Wirkung.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Glasrohrwärmetauscher der eingangs beschriebenen Bauart zu schaffen, bei dem auch über eine längere Betriebszeit hinweg Korrosionsschäden an den Zeitenwenden vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gesehen.

Die entlang der Seitenwinde in Richtung der Glasrohre sich erstreckenden Strömungskanäle werden nunmehr ebenfalls mit dem heißen Rauchgas beaufschlagt. Dazu wird ein Teilcfes durch die Glasrohre strömenden Rauchgases vorher abgezweigt und durch die Strömungskanäle geführt. Auf diese Weise kann das Temperaturniveau an den Seitenwänden so hoch gehalten werden, daß es an keiner Stelle mehr zu Taupunktunterschreitungen kommt und Korrosionsschäden wirksam verhindert werden. Durch den erfindungsgemäßen Gedanken, das Temperaturniveau an den Seitenwänden durch das heiße Rauchgas selber zu gewährleisten, wird mithin ein Wärmetauscher mit quasi integrierter Seitenwandbeheizung ohne Fremdenergie geschaffen.

Obwohl es denkbar wäre, daß entlang der beiden zur Umgebung hin wärmeisolierten Seitenwände jeweils mehrere Strömungskanäle nebeneinander vorgesehen sind, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Strömungskanäle sich über die gesamte Breite der Seitenwand erstrecken. In diesem Fall können sie gegebenenfalls lediglich durch

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stabilisierende Einbauten unterteilt sein, deren Querschnitt dann jedoch so bemessen wird, daß ein merklicher Strömungswiderstand nicht vorhanden ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Strömungskanäle durch Zwischenwände aus hochkorrosionsfesten Blechen von dem die Glasrohre quer anströmenden und umströmenden Reingas getrennt. Dieses Merkmal zeigt insbesondere dann seine vorteilhaften Eigenschaften, wenn bereits im Einsatz befindliche Glasrohrwärmetauscher nachträglich umgebaut werden sollen. In diesem Fall brauchen z.B. nur die den Seitenwänden unmittelbar benadfaarten Rohrreihen entfernt und die Zwischenwände eingezogen zu werden. Durch die heißen Rauchgase verbleiben dann sowohl die Seitenwände als auch die Zwischenwände auf dem notwendigen Temperaturniveau.

Schließlich besteht ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung noch darin, daß die Eintrittsquerschnitte der Strömungskanäle veränderbar sind. Im einfachsten Fall kann dies durch Entfernen der die Glasrohre lagernden Rohrböden im Bereich der Strömungskanäle vollzogen werden. Indessen kann durch geeignete Ausbildung der Zuströmöffnungen dafür Sorge getragen werden, daß das ursprüngliche Verhältnis der Menge der durch die Glasrohre strömenden Rauchgase unter Berücksichtigung der sich anschließenden Kühlung zu der Menge der den Wärmetauscher quer anströmenden Feingase aufrechterhalten wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schemat.ischer Stirnansicht einen eingebauten Glasrohrwärmetauscher und

Fig. 2 in schematischer Draufsicht den Glasrohrwärmetauscher der Fig. 1.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Glasrohrwärmetauscher 1 setzt sich im wesentlichen aus einem oberen Rohrboden 2 und einem unteren Rohrboden 3, sich zwischen den Rohrboden 2„ 3 erstreckenden, parallel zueinander verlaufenden und in den Rohrböden 2, 3 gelagerten Glasrohren *1 sowie aus die. Rohrböden 2j 3 seitlich miteinander verbindenden, vertikal gestellten Seitenwänden 5 zusammen. Die Seitenwinde 5 sind von der Umgebung durch eine Wärmeisolierung 6₉ beispielsweise aus Mineralwolle,. getrennt.

Sowohl die beiden Rohrboden 2_S 3 als auch die beiden Seitenwände 5 bestehen aus einem CrNi-Stahl mit einem extrem hohen Mickelanteil.

