DK165142B - Indretning til varmeveksling mellem en fra en nh3-konverter afgaaende kredsloebsgas og vand - Google Patents

Description

i

DK 165142 B

Opfindelsen angår en indretning til varmeveksling mellem en fra en NH3~konverter afgående kredsløbsgas og vand, hvilken indretning har af kredsløbsgassen gennemstrømmede varmevekslingsrør, som er forbundet gastæt med mindst én rørbund, der 5 adskiller et trykmodstandsdygtigt forkammer og et varmevekslingskammer, og hvor forkammeret i det mindste omfatter en kredsløbsgastilførende klokke og et samlekammer, hvor den afkølede kredsløbsgas føres bort, hvilket samlekammer omslutter klokken.

10

En sådan indretning kendes for eksempel fra EP-patentansøgning nr. 130 361. Den der beskrevne rørbund er i det væsentlige anbragt vandret og i det mindste i områder udstyret med kølekanaler, som er aflukkede i den varme ende, og som yderligere er 15 udstyret med et indvendigt lille rørstykke på en sådan måde, at varmevekslervandet i de små rørstykker bliver ført frem ved naturligt fremløb, at vandet i kølekanalerne fordamper, og at den opståede vand-dampblanding strømmer tilbage i varmeveksleren. Skønt denne teknik til køling af tykvæggede konstrukti-20 onsdele, der i det mindste er varme på den ene side, udviser væsentlige fordele, er der i det mindste én ulempe ved denne indretning, som består i, at konstruktionsdelene i det væsentlige må være anbragt vandret, hvis naturligt fremløb skal anvendes, hvorved kølevandet i den tilsigtede tilførselsmængde 25 kan strømme ind i kølekanalerne og fordampe, og at dampvand-blandingen igen kan strømme ud.

Fra DE 20 07 528 kendes en metode til at aflaste en varm rørbund ved en speciel føring af syntesegassen. Dette medfører, 30 på samme måde som i den ovennævnte publikation, en vis ujævn afkøling af rørbunden, og giver således heller ingen afkøling af de med varm kredsløbsgas påvirkede konstruktionsdele.

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 30 22 480 kendes en indret-35 ning til varmeveksling, hvor den gennem rørbunden tilbageførte afkølede kredsløbsgas føres således, at varmevekslerrørenes tilførselsområde og dermed også rørbunden til dels afkøles.

DK 165142B

2 således at en egentlig afkøling af rørbunden opnås. Dette er dog ikke tilstrækkelig til at formindske temperaturbelastningen på rørbunden.

5 Fra 6B patentskrift nr. 20 29 955 kendes en varmeveksler med en rørbund ved både indgangssiden og udgangssiden, hvorimellem varmevekslerrørene er anbragt. Den rørbund, der er anbragt mellem forkammer og varmevekslerkammer, er ikke udstyret med køleindretning i form af kølekanaler eller lignende. Ydermere 10 forsøges forekomsten af højere temperaturer i rørbunden undgået ved anvendelse af en tynd rørplade. I den øvre ende af varmevekslerindretningen er rørbunden derimod forsynet med yderligere kølekanaler, som på afgangssiden er forbundet med afgangskanaler, som munder ud i de kanaler, hvor vandet føres 15 bort.

Fra DE patentskrift nr. 35 33 219 kendes en rørbundsvarmeveksler, hvor rørene styres i en rørplade, og hvor en tynd og via langstrakte bæreflige understøttet yderligere bæreplade er 20 tilvejebragt. Rørene er ført løst gennem den yderligere bæreplade, således at rørene, der hvor de går gennem bærepladen, altid vil være omgivet af en ringformet spalte, hvorigennem kølevand kan ledes. Derved bliver bærepladen kølet via kølingsåbningerne, og ved hjælp af dette også den tynde rørpla-25 de.

Opfindelsens formål er at anvise en indretning, hvor kølingen også sikkert kan opnås, når en fra den vandrette opbygning afvigende anbringelse af rørbundene skulle være nødvendig, det 30 vil sige at kølingen skulle være fuldstændig uafhængig af den effektive indbygningsstilling af rørbundtet.

