-
Ofen zur Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen Die Aufgabe eines
Ofens zur Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen besteht darin, in ihm einen
Olstrom, der unter einem Druck von etwa Zoo Atm. steht, auf etwa 5oo° zu erwärmen.
Für die-Aufnahme des Ölstromes kommen infolgedessen nur Stahlrohre besonders guter
Qualität in Frage, und die Hauptschwierigkeit der Aufgabe besteht darin, die.Erwärmung
des Öls nach ganz bestimmten-praktisch erprobten Grundsätzen durchzuführen.
-
Es hat sich bereits herausgestellt, daß ein solcher Ofen in zwei verschiedene
Teile zerfallen muß, und zwar in eine kühlere Zone, in der das Öl, welches mit 25o°
eintritt, im allgemeinen auf 3ao° erhitzt wird, und in eine heißere Zone, in der
das Ö1 im allgemeinen von 32o° auf 5oo° erwärmt wird. Es ist weiter bekannt, in.
letzterer Zone die Wärme hauptsächlich durch Strahlung, in ersterer dagegen hauptsächlich
durch Berührung (Konvektion) zu übertragen.
-
Es ist aber unvorteilhaft, wenn in der heißeren Zone die Beheizung
außer durch Strahlung auch noch durch Berührung der Heizrohre 'mit der Flamme oder
den heißen Flammengasen erfolgt. Nicht allein die genaue Einhaltung der Temperatur,
sondern. voar allem auch die Haltbarkeit der Heizrohre werden in Frage gestellt,
wenn man in dieser Zone nicht die Berührung von der Strahlung trennt. Aus diesem
Grunde sind Öfen, bei denen die Heizrohre eine aufsteigende Flamme umgeben, mit
den eben beschriebenen N achteilen behaftet.
-
Es sind bereits Versuche gemacht worden, diese Mängel zu beseitigen.
So ist z. B. vorgeschlagen worden, in der heißesten Zone die ölführenden Rohre im
Kreise nahe an der Wandung einer zylindrischen Kammer anzuordnen, die waagerecht
oder senkrecht angeordnet wurde. Hierbei ist es aber nicht möglich, die Berührung
der Rohre durch die in der Kammer sich bildende und ausbreitende Flamme zu verhindern,
da das Volumen der Flammengase infolge der dauernd stattfindenden Reaktionen in
Gestalt kleiner Explosionen fortwährend zunimmt. Liegt die Kammer mit den ölführenden
Rohren waagerecht, so wirkt noch der natürliche Auftrieb der Gase mit, so daß in
der oberen Hälfte der Kammer die Rohre sehr viel stärker erhitzt werden als die
unterhalb der Brenners liegenden Rohre, die naturgemäß in geringerem Maße von der
sich , allseitig ausdehnenden Flamme bestrichen werden.
-
Man hat deshalb diese Kammer senkrecht gestellt und den Brenner einanal
in der Mitte der Decke, das andere Mal in der Mitte des Bodens der Kammer angeordnet.
Im ersten Falle muß sich die- von oben eintretende Flamme entgegen ihrem natürlichen
Auftriebe
durch die Kammer bewegen; sie wird sich dabei in Form
eines umgekehrten Pilzes nach allen Seiten verbreitern, so daß sie die Rohre berühren
muß. Im anderen Falle, wenn die Flamme von unten in die Kammer eintritt und sie
nach oben durchzieht, muß eine fächer- oder umgekehrt kegelförmige Flamme in der
Kammer entstehen, deren Randteile wiederum die Rohre bestreichen, Wenn, in allen
diesen drei Fällen auch der in der Mitte befindliche Teil des Flammenstromes auf
die Rohre durch Strahlung wirkt, so ist doch eine Berührung der Rohre durch die
äußeren Schichten der sich ausbreitenden Flamme nicht zu verhindern. Eine nur durch
Strahlung wirkende Zone kann bei einer solchen Ofenbauart nicht entstehen.
-
Man hat deshalb vorgeschlagen, die Flamme indirekt auf die Röhre wirken
zu lassen, indem man die Flamme gegen die Rohre durch Siliciumcarbidwände abdeckte,
die hierbei stark erhitzt werden und nunihrerseits durch Strahlung auf die Rohre
einwirkten. Es liegt aber auf der Hand, daß solche Öfen verhältnismäßig teuer in
der Anschaffung sind und das Verfahren dadurch wie auch durch den höheren Wärmebedarf
unwirtschaftlich wird.
-
Schließlich ist auch ein Ofen bekanntgeworden, der in der Strahlungszone
die bekannte indirekte Bestrahlung durch von innen beheizte Siliciumcarbidplatten,
in der Berührungszone einige wenige (sechs) am Boden angeordnete Rohre zeigte, die
bezüg= lich der Ölbewegung zwischen die beiden letzten Reihen der Berührungszone
zwischengeschaltet waren. Diese wenigen nur durch Strahlung beheizten Rohre bildeten
also einen Teil der Berührungsheizungszone, und das sie durchströmende Öl wurde
erst durch die letzte Rohrreihe in dieser Zone geniigend weit erhitzt, um in die
Strahlungszone geleitet werden zu können. Mit der Ausbildung der Strahlungszone
haben .diese am Boden dex Berührungszone befindlichen Rohre nichts zu tun.
-
Gemäß der Erfindung werden nun sämtliche das C51 führenden Rohre in
der Zone, in der die Wärmebehandlung nur durch Strahlung erfolgen soll, derart nahe
dem Boden der Ofenkammer angeordnet, daß die Verbrennungsgase über diese Rohre hinwegstreichen,
ohne mit ihnen in Berührung zu kommen. Dabei erhält die Ofenkammer einen Rauminhalt,
der eine freie Flammenentfaltung .ermöglicht, ohne daß die sich ausdehnende Flamme
die Rohre berührt.
-
Die Erfindung ermöglicht es, wesentlich heißere Flammen als bisher
zu verwenden, so daß sich durch die intensivere Beheizung der Durchsatz erheblich
vergrößern läßt. Ferner ermöglicht die Erfindung eine sichere, rechnerische Erfassung
des Heizvorganges, die sofort unmöglich wird, wenn wie bei den vorhin besprochenen
älteren Öfen zu der Strahlungsbeheizung noch die Beheizung durch Berührung auch
nur eines Teiles der Flamme hinzutritt.
-
Allerdings zwingt die. Erfindung dazu, gewisse Nachteile auf dein
Gebiete der Wärmeübertragung in Kauf zu nehmen. Der Hitzeabfluß der Flamme wird
in geringem Maße auf die ölführenden Heizrohre und in stärkerem Maße auf die Umgebungswände
des Ofens stattfinden. Ganz abgesehen davon, daß man aber die Ausstrahlung des Ofens,
sei es durch Isolation, sei es durch Mitbenutzung der Ausstrahlung, z. B. für die
Vorwärinung der Verbrennungsluft, vermeiden kann, sind die wirtschaftlichen Vorteile
der genauen Temperatureinhaltung und der Haltbarkeit der Rohre größer als der Nachteil
der vergrößerten Ausstrahlung des Ofens. Die Heizgase werden erfindungsgemäß, ohne
mit den Rohren in Berührung zu kommen, aus der heißeren Zone entfernt. Bevor sie
in die kühlere Zone kommen, muß ihre Temperatur so weit herabgemildert werden,
daß die Vorheizteniperatur des öls, welches im Rohrsystem der Vorzone zirkuliert,
32o° nicht übersteigt. Zu diesem Zweck wird die Temperatur der Heizgase in bekannter
Weise herabgemindert, etwa indem man ihnen Kaltluft oder Abgase zusetzt. Während
aber bisher das Kaltgas oder die Abgase unmittelbar vor Eintritt in die kühlere
Zone den Heizgasen zugesetzt wurden, ist erfindungsgemäß ein Mischraum zwischen
beiden Zonen vorgesehen, in dem die Mischung zwischen Heizgasen einerseits und Kaltluft
bzw. Abgasen andererseits sich so gründlich vollziehen kann, daß bei Eintritt dieses'Gasgemisches
in die kühlere Zone Überhitzungen ausge--schlossen sind.
-
In der beiliegenden Zeichnung ist der Ofen im senkrechten Schnitt
dargestellt. Die heißere Zone ist mit i und das am Boden liegende ölführende Rohrsystem
mit 2 bezeichnet. Bei 3 tritt die Heizflamme, dem Pfeil entsprechend, in den Heizraum
ein, und die Heizgase dieser Flamme werden bei abgesaugt und treten in den Mischraum
5 ein. In diesem werden aus dem Kanal 6, dem eingezeichneten Pfeil entsprechend,
kalte Abgase oder kalte Luft beigemengt. Diese Gase haben genügend Zeit und Gelegenheit,
sich gründlich zu mischen und ihre Temperatur gegenseitig auszutauschen, bis sie
mit dem Rohrsystem 7 in Berührung treten, welches den ganzen Raum der kühleren Zone
8 ausfüllt. Bei 9 treten die ausgenutzten Gase, dem Pfeil entsprechend, aus dem
Ofen heraus und gelangen in den Schornstein.