DE1401711B - Erhitzer fur Gase oder Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Erhitzer für Strah- jenigen Teile, die den Brennern unmittelbar gegen-

lungs- und Konvektionserhitzung von Gasen oder überliegen. Es ergibt sich also keine völlig gleich-

Flüssigkeiten. Es ist ein Erhitzer dieser Art bekannt, mäßige Erhitzung der Rohre bei dieser Brennerkon-

bei dem die Umschließung eine untere Strahlungs- struktion.

heizzone mit in Abstand liegenden senkrechten Sei- 5 Bekannt ist schließlich ein säulenförmiger Strahtenwänden, eine obere Konvektionsheizzone mit in lungsrohrerhitzer von polygonalem Querschnitt, deskleinerem Abstand gegenüberliegenden Seitenwänden sen Umschließung also aus mehreren ebenen Wand- und nach innen geneigte Verbindungswandabschnitte abschnitten aufgebaut ist, die mit einem gleichmäßizwischen den Seitenwänden der beiden Heizzonen, gen Winkel zur Bildung der Umschließung aneinsowie ein Paar von beiden Heizzonen gemeinsamen io andergesetzt sind, während sich in der Mitte eine Abschlußstirnwänden, aufweist. Innerhalb der Strah- runde Säule befindet. Jeweils in der Mitte der Wandlungs- und der Konvektionsheizzone ist mindestens abschnitte sind die Brenner übereinander angeordnet, je ein Leitungsregister für die zu heizenden Gase und zwischen ihnen befinden sich die Rohre für die oder Flüssigkeiten angeordnet, und es sind Brenner zu heizenden Gase oder Flüssigkeiten. Der Zweck vorhanden, die Flammen und heiße Verbrennungs- 15 dieser Anordnung ist, die direkte Beaufschlagung der gase in die Umschließung abgeben. Dieser bekannte Rohre durch die intensive Strahlungshitze zu verErhitzer dient in erster Linie für die Aufheizung von meiden und stattdessen die Rohre hauptsächlich Kohlenwasserstoffen, wie öl oder Petroleum in flüssi- einer reflektierten Wärmestrahlung auszusetzen und ger oder Dampfphase, und die Strahlungswärme wird nur eine direkte Strahlung vom Saum des gerichteten ausschließlich in der einen Zone aufgebracht, bevor 20 Strahlungsbündels auf die Leitungen auftreffen zu die Konvektionswärme in der anderen Zone zur Ein- lassen. Die geringe direkte Strahlungsintensität bewirkung gelangt. Die Seitenwände sind bei diesen wie trägt dabei weniger als 25 % der gesamten Strahauch bei anderen bekannten Erhitzern ebene Wände, lungshitze, die insgesamt auf die Rohre auftritt. Es was im Hinblick auf die auftretenden Temperaturen ergibt sich ein großer räumlicher Aufwand, weil bei den Einbau von Dehnungsfugen und die Halterung und 25 einem gegebenen Ofenvolumen nur eine relativ kleine Versteifung der ebenen Wandabschnitte in einem schwe- Rohranzahl jeweils zwischen den Brennern untergeren Rahmenwerk erforderlich macht. Meist läßt sich bracht werden kann.

ein solcher Erhitzer nur mit Schwierigkeiten vergrö- Die Erfindung hat sich, ausgehend von einem Er-

ßern, wenn eine Kapazitätssteigerung erforderlich w[rd. hitzer mit unterer Strahlungsheizzone und oberer

Bei einem anderen grundsätzlich in gleicher Weise 30 Konvektionsheizzone und mit mindestens je einem

aufgebauten, bekannten Erhitzer ist die von einem Leitungsregister innerhalb der Strahlungs- und der

steifen Rahmenwerk getragene Erhitzerkammer mit Konvektionsheizzone, sowie mit mehreren in den

ebenen Seitenwänden ohne Unterteilung in eine obere Seitenwänden der Strahlungsheizzone angeordneten

Konvektionszone und untere Strahlungsheizzone, Brennern, die Aufgabe gestellt, das Erfordernis eines

unter Abteilung in mehrere Strahlungsheizabschnitte 35 schweren Versteifungs- und Rahmenwerkes durch

durch mehrere Reihen senkrecht angeordneter Heiz- Verwendung von in sich starren und sich gegenseitig

rohre, vorgesehen. Diese von der Decke herabhän- absteifenden Wandabschnitten zu beseitigen und die

genden Heizrohre bilden selbst eine Unterteilung in üblichen Dehnungsfugen entbehrlich zu machen, wo·

mehrere hintereinanderliegende Heizabschnitte. Die bei zusätzlich durch die Anordnung der Brenner in