Ved en indretning af den indledningsvis angivne art bliver dette formål opfyldt ved, at indretningen er ejendommelig ved, 35 at rørbunden yderligere er forsynet med kølekanaler, som kan gennemstrømmes af vand/vanddampblanding, at kølekanalerne i rørbunden fra varmevekslersiden ikke er gennemgående, og at de

DK 165142 B

3 ved deres bundområder via fødekanaler er forbundet med en vandtilslutning, at det tilførte vand tilføres varmevekslingskammeret via kølekanalerne, at tilførselsrørene til den udvendigt kølede klokke er anbragt i en tilhørende udløbsstuds i 5 forkammeret, og at det dannede ringformede hulrum gennemstrømmes af afkølet kredsløbsgas.

Herved opnås både en tilstrækkelig køling af rørbunden ved tvangsvis fremføring af kølevand og en køling af de med varm 10 kredsløbsgas påvirkede tilførselsstudse.

De her anviste kølekanaler må i det væsentlige være jævnt fordelt over i det mindste det varme område af rørbunden. Ligeledes kan det alt efter opbygningen være tilstrækkeligt kun 15 at køle i specielt varme områder, som det vises i udførelsesformen for opfindelsen, hvor rørbunden segmentvis via fødekanaler er forbundet med kølekanalerne.

Det kan være specielt formålstjenligt, når kølevandstillednin-20 gen er udformet som forgreninger af fødevandsti1førselskana-lerne, det vil sige gennem kølekanalerne bliver en del af den ellers gennem varmeveksleren påsprøjtede kølevandsmængde ført direkte igennem.

25 I stedet for den direkte forbindelse mellem fødevandsti1før-selskanalerne og kølevandskanalerne kan kølevandskanalerne tilsluttes cirkulationen af vand i dampfrembringeren, hvorved det ovenfor nævnte selvfølgelig ikke kan udelukkes.

30 len speciel udførelsesform sigter opfindelsen på, at forkammeret er opbygget delt, og at mindst to klokker, der tilfører kredsløbsgassen for forskellige af NHø-konverteren udadtræden-de gasser, og den er udført med for eksempel samhørende samle-kamre for den afkølede kredsløbsgas. Denne målsætning fører 35 til en yderst kompakt opbygning, hvor også en trinvis køling af de samme kredsløbsgasser ved forskellige temperaturniveauer kan muliggøres i det samme hus.

DK 165142B

4

Opfindelsen sigter også på, at mindst ét af tilførselsrørene til den udvendigt kølede klokke er anbragt i en tilhørende udløbsstuds, og at det ringformede hulrum, der opstår, kan gennemstrømmes af den afkølede kredsløbsgas. Dette fører ligele-5 des til en aflastning af konstruktionsdelene, specielt også en køling af apparatets tilførselsstudse.

Ovenfor er allerede omtalt, at det er muligt at opbygge varmevekslere ganske forskelligt. Disse kan være anbragt stående 10 eller liggende eller på skrå. De kan også være udstyret med kun en rørbund, og således kan de kredsløbsgasførende rør være opbyggede som U-formede, bøjede, lange rørstykker, det vil sige at røret starter i rørbunden og afsluttes sammesteds, ganske vist i et andet segment. Opfindelsen er ikke begrænset 15 til disse opbygninger, det er således også påtænkt, at en indretning af samme art kan være udstyret med to rørbunde, og med et til hver rørbund forbundet forkammer, hvor i sådan et tilfælde opfi ndel sen anviser, at også det andet forkammer er delt i to ledekamre til to forskellige NH3~konvertergasser, hvorved 20 mindst den ene af rørbundene er udstyret med kølekanaler. I endnu en udførelsesform for opfindelsen kan begge rørbunde i det mindste i segmenter være udstyret med kølekanaler.

Opfindelsen forklares i det følgende under henvisning til teg-25 ningen, hvor fig. 1 viser indretningen af en varmeveksler med kølet rørbund , 30 fig. 2 en udførelsesform med to rørbunde, hvor mindst den ene er afkølet, fig. 3 en udførelsesform for opbygningen ifølge fig. 2, 35 fig. 4 en varmeveksler med modstrøms varmevekslerrør og for-og omløbskamre, hvor begge rørbunde i det mindste i visse områder er afkølet, 5

DK 165142B

fig. 5 endnu en udførelsesform for varmeveksleren med mindst to i områder afkølede rørbunde, hvor alle de i fig. 1 til 5 viste indretninger i princip er gengivet i snit, 5 fig. 6 snit gennem et forkammer i en udførelsesform, fig. 7 et tilsvarende snit i et forkammer ifølge en anden udførelsesform , 10 fig. 8 placering af hullerne med kølekanalerne i rørbunden ifølge en opbygning, som i fig. 6, og fig. 9 hullerne i en rørbund ved en opbygning ifølge fig. 7.

