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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf doppelbefeuerte Heizer mit einer Strahlerwärmetauschröhre, die
in horizontalen Strecken von einem Röhrenträger gestützt wird, und genauer gesagt
auf solch einen Heizer mit Designmerkmalen, welche das Austauschen
von Röhre
und Röhrenträger vereinfacht.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei einem doppelbefeuerten Heizer
wird zumindest eine Wärmetauscherröhre, die
ein Prozessfluid (Flüssigkeit
oder Gas) führt,
durch Verbrennung von zwei gegenüberliegenden
Seiten der Röhre
in einem Strahlerteil des Heizers beheizt. Diese Erfindung befindet
sich auf eine Unterklasse solcher Heizer, die als "Horizontalröhrenheizer" bezeichnet werden
sollen, bei denen sich die Röhre
(oder Röhren)
in horizontalen Strecken hin und her windet, um ein Schlangenpaneel
(oder Paneele) zu bilden. Das Schlangenpaneel wird innerhalb des
Strahlerteils durch Röhrenträger gehalten.
Horizontale Röhrenheizer
werden bei solchen Verfahren wie die im "Cracking" von Ethylendichlorid (EDC) in Vinylchlorid
zur Verwendung als Fasern und Plastik (solch ein Heizer wird als
ein EDC-Ofen bezeichnet), Verdampfen von Schwefel bei petrochemischen
Anwendungen, Erhitzen von verkokendem Einsatzmaterial und dergleichen
verwendet. Ein Beispiel eines horizontalen Röhrenheizers, der zum Erhitzen
von verkokendem Einsatzmaterial verwendet wird, ist im U.S.-Patent Nr.
5,078,857 an Melton illustriert.
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In der Praxis enthalten die meisten
horizontalen Röhrenheizer
einen Konvektionsteil zusätzlich zum
Strahlerteil. Im Konvektionsteil, der stromabwärts und an einer höheren Erhebung
als der Strahlerteil verwendet wird, wird eine konvektive Röhrenschlange
(oder Schlangen) einem Fluss heißer Abgase aus der Verbrennung
im Strahlerteil ausgesetzt.
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Bei vielen Horizontalröhrenheizeranwendungen,
wie solchen oben erwähnten,
werden die Röhre und
die Röhrenträger harten
Betriebs- oder Umgebungsbedingungen unterworfen. Diese Bedingungen können zu
signifikanter Korrosion und Verschleiß an Röhre und Trägern führen, was es erfordert, die
Röhre und/oder
Träger
periodisch zu ersetzen, typischerweise nach fünf bis zehn Jahren Dienst.
In einem typischen Horizontalröhrenheizer
ist das Austauschen der Röhre
und/oder Träger
eine beschwerliche Aufgabe.
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Beispielsweise lehrt U.S.-Patent
Nr. 3,384,053 an Fleischer einen doppelt befeuerten Heizer mit einem
versetzten Kamin. Eine Röhrenschlage ist
durch gelenkige Träger
von oben gehaltert, die vom Heizerstrukturrahmenwerk herabhängen und sich
durch kleine Öffnungen
durch das Heizerdach in den Heizer erstrecken. Die Öffnungen
sind vorzugsweise um den Träger
herum mit Zement geschlossen. Der von Fleischer gelehrte Heizer
scheint unter denselben Röhrenaustauschnachteilen
zu leiden wie die meisten Horizontalröhrenheizer. Traditionell müssen die
horizontalen Strecken der Röhre
in Abschnitte geschnitten und jeweils ein Abschnitt gleichzeitig durch
eine Tür
in einer Ofenendwand entfernt werden. Das Zerteilen, Absenken und
Entfernen von an höheren
Erhebungen im Heizer lokalisierten Röhrenstrecken kann schwierig
und etwas gefährlich
sein. Auch muss die Austauschröhre
in ähnlicher Weise
in den Ofen eingeführt
und in ihm zusammengebaut werden. Da es weiterhin nicht praktisch
gewesen ist, die Röhrenträger ohne
Entkleiden der Röhre
oder Abschneiden der Röhrenträger zu ersetzen,
ist die Aufgabe immer noch mühsam,
falls nur ein Röhrenträger ersetzt
werden muss.
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Es sind Versuche unternommen worden, eine
entfernbare Endwand bereitzustellen, durch die ein vollständiges Röhrenschlangenpaneel
auf Rutschen oder Schienen entfernt werden kann. Diese Versuche
haben sich im allgemeinen als teuer und unpraktisch erwiesen. Ein
solcher Versuch ist im U.S.-Patent Nr. 2,456,787 an Kniel illustriert.
