DE1667259B2 - Röhrenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röhrenofen, bestehend aus einer sich vertikal erstreckenden Brennkammer mit einer Dach- und einer Bodenwand, einer Anzahl in der Brennkammer angeordneter und an ihrem unteren Ende abgestützter lotrechter Rohre, deren obere Enden durch die Dachwand hindurchtreten, oberhalb der Brennkammer an jedem oberen Rohrende befestigten Teilen, sowie einer nahe der Bodenwand befindlichen und mit den unteren Rohrenden in Verbindung stehenden Sammelleitung.

Es ist bereits ein Röhrenerhitzer zur kontinuierlichen Durchführung von Reaktionen, insbesondere bei hohen Temperaturen, mit einer sich vertikal erstreckenden Brennkammer bekannt, in der eine Anzahl lotrechter an ihrem unteren Ende abgestützte Reaktionsrohre aus einem feuerfesten Material angeordnet sind, deren untere Enden in eine Wassertasse münden, die mit einer Sammelleitung in Verbindung steht. Die Reaktionsrohre ragen mit ihrem oberen Ende durch den Deckel des Röhrenerhitzers hindurch und sind dort mit Dichtungen in Form von Sandtassen versehen, die eine axiale Wärmeausdehnung der Reaktionsrohre zulassen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Rohre in der Brennkammer so zu unterstützen, daß einerseits die Beanspruchung der Rohre durch ihre Wärmedehnung und Zusammenziehung verringert wird und andererseits eine Tragvorrichtung für die Rohre entsteht, die ihren leichten Ausbau zwecks Ersatz oder Reparatur zuläßt.

Um dies zu erreichen sieht die Erfindung vor, daß bei der eingangs beschriebenen Bauart eines Röhrenofens die Sammelleitung horizontal innerhalb der Brennkammer am Boden entlang geführt ist und daß an jedem unteren Ende der Rohre ein Tragstutzen angebracht ist, der jeweils an einem auf der Sammelleitung aufliegenden Tragsattel befestigt ist.

Des weiteren sieht die Erfindung für eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Brennkammer einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat und stehend angeordnet ist, daß die Sammelleitung in zwei Teilsträngen verläuft, daß die Rohre in Reihen jeweils über den Teilsträngen der Sammelleitung angeordnet sind, daß die Tragsattel der von den unteren Enden der Rohre ausgehenden Tragstutzen auf dem Teilstrang der Sammelleitung aufliegen, der unter denjenigen Rohren liegt, an denen die zugehörigen Tragstutzen befestigt sind, und daß von dem unteren Ende jedes Rohres ein Rohrabschnitt zu demjenigen Teilstrang der Sammelleitung führt, auf der das betreffende Rohr nicht abgestützt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bodenwand des Röhrenofens eine Vertiefung auf, in der die Sammelleitung angeordnet ist.

Vorteilhaft besteht diese Vertiefung der Bodenwand aus ausbaubaren Abschnitten.

Weiterhin sieht die Erfindung für eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß das untere Ende jedes der Rohre durch die Bodenwand hindurch nach außen ragt, und zwar unterhalb und neben demjenigen Teilstrang der Sammelleitung, auf dem das betreffende Rohr aufliegt.

Zweckmäßig geht von jedem Teilstrang der Sammelleitung ein die Bodenwand durchsetzendes Anschlußrohr aus, das in ein gemeinsames Ausflußrohr mündet.

Zum klareren Verständnis und zur leichteren Verwirklichung der Erfindung wird sie nunmehr an Hand der Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch den Röhrenofen;

F i g. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab die Unterstützung der unteren Enden der Rohre;

F i g. 3 zeigt den Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4, die der Fig. 2 ähnlich ist, zeigt eine Ab-Wandlung der Unterstützung der unteren Enden der Rohre.

Der Röhrenofen nach der vorliegenden Erfindung, der in erster Linie für die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen bestimmt ist, umfaßt eine Brennkammer, die sich lotrecht und in einer zur Zeichnung senkrechten Ebene erstreckt. Die Brennkammer umfaßt Seitenwände 2, eine Dachwand 3 und die Bodenwand 4, die in Übereinstimmung mit dem üblichen Ofenbau aus einem den vorkommenden Temperaturen widerstehenden, feuerfesten Material bestehen, das außen mit Blech verkleidet ist. Die Bodenwand 4 weist in ihrer Mitte eine Vertiefung 5 auf, die sich längs der Brennkammer erstreckt und die gleichfalls aus blechverkleidetem, feuerfestem Material besteht.

