Verfahren und Abhitzedampferzeuger zum Erzeugen von Dampf mittels heisser Prozessgase

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Erzeugen von Dampf mittels heißer Prozessgase, insbesondere mittels bei der nicht katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen basierend auf der partiellen Oxidation bei hohen Drücken und hohen Temperaturen entstehenden Prozessgase, bei dem die Prozessgase zur Erzeugung von Sattdampf in einer Vielzahl von Einzelströmen mittels Rohren (3a,3b,4a,4b) durch einen mit Wasser (7) gefüllten stehenden Behälter (1) geführt und in Einzelströmen (11a, 28a) aus diesem abgezogen werden und aus dem Behälter Sattdampf (SD) abgeführt wird, sollen einfache Weise während der Dampferzeugung und unter Nutzung der Restwärme der aus dem Abhitzekessel austretenden Prozessgase die Vorteile einer Einzelabsperrung einzelner Prozessgasstränge erreichbar sein. Dazu ist vorgesehen, dass die aus dem Behälter abgezogenen Prozessgaseinzelströme (11a;28a) jeweils auf ein Rohr (13a, 14a, 15a) eines Doppelrohrwärmetauschers (12;27/12';27'; 29,30,31) geführt werden, dessen anderes Rohr (15b, 14b, 13b) mit einem anderen Fluidstrom (Wasser; Sattdampf) beaufschlagt wird, und dass zumindest das eine Rohr (13a, 14a, 15a) des Doppelrohrwärmetauschers gasausgangsseitig abgesperrt (18) werden kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Dampf mittels heißer Prozessgase, insbesondere mittels bei der nicht katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen basierend auf der partiellen Oxidation bei hohen Drücken und hohen Temperaturen entstehenden Prozessgase, bei dem die Prozessgase zur Erzeugung von Sattdampf in einer Vielzahl von Einzelströmen mittels Rohren durch einen mit Wasser gefüllten stehenden Behälter geführt und in Einzelströmen aus diesem abgezogen werden und aus dem Behälter Sattdampf abgeführt wird.

[0002] Aus der DE-OS 1 959 228 bzw. dem DE-Prospekt der Firma L. & C. Steinmüller GmbH "Anlagen- und Apparatebau -Komponenten und Kreisläufe" (1986), S. 18 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem die von einem Prozessreaktor herangeführten Prozessgase in Einzelströmen durch spiralig gewickelte Rohre eines dem Reaktor als Abhitzekessel nachgeschalteten Wärmetauschers geführt werden. Dabei sind mehrere spiralig gewickelte Rohre zur Spiralheizflächen zusammengefasst, die von einem Strömungsmantel unter Ausbildung einer kerzenartigen Baugruppe umgeben sind. Die Rohre werden einzeln aus dem Behälter herausgeführt und mit Sammlern verbunden. Die zusammengeführten Gasströme werden ggf. nach einer weiteren Abkühlung in einem seperaten Rohrbündelwärmetauscher einer Gaswäsche zugeführt. Aus dem Behälter wird am oberen Ende Sattdampf abgezogen. Dieser Sattdampf als Gesamtstrom wird einer nicht näher erläuterten Hochdruckheißdampferzeugung (Überhitzung mittels eines gefeuerten Überhitzers) zugeführt.

[0003] Als Kohlenwasserstoffe werden z.B. Gase und Öl oder Öl-Reststoffe (Residuals) eingesetzt. Bei der Vergasung von Erdgas (Natural Gas) ist die Verschmutzung der die Gase führenden Rohre relativ gering. Jedoch kann bei einem pulsierendem Brennerbetrieb im Reaktor oder bei Beimischung von Restchemikalien im Gas zumindest zeitweise eine höhere Verschmutzung, das sogenannte Fouling, auftreten.

[0004] Bei der Vergasung von Erdölen ausgehend von Rohöl bis hin zu den sogenannten Residuals mit steigendem Schwefelwasserstoff- und Schwermetallgehalten ergeben sich höhere Rußanteile im Prozessgas, die zu einer höheren Verschmutzungsneigung führen.

[0005] Bei der bekannten Verfahrensführung ist eine zwar gasaustrittsseitige Einzelabsperrung der einzelnen Rohrstränge des Behälters vorgeschlagen worden, die unter Betriebsbedingungen zu Abreinigungszwecken durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in den nicht abgesperrten Rohren des Behälters von Vorteil ist. Bei der bekannten Verfahrensführung scheiterte der Einsatz eines ungefeuerten Überhitzers im Prozessgasstrom bisher daran, dass es an einem Konzept für die gasseitige Abreinigung der Überhitzerheizflächen / Regelbarkeit der Heißdampftemperatur fehlte.

