DE3333735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Kühlen von heißen Gasen, insbesondere aus der Ammoniak- Synthese mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentan­ spruches 1.

Ein solcher Wärmetauscher ist Gegenstand der DE 33 02 304 A1. Bei diesem Wärmetauscher ist das Rohrbündel als U-Rohrbündel aus­ gebildet, durch das das abzukühlende Gas bei einem nacheinander erfolgenden Wärmetausch mit zwei Medien geführt wird. Soll das Gas noch in einem weiteren Wärmetausch mit einem anderen Medium gekühlt werden, so wäre ein weiteres Aggregat mit entsprechenden Rohr­ leitungen zur Verbindung der Strömungswege zwischen den Aggregaten erforderlich.

Aus der DE 27 53 496 A1 ist ein Wärmetauscher bekannt, der mit Gradrohrbündeln oder U-Rohrbündeln versehen ist. In diesem Wärmetauscher stehen zwei parallel ge­ führte Medien mit einem dritten Medium in einem Wärme­ tausch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem innerhalb eines Mantels ein Medium auf verschiedenen Temperaturstufen mit drei Medien in einem Wärmetausch steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Auf diese Weise ist es gelungen, drei Aggregate in einem Apparat unterzubringen, wobei für jedes Aggregat eine Regelung der Mediumtemperatur möglich ist. Außerdem sind innere Bypässe geschaffen, über die die einzelnen Aggregate teilweise oder vollständig umgangen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt den Längsschnitt durch einen vorgeschlagenen Wärmetauscher dar.

Der dargestellte Wärmetauscher dient vorzugsweise zum Kühlen von heißen Gasen, die einen Ammoniak-Konverter verlassen. Der Wärmetauscher ist liegend angeordnet und weist einen druckfesten Mantel 1 auf. Mit dem Mantel 1 sind zwei Rohrböden 2, 3 verbunden, in die Rohre 4, 5 eingesetzt sind, die von den heißen, zu kühlenden Gasen durchströmt sind.

Zur Zu- und Abführung der Gase dient eine Eintritts­ kammer 6, eine Austrittskammer 7 und eine Umkehrkammer 8. Die Umkehrkammer 8 ist an den zweiten Rohrboden 3 ange­ schlossen. Die Austrittskammer 7 ist an den Rand des ersten Rohrbodens 2 angeschweißt und mit einem Austrittsstutzen 9 versehen. Ein Eintrittsstutzen 10 ist durch die Aus­ trittskammer 7 hindurch in die Eintrittskammer 6 geführt. Die Eintrittskammer 6 ist konzentrisch zur Austritts­ kammer 7 angeordnet und mit dem ersten Rohrboden 2 ver­ bunden. Die in die Austrittskammer 7 mündenden Rohre 5 sind um die von der Eintrittskammer 6 ausgehenden Rohre 4 angeordnet.

Die heißen Gase durchströmen den Wärmetauscher in Richtung der ausgezogenen Pfeile. Auf diesem Weg durch die Rohre 4, 5 werden die heißen Gase durch ein Kühlmedium gekühlt, das durch den Raum außerhalb der Rohre 4, 5 geführt ist. Im Inneren des Mantels 1 sind durch Trennwände 11, die mit dem ersten Rohrboden 2 und dem Mantel 1 verbunden sind, Kammern 12 gebildet. Diese Kammern 12 umschließen die dem Gasaustritt dienenden Rohre 5, während die dem Gaseintritt dienenden Rohre 4 durch den Mittelraum 13 zwischen den Kammern 12 verlaufen.

Die Kammern 12 sind jeweils in der Nähe des ersten Rohr­ bodens 2 mit einem Einlaßstutzen 14 versehen, der durch den Mantel 1 hindurchgeführt ist. In den Kammern 12 sind versetzt zueinander und senkrecht zu den Rohren 5 Schikanebleche 16 angeordnet. Das zu erwärmende Medium strömt damit in Richtung der gestrichelten Pfeile im Gegenstrom zu den zu kühlenden heißen Gasen durch die Kammern 12 und tritt am Ende der Kammer 12 in den Mittelraum 13 ein. Der Mittelraum 13 ist mit einem oder mehreren durch den unteren Teil des Mantels 1 ge­ führten Einlaßstutzen 17 und einem oder mehreren durch den oberen Teil des Mantels 1 geführten Auslaßstutzen 18 versehen.

Den Kammern 12 wird Speisewasser zugeführt. Nach Durch­ lauf der Kammern 12 wird das erwärmte Speisewasser direkt in den als Verdampferraum dienenden Mittelraum 13 eingeleitet. Der Mittelraum 13 ist mit Austritts­ stutzen 18 sowie mit Eintrittsstutzen 17 versehen, an welche Steig- und Falleitungen zu einer Dampftrommel angeschlossen sind.

