DE2203420A1

DE2203420A1 - Method and device for heating a flowing medium

Info

Publication number: DE2203420A1
Application number: DE19722203420
Authority: DE
Inventors: Alan Cross
Original assignee: Lummus Co
Current assignee: CB&I Technology Inc
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1972-01-25
Publication date: 1972-08-17
Also published as: US3667429A; NL7200945A; BR7200383D0; SE373870B; IT946877B; JPS57122238A; JPS5727391B1; AU469876B2; FR2124852A5; DE2203420B2; JPS5927609B2; CA973827A; NL173437C; BE778467A; AU3820472A; NL173437B; GB1339406A

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. rer. nat. DIETER LOUISPATENT LAWYERS
Dr. rer. nat. DIETER LOUIS

Dipl-Pliys. CLAUS POHL Al/ O O Λ O / ^n Dipl-Pliys. CLAUS POHL Al / OO Λ O / ^ n

Dipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ £ i, M 4 H £ UDipl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ £ i, M 4 H £ U

8500 NÜRNBERQ KESSLERPLATZ 1 ^8500 NUREMBERQ KESSLERPLATZ 1 ^

12672/73 20/H12672/73 20 / H

THE LUMMTJS CÜMPAHY, Bloomfield, Hew Jersey, USATHE LUMMTJS CÜMPAHY, Bloomfield, Hew Jersey, USA

Verfahren und Einrichtung zum Erhitzen eines strömenden MediumsMethod and device for heating a flowing medium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erhitzen eines strömenden Mediums und befaßt sich insbesondere damit, ein derartiges Medium sehr rasch aufzuheisen«The invention relates to a method and a device for heating a flowing medium and is particularly concerned with heating up such a medium very quickly «

In den letaten Jahren sind zahlreiche Verfahren und Heizeinrichtungen entwickelt worden, um die sehr rasche Aufheiiung von Strömungsmedien durchzuführen. Sin Beispiel dafür ist die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, die insbesondere bei der Produktion τοη Äthylen durchgeführt wird. Im allgemeinen sind derartige Heizeinrichtungen so ausgelegt, daß sie ein Kracken mit hoher Intensität bei kurzer Verweilzeit erlauben. Sin Beispiel für eine derartige Heizeinrichtung ist aus der USA-Patentschrift 3 274 978 bekannt.In the last few years, numerous methods and heating devices have been developed in order to carry out the very rapid heating of flow media. Sin example this is the pyrolysis of hydrocarbons, which is carried out in particular in the production of τοη ethylene will. In general, such heaters are designed to cause high intensity cracking allow a short dwell time. An example of such a heating device is from the United States patent 3,274,978 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbeaeartes Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung dosThe invention is based on the object of a verbeaeartes method and a device for performing dos

209834/0733209834/0733

2203A202203A20

Verfahrens zum Zwecke der Erhitzung eines strömenden Mediums mit hoher Intensität bei kurzer Verweildauer vorzuschlagen, das auch für andere Zwecke als für die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen einsetzbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:To propose a method for the purpose of heating a flowing medium with high intensity with a short residence time, also for purposes other than pyrolysis of hydrocarbons can be used. The method according to the invention for solving this problem is characterized by the following method steps:

a) Erhitzen des Mediums in einer ersten Strahlungszone auf eine Temperatur von etwa 650 bis 76O⁰C innerhal einer Verweilzeit von weniger als 0*2 Sekunden}a) heating the medium in a first radiation zone to a temperature of about 650 to 76O ⁰ C within a dwell time of less than 0 * 2 seconds}

b) überführen des erhitzten Mediums in eine zweite Strahlungszone, undb) transferring the heated medium into a second radiation zone, and

c) Erhitzen des Mediums in der zweiten Strahlungszone auf eine Temperatur von etwa 760 bis 93O⁰C in einer Zeit, daß eine Gesamterhitzungszeit von unter 0,4 Sekunden resultiert.c) heating the medium in the second radiation zone at a temperature of about 760 to 93O ⁰ C in a time that a total heating time of results below 0.4 seconds.

Bei einer Einrichtung zum Erhitzen eines strömenden Mediums, insbesondere eines kohlenmonoxydhaltigen Gases, alt einer ersten und einer zweiten Strahlungserhitzungszone, in denen eine Einzelreihe von vertikal stehenden, mit dem Medium beaufschlagten Rohren und eine Anzahl von vertikalen Reihen von Strahlungebrennern angeordnet sind, wobei die Strahlungsrichtung der Brenner im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Rohrreihe verläuft und die Brenner die Rohre weitgehend über deren ganze Länge beaufschlagen, und mit je einer Leitung zur Zuführung des Mediums in die Rohre der ersten Strahlungserhitzungszone und zur Abführung des Mediums aus der zweiten Strahlungserhitzungs-In the case of a device for heating a flowing medium, in particular a gas containing carbon monoxide, alt a first and a second radiant heating zone, in which a single row of vertically standing, with the medium acted upon pipes and a number of vertical rows of radiation burners are arranged, the direction of radiation of the burners substantially runs perpendicular to the plane of the row of tubes and the burners act on the tubes largely over their entire length, and each with a line for supplying the medium into the tubes of the first radiant heating zone and for the discharge of the medium from the second radiant heating zone

209834/0733209834/0733

2203A202203A20

zone besteht die Verbesserung darin, daß zwischen den Rohren der ersten Strahlungserhitzungszone und den Rohren der zweiten Strahlungserhitzungszone eine Querverbindung durch Verbindungsrohre für das Medium besteht.zone, the improvement is that between the pipes the first radiant heating zone and the tubes of the second radiation heating zone through a cross connection There are connecting pipes for the medium.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter AusfUhrungsbeiepiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.Further advantages and features of the present invention emerge from the following description in a preferred manner Execution examples based on the accompanying drawings as well as from further subclaims.

Die Zeichnungen zeigen in den !figuren 1 und 2 Schnittansichten zweier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung.The drawings show in FIGS. 1 and 2 sectional views two embodiments of an inventive Heating device.

Wie vorstehend schon erwähnt, umfaßt die erfindungsgemäße Heizeinrichtung zwei Strahlungszonen, die praktisch vollständig voneinander getrennt sind. Jede Strahlungszone enthält eine Einzelreihe vertikaler Rohre, die von beiden Seiten her befeuert werden und durch welche ein zu erhitzendes Medium in Reihe durch beide Btrahlungs-Erhitzungszonen geführt wird. Die Wärmezufuhr in jeder Strahlungszone kann separat gesteuert werden, um in jeder Zone die für die angestrebten Verfahrensbedingungen optimale Wärme-Intensität zu erzielen. Als Ergebnis davon, daß die beiden Strahlungszonen voneinander praktisch vollständig getrennt sind, hat die Wärmezufuhr in der einen Zone keinen merklichen Effekt auf die Wärmezufuhr in der anderen.As already mentioned above, the heating device according to the invention comprises two radiation zones that are practically completely are separated from each other. Each radiation zone contains a single row of vertical tubes, that of both Sides are fired and through which a medium to be heated in series through both radiation heating zones to be led. The heat supply in each radiation zone can be controlled separately in order to achieve the in each zone optimal heat intensity for the desired process conditions to achieve. As a result of the fact that the two radiation zones are practically completely separated from one another the heat supply in one zone has no noticeable effect on the heat supply in the other.

Gemäß der Darstellung in fig. 1 ist eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Heizeinrichtung in £orm eines vertikalen Rohres in einem Stahlrahmen angeordnet und stützt sich auf PfeilernAs shown in fig. 1 is a heating device, designated as a whole by 10, in the form of a vertical tube arranged in a steel frame and supported on pillars

(01-33(01-33

ab. Sie besteht aue Außenwänden 11 und 12, Innenwänden 13 und 14, Stirnwänden 1$ und Böden 16 und 17. Sie Außenwände 11, 12 liegen in wesentlichen parallel zu den Innenwänden 13» 14-. Sie erstrecken sich jedoch über die Höhe der Innenwände 13, 14 hinaus* In die Außenwände 11, 12 und die Innenwände 13, 14 ist eine Anzahl von Tertikaireihen hochintensiver Strahlungsbrenner eingebaut, die im Gänsen mit 18 be« zeichnet sind. Sie Böden 16, 17 erstrecken sich zwischen den Außenwänden 11, 12 bzw· den Innenwänden 13» 14. In ihnen sind Bodenbrenner angeordnet, die im Ganzen mit 19 bezeichnet und vorzugsweise Flammbrenner sind*away. It consists of outer walls 11 and 12, inner walls 13 and 14, end walls $ 1 and floors 16 and 17. They are outer walls 11, 12 are essentially parallel to the inner walls 13 »14-. However, they extend beyond the height of the inner walls 13, 14 * A number of tertiary rows of high-intensity radiant burners are built into the outer walls 11, 12 and the inner walls 13, 14. are drawn. They floors 16, 17 extend between the outer walls 11, 12 or the inner walls 13 »14. In them floor burners are arranged, which are designated as a whole with 19 and are preferably flame burners *

Sie Außenwand 11, die Innenwand 13 und der Boden 16 bilden zusammen mit den Stirnwänden 15 eine erste, im Ganzen mit 20 bezeichnete Strahlungserhitzungezone, während die Außenwand 12, die Innenwand 14 und der Boden 17 zusammen mit den Stirnwänden 15 eine zweite, im Ganzen mit 21 bezeichnete Strahlungeerhitzungsjsone darstellen. Sie Stirnwände 1$ bilden ihrer Form nach ein umgekehrtes U und schaffen somit einen offenen Bereich 22, der den Zugang zu den in den Innenwänden 13 und 14 eingebauten Brennern 18 ermöglicht.The outer wall 11, the inner wall 13 and the bottom 16 together with the end walls 15 form a first radiant heating zone designated as a whole by 20, while the outer wall 12, the inner wall 14 and the bottom 17 together with the end walls 15 form a second, as a whole 21 represent radiant heating jacks labeled. The end walls 1 $ form an inverted U in shape and thus create an open area 22 which enables access to the burners 18 built into the inner walls 13 and 14.