Vorzugsweise ist die Vertiefung 5 von der übrigen Bodenwand 4 getrennt und kann nach Entfernung der Schraubenbolzen in den Flanschen 6 in Einzelteilen abgenommen werden, um die unteren Enden der Rohre zugänglich zu machen.

Die Brennkammer wird durch sich horizontal in den Seitenwänden 2 erstreckende Reihen von Brennern 7 der Strahlungsbauart erhitzt. Diese Brenner können in jeder gewünschten oder notwendigen Weise entsprechend der von dem durch die Rohre strömenden Material benötigten Temperatur und Wärmemenge angeordnet und betrieben werden. Die Verbrennungsprodukte entweichen durch einen oder mehrere von einer Seite des oberen Endes der Brennkammer ausgehende Kanäle 8. Die gesamte Brennkammer wird an ihren Standort durch einen Stahlrahmen 9 getragen, der sich mit einem Teil nach oben über die Brennkammer erstreckt. Wenn gewünscht, kann dieser obere Teil durch Seitenwände geschützt und mit einem Dach 11 versehen werden.

Das zu erhitzende Material strömt durch eine Mehrzahl vertikaler Rohre 12, deren obere Enden oben durch die Dachwand 3 hindurchragen. Die Rohre, deren Zahl von der Größe des Erhitzens abhängt, liegen entlang der Länge der Brennkammer in einer doppelten Reihe auf Lücke versetzt, so daß sie die in der F i g. 3 dargestellte Zick-Zack-Linie bilden. Das obere Ende jeden Rohres ist mit einer mit einem Einlaß ausgestatteten Kappe 13 bedeckt, deren jede einen Bügel oder ein Joch 14 trägt. Unter jeder der beiden auf Lücke versetzten, entlang der Länge der Brennkammer verlaufenden Rohrreihen, erstreckt sich eine auf dem Boden der Brennkammer liegende Sammelleitung 15. Die Rohre einer Reihe sind durch kurze Rohrabschnitte 16 mit der Leitung auf der anderen Seite verbunden, so daß jedes Rohr mit der gegenüberliegenden Leitung verbunden ist. Jede der Leitungen ist mit Beschlagen 17 versehen, an die die mit den Rohren 12 verschweißten Rohrabschnitte 16 angeschweißt sind. Jedes der Rohre 12 wird von der unmittelbar unter ihm gelegenen Sammelleitung 15 mittels eines an dem Rohr befestigten Tragstutzens 18 getragen, dessen unteres Ende einen auf der Leitung aufliegenden Tragsattel 19 trägt. Das in den Rohren

erhitzte Material strömt durch die Rohre 12 und die Rohrabschnitte 16 nach unten in die Sammelleitungen 15 und aus diesen durch die Anschlußrohre 21 in ein gemeinsames Ausflußrohr 22. Vorzugsweise liegen die Anschlußrohre 21 in der Mitte zwischen den Enden der Sammelleitungen 15, wie dies aus der Fig. 3 ersichtlich ist, so daß die durch die Wärmedehnung bewirkte Bewegung der Enden der Sammelleitungen 15 auf ein Minimum reduziert wird. In dem Boden der Brennkammer sind Hülsen 23 vorgesehen, durch die sich die Anschlußrohre 21 erstrecken, und die Dachwand 3 weist Hülsen 24 für die Aufnahme der oberen Enden der Rohre 12 auf. Die Hülsen 24 haben auf den Rohren einen so losen Sitz, daß sich die Rohre 12 entsprechend ihrer thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung in den Hülsen verschieben können.