Dieses Patent illustriert einen Heizer, der dafür entworfen ist, keinen Konvektionsteil
zu verwenden, bei dem in einer Ofenkammer eine Röhrenschlange doppelt befeuert
und zwei periphere Schlangen einfach befeuert (d. h. den Flammen
nur auf einer Seite ausgesetzt) werden. Ein Paar von Abgasgängen erstreckt sich
vom Ofenkammerdach. Die doppelt befeuerte Röhrenschlange wird in der Kammer
durch Schlangenträger
gehalten, durch welche sich horizontale Strecken der Röhrenschlange
erstrecken. Die Schlangenträger
hängen
von einem Längsaufleger (über der
Ofenkammer zwischen den Abgasgängen angeordnet)
durch einen Schlitz (parallel zum Aufleger) im Ofenkammerdach hinunter
und in die Ofenkammer herab. Der Dachschlitz ist normalerweise um
die Träger
mittels angelenkter Verschlüsse
geschlossen, deren innere Oberflächen
aus hitzebeständigem
Material gebildet sind. Ein anderer Schlitz, der normalerweise durch
einen angelenkten Verschluss mit einer hitzebeständigen inneren Oberfläche geschlossen
ist, wird an der Endwand bereitgestellt. Wenn die Dachschlitz- und
Endwandschlitzverschlüsse
geöffnet
werden, kann die Schlange durch den Endwandschlitz durch Bewegen
des Trägers längs des
Auflegers entfernt oder eingesetzt werden. Dies ist eine komplexe
Anordnung, die große
zu öffnende
Verschlüsse
sowohl im Dach als der Endwand, wie auch gut über die Ofenkammerendwand herausgehende
Struktur erfordert, um den Aufleger zu haltern, der die Schlange
trägt,
wenn sie durch die Endwand entfernt wird. Weiterhin wird keine Vorsehung
für die
Austauschbarkeit der Röhrenhalter
unabhängig
von der Röhrenschlange
gemacht.
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Es sollte eine andere Klasse von
doppelbefeuerten Heizern, die hier als "Vertikalröhrenheizer" bezeichnet werden, erwähnt werden,
die in vertikalen anstelle von horizontalen Strecken angeordnet
sind. Die Konstruktionsmerkmale, Anwendungen und Wartungserfordernisse
von Vertikalröhrenheizern
unterscheiden sich maßgeblich
von Horizontalröhrenheizern
und vieles von der Diskussion hierin ist nicht für Vertikalröhrenheizer anwendbar. Beispielsweise
sind bei den meisten vertikalen Röhrenheizern die vertikalen
Röhrenstrecken
einzeln von außerhalb
des Strahlerteils durch ein System von Verbindungen und Gegengewichten
gehaltert. Allgemein werden keine Trägerelemente innerhalb des Strahlerteils
des Heizers eingesetzt. Wie bei horizontalen Röhrenheizern werden jedoch typischerweise
die vertikalen Strecken in Längsrichtung
eingeführt
und entfernt. Aufgrund der Orientierung der Röhrenstrecken werden sie typischerweise
durch kleine im Dach des Strahlerteils bereitgestellte Öffnungen
eingeführt
und entfernt. Einige Beispiele sind in den U.S.-Patenten Nr. 3,230,052
und 3,265,043, beide an Lee, et al.; 3,348,923 an Demarest und 4,955,323
an Ziemaniek illustriert. In keinem dieser Patente wird eine Vorkehrung
zum Einführen
und Entfernen von Mehrfachröhrenstrecken
als eine Einheit getroffen. Ohne Strahlerabschnittsröhrenträger gibt
es offensichtlich keine Vorkehrung zum Austauschen solch eines Trägers unabhängig von
der Röhre.
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Demgemäss gibt es einen Bedarf in
der Technik für
einen horizontalen Röhrenheizer,
bei dem eine Vorkehrung zum vereinfachten Entfernen und Austauschen
eines abgenutzten Röhrenschlangenpaneels
getroffen wird.
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Es gibt einen weiteren Bedarf in
der Technik für
einen Horizontalröhrenheizer,
bei dem das Schlangenpaneel als eine Einheit entfernt werden kann
und ein Austauschschlangenpaneel ähnlichermaßen als eine Einheit eingeführt werden
kann.
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Es gibt noch weiters einen Bedarf
für einen Horizontalröhrenheizer,
bei dem ein Röhrenträger unabhängig vom
Schlangenpaneel selbst entfernt und ausgetauscht werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Meine Erfindung wendet sich an die
vorstehenden Bedürfnisse
der Technik durch Bereitstellen eines Horizontalröhrenheizers,
bei dem Röhrenschlangenpaneel
als eine Einheit entfernt und ersetzt werden kann und bei dem die
Röhrenträger vorzugsweise
individuell und unabhängig
entfernt und ersetzt werden können.
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In einem Aspekt bezieht sich meine
Erfindung auf einen Heizer, der einen Strahlerteil mit einer Wand
und einem Dach enthält,
wobei das Dach eine längs
verlaufende Öffnung
aufweist. Eine Strahlerwärmeaustauschröhre ist
im Strahlerteil angeordnet und die Röhre hat einen Einlass und einen
Auslass, durch welche ein Prozessfluid in den bzw. aus dem Strahlerteil
gefördert
werden kann. Die Röhre
zwischen dem Einlass und dem Auslass ist in allgemein horizontalen
Röhrenstrecken
angeordnet. Eine Mehrzahl von Brennern wird vorgesehen, wobei zumindest
zwei der Brenner auf gegenüberliegenden Seiten
der Röhre
angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Röhrenträgern sind abnehmbar in Längsabständen längs der
Röhrenstrecken
positioniert und definieren Röhrenauflagen,
auf denen die Röhrenstrecken
aufliegen. Die Röhre
und die Röhrenträger sind als
Einheit durch die längs
laufende Öffnung
des Dachs des Strahlerteils anhebbar.
