DD152980A1 - Einrichtung zur mehrstroemigen abwaermenutzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum gleichzeitigen Abkuehlen mehrerer Produktstroeme chemischer Prozesse zur Nutzung der Abwaerme fuer die Erzeugung von Sattdampf niederer Druckstufen. Ziel der Erfindung ist es, Produktstroeme chemischer Prozesse, die in unterschiedlichen Phasenzustaenden und mit verhaeltnismaessig geringem Waermeinhalt vorliegen, zur Sattdampferzeugung heranzuziehen. Dabei ist es ein weiteres Ziel, den Materialaufwand fuer den Apparat zu verringern und die Ausdehnung des Baufeldes einzuschraenken. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht vor, dass mehrere einzelne Verdampfereinheiten uebereinander zu einem stehenden Apparat vereinigt angeordnet, aber loesbar miteinander verbunden sind und jeweils ein stehendes Rohrbuendel gleicher Rohranzahl und -teilung und vorzugsweise gleicher Rohrabmessungen aufweisen. In dem Mantelraum jeder Verdampfereinheit wird ein Produktstrom separat gefuehrt und alle Verdampfereinheiten bilden rohrseitig einen gemeinsamen Rohrraum und werden nacheinander vom Strom eines Wasser-Wasserdampfgemisches gemeinsam im Naturumlauf durchstroemt. Die Erfindung ist in Anlagen der chemischen Industrie verwendbar, in denen Produktstroeme, auch mit niedrigem Temperaturniveau, abzukuehlen sind und dabei zur Erzeugung von Sattdampf herangezogen werden . - Figur -

Description

. Titel der Erfindung

Einrichtung zur mehrströmigen Abwärmenutzung

Anwendungsgebiet der Erfindung ·

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme chemischer Prozesse zur Nutzung der anfallenden Abwärme für die Erzeugung von Sattdampfe Heiße Produktströme in Chemieanlagen, die abzukühlen sind, erfordern die sinnvolle Ausnutzung der anfallenden Wärmeenergie. Sie ermöglichen bei entsprechenden Temperaturen und Wärmeinhalten aus ökonomischen Gründen die Erzeugung von Sattdampf niederer Druckstufenc

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, bei chemischen Prozessen mit entsprechendem Temperaturniveau die bei einer Abkühlung entstehende .Abwärme zur Dampferzeugung heranzuziehen· So ist eine Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme bei chemischen Prozessen bekannt bei der in einem liegenden Druckbehälter mehrere zur Behälterlängsachse parallele Heizrohrbündel angeordnet sind, die von den einzelnen, verschiedenen Produktströmen durchströmt v/erden. Dabei sind die einzelnen Heizrohrbündel horizontal

-aSEM980*8SllS9

- 2 - 90%

so im Druckbehälter angeordnet, daß sie alle gleichzeitig vom Wasser umspült werden und gemeinsam, entsprechend dem Temperaturniveau in jedem einzelnen Heizrohrbündel, an der Dampferzeugung beteiligt sind. Ein ausgewählter Produktstrom wird nachfolgend durch einen Speisewasservorwärmer geleitete Die Einspeisung des Kesselspeisewassers erfolgt in den liegenden Druckbehälter} wobei durch Überfluten der einzelnen liegenden Heizbündel mit Kesselspeisewasser der Verdampf imgsprozeß gewährleistet wird.-(DD-PS 109 063).

Verfahrensmäßig hat diese Einrichtung den Nachteil, daß die Kühlung großvolumiger Produktströme (z«B. Produktdämpfe) nur sehr beschränkt durchführbar ist, da bei liegenden Heizrohrbündeln ein großvolumiger Eintritt (Dampfphase) und im abgekühlten Zustand ein geringvolumiger Austritt (Flüssigphase) zu großen Betriebsschwierigkeiten führt, Apparateseitig hat ein liegender Verdampfer mit mehreren einzelnen Heizrohrbündeln den Nachteil, daß vor allem der liegende Druckbehälter selbst bereits einen sehr hohen Materialaufwand erfordert, da, bedingt durch die Anordnung der eingeschobenen runden Bündel, ein großer Flächenanteil des Querschnittes des Druckbehälters unberohrt bleibt« Außerdem erfordert ein liegender Druckbehälter einen erhöhten Aufwand beim Bau und beim Rohrleitungsbau, zu dem noch eine größere Baufeldausdehnung erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist' es, eine Einrichtung zu schaffen,

die eine gleichzeitige, raehrströmige Wärmeausnutzung von Produktströmen, die auch in unterschiedlichen Phasenzuständen und mit verhältnismäßig geringem"Wärmeinhalt vorliegen ' können, zur Sättdampferzeugung ermöglicht· Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, dabei den Materialaufwand erheblich zu verringern und die Ausdehnung des Baufeldes für die Einrichtung und- die Rohrleitungsanschlüsse zu verkleinern·

