Verfahren zum Betriebe von Röhrengaserhitzern und Röhrengaserhitzer zur Ausführung dieses Verfahrens. Sollen technische Gme oder Luft in Röh ren, welche um einen Feuerraum angeordnet sind, durch Rauchgase von flüssigem oder festem Brennstoff, auf einige hundert Grad Celsius erhitzt werden, so ist dies mit Schwierigkeiten verbunden, weil infolge der schlechten Wärmeübergangszahlen auf der Rohrinnenseite die Rohrwandtemperaturen oft unzulässig hoch werden.
Dies ist um so mehr der Fall, je höher die Feuerraumtempe- ratur ist, der die Rohre ausgesetzt sind. Wird dann ein solcher Gaserhitzer bezw. dessen Brenner zudem noch mit hochvorgewärmter Verbrennungsluft betrieben, so ergibt sich im Feuerraum infolge dieser Vorerwärmung eine besonders hohe Temperatur, so dass die Erhitzerrohre erst recht ;gefährdet sind.
Es ist schon vorgeschlagen worden, einen Teil der abgehenden Rauchgase wieder in den Brennraum zurückzuführen und diesen Teil mit,den frischen, heissen Feuergasen zu mischen. Dabei hat es sich gezeigt, dass für eine wirkungsvolle Mischung besondere, dem Feuerraum und den Brennern angepasste Vor kehrungen .getroffen werden müssen. Ins besondere ist dies bei Verbrennungsvorgän gen nötig, welche mit verhältnismässig hoch vorgewärmter Verbrennungsluft von bei spielsweise einigen<B>1,00'</B> C arbeiten.
Damit nämlich in solchen Fällen :die Wärmeüber tragung an die den Feuerraum umgebenden Rohre durch .direkte Strahlung nicht zu gross wird, muss sofort nach .dem Entstehen der Brennflamme die Flammentemperatur herab gesetzt werden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfah ren zum Betriebe von Röhrengaserhitzern, bei welchen -die Rohre von den zu heizenden Gasen durchströmt werden und vorgewärmte Frischluft für die Verbrennung des Brenn stoffes verwendet, sowie ein Teil der Rauch gase zwang läufig in den Feuerraum zurück geführt wird.
Die Erfindung betrifft ferner einen Röhrengaserhitzer zur Ausführung dieses Verfahrens. Zweck der Erfindung ist, unter Ausnutzung der vorstehend erwähnten Erkenntnis ein Verfahren zu schaffen, wel- ehes in wirksamer Weise die Temperatur im Feuerraum solcher Röhrengaserhitzer herab zusetzen gestattet, so .dass die Erhitzerrohre von der Strahlungswärme der den Feuerraum durchströmenden Heizgase nicht mehr unzu lässig hoch erhitzt werden.
Zu diesem Be- hufe werden gemäss vorliegender Erfindung die rückgeführten Rauchgase in mindestens zwei Strömen in den Feuerraum des Er- hitzers geleitet, und zwar derart, dass der eine Strom längs des den eigentlichen Feuer raum begrenzenden, der Strahlungswärme der diesen Raum durchströmenden Heizgase aus gesetzten Teils der Erhitzerrohre strömt und dass der andere Strom unmittelbar allseitig über einer Heizflamme eintritt.
Ferner wird die sich mit den Brenngasen mischende, rück geführte Rauchgasmenge so gross bemessen, dass die Temperatur der Heizgase am Ein tritt in den von den zu heizenden Rohren begrenzten Raum bereits derart tief ist, dass die von rückgeführten Rauchgasen bestriche nen Rohre von der Strahlungswärme der Heizgase im Feuerraum nicht mehr unzu lässig hoch erhitzt werden können.