15 Det skal bemærkes, at i gennemgangen af figurerne vil de samme betegnelser blive benyttet, når det funktionsmæssigt drejer sig om de samme eller lignende dele, i givet fald vil der varieres med små bogstaver.

20 Den i figurerne viste varmeveksler, og som helhed betegnet med 1, består af et trykmodstandsdygtigt hus 2 med to kamre, nemlig et varmevekslerkammer 3 og et forkammer 5, der er delt af en skillevæg 4 delt i to områder med et forkammerområde 5a og et forkammerområde 5b. Forkammeret 5 og varmevekslerkamrene 3 25 bliver delt af en rørbund 6.

I det viste eksempel ifølge figuren består en ejendommelighed i, at der i huset 2 er anbragt to varmevekslere, hvortil fører forkamre 5 via skillevæggen 4. På dette sted skal bemærkes, at 30 opfindelsens beskyttelsesomfang ikke indskrænkes ved de viste eksempler. I det væsentlige er det opbygningen af rørbundene, som vil blive beskrevet grundigt i det efterfølgende. Herefter kommer en tilbundsgående konstruktionsbeskrivelse af indretningen 1.

Hvert forkammer 5a henholdsvis 5b er udstyret med en kun antydningsvis vist rørstuds 7a henholdsvis 7b, der er udstyret 35

DK 165142 B

6 med et indvendigt tilførselsrør 8a henholdsvis 8b, der er placeret koncentrisk med rørstudsen 7a henholdsvis 7b således, at der opstår et ringformet hulrum 9a henholdsvis 9b. Rørstudsene 8a henholdsvis 8b fører til varmgasforkamrene henholdsvis 5 klokkerne 10a henholdsvis 10b, som segmentvis forsyner rørbunden 6. Varmeveks1 errørene, der som helhed betegnes med 11a henholdsvis 11b, er i udførelsesformen ifølge fig. 1 bøjet i U-form, det vil sige ført gennem varmevekslerkamrene 3, og i den øvre ende udstyret med en bøjning, og derefter ført tilba-10 ge gennem rørbunden 6, således at de afkølede gasser strømmer tilbage i forkammeret 5a henholdsvis 5b, og der bliver udledt gennem de ringformede kamre 9a henholdsvis 9b, hvorved det opnås, at rørstudsene 7a og 7b kan holdes på en ens lav temperatur ligesom vaggene i forkammeret 5.

15

Forkamrene og gasføringen kan dog være opbygget på flere forskellige måder; nogle varianter bliver forklaret nærmere i det følgende, uden derfor at indskrænke opfindelsens beskyttelsesomfang. De væsentlige opbygningselementer er i det efterføl-20 gende udførelseseksempel de samme.

Det for opfindelsen betydelige er opbygningen af rørbundene 6. Disse udviser som vist en række af kølekanaler 12, der i den side, der vender mod varmevekslerkamrene 3, er åbne, og 25 hvor rørbundene 6 i hvert fald ikke er helt gennemborede, og yderligere at de er forbundet i deres nedre ende gennem fødekanaler 13. Disse fødekanaler 13 er forbundet med en udvendig vandtilførsel 14, som eksempelvis består af en halvcirkelformet kølering 15 rundt langs indretningen 1.

30

Varmevekslingsmediet, f.eks. vand, omdannes til damp henholdsvis en vand/dampblanding, og tilføres en bortledningsstuds 16 fra varmevekslerkammeret 3, det opvarmede medium henholdsvis fordampede medium eller den omtalte blanding forlader varme-35 vekslerkammeret .3 gennem en studs 17.

Ifølge opfindelsen opnås, at det medium, der afkøler rørbunden, er det samme som varmevekslermediet, som tilføres varme

DK 165142 B

7 vekslerkamrene 3 gennem studsen 16, og at dette medium umiddelbart blandes til formålet, og at det gennem vandtilførslen 14 indtrængende vand direkte bliver født ind i varmevekslerkammeret 3 gennem kølekanalerne 12.

5

Udførelsesformen i fig. 2 udviser i det væsentlige den samme opbygning som indretningen 1, ganske vist med den undtagelse, at de to rørbunde 6 henholdsvis 18 er påtænkt udstyret med to forkamre 5a og 5b såvel som to ledekamre 19a og 19b.

