DE1667146C3 - Ofen zur Wärmebehandlung von Gasen und Flüssigkeiten - Google Patents

Description

lungsofen mehrere Brenner avif, so ist es auch mög- deaen Schiebesteine aufliegen, -wobeidW lichten

lieh, nujt einen, und diesen mit mehr oder weniger Querschnitte der Stutzen und Schiebesteine so dimen-

unvenninderter Leistung,^ weiter^ zu betreiben, die sioniert sind, daß das Einströmen von Rauchgas in

übrigen dagegen stillzusetzen. Es iaat sich gezeigt, die- Sammlerkammer ermöglicht⁵wird. ¹Im übrigen

daß man mit dieser Betriebsweise nur etwa die Hälfte 5 sieht die Erfindung auch vor. daß die Sammierkam-

und weniger der Kosten für Betriebsmittel und Bedie- mer und die senkrechten Stutzen einen solchen lich-

nungspersonal aufzuwenden braucht, die für die ein- ten Querschnitt aufweisen, daß sich in ihnen die

gangs beschriebenen Methoden enorderlhh sind. senkrechten Rohre und die Sammelleitung in hori-

Der Grund dafür liegt darin, daß etwa während zontaler und vertikaler Richtung frei ausdehnen

Vs der Zeit der Produktionsunterbrechung der Auf- io können.

wand an Brennstoff und Kraftstrom für den Brenner Die Erfindung ermöglicht es, die mit notwendigen

so gering ist, daß er für die Gesamtkosten kaum ins Betriebsunterbrechungen verbundenen Kosten auf

Gewicht fällt. Außerdem ist während dieser Zeit ein Minimum zu reduzieren und dabei Gefährdungen

keine Kontrolle erforderlich, insbesondere kein Kes- des Ofens, insbesondere im Bereich der Sammel-

selwärter, da die Kesselanlage weder mit Rauchgas i₅ leitung infolge großer Temperaturschwankungen,

noch mit Spaltgas beaufschlagt wird. Man wird viel- auszuschalten. Es hat sich gezeigt, daß die nur gerin -

mehr beim Warmhaltebetrieb das Rauchgas durch gen Mehrkosten für die zusätzlichen Konstruktions-

einen Umgang des Abhitzekessels führen, während teile gemäß der Erfindung schon nach kurzer Zeit

Spaltgas hierbei, ohnehin nicht anfällt. In dieser Zeit durch Einsparungen an Betriebskosten ausgeglichen

sind lediglich der Deckenbrenner und das Rauchgas- ao sind.

gebläse in Betrieb, bei deren etwaiger Störung in Die Erfindung ist in der Zeichnung am Beispiel

bekannter Weise optisch und akustisch Alarm gege- eines runden Wärmebehandlungsofens in vereinfach-

ben wird. Dann unterbricht gleichzeitig die vor dem ter Form veranschaulicht.

Brenner angeordnete Gasmangelsicherung die Gas- Der Wärmebehandlungsofen 1, der von einer Me-

zufuhr, und auch das Rauchgasgebläse wird über 25 tallwandung 2 und der feuerfesten Ausmauerung 3

eine Sicherheitsschaltung stillgesetzt. Es entfallen so- gebildet wird, ist durchsetzt von einer Anzahl ring-

mit in dieser Zeit die sehr hohen Kosten für das voll- förmig angeordneter, senkrechter Rohre 4, von denen

zählige Bedienungspersonal. Dieses wird erst wieder in der Zeichnung nur eins dargestellt worden ist.

benötigt, wenn die Anlage erneut angefahren werden Diesen Rohren, die mit einem Katalysator gefüllt

muß, was gemäß den vorstehenden Ausführungen nur 30 sein können, werden die der Wärmebehandlung zu

etwa V* der Zeit beansprucht. unterwerfenden Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten

Das Warmhalten der senkrechten Rohre im durch eine Leitung 5 über die ringförmige Verteiler-Wärmebehandlungsofen durch weiteren Betrieb des leitung 6 und jeweils eine Verbindungsleitung 7 zuge-Brenners bereitet auch bei den bekannten Ofen- führt. Unterhalb des Ofens befindet sich eine ebenkonstruktionen keine nennenswerten Schwierigkeiten. 35 falls ringförmige Sammelleitung 8, die an die Rohre 4 Nicht möglich ist es dagegen, bei diesen Konstruk- angeschlossen ist und die der Abführung der wärmetionen der Sammelleitung Wärme zuzuführen. behandelten Stoffe über die Leitung 9 dient.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Die Beheizung des Ofens erfolgt mittels eines

