DE1244729B - Industrieofen - Google Patents

Description

UNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOIg

BOtJ 19/

1244729
S 80067 IV a/12 g
25. Juni 1962
20. Juli 1967

Die Erfindung betrifft einen Industrieofen zum Erhitzen flüssiger oder gasförmiger Medien in im Heizraum des Ofens in Reihen angeordneten Heizrohren, die gasdicht durch die Heizraumwandung hindurchgeführt sind und außerhalb des Heizraumes in nach außen geschlossenen Kammern über Verbindungsstücke miteinander in Verbindung stehen.

Bei einem bekannten derartigen Industrieofen, der beispielsweise zur Verarbeitung von Petroleumerzeugnissen benutzt werden kann, um Zwischen- oder Endprodukt auf der erforderlichen Temperatur zu halten oder um diese Zwischenprodukte erstmalig oder erneut auf die Umwandlungstemperatur zu erhitzen, sind die die Kammern umschließenden Kammerwände direkt an der Außenseite des Industrieofens befestigt, was den Nachteil hat, daß durch die Wärmeabstrahlung der von der Heizofenwandung abstehenden Kammern längs deren Wandung ein Temperaturgradient auftritt, der das Auftreten von Wärmespannungen zur Folge hat und infolge der dadurch auftretenden ungleichmäßigen Ausdehnung der Kammerwände gegenüber der Heizofenwand Abdichtungsschwierigkeiten bei der gasdichten Hindurchführung der im Heizraum angeordneten Heizrohre durch die Heizraumwandung schafft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Industrieofen so zu verbessern, daß die aufgezeigten Schwierigkeiten vermieden sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kammerwände der Kammern, in denen die Enden der im Heizraum angeordneten Heizrohre über Verbindungsstücke miteinander in Verbindung stehen, von der Heizraum wandung vollständig getrennt sind, wobei der durch den Abstand zwischen der Heizraumwandung und der Kammerwandung geschaffene Kanal als von der Außenluft durchströmter Kühlkanal dient.

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wird der Vorteil erreicht, daß der den Kühlkanal auf der einen Seite abgrenzende Wandabschnitt der Heizraumwandung des Industrieofens durch die den Kanal durchströmende Kühlluft an der Außenseite mit einer Temperatur gehalten wird, die gleich der Temperatur der die Kammern umschließenden Kammerwandung ist, so daß Wärmespannungen liier nicht auftreten können.

Um zu vermeiden, daß die sich durch den Kühlkanal hindurcherstreckenden Abschnitte der in die Kammern einmündenden Heizrohre durch die Kühlluft gekühlt werden, sind diese Heizrohrabschnittc von Verbindungsrohren umgeben, deren Enden gasdicht mit der Heizraumwandung und der Kammerwandung verbunden sind und deren Innendurchmes-Industrieofen

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwalt, -\

München 9, Schweigerstr. 2 M

Als Erfinder benannt:
Cornells Hennipman, Den Haag

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 26. Juni 1961 (266 352)

ser etwas größer als der Außendurchmesser der Heizrohre ist. Dadurch wird erreicht, daß eine isolierende Schicht aus heißem Gas aus dem Heizrauminncrn am Umfang des sich durch den Kühlkanal hindurcherstreckenden Heizrohrabschnittes vorhanden ist und einer Abkühlung des erhitzten Mediums innerhalb des Rohres entgegenwirkt.

Wenn die im Heizraum angeordneten Heizrohre sich im wesentlichen in senkrechter Richtung erstrekken, ist zweckmäßigerweise zum Aufhängen der Heizrohre am oberen Ende des Außenumfanges jedes Rohres ein Stützring angebracht, mit dem sich die Rohre auf dem oberen Rand der Verbindungsrohre gasdicht abstützen. Dadurch wird verhindert, daß ein; Gasaustausch zwischen dem Heizraum und der Kammer über den Ringraum zwischen Heizrohr und Verbindungsrohr stattfinden kann.

Es sei bemerkt, daß alternativ dazu die Rohre auch durch Halteteile abgestützt werden können, die unterhalb des Heizraumes angeordnet sind.

