DE1401101A1

DE1401101A1 - Vertikalroehrenerhitzer

Info

Publication number: DE1401101A1
Application number: DE1958P1401101
Authority: DE
Inventors: Wallis John Samuel; Throckmorton John Wickliffe
Original assignee: YUBA CONS IND Inc
Current assignee: YUBA CONS IND Inc
Priority date: 1957-09-20
Filing date: 1958-08-04
Publication date: 1968-10-03
Also published as: US2902981A; DE1140958B

Description

. Dr.-Ing. HANS RUSCHKE MWNCHEN27

?ÄT«Ä35₅72) · Dipl.-Ing. K. GRENTZENBERG

Telegramm-Adrene: ■ _* _e. , Telefon: 4» 0374 <3J 04 58) Ou.draturB.rlln PATENTANWÄLTE. Telegramm-Adrene.

-■ottachecfckonto: ■ Ouadratur Müncfi.n

Berlin West 7494 . Pott»crieekkonto : Bankkonto: MOndien Ul77 Bank f. Handel u. Industrie ' Bankkonto: Deposltenkaste 4 Diesdner Bank Berlin-Frledenau MUndien Nr 47JM Dep.-ICaMe leopoldlUaBe

Nr. 57 802

H 4942

Pttro-Chem Procees Company, Incorporated, Sew York, N.Y. Vertikalröhrenerhitzer

Die Erfindung btaifht sich auf Vertikairöhrenerhitier. die insbesondere für sehr groaet Durchsätze beBtiamt sind, and in denen das au erhitzende Medium, a.B. ein OeX oder ein Gaa, bei Temperaturen ton i.B. 2oo° in die Heisröhren eintritt» und in denen die erwünichte Auslasstemperatur aus der Strahlungeaone des Srhitiere TerhältnieaäBsig hoch, B.B· bei ISo - 8X5°, Htgt.

Es ist ein Ziil i%t Erfindung, eint Reihe tos Röhren in der Strahlungiione, wo die Flüseigkeitettmperatur Tfrhältniaoäiaig niedrif ist» der unmittelbaren Strahlung Ton den Brennern gif einer Seite auiiueetien, und eint BiI-he Ton Bohren in ä%t Strahlungaione, wo dl· Flüseigkeiteteepentur Terhältnisaässig hoch ist» der unaitteHsren Strahlung der Brenner auf beiden Seiten auiiusetsen,

Erfindung«geilst wird but Erhitsung eines ISf* diuas» s.B. eines OtXs oder Gases, ein fertikaXröhteuerhi tier Torgesehen» der einen auf «entstehenden sjlindrisehen

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. 80980 1/000b BADOBiGlNAL

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Mantel enthält, sowie eine Mehrzahl τοη senkrechten V.androbren innerhalb der Innenwand des Mantels und τοη ihr im Abstand angeordnet, und Brenner, die am unteren Ende des Erhitzers angeordnet und dazu bestimmt sind, Flammen und heisse Gase axial durch den Mantel emporzuschleudern, wobei der Erhitzer radial angeordnete» voneinander entfernte Reihen τοη senkrechten Höhren aufweist» jede Reihe sich radial einwärts bis zu einem Funkt erstreckt, der vom Mittelpunkt des Erhitzers Abstand hat, wenigstens einer der Brenner zwischen je zwei benachbarten, radial angeordneten Meinen liegt, wodurch sowohl die Wandrohre wie die Höhrenreihen der Strahlungswärme τοη beiden Seiten ausgesetzt sind.

Die Erfindung schüttet auch einen Vertikalröhrentrhititr ein» der einen aufrechtstehenden zylindrischen Ofeniiantel mit einer die Wärme zurückwerfenden Innenwand aufweist» sowie eine waagerechte Bodenplatte» eine Mehrzahl τοη senkrechten Wandrohren, die in einer zylindrischen Reihe innerhalb des Gfenaantels angeordnet und τοη seiner die Wärme zurückwerfenden Innenwand im Abstand angeordnet sind» und einen oder mehrere Brenner, die Flammen und heisae Gase innerhalb dea Mittelteile des Ofenmantele axial •■porechltudern, wobei der Srhititr eine Mehrzahl τοη radiales Böhrenrtihtn aufweilt, die innerhalb des Ofens auf des umfang Terteilt sind and eich um weniger als den halben

Abstand

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Abstand von den imndrohren zum Gfenmittelpunkt nach einwärts erstrecken, und sich jede radiale Röhrenreihe aus senkrechten Röhren zusammensetzt, ,die von den vvandrohren und voneinander im Abstand angeordnet sind, sowie eine auf dem timfang liegende Reihe von Brennern, die Flammen und heisse Gase zwischen angrenzenden haaren der radialen Röhrenreihen axial emporschleudern, und Einrichtungen zur Verbindung von bestimmten ^androhren, die zwischen den radialen Röjxrenreihen liegen, mit den radialen Röhren, wodurch die Röhren zu einer Eehrzahl von in Reihe geschalteten Gruppen zusammengefasst werden, von denen jede Äandrohre und radiale Rohre enthält.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll sie nun ergehender und unter Hinweis auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen :

Figur 1 ein teilweise geschnittener Seitenriss eines Vertikalrö'hrenerliitzers ist, der die Erfindung ausführt.

Figur 2 gibt einen geschnittenen Grundriss auf der Linie 2-2 von Fig. 1 wieder.

Figur 3 ist eine vergrössertex Einzelzeichnung einer Heizrolirpaars mit einer Führung am Boden und Aufhängeeinrichtung an der Oberseite.

Figur 4 ist ein geschnittener Grundriss auf der Linie 4-4 von Fig. 1.

Figur 5 stellt einen vergrösserten Grundriss auf der Linie 5-5 von Figur 1 dar» '

Fig· 6

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Fig. 6 und 7 zeigen in kleinerem Maßstab schaubildlich Abwandlungen, die ebenfalls die Erfindung ausführen, wobei diese Bilder allgemein dem Schnittgrundriss von Fig. entsprechen.

Der in den Figuren 1-5 abgebildete Erhitar weist einen aufrechtstehenden zylindrischen Ofenmantel Io auf, der Torzugsweise aus Stahlblech besteht und mit einem hitzebeetändigen oder anderen geeigneten wärmeisolierenden Material ausgekleidet ist.

Der Ofenmantel Io wird von einer Mehrzahl struktureller Träger IX abgestützt, von denen nur zwei in Fig. 1 gezeigt sind, und die sich bis zur Oberseite des Ofenmantels erstrecken und nach unten in das Fundament 12 hineinragen, um so den Ofenmantel und seine Bodenplatte 13 genügend hoch über dem Fundament abzufangen, damit das Bedienungspersonal zum Boden des Erhitzers und den darin angebrachten Brennern 14 und 15 leichten Zutritt hat. Die Bodenplatte 13 ist mit einem Mannloch 16 versehen, das wie in Figur 5 quadratisch sein kann und den Zugang ins Ofeninntre ermöglicht.

Eine ringförmige Brückenwand 2o, an der Oberseitt des OfenmantelB Io angebracht, trägt ein quadratisches Gehäuse 21. Auf der Oberseite des Ofenmantels Xo und auf sei- ntm Umfang im Abstand angeordnet, sind eine Mehrzahl von Winkeln 22 angebracht. Auf den Winkeln 22 ist ein Schornstein 23

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stein 23 befestigt.

»%'ie die Fig. 5 zeigt, sind die Brenner 14 auf einem Kreis angebracht, der mit dem zylindrischen Ofenrahmen konzentrisch ist und etwa auf der halben ,Entfernung zwischen der Innenwand des Zylinderofens und der Achse liegt.

Die Brenner 15 sind gleichfalls auf einem Kreis angeordnet, sind aber etv/a halbwegs zwischen den Brennern und der Wand des Zylinderofens angebracht, ^ie sind auch auf dem Umfang genügend weit auseinander, um den Einbau bestimmter Wärmeaustauscherrohre zwischen sich zu gestatten, wie später beschrieben wird.

nährend der beschriebene Erhitzer für verschiedene Grossen und purchsatzmengen verwendet werden kann, soll er für eine industrielle Verwendung mit einem Innendurchmesser des Ofenmantels von über 9 m und mit etwa 3o,5 m Höhe vom Fundament bis zur Spitze des Gehäuses 21 ausgeführt werden.

Im Ofen liegen eine grosse Zahl von senkrechten Rohren 3o, die von der inneren Isolierwand des Ofenmantels entfernt, aber dicht an ihr liegen.

Zusätzliche Rohre 31 sind in radialen Reihen zwischen den Brennern 15 angeordnet, wie Fig. 5 zeigt· Die Rohre sind am Boden und an der Spitze durch die üblichen Umkehrbogen verbunden, und wie Fig. 3 zeigt, werden die Umkehrbogen 32 dazu verwendet, um die Bohre 31 miteisander und mit den Rohren 3o so zu verbinden, dass sie eine gewünschte

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wünschte Anzahl von Schlangen (coils) bilden. Am Boden werden die liohre seitlich von Ansätzen 54 abgestützt, die in Bohrungen 55 in der Bodenplatte 13 des Ofens ragen. Alle liohre hängen an der Brückenwand 2o durch Aufhänger 56, die mit geeigneten Lappen 57 verbunden sind, die auf den Umkehrbogen an ihrer Spitze oder auf den L-Verbindern angebracht sind, wie Fig. 3 zeigt.

Wie z.B. aus ilg. 5 ersichtlich ist, gibt es 18 Schlangen, jede aus vier ßandrohren und zwei radialen Rohren bestehend. Jede Schlange hat an der Oberseite des Ofens eine Mnlassverbindung, siehe Fig. 5_f die mit 33 bezeichnet ist. Jeder Einlass ist durch Ventil 34 und üeberführung (jumper) 35 mit.einer Reihe 36 einer Vorwärmschlange 37 verbunden. Die Vorwärmschlange 37 besteht aus 18 senkrechten Beinen, wie Fig. 4 zeigt, und jede Reihe ist an einen FlüssigMtseinlaß-Verteiler 4o angeschlossen.

Die Flüssigkeit fliesst von dem Verteiler 4o auf vielen föegen durch die 18 Reihen der .Vorwärmschlange 37 und in die verschiedenen Schlangen der grossen Rohre, die wie bereits beschrieben miteinander verbunden sind, und das innerste radiale Rohr in jeder Schlange ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch Verbinder 41» die sich innerhalb des Erhitzerhalses nach oben erstrecken, innerhalb der Brückenwand 2ο und radial einwärts an einen grossen Verteiler 42

angeschlossen.

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angeschlossen.

Die Verbinder 41 benachbarter SchMgen treten in den Verteiler 42 an zwei verschiedenen Höhen 43 und 44 ein, siehe Fig. 1. Das ermöglicht den Anschluss der Bohrenden an den Zentralyerteiler ohne zu starke Häufung, wie fig. 2 zeigt.

Ein umgekehrt kegeliges Prallblech 5o ist an der Spitze des Ofens befestigt und erstreckt sich über mehr als ein drittel der Entfernung τοη der Spitze zum Boden dee Ofens und hängt an ilängern 51 τοη der Brückenwand 2o.

Wenn der Öfen in Betrieb ist, wird das OeI, Gas oder andere zu erhitzende Medium durch eine Einlassleitung 52 in den Verteiler 4o eingeführt, dann flieset es durch, die flachen Schlangenreihen 36 der Vorwärmechlange 37. Von jeder Beihe 36 flieset die Flüssigkeit durch ihren Verbinder 35» Ventil 34, Verbinder 33 und in die Einlassleitung einer der Hauptschlangenreihen, die sich aus vierWandrohren 3o und zv/ei Hadialrohren 31 zusammensetzt, und dann durch innere Verbinder 41 zum Verteiler 42 hin, τοη wo es aus der leitung 53 entleert wird. Die zu erhitzende Flüssigkeit fliesst zuerst durch die fiandrohre und dann durch die Radialrohre, die einer hohen Temperatur ausgesetzt sind.

Die Brenner 14 erzeugen heisse Flammen und Gase, die in einer axialen Richtung nach oben durch den Ofen gehen. Auch die Brenner 15 erzeugen heisse Flammen und Gase, die in einer axialen Richtung nach oben durch den Ofen geh§n, mit dem Ergebnisj dass die Strahlungswärme den Wandrohren en

ihren

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ihren Innenflächen unmittelbar zugeführt und auf die Rückseite der Viandrohre τοη der isolierenden Wandung des Ofenmantels Io zurückgeworfen wird.

Die Radialrohre 31 sind gegeneinander Tersetat, wie Fig. 5 zeigt, so dass sie durch die Strahlung unmittelbar V,arme auf beiden Seiten τοη den zwei benachbarten Brennern her empfangen, zwischen denen sie liegen.

Die Bohre in den radialen Reihen, die der Einfachheit halber als Kadiairöhre bezeichnet worden sind, können aus besonders legierten Metallen bestehen, da sich die Temperatur der Flüsdprit stark erhöht hat, nachdem sie durch die VorWärmschlange 37 und die Wandrohre 3o gegangen ist, b#Tor sie die Eadialrohre 31 erreicht·