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Vorzugsweise sind die Röhrenstrecken
im wesentlichen parallel und im wesentlichen vertikal ausgerichtet
und jeder Röhrenträger beinhaltet
eine allgemein vertikale Runge. Die Röhrenstrecken sind auch vorzugsweise
im wesentlichen mit der Längsöffnung des
Dachs des Strahlerteils ausgerichtet.
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Jeder Röhrenträger kann eine allgemein vertikale
Runge und eine Mehrzahl von Trägerarmen umfassen,
wobei die Trägerarme
die Röhrenaufnahmen
definieren und abnehmbar an der Runge befestigt sind.
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Vorzugsweise sind die Röhrenträger abnehmbar
innerhalb des Strahlerteils von oberhalb der Röhrenstrecken aufgehängt. Jeder
Röhrenträger kann
lateral unter den Röhrenstrecken
beschränkt sein.
In einer Ausführungsform
weist jeder Röhrenträger ein
oberes Ende auf, welches sich durch die Längsöffnung des Dachs erstreckt.
Jeder Röhrenträger kann
weiterhin eine am oberen Ende der Runge befestigte Schulter beinhalten,
um über
dem Strahlerteil zu liegen, wobei der Röhrenträger von der Schulter herabhängt. Ein
Brückenträgerelement kann
abnehmbar quer über
die längs
laufende Öffnung
des Dachs des Strahlerteils befestigt sein, wobei die Schulter auf
dem Brückenträgerelement
aufsitzt, um den Röhrenträger aufzuhängen.
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Der Heizer kann einen Strahlerteil
beinhalten, der eine konvektive Wärmetauscherröhre enthält. Der
Strahlerteil liegt typischerweise über und horizontal versetzt
von der Röhre.
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In einer Ausführungsform enthält der Heizer ein
Paar der Strahlerteile, ein Paar der Röhren, wobei eine Röhre in jedem
Strahlerteil angeordnet ist; ein Paar von Sätzen der Brenner, wobei ein
Satz Brenner in jedem der Strahlerteile angeordnet ist, ein Paar von
Sätzen
Röhrenträger, wobei
ein Satz Röhrenträger in jedem
Strahlerteil angeordnet ist, und ein Paar Konvektionsteile, wobei
jeder Konvektionsteil operativ mit einem anderen Strahlerteil verbunden
und über
und horizontal versetzt von der in dem verbundenen Strahlerteil
angeordneten Röhre
verbunden ist, wobei das Paar Konvektionsteile aneinandergrenzend
angeordnet ist.
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In einem anderen Aspekt meiner Erfindung beinhaltet
ein Heizer einen Strahlerteil mit einer Wand und einem Dach, wobei
das Dach eine längs laufende Öffnung aufweist.
Eine Strahlerwärmetauschröhre ist
im Strahlerteil angeordnet. Die Röhre hat einen Einlass und einen
Auslass, durch welchen ein Prozessfluid in den Strahlerteil bzw.
daraus herausgeführt
werden kann. Die Röhre
zwischen dem Einlass und dem Auslass ist in allgemein horizontalen
Röhrenstrecken
angeordnet und die Röhrenstrecken
sind im wesentlichen parallel und vertikal ausgerichtet, um ein
Schlangenpaneel zu bilden, das allgemein mit der längs laufenden Öffnung im
Dach des Strahlerteils ausgerichtet ist. Eine Mehrzahl von Brennern,
von denen zumindest zwei an gegenüberliegenden Seiten des Schlangenpaneels
angeordnet sind, sind vorgesehen. Eine Mehrzahl von Röhrenträgern sind
abnehmbar in Längsabständen längs der Röhrenstrecken
positioniert. Die Röhrenträger beinhalten
allgemein vertikale Rungen und sich von den Rungen erstreckende
Trägerarme,
wobei die Röhrenstrecken
auf den Trägerarmen
aufliegen, so dass der Trägerhalter
das Schlangenpaneel haltert. Das Schlangenpaneel und die Röhrenträger sind
als eine Einheit durch die längs
verlaufende Öffnung
des Dachs des Strahlerteils anhebbar.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile meiner Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen, bei denen
gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente durchgängig kennzeichnen, ersichtlicher
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Querschnittsfrontaufsicht auf einen Horizontalröhrenheizer
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
meiner Erfindung.
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2 ist
eine schematische Querschnittsseitenaufsicht auf den in 1 illustrierten Horizontalröhrenheizer.
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3 ist
ein Detail eines Rungenobenstützmechanismus
gemäß einer
Ausführungsform
meiner Erfindung.
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4 ist
eine Detailansicht des durch Kreis IV in 2 angezeigten Bereichs.
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5 ist
eine durch Pfeile V-V in 4 angezeigte
Detailansicht.
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6 ist
eine Detailansicht des durch Kreis VI in 2 angezeigten Bereichs.
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7 ist
eine schematische Querschnittsaufsicht auf einen Horizontalröhrenheizer
gemäß einer
anderen Ausführungsform
meiner Erfindung.
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8 ist
eine Detailansicht des durch Kreis VIII in 7 angezeigten Bereichs.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Meine Erfindung wird im Zusammenhang
mit einem EDC-Crack-Ofen diskutiert. Jedoch sind die Prinzipien
meiner Erfindung gleichermaßen
auf andere Horizontalröhrenheizerkonfigurationen
anwendbar. 1 ist eine
schematische Querschnittsfrontaufsicht solch eines EDC-Crack-Ofens 1.