Auf den Innenwänden 13» 14 ist in horizontaler Lage ein inneres Saoh 25 befestigt. Auf der Außenwand 11 und den Stirnwänden 15 befindet sich ein sich horizontal nach innen erstreckendes oberes Saoh 26} entsprechend ist auf der Außenwand 12 und den Stirnwänden 15 ein oberes Saoh 27 angeordnet. Von den Dächern 26 und 27 aus nach oben erstrecken sich Wände 28 und 29» die zusammen Bit den nach oben hinausstehenden Stirnwänden 15 eine ia Ganzen mit 30 bezeichnete Konvektionszone bilden. Suroh ein« ho-On the inner walls 13 »14 is a in a horizontal position inner Saoh 25 attached. On the outer wall 11 and the End walls 15 are a horizontally inwardly extending upper Saoh 26} is accordingly on the outer wall 12 and the end walls 15, an upper Saoh 27 is arranged. From the roofs 26 and 27 upwards Walls 28 and 29 extend, which together bit the end walls 15 protruding upward, generally forming a whole with 30 designated convection zone form. Suroh a «ho-

209834/0733209834/0733

rlzontale Passage 33 stehen die £trahlung8kaminern 20 und 21 in Strömungsverbindung mit Hw Konvektionezone 30. Alle Wände, Böden und Dächer sind mit geeignetem hitzebeetändigem Material ausgekleidet oder daraus hergestellt.In the horizontal passage 33, the radiation chimneys 20 and 21 are in flow connection with Hw convection zone 30. All walls, floors and roofs are lined with or made of suitable heat-resistant material.

Die Konvektionezone 30 enthält eine Anzahl horizontaler Konvektionsrohre 35, die so angeordnet sind, daß keine direkt« Sichtlinie swisehen den Konvektionsrohren und den StrahlungBerhitzungesonen 20» 21 besteht.The convection zone 30 contains a number of horizontal ones Convection tubes 35, which are arranged so that there is no direct line of sight between the convection tubes and the Radiation heating resonance 20 »21 exists.

In der Strahlungserhitzungszons 20 ist eine Einseireihe Ton vertikalen Rohren 31 vorgesehen, die in einer zur inneren Seitenwand 13 und zur äußeren Seitenwand 11 parallelen und davon einen konstanten Abstand einhaltenden Ebene verlaufen. Der untere Abschnitt jedes Rohres 31 steht in Strömungsverbindung mit einer Einlaßleitung 36» die im Boden 16 der Strahlungikaamer 20 angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist eine Binzelreihe vertikaler Rohre 32 in einer sur Innenwand 14 und zur Außenwand 12 parallelen und äquidistanten Ebene angeordnet. Das untere Ende jedes Rohres 32 steht in Strö» Bungsverbindung mit einer AuAaßleitung 37t die in Boden 17 der Strahlungekammer 21 liegt.In the radiant heating zone 20, there is a single row of clay vertical tubes 31 are provided, which in a to the inner Side wall 13 and parallel to the outer side wall 11 and maintaining a constant distance therefrom plane. The lower portion of each tube 31 is in flow communication with an inlet conduit 36 »in the bottom 16 of the Radiation chamber 20 is arranged. In a similar way it is a single row of vertical tubes 32 in a sur inner wall 14 and to the outer wall 12 parallel and equidistant plane arranged. The lower end of each tube 32 is in flow. Exercise connection with an outlet line 37t in floor 17 the radiation chamber 21 is located.

Sine Anaahl von zueinander parallelen horizontal verlaufenden Querverbindungsrohren 38 ist in der horizontalen Passage 33 angeordnet, die Jeweils ein Rohr 31 der Strahlungszon« mit ein·» Rohr 32 der Strahlungszon· 21 verbinden. Das zu erhitzend· Strömungsmedium verläuft somit durch die Heizeinrichtung in einer Anzahl voneinander getrennter Ströme lings eines Ströaungewegee, der zuerst aufwärts duroh dl« vertikalen Rohre 31 in der Strahlungszone 20» daraufhinA number of parallel, horizontally extending cross-connecting pipes 38 are in the horizontal passage 33 arranged, each one tube 31 of the radiation zone « with a · »pipe 32 of the radiation zone · 21. That too heating · flow medium thus runs through the heating device in a number of separate streams lings of a Ströaungewegee, who first went upwards duroh dl « vertical tubes 31 in the radiation zone 20 »thereupon

209834/0733209834/0733

horizontal duroh die Querverbindungsrohre 38 in der horizontalen Passage 33 und dann nach unten durch die Rohre 32 in der Strahlungszone 21 verläuft. Die vertikalen Rohre 31» 32 in den Strahlungserhitzungszonen 20, 21 sind an des Bah-, men 10 mittels Hängestreben 39 aufgehängt, während die horizontalen Verbindungsrohre 38 auf einem Federlager 40 aufliegen, welches das Durchsacken dieser Rohre verhindert, jedoch die bei den hohen Betriebstemperaturen auftretende Wärmedehnung zuläßt·horizontally through the cross-connecting pipes 38 in the horizontal passage 33 and then down through the pipes 32 runs in the radiation zone 21. The vertical tubes 31 » 32 in the radiation heating zones 20, 21 are on the men 10 suspended by means of suspension struts 39, while the horizontal connecting pipes 38 rest on a spring bearing 40, which prevents these pipes from sagging, however, the thermal expansion that occurs at the high operating temperatures allows

Die Brenner 18 sind in einer Anzahl von voneinander im Abstand angeordneten vertikalen Reihen ausgerichtet und erstrecken sich über die ganze liefe der Innenwände 13» 14 und der Außenwände 11, 12. Die Reihe der Rohre 31» 32 in den Strahlungszonen 20, 21 wird somit von beiden Seiten über die ganze Länge der Reihe sowie in wesentlichen über die ganze vertikale Läng· der Rohre befeuert. Jede Vertikalreihe von Brennern 18 wird duroh eine getrennte Zuleitung 41 mit Brennstoff versorgt. Außerdem führt zu jedem Brenner 18 einer Vertikalreihe eine Brennstoffleitung 42 mit einem Ventil 43, die mit der Leitung 41 für die ganze Reihe verbunden ist. Auf diese Weis« kann jede Brennerreihe und auch jeder einzelne Brenner 18 separat einreguliert werden, um dadurch die Wärmezufuhr zu steuern. Die Zuleitungen 41 sind im Ausführungsbeispiel nur für die Brenner 18 in der äußeren Seitenwand 12 gezeichnet worden. Dies geschieht jedoch nur au· Gründen der Vereinfachung; in der Praxis werden auoh die Brenner der inneren Seitenwand· auf ähnlich· Weis· versorgt.The burners 18 are aligned in a number of spaced apart vertical rows and extend the entire length of the inner walls 13-14 and the outer walls 11, 12. The row of tubes 31 »32 in the radiation zones 20, 21 is thus from both sides over the entire length of the series as well as substantially over the whole vertical length of the tubes fired. Each vertical row of burners 18 becomes a separate feed line 41 supplied with fuel. In addition, a fuel line 42 with one leads to each burner 18 of a vertical row Valve 43, which is connected to line 41 for the whole row. In this way every Brenner series can and also each individual burner 18 can be adjusted separately in order to thereby control the supply of heat. The leads 41 are in the exemplary embodiment only for the burner 18 in the outer Side wall 12 has been drawn. However, this is only done for the sake of simplicity; in practice, auoh the burners of the inner side wall are supplied in a similar manner.

Sin· weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist in flg. 2 dargestellt, die der AuafUhrungs-Another embodiment of a heating device according to the invention is shown in flg.