Ein Röhrengaserhitzer zur Ausführung dieses Verfahrens weist gemäss vorliegender Erfin dung einen .die Brennkammer begrenzenden Körper auf, der mit Durchlässen zum Ein führen der unmittelbar über die Heizflamme zu leitenden Rauchgase versehen ist, wobei iLZittel vorgesehen sind, welche die freie Durchtrittsfläehedieser Durchlässe zu ändern gestatten.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungs form eines Röhrengaserhitzers zur Ausfüh- rung-des beanspruchten Verfahrens beispiels weise in vereinfachter Darstellung veran schaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch den Erhitzer und Fix. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Der gezeigte Röhrengaserhitzer weist einen zentralen Feuer- und Abgasraum 1 auf, in den als Leitvorrichtung für die Feuergase dienende, zylindrische Blechkörper 2, 3 koaxial zur 112ittelaxe des Raumes 1 ein gebaut sind. Im untern Teil des Feuerraumes ist ein mit Schlitzen 4 versehener Körper 5 angeordnet, welcher .den eigentlichen Brenn- raum 6 begrenzt, in -elchen Brenner 7 ragen. Die Zuführung von vorgewärmter Frischluft in den Brennraum 6, deren Längsaxe mit derjenigen .des Feuerraumes 1 zusammen fällt, erfolgt in dessen Axrichtung durch eine Leitung B.
Im Feuer- und Abgasraum 1 ,sind strahlenförmig um dessen Axe eine grosse Anzahl von Erhitzerröhren 9 angeord net, von .denen jedes eine Schlange bildet. Die Axen dieser Schlangen liegen in senk rechten Ebenen. Die innersten Stränge all dieser Rohre 9 begrenzen zusammen den eigentlichen Feuerraum.
Die verschiedenen Rohre 9 sind unten an eine gemeinsame, ring förmige Verteilleitung 10 für das zu er hitzende Gas und .oben an eine gemeinsame, ringförmige ,Sammelleitung 11 für das er hitzte Gas angeschlossen. Die Rauchgase durchströmen den Feuer- und Abgasraum 1 in Richtung der Pfeile A;
ein Teil derselben strömt durch eine Leitung 121 ab, während der übrige Teil von einer als Gebläse aus- @0-ebildeten Fördervorrichtung 1? durch eine Leitung 13 mit eingebauter Reglerklappe 14 ;an.gesaugt und durch eine Leitung 15 in den Feuerraum 1 rückgeführt wird. Die Rück führung in diesen Raum erfolgt in<I>zwei</I> :
Strö men, von denen der eine vorerst in einen ,den Körper 5 umgebenden Ringraum 16 gelangt und hernach längs des der Strahlungswärme der im Feuerraum 1 aufsteigenden Heizgase ausgesetzten Teils der Erhitzerrohre 9, das heisst also längs des innersten iStranges dieser Rohre 9, .geleitet wird, so dass sich vor diesen Rohren ein dieselben vor der direkten Ein- irkung der Heizgase schützender Schleier kälterer Gase bildet.
Diesem Rauehgasstrom wird von im Ringraum 1.6 angeordneten Leit- scha.ufeln 17 ein gewisser Drall erteilt. Der zweite Strom rückgeführter Gase tritt durch die Schlitze 4 des Körpers 5 in den zylin drischen Brennraum 6 ein. Die Schlitze 4 sind so geformt und an geordnet, dassdieser zweite Strom zur Breniraumage symmetrisch in den Raum 6 eintritt, und zwar unmittelbar über der Heiz flamme, die sich in diesem Raume gebildet hat.
Zweckmässig werden die verschiedenen, für die rückgeführten Rauchgase in Betracht kommenden Durchlässe so bemessen, .dass die Menge der rückgeführten Rauchgase, welche durch den Ringraum 116 strömt, etwa ein Viertel derjenigen beträgt, welche,durch die Schlitze 4 in den Brennraum 6 gelangt. Ein einstellbarer Schieber 18, welcher den Kör per 5 umgibt und welcher mit -Schlitzen 19 (Fig. 2) versehen ist, gestattet, :die in den Brennraum 6 gelangende Raucbgasmenge zu regeln.
Die Verstellung :des Schiebers 1:8 wird von einem in den Feuerraum 1 eingebauten Thermostat 2.0 beherrscht, der den Gang eines Motors 21 beeinflusst. Dieser steht durch ein Gestänge 22 mit dem Schieber 1.8 in Wirkungsverbindung.
Bei dem beschriebenen Röhrengaserhitzer bilden die in den Brennraum 6 gelangenden Rauchgase über der ganzen Heizflamme, die in diesem Raum vorhanden ist, eine kältere Schicht, durch welche die heissen Feuergase hindurch müssen, so dass sie infolge Mischung sofort eine Abkühlung erfahren.
Im Brenn- raum 6 findet eine rasche und gründliche Mischung der rückgeführten Rauchgase mit den heissen Feuergasen statt, so dass die Tem peratur dieses die Heizgase bildenden Ge misches beim Eintritt in den Feuerraum 1 bereits gleichmässig auf ein solches Mass, bei spielsweise 1000 bis<B>1200'C,</B> gesunken ist, dass die Rohre 9, deren innerster Strang überdies von den aus .dem Ringraum 16 kom menden Rauchgasen von beispielsweise 500 bis<B>700'C</B> bestrichen wird, von der Strah- lungswärme der im Raum 1 hachsteigenden Heizgase nicht mehr :derart erhitzt werden können, dass sie gefährdet wären.
Selbstverständlich hängen die rückgeführ ten Rauchgasmengen, sowie die zulässigen Temperaturen weitgehend von den Eigen schaften und zulässigen Wärmebeanspru- öhungen der für .die hitzebeständigen Gas erhitzerrohre verwendeten Baustoffe ab.
23 bezeichnet einen Thermostat, welcher die durch :die Schlitze 4 oder den Ringraum 16 .:strömende Rauehgasmenge, oder beide Mengen zusammen, in nicht gezeigter Weise in Abhängigkeit von der Temperatur der Rohre 9 zu regeln gestattet.
Das Ganze kann auch :derart ausgebildet sein, dass sowohl der Thermostat 2,0, als auch der Thermostat 23 die :durch den Ringraum 16 strömende Menge, oder sogar gleichzeitig beide Ströme rückgeführter Rauchgase regeln kann. Ferner kann :das Ganze derart aus gebildet sein, dass auch den durch die Schlitze 4 strömenden Rauchgasen ebenfalls ein schwacher Drall erteilt wird.
Process for operating tubular gas heaters and tubular gas heaters for carrying out this process. If technical Gme or air in tubes, which are arranged around a furnace, are heated to a few hundred degrees Celsius by flue gases from liquid or solid fuel, this is associated with difficulties because the tube wall temperatures often due to the poor heat transfer coefficients on the inside of the tube become impermissibly high.
This is all the more the case the higher the furnace temperature to which the pipes are exposed. Then such a gas heater BEZW. If the burner is also operated with highly preheated combustion air, this preheating results in a particularly high temperature in the furnace, so that the heater tubes are even more at risk.
It has already been proposed that part of the outgoing flue gases be returned to the combustion chamber and that this part be mixed with the fresh, hot fire gases. It has been shown that for an effective mixture, special precautions must be taken that are adapted to the combustion chamber and the burners. This is particularly necessary in the case of combustion processes which work with comparatively highly preheated combustion air of, for example, a few <B> 1.00 '</B> C.
To ensure that in such cases: the heat transfer to the pipes surrounding the furnace due to direct radiation is not too great, the flame temperature must be reduced immediately after the combustion flame has arisen.
The invention relates to a procedural Ren for the operation of tubular gas heaters, in which -the pipes are traversed by the gases to be heated and preheated fresh air is used for the combustion of the fuel, and some of the flue gases are inevitably returned to the furnace.
The invention also relates to a tubular gas heater for carrying out this method. The purpose of the invention is to make use of the above-mentioned knowledge to create a method which effectively allows the temperature in the furnace of such tubular gas heaters to be lowered so that the heater tubes are no longer inadmissibly high from the radiant heat of the heating gases flowing through the furnace be heated.
To this end, according to the present invention, the recirculated flue gases are conducted in at least two streams into the furnace of the heater, in such a way that the one stream along the actual firing chamber delimiting the radiant heat of the heating gases flowing through this space is exposed Part of the heater tubes flows and the other flow enters directly on all sides via a heating flame.
Furthermore, the amount of flue gas that is mixed with the fuel gases and fed back is dimensioned so large that the temperature of the heating gases at the entrance to the space delimited by the tubes to be heated is already so low that the tubes coated by the returned flue gases from the radiant heat of the Heating gases in the combustion chamber can no longer be heated to an unacceptably high level.