Der Ofen 1 hat einen Strahlerteil 10 und in einer
bevorzugten Ausführungsform
einen Konvektionsteil 20.
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Zumindest eine Wärmetauscherröhre 30 bildet
ein Schlangenpaneel 32, das sich in horizontalen Strecken
durch den Strahlerteil hin und her windet. Das Schlangenpaneel 32 ist
innerhalb des Strahlerteils 10 durch eine Mehrzahl von
Röhrenträgern 40 gehaltert,
die längs
der horizontalen Strecken der Röhre 30 beabstandet
sind und Röhrenauflagen
definieren, auf denen die Röhre 30 liegt.
Die Strahlerbereichsröhre 30 führt ein
Prozessfluid (d. h. Flüssigkeit oder
Gas) von ihrem Einlass 34 zu ihrem Auslass 36 durch
den Strahlerteil 10. In der illustrierten Ausführungsform
ist der Röhreneinlass 34 über dem
Röhrenauslass 36 angeordnet.
Jedoch gelten die Prinzipien meiner Erfindung gleichermaßen für andere
Anordnungen, wie etwa einem von unten nach oben gehenden Prozessfluidfluss.
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Der Strahlerteil 10 enthält auch
eine Mehrzahl von Brennern 50, von denen einige vorzugsweise
auf einer Brennerplattform 52 errichtet sind. Die Brenner 50,
die auf beiden Seiten des Schlangenpaneels 32 bereitgestellt
sind, heizen das Schlangenpaneel 32 (und das durch die
Strahlerteilröhre 30 fließende Prozessfluid).
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Der Konvektionsteil 20 des
Ofens 1 wird stromabwärts
(in Begriffen von Verbrennungsgasen) von und mit einer höheren Erhebung
als der Strahlerteil 10 eingesetzt. Beim Konvektionsteil 20 wird
ein Satz von konvektiven Röhrenschlangen 20 einem Fluss
von heißem
Abgas aus der Verbrennung im Strahlerteil 10 ausgesetzt.
Das Abgas fließt
aus dem Konvektionsteil 20 über Schornstein 60 heraus.
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2,
eine schematische Querschnittsseitenaufsicht des in 1 illustrierten Ofens 1 zeigt, dass
der Strahlerteil 10 einen Boden 11, Wände 12 und
ein Dach 14 enthält,
die alle mit einem geeigneten hitzefesten Material 16 ausgekleidet
sind. Es ist ersichtlich, dass diese Ausführungsform des Ofens 1 tatsächlich zwei
im wesentlichen identische Öfen 1a, 1b,
die Rücken
an Rücken
angeordnet sind, umfasst. Die Vorteile dieser Anordnung werden später diskutiert.
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Wie aus 2 ersichtlich, sind die horizontalen
Strahlerröhren 30 Strecken
im Wesentlichen vertikal im Schlangenpaneel 32"gestapelt". Falls der Ofen 1 einen
Konvektionsteil 20 verwendet, wie in der illustrierten
Ausführungsform,
ist der Konvektionsteil 20 horizontal gegenüber Schlangenpaneel 32 versetzt.
Eine längs
laufende Öffnung 18,
durch welche das Schlangenpaneel 32 vertikal als eine Einheit passen
kann, wird in Dach 14 des Strahlerteils 10 bereitgestellt.
Diese Kombination von Merkmalen gestattet es dem Schlangenpaneel 32,
als eine vorfabrizierte Einheit durch die Längsöffnung 18 im Dach 14 des
Strahlerteils 10 installiert oder entfernt zu werden.
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Um Schlangenentfernung/-einführung zu
ermöglichen,
wird jegliche strukturelle Verstrebung 70, die über dem
Strahlerteil 10 lokalisiert ist, abnehmbar am Ort befestigt
(d. h., gebolzt, genagelt oder dergleichen). Dies gestattet die
Entfernung der strukturellen Verstrebung 70 während der
Einführung/Entfernung von
Schlangenpaneel 32. Weil die Einführung/Entfernung von Schlangenpaneel 32 weder
während
des Betriebs von Ofen 1 noch während schlechtem Wetter durchgeführt wird,
wird der Ofen 1 nicht durch das zeitweilige Entfernen der
Verstrebung 70 kompromittiert.
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Vorzugsweise sind die Röhrenträger 40 von oben
aufgehängt.
Weil das Röhrenschlangenpaneel 32 von
oben gehalten wird, ist es ein relativ problemloser Vorgang, das
Gewicht des Röhrenschlangenpaneels 32 auf
einen Kran oder einen anderen Anhebemechanismus zu übertragen.
Daher ist dieses von oben gehaltene Design gut zur Installation
und Entfernung des Röhrenschlangenpaneels 32 als
eine Einheit in im wesentlichen vertikaler Richtung durch die längs laufende Öffnung 18 geeignet.