Auf die oberen Enden der Rohre wird eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt, durch die den Rohren jegliche Neigung, sich bei ihrer Ausdehnung oder Zusammenziehung zu verbiegen, genommen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß an jedem Joch 14 ein Bolzen 25 befestigt ist und daß je ein Bolzenpaar durch einen Querbalken 26 miteinander verbunden sind, der durch eine Stange 27 und einen um den Zapfen 29 schwenkbaren Hebel 28 nach oben gezogen wird. Das andere Ende des Hebels 28 wird durch ein Gewicht 31 belastet. Zur Ermöglichung einer Einstellung ist in die Stange 27 eine Spannvorrichtung 32 eingesetzt. Normalerweise ruhen die Rohre 12 auf den Leitungen 15, und das Gewicht 31 zieht hinreichend an den oberen Enden der Rohre, um deren Festfressen in den Hülsen 24 zu verhindern, wenn sich die Rohre infolge der Temperaturwechsel in der Brennkammer ausdehnen und zusammenziehen. Das Gewicht 31 kann aber auch schwer genug gewählt werden, daß es einem Teil oder im wesentlichen dem ganzen Gewicht der Rohre 12 das Gleichgewicht hält, so daß die Belastung der Sammelleitungen 15 verringert wird. Das zu erhitzende Material wird den oberen Enden der Rohre 12 durch eine Zuströmleitung 33 zugeführt, die auf Tragarmen 34 liegt, die von dem Rahmen 9 ausgehen. Die Flüssigkeit strömt von der Leitung 33 durch Leitungsrohre 35, die die Kappen 13 durchsetzen, in die Rohre 12. Die Leitungsrohre 35 sind lang und biegsam, so daß sie eine Längenänderung der Rohre 12 ohne unangemessene Behinderung zulassen. Von Zeit zu Zeit mag es notwendig oder wünschenswert sein, eines oder mehrere der Rohre 12 der Brennkammer zu ersetzen. Wenn dies geschieht, wird der zugehörige Teil der Vertiefung 5 abgesenkt und die Verschweißung zwischen dem unteren Teil des Rohres 12 und dem Rohrabschnitt 16 zerbrochen, desgleichen die Verschweißung zwischen der Kappe 13 und dem Leitungsrohr 35. Sodann kann das Rohr 12 mittels des Joches 14 senkrecht nach oben aus dem Brennraum ausgebaut werden. Hierzu ist das Dach 11 mit einem mittleren, nach einer Seite verschieblichen Teil 36 ausgestattet, so daß zum Ausbauen der Rohre aus dem Brennraum und ihrem Einbau in den Brennraum ein Hebezeug benutzt werden kann.

Bei der gezeigten Konstruktion liegen die Sammelleitungen für die beiden Rohrgruppen in der Brennkammer und sind im wesentlichen der in dieser herrsehenden Hitze ausgesetzt. Da die unteren Enden der Rohre 12 auf diesen Sammelleitungen aufliegen, werden die Rohre entsprechend den Temperaturänderungen in der Brennkammer bewegt. Diese verhältnismäßig kleine Bewegung wird durch ihre ganze Länge weitergeleitet und verringert bedeutend, wenn nicht ganz, die auf die Rohre als eine Folge ihrer ziemlich festen Verbindung mit den Sammelleitungen ausgeübte Beanspruchung. Bei der üblichen Konstruktion, wenn sich die Sammelleitungen außerhalb des Brennraumes befinden, werden die Rohre durch die verschiedene Ausdehnung zwischen Sammelleitungen und Rohren bedeutenden Beanspruchungen unterworfen. Außerdem wird das erhitzte Material schneller und weniger gleichmäßig abgekühlt, wenn sich das untere Ende jedes Rohres aus dem Brennraum heraus erstreckt, bevor es mit der Sammelleitung verbunden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn sich die Sammelleitungen und die unteren Enden der Rohre im Brennraum befinden, sie unterhalb der Brenner liegen und daher nicht so extremen Temperaturunterschieden ausgesetzt sind, wie dies der Fall wäre, wenn sich die Sammelleitungen auf dem Fußboden befänden. Wenn dies gewünscht wird, kann die Vertiefung 5 mit einem körnigen oder faserigen Isoliermaterial angefüllt sein. Dies kann in einigen Fällen von Vorteil sein oder nicht, aber in anderen Fällen läßt es die Verwendung einer weniger hochwertigen Stahllegierung für die Rohrabschnitte 16 und die Sammelleitungen 15 zu, wodurch die Kosten für die Konstruktion und das Schweißen wesentlich herabgesetzt werden.