[0006] Im Falle des Einsatzes eines Rohrbündelwärmetauschers mit einer Vielzahl von gasseitig parallel geschalteten Einzelrohren für einen prozessgasseitig dem Abhitzekessel (Verdampfer) nachgeschalteten Speisewasservorwärmer muss wegen der fehlenden Einzelabsperrung am Rohrbündelwärmetauscher der gesamte aus Abhitzekessel und Speisewasservorwärmer bestehende Baueinheit zur Reinigung der einzelnen Gaswege im Speisewasservorwärmer außer Betrieb genommen werden. Außerdem ist bei diesem Konzept das Erosions-Risiko auf Grund der relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Volllast-Fall, zur Beherrschung der Teillast-Fälle, erheblich höher.

[0007] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem auf einfache Weise während der Dampferzeugung und unter Nutzung der Restwärme der aus dem Abhitzekessel austretenden Prozessgase die Vorteile einer Einzelabsperrung einzelner Prozessgasstränge erreichbar sind.

[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die aus dem Behälter abgezogenen Prozessgaseinzelströme jeweils auf ein Rohr eines Doppelrohrwärmetauschers geführt werden, dessen anderes Rohr mit einem anderen Fluidstrom beaufschlagt wird, und dass zumindest das eine Rohr des Doppelrohrwärmetauschers gasausgangsseitig abgesperrt werden kann.

[0009] Bei dieser Verfahrensführung kann auf einfache Weise eine gasaustrittsseitige Absperrung am Gasaustrittsende des der Nutzung der Restwärme dienenden Doppelrohrwärmetauschers erfolgen, ohne dass alle anderen Prozessgaseinzelströme betriebsmäßig abgeschaltet werden müssen. Durch die Absperrung wird die Strömungsgeschwindigkeit in den benachbarten Einzelströmen im Abhitzekessel und im Doppelrohrwärmetauscher erhöht und die die Einzelströme führenden Rohre werden sowohl im Abhitzekessel als auch im Doppelrohrwärmetauscher infolge der Geschwindigkeitserhöhung von Ablagerungen abgereinigt.

[0010] Die Absperrung kann als reine Einzelabsperrung erfolgen; es ist jedoch auch denkbar eine geringe Anzahl von Doppelrohrwärmetauschern gasausgangsseitig zusammenzuführen und die Absperrung nach der Zusammenführung vorzunehmen. Auch diese Verfahrensführung stellt im Vergleich zum Abschalten eines ganzen Rohrbündelwärmetauschers noch eine Einzelabsperrung dar.

[0011] Doppelrohrwärmetauscher sind an sich bekannt (vgl. VDI-Wärmeatlas 1953 - Überschlägliche Wärmedurchgangszahlen bei einigen Wärmetauscherbauarten Bl. C b 5). Sie bestehen vorzugsweise aus mindestens zwei koaxialen Doppelrohrabschnitten, deren innenliegende Rohrabschnitte über einen -ggfl. lösbaren- Verbindungsbogen und deren außenliegende Rohrabschnitte über einen sich senkrecht zu den Doppelrohrabschnitten erstreckenden Verbindungsbogen miteinander verbunden sind.

[0012] Der Doppelrohrwärmetauscher kann vorzugsweise als Speisewasservorwärmer für das dem Behälter zuzuführende Wasser eingesetzt werden. In diesem Fall wird das andere Rohr zumindest eines Teils der Doppelrohrwärmetauscher mit dem dem Behälter zuzuführenden Speisewasser zur Vorwärmung des Speisewassers beaufschlagt.

[0013] Andererseits ist es auch möglich, dass das andere Rohr zumindest eines Teils der Doppelrohrwärmetauscher mit aus dem Behälter abgezogenen Sattdampf beaufschlagt wird, um Heißdampf (überhitzten Dampf) zu erzeugen.

[0014] Beide Möglichkeiten können aber auch kombiniert werden, indem ein Prozessgaseinzelstrom zunächst über einen mit Sattdampf beaufschlagten Doppelrohrwärmetauscher und danach über einen mit Speisewasser beaufschlagten Doppelrohrwärmetauscher geführt wird.