In der Praxis ist, weil die Röhrenträger 40 von
oben gehalten sind, die effizienteste Weise, das Schlangenpaneel 32 anzuheben
und zu entfernen, durch Verwendung der Röhrenträger 40. Daher können die
Röhrenträger 40 und
Schlangenpaneel 32 vorfabriziert und als eine Einheit durch
die Längsöffnung 18
im Strahlerabschnittsdach 14 installiert werden. Natürlich muss
die Längsöffnung 18 so
dimensioniert sein, dass sie solch eine Schlangenpaneelanordnung
aufnehmen kann.
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Zusätzlich zum Vorstehenden bietet
die von oben gehaltene Konstruktion des Röhrenträgers 40 zusätzliche
Vorteile. Ein Hauptvorteil erwächst
aus dem Prinzip, dass dasselbe Gewicht durch eine Säule mit
einem wesentlich kleineren Querschnitt getragen werden kann, falls
diese Säule
unter Zug steht und nicht unter Kompression. Daher können die
von oben gehaltenen Röhrenträger 40 größenmäßig signifikant
verkleinert werden, jedoch bei verbesserter Haltbarkeit im Vergleich
zu vergleichbaren Trägern, die
vom Boden aus gestützt
werden. Unter Berücksichtigung
der Ausgaben für
hochlegierte Stähle,
die im Strahlerteil 10 eines solchen Ofens 1 verwendet werden
müssen,
können
der verminderte Querschnitt und die vergrößerte Laufzeit der Röhrenträger 40 zu signifikanten
Kostenersparnissen führen.
Zusätzlich ermöglicht die
verminderte Größe und das
verminderte Gewicht der Röhrenträger 40 weiterhin
die Installation und Entfernung des Schlangenpaneels 32 durch
die Längsöffnung 18.
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Ein zusätzliches bevorzugtes Merkmal
meiner Erfindung ist, dass die Röhrenträger 40,
wie unten beschrieben, so konstruiert sein sollten, dass sie es
einem der Röhrenträger 40 gestatten,
durch die Längsöffnung 18 entfernt
und ersetzt zu werden, während
das Schlangenpaneel 32 vor Ort im Strahlerteil 10 des
Ofens 1 zurückbleibt.
Dies vermindert sehr die Zeit und Ausgaben, die beim Austauschen eines
abgenutzten Röhrenträgers 40 anfallen.
Weil die Röhrenträger 40 durch
Design redundant sind (d. h. in der Lage sind, die Last des Schlangenpaneels 32 im
Falle des Versagens eines der Röhrenträger 40 zu
tragen) kann das Schlangenpaneel 32 vorübergehend durch die verbleibenden
Röhrenträger 40 gehalten
werden, während
ein Röhrenträger 40 entfernt und
ersetzt wird.
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Jeder Röhrenträger 40 umfasst vorzugsweise
zumindest eine vertikale Runge 42, von der sich eine Mehrzahl
von Trägerarmen 44 erstrecken,
welche die Röhrenauflagen
definieren, auf welchen die Strecken der Röhren 30 des Schlangenpaneels 32 gehaltert
sind. Die Runge 42 kann jegliche im Stand der Technik bekannte
geeignete Form, wie etwa ein I-Träger, ein C-Kanal oder dergleichen annehmen, ist jedoch
vorzugsweise von Röhrenform
und ist am bevorzugtesten zentrifugal gegossen, um so besser die strukturelle
Integrität
und Festigkeit unter schweren Ofenbedingungen zu behalten. Die Arme 44 sind
vorzugsweise abnehmbar an der Runge 42 angebracht. Durch
Abnehmen der Arme 44 von der Runge 42 können die
Rungen 42 direkt durch die längs laufende Öffnung 18 im
Dach 14 des Strahlerteils 10 hochgehoben werden,
ohne das Schlangenpaneel 32 zu stören. Dies gestattet den Rungen 42,
individuell entfernt und ersetzt zu werden, während das Schlangenpaneel 32 intakt
und im Ofen 1 vor Ort bleibt.
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Eine Ausführungsform des Röhrenträgers 40 ist
in 2 und 4 gezeigt. Ein Paar paralleler, röhrenförmiger Rungen 42 wird
auf jeder Seite von einem einzelnen Schlangenpaneel 32 angebracht
und trägt es.
Eine Mehrzahl von Sprossen 44a, die sich zwischen den Rungen 42 erstrecken,
nimmt das Gewicht des Schlangenpaneels 32 auf. (2 illustriert nur die Sprossen 44a am
oben und unteren Ende der Rungen 42, in Wirklichkeit werden
jedoch die Sprossen 44a längs der gesamten Länge der
Rungen 42 eingesetzt). Die Sprossen 44a können jede
geeignete Form annehmen, wie etwa massive rechtwinklige Stangen
oder hohle Röhren,
sind jedoch vorzugsweise massive runde Stangen.
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Abhängig von der Art von Ofen 1 und
den Temperaturen, die er erfahren wird, sind die Rungen 42 und
Sprossen 44a aus geeigneten Materialien gebildet. Im Falle
eines EDC-Crack- Ofens 1 sollten
die Rungen 42 (und vorzugsweise die Sprossen 44a) aus
einer Chrom und/oder Nickel, vorzugsweise zumindest 25% Chrom und/oder
20% Nickel enthaltenden Stahllegierung gebildet sein. Eine geeignete
Legierung ist HK40, ein austenitischer rostfreier Stahl. Andere,
Fachleuten wohlbekannte Materialien mit ähnlichen oder überlegenen
thermischen Festigkeitseigenschaften können verwendet werden. Bei
Anwendungen, die ernstere Temperatur oder Lastbedingungen haben,
können
höhere
Legierungen notwendig sein. Die Dicke der Rungen 42 und
Sprossen 44a hängt
von solchen Faktoren wie der Höhe
und dem Gewicht des Schlangenpaneels 32 ab und kann leicht
von Fachleuten bestimmt werden.