Wärmebehandlungsofen der eingangs beschriebenen Brenners 10, der in der Ofendecke 11 in Ofenachse

Art durch geeignete Maßnahmen eine Möglichkeit 40 vorgesehen ist. Dem Brenner 10 wird der gasförmige

zur Beheizung der Sammelleitung in wirtschaftlicher oder flüssige Brennstoff durch Leitung 12, die vor-

Weise zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß zugsweise vorgewärmte Luft durch Leitung 13 zuge-

die Sammelleitung(en) jeweils in einer wärmeisolier- führt. Die erzeugten Rauchgase strömen in dem Ofen

ten, mit dem Wärmebehandlungsofen fest verbun- abwärts, wobei sie die senkrechten Rohre 4 umspü-

denen Sammlerkammer angeordnet sind, die einer- 45 len und Wärme an sie abgeben und verlassen den

seits mit dem Ofenraum und andererseits über eine Ofen durch den Rauchgasaustritt 14. Sie passieren

Verbindungsleitung mit der Rauchgasleitung ver- die Rauchgasleitung 15 und gelangen dann zu einem

bunden ist und daß in der Rauchgasleitung zwischen hier nicht dargestellten Wärmeaustauscher, insbeson-

der Ofensohle und der Anschlußstelle der Verbin- dere Abhitzekessel, wo sie einen Teil ihrer noch vor-

dungsleitung ein Absperrorgan angeordnet ist. Dieses 50 handenen fühlbaren Wärme abgeben.

Absperrorgan ist während des normalen Betriebes Gemäß dem Vorschlag der Erfindung ist die Sam-

voll geöffnet, bei Stillstand der Anlage aber geschlos- melleitung 8 in einer wärmeisolierten ringförmigen

sen, um das Rauchgas zu zwingen, die Sammlerkam- Sammlerkammer 16 untergebracht, die groß genug

mer zu durchströmen. bemessen ist, daß die Sammelleitung durch Wärme-

Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß das 55 dehnung bewirkte horizontale und vertikale Beweim Brenner erzeugte Rauchgas, das abwärtsströmend gungen ausführen kann. Bei kaltem Ofen nimmt die die senkrechten Rohre umspült und diese warmhält, Sammelleitung die mit 8 bezeichnete, mit ausgezogeauch die Sammelleitung bestreichen und erwärmen nen Linien dargestellte Lage ein, im Betriebszustand kann. Die Verbindung von Sammlerkammer und die Stellung 8', gestrichelt gezeichnet. Geeignete hier Ofenraum erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß an 60 nicht dargestellte Abdichtungen erlauben es der Leider Sammlerkammer ein senkrechter Stutzen ange- tung 9, sich mit der Sammelleitung in der Wandung setzt ist, der zwecks Einführung von Rauchgas in die der Sammlerkammer zu bewegen.
Sammlerkammer mit einer öffnung in der Ofensohle Die verjüngten unteren Enden 17 der Rohre 4 Hein Verbindung steht. gen mit ausreichender Bewegungsfreiheit in ebenfalls

Es ist ferner möglich, die zwischen Ofensohle und 65 wärmeisolierten Stutzen 18. Auf den Stutzen liegen

Sammelleitung liegenden Teile der senkrechten Schiebesteine 19 auf, die die Enden 317 der senkrech-

Rohre von ebenfalls wärmeisolierten, an der Samm- ten Rohre umgeben und eine gewisse Abdichtung

lerkammer angesetzten Stutzen zu umgeben, auf gegen die Ofenatmosphäre bewirken. Wenn ge-

wünscht, kann durch entsprechende Dimensionierung des lichten Querschnitts der Schiebesteine aach das Einströmen einer Rauchgasteilmenge durch den Stutzen 18 in die Sammierkammer 16 erreicht werden. Die eigentliche Verbindung von Sammlerkammer und Ofenraum aber wird durch den Stutzen 20 gebildet, der durch eine öffnung 21 in der Ofensohle 22 den Eintritt des Rauchgases in die Sammlerkammer gestattet. Dieses Rauchgas umspült die Sammelleitung 8 und erwärmt sie bzw. hält sie warm. Aus der Sammlerkammer 16 gelangt das Rauchgas dann durch die Verbindungsleitung 23 in die Rauchgasleitung 15. Um diesen Strömungsverlauf überhaupt zu ermöglichen, ist in der Rauchgasleitung 15 zwischen dem Rauchgasaustritt 14 und der Anschlußstelle 24 der Verbindungsleitung ein Absperrorgan 25 vorgesehen, das im Betriebszustand geöffnet, bei Betriebsstillstand aber geschlossen ist Um zu vermeiden, daß beim Betriebsstillstand das Rauchgas den Abhitzekessel durchströmt, ist in der Rauchgas- ao leitung ein weiteres Absperrorgan 26 angeordnet, von dem die Kesselumgangsleitung 28 abgeht, die ebenfalls mit einem Absperrorgan 27 versehen ist.