Wie die Fig. 1 und 2 ferner zu erkennen geben_s sind etlang der Seitenwände 5, und zwar über deren gesamte Breite B sich erstreckende kanalartige Bereiche 7 ausgebildet. Die Kanäle 7 verlaufen in Richtung der Glasrohre 4. Sie werden einerseits durch die Seitenwände 5 des Glasrohrwärmetauschers 1 und andererseits durch Zwischenwände 8 aus einem CrNi-Stahl mit einem extrem hohen Nickelanteil begrenzt. Die Stirnseiten der Kanäle 7 sind durch schräggestellte Bleche 9 aus demselben Material verschlossen. Die Schrägstellung dient der besseren Strömungsführung. Tn diesem Zusammenhang zeigt insbesondere die Fig. I, daß die Glasrohre H in den Kanälen 7 entfernt sind. Es handelt sich demnach um weitgehend einbautenfreie Kanäle 7. Sofern Einbauten zur Abstützung der Zwischenwände 8 gegenüber den Seitenwänden 5 erforderlich sind, werden sie in Längsrichtung der Glasrohre 4 angeordnet und mit einem Querschnitt versehen, der die Strömung in den Kanälen 7 nicht behindert.

Die Funktion des in den Pip. 1 und 2 dargestellten Glasrohrwärmetauschers 1 ist etwa wie folgt:

Gemäß Fig. 1 strömt das heiße Rauchgas HR beispielsweise von oben in einem Kanal 11 dem Glasrohrwärmetauaiier 1 zu und tritt einerseits in die zueinander auf Lücke versetzten Glasrohre k und andererseits über die Löcher Io im oberen Rohrboden 2 (s. Fig. 2) auch in die seitlichen Strömungskanäle 7 ein. Das Rauchgas HR hat beim Eintritt in die Gasrohre k und in die Strömungskanäle 7 beispielsweise eine Temperatur von 30O⁰C.

Nach dem Verlassen des Glasrohrw^?5rmetauschers 1 wird das nunmehr auf eine Temperatur von etwa 220°C abgekühlte Rauchgas HR über einen Abströmkanal 12 einem nicht näher dargestellten Wäscher mit nachgeschaltetem Tropfenabscheider (ebenfalls nicht näher dargestellt) zugeführt, wo es auf etwa 70° heruntergekühlt wird.

Dieses gekühlte Reingas RG wird nunmehr, wie insb®ondere aus der Fig. 2 zu sehen ist, über einen Kanal 13 dem Glasrohrwärmetauscher 1 horizontal zugeführt, wobei es zwischen dem oberen und dem unteren Rohrboden 2, 3 sowie den Zwischenwänden 8 die Glasrohre k strömt und daiurch das Rauchgas HR in den Glasrohren ¹J kühlt. Hierbei heizt sich das Reingas RG wieder auf eine Temperatur von etwa 105 bis 110 C auf und wird dann über den Abströmkanal Ik in einen nicht näher dargestellten Kamin gelei-tet.

L eerseit e

Claims (3)

DR.-ING. W. STUHLMANN — DiPL.-ΙΝΘ. R. WI1LLERT* DR.-ING. P. H. OfDTMANN AKTEN-NR. 13 463OBOCHUM, 1 C-D . 10 . 19Q1 Postschließfach 1Ο24 5Ο Ihr Zeichen Fernruf O234/B 19 57 BerfjatraBe 1ΒΘ Telogr.t Stuhlmeinnpatont Patentansprüche:

1. Glasrohrwärmetauscher, insbesondere zur Kühlung von heißen Rauchgasen mit aggressiven Bestandteilen, welcher eine Vielzahl von im parallelen Abstand zueinander und zu den aus hoehkorrosionsfesten Blechen bestehenden Seitenwänden angeordneten, mit ihren Enden in Rohrboden aus ebenfalls hochkorrosionsfesten Blechen gelagerten Glasröhren aufweist, wobei das Rauchgas durch die Glasrohre: und ein zu erwärmendes Reingas quer zu den Glasrohren strömt , dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Gei tonwände (5>) in Richtung der Glasrohre (Ό verlaufende Strömungskanäle (7) zur Führung von Rauchgas (HR) ausgebildet sind.

2. Glasrohrwärmetauscher nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungskanäle (7) sich über die gesamte Breite (B) der Seitenwände (5) erstrecken.

3. Glasrohrwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (7) durch Zwischenwände (8) aus hochkorrosionsfesten Blechen von dem die Glasrohre ('I) umströmenden Reingas (RG) getrennt sind.

'I. Glasrohrwärmetauscher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche ,dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsquerschmitte (10) der otrömungskanäle (7) veränderbar sind.