[0015] Besonders zweckmäßig ist es, dass zur Regelung der Gasaustrittstemperatur aus dem Abhitzekessel die Gaseintrittstemperatur eines jeden Doppelrohrwärmetauschers gemessen wird und die gemessenen Werte gemittelt und in Abhängigkeit von dem Mittelwert der Prozessgaseintrittstemperaturen in den einzelnen Doppelrohrwärmetauschern der Wasserstand im Behälter und damit die die Wärmeaufnahme der Rohre im Behälter bestimmende Eintauchtiefe der Rohre geregelt wird.

[0016] Die Erfindung richtet sich auch auf einen Abhitzedampferzeuger zur Erzeugung von Dampf mittels heißer Prozessgase, insbesondere mittels bei der nicht katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen basierend auf der partiellen Oxidation bei hohen Drücken und hohen Temperaturen entstehenden Prozessgase, mit einem Abhitzekessel einschließlich eines mit Wasser in vorgegebener Höhe gefüllten stehenden Behälters, einer Vielzahl von im Behälter angeordneten und mit den Prozessgasen beaufschlagbaren und aus dem Behälter herausgeführten Rohren und einer Einrichtung zum Abziehen von Sattdampf aus dem Behälter.

[0017] Der Abhitzedampferzeuger ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass jedes aus dem Behälter des Abhitzekessels herausgeführte Rohr mit dem einen Rohr eines Doppelrohrwärmetauschers verbunden ist, dessen anderes Rohr mit einem anderen Fluidstrom wie z. B. Wasser oder Sattdampf beaufschlagbar ist und dessen eines Rohr mittels eines Ventils absperrbar ist.

[0018] Die Ansprüche 7 bis 16 richten sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Abhitzedampferzeugers.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Abhitzedampferzeuger in verschiedenen Ausführungsformen sollen nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1

eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampferzeugers, bei dem den Einzelrohren im Abhitzekessel je ein Doppelrohrwärmetauscher mit vertikal angeordneten Koaxial-Doppelrohrabschnitten zugeordnet ist, wobei die beiden Wärmetauscher gasseitig und wasserseitig parallel geschaltet sind,

Fig. 2

eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampferzeugers, wobei Einzelrohren im Abhitzekessel jeweils ein Doppelrohrwärmetauscher mit sich horizontal erstreckenden koaxialen Doppelrohrabschnitten zugeordnet ist, die gasseitig und wasserseitig parallel geschaltet sind,

Fig. 3

eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampferzeugers, bei dem die Einzelrohre im Abhitzekessel jeweils mit zwei gasseitig hintereinander geschalteten Doppelrohrwärmetauschern bzw. - abschnitten verbunden sind, von denen der erste als Überhitzer und der zweite als Speisewasservorwärmer geschaltet ist, und

Fig. 4

einen Schnitt durch die Doppelrohrwärmetausch-Baugruppe gemäß Fig. 3 in Blickrichtung der Pfeile IV-IV in Fig. 3.

[0020] Der in der Fig. 1 gezeigte Dampferzeuger weist einen Abhitzekessel 1 mit stehendem Behälter auf, in dessen Wasserraum 2 eine Vielzahl von Kerzen 3 angeordnet ist. Der Einfachheit halber sind in der Fig. 1 nur zwei Kerzen 3 und 4 dargestellt. Jede Kerze weist mehrere spiralig ineinander gesteckte Rohre auf (Kerzen mit nur einem Rohr sind ebenfalls möglich). Der Einfachheit halber sind in der Fig. 1 der Kerze nur zwei Rohre 3a und 3b und der Kerze 4 nur zwei Rohre 4a und 4b zugeordnet. Die spiralig ineinander gesteckten Rohre sind jeweils von einem Strömungsleitzylinder (Mantel) 3c bzw. 4c umgeben. Jedes der Spiralrohre ist mit einem Einlauf 3d und 4d verbunden. Diese öffnen sich zu einer Prozessgasverteilungskammer 5, die über einen Anschlussstutzen 6 von einem nicht gezeigten Reaktor mit Prozessgas PG beaufschlagt wird.

