CS236021B1

CS236021B1 - Standing gas cooler

Info

Publication number: CS236021B1
Application number: CS665783A
Authority: CS
Inventors: Pavel Vit; Vratislav Mojzis; Jan Klubicko
Original assignee: Pavel Vit; Vratislav Mojzis; Jan Klubicko
Priority date: 1983-09-13
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Konstrukce stojatého chladiče plynu je zdokonalena za účel'em zrovnomšrnění výstupu parovodní směsi a za účelem zvětšení odlučivosti unášených vodních kapek. Stojatý chladič plynu sestává z vnějšího tlakovéKh pláště s rozšířenou vrchní částí; vnitřní vestavbu chladiče tvoří výměník tepla s plovoucí hlavou. Dále stojatý chladič plynu sestává z lopatkového systému a anuloidového prstence přívodu napájecí vody. Nově je k plovoucí hlavě připojen stabilizační kroužek z děrovaného plechu; nad anuloidovým prstencem je uspořádána kruhová děrovaná odlučovací deska, která je na obvodu upevněna k vnějšímu tlakovému plášti. Nad kruhovou děrovanou odlučovací deskou je umístěn odlučovací plech rotačního tvaru. Stojatý chladič plynu najde uplatnění například v souborech palivoenergetickýoh a chemických provozů.The design of the standing gas cooler is improved for the purpose of leveling the output of the vapor-water mixture and for the purpose of increasing the separation of entrained water droplets. The vertical gas cooler consists of an external pressure jacket with an extended upper part; the interior of the cooler consists of a heat exchanger with a floating head. Furthermore, the standing gas cooler consists of a blade system and an anuloid ring for the feed water supply. A stabilizing ring made of perforated sheet metal is newly attached to the floating head; a circular perforated separation plate is arranged above the annuloid ring, which is fixed on the circumference to the outer pressure jacket. Above the circular perforated separation plate is placed a rotary-shaped separation plate. The standing gas cooler is used, for example, in sets of fuel-energy and chemical plants.

Description

Vynález se týká zdokonalené konstrukce stojatého chladiče plynu za účelem zrovnoměrnění výstupu parovodní směsi a za účelem zvětšení odlučivosti unášených vodních kapek. Stojatý chladič plynu sestává z vnějšího tlakového pláště s rozšířenou vrch ní částí; vnitřní vestavbu chladiče tvoří výměník tepla s plovoucí hlavou. Dále stojatý chladič plynu sestává z lopatkového systému a anuloidového prstence přívodu napájecí vody. Stojatý chladič plynu najde uplatnění například v souborech palivoenergetických a chemických provozů*The present invention relates to an improved upright gas cooler design for uniformity in the steam mixture outlet and to increase the separability of entrained water droplets. The upright gas cooler consists of an outer pressure shell with an enlarged upper part; The internal built-in cooler is a floating-head heat exchanger. Furthermore, the standing gas cooler consists of a paddle system and a torus ring of the feed water supply. Floor-standing gas cooler can be used for example in sets of fuel and chemical plants *

Známé stojaté chladiče plynu, například k chlazení generátorového plynu, mají rozšířenou vrchní část. Vnitřní vestavba sestává z výměníku tepla s plovoucí hlavou, který zasahuje do rozšířené vrchní části vnějšího tlakového pláště. Teplosměnná plocha je tvořena dvouchodým svazkem trubek, který je upevněn do spodní trubkovnice a do horní trubkovnice; horní trubkovnice je součástí plovoucí hlavy. Po celé délce svazku trubek jsou kaskádovitě rozmístěny vrtané přepážky ve formě pásů.Known upright gas coolers, for example to cool generator gas, have an expanded top portion. The internal assembly consists of a floating head heat exchanger which extends into the enlarged upper part of the outer pressure jacket. The heat transfer surface consists of a two-tube bundle of tubes which is fixed to the lower tube plate and the upper tube plate; the upper tube plate is part of the floating head. Drilled bulkheads in the form of strips are cascaded over the entire length of the tube bundle.