Brenner sind zwischen den Heizrohrregistern in der 40 den einzelnen Seitenwandabschnitten eine gleich-

Decke senkrecht nach unten eingebaut, und die Ver- mäßige Strahlungserhitzung der Leitungsregister er-

brennungsprodukte werden durch Kanäle am Boden zielt wird.

abgesaugt. Auch hier erfordern die langgestreckten. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

ebenen Scitenwände den Einbau von Dehnungsfugen gelöst, daß die Seitenwände der Strahlungsheizzone

und Dichtungen sowie ein schweres Rahmenwerk 45 aus zwei waagerechten Reihen aneinanderstoßender

mit Verstrebungen. Außerdem können die Rohre in starrer, nach innen konkaver und nach außen kon-

diesem Ofen nicht gleichmäßig erhitzt werden, da vexer Bogenwandabschnitte bestehen, welche jeweils

die nach unten gerichteten Flammen nicht in allen zylinderartige Heizkammern bilden, wobei die senk-

Kammerabschnitten die gleiche Länge haben können rechten Kanten benachbarter Bogenwandabschnitte

und außerdem jede Flamme eines Brenners auf ihrer 50 miteinander dicht verbunden sind und die Brenner

Länge nicht gleichmäßige Temperatur besitzt. In- an den Scheiteln (oder etwa an den Scheiteln) der

folgedessen gestattet dieser Ofen keine einwandfreie einander gegenüberliegenden Wandhöhlungen ange-

Bcherrschung der Erhitzungsvorgänge. ordnet und so ausgebildet sind, daß sie die Flammen

Ferner ist ein Heizgerät mit in Abstand liegenden seitlich und aufwärts über die Innenflächen der Bo-

senkrechten Seitenwänden und zwischen diesen an- 55 genwandabschnitte richten.

geordneten Rohren für zu erhitzende Flüssigkeiten Da die starren Bogenwandabschnitte aneinander-

bekannt, bei dem in den Wänden Gruppen von hori- stoßen, wirken sich Wärmedehnungen nur in einer

zontalen Reihen von Brennern mit einem konkaven nicht kritischen Änderung der Wölbung der Bogen-

Rcflektor bzw. einem einer horizontalen Brenner- wandabschnitte aus, und die Dehnungsfugen werden

reihe zugeordneten rillenartigen konkaven Reflektor 60 überflüssig. Die aneinanderstoßenden Kanten der

vorgesehen sind. Das Biennöl wird in Form von Bogenabschnitte können durch relativ schwache Kon-

Schciben oder weitwinkcligen Kegeln mit einem Di- struktionssäulen gehalten werden. Durch die Anord-

spersionswinkel von mindestens 120° versprüht. Durch nung der Brenner an oder etwa an den Scheiteln der

die Reflektoren wird zwar die Strahlungserhilzung in Wandhöhlungen werden die in der Strahlungsheiz-

Richtung gegen die Heizrohre gesteigert, aber die- 65 zone mittig angeordneten Leilungsregister auf ihrer

jenigen Heizleitungstcile, die den flachen Wandteilen ganzen Länge einer gleichförmigen Strahlungscrhit-

zwischen den Brennerreihen gegenüberliegen, erhal- zung ausgesetzt. Ein weiterer Vorteil besteht gege-

ten Strahlungswärme von geringerer Intensität als die- benenfalls darin, daß sich im Bedarfsfall die Lei-

stungsgröße eines Erhitzers leicht dadurch steigern läßt, daß man zusätzliche bogenförmige Wandabschnitte an den Kammerenden anfügt, woraus sich eine leichte betriebliche Anpassungsfähigkeit an den Erhitzungsbedarf ergibt, die bei Erhitzeröfen mit geraden Wandabschnitten nicht ohne weiteres gegeben ist.