Wenn bei einem Industrieofen mit senkrecht verlaufenden Heizrohren die Kammern, welche die die unteren Enden der Heizrohre verbindenden Verbindungsstücke enthalten, unterhalb der Brennstoff- und Verbrennungsluft-Zuführungsleitungen für die in dem Boden des Heizraumes eingebauten Verbrennuiigseinrichtungen angeordnet sind, wird erreicht, daß zum Instandsetzen oder Reinigen der senkrechten Heizrohre nicht mehr wie bisher die Zuführungsleitungen zu dem Industrieofen ausgebaut werden müssen.

Für Falle, in denen die im Heizraum vorhandenen Verbrennungsgase zu einer weiteren Wärmeübertra-

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gung verwendet werden sollen, stehen die nach außen geschlossenen Kammern zweckmäßigerweise mit einer Drockluftquelle in Verbindung, die in den Kammern einen höheren Druck als im Heizraum aufrechterhält.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer teilweise als senkrechten Schnitt gezeichneten Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Industrieofen;

F i g. 2 und 3 zeigen in größerem Maßstabe und jeweils in einem senkrechten Teilschnitt die Ausbildung und Anordnung der bei dem Industrieofen gemäß F i g. 1 verwendeten Kammern außerhalb des Heizraumes, während

F i g. 4 in einem senkrechten Teilschnitt eine Halterung zeigt, mit der Heizrohre, deren Enden im Inneren des Industrieofens durch Rohrschlangen miteinander verbunden sind, gehalten werden können.

Gemäß F i g. 1 besitzt der Industrieofen, der einen rechteckigen Grundriß besitzt und beispielsweise in Raffinerien zur Verarbeitung von Petroleumerzeugnissen benutzt werden kann, einen Unterbau 1, der die die Ofenwand bildenden Bauglieder 2, 3, 4 und 5 trägt, welche im wesentlichen untereinander gleichartig ausgebildet sind und zum Bilden der vier senkrecht aufeinanderstoßenden seitlichen Ofenwändc übereinandergestellt und durch Flansche miteinander verbunden werden. Diese Bauglieder sind vorgefertigte Teile mit einer geschlossenen profilierten Umfassungswand aus Metall mit rechteckigem Querschnitt, auf deren Innenseite eine Verkleidung aus feuerfestem Material vorgesehen ist. Der Boden 6 des Heizraumes ist fest mit dem untersten Bauglied verbunden und mit Einsatzstücken 7 versehen, in denen die Verbrennungsvorrichtungen zum Erhitzen des Ofens angeordnet sind. Ferner ist für die Verbrennungsluft eine Luftzuführungsleitung 8 vorgesehen, die sich in Form einer Verteilerleitung um den Ofenraum herum erstreckt und mit Zweigleitungen 9 versehen ist, welche die Verbrennungsvorrichtung mit Verbrennungsluft versorgen.

In dem von den Baugliedern 2, 3, 4 und 5 umschlossenen Heizraum sind Reihen von senkrechten Heizrohren vorgesehen, von denen die die eine Reihe bildenden Heizrohre 12 in geringem Abstand von den Baugliedern der Heizraumwandung angeordnet sind, während die Heizrohre 13 zu einer weiterenReihe von Rohren gehören, die sich in der Mitte des Industrieofens senkrecht zu der Zeichenebene von F i g. 1 durch den Heizraum erstreckt. Dieser Reihe von Rohren 13 ist eine weitere aus nebeneinanderliegenden Rohren 13 α gebildete parallele Reihe zugeordnet, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 an der rechten Seite der Reihe von Rohren 13 in geringem Abstand von denselben angeordnet ist, jedoch in dieser Figur durch die nicht im Schnitt gezeigten Bauglieder 2 bis 5 verdeckt ist.

Zusätzlich zu diesen Rohrreihen ist eine weitere durch Heizrohre gebildete Rohrreihe vorgesehen, die sich senkrecht zu den durch die Rohre 13 und 13 a gebildeten Reihen von der einen zur anderen Ofenseite durch das Heizrauminnere erstreckt und die mit den anderen Rohrreihen das Heizrauminnere in vier Heizraumabschnitte mit rechteckigem Grundriß aufteilen, von denen jeder Heizraumabschnitt jeweils ein mit einer Verbrennungsvorrichtung versehenes Einsatzstück 7 aufweist.