K odlučování směsi páry a vody slouží systém lopatek upevněných v mezikruhovém prostoru mezi beztlakým pláštěm chladiče a plovoucí hlavou nebo v prostoru nad ní. Na výstupu páry z chladiče jsou umístěny žaluziové odlučovače* V popsaném stojatém chladiči vstupuje chlazený plyn do trubkového prostoru výměníku tepla ve spodní části, prostupuje trubkami do plovoucí hlavy, kde se otáčí a opět ve spodní části z chladiče vystupuje. K chlazení plynu se do mezitrubkového prostoru, ve kterém je provozní tlak 0,05 až 1,0 MPa, přivádí upravená chladicí voda. K chlazení ply nu se zejména využívá výparné teplo chladicí vody, přičemž vzni ká sytá péra odpovídající tlaku v mezitrubkovém prostora. Po délce svazku trubek vznikají parní bubliny a směrem k horní části se shlukují ve větší celky, a to nejvíce pod trubkovnicí plovoucí hlavy. Nevýhodou je, že velké shluky bublin, unikajíeíA system of vanes mounted in the annular space between the non-pressurized casing of the radiator and the floating head or above the space serves to separate the steam-water mixture. At the steam outlet from the cooler there are placed louvers separators. To cool the gas, treated cooling water is fed into the inter-tube space, where the operating pressure is 0.05 to 1.0 MPa. In particular, the evaporative heat of the cooling water is used to cool the gas, producing a saturated spring corresponding to the pressure in the inter-tube space. Steam bubbles are created along the length of the bundle of tubes and, in the direction of the upper part, they are clustered into larger units, most below the tubesheet of the floating head. The disadvantage is that large clusters of bubbles, escaping

- 2 238 021 náhodně po Části obvodu horní trubkovnice a z prostoru pod ní, příčně rozkmitají trubkový svazek. K rozkmitání trubek napomáhají též vrtané přepážky, které jsou po celé délce svazku rozmístěny kaskádovitě ve formě pásů. Na těchto přepážkách dochází navíc vlivem kmitání též k poruše trubek. Uspořádání systému lopatek k odlučování směsi páry a vody mělo vytvořit hladinu ve formě rotačního paraboloidu, za účelem zvětšení plochy hladiny, a tím snížení jejího měrného zatížení parou. V tomto uspořádání však proudící směs vody a páry narušovala povrch konců lopatek přilehlých k plovoucí hlavě kavitaoí. Také žaluziové odlučovače nesplnily v plné míře svou funkci, takže vlhkost odváděné páry byla příliš vysoká.- 2 238 021 randomly along part of the circumference of the upper tube sheet and from the space below it, transverse vibrations of the tube bundle. Drilled partitions, which are cascaded in the form of strips along the entire length of the bundle, also help to vibrate the tubes. On these partitions, the tubes also fail due to oscillation. The arrangement of the vane system for separating the steam-water mixture was to create a surface in the form of a rotating paraboloid, in order to increase the surface area and thereby reduce its specific steam load. In this arrangement, however, the flowing mixture of water and steam disrupted the surface of the tips of the blades adjacent the floating head of the cavity. Also, the louver separators did not fully function, so the humidity of the steam was too high.

Uvedené nevýhody odstraňuje zdokonalená konstrukce stojatého chladiče plynu. Jeho vnitřní vestavbu tvoří výměník tepla s plovoucí hlavou, která zasahuje do rozšířené vrchní části vnějšího tlakového pláště, a dále odlučovací lopatkový systém a anuloidový prstenec přívodu napájecí vody. Podstata vynálezu je v tom, že k plovoucí hlavě, jejíž součástí je horní trubkovnice, je připojen stabilizační děrovaný kroužek; nad anuloidovým prstencem je uspořádána kruhová děrovaná odlučovači deska, která je na svém obvodu upevněna k vnějšímu tlakovému plášti; nad kruhovou děrovanou odlučovací deskou je umístěn usměrňovači plech rotačního tvaru. Na spodním okraji stabilizačního děkovaného kroužku mohou být provedeny výřezy.These disadvantages are overcome by the improved design of the standing gas cooler. Its internal installation consists of a floating head heat exchanger that extends into the enlarged upper part of the outer pressure jacket, as well as a separating vane system and a torus feed water ring. The principle of the invention is that a floating perforated ring is attached to the floating head, which includes an upper tube sheet; a circular perforated separating plate is provided above the torus ring, which is fixed to its outer circumference by its outer circumference; Above the circular perforated separating plate there is a rectifying plate of rotating shape. Cut-outs may be provided at the lower edge of the stabilizing perforated ring.