Die Bogenwandabschnitte können mit konstantem Radius als zylindrische Segmente gefertigt sein. Sie können aber auch parabolische, hyperbolische oder eine sonstige Krümmung aufweisen. Zur Auskleidung ihrer Innenflächen können Isolierbeton und feuerfeste Materialien verwendet werden. Das für die Wandabschnitte verwendete Material muß hochtemperaturfest und wärmereflektierend sein. Kombinationen aus Isoliermaterial und hochtemperaturfestem, feuerfestem Material können bei der Auskleidung der Innenseite eines gekrümmten Blech- oder Deckmaterials verwendet werden, wobei das leichtere poröse Isoliermaterial an der Außenhaut angebracht ist. Damit die bogenförmigen Abschnitte leicht an Ort und Stelle aufgestellt werden können, kann das feuerfeste Futter in Werkstattarbeit vorher angebracht werden. Es läßt sich aber auch erst an der Baustelle anbringen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht den Erhitzer mit einem abgenommenen Ende, um so einen Teil des Erhitzerinneren zu zeigen;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Teil des Erhitzers;

F i g. 3 ist ein Teilschnitt (nach der Linie 3-3 der F i g. 2) durch einen Teil der Innenwandabschnitte des unteren Teils der Erhitzungskammer;

F i g. 4 zeigt im Schnitt eine Verbindung zwischen den gekrümmten Abschnitten, wobei besonders geformte Kantenteile zur Bildung einer Versteifung verwendet werden.

Gemäß Fig. 1 liegen mehrere Bogenwandabschnitte 1 einander gegenüber und bilden die Wände für eine untere Strahlungsheizzone des Erhitzers. Die Seitenkantenteile besitzen Ansätze, die an stehende Konstruktionssäulen oder Ständer 2 angeschlossen sind. Die Ständer 2 sind oben mit Querbalken 3 verbunden, so daß sich eine Reihe von Bindern zur Stützung der ganzen Kammer ergibt. Die Ständer 2 ruhen mit Sockeln 4 auf einem Fundament 23. Die oberen Enden der Bogenwandabschnitte 1 sind mittels nach innen geneigter Übergangsstücke 5 an die geraden Wandabschnitte 6 angesetzt, welche als Seitenwandteile mit den Deckenabschnitten 7 die Konvektionsheizkammer bilden. Letztere fängt die heißen Gase auf, die aus der Strahlungsheizzone emporsteigen und mittels des Schornsteins 8 abgezogen werden.

Die Wandabschnitte 1 und 6 sowie die Deckenteile 7 besitzen eine feuerfeste Auskleidung 9, z. B. aus Calciumaluminat in Kombination mit feuerfesten Materialien. In ähnlicher Weise ist der Heizkammerboden 10 isoliert.

Die Bogenabschnitte 1 ergeben getrennte Strahlungsheizkammern 11, die nur durch schmale Engstellen im Bereich der Ständer 2 miteinander verbunden sind. Eine Stirnwand 12 dient zum vollständigen Abschluß des Ofenraumes (F i g. 2).

Eine einzige Reihe senkrechter Rohre liegt in der Mitte der verbundenen Strahlungsheizkammern 11. Gewünschtenfalls können jedoch mehrere Rohrreihen verwendet werden. Ferner können die Leitungsregister auch waagerecht angeordnet sein. Mehrere waagerecht liegende Rohre erstrecken sich durch die Konvektionsheizzone 14 in einem Rohrregister 15.

Als Brenner zeigt die Zeichnung mehrere Brennerblöcke 16, durch die die eigentlichen Brenner 17 geführt sind. Diese richten ihre Flammen seitlich und aufwärts über die Oberfläche der Auskleidung 9. Die

ίο Blöcke 16 und die Brenner 17 sind im Scheitel jedes Wandabschnittes 1 jeweils in einem solchen Abstand angeordnet, der der Ausbreitung der Flamme aus den Brennerdüsen entspricht, so daß die ganze innere Krümmungsfläche auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann, um dem Rohrkörper 13 gleichmäßig Strahlungswärme zuzuführen. Die Brenner 17 werden mittels außerhalb verlegter Brennstoffleitungen mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff gespeist. F i g. 1 zeigt Brennstoffhauptleitungen 18 mit Abzweigungen 19. Durch Ventile 20 kann der Erhitzungsgrad in jeder Heizzone 11 eingestellt werden. In benachbarten Heizkammern 11 können unterschiedliche Heizhöhen eingeregelt werden, ohne daß, wie bei üblichen Ofenkonstruktionen, besondere Trennwände eingebaut werden müßten.