Eine für den Gebrauch eines Katalysators geeignete Vorrichtung ist in der Fig. 4 dargestellt. Nach dieser Figur erstrecken sich die unteren Enden der Rohre 12 durch passende Hülsen 23 im Boden des Brennraumes hindurch nach außen und sind bei 42 durch Kappen abgeschlossen. Die Kappen können abgenommen werden, um den Katalysator zu entfernen, ohne daß die Rohre oder ihre Verbindungsteile mit den Sammelleitungen 22 verlegt werden müssen. In diesem Fall liegen die Rohre 12 dicht an einer Seite der Sammelleitungen 15, während die Tragteile oberhalb den Sammelleitungen angeordnet sind. Jedes Rohr 12 ist mit einer Sammelleitung 15 durch ein Verbindungsrohr 16 verbunden. Das Gewicht der Rohre wird von den Sammelleitungen 15 mittels eines an dem Rohr befestigten Tragstutzens 18 aufgenommen, der einen auf der Sammelleitung aufliegenden Tragsattel 19 aufweist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die unteren Enden der Rohre 12 durch Hülsen 23, deren leicht vergrößerte Bohrung eine Bewegung des unteren Endes der Rohre zuläßt, wenn sich die Sammelleitungen 15 ausdehnen. Ein Eindringen von Luft in die Brennkammer durch das Spiel in den Hülsen 23 wird durch Platten 48 verhindert, die die Rohre 12 umgeben und auf dem Boden gleiten, wenn die Sammelleitungen 15 expandieren. Bei dieser Ausführungsform sind die unteren Enden der Rohre 12 zugänglich, während die Eigentümlichkeiten der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 beibehalten werden, bei der das Gewicht jedes Rohres von den Sammelleitungen getragen wird und die unteren Enden der Rohre in Übereinstimmung mit der Expansion der Sammelleitungen bewegt werden.

Während die beste Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, ist es klar, daß in der Form der Vorrichtung Änderungen vorgenommen werden können, ohne daß Gedanke und Umfang der in den Patentansprüchen dargelegten Erfindung verlassen werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Röhrenofen, bestehend aus einer sich vertikal erstreckenden Brennkammer mit einer Dach- und einer Bodenwand, einer Anzahl in der Brennkammer angeordneter und an ihrem unteren Ende abgestützter lotrechter Rohre, deren obere Enden durch die Dachwand hindurchtreten, oberhalb der Brennkammer an jedem oberen Rohrende befestigten Teilen sowie einer nahe der Bodenwand befindlichen und mit den unteren Rohrenden in Verbindung stehenden Sammelleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (15) horizontal innerhalb der Brennkammer am Boden entlang geführt ist und daß an jedem unteren Ende der Rohre (12) ein Tragstutzen (18) angebracht ist, der jeweils an einem auf der Sammelleitung aufliegenden Tragsattel (19) befestigt ist.

2. Röhrenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat und stehend angeordnet ist, daß die Sammelleitung (15) in zwei Teilsträngen verläuft, daß die Rohre (12) in Reihen jeweils über den Teilsträngen der Sammelleitung (15) angeordnet sind, daß die Tragsättel (19) der von den unteren Enden der Rohre (12) ausgehenden Tragstutzen (18) auf dem Teilstrang der Sammelleitung (15) aufliegen, der unter denjenigen Rohren (12) liegt, an denen die zugehörigen Tragstutzen befestigt sind, und daß von dem unteren Ende jedes Rohres (12) ein Rohrabschnitt (16) zu demjenigen Teilstrang der Sammelleitung (15) führt, auf der das betreffende Rohr (12) nicht abgestützt wird.

3. Röhrenofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (4) eine Vertiefung (5) aufweist, in der die Sammelleitung (15) angeordnet ist.

4. Röhrenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (5) der Bodenwand (4) aus ausbaubaren Abschnitten besteht.

5. Röhrenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende jedes der Rohre (12) durch die Bodenwand (4) hindurch nach außen ragt, und zwar unterhalb und neben demjenigen Teilstrang der Sammelleitung (15), auf dem das betreffende Rohr (12) aufliegt.

6. Röhrenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Teilstrang der Sammelleitung (15) ein die Bodenwand (4) durchsetzendes Anschlußrohr (21) ausgeht, das in ein gemeinsames Ausflußrohr (22) mündet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen