DE2735064C3

DE2735064C3 - Rohrbundel-Warmeaustauscher mit einer Dampftrommel

Info

Publication number: DE2735064C3
Application number: DE2735064A
Authority: DE
Inventors: Witold 1000 Berlin Drobka
Original assignee: Borsig GmbH
Current assignee: Borsig GmbH
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1977-08-01
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2735064A1; JPS5819002B2; ES471905A1; GB2002095A; BE869083A; GB2002095B; IT1097792B; NL7807903A; AT356155B; DE2735064B2; US4180017A; CA1102784A; ATA487978A; IT7826223A0; SU862843A3; JPS5427601A; FR2399635A1; RO76020A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher, bestehend aus einem Rohrbündel zum Wärmeaustausch zwischen Stoffen großen Drückunterschiedes und einer Dampftrommel mit einem Flüssigkeitsraum und einem Dampfraum, wobei der durch die Rohre des Rohrbündels strömende Stoff eine hohe Eingangstemperatur aufweist, der auf der Zuströmseite des heißen Stoffes liegende Rohrboden dünn ausgebildet und eine ihn entlastende Einrichtung vorhanden ist und wobei der in den Rohrbündel-Wärmeaustauscher eintretende kältere Stoff an den besagten dünnen Rohrboden herangeführt wird.

Bei derartigen Rohrbündel-Wärmeaustauschern ist es erforderlich, zwecks rascher Abkühlung des heißen Stoffes den auf seiner Zuströmseite liegenden Rohrboden des Rohrbündel-Wärmeaustauschers dünn auszubilden, den dünnen Rohrboden gegen Ausbeulen zufolge des hohen Druckes des kälteren Stoffes im Mantel des Rohrbündel-Wärnieaustauschers mit Hilfe einer Einrichtung zu schützen, den eintretenden kälteren Stoff gleichmäßig verteilt zum besagten dünnen Rohrboden zu leiten und die Zuführung des kälteren Stoffes vom unteren Teil der Dampftrommel und seine Abführung nach dem Wärmeaustausch in den oberen Bereich der Dampftrommel zu bewirken.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Jen Rohrboden des Rohrbündel-Wär/neaustauschers auf der Zuströmseite des heißen Stoffes, dünn und den Rohrboden an den kalten Enden der Rohre üblich auszubilden, die entlastende Einrichtung des dünnen Rohrbodens in dem vom kälteren Stoff durchströmten Bereich mit Abstand von und durch Anker mit dem dünnen Rohrboden verbunden anzuordnen und mit Leitblechen für eine gleichmäßig verteilte Leitung des kälteren Stoffes zum dünnen Rohrboden zu versehen (DE-PS 12 94 98!) und eine separate Dampftrommel mit Fall- und Steigrohren vorzusehen. Der Einbau der entlastenden Einrichtung des dünnen Rohrbodens mit den Leitblechen für den kälteren Stoff erfordert einen hohen werkstattmäßigen Aufwand, während die Montage der separaten Dampftrommel mit den Fall- und Steigrohren auf der Baustelle erhebliche Kosten verursacht.

Die Erfindung soll das bessern, ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Rohrbündel Wärmeaustauscher mit der Dampftrommel so zueinander anzuordnen, daß die mit dem besagten dünnen Rohrboden verbundene entlastende Hinrichtung in Wegfall kommt und der RohrbundeUWarmcaustaubcher insgesamt in der Werkstatt und auf der Baustelle einen geringeren technischen Aufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre des Rohrbündels quer und mittig durch die Dampftrommel geführt sind, der Rohrbündel-Wärmeäüstauscher Und die Dampftrommel eine Einheit bilden, Und die Rohre über den dünnen Röhrboden auf der Zuströmseite des heißen Stoffes mit dem Mantel des

Rohrbündel-Wärmeaustauschers und auf der Abströmseite des durch die Rohre fließenden Stoffes über einen dünnen Rohrboden mit der Oberseite des Mantels der Dampftrommel verbunden sind.

Um eine Anlage mit einem oder zwei oder mehr Rohrbündel-Wärmeaustauschern einfach gestalten zu können, bilden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein, zwei oder mehr Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einer einzigen Dampftrommel eine Einheit

Besteht nach den gegebenen Druck- und Temperatur-Verhältnissen im Rohrbündel-Wärmeaustauscher die Möglichkeit zu größeren Ausbeulungen der beiden dünnen Rohrböden nach außen, sind nach der Erfindung die Rohre unter Zugvorspannung eingebaut.

Um die Rohre über ihre ganze Länge und den dünnen Rohrboden auf der Zuströmseite des heißen Stoffes gut kühlen zu können, sind erfindungsgemäß die Rohre von einem zylindrischen Innenmantel umgeben, der gegen den Rohrboden Aussparungen für eine räumliche Verbindung zwischen dem Wasserraum außerhalb des Innenmantels und dem Dampf-Wasser-Raum innerhalb des Innenmantels und eine Aussparung gef ?n den Rohrboden für eine räumliche Verbindung zwischen dem Dampf-Wasser-Raum und dem Dampfraum aufweist, wobei ein Strömungskanal für das vom Wasserraum in den Dampf-Wasser-Raum fließende kalte Wasser durch die erste Aussparung in Strömungsrichtung des kalten Wassers, ein parallel zum Rohrboden befindliches, kreisförmiges Leitblech, die gegenüber der ersten Aussparung vorhandene zweite Aussparung, zwei axial verlaufende Trennbleche und ein parallel zum Leitblech eingesetztes Trennblech — alle drei Trennbleche zwischen dem Innenmantel und dem Mantel des Rohrbündel-Wärmeaustauschers — gebildet ist, während ein Strömungskanal für den Auslaß des Dampf-Wasser-Gemisches aus dem Dampf-Wasser-Raum in den Dampfraum der Dampftrommel durch eine — auf den Umfang des Innenmantels bezogene — teilweise, radiale Erweiterung mit Ummantelung des Innenmantels gegen d_n Rohrboden, ein parallel zu diesem Rohrboden angeordnetes, kreisförmiges Leitblech und die weitere Aussparung im Innenmantel gegeben ist.

Zur Vermeidung von festhaftenden Ablagerungen auf dem Rohrbodenrand des Rohrbodens auf der Zuströmseite des heißen Stoffes im Wasserraum des Rohrbündel-Wärmeaustauschers, und um Ablagerungen abschlämmen zu können, besitzt nach ferneren Ausbildungen der Erfindung die Eintrittshaube für den heißen Stoff des Rohrbündel-Wärmeaustauschers eine Innenisolierungsschicht, die den ftohrbodenrand des besagten Rohrbodens isolierend abdeckt, wobei dicht oberhalb des RohrboGenrandes. im radialen Bereich der zweiten Aussparung des Innenmantels im Mantel des Rohrbündel-Wärmeaustauschers ein oder mehrere Abschlämmstutzen mit Absperrorganen vorgesehen sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine entlastende Einrichtung für den dünnen Rohrboden auf der Zuströmseite des heißen Stoffes in Form von aufwendigen Einbauten entfällt, da die erfindungsgemäue entlastende Hinrichtung durch ^ den Zusammenbau des Rohrbündel-Wärmeaustauschers Und der quer dazu angeordneten Dampftrommel dadurch gegeben ist, daß der eine dünne Rohrboden mit dem Mantel des Rohrbündel-Wlrmeaustauschers und der andere dünne Rohrboden mit der Oberseite des Mantels der Dampftrommel verbunden ist, wodurch bei entsprechender Dimensiofcierung der Rohre und beider Mäntel und bei hohem Druck des kälteren Stoffes um die Rohre die entgegengesetzt wirkende Längsdehnung der Rohre und die Längskürzung des Rohrbündel-Wärmeaustauscher-Mantels durch die entsprechend große Querdehnung des Dampftrommel-Mantels völlig aufgehoben werden. Geringe Längendifferenzen von z. B. ein paar zehntel Millimetern, die infolge von Temperaturdifferenzen zwischen den Mänteln und den Rohren auftreten, werden von den beiden dünnen Böden, die bekannterweise am äußeren Rand der Böden ak Membran wirken, aufgenommen. Sind größere Längendifferenzen durch größere Temperaturdifferenzen möglich, werden die Rohre unter Zugvorspannung eingebaut.

Der dünne Rohrboden auf der Abströmseite des zu kühlenden Stoffes ist also nach der Erfindung notwendig. Er ist bedeutend billiger als ein üblicher Rohrboden, und er kann sich bei bisweilen auftretenden hohen Ausgangstemperaturen des zu kühlenden Stoffes nicht so hoch aufheizen, daß die zulässigen Festigkeitswerte überschritten werden.