[0021] In dem Innenraum 2 wird ein Wasserstand 7 aufrechterhalten. Über einen Verteiler 8 wird Speisewasser längs der Innenfläche des Abhitzekessels zugeführt und strömt von unten in die Kerzen 3 bzw. 4 ein (vgl. die Pfeile im Abhitzekessel). Über eine Abzugseinrichtung 9 wird Sattdampf SD aus dem Abhitzekessel abgezogen. Um am Eintritt der Gase in die Rohre der Kerzen 3 und 4 eine besonders gute Kühlung zu erreichen, ist im Eintrittsbereich eine Wasserkühlung im Naturumlauf vorgesehen, dem ein durch eine Pumpe 10 bewirkter Zwangsumlauf überlagert ist.

[0022] Das Rohr 3a ist über eine Verbindungsleitung 11a mit einem Doppelrohrwärmetauscher 12 verbunden. Der Doppelrohrwärmetauscher 12 besteht aus drei vertikal angeordneten koaxialen Doppelrohrabschnitten 13, 14 und 15. Die Verbindungsleitung 11a ist mit dem Innenrohr 13a des Abschnittes 13 verbunden. Die Innenrohre 13a, 14a und 15a der Abschnitte 13, 14 und 15 sind über Bogenabschnitte 16 bzw. 17 in der Fig. 1 gezeigten Weise miteinander verbunden. Die Bogenabschnitte 16 und 17 können auf ihrer Innenseite mit einer Erosionsschutzschicht zur Erhöhung der Standzeit versehen sein. Auch können die Bögen mit einer gegenüber den geradzylindrischen Innenrohrabschnitten größeren Wandstärke versehen sein, um denselben Effekt zu erreichen. Das Innenrohr 15a ist über eine durch ein Ventil 18 absperrbare Leitung 19 mit einem Sammler 20 verbunden. Der Sammler 20 ist über eine Leitung 21 mit einem nicht gezeigten Gaswäscher verbunden.

[0023] Die Außenrohre 13b, 14b und 15b sind über sich senkrecht zu den Doppelrohrabschnitten erstreckende Verbindungsleitungen 22 bzw. 23 miteinander verbunden. Das Außenrohr 15b wird von einem mit Speisewasser beaufschlagten Verteiler 24 her mit Speisewasser versorgt. In der Verbindungsleitung vom Sammler 24 zum Außenrohr 15b ist eine Armatur 18' angeordnet, mit der bei Schließung des dem Gasweg des Doppelrohrwärmetauschers zugeordneten Ventils 18 der Wasserzulauf zum Doppelrohrwärmetauscher 12 zumindest gedrosselt werden kann. Eine solche Drosselung ist vorteilhaft, um zu verhindern, dass sich beim Absperren einzelner Gaswege auf Grund des sich wasserseitig vermindernden Druckverlustes um die Rohre eine zu große Schieflage zwischen den beheizten und unbeheizten Strängen bzw. Wegen ergibt.

[0024] Zur Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten vom Prozessgas zum Wasser sind die gasführenden Innenrohre in bevorzugter Ausgestaltung mit einer Außenberippung versehen, wie sie schematisch als Außenberippung 13a' am Innenrohr 13 des Doppelrohrwärmetauschers 12 in Fig. 1 dargestellt ist. (Eine solche Außenberippung kann auch bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 und 4 eingesetzt werden, um den Wärmeübergang vom Prozessgas zum zu überhitzenden Dampf zu verbessern). Das Speisewasser strömt über Verbindungsrohr 23, Außenrohr 14b, Verbindungsrohr 22, Außenrohr 13b und über eine Leitung 25 zu einem Sammler 26, der über eine oder mehrere Leitungen mit dem Verteiler 8 im Inneren des Abhitzekessel 1 verbunden ist.

[0025] In entsprechender Weise ist das Rohr 4 über einen entsprechende gestalteten Doppelrohrwärmetauscher 27 mit dem Sammler 20 für das Prozessgas, dem Verteiler 24 und dem Sammler 26 für das Speisewasser verbunden.

[0026] Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dadurch, dass die gewendelten Rohre Rückführleitungen 4aa bzw. 3aa aufweisen, die vom oberen Ende der Kerze 4 bzw. 3 zum unteren Ende der Kerze geführt werden und dass die Doppelrohrabschnitte der Doppelrohrwärmetauscher 12' und 27' sich horizontal erstrecken, wobei der Wärmetauscher 27' wie der Wärmetauscher 27 bei Fig. 1 über eine Leitung 28a mit dem zugeordneten Rohr 4a der Kerze 4 verbunden ist.

