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Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Ruß- und Koksablagerungen
an den Beschickungsteilen von Rußöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen
des in dem vorderen, hoher Hitze ausgesetzten Teil des Olzuführungsrohres und in
und auf seiner Sprühdüse und deren Öffnungen abgeschiedenen Rußes und Kokses bei
bekannten Rußöfen, in denen in einer Verbrennungsvorkammer in einen turbulenten
Strom heißer Verbrennungsgase ein Ölstrahl versprüht wird.
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Bei diesen Ofen zeigt es sich nach mehrtägigem Betrieb, daß im Inneren
der Beschickungsleitung, und insbesondere in deren Sprühöffnungen, so viel Koksabscheidungen
angelagert sind, daß die Strömung des Öles und damit auch die Verteilung der Sprühstrahlen
gestört und die Qualität des erzeugten Rußes gemindert wird. Um die normale Strömungsgeschwindigkeit
und die hohe Qualität des in dem Ofen erzeugten Rußes zu gewährleisten, war es bisher
erforderlich, die Produktion zu unterbrechen, um die Düse mechanisch reinigen zu
können. Dieses Verfahren ist sehr teuer und riskant, da die heiße Ölleitung längere
Zeit ohne Flanschverbindung frei lag und die Düse in eine Werkstätte gebracht werden
mußte, wo die Koksablagerung entfernt wurde.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bekannter Anlagen dadurch ausgeschaltet,
daß von Zeit zu Zeit, unter Unterbrechung der Erzeugung von Ruß, aber unter Aufrechterhaltung
des Stromes heißer Verbrennungsgase in der Verbrennungsvorkammer, durch das Olzuführungsrohr
und seine Düse statt des zu verrußenden Oles ein Strom eines sauerstoffhaltigen
Gases, vorzugsweise Luft, zugeführt wird, bis die störenden Ruß- und Koksablagerungen
im Zuführungsrohr und in und auf seiner Düse weggebrannt sind, wonach wieder, unter
Fortsetzung der Erzeugung von Ruß, Öl statt des sauerstoffhaltigen Gases durch das
ölzuführungsrohr und seine Düse zugeführt wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also der Koksniederschlag
von der Beschickungseinrichtung oder Düse ohne deren Ausbau entfernt werden.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird vorteilhafterweise eine
Batterie von Rußöfen betrieben, wobei gleichzeitig von einem oder zwei Ofen der
hol:sniederschlag entfernt wird, ohne daß die Abführungsleitungen unterbrochen werden
und ohne daß die Qualität des Rußes gemindert wird, der während der Entfernung des
Koksniederschlages erzeugt wird.
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Im allgemeinen dauert es etwa 15 Minuten bis i Stunde, um den Koksniederschlag
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wegzubrennen und um die Ölströmung durch die
Beschickungseinrichtungen wiederherzustellen und normale Erzeugungsbedingungen zu
schaffen. Auf diese Weise wird vorzugsweise jeweils nur ein Ofen aus der Ofenbatterie
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt, um den Koksniederschlag in der Ölbeschickungseinrichtung
zu entfernen, während die anderen Ofen der Batterie danach der Reihe nach in der
gleichen Weise behandelt werden, so daß die Erzeugung des Rußes mit hoher Produktionsgeschwindigkeit
bei hoher Qualität aufrechterhalten wird, ohne daß man ein zeitraubendes, teueres
und riskantes Verfahren anwenden müßte, wie dies bisher der Fall war.
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Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Beschickungsteil eines Rußofens,
wobei die Rohre so angeordnet sind, daß das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt
werden kann; Fig.2 zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Düse, und Fig.
3 zeigt schematisch die Anordnung einer Batterie von Rußöfen, die gemäß der Erfindung
betrieben werden.
