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Mehrstufige Röhrenerhitzeranlage Die Erfindung betrifft eine mehrstufige
Röhrenerhitzeranlage aus verschiedenen je gesondert beheizten Öfien, die in beliebiger
Weise, z. B. mittels gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffs, beheizt werden
kann und zum wiederholten Aufheizen von flüssigen und/oder dampf- bzw. gasförmigen
Reaktionsstoffen dient. Für die Anwendung der Erfindung kommen insbesondere solche
Fälle in Bletracht, wo lein Behandlungsgut schon in einer ersten Stufe von verhältnismäßig
niedriger Zutrittstemperatur auf eine verhältnismäßig hochliegende Behandlungstemperatur
zu erhitzen und in folgenden Stufen um weitere Temperaturbereiche wieder aufzuheizen
ist.
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Es sind mehrstufige Röhrenerhitzeranlagen bekannt, bei denen das
Gut nacheinander einen ersten in einer Konvektionszone liegenden Röhrenerhitzer
und danach weitere in gesondert beheizten Strahlungszonen liegende Röhrenerhitzer
durchläuft. Bei diesen bekannten Anlagen ist also ein Ofen vorhanden, in welchem
mehrere Röhrenerhitzer in verschiedenen Zonen oder Stufen und unmittelbar hintereinander
zu !einer einzigen Erhitzeranlage zusammengeschaltet sind. Auch sind bei Röhrenerhitzeranlagen
der geschilderten Art zwischen oder hinter den blesagten Strahlungserhitzern, die
in einzelnen gesondert beheizten Ofen untergebracht sind, besondere Reaktionskammern
an-
geordfleü worden, in welchen die Reaktionsstoffe nach der jeweils
vorangegangenen Vorerhitzung zur Behandlung gebracht werden, um danach weitere jeweils
immer aus einem Strahlungserhitzer und einer Reaktionskammer zusammengesetzte Stufen
zu durchlaufen.
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Gemäß der Erfindung wird eine von dem Gut zuerst durchlaufene und
als einzige vorhandene Konvektionszone, die unterhalb des Raumes der Strahlungszone
des ersten Röhrenerhitzersystems in vorzugsweise waagerechter Lage angeordnet ist,
von den Abgasen sämtlicher Strahlungszonen der verschiedenen IÖfen durchlaufen.
Damit werden also die Abwärmen der sämtlichen Öfen in dieser von dem Gut zuerst
betretenen Konvektionszone zusammengebaut und dadurch in ihrer Gesamtheit gemeinsam
ausgenutzt.
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Durch die vorgeschildlerten Merkmale der Erfindung wird ermöglicht,
daß für die oberen, verhältnismäßig hoch und nahe beieinanderliegenden Temperaturgebiete
des Gutes, die zu seiner Behandlung benötigt und benutzt werden, in allen Erhitzungsstuflen
nur die an sich hochliegenden Temperaturen der Feuerungsgase, die für die Strahlungsräume
wirksam sind, ausgenutzt werden, wobei hinterher verhältnismäßig hohe Abgastemperaturen
verfügbar bleiben, und daß diese hohen Abgastemperaturen sämtlicher Stufen in der
Konvektionszone der ersten Stufe, die zum Vorwärmen des Gutes dient, nutzbringeride
Verwendung finden.
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In der Zeichnung gibt die Abb. I beispielsweise eine Ausführungsform
der gesamten Röhrenerhitzeranlage als leinen senkrechten Längsschnitt in schematischer
Darstellungsweise wieder. Die Abb. 2 und 3 betreffen eine andere Ausführungsform,
wobei die Abb. 2 ein schematisch gehaltener Grundriß der Gesamtanordnung und die
Abb. 3 ein senkrechter Querschnitt in ihrem oberen Teil nach der Schnittlinie sa,
im unteren Teil nach der Schnittlinie b-b der Abb. 2 ist.
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In Abb. I bedeuten I, 2 und 3 dreJ, verschiedene, je gesondert beheizte
Röhrenerhitzeröfen und 4, 5 und 6 dazwischen- bzw. dahintergeschaltete Reaktionskammern,
diie mit Kontaktstoffen ausgesetzt sein können. Jeder der drei Ofen besitzt eine
gesonderte Beheizung mit Hilfe einer Anzahl von Brennern 7 für Heizgas, Heizöl od.
dgl.
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Der erste Röhrenerhitzerofen I besitzt ein unteres, in der Konvektionszone
8 untergebrachtes Rohrschlangensystem g von wesentlich waagerechter Lage und ein
oberes, in der Strahlungszone 10 untergebrachtes Rohrschlangensystem II, die beide
hintereinandergeschaltet sind. Der zweite und dritte Ofen 2 und 3 enthalten j'e
nur ein in der Strahlungszone 28 untergebrachtes Rohrschlangensystem 12 bzw. I3.