Durch die Anordnung der Rohre 13 und 13 a in zwei in geringem Abstand zueinander parallel verlaufende Reihen wird dabei erreicht, daß sich die Rohre gegenseitig abschirmen, so daß eine übermäßige Erhitzung einer Rohrreihe durch einen Heizraumabschnitt, der nicht durch diese Robrreihe mit abgegrenzt ist, vermieden wird.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die oberen Enden der Heizrohre 12 durch den waagerechten Abschnitt 21 eines

ίο vorgefertigten Baugliedes L-förmigen Querschnittes durchgeführt, das an dem obersten Bauglied 20 der die Seitenwände des Ofens bildenden Bauglieder befestigt ist. Die oberen Enden der Heizrohre 12 stehen dabei außerhalb des Heizraumes 14 in nach außen geschlossenen Kammern 29 über Verbindungsstücke 25 miteinander in Verbindung. Die Wandung der Kammern 29 wird durch ein Bauelement 23 gebildet, das einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und in Abstand von dem waagerechten Schenkel 21 und dem sich in senkrechter Richtung erstreckenden und einen Kanal für die Verbrennungsgase des Industrieofens abgrenzenden Schenkel 22 des L-förmigen vorgefertigten Baugliedes angeordnet ist. Dadurch wird zwischen dem Bauelement 23 und der durch das L-fÖrmige Bauglied gebildeten Heizraumwandung ein Kanal 27 geschaffen, durch den zum Kühlen des Bauelementes 23 und der Heizraumwandung Luft hindurchgeleitet wird.

Wie F i g. 2 außerdem zeigt, sind die sich durch den Kühlkanal 27 hindurcherstreckenden Heizrohrabschnitte jeweils von einem Verbindungsrohr 24 umgeben, dessen beide Enden gasdicht mit dem Bauelement 23 bzw, dem waagerechten Schenkel 21 des L-förmigen Baugliedes verbunden sind und dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des betreffenden Heizrohres 12 ist, so daß sich das Heizrohr frei ausdehnen bzw. zusammenziehen kann.
Das obere Ende jedes Heizrohres 12 ist am Außenumfang mit einem Stützring 26 verschweißt, der sich auf dem oberen Rand des Verbindungsrohres 24 abstützt. Dadurch werden die Heizrohre 12 in ihrer Lage gehalten, und gleichzeitig wird gewährleistet, daß ein Gasaustausch zwischen dem Heizraum 14 und der Kammer 29 über den Ringraum zwischen jedem Heizrohr 12 und dem dasselbe umschließende Verbindungsrohr 24 verhindert wird.

Auf Grund des gasdichten Abschlusses zwischen der Kammer 29 und dem Heirauminneren 14 ist es möglich, die Kammern 29 mittels eines abnehmbaren Deckelteiles 28 zur Außenatmosphäre hin zu öffnen, um den Zustand der Verbindungsstücke 25 zu überprüfen, ohne daß die Gefahr eintreten kann, daß Verbrennungsgase aus dem Heizrauminneren über die geöffneten Kammern entweichen.

Durch die Schaffung der gasdichten Abdichtung zwischen den Kammern 29 und dem Heizrohr 14 ist es sogar möglich, an die Kammern 29 eine Druckluftquelle anzuschließen, um in denselben einen gewis-

sen Überdruck gegenüber dem Heizraum aufrechtzuerhalten. Dies kann dann von Bedeutung sein, wenn die Verbrennungsgase, die im allgemeinen immer noch eine ziemlich große Menge an Wärmenergie enthalten, für eine weitere Wärmeübertragung verwendet werden, nachdem sie den Heizraum 14 und die übrigen Heizräume verlassen haben. So ist es z. B. möglich, hinter den Heizräumen, in denen die Wärme hauptsächlich durch Strahlung übertragen wird, einen

oder mehrere weitere Räume vorzusehen, in denen die Wärmeübertragung durch Konvektion erfolgt, wenn es die Eigenschaften des in den Rohrschlangen zu erhitzenden Mediums erfordern.