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Vorzugsweise sind die Sprossen 44a abnehmbar
an der Runge 42 angebracht. In der illustrierten Ausführungsform
erstreckt sich jede Sprosse 44a durch gegenüberliegende
Löcher
in jeder Runge 42. Splinte 46 können beispielsweise
an jedem Ende der Sprosse 44a vorgesehen sein, um sie am
Ort zu halten. Die Sprossen 44a können mit den Rungen 42 in
anderen Weisen, wie etwa Gewindemuttern oder verschweißten Unterlegscheiben
befestigt werden. Wie angemerkt, gestattet es das Bereitstellen
von entfernbar angebrachten Sprossen 44a den Rungen 42,
individuell durch die längs
laufende Öffnung 18 im Dach 14 des
Strahlerteils 10 entfernt und ersetzt zu werden, ohne das
Schlangenpaneel 32 zu entfernen oder abzubauen.
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Wie oben angemerkt, hängen die
Rungen 42 vorzugsweise von oben herunter. Es wird bevorzugt, dass,
welche Struktur auch immer für
den primären Last
aufnehmenden Träger
verwendet wird, sie außerhalb
des Strahlerteils 10 angeordnet ist, weil die hohen Temperaturen
im Strahlerteil 10 die Biegefestigkeit der zur Aufnahme
der Last verwendeten Materialien erniedrigen kann. Es wird ebenfalls
bevorzugt, dass die Rungen 42 in einer Weise gehaltert
werden, die Entnehmen des Schlangenpaneels 32 und/oder von
Rungen 42 gestattet, wenn gewünscht. Somit bevorzuge ich,
dass jede Runge 42 sich im Betrieb aus der längs laufenden Öffnung 18 heraus
erstreckt, durch welche das Schlangenpaneel 32 entfernt
werden kann und dass der primäre
Last-aufnehmende Träger
der Runge 42 an dem Bereich der Runge 42 vorgesehen
wird, der über
der längs
laufenden Öffnung 18 liegt. 3 bis 5 illustrieren eine bevorzugte Anordnung,
um dies zu erreichen.
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Eine Schulter 80 wird an
der Runge 42 an oder nahe ihrem oberen Ende angebracht.
Die Schulter 80 sollte sich quer in zumindest zwei entgegengesetzte
Richtungen von der Runge 42 erstrecken. Die Schulter 80 kann
viele Formen annehmen, wie etwa eine Manschette oder ein Stift am
Ende der Runge 42, aber in der bevorzugten Ausführungsform
ist die Schulter 80 ein Paar von gegenüberliegenden Nasenanordnungen 82,
die an der Runge 42 angeschweißt sind. In der in den 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform umfasst jede Nasenanordnung 82 eine
vertikale Versteifung 84 und eine horizontale Platte 86 an
der Basis der Versteifung 84. Die illustrierte vertikale
Versteifung 84 ist eine dreieckige Platte, von der zwei
Kanten 84a, 84b an der Runge 42 bzw.
der horizontalen Platte 86 angeschweißt sind. Die horizontale Platte 86 hat
eine Radiuskante 86a, die ebenfalls an der Runge 42 angeschweißt ist.
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Eine Trägeroberfläche, auf der die Rungenschulter 80 aufsitzt,
ist auf dem Ofen 1 vorgesehen. Die Trägeroberfläche kann durch Schienen 90 vorgesehen
sein, welche die Kanten der längs
laufenden Öffnung 18 definieren,
durch welche sich die Runge 42 erstreckt. Jedoch sind die
Schienen 90 weit genug auseinander, so dass die längs laufende Öffnung 18 weit
genug ist, um der gesamten Schlangenpaneelanordnung (d. h. dem Schlangenpaneel 32 und
den Rungen 42) zu gestatten, hindurchzugehen. Falls damit
die Schienen 90 die Trägeroberfläche bereitstellen
sollten, würde
die Schulter 80 in der Lage sein müssen, die Runge 42 (und
das davon getragene Schlangenpaneel 32) durch einen beachtlichen Drehmomentarm
zu haltern. Daher wird es bevorzugt, dass die Trägeroberfläche näher an und auf jeder Seite
der Runge 42 vorgesehen ist. Dies kann durch Brückenträgerelemente 92 erreicht
werden, welche die Längsöffnung 18 an
jeder Seite der Runge 42 überqueren. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
ist jedes Brückenträgerelement 92 ein
C-förmiger
Kanal, von der Runge 42 weg geöffnet. Ein Bein 92a des
Kanals ruht auf der Schiene 90 an beiden Seiten der längs laufenden Öffnung und
das gegenüberliegende
Bein 92b des Kanals stellt die Trägeroberfläche für die Nasenanordnungen 82 bereit.