Die ringförmige Sammelleitung weist an ihrer Unterseite Ansätze, beispielsweise in Form von Rohrstücken 29 auf, und zwar wenigstens 4 Stück über den Umfang verteilt. Diese Rohrstücke durchsetzen den Boden der Sammlerkammer in unter Berücksichtigung der radialen Dehnung der Sammelleitung ausreichend groß bemessenen öffnungen und werden unter der Sammlerkammer von mit 30 angedeuteten, radial verschiebbaren Stopfbuchsen umfaßt Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Sammelleitung stets zentrisch in der Sammlerkammer liegt, und zwar sowohl im kalten als auch im warmen Zustand.

Obwohl die Erfindung vorstehend an Hand eines runden Wärmebehandlungsofens beschrieben wurde, ist ihre Anwendung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt vielmehr kann sie ebensogut auch bei rechteckigen öfen benutzt werden, wo Verteiler- und Sammelleitungen geradlinig verlegte Rohrleitungen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

werden, letztere zeitweilig, insbesondere an den Patentansprüche: Wochenenden, stillgesetzt werden. Zum anderen ist, wenn die öfen zur Erzeuguag von Heizgas dienen,

1. Ofen zur Wärmebehandlung von Gasen und häufig die Abnahme dieses Heizgases an den Wochen-Flüssigkeiten, insbesondere zum Spalten von 5 enden eben wegen der Arbeitsruhe in einigen InKohlenwasserstoffen, mit senkrechten, den Ofen dustriezweigen erheblich geringer, so daß die öfen durchsetzenden Rohren, die mit einer oder meh- nicht voll ausgelastet sind. Besteht eine Gaserzeureren oberhalb und unterhalb des Ofens liegen- gungsanlage aus mehreren Ofeneinheiten, so wird den Verteilerleitungen bzw. Sammelleitungen zur man in diesem Falle zumindest einen Teil dieser Ein-Zu- und Abführung der wärmezubehandelnden io heiten außer Betrieb nehmen.

bzw. wärmebehandelten Stoffe verbunden sind. Ein vollständiger Betriebsstillstand hat zur Folge, wobei für die Beheizung des Ofens Brennerein- daß für das Wiederanfahren der Anlage bis Normalrichtungen im Bereich der Ofendecke und eine last eine lange Anfahrzeit erforderlich ist, die beivon der Ofensohle abgehende Rauchgasleitung spielsweise bei einem Ofen zur Erzeugung von vorvorgesehen sind, dadurch gekennzeich- 15 wiegend Wasserstoff enthaltenden Gasen durch net, daß die Sammelleitung(en) (8) jeweils in Spaltung von Kohlenwasserstoffen etwa 20 Stunden einer wärmeisolierten, mit dem Wärmebehand- beträgt. Das bedeutet aber, daß das Anfahren ungelungsofen fest verbundenen Sammlerkammer (16) fähr die halbe Zeit eines Wochenendstillstands in angeordnet sind, die einerseits mit dem Ofen- Anspruch nimmt. Während dieser Zeit fallen aber raum (1) und andererseits über eine Verbindungs- ao lücht nur die Kosten für die Betriebsmittel (Kohlenleitung (23) mit der Rauchgasleitung (15) ver- Wasserstoffe, Wasserdampf, Kuhlwasser und Kraftbunden ist und daß in der Rauchgasleitung (15) strom) an, sondern auch für das vollzählige Bed.iezwischen der Ofensohle (22) und der Anschluß- nungspersonal. Außer diesen relativ hohen Betriebsstelle (24) der Verbindungsleitung (23) ein Ab- kosten ist bei einem vollständigen Betriebsstillstand sperrorgan (25) angeordnet ist. 25 weiter nachteilig, daß der Ofen in kurzen Zeitabstän-