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Der Strahlungsraum 10 des Ofens I steht durch den Abgaszug Iq mit
dem Konvektionsraum 8 in Verbindung; aus diesem führt der Abgaskanal I5 nach dem
Schornstein. Außerdem mündet in den Konvektionsraum 8 an seinem dem Abgaskanal I5
entgegengesetzten Ende der waagerechte Abgassammelkanal I6 ein. Jeder der folgenden
Ofen 2 und 3 besitzt einen Abgaskanal I7, der die Verbindung zwischen seinem Strahlungsraum
28 und dem Abgassammelkanal I6 herstellt. Das zu behandelnde Gut, z. B. teils flüssige,
teils dampf-oder gasförmige Benzinkohlenwasserstoffe, die einer katalytischen Wärmebehandlung
zwecks Umwandlung in Kohlenwasserstoffe anderer Konstitution zu unterziehen sind,
tritt unter geeignetem Druck aus dem Rohrstück I8 mit einer Temperatur von etwa
2000 in die Rohrschlange g der Konvektionszone 8 des ersten Erhitzerofens I ein,
wird von den sie durchstreichenden Abgasen, dile eine Zutrittstemperatur von etwa
8000 haben, auf eine Zwischentemperatur von etwa 3500 erhitzt und durch das Verbindungsrohr
19 in die- Erhitzerrohrschlange II des Strahlungsraums 10 geleitet, in welchem eine
Flammentemperatur von etwa 8500 herrscht, und hierdurch auf eine Endtemperatur von
etwa 4800 erhitzt. Das Dämpfegemisch zieht durch die Verbindungsrohrleitung 20 in
die Reaktionskammer 4 hinüber und erfährt hierin ,einen Temperaturabfall bis auf
etwa 4400. Mit dieser Temperatur gelangt das Gut in die Erhitzerrohrschlange I2
des zweiten Ofens 2, wird hierin wieder bis auf etwa 4800 aufgeheizt und gelangt
durch die Verbindungsleitung 2I in die zweite Reaktionskammer 5 hinein, in der es
wiederum einen Temperaturabfall bis auf etwa 4400 erfährt. Mit dieser Temperatur
gelangt das Gut in die Erhitzerrohrschlange I3 des dritten Ofens 3, wird hierin
wieder bis auf etwa 4800 aufgeheizt und danach durch die Verbindungsrohrleitung
22 in die dritte und letzte Reaktionskammer 6 eingeleitet, worin sich der Behandlungsprozeß
vollendet. In den Strahlungsräumen 10 und 28 der sämtlichen Ofen I, 2 und 3 herrschen
so hohe Temperaturen, daß die Abgase von ihnen mit etwa 800° durch die Abgaskanäle
I4, I7 und I6 entweichen und in die Konvektionszone 8 des ersten Ofens I eintreten,
wonin sich ihre Temperatur bis auf etwa 3500 verringert, indem sie das Behandlungsgut
in der Rohrschlange g vorwärmen.
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Bei der vorstehend geschilderten Anlage werden für die Fertigerhitzung
bzw. Wiederaufheizung des Guts auf die verhältnismäßig hochliegenden Behandlungstemperaturen
durchweg nur die hochtemperierten Strahlungszonen der Öfen verwertet und dadurch
Abgase dieser Z-onen von verhältnismäßig-noch hohen Temperaturen erhalten, die deswegen
zum Vorwärmen des Guts in der Konvektionszone des ersten Ofens sehr gut geeignet
sind.
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Man erreicht durch diese Anordnungen in allen Teilen der Anlage eine
gute Wärmeübertragung ohne Aufwand zu großen Röhrenoberflächen und außerdem eine
Absenkung der Temperaturen sämtlicher Abgase der Anlage bis auf einen verhältnismäßig
niedrigen und dadurch wärmewirtschaftlich günstigen Grad.
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Bei der Röhrenerhitzeranlage nach Abb. 2 und 3, die mindestens drei
Stufen umfassen muß, bildet der erste gesondert für sich angeordnete Röhrenerhitzerofen
23 die erste Stufe, und die weiteren
Röhrenerhitzeröfen 24 und 25,
welche die zweite bzw. diize dritte Stufe darstellen, sind erfindungsgemäß nebeneinander
angeordnet (vgl. Abb. 2), wobei zwischen den beiden eine Abgasleitung 26 angeordnet
ist, die über den Abgassammelkanal 27 nach der Konvektionszone des ersten Ofens
23 hinführt. Die Schaltung der Erhitzerrohrschlangen der drei IÖfen untereinander
ist diie gleiche wie nach Abb. I. Man kann bei der Anordnung nach Abb. 2 hinter
dem Ofen der ersten Stufe noch mehr als nur zwei weitere Stufen bzw. Öfen nebeneinander
in gleichartiger Weise, wie es die Abb. 8 zum Ausdruck bringt, vereinigen, wobei
dann zweckmäßig mehrere Abgas ableitungen 26 zwischen den einzelnen Erhitzern angeordnet
werden.
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Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsform nach Abb. 2 und 3 liegt
darin, daß die hinter der ersten Erhitzerstufe folgenden die weiteren Stufen darstellenden
Einzelöfen, die unter sich gleichartig ausgestaltet sind, zu einem einheitlichen
Ofenbauwerk vereinigt werden, was sowohl diie bauliche Einrichtung als auch den
Betrieb, namentlich in wärmewirtschaftlicher Hinsicht, vergünstigt.