NO875049L - Anordning for varmeutveksling, saerlig mellom syntesegass- og kjelematevann. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen retter seg på en anordning for varmeutveksling, særlig mellom syntesegass- og kjelematevann, med en matevannforvarmings- og en dåmpfrembrlngelsessone.

Slike anordninger er som regel konstruert som såkalte rørbundtvarmevekslere med en trykkbeholder, en rørbunn og et flertall av rørslanger, hvilke i alt vesentlig er bøy U-formet og hvor deres inngang og utgang er tilveiebrakt i samme rørbunn. Ved fastbunnapparater kommer det derimot på grunn av de forskjellige temperaturer mellom apparatveggen og WAT-rørene i forbindelsene av rør og plater til som regel utillatelig høye spenninger, hvilket her på grunn av de forskjellige temperaturnivåer i matestrømforvarmingssonen og fordampersonen ytterligere er forsterket. Dermed begrenser en slik anordning seg til en konstruksjon ved hvilken varmeut-vekslingsrørene er festet til to overforhverandre liggende rørbunner, dvs. ved hvilken eksempelvis syntesegassen blir ledet fra et kammer på tvers gjennom varmeutveksleren mot et andre kammer ved overforliggende ende og på denne vei i det minste avgir en del av sin varme til vann, hhv. damp. De forskjellige temperaturer ville kunne føre til helt forskjellige utvidelser av rørene og/eller veggene i varmeutveksleren, hvor særlig ved disse høytrykksapparater tilsvarende teknisk nødvendig forhåndsregler må treffes, for å utligne disse spenninger og forskjellige utvidelser.

Oppfinnelsens oppgave er fremskaffelsen av en løsning med hvilken med sammenligningsvis enkle midler oppnåes, at nevnte utillatelige spenninger blir unngått.

Med en anordning av den innledningsvis nevnte type blir denne oppgave løst, i henhold til oppfinnelsen, ved at de gass-førende varmeutvekslingsrør er festet i to festebunner, og i området av matevannforvarmingssonen er omsluttet av en mantel som oppviser en avstand til beholderveggens innside, hvorved tilførselen av kjelematevannet skjer i det av mantelen dannet innerrom.

Med oppfinnelsen oppnåes at det i prinsippet kalde kjelematevannet til å begynne med ikke berører beholderveggen og dermed kjøler denne, men blir holdt tilbake fra beholderveggen i matevannforvarmingssonen ved hjelp av mantelen. Dermed er det mulig at ringrommet mellom mantelen og beholderveggen kan gjennomstrømmes av sirkulerende kjelevann, slik at en definert høy temperatur innstiller over den totale lengde av beholderveggen. Dermed blir det ved valget av mantelens lengde mulig å minimalisere de nevnte spenninger. Oppfinnelsen tillater dermed å unngå U-rørkonstruksjonen, hvilke på basis av samme gassmessige trykktap må anbringe dobbelt så mange rør i rørbunnen som fastbunnapparatet. Besparelsen på veggstyrker, beholdervegger og rørbunner er betydelig.

Oppfinnelsen foretrekker også, at kjelematevanninngangen er anordnet i området av en rørbunn og at mantelen er tett festet mellom denne og rørbunnen.

Som ovenfor allerede angitt, skal det med oppfinnelsen oppnåes, at veggtemperaturen i trykkbeholderen i området av varmeutveksleren blir holdt ens og høyt og nærmere bestemt over den totale lengde, for å unngå de beskrevne belastninger. Ved en slik utforming foretrekker derfor oppfinnelsen, at det i området av mantelen er tilveiebrakt en tilførsel for det omløpende kjelevann for påvirkning av ringrommet mellom beholderveggen og mantelen.

Med denne foranstaltning er det mulig, ved hjelp av omstyr-tende eller hhv. omløpende kjelevann å holde veggtemperaturen i anordningen i dette området jevnt på temperaturen av det omløpende kjelevann, idet dette kan oppnåes med konstruktivt enkle midler. Mantelen tjener dermed som fordeler hhv. ledeplate for det kjelevann som strømmer inn i ringrommet, hvorved det sikres at beholderveggen alltid er fuktet med kjelevann, idet mantelen holder det kalde inntredende kjelematevannet fjernt fra dette området.

I sin utforming foretrekker oppfinnelsen, at det ved mantelen mellom de gassførende rørslanger er anordnet sjikaner for kjelematevannet, for å oppnå en mest mulig god føring av det kjelematevann som skal forutvarmes.

For å hindre at det kjelematevann som omspyler mantelen virker avkjølende på denne, er det tilveiebrakt at mantelen er utformet av et isolerende materiale. Dette er, slik som ovenfor allerede nevnt, fordelaktig for å forhindre at temperaturen av det kalde kjelematevannet, hvilket innmates i mantelinnerrommet avkjøler kjelevannet som strømmer om mantelen, slik at det så indirekte ble en avkjøling av beholderveggen, og/eller virkningsgraden for varmeutveksleren ble redusert, hvilket må forhindres.