Der Innenmantel um die Rohre sorgt für eine Kühlung der Rohre über die ganze Länge.

Durch die Anordnung des Strömungskanals über dem Rohrboden auf der Zuströmseite des heißen Stoffes wird eine gezielte Querströmung über diesem Rohrboden erreicht, welche evtl. anfallende Feststoffe von dem wärmebelasteten Teil des Rohrbodens zum Rohrbodenrand spült, der von der Isolierungsschicht der Eintrittshaube für den heißen Stoff abgedeckt ist. Hier können Feststoffablagerungen keinen Schaden anrichten und leicht über Abschlämmstutzen abgezogen werden.

Durch die Konstruktion eines oder mehrerer Rohrbündel-Wärmeaustauscher mit einer Dampftrommel als Einheit werden umfangreiche Teile — z. B. FaII- und Steigleitungen — und bedeutende Montagearbeiten unter Baustellenbedingungen eingespart

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten, senkrecht stehenden Rohrbündel-Wärmeaustauscher in Dampftrommelbauweise mit Wasser als kälteren Stoff hohen Druckes entlang der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in F i g. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III -1II in Fig. 1.

Der Rohrbündel-Wärmeaustauscher besteht aus dem Rohrbündel-Wärmeaustauscher 1 mit dem Mantel 2 und der Dampftrommel J mit dem Mantel 4, wobei die Mantel 2, 4 fest miteinander verbunden sind. Die vom heißen, zu kühlenden Stofi durchströmten Rohre 5 sind aul der Zuströmseite des heißen Stoffes in dem mit dem Mantel 2 verbundenen, dünnen Rohrboden 6 und auf e'er Abströmseite des gekühlten Stoffes in dem mit der Oberseite des Mantels 4 verbundenen, dünnen Rohrboden 7 befestigt. Die im Bündel angeordneten Rohre 5 sind von dem zylindrischen Innentnantel 8 umgeben, der auf dem Rohrboden 6 steht und oben bis zum Rohrboden 7 geführt ist Der Innenmantel 8 ist am Rohrboden 6 mit der Aussparung 9 versehen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Aussparung 9 zeigt der Innenmantel 8 am Rohrboden 6 die andere Aussparung 10, die doppelt so hcch ist wie die Aussparung 9. Das kreisförmige, parallel zum Rohrboden 6 im Innenmantel 8 eingefügte Leitblech 11 bewirkt eine gezielte Strömung des kalten Wassers entlang dem Rohrboden

6. Das kreisringsektofföfniige Trennblech 12 und die beiden rechteckigen Trennbleche 13 bilden eine Umlenkkammer, die zum Wasserraum 14 keine Verbindung hat Am oberen Ende des lnnenmantels 8 ist auf der einen Seite die teilweise, radiale Erweiterung 15 des lnnenmantels 8 für den Austritt des aufsteigenden Dampf-Wasser-Gemisches vorgesehen, die mit Hilfe def Ummantelung 16 gegenüber dem Dampfraum 17 der Dampftrommel 3 abgeschlossen ist, so daß das Dampf-Wässer-Geiriisch zwischen dem Rohrboden 7 und dem parallel zu diesem Rohrboden angeordneten, kreisförmigen Leitblech 18 als gezielte Strömung am Rohrboden 7 entlangfließen kann, wodurch stehende Dampfpolster in diesem Bereich vermieden werden, Der Austritt des Dampf-Wasser-Gemisches aus dem Dampf-Wasser-Räum 19, dem Räum innerhalb des lnnenmantels 8, in den Dampfraum 17 erfolgt durch die λ ■■<».«««■-··»*/« OQ jJsS !nnsnnlüritsls 5. D**¹* ^OccArcf nnrj in der Dampftrommel 3 ist mit 21 bezeichnet Durch den Eintrittsstutzen 22 wird Wasser in die Dampftrommel 3 gedrückt, während der Dampf die Dampftrommel 3 durch den Austrittsstutzen 23 verläßt Der heiße Stoff wird in Richtung des Pfeiles 24 in die Eintrittshaube 25, die mit der Innenisolierungsschicht 26 versehen ist und den Röhrbodenrand 27 des Rohrbodens 6 isolierend abdeckt, eingeleitet, durchströmt die Rohre 5 und verläßt durch den Austrittsstutzen 28 den Wärmetau^ scher in Richtung des Pfeiles 29. Das Wasser fließt im Wasserraum 14 in Richtung des Pfeiles 29a auf den Rohrboden 6 zu und weiter m Richtung des Pfeiles 30 durch den Strömungskanal an diesem Rohrboden in den Dampf-Wasser-Raum l9 und von dort als Dampf-Wasser-Gemisch in Richtung des Pfeiles 31 in den Dämpffäum 17. Die Abschlämmstutzen im Mantel 2 sind mit 32 und deren Absperrorgane mit 33 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

27 ι Patentansprüche:

1. Rohrbündel-Wärmeaustauscher, bestehend aus einem Rohrbündel zum Wärmeaustausch zwischen Stoffen großen Druckunterschiedes und einer Dampftrommel mit einem Flüssigkettsraum und einem Dampfraum, wobei der durch die Rohre des Rohrbündels strömende Stoff eine hohe Eingangstemperatur aufweist, der auf der Zuströmseite des heißen Stoffes liegende Rohrboden dünn ausgebildet und eine ihn entlastende Einrichtung vorhanden ist und wobei der in den Rohrbündel-Wärmeaustauscher eintretende kältere Stoff an den besagten dünnen Rohrboden herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5) des Rohrbündels quer und mittig durch die Dampftrommel (3) geführt sind, der Rohrbündel-Wärmeaustauscher (1) und die Dampftrommel (3) eine Einheit bilden, und die Rohre (5) über den dünnen Rohrboden (SJ auf der Zuströmseite des heißen Stoffes mit dem Mantel (2) des Rohrbündel-Wärmeaustauschers (1) und auf der Abströmseite des durch die Rohre (5) fließenden Stoffes über einen dünnen Rohrboden (7) mit der Oberseite des Mantels (4) der Dampftrommel (3) verbunden sind.

2. Rohrbündel- Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein, zwei oder mehr Rohrbündel-Wärmeaustauscher (1) mit einer einzigen Dampftrommel (3) eine Einheit bilden.

3. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurcn gekennzeichnet, daß die Rohre (5) unter Zugvorspannung eir.gebau ..ind.

4. Rohrbündel-Wärmeau'tauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, -ß die Rohre (5) von einem zylindrischen Innenmantel (8) umgeben sind, der gegen den Rohrboden (6) Aussparungen (9, 10) für eine räumliche Verbindung zwischen dem Wasserraum (14) außerhalb des Innenmantels (8) und dem Dampf-Wasser-Raum (19) innerhalb des Innenmantels (8) und eine Aussparung (20) gegen den Rohrboden (7) für eine räumliche Verbindung zwischen dem Dampf-Wasser-Raum (19) und dem Dampfraum (17) aufweist.

5. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch

4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungskanal « für das vom Wasserraum (14) in den Dampf-Wasser-Raum (19) fließende kalte Wasser durch die Aussparung (9). ein parallel zum Rohrboden (6) befindliches, kreisförmiges Leitblech (11), die gegenüber der Aussparung (9) vorhandene andere Aussparung (10). zwei axial verlaufende Trennbleche (13) und ein parallel zum Leitblech (11) eingesetztes Trennblech (12) gebildet ist. während ein Stromungskanal für den Auslaß des Dampf Wasser-Gemisches aus dem Dampf Wasser Raum (19) in den Dampf raum (17) durch eine — auf den Umfang des Innenmantels (8) he/ogene — teilweise, radiale Erweiterung (15) mit Ummantelung (16) des Innenmantels (8) gegen den Rohrboden (7). ein parallel zum Rohrboden (7) angeordnetes, kreisförrniges Leitblech (18) und die weitere Aussparung (20) gegeben ist.

6. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittshaube (25) für den heißen Stoff des Rohrbünclel-WärmeausfäUschers (1) eine Innenisolierungsschicht (26) besitzt, die den Rohrbodenrand (27) des Rohrbodens (6) isolierend abdeckt.

7. Rohrbündel-Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dicht oberhalb des Rohrbodenrandes (27), im radialen Bereich der Aussparung (10) des Innenmantels (8) im Mantel (2) des Rohrbündel-Wärmeaustauschers (1) ein oder mehrere Abschlämmstutzen (32) mit Absperrorganen (33) vorgesehen sind.