Die Eintrittskammer 6 weist in ihrer dem ersten Rohrboden 2 parallel liegenden Wand eine Öffnung 19 auf, die eine Verbindung zur Austrittskammer 7 herstellt. Innerhalb der Öffnung 19 ist ein Ventilteller 20 angeordnet, der über eine Stange 21 von außen axial verschiebbar ist.

Je nach der Stellung des Ventiltellers 20 kann ein bestimmter Anteil der in die Eintrittskammer 6 ein­ tretenden Gase direkt in die Austrittskammer 7 ge­ leitet werden, um eine gewünschte Austrittstemperatur im austretenden Gas einzustellen.

An die Eintrittskammer 6 ist weiterhin ein Verbindungs­ rohr 22 angeschlossen, das den ersten Rohrboden 2 durch­ dringt und in der Längsachse des Mantels 1 angeordnet ist. Das Verbindungsrohr 22 ist durch die Umkehrkammer 8 hindurchgeführt und geht in eine Erweiterung 23 über. Die Erweiterung 23 ist an einem dritten Rohrboden 24 angeschlossen. Dieser Rohrboden 24 ist mit dem Mantel 1 verbunden und begrenzt zusammen mit diesem und dem zweiten Rohrboden 3 die Umkehrkammer 8.

In den dritten Rohrboden 24 sind Rohre 25 eines weiteren Rohrbündels eingesetzt. Dieses Rohrbündel ist innerhalb des Mantels 1 in dessen Längsachse angeordnet. Das Rohr­ bündel ist als U-Rohrbündel ausgebildet, dessen Eintritts­ schenkel mit dem Verbindungsrohr 22 und dessen Austritts­ schenkel mit der Umkehrkammer 8 verbunden sind. In dem Verbindungsrohr 22 ist eine Drossel- oder Absperrklappe 26 vorgesehen, über die den Rohren 25 des weiteren Rohr­ bündels ein geregelter Teilstrom der heißen in die Ein­ trittskammer 10 eintretenden Gase parallel zu den Rohren 4 zugeführt wird. Nach dem Durchströmen der Rohre 25 werden die Gase aus der Umkehrkammer 8 über die Rohre 5 zusammen mit aus den Rohren 4 in die Umkehrkammer 8 eintretenden Gase der Austrittskammer 7 zugeführt.

Der die Rohre 25 umgebende Teil des Mantels 1 ist mit einem Einlaßstutzen 27 und einem Auslaßstutzen 28 ver­ sehen. Durch diese Stutzen 27, 28 wird ein weiteres zu erwärmendes Medium zugeführt, das von den zu erwärmenden Medien unabhängig ist, mit denen die Kammern 12 und der Mittelraum 13 beaufschlagt sind. Das zu erwärmende Medium besteht vorzugsweise aus einem Gas. Innerhalb des Mantels 1 sind versetzt zueinander und senkrecht zu den Rohren 25 Schikanebleche 29 angeordnet, so daß sich der durch die gestrichelten Pfeile angedeutete Strömungsverlauf des zu erwärmenden Mediums ergibt.

Claims (6)

1. Wärmetauscher zum Kühlen von heißen Gasen, insbesondere aus der Ammoniak-Synthese, durch vorzuwärmendes und zu verdampfendes Wasser, bestehend aus einem Mantel (1), in dem ein erstes Rohrbündel angeordnet ist, dessen Rohre (4, 5) in Rohrböden (2, 3) gehalten sind, die mit dem Mantel (1) verbunden sind, wobei sich an den einen Rohrboden (2) eine Austrittskammer (7) und eine darin angeordnete Eintrittskammer (6) für die zu kühlenden Gase anschließen, wobei innerhalb des Mantels (1) Trennwände (11) zur Bildung einer oder merherer Kammern (12, 13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4, 5) des ersten Rohrbündels in einem zweiten Rohrboden (3) gehalten sind, an den sich eine Umkehrkammer (8) anschließt, daß innerhalb des Mantels (1) ein zweites Rohrbündel angeordnet ist, dessen Rohre (25) in einem dritten Rohrboden (24) gehalten sind, der mit dem Mantel (1) verbunden ist und zusammen mit dem zweiten Rohrboden (3) und dem Mantel (1) die Umkehrkammer (8) begrenzt und daß die Austrittsenden der Rohre (25) des zweiten Rohrbündels in die Umkehrkammer (8) münden.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das zweite Rohrbündel umschließende Teil des Mantels (1) mit Anschlüssen für einen separaten Mediumdurchlauf versehen ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den dritten Rohrboden (24) eine Eintrittskammer (23) angeschlossen ist, in die die Eintrittsenden der Rohre (25) des zweiten Rohrbündels münden.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den dritten Rohrboden 24 angeschlossene Eintrittskammer (23) über ein Verbindungsrohr (22) mit der an den ersten Rohrboden (2) ange­ schlossenen Eintrittskammer (6) verbunden ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbindungsrohr (22) ein Drossel- oder Regelorgan (26) angeordnet ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (22) in der Längsachse des Mantels (1) angeordnet ist.