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Der in Fig. 1 dargestellte Ofen 10 hat einen Mantel 11 mit einer isolierenden
Auskleidung 12 und mit einer hochfeuerfesten Innenauskleidung 13, die eine Vorverbrennungskammer
14 und den Reaktionsabschnitt 15 umschließt. Das Verbrennungsgas wird tangential
in die Vorkammer 14 durch einen oder mehrere tangentiale Einlässe 16, an denen Brenner
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)racht sind, eingeleitet. Ein Beschickungsrohr # -iii,ei t' oder Sprührohr 18 ist
axial in einer Luftzuführungsleitung 20 angeordnet, die selbst wiederum axial
im Beschickungsende des Ofens liegt. Das Rohr 18 reicht üblicherweise ein kurzes
Stück in die Vorkammer 14, beispielsweise 6 bis 100 mm, und ist mit einem Sprühkopf
22 ausgestattet, der mehrere Sprühöffnungen 24 hat. Eine Verkokung am Beschickungsrohr
tritt auch dann auf, wenn sich dieses Rohr garnicht bis in die Verbrennungszone
erstreckt, weil es stets auch der von dieser Zone ausgehenden Wärmestrahlung ausgesetzt
ist. Die Erfindung ist also auf die Entfernung des Koksniederschlages von einem
Beschickungsrohr anwendbar, das entweder bis in die Verbrennungszone reicht oder
so angeordnet ist, daß es die aus dieser Zone kommende Wärmestrahlung aufnehmen
kann. Eine Leitung 26 führt in radialer Richtung Luft durch einen um das Rohr 18
angeordneten Ringraum, um die Ölleitung zu kühlen. Das Rohr 18 endet in einem Flansch
27, der zwischen den Flanschen 28 und 30 angeschraubt ist. Ein Dreiwegehahn 34 ist
in der Leitung 32 vorgesehen. Die ölbeschickungsleitung 36 ist mit einem Einlaß
des Dreiwegehahnes 34 und die Luftleitung 38 mit dem anderen Einlaß dieses Hahnes
verbunden. In der Öl bzw. in der Luftleitung sind Sperrventile 40 bzw. 42 angeordnet.
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Die Fig. 2 zeigt eine bekannte Ausführungsform einer Düse. Die Düse
22 hat einen abgeschrägten Abschnitt 44 (vgl. Fig. 1). Die Düsenöffnungen 24 sind
in diesem abgeschrägten Abschnitt 44 angeordnet, und ihre Achsen sind schräg zu
der Rohrachse und stehen senkrecht auf der Oberfläche des abgeschrägten Abschnittes.
Die genaue Ausbildung des Sprühkopfes ist nicht allzu bedeutungsvoll. und es können
auch andere Ausführungsformen der Oleinlaßeinrichtungen verwendet werden, um das
erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung von Koks durchzuführen.
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Fig. 3 zeigt eine Batterie von Öfen 10, die so angeordnet sind,
daß sie über eine gemeinsame Ölleitung 46 und über Zweigleitungen 36 mit Öl versorgt
werden. Eine Heizeinrichtung 48 ist in der Ölleitung 46 angeordnet und dient zur
Vorwärmung des Beschickungsöles. Verbrennungsgas wird tangential in jeden Ofen eingeleitet,
in dem eine Mischung von Luft aus der Leitung 50 und von Brennstoff, beispielsweise
von Naturgas von der Leitung 52 in einem Brenner verbrannt wird, der in einer oder
mehreren Öffnungen 16 angeordnet ist (vgl. Fig. 1). Die Luft zum Wegbrennen des
Koksniederschlages aus dem Innern der Zuführungsrohre oder Düsen wird durch die
Leitung 54 angeliefert, die vermittels der Z-weigleitungen 56 mit den Dreiwegehähnen
34 verbunden ist. Die aus den Ofen abströmenden Gase werden über Leitungen 58 zu
einer gemeinsamen Sammelleitung 60 geführt, die in das Gewinnungssystem 62 mündet.
Der erzeugte Ruß wird über die Leitung 64 zu einer Stelle gebracht, an der er verpackt,
verladen oder in anderer, an sich bekannter Weise weiter behandelt wird.