F i g. 2 und 3 zeigen die Beaufschlagung der Auskleidung 9 durch die Flammen oberhalb und seitlich jedes Brenners 17. Die Düse jedes Brenners 17 ist so konstruiert, daß sie die Flamme im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Brennerachse leitet, so daß die Flamme nur längs der feuerfesten Wandflächen an der Seite und oberhalb jedes Brenners auf trifft. Auf die Leitungen 13 wird dagegen keine Flamme gerichtet. Der zylinderartige Bau der unteren Heizzone liefert in Verbindung mit den zentrisch angeordneten Brennern und dem seitlichen Fluß der Flammen eine erwünschte Gleichförmigkeit der Erhitzung der Rohrleitungen 13. Die höhere Flammentemperatur und die größere Erhitzung der Wandoberflächen wird dicht an jedem Brenner und im mittleren Abschnitt jedes Wandabteils 1 auftreten. Die Randteile der Bogenwandabschnitte stehen unter einer geringeren Erhitzungswirkung, liegen aber auch näher an den Leitungen 13, so daß die resultierende reflektierte Strahlungswärme praktisch in diesen Bereichen dieselbe ist, wie sie von den Leitungen aufgenommen wird, die den Wandbogenscheiteln gegenüberliegen. Wenn die Bogenwandabschnitte 1 großen Radius haben, kann es zweckmäßig sein, mehr als einen Brenner auf 'jeder Höhe in jedem Wandabschnitt 1 anzubringen, um die Innenwand jedes Abschnittes 1 mit der Flamme und den Verbrennungsgasen zu umspulen und den gewünschten Strahlungseffekt zu erreichen.

Bei einer bevorzugten Konstruktion sind die Rohre 13 an der Decke mittels Balken aus Gußlegierung aufgehängt. Statt dessen können auch Auflager längs des Bodens 10 der Brennkammer angebracht sein, und seitliche Stützen können sich durch die Wände erstrecken, so daß die Rohre senkrecht gehalten werden, sich aber frei nach oben ausdehnen können. Die Register 15 können mittels waagerechter Rohrträger gestützt werden, die sich durch die Konvektionsheizzone 14 von den Ständern 2 erstrecken.

Die Rauchgasentfernung braucht nicht auf einen einzigen Schornstein 8 beschränkt zu sein. Gewünschtenfalls können Rauchabzüge an einem Ende der Heizkammer oder nötigenfalls auch mehrere Ab-

züge bei besonders langen Heizkammern vorgesehen sein.

Bei der bevorzugten Form des Erhitzers sind die gekrümmten Wandabschnitte 1 aus einem Stück mit den abgeschrägten Abschnitten 5 geformt. Wenn es jedoch aus Gründen der Herstellung oder des Aufbaues erwünscht ist, zusammengefügte Verbindungen zwischen den Abschnitten 1 und 5 oder den Abschnitten 5 und 6 zu haben, so kann man sie an der Baustelle miteinander verschrauben, vernieten, verschweißen oder in sonstiger Weise verbinden.

Gemäß F i g. 4 sind U-Profilträger 21 Rücken an Rücken miteinander verschweißt oder bei 22 verschraubt, die wie die Ständer 2 die erforderlichen Tragteile für die Kammer ergeben. Bei einer anderen Fertigungsweise können die Träger 21 aus Verlängerungen der Platten oder Bleche geformt werden, die die Bogenabschnitte 1 bilden.

Ein relativ leichtes Metall oder Stahlblech kann für die Wandabschnitte 1 und die oberen Abschnitte 5 und 6 verwendet werden. In einigen Fällen können sie jedoch auch aus anderen Materialien, z. B. Kunststoff oder Faserglas, gebildet sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Erhitzer für Strahlungs- und Konvektionserhitzung von Gasen oder Flüssigkeiten, dessen Umschließung eine untere Strahlungsheizzone mit in Abstand liegenden senkrechten Seitenwänden und eine obere Konvektionsheizzone mit in kleinerem Abstand gegenüberliegenden Seitenwänden, nach innen geneigte Verbindungswandabschnitte zwischen den Seitenwänden der beiden Heizzonen, ein Paar von beiden Heizzonen gemeinsamen Abschlußstirnwänden, mindestens je ein Leitungsregister für die zu heizenden Gase oder Flüssigkeiten innerhalb der Strahlungs- und der Konvektionsheizzone und mehrere in den Seitenwänden der Strahlungsheizzone angeordnete, Flammen und heiße Verbrennungsgase in die Umschließung abgebende Brenner aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Strahlungsheizzone aus zwei waagerechten Reihen aneinanderstoßender starrer, nach innen konkaver und nach außen konvexer Bogenwandabschnitte (1) bestehen, welche jeweils zylinderartige Heizkammern (11) bilden, wobei die senkrechten Kanten benachbarter Bogenwandabschnitte (1) miteinander dicht verbunden sind und die Brenner (17) an den Scheiteln der einander gegenüberliegenden Wandhöhlungen angeordnet und ausgebildet sind, daß sie die Flammen seitlich und aufwärts über die Innenflächen der Bogenwandabschnitte richten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen