DE2036541C - Flüssigkeitserhitzer mit niedrigem Druckgefälle - Google Patents

Description

45 vorgesehen.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung, einen Flüssigkeitserhitzer der eingangs genannten Art zu

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitserhitzer schaffen, der ein möglichst geringes Druckgefälle hat mit niedrigem Druckgefälle mit einer rechteckigen und deshalb mit besonderem Vorteil bei mehrstufigen Heizkammer, einem entlang der Oberseite der Heiz- 50 katalytischen Verfahren, insbesondere bei der kammer angeordneten Einlaß-Verteilerrohr und Niederdruckreformlerung von Benzin oder ähnlichen einem parallel hierzu verlaufenden Auslaß-Sammel- Erdölfraktionen, eingesetzt werden kann,
rohr sowie mit mehreren im Abstand voneinander Bei derartigen Prozessen ist ein niedriges Druckverlaufenden, querliegenden, U-förmigen Flüssig- gefälle wünschenswert, und dieses wird gemäß der keitsrohren, die mit ihren Schenkelenden an das Ein- 55 Erfindung dadurch erreicht, daß in jader Stirnwand laß-Verteiler- und das Auslaß-Sammelrohr ange- im Mittelteil der Heizkammer Brenner mit zwischen schlossen sind. die U-förmigen Flüssigkeitsrohre gerichteten Flammen Aus der deutschen Patentschrift 1 187 648 ist ein angeordnet sind. Wesentlich sind vor allem der große Erhitzer für temperaturempfindHche Mittel mit Radius der U-förmigen Krümmer und die Anordnung einem Feuerraum mit parallelen, von dem wärme- 60 der Brenner in der Heizkammer in solcher Weise, aufnehmenden Mittel durchströmten Rohren und mit daß die Strahlungswärme den beiden Seiten der •nehreren Brennern, die zum Erzeugen eines Heiz- Rohre zugeführt wird. Durch die erfindurigsgemäße gasstrom s mit niedriger Strahlungsemission ein- Bauweise werden also nicht nur übermäßig lange gerichtet sind, bekannt. Die Rohre una der Rauch- Rohre, sondern auch scharfe Umkehrbogen durch gasauslaß aus dem Feuerraum sind derart ange- 65 die Benutzung mehrerer U-förmiger Flüssigkeitsrohre ordnet, daß der Heizgasstram im Feuerraum in um vermieden, die über die ganze Heizkammer verteilt die Rohre herum und zwischen diesen fließende Teil- angeoidnet sind. Der untere Ί eil des U-förmigen ströme aufgespalten ist. Das Heizgas soll mindestens Flüssigkeitsrohres hat relativ geringe Krümmung

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bzw. einen großen Radius, übr«r den die senkrechten gung eines der längs verlaufenden Einliiß-Verteiler-

Sclienkclteile miteinander verbunden v/erden. bzw. Auslaß-Sammelrohre oberhalb des Dccken-

ßei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung abschnittes der Heizkammer.

weist jede Stirnwand der Heizkammer mindestens Die Fig. I und 2 zeigen eine große von Einbauten

drei senkrechte Reihen von Brennern auf, von denen 5 freie Heizkammer 1, die durch feuerfeste Scitcn-

mindestcns je eine Reihe von Brennein innerhalb wände 2, 2' und Stirnwände 3 begrenzt wird. Die

U mindestens je eine Reihe von Brennern außer- Heizkammer ruht auf einem Fundament 4 mit einem

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halb der U-förmigen Flüssigkeitsrohre angeordnet feuerfesten unteren Boden S und besitzt feuerfeste

ist. Durch diese Anordnung der Brenner in der Heiz- Deckenabschnitte 6, 6', Die Decke kann flach sein

kammer werden zwei Seiten der Rohre erhitzt, so jo und gegen die Mitte der Heizkammer ansteigen, wie

daß man von einer sogenannten »Gleichfluß- in der Zeichnung angedeutet ist. Ein Rauchgas-

eihitzung« sprechen kann. Die Länge des Flüssig- auslaß 7 dient als längs gerichteter Konvektions-

keitscrhitzers gemäß der Erfindung richtet sich natür- heizabschnitt 8 zwischen Wanden 9 und 9', Der Ab-

lich nach dem Leistungsvermögen der Brenner an schnitt 8 führt wiederum zu einem in der Zeichnung

den Stirnwänden des Erhitzers. Es gibt Hochdruck- 15 nicht dargestellten Schornstein, so daß die Rauch-

liienner, die Flammen heißer Verbrennungsgase mit gase von den Brennern aus der Heizkammer ab-

einer Länge bis zu 6,1 m seitlich erzeugen können. geführt werden können.

Beispielsweise können large enge Flammen durch Ein Einlaß-Vertc^!lerrohr 10 und ein Auslaß-

;■ Benutzung eines Dampfvcrsprühungs-Ölbrenners mit Sammelrohr 12 laufen in Längsrichtung der Decke

einer engen Kegelspitze erzielt werden. ?o der Heizkammer. Das Einlaß-Verteilerrohr 10 wird

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist durch die Zuleitung 11 mit Strömungsmittel, bei-

die Heizkammer mit einem sich in Längsrichtung des spielsweise Wasser, gespeist, und das Auslaß-

mittleren Deckenabschnittes erstreckenden und mit Sammelrohr 12 führt erhitztes Strömungsmittel durch

'i· , einer Rohrba,tterie versehenen Rauchgasauslasses die Ableitung 13. Die Rohre 10 und 12 liegen in

ausgerüstet. Ferner isi es vorteilhaft, wenn das Ein- »5 waagerechtem Abstand voneinander, so daß mehrert-

* Iaß-Verteiler- und Auslaß-Sammelrohr von Federn U-förmige Flüssigkeitsrohre 14 mit großem Radius

J gelragen sind. Auf diese Weise kann eine Dehnung angeschlossen werden können, die ihrerseits über die

f und Zusammenziehung der Einlaß-Verteiler- bzw. ganze Länge der Heizzone relativ dicht hinter-

|l Auslaß-Sammelrohre sowie deä anschließenden einander liegen. Die U-förmigen Flüssigkeitsrohre 14

Ϊ Leitungssystems in jeder Richtung besonders auf- 30 dienen der Strahlungserhitzung zahlreicher von dem

genommen werden. Hieraus ergibt sich eine weitere Einlaß-Verteilerrohr 10 zum Auslaß-Sammelrohr 12

ί Herabsetzung des Druckgefälles, und es können parallel fließender Ströme.

y Dehnungsschleifen im Leitungssystem mit ihrem Jedes Flüssigkeitsrohr 14 hat einen U-Krümmerzwangläufig verbundenen Druckgefälle vermieden Abschnitt 14' mit großem Radius, der auch noch werden. _{35 na}ch Erhitzung und Dehnung der Flüssigkeitsroljte , ? Die Erfindung ist weiterhin in vorteilhaf.-r Weise im Abstand vom Boden 5 liegt. Senkrechte Führungs-' j dadurch ausgestaltet, daß die Zuleitung zum Einlaß- stücke 5' am Boden 5 halten jede Seite des Flüssig-Verteilerrohr und die Ableitung zum Auslaß- keitsrohres 14 senkrecht und in gleichem Abstand ; Sammelrobr gegenüberliegend angeordnet sind. von den angrenzenden Rohren 14 übe: die ganze Durch die erfindungsgemäßen Maßnahrr^n, ins- 40 Länge der Heizkammer. Wie aus Fig. 2 ersichtlich besondere d.e geringe Krümmung Jer U-förmigen ist, liegen zahlreiche Flüssigkeitsrohre 14 normaler-Rohre bzw. deren große Radien, kann eine sehr weise in relativ dichtem Abstand zueinander, beigeringe Heizrohrlänge gewahrleistet werden, wodurch spielsweise 7,6 bis 15,2 cm im Mittelpurkt. Der Abbei guter Wärmeübertragung ein geringes Druck- stand zwischen den Rohren hängt vom Durchmesser gefälle ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Bau- 45 des verwendeten Rohrsystems ab. weise vermeidet auch alle Re.rgerüste, Balken und EMe Strahlungserhitzung der U-förmigeji Flüssigsonstige Tragarme, wie sie üblicherweise in Flüssig- keitsrohre erfolgt durch den Ausstoß langer Flammen keitserhitzern zur Stützung waagerecht liegender aus Brennern, die an jedem Ende der Heizkammer Rohre gebraucht werden. Der Fortfall von Rohr- in der Stirnwand 3 eingebaut sind. Für manche Heizstützen vermindert wiederum die Errichtungskosten 50 zwecke kann es ausreichen, Brenner nur längs des der Heizkammer sowie den Unterhaltungsaufwand, Mittelteils jeder Stirnwand vorzusehen, um Flammen j insbesondere bezüglich Reparaturen der Rohrstützen gegen die Innenflächen jedes U-Rohres zu lenken. [ und Ersatz verformter oder gesenkter horizontaler Wenn ein höherer Hitzefluß verlangt wird, werden Rohre. Es können auch U-Rohrabschnitte durch mindestens drei senkrechte Brennerreihen ange-Biegen langer Rohrstücke geformt werden, die un- 55 ordnet, wie in F i g. 1 angedeutet ist. In diesem Fall mittelbar an die Einlaß-Verteiler- und Auslaß- lenken die zusätzlichen Brenner 16 und 17 Flammen Sammelrohre angeschweißt werden. Es besteht somit und heiße Verbrennungsgase zwischen die Seitenkeine Notwendigkeit, derartige U-Teile an gerade wände 2 und 2' und die Außenflächen der U-förmigen Rohrschenkelabschnitte anzuschweißen. Flüssigkeitsrohre 14. Infolgedessen kann eine hoch-Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an 60 intensive, rasche Erhitzung der durch jedes Rohr 14 Hand der Zeichnung nachstehend beschrieben. Es gehenden Strömungsmittel in außerordentlich gleichzeigt mäßiger Weise erreicht werden.

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen F i g. 2 zeigt die Brennstoff-Zuleitung 18 mit einem

rechteckigen Flüssigkeitserhitzer mit quer ange- Ventil 19, an die mehrere Brenner 15 in senkrechtem

ordneten U-iörmigen F.üssigkeitsrohren, «5 Abstand angeschlossen sind. Die Brenner haben eine

F i g. 2 einen Teilabschnitt durch eine Stirnwand solche Bauweise, daß sie lange seitliche Flammen 20

der Heizkammer jach Linie 2-2 in F i g. 1 und liefern, die sich etwa über die halbe Länge der Heiz-

F i g. 3 schematisch eine elastische Federaufhän- kammer erstrecken und die Innenflächen der

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U-förmigcn Flüssigkeitsrohre durch Strahlung er- fiihrungsform ist ein Gehäuse 22 um das Auslaßhitzen. In ähnlicher Weise liefern lange schmale Sammelrohr 12 auf dem Deckenabschnitt 6' gezeigt. Flammen von den Brennern 16 und 17 eine Hoch- Mittels längs verlaufender U-Eisen 23 werden eine tcmperatur-Strahlüngserhitzung für die Außenfläehen Tragplatte 24 und eine Feder 25 mit der darüberder U-Rohre über die ganze Länge der Heizkammer. 5 liegenden Widcrlagerplatte 26 gehalten. Auf dieser Die Bauweise des Flüssigkeitserhitzers kann ver- sitzt eine Mutter 27 auf, die auf einen Gewindebolzen schieden viele Brenner aufweisen. Beispielsweise 28 einstellbarer Länge aufgeschraubt ist. Der Gckönnen doppelte senkrechte Brennerreihen ver- windebolzen 28 greift an einem Auge 29 des Auslaßwendet werden, um heiße Flammen und Gase für Sammelrohres 12 mittels einer Zapfverbindung 30 den mittleren Teil der Heizzone 1 zu liefern und die io an. Bei dieser Anordnung sind mehrere Gewindeim Einlaß gegenüberliegenden Flächen der U-förmi- bolzen 28 und Federn 25 im Abstand voneinander gen Flüssigkeitsrohrc durch Strahlung zu erhitzen, zu federnder Aufhängung über die ganze Länge des Wenn lange U-Rohre in einer Heizzone von be- Auslaß-Sammelrohres 12 verteilt, um so jegliche träch'licher Höhe eingebaut sind, kann es ferner Dehnung ohne übermäßige Spannung an irgendeiner notwendig sein, mehr als drei Brenner in jeder senk- 15 Stelle des Leitungssystems aufzunehmen,
rechten Reihe vorzusehen, um eine angemessene Wie sich aus Fig. i ergibt, verläuft der Fluß im Strahlungserhitzung der oberen Teile jedes Flüssig- Einlaß-Verteilerrohr 10 und aus dem Auslaßkeitsrohrcs 14 zu gewährleisten. Sammelrohr 12 derart, daß die Zuleitung 11 an das