In F i g. 3 ist eine der Konstruktion nach F i g. 2 ähnelnde Konstruktion beschrieben, die jedoch zum Aufnehmen der oberen Enden der Rohre 13 und 13 a dient, welche die in der Mitte des Ofenraums angeordneten Rohrreihen bilden. Das die nach außen geschlossenen Kammern bildende Bauelement ist hier mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet und hat wie das in F i g. 2 gezeigte Bauelement 23 einen rechteckförmigen Querschnitt. Im Inneren der durch das Bauelement 33 abgegrenzten Kammer 39 sind die oberen Enden der Rohre 13 bzw. 13 a miteinander verbindende Verbindungsstücke 35 und 35 a angeordnet, die wie die Rohre 13 bzw. 13 a in geringem Abstand nebeneinander liegen. Wie das Bauelement 23 gemäß F i g. 2 hat auch das Bauelement 33 einen abnehmbaren Deckel 38, um die Kammer 39 von außen zugänglich zu machen.

Das Bauelement 33 wird von einem U-fÖrmigen Abschnitt der Ofendecke in Abstand umschlossen, der mit dem in Fi g. 2 gezeigten L-förmigen Bauglied aus einem Stück bestehen kann. Der U-förmige Abschnitt besitzt einen waagerechten Wandungsabscbnitt 30 sowie einen linken und einen rechten, jeweils nach oben ragenden Schenkelabschnitt 31 bzw. 32. Der linke Schenkelabschnitt 31 bildet dabei die andere Begrenzungswand des von dem Schenkel 22 (F i g. 2) auf der einen Seite abgegrenzten Kanals für die Verbrennungsgase, während der rechte Schenkelabschnitt 32 eine Begrenzungswand eines weiteren Abgaskanals, bildet, der zum Abführen der Verbrennungsgase aus einem den Rohren 13a benachbarten Heizraum 14η dient.

Der durch den Abstand zwischen dem Bauelement 33 und der Außenfläche des U-fÖrmigen Abschnittes geschaffene Kanal 37 dient gleichfalls als von der Außenluft durchströmter Kühlkanal für das Bauelement 33 und die den Kühlkanal mit abgrenzende Heizraumwandung.

Wie die F i g. 3 weiterhin zeigt, sind Verbindungsrohre 34 und 34 α vorgesehen, die die sich durch den Kühlkanal 37 hmdurcherstreckenden Abschnitte der Heizrohre 13 und 13 a umgeben und einen Innendurchmesser besitzen, der etwas größer als der Außendurchmesser der durch die Verbindungsrohre hindurchgeführten Heizrohre 13 bzw. 13 α ist. Die Enden der Verbindungsrohre 34 und 34 a sind gasdicht mit dem horizontalen Wandungsabschnitt 30 und dem Boden des Bauelementes 33 verbunden.

An den oberen Enden der Heizrohre 13 und 13 a sind gleichfalls wie bei dem in F i g. 2 gezeigten Heizrohr 12 Stützringe 36 bzw. 36 a angeschweißt, über die sich die Heizrohre 13 bzw. 13 α auf dem oberen Rand der Verbindungsrohre 34 bzw. 34 a abstützen, derart, daß ein Gasaustausch zwischen den Heizräumen 14 bzw. 14 a und der Kammer 39 über den Ringraum zwischen den Heizrohren und den Verbindungsrohren verhindert ist.

Wie F i g. 1 zeigt, sind auch die unteren Enden der Heizrohre 12 und 13 gasdicht durch den Boden 6 des Heizraumes kindurchgeführt und stehen außerhalb des Heizraumes in nach außen geschlossenen Kammern über Verbindungsstücke miteinander in Verbindung. Die diese Kammern bildenden Bauelemente sind in F i g. 1 mit dem Bezugszeichen 10 und 11 bezeichnet und besitzen wie die in F i g. 2 und 3 gezeigten Bauelemente einen rechteckförmigen Querschnitt. Die Bauelemente 10 und 11 sind dabei unterhalb der Brennstoff- und Verbrennungsluft-Zufüh-

S rungsleitungen 8 und 9 für die in dem Boden 6 des Heizraumes eingebauten Verbrennungsvorrichtungen 7 angeordnet, wodurch ein Ausbauen der Verbrennungsluftzuführungsleitungen 8 und 9 vermieden werden kann, wenn die Heizrohre 13 und 12 instand

ίο gesetzt und gereinigt werden müssen.

Der in F i g. 4 gezeigte Industrieofen mit einem Heizraum 43 weist als obersten Abschnitt der Ofenseitenwand ein vorgefertigtes Bauglied 40 auf, auf dem die Ofendecke 41, die einen senkrecht noch oben

»5 weisenden Schenkelabschnitt 42 zum Abgrenzen eines Abgaskanals besitzt, abgestützt ist.