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Während
des Betriebs von Ofen 1 wird sich das Schlangenpaneel 32 ausdehnen
und zusammenziehen, wenn die Temperatur sich ändert, was lokale Längsbewegung
der Röhren 30 relativ
zu den Rungen 42 verursacht. Um das Schlangenpaneel 32 zu
stabilisieren und plötzliches,
beschädigendes Springen
oder Binden zu verhindern, werden die Rungen 42 vorzugsweise
seitlich an ihrem oberen und unteren Ende fixiert. An ihren oberen
Ende kann dies durch Verbolzen der Nasenanordnungen 82 an den
Brückenträgerelementen 92 und
Verbolzen der Brückenträgerelement 92 an
den Schienen 90 erreicht werden. An ihrem unteren Ende
können
die Rungen 42 durch Führungsstifte 48 stabil
gehalten werden, die in die röhrenförmigen Führungslöcher 49 an
der Unterseite 11 des Strahlerteils 10 des Ofens 1 passen,
wie in 6 gezeigt. Die
Führungsstifte 48 sind
frei zum Längsgleiten
in den Führungslöchern 49,
wodurch thermische Expansion und Kontraktion gestattet ist, während horizontale
Bewegung beschränkt
ist. Diese Anordnung gestattet es den Rungen 42 auch einfach,
entweder das Schlangenpaneel 32 tragend oder davon getrennt,
vom Boden des Ofens 1 hochgehoben zu werden.
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Weil es bevorzugt wird, dass die
Rungen 42 lateral zurückgehalten
werden, wenn die Röhren 30 expandieren
und kontrahieren, wird die relative Bewegung der Röhren 30 Reibungskräfte auf
die Röhrenträger 40 ausüben. Die
Materialien und Dicken der Röhrenträger 40 sollten
so ausgewählt
sein, dass sie diesen Reibungskräften
widerstehen, wie für Fachleute
leicht ersichtlich.
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Obwohl es nicht notwendig ist, eine
luftundurchlässige
Dichtung der längs
laufenden Öffnung 18 während des
Ofenbetriebs bereitzustellen, wird es bevorzugt, Luftfluss durch
die längs
laufende Öffnung 18 zu
minimieren, um die Ofeneffizienz zu erhalten. Dies kann durch eine
Serie von Verschlussplatten 94 mit isolierten Unterseiten
erreicht werden. Ein Paar von Verschlussplatten 94 sind
so ausgeformt, dass sie rund um jeden Röhrenträger 40 passen und
können
durch jegliche geeignete Mittel zusammengefalzt werden, wie etwa
durch Verbolzen von flachen Standen über ihre Schnittstelle 94a.
Die Verschlussplatten 94 können an der Unterseite der
Brückenträgerelemente 92 angebolzt
sein.
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Die Nasenanordnungen 82,
Brückenträgerelemente 92 und
Verschlussplatten 94 können
alle aus einem geeigneten strukturellen Stahl gebildet werden, wie
etwa ASTM A 36-Strukturkohlenstoffstahl. Die
Nasenanordnungen 82, welche die primäre gewichtsaufnehmende Verantwortung
tragen, können aus
stärkeren
Materialien, wie etwa 1 1/4 oder 2 1/4 Chromstahl gebildet sein,
falls es Gewicht oder Temperatur so verlangen, wie für Fachleute
ersichtlich ist.
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Bei einer anderen in 7 und 8 gezeigten Ausführungsform
umfasst der Röhrenträger 40 eine einzelne
Runge 42, die ähnlich
zu den vorhergehenden Ausführungsformen
ausgebildet ist, und zwischen einem Paar von Spulenpaneelen 32 gesandwicht
und davon gehaltert ist (eine sog. "Doppelpass"-Anordnung). Bei den in den 7 und 8 gezeigten Röhrenträgern 40 sind zwei
Reihen von gegossenen Haken 44b auf gegenüberliegenden
Seiten der Runge 42 montiert, um das Gewicht der Schlangenpaneele 32 aufzunehmen.
Wie bei den Sprossen 44a der vorstehenden Ausführungsform sollten
die Haken 44b an der Runge 42 abnehmbar angebracht
sein. Beispielsweise kann ein Haken 44b entweder um die
Runge 42 herum oder hinein passen und kann durch einen
Stift 47 am Ort festgepinnt sein, der komplett durch sowohl
den Haken 44b als auch die Runge 42 hindurchreicht.
Splinte (nicht gezeigt) können
beispielsweise an einem oder beiden Enden des Stifts 47 vorgesehen
sein, um ihn am Platz zu halten.
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Die verbleibenden Merkmale des Röhrenträgers 40,
oben in Verbindung mit der in den 2 bis 6 illustrierten Ausführungsform
diskutiert, gelten für diese
Ausführungsform
ebenfalls.
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Wie angemerkt ist der Konvektionsteil 20 gegenüber dem
Strahlerschlangenpaneel 32 versetzt. Der Konvektionsteil 20 sollte
zumindest weit genug versetzt sein, um dem Schlangenpaneel 32 und/oder Rungen 42 zu
gestatten, durch die längs
laufende Öffnung 18 eingeführt und
daraus entfernt zu werden, ohne am Konvektionsteil 20 anzustoßen. In
der Praxis wird es bevorzugt, dass der Konvektionsteil 20 total
gegenüber dem
Strahlerteil 10 versetzt ist, wie in 2 gezeigt. Bei solch einer Anordnung
ist der Konvektionsteil 20 mit dem Strahlerteil 10 durch
Quergänge 24 verbunden.