En mulighet, i henhold til oppfinnelsen for å oppnå den isolerende virkning hos mantelen, består i at den er dannet i sandwichkonstruksjon av et metallgitter mellom to tynne plater, idet mellomrommene av metallgitteret er utfylt med en gassbetong eller ligende. Derved blir den hovedisolerende virkning av gassbetong eller annen kjemisk masse bevirket. Til tross for sandwichkonstruksjonen blir gjennom utfyllingen av hulrommene med gassbetong oppnådd, at mantelen også motstår høye belastninger, særlig trykkbelastninger.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende med hjelp av tegningen eksempelvis nærmere belyst. Dette her vises i den eneste figuren tverrsnittet gjennom en anordning i henhold til oppfinnelsen i forenklet fremstilling. Den generelt med en angitte anordning består av en trykkbeholder 2, i hvilken to rørbunner 3 og 4 som såkalte festebunner er innbygget, til hvilke en varmeutvekslerrørbunt 5 er festet. Festebunnene 3 og 4 skiller varmeutvekslerinnerrommet 6 fra et forkammer 7 og et frastrømskammer 8, eksempelvis for prosessgass, eksempelvis for avkjølingen av denne gass fra en dampreforme-ringsseksjon, hhv. CO-konverteringsseksjon. Varmeutvekslingsrommet 6 blir tilført kaldt, friskt kjelematevann, gjennom en antydet rørstuss 9 i området av rørbunnen 3. Funksjonsmessig er dermed varmeutveksleren inndelt i to områder, nemlig en matevannforvarmingssone, som i figuren er betegnet med VZ, og en dampfrembringelsessone, som i figuren er betegnet med DZ.

For oppfinnelsen er det vesentlig at rørbunten 5 omtrentlig i området av forvarmingssonen VZ er omsluttet av en mantel 10, hvilken er anordnet i en avstand av den med 11 betegnet beholdervegg, slik at et ringrom 12 dannes.

Slik det fremgår av figuren, blir det kalde kjelematevannet tilført rørbunten 5 over stussen 9 berøringsfritt relativt det medium som befinner seg i ringrommet 12, slik at det i området av mantelen 10 ikke kan komme i berøring med beholderveggen 11. Ved hjelp av i dette området innbyggede sjikaner 13, blir kjelematevannet ført i kryss/motstrøm til det medium som gjennomstrømmer varmeutvekslingsrørene 5, hvilket er angitt med pilen 14.

Over en ytterligere rørstuss 15, som riktignok munner direkte i ringrommet 12 mellom beholderveggene 11 og mantelen 10, blir omløpende kjelevann tilført slik, at ringrommet 12 omspyles av dette kjelevann, hvormed det oppnås, at dette veggområdet av anordningen 1 har temperaturen av det omveltede kjelevann. Ettersom det heller ikke i dampfrem-bringelsessonen hersker noen vesentlig andre betingelser, blir det oppnådd at veggen 11 av trykkbeholderen underkastes en sammenligningsvis ens temperatur over sin totale lengde. Kjelevannstigrørene er på grunn av fullstendigheten kun betegnet med henvisningstallet 16, prosessgassinngangsstus-sene med 17, og utgangsstussene med 18. I området DZ blir kjelevannstrømmen og den oppvarmede matevannstrømmen forenet. Mantelen 10 er i det viste eksempel i alt vesentlig utformet trelags, og nærmere bestemt med et indre metallgitter 10a omtrentlig som heksadiagonalt bikubegitter, på hvis ytre plater 10b er anbrakt. De ved metallgitteret dannede hulrom er utfylt med eksempelvis gassbetong.

Naturligvis kan de beskrevne utførelseseksempler av oppfinnelsen endres i flere henseender, uten å forlate grunntanken. Således kan den viste anordning dessuten være utformet som dobbeltkonstruert varmeveksler og lignende.

Claims (6)

1. Anordning for varmeutveksling, særlig mellom syntesegass- og et kjelematevann, med en matevannforvarmings- og en dampfrembringelsessone, karakterisert ved at de gassførende varmeutvekslingsrør (5) er festet i to festebunner (3, 4) og i området av matevannforvarmingssonen (VZ) er omsluttet av en mantel (10) som oppviser en avstand til innsiden av beholderveggen (11), hvorved tilførselen av kjelematevannet skjer, idet av mantelen dannede innerrom.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert v e d at kjelematevanninngangen (9) er anordnet i området av en rørbunn (3).

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, k arakteri-s e t v e d at det i området av mantelen (10) er tilveiebrakt en tilførsel (15) for omløpende kjelevann for påvirkning av ringrommet (12) mellom beholderveggen (11) og mantelen (10).

4. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det på mantelen (10) mellom de gassførende rørslanger (5) er anordnet sjikaner (13) for kjelematevannet.

5 . Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at mantelen (10) er utformet av et isolerende materiale.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert v e d at mantelen (10) er dannet i sandwichkonstruksjon av et metallisk gitter (10a) mellom to tynne plater (10b), idet mellomrommene i metallgitteret er utfylt med en gassbetong eller lignende.