10

Det i fig. 3 viste yderligere ændrede udførelseseksempel er ligeledes med to rørbunde 6 og 18. Her bliver ganske vist det kølende medium ført gennem varmeveksleren 3 uden omledning. Her er forkammerstudsene 7a og 7b specielt kølede via et gen-15 nem rørstudsene 20a ob 20b tilført kølemedium. Dette kan naturligvis være en procesgas, som forlader kamrene 21a og 21b gennem rørstudsen 20a henholdsvis 20b. Dette kan naturligvis også være et andet medium.

20 Hvis nu opbygningen ifølge fig. 2 og 3 kun havde en afkølet rørbund 6 henholdsvis 18 (i det forestillede tilfælde drejer det sig om rørbunden 6), ses i fig. 4 en udførelsesform med to i det mindste delvis afkølede rørbunde, som af denne grund begge er betegnet med henvisningstallet 6a. I det tilfælde 25 bliver strømmene i begge varmevekslere modsat rettede i hvert fald i det fælles hus, det vil sige hvert forkammer 5a henholdsvis 5b er placeret vis a vis med et ledekammer 19a henholdsvis 19b. Her er, på grund af særegenheden ved rørbundskølingen, anbragt hver af de to vandtilførsler 14a henholdsvis 30 14b.

Endnu en udførelsesform ses i fig. 5 skemat i sk. Her vises en vandret liggende varmeveksler. Selvfølgelig kan også de andre udførelsesformer i praksis anvendes vandretliggende, det er 35 ikke det, opfindelsen drejer sig om.

Ved udformningen i fig. 5 er forkamrene henholdsvis ledekamrene ikke opbygget delt. Her gennemstrømmer to gasstrømme mod-

Claims (5)

1. 20 Endnu en udførelsesform fremgår af fig. 7 henholdsvis 9. Her bliver kamrene 10a henholdsvis 10b anbragt på samme måde udenfor i forhold til rørbunden, således at der kun behøves korte fødekanaler 13a (fig. 9). Disse kan fremstilles teknisk og omkostningsmæssigt fordelagtigt. 25 Naturligvis er de beskrevne udførelsesformer mulige at ændre på mange måder, uden at afvige fra opfindelsens grundtanke. Skønt det ikke er omtalt, er opfindelsen ikke begrænset til vandkøling, men der kan også anvendes andre kølemedier. Der er 30 også variationsmuligheder for kølekanalerne og lignende. Patentkrav. 35 i. Indretning til varmeveksling mellem en fra en NH3~konver-ter afgående kredsløbsgas og vand, hvilken indretning har af kredsløbsgassen gennemstrømmede varmevekslingsrør (11a, 11b), DK 165142 B 9 som er forbundet gastæt med mindst en rørbund, der adskiller et trykmodstandsdygtigt forkammer (5) og et varmevekslingskammer (3), og hvor forkammeret (5) i det mindste omfatter en kredsløbsgastilførende klokke (10) og et samlekammer, hvor den 5 afkølede kredsløbsgas føres bort, hvilket samlekammer omslutter klokken (10), kendetegnet ved, at rørbunden (6) yderligere er forsynet med kølekanaler (12), som kan gennemstrømmes af vand/vanddampblanding, at kølekanalerne (12) i rørbunden (6) fra varmevekslersiden ikke er gennemgående, og 10 at de ved deres bundområde via fødekanaler (13) er forbundet med en vandtilslutning (14), at det tilførte vand tilføres varmevekslingskammeret (3) via kølekanalerne (12), at tilførselsrørene (8) til den udvendigt kølede klokke (10) er anbragt i en tilhørende udløbsstuds (7) i forkammeret (5), og at det 15 dannede, ringformede hulrum (9) gennemstrømmes af afkølet kredsløbsgas.
2. 2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørbunden (6) segmentvis har kølekanaler (12), der er forbun- 20 det med fødekanaler (13).
3. 3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at kølevandstilslutningen (14) består af en afgrening af fødevandstiIførse Iskana len (16). 25
4. 4. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at kølevandstilslutningen (14) er til sluttet til en dampfrembringers (ty: Dampferzeugen) vandkredsløb. 30
5. 5. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at forkammeret (5) er delt og opbygget af mindst to kredsløbsgas-tilførende klokker (10a,10b) for forskellige NHs-konverterafgangsgasser, samt tilhørende sam- 35 menføringskamre.