209834/0733209834/0733

form gemäß Fig· 1 in gewisser Weise entspricht und deshalb Teile mit gleichen Bezugezeichen enthält.shape according to Fig. 1 corresponds in a certain way and therefore Contains parts with the same reference numbers.

Die Heizeinrichtung gemäß Pig. 2 umfaßt ein vertikal stehendes Rohr, das in einem Stahlrahmen 10* angeordnet ist, sich auf Pfeilern abstützt und im wesentlichen aus Stirnwänden 15', Außenwänden 11', 12· und Innenwänden 13'» 14· besteht. Die Außenwände 11', 12* erstrecken sich beide nach oben und unten über die Innenwände 13', H¹ hinaus.The heating device according to Pig. 2 comprises a vertically standing tube which is arranged in a steel frame 10 *, is supported on pillars and essentially consists of end walls 15 ', outer walls 11', 12 · and inner walls 13 '»14 ·. The outer walls 11 ', 12 * both extend upwards and downwards beyond the inner walls 13', H ¹ .

Mit den Stirnwänden 15' und den Innenwänden 13'» 14* ist ein horizontaler innerer Boden 102 verbunden, während ein ebenfalls horizontaler und parallel zu dem inneren Boden 102 liegender äußerer Boden 101 mit den Stirnwänden 15' und den Außenwänden 11', 12* in Verbindung steht. Der innere Boden 102 und der äußere Boden 101 schaffen in Verbindung mit den Stirnwänden 15' eine im wesentlichen horizontal verlaufende untere Passage 103» die zwei Strahlungserhitzungszonen 20*, 21* miteinander verbindet. Die Strahlungszone 20* wird durch den unteren Boden 101, die äußere Seitenwand 11', die innere Seitenwand 13* und die Stirnwände 15' gebildet. Die Strahlungszone 21' wird dagegen von dem unteren Boden 101» der äußeren Seitenwand 12*, der inneren Seitenwand 14* und den Stirnwänden 15' umschlossen.With the end walls 15 'and the inner walls 13' »14 * is a horizontal inner floor 102 connected, while one is also horizontal and parallel to the inner floor 102 outer bottom 101 is connected to the end walls 15 'and the outer walls 11', 12 *. The inner floor 102 and the outer base 101 create, in connection with the end walls 15 ', a substantially horizontal one lower passage 103 »the two radiant heating zones 20 *, 21 * connects with each other. The radiation zone 20 * is through the lower bottom 101, the outer side wall 11 ', the inner side wall 13 * and the end walls 15' are formed. The radiation zone 21 'is, however, from the lower bottom 101 »of the outer side wall 12 *, the inner side wall 14 * and the Enclosed end walls 15 '.

Eine Anzahl von vertikalen Reihen von Strahlungsbrenner! 18* sind in die Innenwände 13'» 14' sowie in die Außenwände 11», 12' eingebaut.A number of vertical rows of radiant burners! 18 * are built into the inner walls 13 '»14' and into the outer walls 11», 12 '.

Mit den Stirnwänden 15· und den Innenwänden 13», U' ist ein horizontales inneres Dach 25' verbunden. Ein Paar hori-With the end walls 15 · and the inner walls 13 ', U' is a horizontal inner roof 25 'connected. A pair of hori-

20983A/073320983A / 0733

zontaler äußerer Dächer 26«, 27' verbindet jeweils die Stirnwände 15^r und erstreckt eich in derselben Ebene von den äußeren Wänden 11·. 12·, su den inneren Daoh 25* im wesentlichen parallel liegend, nach innen. Pie Innenränder der äußeren Dächer 26* und 27* halten voneinander und von dem inneren des inneren Daches 25' einen bestimmten Abstand ein.zontal outer roofs 26 ″, 27 ′ each connect the end walls 15 ^r and extend in the same plane from the outer walls 11 ·. 12 ·, below the inner Daoh 25 * lying essentially parallel, inwards. The inner edges of the outer roofs 26 * and 27 * keep a certain distance from one another and from the inner edge of the inner roof 25 '.

Ein Paar zueinander paralleler Seitenwände 28* und 29* erstreckt eich vertikal von den inneren Rändern der äußeren Dächer 26', 27' nach oben und ist durch die nach oben überstehenden Teile der Stirnwände 15' verbunden. Dadurch wird eine Konvektionszone 30* gebildet, die sich von den beiden Strahlungszonen 20', 21* vollständig absetzt und mit diesen durch eine horizontale Passage 33* in Rauohgaaverbindung steht» Die horizontale Passage 33* wird durch die Stirnwände 15 *, das innere Dach 25 * und die äußeren Dächer 26·, 27' gebildet.A pair of parallel side walls 28 * and 29 * extend vertically from the inner edges of the outer ones Roofs 26 ', 27' upwards and is connected by the upwardly protruding parts of the end walls 15 '. This will a convection zone 30 * is formed, which is separated from the two Radiation zones 20 ', 21 * completely separated and with these through a horizontal passage 33 * in Rauohgaa connection »The horizontal passage 33 * is through the End walls 15 *, the inner roof 25 * and the outer roofs 26 ·, 27 'formed.

In der Konvektionezone 30* 1st eine Anzahl horizontal verlaufender Konvektioneröhre 35* angeordnet, die außerhalb einer direkten Sichtlinie alt den Strahlungserhltzungszonen 20*, 21· liegen. Die Stirnwände 15* entsprechen der Oesamtgeetaltung der Heizeinrichtung und bilden einen offenen Bereich 22* zwischen den inneren Seitenwänden 13*, 14% dem inneren Dach 25* und dem oberen Boden 102, der den Zugang zu den Brennern 18' erlaubt. Auch hier sind die einzelnen Wände, Böden und Dächer mit geeignetem hitzebeetändigen Material ausgekleidet oder daraus hergestellt.In the convection zone 30 * a number of horizontally extending convection tubes 35 * is arranged, the outside a direct line of sight alt the radiation heating zones 20 *, 21 · lie. The end walls 15 * correspond to the overall shape of the heating device and form an open area 22 * between the inner side walls 13 *, 14% dem inner roof 25 * and the upper floor 102, which allows access to the burners 18 '. Here, too, are the individual Walls, floors and roofs with suitable heat resistant Lined or made of material.

In der Otrahlungszone 20* ist eine Einzelreihe vertikaler Rohre 31* in einer zu der inneren Seitenwand 13* und derIn the radiation zone 20 * a single row is more vertical Pipes 31 * in one to the inner side wall 13 * and the

209834/0733209834/0733

äußeren Seitenwand 11 * parallelen und von diesen einen konstanten Abstand einhaltenden Ebene angeordnet. Der obere feil jedes Rohres steht in Strbmungsverbindung Kit einer EinluSleitung 104» die in den Dach 26* der strahlungsJcanner 20' verläuft. Auf gleiche Weise ist eine Binselreihe vertikaler Rohre 32 *_f ebenfalls in einer su der inneren Seitenwand 14' und der äußeren Seitenwand 12* parallel und ttquidistanfc verlaufend, angeordnet. Sie Oberseite jedes Rohres 32' steht in Strömung«verbindung mit einer Auslaßleitung 105 i* Deoh 27* der StrahlungskaiKer 21'.outer side wall 11 * parallel and arranged from these a constant distance maintaining plane. The upper part of each tube is in flow connection kit with an inlet line 104 'which runs into the roof 26' of the radiation scanner 20 '. In the same way, a row of vertical tubes 32 * _{f is} likewise arranged in a direction below the inner side wall 14 'and the outer side wall 12 * running parallel and continuously. The upper side of each pipe 32 'is in flow connection with an outlet line 105 in the Deoh 27 of the radiation quay 21'.

Bine Ansahl von sueinander parallelen horizontalen Querverbindungsrohren 106 ist in der horisontalen Passage 103 angeordnet» um jeweils sin einseines Rohr 31 * der strahlungssone 20* Bit eine» einseinen Rohr 32* der Strahlungssone 21* su verbinden· Auf diese Welse kann das su erhitzende Medium durch die Heizeinrichtung in einer Ansahl separater Strome längs eines Strumungswege» flieflen» der eine Abwärtsbewegung durch die vertikalen Rohre 31' in der Strahlungssone 20'» daraufhin eine horisontale Bewegung duroh dl· Querverbindungsrohre 106 in der horisontalen Passag· 103 und dann eine Aufwärtsbewegung duroh die Rohre 32' in der Strahlungsione 21' vorsieht.A number of mutually parallel horizontal cross-connecting pipes 106 is in the horizontal passage 103 arranged »around one tube 31 * of the radiation sensor 20 * bit a» one tube 32 * of the radiation sensor 21 * connect separate streams "flow" along a flow path a downward movement through the vertical tubes 31 'in the radiation zone 20', followed by a horizontal movement through the cross-connecting pipes 106 in the horizontal Pass 103 and then an upward movement through the tubes 32 'in the radiation ion 21' provides.

