DE3034193A1

DE3034193A1 - Closed radiant tube industrial furnace heater - has flame tube inside with both tube walls of waveform section, arranged for optimum flow in gap

Info

Publication number: DE3034193A1
Application number: DE19803034193
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) 4600 Dortmund Gillhaus
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1980-09-11
Filing date: 1980-09-11
Publication date: 1982-04-15

Abstract

The closed-radiant-tube heater for industrial furnaces has an annular gap for combustion gases between flame and radiant tube. The wall (3) of the flame tube in cross-section has alternate projections and recesses, the internal recesses corresponding with the external projections. This section can be of meandering or wave form. The radiant tube (1) cross-section may match that of the flame tube, the two being relatively orientated for optimum flow conditions in the annulus (4). Flow deflectors (14), axially staggered, may be fitted around the flame tube periphery in the internal recesses (13).

Description

Mantelstrahlheizrohr Jacketed radiant tube

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mantelstrahlheizrohr für einen Industrieofen, mit einem zwischen Strahlrohr und Flammrohr vorhandenen Ringspalt zur Abfuhr der Rauchgase.The invention relates to a jacket radiant heating tube for a Industrial furnace, with an annular gap between the radiant tube and the flame tube for the removal of the smoke gases.

In Industrieöfen mit Mantelstrahlheizrohren wird die Wärmeenergie vom Mantelstrahlheizrohr in den Ofeninnenraum abgestrahlt. Die Heizflamme brennt in einem Flammrohr, das unter Einhaltung eines Ringspaltes konzentrisch im Mantelstrahlrohr angeordnet ist. Die Abgase strömen durch den Ringspalt zurück und werden über einen Abgasstutzen abgeleitet. Die Flamme brennt gekapselt in dem Mantelstrahlheizrohr, so daß die Abgase mit dem Wärmebehandlungsgut im Ofeninnenraum nicht in Berührung kommen, Und eine unzulässige Oxidation des Wärmebehandlungsgutes vermieden wird.In industrial furnaces with jacket radiant tubes, the thermal energy radiated from the jacket radiant tube into the furnace interior. The heating flame is burning in a flame tube, which is concentric in the jacketed jet pipe while maintaining an annular gap is arranged. The exhaust gases flow back through the annular gap and are over a Exhaust nozzle derived. The flame burns encapsulated in the jacket radiant tube, so that the exhaust gases do not come into contact with the material to be heat treated in the furnace interior come, and an impermissible oxidation of the heat treatment material is avoided.

Da beim Mantelstrahlheizrohr die Wärmeenergie zum größten Teil durch zwei Wände - Flammrohr und Strahlrohr - hindurchtreten muß, wird das Flammrohr thermisch sehr hoch belastet, wodurch frühzeitig Verschleißerscheinungen auftreten können.Because with the jacketed radiant tube most of the heat energy passes through two walls - flame tube and radiant tube - must pass through, the flame tube is thermal very heavily loaded, which can lead to early signs of wear.

Aber auch das Strahlrohr ist, da es bis zu zwei Metern freitragend waagerecht in den Ofeninnenraum hineinragt, erheblichen Belastungen ausgesetzt.But the jet pipe is also cantilevered as it is up to two meters extends horizontally into the furnace interior, exposed to considerable loads.

In der DE-AS 15 51 762 wird ein Strahlheizrohr mit einem Flammrohr beschrieben, daß aus keramischen, formschlüssig miteinander verbundenen Kreisringteilen zusammengesetzt ist, wobei zur Längsstabilisierung des Flammrohres die einzelnen Kreisringteile in einem Innenrohr 14 aus hitzebeständigem Stahl gehaltert oder die Krjeisringteile von einem sie umgebenden aus Stahlstäben oder- -Profilen bestehenden Käfig zusammengehalten werden. Da das Flammrohr relativ dickwandig ist, wird es thermisch sehr hoch belastet, wodurch frühzeitig Verschleißerscheinungen auftreten können.In DE-AS 15 51 762 a radiant heating tube with a flame tube described that made of ceramic, positively interconnected circular ring parts is composed, with the individual for longitudinal stabilization of the flame tube Annular parts held in an inner tube 14 made of heat-resistant steel or the Krjeisringteile from a surrounding made of steel rods or profiles Cage are held together. Since the flame tube is relatively thick-walled, it will very high thermal loads, which means that signs of wear and tear appear at an early stage can.