Gemäß Fig. 1 ruht jedes Einlaß-Verteilerrohr 10 Ende des Einlaß-Verteilcrrohres 10 und die Ab- bzw. Auslaß-Sammelrohr 12 auf mit Abstand auf- 20 leitung 13 für erhitzte Strömungsmittel an das Ende gesetzten Rohrwiegen 21, die von den oberen des Auslaß-Sammelrohres 12 an derselben Stirnseite Deckenabschnitten 6 und 6' der Heizkammer ge- des Erhitzers angeschlossen ist. Dieses Fließbild ertragen sind. In diesem Fall erfolgen auf Grund der gibt, daß der Strömungsmitteldruck an den gegen-Temperaturänderungen jedes U-förmigen Flüssig- überliegenden geschlossenen Enden jedes Rohres keitsrohres 14 Längs- und Vertikaldehnungen nach 25 hoch ist, selbst wenn die Geschwindigkeit an dem unten von den Rohrwiegen 21, während jedes Einlaß- Abströmende des Einlaß-Verteilerrohres 10 abge-Verteilerrohr und Auslaß-Sammelrohr 10 und 12 um nommen hat und auch an dem seitlich dazu vereinen gewissen Betrag auf den Rohrwiegen 21 gleitet, setzten Abströmende des Auslaß-Sammelrohres 12 J.-doch können Dehnung und Zusammenziehung auf niedrig ist.

Grand von Ternperatur.schwankungen im Leitungs- 30 Die dargestellte Ausführungsform zeigt einen zcnsystem durch die obenerwähnte Federaufhängung irischen Rauchgasauslaß 7 durch den Konvektionsjedes Rohres 10 und 12 aufgehoben werden, so daß Heizabschnitt 8, so daß heiße Verbrennungsgase aus das ganze System frei schwimmend ist und Spannun- allen Stirnwandbrennern gleichmäßig durch die gen an den Verbindungsrohren und den anderen ganze zentrische Heizkammer 1 fließen. In der Kon-Rohren weitgehend herabgesetzt werden. 35 vcktions-Hcizzone 8 ist eine Rohrbattcric 31 vorge-

In Fig. 3 ist eine Form einer Federlagerung für sehen, die als Abwärmekessclanordnung für die EnI-

ein Auslaß-Sammclrohr 12 gezeigt, das sich frei be- fernung der Wärme im Konvektions-Hcizabschnitt 8 wegen und Ternperaturdehnungcn und -kontrak- oder im Rauchgasauslaß 7 aus der Heizkammer 1 tioncn anpassen kann. Bei der gezeigten Aus- ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ■ι

   Il 2
   6 teilweise im Kreislauf um die Rohre strömen. Die I . Patentansprüche: Rohrbattcric besteht aus einer Anzahl paralleler I .... \ Rohre, die «ich in senkrechter Richtung nach oben I 1, Flüssigkeitserhitzer mit niedrigem Druck- durch den Feuerraum erstrecken, ,,.,_.
   ρ gefälle mit einer rechteckigen Heizkammer, s Aus der deutschen Patentschrift 456 417 ist ein p .;.'" einem entlang der Oberseite der Heizkammer an- Dampfüberhitzer bekannt, bei dem die U-formigen I geordneten Einlaß-Vcrtcilcrrohr und einem par- Überhitzerrohre unter Verwendung von Zwischen-I alle! hierzu verlaufenden Auslaß-Sammelrohr kammern eingespannt sind, In diesem bekannten i sowie mit mehreren im Abstand voneinander ver- Dampfüberhitzer, der nicht als Flüssigkeitserhitzer I > laufenden, querliegenden, U-förmigen Flüssig- io verwendet werden kann, ist eine Anordnung von ^fI · keitsrohren, die mit ihren Schenkelenden an das Brennern in den Stirnwänden der Heizkammcrn . Einlaß-Verteiler- und drjs Auslaß-Sammelrohr nicht vorgesehen. Die verwendeten U-Rohre haben I angeschlossen sind, dadurch gekenn- einen derart kleinen Radius, daß der Abstand der I ζ e ί c h η e t, daß in jeder Stirnwand (3) im beiden U-Schcnkel sehr gering ist und in nachteiliger ! Mittelteil der Heizkammer (1) Brenner (15) mit 15 Weise Brenner zwischen den U-Schenkeln nicht an- ; zwischen die U-fßrmigert Flüssigkeitsrohre (14) geordnet werden können, ohne daß die austretenden I gerichteten Flammen (20) angeordnet sind, Flammen die inneren, gegenüberliegenden Flächen 1 2, Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch 1, da- der U-Rohre bestreichen würden.
   ί durch gekennzeichnet, daß jede Stirnwand (3) Bei den vorerwähnten und zahlreichen anderen || der Heizkammer (1) mindestens drei senkrechte 20 bekannten Erhitzern werden zur Strömungsmittel-I Reihen von Brennern (15,16,17) aufweist, von erhitzung Rohrgruppen oder Rohrschlangen verj denen mindestens je eine Reihe von Brennern wendet, bei denen die dicht aneinander liegenden I (15) innerhalb und mindestens je eine Reihe von Rohre U-Krümmer geringer Radien haben, um sich % Brennern (16, 17) außerhalb der U-förmigen der engen Nachbarschaft der Rohre anpassen zu I Flüssigkeitsrohre (14) angeordnet ist. as können. Infolgedessen führt zwangläufig nachteiligerg 3. Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch 1 oder 2, weise jede Erhitzerschlange zu einem beträchtlichen I dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (1) Druckgefälle für das hindurchgehende Strömungs-I mit einem sich in Längsrichtung des mittleren mittel. Andererseits gibt es viele Verfahren, bei I Deckenabschnittes (6) erstreckenden und mit denen ein solcher Druckabfall während der Er-I einer Rohrbatterie (31) versehenen Rauchgas- 3° hitzung des Fließmittelstromes unerwünscht ist. Dies I auslasses (7) ausgerüstet ist. gilt insbesondere bei der Wiederaufheizung eines I 4. Flüssigkeitserhitzer nach einem der An- V^rfahrensstromcs zwischen Reaktionsgefäßen oder sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das -stufen in einem mehrstufigen katalytischen VerEinlaß-Verteiler- und das Auslaß-Sammelrohr fahren.

   (10,12) von Federn (25) getragen sind. 35 Aus der schweizerischen Patentschrift 353 875 ist 5. Flüssigkeitserhitzer nach einem der An- ein mit Rohrelementen versehener Kessel zur Erspiüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeugung von Warmwasser bekannt, bei dem in beZuleitung (11) zum Einlaß-Verteilerrohr (10) und sonderer Weise gestaltete, zu einer Batterie zudie Ableitung (13) zum Ausiaß-Sammelrohr (12) sammengefaßte Rohre mit einem oberen Sammler gegenüberliegend gngeordnet sind. 4° und auch nebeneinanderliegend in entgegengesetzter

   Richtung durchströmt werden. Es handelt sich hier um einen Warmwasserkessel, dessen Feuerraum durch die Rohrgruppen eingeschlossen wird. Es sind

   hier kein Brenner und auch kein Flüssigkeitserhitzer