Zusätzlich
zum Unterstützen des
Flusses von Abgas in den Konvektionsteil ermöglicht diese Anordnung eine
individuelle modulare Konstruktion und Zusammensetzung von Konvektions-
und Strahlerteilen 20, 10.
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Ein optionaler und unabhängiger Aspekt
der Erfindung, der insbesondere auf Betrieb größerer Kapazität anwendbar
ist, ist auch in den 2 und 7 illustriert. Zwei im wesentlichen
identische Öfen 1a, 1b sind
Rücken
an Rücken
angeordnet und können
parallel betrieben werden. Dies ist besonders beim Konstruieren
von Öfen 1a, 1b,
die einen versetzten Konvektionsteil 20 verwenden, nützlich.
Durch Orientieren der Öfen 1a, 1b mit
ihren entsprechenden Konvektionsteilen 20 nebeneinander
können
die Öfen 1a, 1b einander
strukturell stabilisieren. Dies gestattet es, weniger strukturellen
Stahl bei jedem Ofen 1a oder 1b zu verwenden,
als wenn sie alleine stehen würden.
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Diese Dualofenanordnung hat einen
Hauptvorteil bei Verfahren wie etwa dem EDC-Cracken, bei dem die Öfen periodisch
off-live genommen und entkokt werden müssen. Durch Bereitstellen operational unabhängiger Einheiten,
im Gegensatz zu einigen konventionellen Öfen mit getrennten Strahlerteilen, aber
einem geteilten Konvektionsteil kann ein Ofen betrieben werden,
wenn der andere zum Entkoken oder ähnlichem Off-Line geht.
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Es wird auch bevorzugt, dass eine
Terrace WallTM-Konstruktion, in den 2 und 7 evident, im Ofen 1 verwendet
werden kann. Die Details dieser Konstruktion werden in den U.S.-Patent
Nr. 3,230,052, 3,265,043, 3,302,621, 3,348,923 und 4,955,323 verdeutlicht.
Diese Konstruktion stellte verschiedene Vorteile bereit. Die auf
der Brennerplattform montierten Brenner feuern aufwärts zur
geneigten wärmebeständigen Strahlerteilwand 12,
und stellen gleichmäßige und
symmetrische Beheizung des 5trahlerschlangenpaneels 32 bereit.
Dieses gleichförmige
Erhitzen senkt die Bildung von Koks auf dem Schlangenpaneel 32,
was wiederum die Wartungszeit des Schlangenpaneels 32 steigert.
Die Abwesenheit von direkt auf der Röhre 30 auftreffenden
Flammen dehnt ebenfalls die Wartungszeit des Schlangenpaneels 32 aus.
Zusätzlich
werden weniger Brenner als in einem Flachwandofen benötigt, was
zu leichterem Anfahren und Warten führt. Dies vermindert auch die
Kosten des Einsatzes von "zoniertem" Befeuern, das für EDC-Cracken
vorteilhaft ist, und Verbrennungsluftführungen für erzwungene Durchzugbetriebe,
was auch die Betriebszyklenlebenszeiten verbessert. Dies führt weiter
zu weniger Brenner-Reihen, was die Anordnung von Brennerplattformen
vereinfacht und daher den Zugang für die Wartung oder dergleichen
ermöglicht.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf die
in den 2 bis 6 illustrierte Ausführungsform
werde ich einen beispielhaften Betrieb zum Entfernen des Schlangenpaneels 32 beschreiben.
Anfangs werden die entfernbaren Sprossen 70 und Verschlussplatten 94 abgeschraubt
und entfernt. Die Nasenanordnungen 82 werden von den Brückenträgerelementen 92 abgeschraubt,
so dass die Nasenanordnungen 82 noch das Gewicht der Röhrenträger 40 und
des Schlangenpaneels 32 tragen, aber frei auf den Brückenträgerelementen 92 aufliegen.
An diesem Punkt werden die Rungen 42 und/oder Schlangenpaneel 32 an
einem Kran oder dergleichen befestigt und leicht angehoben, um so
die Last von den Brückenträgerelementen 92 zu
nehmen. Die Brückenträgerelemente 92 werden
dann abgeschraubt und entfernt und das Schlangenpaneel 32 und
Röhrenträger 40 können dann
aus der längs
laufenden Öffnung 18 herausgehoben
werden.
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Um eine Runge 42, nicht
aber das Schlangenpaneel 32 zu entfernen, werden die Sprossen 44a entstiftet
und von der Runge 42 entfernt. Falls notwendig, können die
Nasenanordnungen 82 zuerst von den Brückenträgerelementen 92 abgeschraubt werden
und einige der Rungen 42 (aber nicht die zu entfernende)
und/oder das Schlangenpaneel 32 können an einem Kran oder dergleichen
befestigt und leicht angehoben werden, um so die Last von den Sprossen 44a der
zu entfernenden Runge 42 zu nehmen. Wenn die Sprossen 44a entstiftet
und von der Runge 42 abgenommen sind, kann die Runge 42 durch
die längs
laufende Öffnung 18 herausgehoben werden,
wobei die Verschlussplatten 94 und Brückenträgerelemente 92 noch
am Ort sind.