Desweiteren eignet sich das Flammrohr kaum für den relativ oft angewandten waagerechten Einbau in einen Industrieofen wegen seiner ungenügenden Längsstabilität, die es aufgrund seiner Aufteilung in einzelne Kreisringteile aufweist.Furthermore, the flame tube is hardly suitable for the relatively often used horizontal installation in an industrial furnace due to its insufficient longitudinal stability, which it has due to its division into individual circular ring parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mantelstrahlheizrohr zu schaffen, mit verbesserter mechanischer Festigkeit und Elastizität auch bei höheren Arbeitstemperaturen und gleichbleibender Stabilität bei häufigem Temperaturwechsel sowie mit einem gröneren Wärmedurchgang und mit geringeren Werkstofftemperaturen bei gleicher Strahlrohrleistung.The invention is based on the object of a jacket radiant heating tube to create with improved mechanical strength and elasticity even at higher levels Working temperatures and constant stability with frequent temperature changes as well as with a greater heat transfer and with lower material temperatures with the same nozzle power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens die Wandung des Flammrohres in ihrem Profil abwechselnd Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, wobei eine Ver- tiefung auf der Innenseite einer Erhöhung auf der Aunenseite der Wandung entspricht. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Wandung des Flammrohres ein mäanderförmiges Profil aufweist sowie darin, daß die Wandung des Flammrohres ein wellenförmiges Profil aufweist.This object is achieved according to the invention in that at least the wall of the flame tube alternating elevations and depressions in its profile has, with a depression on the inside of an elevation corresponds to the outer side of the wall. An expedient development of the invention consists in that the wall of the flame tube has a meandering profile and in that the wall of the flame tube has a wave-shaped profile.

Weiterhin ist es zweckmäßig die Erfindung so auszubilden, daß das Strahlrohr ein dem Flammrohr gemäßes Profil aufweist, und dan beide Profile so zueinander angeordnet sind, daß sich im Ringspalt eine optimale Strömung einstellt.Furthermore, it is expedient to design the invention so that the Radiant tube has a profile corresponding to the flame tube, and then both profiles to one another are arranged so that an optimal flow is established in the annular gap.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zum einen durch die erfindungsgemäße Profilgebung des Flamm- bzw. Strahlrohres das Mantelstrahlheizrohr eine bedeutend verbesserte mechanische Stabilität aufweist, und zum anderen eine erhebliche Verbesserung der Wärmeabstrahlung erreicht wird, da für Oberflächen von Vertiefungen der effektive Emissonsgrad größer ist als der Emissionsgrad des Wandmaterials. Desweiteren wird durch die Profilgebung eine vergrößerte Oberfläche von Flamm- und Strahlrohr erreicht, so daß die Oberflächentemperatur vermindert werden kann, zur Schonung des Materials. Es können sowohl Mantelstrahlheizrohre aus hitzebeständigem Stahl als auch aus Keramik hergestellte Mantelstrahlheizrohre verwendet werden, wobei die auch bei hohen Keramikqualitäten gefürchteten Zugspannungen in die weniger kritischen Biegezugspannungen umgewandelt werden.The advantages achieved with the invention are in particular: that on the one hand by the inventive profiling of the flame or jet pipe the radiant jacket has a significantly improved mechanical stability, and on the other hand, a considerable improvement in heat radiation is achieved, since the effective emission level is greater than that for the surface of depressions Emissivity of the wall material. Furthermore, the profile is enlarged Surface of flame and jet pipe reached, so that the surface temperature can be reduced to protect the material. Both jacket radiant heating tubes can be used Jacketed radiant tubes made of heat-resistant steel as well as ceramic can be used, with the tensile stresses that are feared even with high ceramic qualities be converted into the less critical bending tensile stresses.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigt: Fig. 1 ein Mantelstrahlheizrohr im Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene I-I des in Fig. 1 dargestellten Mantelstrahlheizrohres.It shows: FIG. 1 a jacket radiant heating tube in longitudinal section; FIG. Fig. 2 a cross section in the plane I-I of the jacket radiant heating tube shown in FIG.

Der Fig. 1 ist ein Mantelstrahlheizrohr zu entnehmen mit einem Strahlrohr 1 aus hitzebeständigem Stahl, in dem an einem Ende ein Gasbrenner 2 koaxial angeordnet ist, der mit seinem flammenseitigen Ende in ein ebenfalls koaxial im Strahlrohr 1 angordnetes Flammenrohr 3 hineinragt. Die Flamme brennt in dem Flammrohr, während die Abgase am Ende des Flammrohres austreten und über einen Ringspalt 4 zwischen Strahlrohr 1 und Flammrohr 3 sowie einem Ringspalt 5 zwischen Brenner 2 und Strahlrohr 1 zurückströmen und über einen Abgasstutzen 6 abgeleitet werden. Das Mantelstrahlheizrohr ragt durch eine Öffnung in der Ofenwand mit einer Länge von etwa zwei Metern in den Ofeninnenraum hinein, und ist über eine Flanschverbindung 8 mit dem Ofengehäuse 9 gasdicht verbunden. Am Kopfende des Brenners 2befindet sich eine Armatur 10 für die Gaszuführung und eine Armatur 11 für die Luftzuführung.1 shows a jacket radiant heating tube with a radiant tube 1 made of heat-resistant steel, in which a gas burner 2 is arranged coaxially at one end is, which with its flame-side end in a also coaxial in the jet pipe 1 arranged flame tube 3 protrudes. The flame burns in the flame tube while the exhaust gases exit at the end of the flame tube and through an annular gap 4 between Radiant tube 1 and flame tube 3 and an annular gap 5 between burner 2 and radiant tube 1 flow back and can be discharged via an exhaust pipe 6. The jacketed radiant tube protrudes through an opening in the furnace wall with a length of about two meters in into the furnace interior, and is via a flange connection 8 to the furnace housing 9 connected gas-tight. At the head end of the burner 2 there is a fitting 10 for the gas supply and a fitting 11 for the air supply.

Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Wandung des Stahl rohres 1 wie auch die Wandung des Flammrohres 3 ein mäanderförmiges Profil aufweisen. Zur Erzielung einer günstigen Strömung im Ringspalt 4 kann das Flammrohr in eine entsprechende Stellung zum Strahlrohr gedreht werden. Das Strahlrohr besteht aus einem hitzebeständigen Stahl. Es kann aber auch ohne weiteres im Strangpressverfahren aus Keramik hergestellt werden.From Fig. 2 it can be seen that the wall of the steel pipe 1 as well as the wall of the flame tube 3 have a meandering profile. To the Achieving a favorable flow in the annular gap 4, the flame tube can be in a corresponding Position to the spray lance. The jet pipe consists of a heat-resistant one Stole. However, it can also easily be produced from ceramic using an extrusion process will.

Durch das beispielsweise mäanderförmige Profil der Wandung des Flammrohres 3 (Fig. 2) ergeben sich an seiner Innenseite axial verlaufende Kanäle 13, in die über den Umfang verteilt und in axialer Richtung gegeneinander versetzt Strömungsabweiser 14 eingesetzt sind, die eine Strömung erzeugen sollen, mit deren Hilfe die Verbrennung über einen längeren Raum ausgedehnt wird zur Erzielung einer annähernd gleichmäßigen Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Flammrohres.Because of the meandering profile of the wall of the flame tube, for example 3 (Fig. 2) result on its inside axially extending channels 13 into which Flow deflector distributed over the circumference and offset from one another in the axial direction 14 are used, which are intended to generate a flow, with the help of which the combustion Is extended over a longer space to achieve an approximately uniform Temperature distribution on the surface of the flame tube.

Claims

Claims jacket radiant heating tube for an industrial furnace, with a Annular gap between the jet pipe and the flame pipe for the removal of the flue gases, characterized in that at least the wall of the flame tube (3) in its The profile has alternating elevations and depressions; being a depression on the inside corresponds to an increase on the outside of the wall.

2. Jacketed radiant tube according to claim 1, characterized in that that the wall of the flame tube (3) has a meandering profile.

3. Jacketed radiant tube according to claim 1, characterized in that that the wall of the flame tube (3) has a wave-shaped profile.

4. Jacketed radiant tube according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the jet pipe (1) has a profile corresponding to the flame pipe (3), and that both profiles are arranged to each other that in the annular gap (4) a sets optimal flow.

5. Jacketed radiant tube according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that in channels (13) on the inside of the flame tube (3) over the Distributed circumference and offset from one another in the axial direction, flow deflectors (14) are arranged.

6. Jacketed radiant tube according to claim 5, characterized in that that the flow deflector (14) in the form of a screwdriver., are arranged tie.