[0027] Den Rohren 3b und 4b sind bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 in entsprechender Weise Doppelrohrwärmetauscher zugeordnet.

[0028] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 sind ebenfalls Rückführleitungen 4aa und 3aa vorgesehen. Jedem Einzelstrang bzw. Einzelrohr wird ein Doppelrohrwärmetauscher 29 nachgeschaltet, der aus einem Überhitzerabschnitt 30 und einem Vorwärmabschnitt 31 besteht. Das Innenrohr des oberen Doppelrohrabschnitts 13 des Überhitzerabschnitts 30 wird über Leitung 28a mit dem Prozessgas beaufschlagt, während das Außenrohr des in der Fig. 3 gezeigten unteren Doppelrohrabschnitts 15 über einen Verteiler 32 mit von der Entnahmeeinrichtung 9 über Leitung 33 herangeführtem Sattdampf beaufschlagt wird. Der in dem Überhitzerabschnitt 30 überhitzte Dampf wird aus dem Außenrohr des oberen Abschnitts 13 des Überhitzers über einen Sammler 34 und eine Leitung 35 abgeführt.

[0029] Das den Überhitzerabschnitt 30 verlassende Prozessgas tritt in das Innenrohr des oberen Doppelrohrabschnitts 13 des Vorwärmabschnitts 31 ein und wird einem Sammler 20 zugeführt, von dem es zur Gaswäsche geführt wird.

[0030] Das Außenrohr des unteren Doppelrohrabschnitts 15 des Vorwärmerabschnitts 31 wird von einem Verteiler 24 mit Speisewasser beaufschlagt. Das aus dem oberen Doppelrohrabschnitt 13 des Vorwärmers 31 abgezogene vorgewärmte Speisewasser wird über einen Sammler 26 dem Verteiler 8 im Abhitzekessel zugeleitet. Die Pfeile an den Verteilern 24 und 32 deuten an, dass von hier aus die entsprechenden Doppelrohrwärmetauscher für die anderen Einzelrohre bzw. Stränge mit Speisewasser bzw. Sattdampf aus dem Abhitzekessel versorgt werden und die Pfeile an den Sammlern 20, 26 und 34 deuten an, dass hier Prozessgase, vorgewärmtes Speisewasser bzw. überhitzter Dampf gesammelt werden.

[0031] Den Rohren 3a, 3b und 4b ist in entsprechender Weise je ein Doppelrohrwärmetauscher zugeordnet.

[0032] Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV in der Fig. 3 zur Darstellung, dass die vier Doppelrohrwärmetauscher 29, die den nur beispielsweise im Abhitzekessel 1 dargestellten vier Gaswegen entsprechen, modulartig nebeneinander angeordnet werden können, wobei die Bestandteile des einzelnen Doppelrohrwärmetauschers 29 sich in einer vertikalen Ebene erstrecken und die beispielhaften vier Wärmetauscher in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Dies führt zu einer äußerst kompakten Bauweise. Die Modulbauweise führt auch zu Minimierung evtl erforderlicher Austauschzeiten und / oder zu Minimierung der Ersatzteilhaltung.

[0033] Eine solche kompakte Bauweise kann auch bei Nebeneinanderanordnung der Doppelrohrwärmetauscher der Fig. 1 und 2 erreicht werden.

[0034] Die Verwendung von Geradrohren für die Doppelrohrabschnitte der Doppelrohrwärmetauscher führt bei allen Ausführungsformen zur Verringerung der Erosion und damit zu einer höheren Verfügbarkeit bzw. Standzeit.

[0035] Zur Regelung der Heißgasaustrittstemperatur aus dem Ahitzekessel wird mittels jedem Strang einzeln zugeordneten Messeinrichtungen TI die Austrittstemperatur des einzelnen Stranges aus dem Abhitzekessel 1 erfasst. Die Messwerte werden in einer Kontrolleinrichtung CON gemittelt. Dieser Kontrolleinrichtung CON wird auch das Ausgangssignal einer Wasserstandsmesseinrichtung LT zugeführt. Der Kontrolleinrichtung CON kann bei Bedarf auch noch die Heißdampftemperatur nach Sammler 34 über eine Messeinrichtung TIC aufgeschaltet werden. Die Kontrolleinrichtung CON steuert in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert eine in der Speisewasserzuführung vorgesehene Speisewasserpumpe 36 an, um den Wasserstand 7 im Kessel und damit die Eintauchtiefe der Rohre und damit deren die Gasaustrittstemperatur bestimmenden Wärmeaufnahme einzustellen.