Nahe der Seitenwand des Ofens ist eine Reihe von Rohren 44 angeordnet, deren Enden im Heizraum 43 durch Rohrkrümmer paarweise miteinander verbun-

ao den sind. Ferner ist ein eine Kammer umschließendes Haltelement 45 vorgesehen, das ähnlich wie bei den schon beschriebenen Konstruktionen von der Ofenwand 41 vollständig getrennt ist und mit dem Heizraum 43 über Rohrabschnitte 46 in Verbindung steht.

Eine Abdeckplatte 47 stützt sich am oberen Rand jedes Rohrabschnittes 46 ab, von denen jeder eine längliche Querschnittsform besitzt. Die Länge dieses Querschnittes ist dabei so gewählt, daß ein vollständiger Heizrohrabschnitt durch die von dem Rohr-

abschnitt 46 abgegrenzte längliche öffnung aus dem Heizraum 43 nach oben herausgezogen werden kann.

An den Oberseiten der Rohrkrümmer sind sich

durch die Rohrabschnitte 46 hindurcherstreckendc Befestigungselemente 48 angeschweißt, die zum Tragen der Rohre 44 jeweils einen Schlitz 49 aufweisen, in den ein Keil einschiebbar ist, welcher sich mit seinen Enden auf der Abdeckplatte 47 abstützt. Der Raum 50 zwischen dem Rohrabschnitt 46 und dem Befestigungselement 48 ist mit einem Isoliermaterial gefüllt, welches von einem Mantel aus Metall umschlossen ist, damit im Falle, in dem die Rohre 44 überprüft oder instand gesetzt werden müssen, das Herausnehmen des Isoliermaterials schneller vonstatten geht. Die Enden jeder aus nebeneinanderliegenden senkrechten Heizrohren und Rohrkrümmern gebildeten Rohrschlange ragen dabei in das Innere des Halleelementes 45 hinein und sind, wie in F i g. 2 und 3 gezeigt, von Verbindungsrohren umgeben, deren Enden gasdicht mit der Heizraumwandung und der Wandung des Halteelementes verbunden sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Industrieofen zum Erhitzen flüssiger oder gasförmiger Medien in im Heizraum in Reihen angeordneten Heizrohren, die gasdicht durch die Heizraumwandung hindurchgeführt sind und außerhalb des Heizraumes in nach außen geschlossenen Kammern über Verbindungsstücke miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern umschließenden Kammerwände von der Heizraumwandung vollständig getrennt sind, wobei der durch den Abstand zwischen Heizraumwandung und Kammerwandung geschaffene Kanal (27; 37) als von der Außenluft durchströmter Kühlkanal dient.

2. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich durch den Kühlkanal

(ITjSTJhindurcherstreckendenHeizrohrabsclinitte von Verbindungsrohren (24; 34, 34«) umgeben sind, deren Enden gasdicht mit der Heizraumwandung und Kammerwandung verbunden sind und deren Innendurchmesser etwas größer als der Außen durchmesser der Heizrohre (12; 13, 13 a) ist.

3. Industrieofen nach Anspruch 2, mit im wesentlichen senkrechten Heizrohren, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufhängen am oberen Ende der Heizrohre (12; 1.3, 13 a) am Außenumiang ein Stützring (26; 36, 36 ä) angebracht ist, der sich auf dem oberen Rand des Verbindungsrohres (24; 34, 34 a) abstützt, derart, daß ein Gasaustausch zwischen dem Heizraum und der Kammer über den Ringraum zwischen Heizrohr und Verbindungsrohr im wesentlichen verhindert ist.

4. Industrieofen nach Anspruch 1 bis 3, mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden Heizrohren, dadurch gekeimzeichnet, daß die Kammern (10, 11), welche die die unteren Enden der Heizrohre verbindenden Verbindungsstücke enthalten, unterhalb der Brennstoff- und Verbrennungsluft-Zuführungsleitungen (8, 9) für die in dem Boden (6) des Heizraumes (14, 14 a) eingebauten Verbrennungsvorrichtungen (7) angeordnet sind.

5. Industrieofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (29; 39) mit einer Druckluftquelle in Verbindung stehen, so daß in den Kammern ein höherer Druck als im Heizraum herrschen kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 959 364;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1041476.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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