Am unteren Boden 101 ist ein Träger 107 vorgesehen» der sioh Über dessen liefe an einer 8telle erstreckt» die mittig ■ wie oben den Enden der horisontalen Querverbindungsrohre 106 und unmittelbar unter diesen liegt. Die Querverbindungsrohre 106 verschieben sich bei den hohen Betriebstemperaturen der Heiseinrichtung in Richtung auf den unteren träger 107» der somit deren Durchsacken bei diesen ί ape-A carrier 107 is provided on the lower floor 101 sioh extends over this at a point »which is centrally ■ as above the ends of the horizontal cross-connecting pipes 106 and directly below them. At the high operating temperatures of the heating device, the cross-connecting pipes 106 move in the direction of the lower support 107, which consequently allows them to sag at these ί ape-

209834/0733209834/0733

- ίο -- ίο -

raturen verhindert. Ba versteht sich, daß mehr ale ein sol·« eher Träger vorgesehen werden kann oder daß dieser Träger an einer anderen ale der Bittig «wischen den Enden der horizontalen Querverbindungsrohre 106 liegenden Stelle angeordnet «erden könnte.ratures prevented. Ba it goes without saying that more ale sol " rather carrier can be provided or that this carrier can be attached to another ale of the bittig «wiping the ends of the horizontal cross-connection pipes 106 lying position «could be grounded.

Die Brenner 18* sind in einer Ansahl von voneinander beabstandeten vertikalen Reihen über die ganze liefe der Innenwände 13', 14* und der Außenwände 11·, 12' ausgerichtet. Dadurch werden die Reihen der Rohre 31' und 32* in den Strahlungszonen 20*, 21* von beiden Seiten über die ganze Länge jeder Reihe und im wesentlichen über die ganze Rohrlange befeuert. Jede vertikale Brennerreihe wird durch eine getrennte Zuleitung 41* mit Brennstoff versorgt. Auflerde* führt zu Jedem Brenner 18* einer Vertikalreihe eine eigene Brennstoffleitung 42* mit eine* Ventil 43*♦ die mit der Zuleitung für die ganze Keihe in Verbindung steht. Auf diese Weise kann jede Brennerreihe und auch jeder einzelne Brenner 18* separat reguliert werden« um die Wärmezufuhr zu steuern. Auch hler ist wieder eine Zuleitung 41 * nur für die Brenner 18' in der äußeren Seitenwand 12' aus Gründen der Vereinfachung dargestellt, obwohl tatsächlich auch alle übrigen Brenner 18* durch eine ähnliche zuleitung gespeist werden.The burners 18 * are aligned in a number of spaced-apart vertical rows over the entire length of the inner walls 13 ', 14 * and the outer walls 11, 12'. This causes the rows of tubes 31 'and 32 * in the Radiation zones 20 *, 21 * fired from both sides over the entire length of each row and essentially over the entire length of the pipe. Each vertical row of burners is followed by a separate feed line 41 * supplied with fuel. Auflerde * leads to each burner 18 * of a vertical row its own fuel line 42 * with a * valve 43 * ♦ the one with the Supply line for the whole row is connected. In this way, every row of burners and also every single one Burner 18 * can be regulated separately «to control the heat supply. Also here is again a supply line 41 * only for the burners 18 'in the outer side wall 12' for reasons for the sake of simplicity, although all the other burners 18 * are actually also fed by a similar feed line will.

Die erfindungsgemäa· Heiseinrichtung ist mannigfaltiger Abwandlungen innerhalb des Rahmens der Erfindung zugänglich. 8o sind beispielsweise dl· Rohr· der Konvektionssone des AusfUhrungsbeispiel· dahingehend geschildert worden, zum Erhitzen ein·· alt de» durch die Strahlungserhitzungssonen geführten Medium nicht übereinstimmenden mediums au dienen·The heating device according to the invention is susceptible to manifold modifications within the scope of the invention. 8o are, for example, the tube of the convection zone Embodiment · has been described to the effect Heating a ·· old de »by the radiant heating sun The medium carried out does not serve to match the medium.

209834/0733209834/0733

Eb ißt jedoch offensichtlich, daß die Konvektionsrohre auch zum Vorerhitzen de» durch die Strahlungserhitzungezone geführten MediumB dienen können. In dieeem Falle würde man die AuelaßBeiten der Konvektionerohre durch enteprechende Querverbindungen mit der Einlaßleitung der Strahlungserhitzungszone verbinden. Anstelle der Anwendung einer Einlaßleitung könnte auch eine Anzahl von Querverbindungsrohren vorgesehen werden, um die Konvektionerohre in direkte Strömungeverbindung mit den einzelnen Vertikalrohren in den Strahlungserhitzungezonen zu bringen. Eb obviously eats that the convection tubes also for preheating the »through the radiant heating zone guided MediumB can serve. In that case it would the outer sides of the convection pipes by corresponding Connect cross-connections to the radiant heating zone inlet conduit. Instead of the application An inlet duct could also be provided with a number of cross-connecting pipes around the convection pipes to bring in direct flow connection with the individual vertical pipes in the radiant heating zones.

Ale weitere Modifikation könnte die Konvektionszone anstelle der zentralen Lage nach einer Seite der Heizeinrichtung hin verBchoben sein. Auch läßt sie sich eo anordnen, daß die Konvektionezone von den Strahlungeerhitzungszonen nicht abgesetzt ist und die Konvektioneröhre nicht, wie erwähnt, außerhalb einer direkten Sichtlinie mit den Strahlungserhitzungezonen liegen. Eine solche Anordnung ist jedoch nicht besonders vorteilhaft, weil eie die Kapazität der Heizeinrichtung begrenzt.Any further modification could be the convection zone instead the central position to one side of the heating device be shifted. It can also be arranged that the convection zone from the radiation heating zones is not removed and the convection tube not, as mentioned, be out of direct line of sight with the radiant heating zones. Such an arrangement however, it is not particularly advantageous because it limits the capacity of the heater.

In einer weiteren Ausgestaltung können verschiedene Rohre in der Einzelreihe jeder Strahlungezone miteinander verbunden werden, um die Ströme mehr als einmal hindurchzuführen· Beispielsweise können zwei nebeneinander liegende Rohre der ersten Strahlungszone durch einen Umkehrkrümmer miteinander verbunden werden, so daß das zu erhitzende Medium die erste Strahlungezone vor der Weiterleitung durch die horizontalen Querverbindungarohre zweimal durchläuft. Auch die zweite Strahlungszone kann eine Anordnung aufweisen, bei der jeweils zwei nebeneinander liegende Rohre durch einenIn a further embodiment, different tubes in the individual row of each radiation zone can be connected to one another to pass the streams more than once · For example, two adjacent pipes of the first radiation zone are connected to one another by a reversing bend, so that the medium to be heated the first radiation zone before transmission through the horizontal Cross connection pipes passes through twice. The second radiation zone can also have an arrangement at of the two adjacent pipes through one

209834/0733209834/0733

Umkehrkrümmer niteinander verbunden sind, eo daß auch in dieser Zone das zu erhitzende Medium zwei Durchlaufe voll» sieht. Auf diese Weise verläuft jeder Mediumstrom, der in der Heiseinrichtung erhitzt wird, zweimal durch die beiden ßtrahlungezonen. Bei einer derartigen Aueführuiigaform sind selbstverctiindllch die Einlaß- und Auelaßleitungen entsprechend anzuordnen, um ein solches Strömungebild zu ermöglichen. Be können auch mehr als zwei Rohre jeder Heihe miteinander verbunden werden, um entsprechend mehrere Durchlaufe in jeder Strahlungsxon· zu erzielen, wobei die Anzahl von Durchlaufen in den einzelnen ^trahlungszonen gleich oder ungleich sein kann.Reversing bends are not connected to each other, eo that also in in this zone the medium to be heated is two passes full » sees. In this way, each medium flow that is heated in the heating device passes through the two twice radiation zones. With such a shape, of course, to arrange the inlet and outlet lines accordingly to enable such a flow pattern. It is also possible to connect more than two tubes in each row to one another in order to achieve a corresponding number of passes in each radiation xon, the number of passes in the individual radiation zones can be equal or unequal.

In einer anderen Weiterbildung können die in einer Einzelreihe jeder ötrahlungszone angeordneten Rohre unterschied« liehe Durchmesser aufweisen und miteinander so verbunden sein, daß die Anzahl parallel durch die Heizeinrichtung verlaufender Ströme »wischen Ein- und Auelaßleitung verringert wird. So ist es beispielsweise möglich, in der ersten Strahlungezone «ine Einzelreihe mit 24 Bohren aufzubauen, von denen 16 einen Innendurchmesser von etwa 5 cm und 8 einen Innendurchmesser von etwa 7,5 cm besitzen, während die zweite Strahlungezone eine Einaelreihe mit 6 Röhren enthält, von denen 4 einen Innendurchmesser von etwa 10 am und 2 einen Innendurchmesser von etwa 15 cm besitzen. Ein zu erhitzendes Medium wird in 16 parallelen Strömen in die 5 cm-Rohre für einen treten Durchgang durch die erste Btrahlungssone eingeleitet und jedes paar dieser Rohre wird mit einem einzelnen 7,5 cm-Kohr für einen weiteren Durchgang durch diese Strahlungssone verbunden. Jedes Paar der 7*5 cm-Rohre ist wieder mit einem einzelnen horizontalen Querver-In another further development, the tubes arranged in a single row of each radiation zone can have different diameters and be connected to one another in such a way that the number of currents running parallel through the heating device between the inlet and outlet lines is reduced. For example, it is possible to build a single row with 24 bores in the first radiation zone, 16 of which have an inner diameter of about 5 cm and 8 an inner diameter of about 7.5 cm, while the second radiation zone contains a single row with 6 tubes. of which 4 have an inside diameter of about 10 μm and 2 have an inside diameter of about 15 cm. A medium to be heated is introduced in 16 parallel streams into the 5 cm tubes for one pass through the first radiation zone, and each pair of these tubes is connected to a single 7.5 cm tube for a further passage through this radiation zone. Each pair of the 7 * 5 cm tubes is again connected to a single horizontal cross

209834/0733209834/0733

bindungerohr von 10 cm Durchmesser verbunden, das zu einem einzelnen 1^J cm-Eohr der zweiten Strahlungszone führt. Durch, dies·« verläuft das zu erhitzende Medium in einem ersten Durchgang durch die zweite Strahlungezone· Jedes Paar der 10 em-Rohre steht mit einem einzelnen 15 om-Rohr in Verbindung, durch welches das Medium einen zweiten Durchlauf durch die zweite Strahlungezone vollzieht und dann zur Auslaßleitung abströmt.connecting tube 10 cm in diameter, which leads to a single 1 ^J cm E-ear of the second radiation zone. As a result of this, the medium to be heated passes through the second radiation zone in a first pass then flows to the outlet line.

Die Verwendung einer Anzahl von Rohren mit kleinem Durchmesser auf der Elnlaßseite der Heizeinrichtung erleichtert die rasche Erhitzung in diesen Bereich. Dagegen erhält man . eine allmählichere Erhitzung auf der Auslaßeeite.The use of a number of small diameter tubes on the inlet side of the heater facilitates the rapid heating in this area. On the other hand, you get. a more gradual heating on the outlet side.

Ia Rahmen der Erfindung liegt es auch, den Durchmesser der Rohre von der Einlaß- zur Auslaßseite hin zu vergrößern, ohne die Anzahl der parallelen Ströme zu verringern.It is also within the scope of the invention to determine the diameter of the tubes from the inlet to the outlet side without reducing the number of parallel flows.

Die erfindungegemäße Heizeinrichtung ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil sie auf Grund ihrer speziellen Ausbildung und Anordnung eine Befeuerung und Erhitzung in zwei getrennten Zonen Bit unterschiedlichen Wärmeaufuhrnengen ermöglicht. Wie bereits erwähnt, sind beide Strahlungserhiteungszonen vollständig voneinander getrennt, d.h. die vertikalen Bohre der einen Strahlungszone liegen praktisch über ihre ganze Länge außerhalb einer direkten Sieht·* linie mit der anderen Strahlungeaon#_e Dadurch lassen sich beide getrennt steuern und unterschiedliche wärmesufute mengen einstellen, ohne daß dl· Wäraeeufunr in 4«r «Inen Zone einen aerkliohen Binfluf auf die WärmtsufnlM? in der anderen Zone hat·The heating device according to the invention is particularly advantageous because, due to its special design and arrangement, it enables firing and heating in two separate zones with different amounts of heat being applied. As already mentioned, both Strahlungserhiteungszonen are completely separate from one another, ie the vertical Drill of a radiation zone are virtually over its entire length outside a direct Looks · * line with the other Strahlungeaon # _s result, both can be controlled separately and set different wärmesufute quantities without that the heat build-up in 4 "r" ine zone has an air-conditioned influx on the heat build-up? in the other zone

209834/0733209834/0733

Im allgemeinen wird die Heizeinrichtung so betrieben, dai3 über die Länge jedes Rohres eine weitgehend gleichmäßige, am Metall der Bohre gemessene Temperatur auftritt. Diesee Ergebnis stellt sioh umso leichter ein, ale die Bohre von beiden Seiten in einer zur üben© der Eohrreihe senkrechten Ebene befeuert werden. .Dabei werden die Brenner in jeder Vertikalreihe im allgemeinen eo gesteuert, daß die Zufuhr an Wärmemenge über die Länge jeder Brennerreihe in Etrömungsrichtung des Mediums abnimmt. Jede der vertikalen Brennerreihen wird im allgemeinen auf gleiche V/eiee beaufschlagt, um in jedem der vertikalen Rohre die gleiche Temperatur BU erzeugen« Dadurch unterliegt jeder Einzelstrom des zu erhitzenden Mediums den gleichen Bedingungen. Die StrahlungsEone, in welche das Medium zuerst eintritt, wird mit einer hohen Zufuhr an Wärmemenge je Zeiteinheit betrieben, UBi die Hediumtemperatur sehr rasch auf einen bestimmten angestrebten Wert in einem Minimum an Zeit zu bringen. Die Strahlungsaone auf der Auslaßseite wird dagegen mit einer geringeren Wärmezufuhr je Zeiteinheit betrieben, um keine EU hohen Eohrwandungstemperaturen auf Grund der höheren Temperatur in der Strahlungezone auf der Auslaßseite zu erhalten. Daduroh, daß also zwei getrennte Strahlungserhitsungszonen vorgesehen sind, durch die dae zu erhitzende Medium geleitet wird, läßt sioh bei der anfänglichen Erhitzung des Mediums eine höhere Wärmezufuhr und damit ein sehr rascher Temperaturanstieg dee Mediums in einen bestimmten Temperaturbereich einstellen» an di© dann eine geringere lärme auf uhr zv& Zwecke ues- #eii«&reii Erhitzung des Mediums auf 41t erwünschte Auslasttmptratür über einen höher liegenden und in allgemeinen weniger kritischen Temperaturbereich anschließt. Würde man da« Medium von einer öeßtimmten EIn-In general, the heating device is operated in such a way that a largely uniform temperature, measured on the metal of the drill, occurs over the length of each pipe. This result is all the easier to achieve, since the drill is fired from both sides in a plane perpendicular to the row of ears to be practiced. The burners in each vertical row are generally controlled so that the amount of heat supplied over the length of each row of burners decreases in the direction of flow of the medium. Each of the vertical rows of burners is generally subjected to the same volume in order to generate the same temperature BU in each of the vertical tubes. As a result, each individual flow of the medium to be heated is subject to the same conditions. The radiation eone, into which the medium first enters, is operated with a high supply of heat per unit of time, UBi to bring the hedium temperature very quickly to a certain desired value in a minimum of time. The radiation zone on the outlet side, on the other hand, is operated with a lower supply of heat per unit of time in order not to obtain any high pipe wall temperatures due to the higher temperature in the radiation zone on the outlet side. Because two separate radiation heating zones are provided through which the medium to be heated is passed, a higher heat supply and thus a very rapid temperature rise of the medium in a certain temperature range can be set during the initial heating of the medium, and then a lower one clamours connects the medium to 41t desired Auslasttmptratür a superior and critical in general less temperature range to watch zV & purposes ues- #eii "& REII heating. If one were to be the medium of an agreed

209834/0733209834/0733

2203A202203A20

laßtemperatur auf eine beetimmte Auslaßtemperatur In einer einzigen Strahlungezone oder in zwei Strahlungezonen erhitzen, die nicht weitgehend vollständig voneinander ge~ trennt sind, dann ist die Wärmezufuhr auf der Einlaßeeite der in einer einzigen Strahlungssone angeordneten Rohre deshalb besohränkt, weil auf Gromö äes Einflusses der höheren Wärmezufuhr in das Medium auf der Einlaßeeite der Rohre und der geringeren Wärmezufuhr an der Auelaßeeite der Rohre Temperatürspitzen an der Außlaßseite auftreten können, die die zulaetdgen Werkstoffgrsnzen überschreiten. Die Trennung der beiden Strahlungezonen, erlaubt somit eine Qeeamtwärmezufuhr am lini&Eezide des Mediumstromeβ, die ist al« sie wäre, wenn der Meüiuiaetrom durcii eine einsige Strahlungezone geführt werden würde. Ale Ergebnis kann als© das Medium in jedem Rohr jeder Zone auf die höchste Temperatur aufgeheizt werden, die der zur Verfügung stehende Rohrwerketoff zuläßt, wobei dleeea Ergebnis auf Grund der beideeitigen Beaufschlagung der vertikalen Rohre in jeder Zone noch verbessert wird, weil dadurch im wesentliehen gleichförmige Hohrtemperaturen über die ganze Rohrlänge auftreten. Infolge der Führung des Mediums durch zwei getrennte Strahlungszonen kann ββ euch auf eine höhere !Temperatur in kürzerer Zeit aufgeheizt werden. Insbesondere wird, auf der Einlaßseite eine raschere Erhitzung erzielt, als wenn das Medium durch eine einzige Btrahlungezone geführt würde.outlet temperature to a certain outlet temperature in one heat in a single radiation zone or in two radiation zones that are not largely completely separated from each other are separated, then the heat input is on the inlet side of the tubes arranged in a single radiation zone because of the influence of the higher heat input into the medium on the inlet side of the Pipes and the lower heat supply on the outside of the pipes temperature peaks occur on the outlet side that exceed the permitted material limits. The separation of the two radiation zones thus allows one Qeeamt heat supply at the lini & Eezide des Mediumstromeβ that is al "it would be if the Meüiuiaetrom durcii a single Radiation zone would be guided. All results can be used as © the medium in each pipe in each zone is heated to the highest temperature available Rohrwerketoff allows, with dleeea result due to the Both sides of the vertical tubes in each zone is further improved because it essentially lends uniform high temperatures occur over the entire length of the pipe. As a result of the management of the medium by two separate Radiation zones can take you to a higher temperature can be heated up in less time. In particular, a faster heating is achieved on the inlet side than when the medium is passed through a single radiation zone would.

Die Konvektionezone der Heizeinrichtung ist, wie vorstehend erläutert, vorzugsweise vollständig von den beiden Strahlungezonen abgesetzt. Dabei sind die Konvektionsrohre darin so angeordnet, daß sie außerhalb einer direkten SichtlinieThe convection zone of the heater is as above explained, preferably completely separated from the two radiation zones. The convection pipes are in it arranged so that they are out of a direct line of sight

209834/0133209834/0133

mit den Strahlungezonen liegen. Auf diese Weise können die kühleren Rohre' in der Konrektioneeone nicht in die heiseren Strahlungeeonen "hineinsehen", so daß sie keine Beschränkung im Betrieb der Strahlungszonen auferlegen. Würde diesee Merkmal nicht realisiert, eo könnte auf Grund des zueätzliehen, durch Strahlungs- und Konvektionswärme auftretenden Effektes in den Konrektionsrohren eine Spitsentemperatur auftreten, die sogar über der Spitzentemperatur in den Strahlungsrohren liegt· Dadurch würde die Gesamtkapazität der Heizeinrichtung beschränkt.with the radiation zones. In this way, the cooler pipes' in the Konrektioneeone not in the hoarse ones Radiation ions "look into" so that they do not impose any restriction on the operation of the radiation zones. Would this Feature not realized, because of the additional effect caused by radiation and convection heat in the conical tubes, a peak temperature could occur that is even higher than the peak temperature in the radiant tubes · This would limit the total capacity of the heater.

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung kann für die densten Verfahren herangesogen werden, um sehr rasch ein Strömungsmedium von einer bestimmten Einlaßtemperatür auf eine solche Temperatur aufzuheizen, die swisohen dieser Binlaßtemperatur und einer Aueladtemperatur liegt. So muß beispielsweise ein Oasgemisch mit einem hohen Gehalt an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff, das z*S. aus der Umformung eines Kohlenwasserstoffdampfes stammt, vor der Anwendung in einem anderen Verfahren erneut erhitzt werden. Ein s$l« eheβ anderes Verfahren wäre 8.B. die Beduktlon von Eisenerz. Die erneute Erhitzung schafft aber im allgemeinen auf Grund des Kohlenmonoxidgehalt· ernsthafte Yerkokungsproblern·* In dem Äisenerz-Reduktionsprozeß wird da· Kohlen»®»·» oxyd de· reduzierenden Gaees teilweise oxydiert zu Kohlendioxyd und das reduzierende Gas aus dem ReduktionsproseS abgezogen, um es dureh Entfernung eines Teiles des Kohlendioxydes su regenerieren« Das regenerierte reduzierende Gas, da· im allgemeinen etwa 40 bie 80 Mol-jC, vorzugsweise etwa 40 bis 60 MoI-* Wasser et off, etwa 10 bie 30 Mol-ft,The heating device according to the invention can be used for The most common method can be drawn in to very quickly a flow medium from a certain inlet temperature heat up such a temperature that swisohen this Inlet temperature and a charging temperature. So must for example a mixture of oases with a high content of carbon monoxide and hydrogen, the z * S. from forming originates from a hydrocarbon vapor prior to application be reheated in another process. A s $ l « unless another procedure would be 8.B. the Beductlon of iron ore. However, the renewed heating creates in general Reason for the carbon monoxide content · Serious coking problems · * In the iron ore reduction process there is · Coals »®» · » Oxyd de · reducing Gaees partially oxidized to carbon dioxide and the reducing gas from the reduction process deducted in order to regenerate it by removing part of the carbon dioxide. «The regenerated reducing agent Gas, generally about 40 to 80 mol-jC, preferably about 40 to 60 mol * of water et off, about 10 to 30 mol-ft,

209834/0733209834/0733

vorzugsweise etwa 15 bis 25 MoI-^ Kohlenmonoxyd und weniger ale etwa 5 Mol-56, vorzugsweise weniger al· etwa 1. HoI-^ Kohlendioxyd enthält» muß dann wieder erhitzt und in den Erz-Reduktlonskreislauf erneut eingeführt werden. Sie erfindungegemäSe Heizeinrichtung kann dabei dazu herangezogen werden» derartige reduzierende Oase» nämlich entweder den Abetrom aus einem Umformer oder daa bereite regenerierte reduzierende Gas au· der Eieenerz-Eeduktion, auf die Reduktionatemperatur aehr rasch zu erhitzen. Inabeaondere wird dabei da· Kohlenmonoxyd und Waaaeratoff enthaltende reduzierende Gae in die erete Strahlungezone der Heizeinrichtung mit einer Temperatur von etwa 430 bis 54O⁰C» vorzugsweise von etwa 454 bi· 480⁰C» eingeführt und in dieser Zone auf eine AuslaStemperatur aus dieser Zone von etwa 650 bis 76O⁰C «ehr rasoh erhitzt. In der zweiten Strahlungssone der Heizeinrichtung wird dann das reduzierende Gas weiter erhitzt» lind zwar auf eine Aualafl temp era tür aus dieser Zone von etwa 760 bis 93O⁰C. Bas reduzierende Gas gelangt somit in die Heizeinrichtung mit einer Temperatur von etwa 430 bis 540⁰C und wird aus dieser abgezogen mit einer Temperatur von etwa 760 bis 93O⁰C* Die Aufheizung vollzieht eioh dabei in der teiss» dsJ mindestens 50 l· dss gesamten Temperaturanstiege β zwieohen Sinlafl und Auslas der Heizeinrichtung, vorzugsweise sogar etwa 60 bis 80 % davon» in der ersten Strahlunfszone der Heizeinrichtung erzielt werden, was duroh Als höhere Wärmezufuhr in der ersten Zone geeohieht.preferably about 15 to 25 mol of carbon monoxide and less than about 5 mol of 56, preferably less than about 1 mol of carbon dioxide, must then be reheated and reintroduced into the ore reduction cycle. The heating device according to the invention can be used to heat such a reducing oasis to the reduction temperature very quickly, namely either the output from a converter or the regenerated reducing gas prepared from the iron ore reduction. Inabeaondere is preferably introduced as · carbon monoxide and Waaaeratoff containing reducing Gae in the erete Strahlungezone the heater with a temperature of about 430 to 54O ⁰ C »of about 454 bi · 480 ⁰ C" and in this zone to a AuslaStemperatur from this zone of about 650 to 76O ⁰ C "more quickly heated. The reducing gas is then further heated »lind Although a Aualafl temp era door from this zone of about 760 to 93O ⁰ C. Bas reducing gas passes thus in the heater with a temperature of about 430-540 ⁰ in the second Strahlungssone the heater C and is from this withdrawn at a temperature of about 760 to 93O ⁰ C * the heating takes eioh thereby in the Teiss "DSJ at least 50 l · dss entire temperature increases β zwieohen Sinlafl and capacity utilization of the heater, even preferably about 60 to 80% thereof »Can be achieved in the first radiation zone of the heating device, which is considered to be a higher heat supply in the first zone.

öesamtverweildauer für den Xrhitzungsvorgang beträgt Im allfemeiaen wemiger als eine Bekunde, wobei 41· Terweildauer des reduzierenden Gases in der ereten Strahlungezoneö total dwell time for the heating process In general less than a customer, with 41 · the duration of the reducing gas in the first radiation zone

209834/0733209834/0733

weniger al· 70 j6 der Gesamtverweildauer, Vorzugeweise etwa 30 bis 60 $>, auamaoht. Im allgemeinen beträgt die Geeamtverweildauer etwa 0,02 Sekunden bis etwa 0,4 Sekunden, wobei die Verweildauer in der ersten Strahlungszone etwa 0,01 Sekunden bis 0,2 Sekunden ist.less than 70j6 of the total length of stay, preferably about $ 30 to $ 60>, auamaoht. Generally, the total dwell time is about 0.02 seconds to about 0.4 seconds, with the dwell time in the first radiation zone being about 0.01 seconds to 0.2 seconds.