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- den p.anz beträchtlichen Temperaturschwankungen zeichnet, daß an der Sammlerkammer (16) ein unterworfen wird, die auf die Dauer mit Sicherheit senkrechter Stutzen (20) angesetzt ist, der zwecks zu Zerstörungen verschiedener Ofenteile führen wer-Einführung von Rauchgas in die Sammlerkam- den. Besonders empfindlich gegen Temperaturuntermer mit einer öffnung (21) an der Ofensohle (22) 30 schiede derartigen Ausmaßes ist die üblicherweise in Verbindung steht. . aus Schleuderguß gebogene Sammelleitung mit ihren

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zahlreichen Anschlußstellen zu den senkrechten zeichnet, daß die zwischen Ofensohle (22) und Spaltrohren sowie zu der Abführungsleitung für die Sammelleitung (8) liegenden Teile (17) der senk- Spaltprodukte. In dieser Sammelleitung treten nämrechten Rohre (4) von ebenfalls wärmeisolierten, 35 lieh erheblich höhere Temperaturen auf als in der an der Sammlerkammer (16) angesetzten Stutzen oberhalb des Ofens gelegenen Verteilerleitung und (18) umgeben sind, auf denen Schiebesteine (19) nur etwas geringere Temperaturen als in den senkaufliegen, wobei die lichten Querschnitte der rechten Rohren.

Stutzen (18) und Schiebesteine so dimensioniert Eine andere Möglichkeit des Produktionsstops sind, daß das Einströmen von Rauchgas in die 40 besteht darin, daß eine bestimmte Menge Wasser-Sammlerkammer ermöglicht wird. stoff, um bei dem einmal gewählten Beispiel auch

4. Ofen nach Anspruch 1 und 3, dadurch ge- bei den folgenden Ausführungen zu bleiben, ständig kennzeichnet, daß die Sammlerkammer (16) und im Kreislauf gefahren wird. Diese Arbeitsweise hat die Stutzen (18) einen solchen lichten Querschnitt den Vorteil, daß die Anlage auf Betriebstemperatur aufweisen, daß sich in ihnen die senkrechten 45 gehalten wird und in sehr kurzer Zeit, etwa in 3 Stun-Rohre (4) und die Sammelleitung (8) in horizon- den, wieder auf Nennleistung gebracht werden kann, taler und vertikaler Richtung frei ausdehnen Hierbei sind jedoch wiederum die Kosten für die können. Betriebsmittel und die Bedienung, welch letztere für

die ganze Zeit benötigt wird, recht hoch und über-

50 treffen noch die eines vollständigen Betriebsstillstands.
Etwa den gleichen Aufwand an Kosten für Be-

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärme- triebsmittel erfordert es schließlich, wenn die Anlage

behandlung von Gasen und Flüssigkeiten, insbeson- mit verminderter Leistung, beispielsweise 20 °/o der

dere zum Spalten von Kohlenwasserstoffen, mit senk- 55 Nennleistung, betrieben wird. Allerdings kann hier

rechten, den Ofen durchsetzenden Rohren, die mit in noch kürzerer Zeit wieder die volle Leistung er-

einer oder mehreren oberhalb und unterhalb des reicht werden.

Ofens liegenden Verteilerleitungen bzw. Sammel- Es wurde nun gefunden, daß man mit einem Minileitungen zur Zu- und Abführung der wärmezubehan- mum an Betriebskosten auskommt, wenn man die delnden bzw. wärmebehandelten Stoffe verbunden 60 Produktion für die vorgesehene Zeit völlig einstellt sind, wobei für die Beheizung des Ofens Brenner- und auch nicht mit Wälzgas fährt, jedoch dafür sorgt, einrichtungen im Bereich der Ofendecke und eine daß durch weitere Beheizung des Ofens die senkvon der Ofensohle abgehende Rauchgasleitung vor- rechten Rohre und besonders die Sammelleitung gesehen sind. warmgehalten werden. Der in der Ofendecke vor-

In vielen Fällen sind derartige öfen nicht ununter- 65 gesehene Brenner wird also auch in der Zeit, wäh-

brochen in Betrieb. Das kann einmal daran liegen, rend der die Wasserstofferzeugung ruht, zur Deckung

daß bei der Erzeugung von Produkten, die in den der Strahlungsverluste in Betrieb bleiben, natürlich

öfen nachgeschalteten Anlagen weiterverarbeitet mit verminderter Leistung. Weist der Wärmebehand-