[0036] Bei dieser Verfahrensführung ist es zweckmäßig, dass der im Regelbereich des Wasserstandes möglicher Weise aus dem Siedewasser im Behälter des Abhitzekessels ragende Teil der spiralförmigen Heizfläche (Kerze) aus Edelstahl gefertigt ist, um eine bei Einsatz von Ferriten kritische Heißwasserkorrosion (Abplatzen der Magnetitschutzschicht) zu vermeiden. Der stets im Wasser eingetauchte Teil kann hingegen aus ferritischem Material gefertigt sein.

[0037] Die Trapezsymbole 37 und 38 in den Leitungen 3a und 4b im Abhitzekessel 1 bzw. in den Doppelrohrwärmetauschern 12, 27, 29 sollen andeuten, dass hier in Gasströmungsrichtung gesehen, d.h.nach der kleineren Trapezdeckfläche, eine Querschnittsverengung stattfinden soll, um die Strömungsgeschwindigkeit in den nachfolgenden Rohren bzw. Rohrabschnitten zu erhöhen. Die Durchmesser der nachfolgenden Rohre bzw. Rohrabschnitte sind jeweils entsprechend der Querschnittsverengung kleiner, d.h. sowohl im Verdampfer (Abhitzkessel) als auch in den Doppelrohrwärmetauschern, die einen Vorwärmer oder einen Überhitzer bilden, erfolgt vorzugsweise eine Rohrabstufung.

[0038] Die Doppelstrichsymbole 39 stellen sogenannte Brillensteckscheiben dar, die zur Einstellung des Teillastverhaltes verwendet werden können. Das in den Fig. 1 bis 3 verwendete Symbol 40 soll andeuten, dass die Verbindungsbögen auf einfache Weise an die Innenrohre der koaxialen Doppelrohrabschnitte angeflanscht sein können.

[0039] Wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben können bei den Beispielen nach Fig.1 und 2 die beiden Leitungen 19 der Wärmetauscher 12,27 bzw. 12',27' vor dem Prozessgasssammler 20, an den auch die den anderen Rohren 3b und 4b zugeordneten Doppelrohrwärmetauscher gasseitig angeschlossen sind, zusammengeführt und vor dem Sammler durch ein einzige Ventil 18 abgesperrt werden. Es erfolgt hier keine reine Einzelabsperrung, sondern eine gleichzeitige Apsperrung von zwei Doppelrohrwärmetauschern, die gegenüber einer Absperrung einer großen Anzahl von Prozessgasrohren auch noch als "Einzelabsperrung" im Sinne der vorliegenden Erfindung zu werten ist.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Dampf mittels heißer Prozessgase, insbesondere mittels bei der nicht katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen basierend auf der partiellen Oxidation bei hohen Drücken und hohen Temperaturen entstehenden Prozessgase, bei dem die Prozessgase zur Erzeugung von Sattdampf in einer Vielzahl von Einzelströmen mittels Rohren durch einen mit Wasser gefüllten stehenden Behälter geführt und in Einzelströmen aus diesem abgezogen werden und aus dem Behälter Sattdampf abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die aus dem Behälter abgezogenen Prozessgaseinzelströme jeweils auf ein Rohr eines Doppelrohrwärmetauschers geführt werden, dessen anderes Rohr mit einem anderen Fluidstrom beaufschlagt wird, und dass zumindest das eine Rohr des Doppelrohrwärmetauschers gasausgangsseitig abgesperrt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das andere Rohr zumindest eines Teils der Doppelrohrwärmetauscher mit dem dem Behälter zuzuführenden Speisewasser zur Vorwärmung des Speisewasser beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das andere Rohr zumindest eines Teils der Doppelrohrwärmetauscher mit aus dem Behälter abgezogenen Sattdampf beaufschlagt wird, um Heißdampf (überhitzten Dampf) zu erzeugen.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Prozessgaseinzelstrom zunächst über einen mit Sattdampf beaufschlagten Doppelrohrwärmetauscher und danach über einen mit Speisewasser beaufschlagten Doppelrohrwärmetauscher geführt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Regelung der Gasaustrittstemperatur aus dem Abhitzekessel die Gaseintrittstemperatur eines jeden Doppelrohrwärmetauschers gemessen wird und die gemessenen Werte gemittelt und in Abhängigkeit von dem Mittelwert der Prozessgaseintrittstemperaturen in die einzelnen Doppelrohrwärmetauscher der Wasserstand im Behälter und damit die die Wärmeaufnahme der Rohre im Behälter bestimmende Eintauchtiefe der Rohre geregelt wird.