Die Heixeinrichtung wird la allgemeinen mit einem Druck am Einlaß eines Strahlungerohree von etwa 3,52 bis 9,85 atü betrieben. Der Gesamtdruckabfall durch die Bohre beträgt weniger als 3#5 at und macht im allgemeinen nur etwa 0,7 bie 2,1 at aus. Da· Rohrinnere, insbesondere da· Innere der Rohre in der ersten Zone, besteht entweder au· einem Material, da· für die Verkokungereaktion nicht katalysierend wirkt, oder ist mit einem solohen Material ausgekleidet.The heating device is la general with a pressure at the inlet of a radiation tube of about 3.52 to 9.85 atm operated. The total pressure drop through the hole is less than 3 # 5 at and generally only makes about 0.7 at 2.1 at. The inside of the pipe, especially the inside of the Pipes in the first zone are either made of a material that does not catalyze the coking reaction acts, or is lined with a single material.

Di· sehr rasch· Brhitsung des reduEierenden Gases, das Wasserstoff und Kohleneonoxyd enthält, bei gleichzeitiger Vermeidung oder wesentlicher Verminderung des Verkokungsproblem·· let nur auf Grund der Anwendung der erfindungageaäßen Halleinrichtung möglich, welche den Sineatz hoher Wärmesufuhrraten auf der Sinlaßseite der Rohre ermöglicht.The very rapid heating of the reducing gas, the Contains hydrogen and carbon monoxide, at the same time Avoidance or substantial reduction of the coking problem is only possible due to the use of the hall facility according to the invention, which increases the Sineatz Allows heat input rates on the inlet side of the tubes.

Di· erfindungegemäße Hei«einrichtung kann auch für die Pyrolyse «in·· Kohlenwasserstoffes, beispielsweise von Äthan, Propan, faphtha, Gasölen und dergleichen! insbesondere aber für 41· Irseugung von Äthylen, verwendet werden. In leteterem fall· werden 41· beiden 8trahlungserhit*ungszonen getrennt voneinander gesteuert, um den eingespeisten Kohlenwasserstoff in 4«r *ret«Ä Zone sehr rasoh su erhitsen, worauf «loh «in· langsamere Ärhitsung in der »weiten Zone an· sohlieflt* Dl· Pyroly·· vollsieht sich beispielsweise bei einer Oessmtverweilseit von weniger al· einer Bekunde, vor-The heating device according to the invention can also be used for the pyrolysis of hydrocarbons, for example of ethane, Propane, faphtha, gas oils and the like! in particular but can be used for the extraction of ethylene. In In the last case there are 41 two radiation heating zones controlled separately from each other in order to increase the fed-in hydrocarbon in the 4 «r * ret« zone very quickly, whereupon «loh» in · slower heating in the »wide zone to · sohlieflt * Dl · Pyroly ·· fully sees itself at, for example of less than one customer who has been

209834/0733209834/0733

zugsweise im Bereich von Q_tt 2 feie 0,9 Sekunden, Bas Medium wird in der ersten Zone kürzer ale 70 $» der Sesaxatverweii·»· dauer, vorzugsweise 50 bis 65 # äaron, gehalten. Der Kohlexi wasserstoff wird im allgemeinen au.f eine temperatur vorerhitzt , die etwa seiner Krack-Anfangetemperatur entspricht, in der Regel zumindest nicht nekr als 55^c0 darunter liegt. Die Krack-Anfangstemperatur liegt je nack eingespeistem Kohlenwasserstoff untersGfole?31iehj im allgemeinen in einem Temperaturbereich von 460 bis 6BO⁰C» Tmm vorsrwärmte Medium wird in die erste Strahlung»son« eingeleitet und darin sehr rasch auf eine temperatur in den bevorzugten peraturbereich erhitzt. Dieser liegt im allgemeinen zwxwehen 732 und 788⁰C. Daraufhin wird das liediua in der aweiten Strahlungszone auf eine Auslaßtsmperaim? von etwa 816⁰C, in der Regel von 816°C bis etwa 89O⁰C und vorzugsweise von 816°C bis 854°C erhitet.preferably in the range of Q _tt 2 free 0.9 seconds, the medium is held in the first zone for less than 70% of the sesaxate period, preferably 50 to 65%. The carbon hydrogen is generally preheated to a temperature which approximately corresponds to its cracking start temperature, as a rule at least not less than 55 ^c 0 below. The cracking start temperature, depending nack eingespeistem hydrocarbon untersGfole? 31iehj generally in a temperature range of 460 to 6BO ⁰ C "Tmm vorsrwärmte medium is introduced into the first radiation" son "and heated it rapidly to a temperature in the preferred temperature range. This is generally between 732 and 788 ⁰ C. Thereupon the song in the wide radiation zone is reduced to an outlet temperature. of about 816 ⁰ C, usually from 816 ° C to about 89O ⁰ C and preferably erhitet of 816 ° C to 854 ° C.

Die Pyrolyse wird im allgemeinen in Gegenwart von Dampf durchgeführt, um den feildruck dee Kohlenwasserstoffe· abzusenken. Der Dampf wird dabei in Mengen von etwa O₉H bis Ot45 kg Dampf je kg Kohlenwaseemtoff eingesetzt. Der uesamteinlafidruok am Eingang der Strahlungsrohre beträgt etwa 7,16 bis 1,76 atüj der Druckabfall zwischen Einlaß und Auslas etwa 0,7 bis 2,1 at,The pyrolysis is generally carried out in the presence of steam in order to lower the low pressure of the hydrocarbons. The steam is used in quantities of about O ₉ H to O 45 kg of steam per kg of carbon dioxide. The uesamteinlafidruok at the entrance of the radiation pipes is about 7.16 to 1.76 atüj the pressure drop between inlet and outlet is about 0.7 to 2.1 at,

Bntsprechend dem erfindungsgemääea Terfahren wird somit tin zu pyrolysierendts Medium sehr rasch von «iner 5emperatur gerade unterhalb der Krack-Anfangstemperatur auf ein· Temperatur im bevorzugten Irw.ck-3er«ich erhitzt, wobei die OesamtverwellAautr herabgesetzt wird.In accordance with the method according to the invention the medium to be pyrolyzed very quickly from a temperature just below the cracking start temperature a · temperature in the preferred Irw.ck-3er «i heated, whereby the OesamtverwellAautr is reduced.

209834/U733209834 / U733

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung läßt eich auch zum Umformen von Kohlenwasserstoffen mit einem oxydierenden Gas, z.B. Dampf, Kohlendioxyd oder einem Gemisch daraus, vorzugsweise von Dampf, heranziehen, um einen Strom mit einem Gehalt an Waeaerstoff und Kohlenmonoxyd zu erzeugen,. Dabei entstehen insbesondere beim Dampf-Umformen von an Kohlenmonoxyd reichen Kohlenwasserstoffen, z.B. den gasförmigen, Methan-, Wasserstoff- und Kohlenmonoxyd-haitigsa sei der Umformung von Jkthan, Propan, naphtha u.dgl. entstehenden Nebenprodukten, ernsthaft® Verko&ungeprobleme Erfindungsgtmäß wird nun ein an Kohlenmonoxyd reiches Kohlenwasserstoffgas zusammen mit Dampf in ά»τ ereten Strahlungszone von einer !Einlaßtemperatur zwischen 427°i> und 510⁰C auf eine temperatur über 700⁰C, vorzugsweise von 700 bis 76O⁰C, während einer Verweildauer von unter 0,25 Sekunden, Im allgemeinen sogar τοη etwa Q,Qt oia 0,15 Bekunden, erhitzt» Dampf wird dabei in einer Meng« von 0,1 bis etwa 25 ToI,^ angewendet» Das Umformungegemisch wird dünn in der zweiten Strahlungezone auf eine Xuslaßttmperatur von etwa 816 bis 95A⁰Q während tiner Geeemtverweildauer von unter 0,5 Sekunden, im allgemeinen sogar von 0,1 bis O_f25 S@kunden_t weiter srhlisst. H^r jfäinlaßäruok des ttemieohee bewegt slck im Bereich von 'ü*yL bis 9,84 atu; das Druokgefälle zwischen Einlad und Auö-IaB Ewlsohen 0,7 und 2, 1 at. Die rasche irhitzung des eingespeisten Mediums in der ereten Strafclungszone auf sine Temperatur über 700⁰C reduziert die neigung zur Koksbildung ganz erheblich. Die Erhitzung in. der ersten Strahlungszone wird vorzugsweise in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt, während die Erhitzung in der zweiten Strahlungszone in Gegenwart eines für die Umwand-The heating device according to the invention can also be used to transform hydrocarbons with an oxidizing gas, for example steam, carbon dioxide or a mixture thereof, preferably steam, in order to generate a current containing hydrogen and carbon monoxide. In particular, the steam reforming of hydrocarbons rich in carbon monoxide, e.g. the gaseous, methane, hydrogen and carbon monoxide-containing by-products resulting from the reforming of jkthan, propane, naphtha and the like carbon monoxide-rich hydrocarbon gas together with steam in ά "τ ereten radiation zone of one! inlet temperature between 427 ° i> and 510 ⁰ C to a temperature above 700 ⁰ C, preferably from 700 to 76o ⁰ C, for a residence time of less than 0.25 seconds In general even τοη about Q, Qt oia 0.15 seconds, heated "Steam is used in an amount" of 0.1 to about 25 tol. "The deformation mixture becomes thin in the second radiation zone to an outlet temperature of about 816 95A to ⁰ Q during tiner Geeemtverweildauer of less than 0.5 seconds in general even to _f O of 0.1 25 S @ _t customer further srhlisst. H ^ r jfäinlaßäruok des ttemieohee moves slck in the range from 'ü * yL to 9.84 atu; the Druokgefälle between Invitation and Auö-IaB Ewlsohen 0.7 and 2, 1 at. The rapid irhitzung the injected medium in the ereten Strafclungszone on sine temperature above 700 ⁰ C reduces the tendency to form coke considerably. The heating in the first radiation zone is preferably carried out in the absence of a catalyst, while the heating in the second radiation zone in the presence of a