Příznivý důsledek navržené konstrukce spočívá ve zrovnoměrnění výstupu parovodní směsi po obvodu horní trubkovnice; tím se odstraňuje zdroj rozkmitávání svazku trubek a omezí se výskyt netěsností spojů trubek s trubkovnicemi* Dále je zvětšena odlučivost unášených vodních kapek., takže odlučovací prostor chladiče může být navržen menší. Další odloučení unášených kapiček vody způsobuje usměrňovači plech, protože prodlužuje dráhu odváděné péry. Tím se dosáhne snížení výšky chladiče v prostoru mezi kruhovou děrovanou deskou a výstupním hrdlem páry.The beneficial consequence of the proposed construction consists in the uniformity of the steam mixture output along the perimeter of the upper tube plate; This eliminates the source of oscillation of the tube bundle and reduces the occurrence of leaks in the pipe-tube joints. Further separation of entrained droplets of water causes the baffle plate as it extends the path of the discharged spring. This achieves a reduction in the radiator height in the space between the annular perforated plate and the steam outlet.

Příklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na výkrese v podélném řezu.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing in longitudinal section.

Chladič plynu je v tomto příkladě navržen k chla— 3 —In this example, the gas cooler is designed to cool— 3 -

236 021 zení generátorového plynu. Sestává z vnějšího tlakového pláště 1, který má rozšířenou vrchní část ukončenou klenutým dnem 2. Vnitřní vestavba je tvořéna svislým dvouchodým svazkem 3 trubek téplosměnné plochy, který je upevněn do spodní trubkovnice 4 a do horní trubkovnice JLÍ, která je součástí plovoucí hlavy. Plovoucí hlava 2 zasahuje do rozšířené vrchní části tlakového pláště 1. Na spodní trubkovnici 3 je připevněna spodní komora 2 opatřená vstupním hrdlem 2 plynu a výstupním hrdlem 7* plynu. Trubky svazku 3 jsou vzájemně distancovány mřížovými přepážkami Ί. K horní trubkovnici A' neb© k plovoucí hlavě £ je nově připojen stabilizační kroužek'2 ^z děrovaného plechu. Na spodním okraji stabilizačního kroužku £ jsou provedeny výřezy 10 k dalšímu zrovnoměrnění odvodu páry z chladiče. Na obvodu svislého svazku 3 trubek je proveden vnitřní beztlaký pláší 11. který začíná nad spodní trubkovnicí A a končí nad plovoucí hlavou 2. K vnitrnímu beztlakému plášti H je v prostoru nad plovoucí hlavou 2 připevněn lopatkový systém 12 s kruhovým mřížovým roštěm 13· Nad lopatkovým systémem 12 je pmístěn anuloidový prstenec 14 přívodu napájecí vody. Nad anuloidovým prstencem 14 je za účelem, zvětšení odlučivosti unášených vodních kapek nově provedena kruhová děrovaná odlučovací deska 12, která je na svém obvodu upevněna k vnějšímu tlakovému plášti 1. Mezi kruhovou děrovanou odlučovací deskou 15 a klenutým dnem 2 opatře ným výstupním hrdlem 16 páry je dále usměrňovači plech 12 rotačního tvaru k prodloužení dráhy páry odcházející z chladiče. Spojení vnějšího tlakového pláště 1 s vnitřní vestavbou je provedeno tak, že je svou spodní částí upevněno ke spodní trubkovnici 3 Stojatý chladič plynu pracuje takto:236 021 Generation gas. It consists of an outer pressure jacket 1, which has an enlarged upper part terminated by a vaulted bottom 2. The internal installation consists of a vertical two-tube bundle of tubes of the heat exchange surface which is fixed to the lower tube sheet 4 and to the upper tube sheet 11 which is part of the floating head. The floating head 2 extends into the enlarged upper part of the pressure jacket 1. On the lower tube plate 3 a lower chamber 2 is provided with a gas inlet neck 2 and a gas outlet neck 7 *. The tubes of the bundle 3 are spaced apart from one another by means of mesh bars Ί. The upper tubesheet A 'because the floating head © £ is newly connected stabilizing kroužek'2 ^perforated sheet. Notches 10 are provided at the lower edge of the stabilizing ring 8 to further uniformize the steam removal from the cooler. At the periphery of the vertical bundle 3 there is provided an inner non-pressurized jacket 11 which starts above the lower tube sheet A and ends above the floating head 2. To the inner pressureless jacket 11 is mounted in the space above the floating head 2 a paddle system 12 with round grating 13 a torus ring 14 of the feed water supply is placed by the system 12. Above the torus ring 14, in order to increase the separability of the entrained water drops, a circular perforated separating plate 12 is newly provided, which is fixed on its periphery to the outer pressure jacket 1. Between the circular perforated separating plate 15 and the arched bottom 2 furthermore, a rotary-shaped baffle 12 for extending the path of the steam leaving the cooler. The connection of the outer pressure jacket 1 to the internal installation is made by its lower part fixed to the lower tube plate 3 The standing gas cooler works as follows:

Horký plyn vstupující hrdlem 2 prochází vzestupnou částí svazku 3 trubek, obrací se v plovoucí hlavě 2, sestupnou částí svazku 3 trubek odchází přes výstupní hrdlo 7/ k dalšímu zpracování. Horký plyn může být nasycen vodní parou, případně s dehty. Chlazený plyn předává své teplo do mezitrubkového prostoru chladicí vodě za současného vývinu páry. Chladicí voda je přiváděna do mezitrubkového prostoru anuloidovým prstencem 14, který je ve spodní části děrovaný. Pára vznikající na vnějším povrchu trubek svazku 3 stoupá; část páry prostupuje přímo k hladině přesThe hot gas entering through the orifice 2 passes through the ascending part of the tube bundle 3, turns in the floating head 2, and through the descending part of the tube bundle 3 passes through the outlet orifice 7 / for further processing. The hot gas can be saturated with steam, possibly with tar. The cooled gas transfers its heat to the inter-pipe space to the cooling water while generating steam. Cooling water is supplied to the inter-tube space by an annuloid ring 14 which is perforated at the bottom. The steam generated on the outer surface of the bundle tubes rises; part of the vapor permeates directly to the surface through

236 021 lopatkový systéw 12 a část se zadržuje v prostora pod plovoucí hlavou 5., odkuď rovnoměrně proniká stabilizačním kroužkem 2 z děrovaného plechu. Stabilizační kroužek £ vytváří odpor vystu·The 236 021 paddle system 12 and a portion are retained in the space below the floating head 5 from where they penetrate evenly through the perforated plate stabilizing ring 2. Stabilizing ring £ creates resistance

trubkovnice 4^Z. Odstraní se tak zdroj rozkmitání svazku J trubek a omezí se výskyt netěsností spojů trubek s trubkovnicemi 4 a AÍ. K dalšímu rovnoměrnému odvodu péry slouží výřezy 10 uspořádané na spodním okraji stabilizačního kroužku 2· V prostoru nad vodní hladinou dochází k odlučování strhnutých kapek vody. Odlučivost unášených vodních kapek zvětšuje kruhová děrované odlučovací deska 15 svým odporem, který je vložen do toku odcházející páry z hladiny vody. Tím se zmenšuje odlučovací prostor chladiče. Pára obsahující zbytkovou vlhkost je po projití kruhovou děrovanou odlučovací deskou 15, vedena kolem usměrňovacího plechu 12, který prodlužuje dráhu parovodní směsi, a tím umožňuje další odloučení kapek vody změnou směru a možností shlukování na této prodloužené dráze. Tím se dosahuje snížení parního prostoru mezi kruhovou děrovanou odlučovací deskou 15 a výstupním hrdlem 1£ péry. Takto upravené pára je vedena k dalšímu zpracování4 ^{From the} tubesheet. In this way, the source of vibration of the tube bundle J is eliminated and the occurrence of leakage of the tube joints with the tube sheets 4 and A1 is reduced. For further uniform discharge of the spring there are cut-outs 10 arranged on the lower edge of the stabilizing ring 2. In the space above the water surface, entrained drops of water are separated. Separation of entrained water droplets increases the circular perforated separator plate 15 by its resistance, which is inserted into the flow of outgoing steam from the water surface. This reduces the radiator separation space. The steam containing residual moisture, after passing through the circular perforated separator plate 15, is guided around a baffle plate 12 which extends the path of the steam-water mixture, thereby allowing further water droplets to be separated by changing direction and agglomeration potential on this extended path. This achieves a reduction in the vapor space between the annular perforated separator plate 15 and the spring exit neck 16. The steam treated in this way is further processed

Stojatý chladič plynu je navržen zejména pro využití tepla z chlazeného plynu odcházejícího z tlakového generátoru} je však využitelný i při využívání tepla z plynu v chemickém průmyslu.The standing gas cooler is designed especially for the use of heat from the cooled gas leaving the pressure generator, but it is also usable for the use of gas heat in the chemical industry.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

236 021

An upright gas cooler, the interior of which is a floating-head heat exchanger extending into the expanded upper part of the outer pressure jacket, a scoop separator system and a water supply torus ring, characterized by: a floating head (5) of which a top perforated plate (4 *) is provided, a perforated plate stabilizing ring (9) is attached, and a circular perforated separating plate (15) is arranged above the torus ring (14), which is attached to its outer circumference over its circumference a separating plate (17) of rotating shape is provided.

2. A stationary gas cooler according to claim 1, characterized in that cut-outs (10) are provided on the lower edge of the stabilizing ring (9).