6. Abhitzedampferzeuger zur Erzeugung von Dampf mittels heißer Prozessgase, insbesondere mittels bei der nicht katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen basierend auf der partiellen Oxidation bei hohen Drücken und hohen Temperaturen entstehenden Prozessgasen mit einem Abhitzekessel einschließlich eines mit Wasser in vorgegebener Höhe gefüllten stehenden Behälters, einer Vielzahl von im Behälter angeordneten und mit dem Prozessgasen beaufschlagbaren und aus dem Behälter herausgeführten Rohren und einer Einrichtung zum Abziehen von Sattdampf aus dem Behälter,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes aus dem Behälter des Abhitzekessels herausgeführte Rohr (3a, 11a) mit dem einen Rohr (13a, 14a, 15a) eines Doppelrohrwärmetauschers (12) verbunden ist, dessen anderes Rohr (13b, 14b, 15b) mit einem anderen Fluidstrom (24; 32) beaufschlagbar ist und dessen eines Rohr mittels eines Ventils (18) absperrbar ist.

7. Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Doppelrohrwärmetauscher (12; 27; 12'; 27'; 29, 30, 31) aus mindestens zwei koaxialen Doppelrohrabschnitten (13, 14; 15) besteht, deren innenliegende Rohrabschnitte (13a; 14a; 15a) über einen Verbindungsbogen (16; 17) und deren außenliegenden Rohrabschnitte (13b; 14b; 15b) über einen sich senkrecht zu den Doppelrohrabschnitten erstreckende Verbindungsrohr (22; 23) miteinander verbunden sind.

8. Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die innenliegenden Rohrabschnitte (13a; 14a; 15a) mit dem Prozessgas (PG) und die außenliegenden Rohrabschnitte (13b; 14b; 15b) mit dem anderen Fluid beaufschlagbar sind.

9. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das andere Rohr (13b; 14b; 15b; 12; 27; 12'; 27') mit Speisewasser (24) beaufschlagbar ist.

10. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das andere Rohr (13b; 14b; 15; 30) mit Sattdampf (SD) beaufschlagbar ist.

11. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Prozessgasströmen zugeordnete Doppelrohrwärmetauscher (12, 27; 12'; 27') sowohl prozessgasseitig als auch fluidseitig parallel geschaltet sind.

12. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Prozessgasrohr (4; 28a) mit einem mit Sattdampf (SD) beaufschlagbaren Doppelrohrwärmetauscher bzw. Doppelrohrwärmetauscherabschnitt (30) verbunden ist, der gasseitig mit einem mit Speisewasser beaufschlagbaren Doppelrohrwärmetauscher bzw. Doppelrohrwärmetauscherabschnitt (31) verbunden ist.

13. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Doppelrohrwärmetauscher (12'; 27'; 29) derart angeordnet sind, dass sich ihre konzentrischen Doppelrohrabschnitte (13; 14; 15) vertikal (Fig. 1) oder horizontal (Fig. 2; Fig. 3) erstrecken.

14. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die konzentrischen Doppelrohrabschnitte (13; 14; 15) und ihre Verbindungsrohre (16, 17; 22, 23) eines Doppelrohrwärmetauschers in einer Ebene angeordnet sind und mehrere Doppelrohrwärmetauscher (12; 27; 12'; 27'; 29, 30, 31) zu Baugruppen mit zueinander parallelenen Ebenen zusammengefasst sind und die Doppelrohrwärmetauscher gasausgangsseitig mit einem gemeinsamen Sammler (20) und fluideingangsseitig und -ausgangsseitig mit gemeinsamen Verteilern (24; 32) bzw. gemeinsamen Sammlern (26; 34) verbunden sind.

15. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von dem Prozessgasen durchströmten Rohre (3a,3b,4a,4b) im Abhitzekessel (1) als Spiralrohre ausgebildet sind, von denen zumindest ein Teil gruppenweise ineinandergedreht sind.

16. Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von dem Prozessgasen nacheinander durchströmten Innenohre (13a,14a,15a) der Doppelrohrwärmetauscher unterschiedliche kleiner werdende (38) Durchmesser aufweisen.

Zeichnung