Die oberen Enden der Bohre werden in gewissen Umfang auch durch Konrtktion erhitzt, weil das kegelige Prallllech 5o die heissen Base, dieschon einen Teil ihrer lärme an die Flüssigkeit in den Bohren abgegeben haben, gegen die oberen Enden der Bohre zurückwirft, τοη wo aus die heissen Gab· durch die ringförmige Brückewand 2o gehen und über die Verbinder 41 und den Verteiler 42 fHessen, und zuletzt durch die dicht stehenden Reihen der Yorwärmsohlange 37 hindurchgehen. Schliteslich gehen die Verbrennungsgaee bei Terminierter Temperatur durch den Schornstein 23·

Es 1st ersichtlich, dass die Rohre 31 in den radialen Reihen einer intensiren Wärae ausgesetzt sind und

dazu

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dazu dienen» die Flüssigkeit auf die erwünschte hohe Ausganstemperatur zu bringen,

Anstatt IS Schlangen -vorzusehen-, wie besonders Fig. 6 zeigt, kann der Erhitzer z.B. in Tier Schfeigen geteilt sein, Ton denen jede 12 Wandrohre und 3 Radialrohre enthält, und an Stelle der Brenner 14 kann sich ein einzelner Brenner 6o befinden, und die Brenner 15 können durch Tier Brenner 61 ersetzt werden* Die Anordnung kann noch weiter abgewandelt werden, wie Fig. 7 wiedergibt, indem ein einzelner Zentralbrenner 6o und ein Ring τοη Brennern 62 Terwendet werden, τοη denen zwei-.mtisehen jeder angrenzenden Gruppe τοη Radialrohren liegen.

5s ist offensichtlich, dass weitere Abwandlungen innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung Torgenommen werden können, und die Zahl der Schlangen und die Anordnungen τοη dem zu erhitzenden Medium abhängen werden, sowie τοη der Ofengrösse und zahlreichen anderen Faktoren,

Claims

Patentansprüche

1. Vertikalrohrerhitzer zum Aufhtiaen eines Mediums« wie eines OeIs oder Gases, der einen aufrechtstahendtn zylindrischen Mantel, eine Mehrzahl τοη stnkrechttn Wandrohren innerhalb der Innenwand des Mantels und τοη ihr in Abstand angeordnet, und Brenner enthält, die am unteren End· des erhitzers angeordnet und dazu be»tiftat sind, Flammen und

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- Io -

heisse Gase durch diesen Mantel axial emporzusehleudern, gekennzeichnet durch radial angeordnete, voneinander entfernte Reihen senkrechter Rohre (3D, wobei sich jede Reihe radial einwärts bis zu einem Punkt erstreckt; der vom Mittelpunkt des Erhitzers Abstand hat, wenigstens einer der Brenner (15 oder 61 oder 62) zwischen je zwei angrenzenden, radial angeordneten Reihen liegt, wodurch beide, die Wandrohre (5o) und die Rohrreihen (3D, der Strahlungswärme von beiden Seiten her ausgesetzt sind.

2, Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrreihen auf den Umfang voneinander im Abstand angeordnet sind, jede Reihe sich aus senkrechten Rohren (31) zusammensetzt, die von &en Wandrohren (3o) und voneinander im Abstand angeordnet sind, und die Brenner gleich- £Lls, wenigstens teilweise, auf dem Umfang voneinander entfernt sind.

3· iärhitser nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen Brenner (6o) im Mittelpunkt der auf dem Umfang voneinander entfernten Brenner (61 oder 62).

4. Erhitzer nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet durch Verbinder swischen den Wand- und Reihenrohren, die im wesentlichen gleiche Gruppen von in Reihe geschalteten Rohren ergeben, wobei jtde Gruppt Wandrohre und Reihenrohre * tnthält, so dass dit Flüssigkeit, die in dtn Rohrtn aufgehtiit werden soll, in jeder Gruppe, luerst durch die fand-

röhr·

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rohre und dann durch die Reihenrohre flieset.

5. Erhitzer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Einlassverteiler (4o), der die zu erhitzende Flüssigkeit den ?Iandrohren zuführt, und einen Auslassverteiler (42), der im Erhitzer nahe seiner Spitze liegt und mit den Reihenrohren verbunden ist.

6. Erhitzer nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede radial angeordnete Eohrreihe um

weniger als die halbe Entfernung τοη den Wandrohren zum Ofenmittelpunkt nach einwärts erstreckt.

7. Erhitzer nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner in zwei konzentrischen ringförmigen Gruppen von auf dem Umfang voneinander entfernten Brennern angeordnet sind,

\ 8. Erhitzer nach Anspruch 1 - 7* gekennzeichnet durch eine ringförmige Brückenwand (2o) an der Spitze des Erhitzers und ein Prallblech (5o) in Form eines umgekehrten Kegels, der von der Brückenwand in die Mitte des Ofens herabhängt.

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