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Vorrichtung zur Herstellung wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltiger Gasgemische
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltiger Gasgemische durch partielle Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes mit Sauerstoff und gegebenenfalls zugeführtem Dampf unter Druck, bei welcher der Kohlenwasserstoff kegelförmig zerstäubt, durch eine in einer Endwand einer zylindrischen oder nahezu zylindrischen Reaktionskammer liegende Öffnung, durch die auch der Sauerstoff und gegebenenfalls der Dampf in die Reaktionskammer eingeleitet wird, zentral unter rascher Vermischung des Kohlenwasserstoffes mit den Gasen in diese Reaktionskammer und weiterhin in den Reaktionsraum eingeführt wird, mit einer an der Stirnseite der genannten Öffnung angeordneten Wirbelkammer,
die eine Anzahl tangentialer Schlitze zur Zuführung des Sauerstoffes und gegebenenfalls des Dampfes aus einem die Wirbelkammer umgebenden Raum aufweist.
Hei einer solchen Vorrichtung wird somit der
Kohlenwasserstoff durch eine Öffnung in der
Wand einer Reaktionskammer zerstäubt, wobei der Sauerstoff gleichfalls durch eine Öffnung in die Reaktionskammer mit einer sich um die Achse drehenden Bewegung in der Weise zugeführt wird, dass der Kohlenwasserstoff sich schnell mit den Gasen vermischt, mit dem Ergebnis, dass die Reaktion sehr schnell abläuft. Der Sauerstoff und der gegebenenfalls zugeführte Dampf werden von einem die Wirbelkammer umgebenden Raum über eine Anzahl von tangentialen Schlitzen in eine Wirbelkammer eingeleitet, die an der Stirnseite der Reaktionskammer angeordnet ist. Ein solcher Vorschlag ist z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 196846 beschrieben.
Bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen zu einem wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemisch ist es von ausserordentlicher Bedeutung, dass das Gas der Reaktionskammer über eine Wirbelkammer zugeführt wird, wobei es in zur Durchführung der Reaktion gewünschter Weise so einheitlich als möglich verteilt wird. Änderungen im Reaktionsablauf und ebenso Änderungen in der Zusammensetzung des entstehenden Gasgemisches werden dadurch vermieden.
Die bisher übliche Einführung von Gas, wie sie z. B. in der oben erwähnten Patentschrift be- schrieben ist, erfolgt über eine Anzahl tangentialer
Düsen oder Schlitze, wobei besondere Abmessun- gen erforderlich sind, um die einheitliche Verteilung des Gases, nämlich Sauerstoff oder ein sauerstoffreiches Gas, sowie Dampf, zu er- reichen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung von wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemischen ist nun dadurch charakterisiert, dass der Gesamteinlass der Schlitze sowie die Form der Schlitze, insbesondere in bezug auf die Breite und die in Durchstromrichtung gemessene Länge, so bemessen werden, dass unter Betriebsbedingungen der Sauerstoff oder die Menge des Sauerstoffes und Dampfes in den Schlitzen einen solchen Widerstand erfährt, dass der Druckabfall über die Schlitze mindestens das Zweifache des grössten Druckunterschiedes, der zwischen verschiedenen Punkten an der Innenseite des die Wirbelkammer umgebenden Raumes auftreten kann, beträgt.
In der erfindungsgemässen Vorrichtung tritt'zwar ein grösserer Druckverlust auf, doch ist dies bei einer Vergasungsanlage, in der Verfahren bei einem beträchtlichen Überdruck durchgeführt werden, ohne Nachteil.
Die Schlitze werden vorzugsweise so angeordnet, dass dieMittelfläche jedes Schlitzes einen gedachten
Zylinder berührt, dessen Achse mit der Achse der
Wirbelkammer zusammenfällt und dessen Durchmesser beträchtlich kleiner ist als der grösste Durchmesser der Wirbelkammer, z. B. kleiner als zwei Drittel des grössten Durchmessers.
Dadurch wird gewährleistet, dass die eintretenden Gasströme noch weiter homogenisiert werden. Durch Abrunden der Schlitze an der Einlassseite kann der Gasstrom, der Sauerstoff und gegebenenfalls verwendeter Dampf durch die Schlitze eingeleitet werden, die keine Verengung aufweisen, so dass ein einheitliches Einströmen begünstigt wird. Um noch eine weitere Verbesserung in der Einheitlichkeit des Gasstromes über die verschiedenen Schlitze zu bewirken, kann das Gas erfindungsgemäss dem ring-
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förmigen, den Einlassbereich der Schlitze bilden- den Raum um die Wirbelkammer tangential in einer solchen Weise zugeführt werden, dass die
Gase in diesem Raum und die in der Wirbel- kammer sich befindenden Gase im gleichen Sinne zur Rotation gebracht werden.
Die Erfindung wird an Hand einer
Zeichnung näher erläutert, in der ein Beispiel für eine Vorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt ist. Fig. l stellt einen Axialschnitt durch die Vorrichtung und Fig. 2 einen
Horizontalschnitt entlang der Linie II-II der
Fig. 1 dar.
In Fig. 1 ist mit 1 der Halter für den Zer- stäuber bezeichnet, an dessen Ende 2 der Kohlen- wasserstoff zugeführt wird, der durch den am andern Ende angeordneten Zerstäuber so zer- stäubt wird, dass er einen hohlen konischen Strahl bildet. Der Zerstäuberhalter 1 ist in die zylin- drische Dichtung 3 eingesetzt, die zentral in der
Wirbelkammer 8 angeordnet ist. Die im wesent- lichen zylindrische Reaktionskammer 4, die aus einem schwer schmelzbaren Material hergestellt ist, steht mit der Wirbelkammer 8 über eine Öffnung 5, die einen kleineren Durchmesser als die Kammern 4 und 8 besitzt, in Ver- bindung.