Darlegung des Wesens der Erfindung ·

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die gleichzeitige mehrströmige Ausnutzung von Produktströmen geringen Wärmeinhaltes für die Erzeugung von Sattdampf niederer Druckstufen in einer kompakten Einheit zu schaffen«

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Verdampfereinheiten mit gleichem Manteldurchmesser derart übereinander angeordnet sind, daß deren Mantelräume räumlich voneinander getrennt sind während die Rohrräume durch gleiche Rohrzahl, gleiche Rohrteilung und vorzugsweise gleiche Rohrabmessungen einen gemeinsamen, fluchtenden Rohrraum bilden. Dabei wird im Mantelraum jeder Verdampfereinheit eine separate Produktstromführung vorgenommen und im gemeinsamen Rohrraum ein Wasser-Wasserdampfgemisch durch die Verdampfereinheiten nacheinander im Naturumlauf geführt. Eine günstige Ausbildung der Einrichtung sieht vor, daß im Mantelraum einer Verdampfereinheit für mengenmäßig geringe Produktströme an sich bekannte horizontale Segmentblechschikanen in Verbindung mit einer oder mehreren Längsschi-

kanen vorgesehen sind.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Einrichtung ist vorgesehen * daß für die Kondensation und anschließende Unterkühlung großvolumiger Produktströme, beispielsweise Produkt» dämpfen, eine Verdampfereinheit im Mantelraum durch ein Trennsegment in zwei übereinanderliegende Teile unterteilt ist und daß zur Zuführung des Produktstromes im oberen Teil der Verdampfereinheit, am Gehäusemantel verteilt, mehrere . Eintrittsschlitze vorgesehen sind«

Eine andere vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung sieht vor, daß in jeder Verdampfereinheit ein Zentralrohr vorgesehen ist, das eine größere Wandstärke aufweist, als betriebstechnisch erforderlich ist·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Äusführungsbeispiel näher erläutert werden. . ·

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen Kompaktdampferzeuger aus drei übereinander angeordneten Verdampfe reinheit en.

Die Verdampfereinheiten 1,2 und 3 bestehen jeweils aus einem stehenden Rohrbündel mit Verdampferrohren 7· Die einzelnen Verdampfereinheiten 1, 2 und 3 sind durch Planschverbindungen fest mit einander verbunden.und sind alle mit gleichem Manteldurchmesser ausgeführt. Die Rohrbündel haben gleiche Rohranzahl, -teilung und Rohrabmessungen und sie besitzen ein gemeinsames Zentralrohr.5. Über der oben angeordneten Verdampfereinheit 1 ist ein Dampfraum 4 vorgesehen, der ebenfalls den gleichen Manteldurchmesser wie die Verdampfereinheiten 1, 2 und 3 aufweist.

• " ·

Die Verdampfereinheiten 1 und 2 sind zum Ibkühlen mengenmäßig geringerer Produktströme (Flüssigkeiten) vorgesehen· . In diesen beiden Verdampfereinheiten 1 und 2 sind bekannte Segmentblechschikanen 1-5 vorgesehen, die gegeneinander versetzt horizontal angeordnet sind und damit eine mehrfache Umlenkung des Produktionsstromes gewährleisten. Außerdem ist eine senkrecht angeordnete Längsschikane 14 vorgesehen, die die Verdampfereinheit so in zwei Bereiche unterteilt, so daß eine, einem zweiflutigen Wärmeübertrager ähnliche Unterteilung des Mantelraumes erfolgte In den Verdampfereinheiten 1 oder 2 tritt der Produktstrom am Produkt-Eintrittsstutzen 8 ein, wird im Mantelraum durch die horizontalen Segraentblechschikanen 15 mehrfach zwischen dem Mantel und der senkrechten Längsschikane 14 im eintrittsseitigen Bereich umgelenkt, tritt unterhalb der untersten horizontalen Segmentblechschikane 15 in den austrittsseitigen Bereich über, wird hierin wiederum mehrfach durch die horizontalen Segmentblechschikanen 15 zwischen dem Mantel und der zweiten Seite der senkrechten Längsschikane 14 umgelenkt und tritt über den Produkt-Austrittsstutzen 9 aus der Verdampfereinheit 1 oder 2 wieder aus. Damit ist ein guter Wärmeübergang zwischen dem Produktstrom und dem in den Verdampferröhren 7 aufsteigenden Wasser-V/asserdampfgemisch durch die mehrfache wiederholte direkte Berührung und den Wärmeaustausch durch die Y/and der Verdampferröhre 7 gewährleistet.