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Beim Betrieb wird jeder Ofen mit heißem Öl beschickt, das üblicherweise
eine Temperatur von wenigstens 260' C und bei einer Ausführungsform des Verfahrens
eine Temperatur iin Bereich von etwa 385 bis ?25' C hat. Die Ölzufuhr erfolgt über
die Leitung 36 und die Beschickungsrohre 18 in die heiße Vorkammer des Ofens. Die
Temperatur im Brennabschnitt des Ofen, der die Düse 22 umgibt oder neben dieser
Düse liegt, beträgt etwa 1600' C, also wesentlich mehr als die Verkokungstemperatur
des Öles, was zur Folge hat, dall sich in zunehmendem Maße Koks an der Innen>vite
des Rohres 18 innerhalb der Brennzone und innerhalb der Düse 22 und insbesondere
an den Sprühöffnungen 24 absetzt. Durch diese Koksabscheidung wird die Strömungsgeschwindigkeit
des Öles vermindert und das Bild der Sprühstrahlen des Öles und der Öldämpfe merklich
verändert, wodurch sowohl Menge als auch Qualität des erzeugten Rußes verringert
wird. Bisher war es üblich, den Ofen außer Betrieb zu setzen, die ölbeschickungsleitung
zu lösen und das Ölrohr 18 abzunehmen, indem man die Flansche 28 und 30 abschraubte,
und dann den Koks mechanisch vom Inneren des Rohres 18 und von den Sprühöffnungen
24 zu entfernen.
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Um die Koksabscheidung vom Rohr 18 und von der Düse 22 vermittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens zu entfernen, ist der Dreiwegehahn 34 so ausgebildet,
daß die Zufuhr des heißen Öles zu den Sprührohren unterbrochen werden und Luft oder
ein anderes, die Verbrennung bewirkendes Gas durch das Beschickungsrohr und die
Düse geleitet werden kann, so daß der hindernde Koksniederschlag verbrannt wird,
ohne daß man die Beschickungseinrichtung auseinanderbauen muß und ohne daß der Zustrom
des Verbrennungsgases zu dem Ofen durch die Einlässe 16 geändert werden muß, so
daß nach dem Wegbrennen die normale Rußerzeugung wieder aufgenommen werden kann,
indem man einfach den Dreiwegehahn 34 umstellt, dadurch den Zustrom von Luft unterbricht
und wiederum heißes Öl in der üblichen Weise in den Ofen einspritzt.
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Das Ausbrennen wird üblicherweise vorgenommen, während die Temperatur
im Inneren des Ofens auf der üblichen Betriebshöhe von etwa 1600' C in der Vorkammer
gehalten wird. Dadurch, daß man die Betriebstemperatur aufrechterhält, vermeidet
man einen Produktionsausfall oder eine Produktionsverminderung. da zwischen dem
Ausbrennen und der Wiederaufnahme der Produktion keine Zeit durch Wiederaufheizen
verlorengeht. Man setzt daher vorzugsweise die tangentiale Einleitung von Luft und
Verbrennungsgas als auch durch die Einleitung von Luft durch den Ringraum um das
Rohr 18 fort, jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Strömungsgeschwindigkeiten
dieser beiden Gase zu ändern. Es ist jedoch von Bedeutung, daß die Temperatur im
Ofen nicht wesentlich über 1600' C ansteigt.
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Beim Betrieb einer Batterie von Öfen, wie sie in Fig. 3 dargestellt
sind, konnte man feststellen, daß man die Koksabscheidung aus dem Inneren des Sprührohres
oder der Düse in irgend einem der Öfen entfernen konnte, ohne daß man die Strömung
der durch die Leitung 58 in die Sammelleitung 60 strömenden Gase unterbrechen mußte
und ohne daß die OOualität des aus der Leitung 64 gewonnenen Rußes beeinträchtigt
wurde.