According to the present invention, a tubular gas heater for carrying out this method has a body which delimits the combustion chamber and which is provided with passages for introducing the flue gases to be conducted directly via the heating flame, with means being provided which allow the free passage area of these passages to be changed.
The drawing shows an embodiment of a tubular gas heater for executing the claimed method, for example in a simplified representation, namely: FIG. 1 shows an axial longitudinal section through the heater and fixture. 2 shows a section along the line II-II of FIG.
The tubular gas heater shown has a central fire and exhaust gas chamber 1, in which serving as a guide device for the fire gases, cylindrical sheet metal bodies 2, 3 coaxially to 112ittelaxe of the room 1 are built. In the lower part of the combustion chamber there is a body 5 provided with slots 4, which delimits the actual combustion chamber 6 and protrudes into small burners 7. The supply of preheated fresh air into the combustion chamber 6, the longitudinal axis of which coincides with that of the combustion chamber 1, takes place in the direction of the axis through a line B.
In the fire and exhaust gas chamber 1, a large number of heater tubes 9 are arranged radially around its axis, each of which forms a snake. The axes of these snakes lie in vertical planes. The innermost strands of all these tubes 9 together delimit the actual combustion chamber.
The various tubes 9 are connected at the bottom to a common, ring-shaped distribution line 10 for the gas to be heated and .oben to a common, annular, manifold 11 for the heated gas. The flue gases flow through the fire and exhaust gas chamber 1 in the direction of arrows A;
part of it flows off through a line 121, while the remaining part flows from a conveyor device 1? through a line 13 with built-in regulator flap 14; is sucked in and returned through a line 15 into the furnace 1. The return to this room takes place in <I> two </I>:
Flows, one of which first enters an annular space 16 surrounding the body 5 and is then passed along that part of the heater tubes 9 exposed to the radiant heat of the heating gases rising in the combustion chamber 1, i.e. along the innermost strand of these tubes 9 so that a veil of colder gases forms in front of these pipes to protect them from the direct action of the heating gases.
This rough gas flow is given a certain twist by guide blades 17 arranged in the annular space 1.6. The second stream of recycled gases enters the cylin drical combustion chamber 6 through the slots 4 of the body 5. The slots 4 are shaped and arranged in such a way that this second stream enters the space 6 symmetrically to the burner space position, namely directly above the heating flame that has formed in this space.
The various passages that are considered for the recirculated flue gases are expediently dimensioned in such a way that the amount of recirculated flue gases which flows through the annular space 116 is approximately a quarter of that which passes through the slots 4 into the combustion chamber 6. An adjustable slide 18, which surrounds the body by 5 and which is provided with slots 19 (Fig. 2), allows: to regulate the amount of Raucbgas reaching the combustion chamber 6.
The adjustment: of the slide 1: 8 is controlled by a thermostat 2.0 built into the combustion chamber 1, which influences the speed of a motor 21. This is in operative connection with the slide 1.8 through a linkage 22.
In the case of the tubular gas heater described, the flue gases reaching the combustion chamber 6 form a colder layer over the entire heating flame that is present in this room, through which the hot fire gases must pass so that they are immediately cooled as a result of mixing.
In the combustion chamber 6 there is a rapid and thorough mixing of the recirculated flue gases with the hot combustion gases, so that the temperature of this mixture forming the heating gases upon entry into the combustion chamber 1 is already uniform to such a level, for example 1000 to <B > 1200'C, </B> so that the pipes 9, the innermost branch of which is also coated by the smoke gases coming from the annular space 16, for example 500 to <B> 700'C </B>, by the Radiant heat from the heating gases rising in room 1 can no longer be heated in such a way that they would be at risk.
Of course, the recirculated flue gas quantities and the permissible temperatures largely depend on the properties and permissible heat loads of the building materials used for the heat-resistant gas heater pipes.
23 denotes a thermostat, which allows the amount of raw gas flowing through: the slits 4 or the annular space 16.: Or both amounts together to be regulated in a manner not shown as a function of the temperature of the tubes 9.
The whole can also: be designed in such a way that both the thermostat 2, 0 and the thermostat 23 can regulate the amount flowing through the annular space 16, or even both flows of recirculated flue gases at the same time. Furthermore, the whole can be formed in such a way that the smoke gases flowing through the slots 4 are likewise given a weak twist.