Die Verdampfereinheit 3 ist für Abkühlung bzw. Kondensierung eines großvolumigen Produktstromes vorgesehen. Der Produktstrom wird über einen oder mehrere Produkt-Eintrittsstutzen

eintern den Mantel umgebenden Ringraum 16 zugeleitet und tritt von dort durch mehrere im Mantel angeordnete Einlaßschlitze 6 in den Mantelraum ein« Der Mantelraum ist durch ein waagerecht es Trennsegment 12 in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt, wobei im Trennsegment 12 enge Öffnungen um die Verdampferröhre 7 zum Durchtritt eines Rieselfilmee vorgesehen sind· Der durch die Einlaßsohlitze 6 eintretende Produktstrom kondensiert sich an der Außenseite der einzelnen Verdampferrohre 7 und das so entstandene Produktkondensat läuft durch die öffnungen des Trennsegmentes 12 als Eieselfilm an den Verdampferrohren 7 in den unteren Teil der Verdampfereinheit 3· Das dabei unterkühlte Produktkon:- densat verläßt die Verdampfereinheit 3 durch den unten angeordneten Produkt-Austrittsstutzen 9ο Durch den Eintrittsstutzen 10 gelangt Kesselspeisewasser in den unteren Teil des stehenden Kompaktdampferzeugers und der erzeugte Wasserdampf verläßt den Apparat durch den lustrittsstutzen 13· Die Dampferzeugung erfolgt im Uaturumlauf durch Aufsteigen des Wasser-V/asserdampfgemisches in den Verdampferrohren 7 durch alle übereinander angeordneten Verdampfereinheiten 3» 2 und 1· Das aus der obersten Verdampfereinheit 1 austretende nicht verdampfte Y/asser läuft durch das Zentralrohr 5 wieder nach unten zurück· Zur Abschlämmung des Kesselspeisewassers ist unten eine Entleerung 11 vorgesehen. Die Auftriebskräfte des in den Verdampferrohren 7 befindlichen Wasser-Wasserdampfgemisches werden beim Übergang von einer Verdampfereinheit zur darüber angeordneten durch die infolge fertigungsbedingter Toleranz entstehenden Zwischenräume zwischen den sich gegenüberliegenden Rohren in den Rohrböden nicht gehemmt· Die auftretenden hydraulischen Druckverluste an diesen Stellen sind geringe

23 -6

Vorteilhafterweise wird das Zentralrohr 5 jeder Verdampfereinheit 1, 2 oder 3 mit einer Wandstärke ausgeführt, die größer ist als betriebstechnisch erforderlich ist_o Damit übernimmt das Zentralrohr 5 die Punktion eines Zugankers zwischen beiden Rohrboden jeder Verdampfereinheit 1, 2 oder 3 und kompensiert somit auftretende thermische Spannung. Durch diese Ausführung kann die zusätzliche Unordnung von Zuganker^allgemein entfallen. .

Oberhalb des obersten Rohrbündels ist zur -Abscheidung von Wassertröpfchen der Darapfraum 4 vorgesehen, von dem aus der Sattdampf über den Austrittsstutzen 13 abgeführt wird* De.r sich im Dampfraum 4 sammelnde Wasserrest gelangt durch

das Zentralrohr 5 unter den unteren Rohrboden der untersten Verdampfereinheit 3 in den Eintrittsraum für das Kesselspeisewasser.

Claims (2)

Erfindungsanspruch · '

1· Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme chemischer Prozesse, insbesondere zur Nutzung der Abwärme für die Erzeugung von Sattdampf, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdampfereinheiten (1,2,3) mit gleichem Manteldurchmesser derart übereinander angeordnet sind, daß deren Mantelräume räumlich voneinander getrennt sind während die Rohrräume durch gleiche Rohrzahl, gleiche Rohrteilung und vorzugsweise gleiche Rohrabmessungen einen gemeinsamen, fluchtenden·Rohrraum bilden, wobei im Mantelraum jeder Verdampfereinheit (1,2,3) ein separater Produktstrom und im gemeinsamen Rohrraum ein Wasser-Wasserdampfgemisch durch die Verdampfereinheiten (1,2,3) nacheinander im Naturumlauf geführt wirdo

2· Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Verdampfereinheit (1,2) für mengenmäßig geringe Produktströme im Mantelraum an sich bekannte horizontale Segmentblechschikanen (15) in Verbindung mit einer oder mehreren vertikalen Längsschikanen (14) vorgesehen sind.

3e Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für großvolumige Produktströme, beispielsweise Produktdämpfe., die Verdampfereinheit (3) im Mantelraum durch ein Trennsegment (12) in zwei übereinanderliegende Teile unterteilt ist und daß zur Zuführung des Produktstromes im oberen Teil der Verdampfereinheit (3), am Gehäusemantel verteilt, mehrere

• — Q —
Eintrittsschlitze (6) vorgesehen sind·

4o Einrichtung zum gleichzeitigen Abkühlen mehrerer Produktströme nach Punkt. 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet," daß in jeder Verdampfereinheit (1,2,3) ein Zentralrohr (5) vorgesehen ist, das eine größere Wandstärke aufweist, als betriebstechnisch erforderlich ist.