HEAT EXCHANGER, PARTICULARLY A STEAM-HEATED REHEATER

Abstract: 1. A heat exchanger, more particularly a stream-heated reheater, having a tube bunch for the heat-yielding medium which contains inert gases, the tube bunch extending vertically between a top distributing chamber and a bottom collecting chamber, the tube bunch being flowed through in the same direction, the medium condensing in the tubes and thus heating the medium operative on the outside of the tubes, characterised in that at least those tubes (1a) of the tube bunch (1) which are disposed in the edge zone and which are at risk from backflow pass through the tube plate (3a) of the collecting chamber (3) and extend at their end into a condensate collecting sump (8) which has a condensate overflow (9) disposed above the tube ends.

Description: Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere dampfbeheizten Zwischenüberhitzer, mit einem zwischen einer Verteil- und einer Sammelkammer angeordneten Rohrbündel für das wärmeabgebende, Inertgase enthaltende Medium, das in den Rohren kondensiert und hierdurch das die Rohre von aussen beaufschlagende Medium erwärmt. Derartige Wärmetauscher sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Da das aufzuwärmende Medium, beispielsweise der zu Uberhitzende Dampf, die aussenliegenden Rohre des Rohrbündels stärker beaufschlagt als die im Kern des Rohrbündels liegenden Rohre, ist die Kondensationswirkung des Dampfes im Rohrbündelkern geringer als in den Randgebieten. Dies führt dazu, dass am Ende der Kernrohre unter bestimmten Arbeitsbedingungen noch Restdampf austritt. Dieser Restdampf hat die Tendenz, in die Rohre des Randbereiches zurückzuströmen, da diese Rohre einer grösseren Temperaturdifferenz ausgesetzt sind und damit eine Saugwirkung auf den aus den Kernrohren austretenden Restdampf ausüben. Eine derartige Rückströmung von Restdampf, der aus dem hinteren Ende der Kernrohre des Rohrbündels austritt, ist unerwünscht, weil die Rückströmung nicht nur der Strömungsrichtung des Kondensats in den Aussenrohren des Rohrbündels entgegenwirkt und Kondensatpfropfen bilden kann, sondern auch im Dampf enthaltenes Inertgas zurückhält, das nicht kondensier bar ist und in den Rohren des Randbereiches auf diese Weise Inertgaspfropfen bildet, die im Extremfall eine grosse Kondensationsfläche blockieren und zu einem mit der Zeit zunehmenden Leistungsabfall des Wärmetauschers führen. Um diese bekannten Nachteile zu verhindern, wurden bereits Einbauten in die Rohre des Wärmetauschers vorgeschlagen, die durch eine unterschiedliche Drosselwirkung eine Vergleichmässigung bei der Verteilung des zu kondensierenden Dampfes bewirken sollen. Neben einem grossen technischen Aufwand haben diese Massnahmen den Nachteil, dass sie störanfällig sind, nur für einen bestimmten Lastfall optimal ausgelegt werden können und durch den unvermeidbaren Druckverlust einen generellen Leistungsabfall des Wärmetauschers zur Folge haben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Art eine Rückströmung des Restdampfes aus den Kernrohren des Rohrbündels mit einfachen technischen Mitteln und ohne eine Verschlechterung des Cesamtwirkungsgrades zu verhindern. Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die rückströmungsgefährdeten, im Randbereich liegenden Rohre des Rohrbündels durch die Rohrscheibe der Sammelkammer hindurchgeführt sind und mit ihrem Ende in eine Kondensat-Sammelwanne hineinragen, die mit einem oberhalb der Rohrenden liegenden Kondensat überlauf versehen ist. Durch die Verlängerung der Rohre des Rohrbündels, mindestens im rückströmungsgefährdeten Randbereich, über die Rohrscheibe der Sammelkammer hinaus und die Einführung dieser Rohrenden in eine Kondensat-Sammelwanne, die wegen des oberhalb der Rohrenden liegenden Kondensatüberlaufs im Betrieb des Wärme tauschers mit Kondensat gefüllt ist, wird ein Abschluss jedes rückströmungsgefährdeten Rohres erreicht, so dass aus den Kernrohren austretender Restdampf nicht in die Rohre des Randbereiches zurückströmen und dort zu den beschriebenen Funktionsstörungen führen kann. Die zur Verhinderung dieser Rückströmung eingesetzten Mittel sind denkbar einfach, da es lediglich erforderlich ist, bei neuen Wärmetauschern die Rohre des Rohrbündels länger auszubilden und durch die Rohrscheibe der Sammelkammer hindurchzuführen bzw. bei nachträglichen Umbauten an die vorhandenen Rohre Rohrstücke anzusetzen, die bis in die Kondensat-Sammelwanne herabreichen. Bei der Kondensat-Sammelwanne handelt es sich um ein einfaches Bauteil, das ohne Schwierigkeiten in der Sammelkammer des Rohrbündels untergebracht werden kann, so dass sich auch insoweit der technische Aufwand für den erfindungsgemässen Vorschlag in Grenzen hält. Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Kondensat-Sammelwanne ringförmig ausgebildet und ihr Kondensatüberlauf im Bereich der Kernrohre des Rohrbündels angeordnet. Die erfindungsgemässen Massnahmen werden somit auf einfache Weise auf die rückströmungsgefährdeten Rohre des Rohrbündels beschränkt. Um die Bildung eines Wasserschleiers beim Verlassen des Kondensats über den Kondensatüberlauf der Sammelwanne zu vermeiden, der das Abziehen der Inertgase erschweren würde, wird mit der Erfindung schliesslich vorgeschlagen, den Rand des Kondensatüberlaufs gezackt auszubilden. Hierdurch entstehen Kondensatsträhnen, die eine zuverlässige Absaugung der Inertgase nicht behindern. Mit der Erfindung wird insgesamt die Weiterbildung eines bekannten Wärmetauschers geschaffen, welche die Möglichkeit einer Rückströmung von aus den Kernrohren des Rohrbündels austretendem Restdampf in die Rohre des Randbereiches zuverlässig verhindert, so dass sich in diesen Randbereichsrohren keine Inertgase ansammeln können, wodurch zugleich eine Blockierung von Kondensationsflächen verhindert und ein mit der Zeit zunehmender Leistungsabfall des Wärmetauschers vermieden wird. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Wärmetauschers in einem Längsschnitt dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen stehenden dampfbeheizten Zwischenüberhitzer, der ein Bündel aus senkrecht verlaufenden Rohren 1 für das wärmeabgebende Medium, nämlich den Dampf umfasst. Am oberen Ende sind diese Rohre 1 an eine Verteilkammer 2 angeschlossen, am unteren Ende an eine Sammelkammer 3. Der Inertgase enthaltende Dampf wird der Verteilkammer 2 durch einen Stutzen 4 zugeführt. Das durch Wärmeabgabe in den Rohren 1 entstehende Kondensat gelangt in die Sammelkammer 3, aus der es durch einen Abfluss 5 abgezogen wird. Das aus den Rohren 1 gebildete Rohrbündel ist von einem Gehäusemantel 6 umgeben, dem beim Ausführungsbeispiel von unten her aufzuwärmender Dampf zugeführt wird, wie dies die beiden Pfeile in der Zeichnung erkennen lassen. Dieser Dampf beaufschlagt die Rohre 1 von aussen; der aufgewärmte Dampf verlässt den Gehäusemantel 6 durch einen Dampfstutzen 7. Da der zu überhitzende Dampf die aussenliegenden Rohre la des Rohrbündels stärker beaufschlagt als die im Kern des Rohrbündels liegenden Rohre lb, ist die Kondensationswirkung des wärmeabgebenden, durch den Stutzen 4 zugeführten Dampfes in den innenliegenden Rohren lb des Rohrbündelkernes geringer als in den aussenliegenden Rohren la. Unter bestimmten Arbeitsbedingungen kann deshalb aus dem unteren Ende der innenliegenden Rohre 1b neben Kondensat Restdampf austreten. Um zu verhindern, dass dieser aus den Rohren 1b austretende Restdampf in die aussenliegenden Rohre la zurückströmt, sind beim Ausführungsbeispiel diese rückströmungsgefährdeten, im Randbereich des Rohrbündels liegenden Rohre la durch die Rohrscheibe 3a der Sammelkammer 3 hindurchgeführt. Sie ragen mit ihrem Ende in eine Kondensat-Sammelwanne 8 hinein, die beim Ausführungsbeispiel somit ringförmig ausgeführt ist. In dieser Kondensat-Sammelwanne 8 wird ständig ein solcher Flüssigkeitsstand gehalten, dass durch das vorhandene Kondensat die einzelnen Enden der Rohre la abgeschlossen sind. Aus den Enden der innenliegenden Rohre 1b austretender Restdampf kann somit nicht in die untenliegenden Enden der aussenliegenden Rohre la eintreten. Der Flüssigkeitsstand wird dadurch gehalten, dass ein Kondensatüberlauf 9 oberhalb der Enden der Rohre la angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist der Rand des Kondensatüberlaufs 9 gezackt ausgebildet. Mit Hilfe dieses Kondensatüberlaufes 9 gelangt somit das aus den aussenliegenden Rohren la austretende, die Kondensat-Sammelwanne 8 über den Kondensatüberlauf 9 verlassende Kondensat gemeinsam mit den aus den innenliegenden Rohren lb austretenden Kondensat in die Sammelkammer 3 des Wärmetauschers, aus der es mittels des Abflusses 5 abgezogen wird. Bezugsziffernliste: 1 Rohr la aussenliegendes Rohr 1b innenliegendes Rohr 2 Verteilkammer 3 Sammelkammer 3a Rohrscheibe 4 Stutzen 5 Abfluss 6 Gehäusemantel 7 Dampfstutzen 8 Kondensat-Sammelwanne 9 Kondensatüberlauf

Claims: Ansprüche: 1. Wärmetauscher, insbesondere dampfbeheizter Zwischenüber hitzer, mit einem zwischen einer Verteil- und einer Sammelkammer angeordneten Rohrbündel für das wärmeab gebende, Inertgase enthaltende Medium, das in den Rohren kondensiert und hierdurch das die Rohre von aussen beauf schlagende Medium erwärmt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest die rückströmungsgefährdeten, im Randbereich liegenden Rohre (la) des Rohrbündels (1) durch die Rohr scheibe (3a) der Sammelkammer (3) hindurchgeführt sind und mit ihrem Ende in eine Kondensat-Sammelwanne (8) hinein ragen, die mit einem oberhalb der Rohrenden liegenden Kondensatüberlauf (9) versehen ist. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensat-Sammelwanne (8) ringförmig ausgebildet ist und ihr Kondensatüberlauf (9) im Bereich der Kernrohre (lb) des Rohrbündels (1) angeordnet ist. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Rand des Kondensatüberlaufs (9) gezackt ausgebildet ist.

Inventors: NOWAK, HUBERT, DIPL.-ING.
Applicants: BALCKE-DURR AG
Application year: 1986
Main classification: F28F13
IPC codes: F22G1