Um die Wirbelkammer 8 ist ein Einsatzstück 6 (vgl. auch Fig. 2) angeordnet und mit einer Reihe von im wesentlichen tangentialen Schlitzen 7 versehen. Die Schlitze sind nicht genau tangen- tial gerichtet. Dadurch wird bewirkt, dass der
Gasstrom in die Wirbelkammer tangential auf einen gedachten Zylinder eingeblasen wird, der einen kleineren Durchmesser als der grösste Durchmesser der Wirbelkammer hat ; infolgedessen wird der rotierende Gasstrom noch weiter homogenisiert.
Der Sauerstoff und gegebenenfalls verwendete Dampf werden tangential über ein Zufuhrrohr 9 einem ringförmigen Raum 10 zugeführt, der das Einsatzstück 6 umgibt.
Die Reaktionskammer 4 ist ferner mit einem Kühlmantel 11 umgeben, der ein Zufuhrrohr 12 und ein Abflussrohr 13 für ein Kühlmittel, z. B. für Wasser, aufweist. Sie ist ferner mit einem oder mehreren Kanälen 14 versehen, durch welche Thermoelemente bzw. Zündvorrichtungen eingesetzt werden können. Die Reaktionskammer 4 schliesst an den Reaktionsraum 16 an, der einen grösseren Durchmesser als die Kammer 4 aufweist.
Die Stirnseite des mittleren Teiles der Wirbelkammer ist in der Nähe der Öffnung bzw. Verengung 5 mit einem getrennten Kühlkanal 15 versehen. Der Kühlkanal ist an diesem Teil der Wirbelkammer erwünscht, da die Wirbelkammer an dieser Stelle mit dem heissesten Teil der Reaktionskammer, der Temperaturen von etwa 1500 0 C erreicht, in Berührung steht.
Es hat sich gezeigt, dass wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltige Gasgemische mit einer Vorrichtung der folgenden Abmessungen mit besonders günstigen Ergebnissen hergestellt werden können (vgl. die Zeichnung) :
EMI2.1
<tb>
<tb> Querschnittsfläche <SEP> des <SEP> Zufuhrrohres. <SEP> 7050 <SEP> mm2
<tb> Grösster <SEP> innerer <SEP> Durchmesser <SEP> des
<tb> ringförmigen <SEP> Raumes-M........ <SEP> 280 <SEP> mm
<tb> Äusserer <SEP> Durchmesser <SEP> des <SEP> Einsatzstückes <SEP> 6....................... <SEP> 190 <SEP> mm
<tb> Innendurchmesser <SEP> des <SEP> Einsatzstückes <SEP> 6....................... <SEP> 150 <SEP> mm
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Schlitze <SEP> 7 <SEP> im <SEP> Einsatzstück <SEP> 6......................... <SEP> 8
<tb> Schlitzbreite <SEP> 7 <SEP> 3 <SEP> mm <SEP>
<tb> Wirksame <SEP> Länge <SEP> der <SEP> Schlitze <SEP> 7
<tb> (d. <SEP> h.
<SEP> der <SEP> durch <SEP> die <SEP> Abrundungen
<tb> an <SEP> der <SEP> Einlassseite <SEP> erzielte <SEP> Effekt
<tb> ist <SEP> in <SEP> Abzug <SEP> gebracht <SEP> worden)... <SEP> 15 <SEP> mm
<tb> Höhe <SEP> der <SEP> Schlitze <SEP> 7.............. <SEP> 183 <SEP> mm
<tb> Durchmesser <SEP> des <SEP> gedachten <SEP> Zylinders, <SEP>
<tb> zu <SEP> dem <SEP> die <SEP> Schlitze <SEP> tangential <SEP> angeordnet <SEP> sind <SEP> 78 <SEP> mm <SEP>
<tb>
Es hat sich ferner gezeigt, dass bei Verwendung der Vorrichtung mit den oben erwähnten Abmessungen der Druckabfall über die Schlitze ungefähr 2, 5mal so gross war als die grössten Druckänderungen im Raum um die Schlitze.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung wasserstoffund kohlenmonoxydhaltiger Gasgemische durch partielle Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes mit Sauerstoff und gegebenenfalls zugeführtem Dampf unter Druck, bei welcher der Kohlenwasserstoff kegelförmig zerstäubt, durch eine in einer Endwand einer zylindrischen oder nahezu zylindrischen Reaktionskammer liegende Öffnung, durch die auch der Sauerstoff und gegebenenfalls der Dampf in die Reaktionskammer eingeleitet wird, zentral unter rascher Vermischung des Kohlenwasserstoffes mit den Gasen in diese Reaktionskammer und weiterhin in den Reaktionsraum eingeführt wird, mit einer an der Stirnseite der genannten Öffnung angeordneten Wirbelkammer, die eine Anzahl tangentialer Schlitze zur Zuführung des Sauerstoffes und gegebenenfalls des Dampfes aus einem die Wirbelkammer umgebenden Raum aufweist, dadurch gekennzeichnet,
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auf die Breite und die in Durchstromrichtung gemessene Länge, so bemessen werden, dass unter Betriebsbedingungen der Sauerstoff oder die Menge des Sauerstoffes und Dampfes in den Schlitzen (7) einen solchen Widerstand erfährt, dass der Druckabfall über die Schlitze (7) mindestens das zweifache des grössten Druckunterschiedes, der zwischen verschiedenen Punkten an der Innenseite des die Wirbelkammer (8) umgebenden Raumes auftreten kann, beträgt.