209834/0733209834/0733

lung geeigneten Katalysators, a,B. von Nickel, erfolgt. Erfindungsgemäß läßt sich somit ein eingespeistes Medium, das der Dampfumwandlung unterzogen werden soll, durch einen kritischen Temperaturbereich, bei dem eine auegeprägte Neigung zur Koksbildung besteht, sehr rasch erhitzen, ohne daß eine solche Koksbildung auftritt oder wobei diese stark verringert wird.suitable catalyst, a, B. of nickel. According to the invention, a fed-in medium that is to be subjected to the steam conversion can thus be through a critical temperature range, in which there is a pronounced tendency to coke formation, very quickly without heating that such coke formation occurs or is greatly reduced.

209834/0733209834/0733

Claims

Patent- (Schutz-) AnsprüchePatent (protection) claims

1. Verfahren zum Erhitzen eines strömenden Mediums, insbeeondere eines kohlenmonoxydhaltigen Gases, mittels Strahlungswärme, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensechritte :1. Method for heating a flowing medium, in particular a gas containing carbon monoxide, by means of Radiant heat, characterized by the following process steps:

a) Erhitzen des Mediums in einer ersten strahlungezone auf eine Temperatur von etwa 65O⁰C bis 760⁰C innerhalb einer Verweilzeit von weniger als 0,2 Sekunden;a) heating the medium in a first strahlungezone to a temperature of about 65O ⁰ C to 760 ⁰ C within a residence time of less than 0.2 seconds;

b) Überführen des erhitzten Mediums in eine zweite Strahlungszone, undb) transferring the heated medium to a second Radiation zone, and

o) Erhitzen des Medium« in der zweiten Strahlungezone auf eine Temperatur von 76O⁰C bis 93O°C in einer Zeit_f daß eine Geeamterhitzungszeit von unter 0,4 Sekunden resultiert.o) Heating the medium in the second radiation zone to a temperature of 76O ⁰ C to 930 ° C in a time _f that a total heating time of less than 0.4 seconds results.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß da· Medium in die erste Strahlungszone mit einer Temperatur »wischen 427⁰C und 510⁰C eingeführt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that the medium is introduced into the first radiation zone at a temperature between 427 ^° C and 510 ^° C.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daä die Verweilzeit in der ersten strahlungszone 0,01 bie Ot2 Sekunden und die Geeaatverweilzeit etwa 0,02 bis 0(4 Sekunden beträgt.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the dwell time in the first radiation zone is 0.01 at Ot2 seconds and the Geeaat dwell time about 0.02 to 0 (is 4 seconds.

209834/0733209834/0733

4· Verfahren nsen «in·» «dor Mehreren der Aneprtioht 1 bis 3» dadurch ««kenn*·lehn·** de2 das Medium «in reduiit» rendee, neben Kohlenmonoxid aueh Wasserstoff enthalten* dee öa· 1st.4 · Procedure must be «in ·» «between several of the options 1 to 3 »thereby« «know * · lehn · ** de2 the medium« in reduiit » rendee, contains hydrogen in addition to carbon monoxide * dee öa 1st.

Einrichtung »wä Irhittfm sl^is gstrtte»a£®ii insbesondere «in«» kehl fm^soxtfCt^l tig» oft»·*, mit einer ersten tmd ein*?Establishment »wä Irhittfm sl ^ is gstrtte» a £ ®ii especially "in" "kehl fm ^ soxtfCt ^ l tig" often "· *, with a first tmd a *?

in denen eint Sias®ls?* iiin which one Sias®ls? * ii

dem Medina tMUfeoiilftgUr .?Λί$3?βΑ «ai ils® imaüA Wi Tertikaien Seiken tos. 3tr^lmf,ßsr«n%«r& e«M|«ord».et wobei di· strahlung·*! shtvag df>r Bronner ia eenkreoht but Ebene dr.r ner die Rohr· «eitgenenä tbtr 4c^!rs]% gaiuie L&age beamfechlagen, und «it je einsr L-aituüg lur Suführung Mediums in die Kohr« der ersten Str«lil«n@eestii^<liti!i sone und sur Abführung des Mediuas mun der svelte^the Medina tMUfeoiilftgUr.? Λί $ 3? βΑ «ai ils® imaüA Wi Tertikaien Seiken tos. 3tr ^ lmf, ßsr «n%« r & e «M |« ord ».et where di · radiation · *! shtvag df> r Bronner ia eenkreoht but level dr.r ner the pipe · «eitgenenä tbtr 4c ^! rs]% gaiuie L & age beamfechlagen, and "it each one l-aituüg lur leading medium into the head of the first str" lil "n @ eestii ^< liti! i sone and sur leading the medium mun der svelte ^

dadurok gekennaeiolmet»dadurok gekennaeiolmet »

Ewiechen den Sokrtn (31» 51'} ttx «reten erhitsungssone (2Q_t 20») ua& iss Solireii (38* 32¹I «weiten Strahlunfeerhi^; sangt*üä» |21₉ 21'-) eine ▼erbinäimg dur^h Terbiadung»ro2*r* (38* 1O6| ftt* Kediu» besteht«Ewiechen den Sokrtn (31 »51 '} ttx« reten erhitsungssone (2Q _t 20 ») and others & iss Solireii (38 * 32 ¹ I« wide ^{Strahlunfeerhi;} sangt * üä »| 21 ₉ 21'-) a ▼ erbinäimg through ^ h terbiadung »Ro2 * r * (38 * 1O6 | ftt * Kediu» consists «

Sinriehtimg nach Anspraoh $, »iaiturohSinriehtimg after Anspraoh $, »iaituroh

daft eteuereinriohtungem fia &ie itrniiliisiisteetiii^ C18_f daft eteuereinriohtungem fia & ie itrniiliisiisteetiii ^ C18 _f 18*) im 4er ersten und sWeitita18 *) in the first 4 and sWeitita sehen ilmd, «n die Värmeimfuto eowohl imsee ilmd, «n the Värmeimfuto e both in the als auoh rertikaler Kiehtung *u. *t«ttern.as an auoh rertikaler Kiehung * u. * t «ttern.

20983A/07J320983A / 07J3

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

2203A20

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that that in each case a single drill (31, 31 ') the first radiation zone (20, 20 ') with a single Tube (32, 32 ·) in the second radiation zone (21, 21 ») through a single cross-connecting tube (38, 106) and the medium passes through the radiation zones, each in one pass.

8ο device according to one or more of the claims 5 to 7, characterized in that over the two radiation zones (20, 21; 20 », 21 '), of these completely removed, a convection zone (30, 30 ') is provided, dl «in flue gas connection with the Radiation zones and convection pipes (35, 35 *) which are outside of direct line of sight with the radiation zones.

9. Device according to one or more of claims 5 to 6, characterized in that the radiation zones (20, 21; 20 ', 21 ·) run vertically and are connected to one another by a horizontal passage (33, 33', 103), in which the cross-connecting pipes (38, 106) are arranged.

10. Device according to claim 9, characterized in that the horizontal passage (33, 33 ') connects the upper sections of the radiation zones with one another.

209834/0733209834/0733

11. Set up after. Claim 9, characterized in that the horizontal passage (103) connects the lower sections of the radiation zones to one another.