DE2131207C3 - Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von zwei verschiedenartigen Schutzgasen und Gasgenerator zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Hersteilung von zwei verschiedenartigen Schutzgasen durch Verbrennung eines ersten Brenn-Stoff-Luftgemisches in einer mit Brennern ausgestatteten luftdichten Kammer eines Gasgenerators zwecks Gewinnung eines exothermen Schutzgases, das in zwei Strömen aus der Kammer abgeführt und wieder vereinigt wird, und zur Erwärmung einer in dieser Kam-Wer untergebrachten Retorte mit einem Katalysator, in die ein zweites Brennstoff-Luftgemiisch zur Herstellung tines endothermen Schutzgases eingegeben wird.

Die Erfindung betrifft ferner einen Gasgenerator zur gleichzeitigen Herstellung von zwei unterschiedlichen Schutzgasen nach diesem Verfahren, der eine ausgekleidete luftdichte Kammer mit Brennern zum Verbrennen eines ersten Brennstoff-Luftgemisches und mit zwei Auslaßstutzen zum Ableiten der beiden Ströme des gewonnenen exothermen Schutzgases aus der Kammer, wobei hinter dem oberen Auslaßstutzen eine Drossel und hinter dem unteren Auslaßstutzen ein von einem Temperaturfühler geregelter Absperrschieber angeordnet sind, sowie eine in der Kammer untergebrachte Retorte mit dem vorgenannten Tempeiaturfühler und einem Katalysator und Stutzen zum Zuführen eines zweiten Brennstoff-Luftgemisches in die Retorte, sowie zum Ableiten des gewonnenen endothermen Schutzgases aus ihr enthält.

Ein solches Verfahren und ein solcher Gasgenerator, wie sie Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 2 J 10 935.3-24 der Anmelderin sind, ermöglichen es bei gleichzeitiger Herstellung eines exothermen und endothermen Schutzgases die chemische Zusammensetzung beider Schutzgase im wesentlichen konstant zu halten, jedoch zeigte sich, daß der Regelbereich relativ beschränkt ist und daß in der Kammer während des Betriebes bei Verstärkung der Zuführung des ersten Brennstoff-Luftgemisches die Temperatur so hoch ansteigen kann, daß eine vorzeitige Zerstörung des Katalysators, ein plötzliches Durchbrennen der Retorte und eine Zerstörung der Kammerauskleidung erfolgen kann. Darüber hinaus steigt bei hoher Temperatur infolge der Dissoziation von Kohlenstoffdioxyd und Wasserdampf der Gehalt an Sauerstoff und Stickoxyden in den Verbrennungsprodukten an. Andererseits vermindert sich bei Verbrennung des ersten Brennstoff-Lufigemisches mit großem Luftmangel die Temperatur im Gasgenerator so weit, daß die Wärmemenge zur Erwärmung der Retorte mit dem Katalysator nicht ausreicht. Aus diesem Grunde werden Brennstoff-Luftgemische zur Herstellung des exothermen Schutzgases mit einer relativen Luftzahl λ = 0,80 bis 0,95 verbrannt.

Wenn aber in der Verbrennungskammer, die zur Verbrennung des Brennstoffs mit der Luftzahl λ = 0,6 bis 0,7 oder zur Ausnutzung von heizwertarmen Brennstoff ausgelegt ist, ein Brennstoff mit einer Luftzahl « = 0,95 verbrannt oder ein heizwertreicherer Brennstoff verwendet wird, steigt die Temperatur der Verbrennungsprodukte stark an.

Der kleine Änderungsbereich der Luftzahl bei der Verbrennung von Brennstoffluftgemischen sowie die beschränkte Auswahl für Brennstoffe begrenzen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und des Gasgenerators nach dem älteren Vorschlag der Anmelderin.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Gasgenerator zur gleichzeitigen Herstellung von zwei verschiedenartigen Schutzgasen anzugeben, welche die Herstellung von Schutzgasen besserer Qualität infolge Aufrechterhaltung einer stabilen Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung des ersten Brennstoff-Luftgemisches und einer stabilen Temperatur bei der Herstellung des endothermen Schutzgases aus dem zweiten Brennstoff-Luftgemisch gewährleisten sowie eine Erweiterung des Regelungsbereichs der Generatorleistung und eine Erhöhung der Luftzahl ermöglichen.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Kammer durch den Brenner ein Teil des einen Stromes des gewonnenen exothermen Schutzgases zurückgeleitet wird, der vorher gekühlt und dessen Durchflußmenge am Eingang in den Brenner geregelt wird.

Ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneter Gasgenerator der zuvor erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine Rohrleitung enthält, die mit einem Kühler und einem Schieber für die Regelung der Gasdurchflußmenge versehen ist, und daß die Rohrleitung zwischen dem Auslaßstutzen zum Ableiten des einen Stromes des exothermen Schutzgases und dem Brenner angeordnet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Temperatur bei der Herstellung des endothermen Schutzgases aus dem zweiten Brennstoff-Luftgemisch stabil aufrechtzuerhalten sowie die Regelungsgrenzen des Luftverbrauches zu erweitern. Der erfin- dungsgemäße Gasgenerator we:;t gegenüber dem Gasgenerator nach dem älteren Vorschlag der Anmelderin eine höhere Leistung auf, weil er über einen größeren Regelbereich gefahrlos betrieben werden kann, und er ermöglicht es auch, Brennstoff-Luftgemische mit >o höherem Heizwert und höherer Luttzahl zu verwenden.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Gasgenerator nach der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt

Der Gasgenerator enthält eine ausgekleidete luftdichte Kammer 1 mit Brennern 2 zjm Verbrennen eines ersten Brennstoff-Luftgemisches und mit AuslaB-stutzen 3 zum Abführen des exothermen Schutzgases aus der Kammer.

In der Kammer 1 ist eine den Einlaßstutzen 6 zum Einführen des zweiten Brennstoff-Luftgemisches und einen Austrittsstutzen 7 zum Ableiten des endothermen *5 Schutzgases enthaltende Retorte 4 angeordnet. Die Kammer 1 besitzt diese luftdicht verschließende Dichtungen 8 und einen durch die Retorte 4 hindurchgehenden Zusatzkanal 9 zum Abführen eines Teils des exothermen Schutzgases zwecks Heizung der i.i dieser Kammer 1 untergebrachten Retorte 4 mit einem Katalysator 5.

Erfindungsgemäß besitzt der Gasgenerator eine Rohrleitung 10, durch welche aus der Kammer 1 über den Auslaßstutzen 3 ein Teil des exothermen Schutzgases zum Brenner 2 herangeführt wird. Die Rohrleitung 10 ist mit einem Kühler 11 und einem Schieber 12 zur Regelung des Gasdurchflusses versehen. Die Wandung der Kammer 1 enthält einen von Kühlwasser durchströmten Zwischenraum 13. Zur Messung der Tempe- λο ratur des Katalysators 5 ist in der Retorte 4 als Temperaturfühler ein Thermoelement 14 untergebracht, das mit einem Anzeigergerät 15 verbunden ist Die Signalleitung 16 dient zur Weiterleitung vo ι Impulssignalen vom Thermoelement 14 zu einem von diesem geregelten Absperrschieber 17, der am Austritt des exothermen Schutzgases angeordnet ist.

Zur Regelung der Durchflußmenge des die Kammer 1 verlassenden, exothermen Schutzgases dient eine Drossel 18. Am Auslaßstutzen 3 ist in der Kammer 1 eine Rinne 19 mit einem Katalysator 20 vorgesehen.

Der Gasgenerator arbeitet wie folgt:

Der Kammer 1 wird über den Brenner 2 das erste Brennstoff-Luftgemisch zugeführt und dort mit einer unter 1 liegenden Luftzahl verbrannt. Eine völlige Nachverbrennung der Verbrennungsprodukte in der Kammer 1 vollzieht sich durch Vorhandensein des Katalysators 20 auf der Rinne 19 am Auslaßstutzen 3 und im Zusatzkanal 9.

Das exotherme Schutzgas als erstes Fertigprodukt strömt durch den Auslaßstutzen 3 und den Zusatzkanal 9 heraus.

Das zweite Brennstoff-Luftgemisch wird durch den Einlaßstutzen 6 in die Retorte 4 mit dem Katalysator 5 eingegeben, wo das endotherme Schutzgas hergestellt ⁶S wird. Das zweite Fertigprodukt — endothermes Schutzgas — tritt aus der Retorte 4 über den Austrittsstutzen 7 aus.

Während des Betriebes des Gasgenerators wird axe-Wandung der Kammer 1 rr-t im Zwischenraum 13 umlaufendem Wasser gekühlt Zur Erhaltung der Katalysatorwirkung wird in der Retorte 4 eine Temperatur in der Größenordnung von 1000 bis 1100^DC gehalten.

Entsprechend der Anzeige des Anzeigegerätes 15, welches die Temperatur des Katalysators 5 in der Retorte 4, gemessen mit dem Thermoelement 14, anzeigt, wird die Regelung des Herstellungsvorganges der Gase vorgenommen. Vom Thermoelement 14 aus läuft in der Signalleitung 16 ein Impulssignal zum selbsttätigen Schieber 17, der am Ausgang des Gases aus dem Zusatzkanal 9 angeordnet ist Das die Verbrennungskam mer 1 verlassende exotherme Gas strömt durch den Austrittsstutzen 3 und die Drossel 18, die derart ausgelegt ist, daß bei geöffnetem Schieber 17 nur die notwendige Menge des exothermen Schutzgases herausgelassen wird.

Wenn die vorgegebene Temperatur des Katalysators 5 überschritten wird, schließt sich der Schieber 17, und das ganze exotherme Gas tritt aus der Kammer 1 für die Verbrennung des ersten Brennstoff-Luftgemisches durch den Auslaßstutzen 3 unter Umgehung des Zusatzkanals 9 in der Retorte 4 aus. Nimmt die Temperatur des Katalysators 5 ab, so öffnet sich der Schieber 17, und ein Teil des exothermen Gases strömt in den Zusatzkanal 9 hinein, indem es die Retorte 4 anwärmt.

Die Verbrennungstemperatur des ersten Brennstoff-Luftgemisches wird dadurch geregelt, daß ein Teil des exothermen Gases aus dem Auslaßstutzen 3 über die Rohrleitung 10 zum Brenner 2 durch den Kühler 11 und den Schieber 12 geleitet wird. Mittels des Schiebers 12 wird die Durchflußmenge des gekühlten exothermen Gases eingestellt, die in die Kammer t zur Verbrennung des ersten Brennstoff-Luftgemisches zurückgeleitet wird. Die Zuleitung des exothermen Schutzgases über die Rohrleitung 10 erfolgt infolge Injektorwirkung des Brenners 2. Das gekühlte, exotherme Schutzgas verdünnt das erste Brennstoff-Luftgemisch und setzt dadurch die Verbrennungstemperatur herab.

In einer anderen Ausführungsvariante ocs Gasgenerators kann die Rohrleitung 10 als mit den Brennern 2 verbundener Verteiler ausgebildet werden.

Dadurch wird die Zuleitung des gekühlten exothermen Schutzgases unter Regelung der Durchflußmenge in jedem im Gasgenerator angeordneten Brenner 2 zum Verbrennen des ersten Brennstoff-Luftgemisches in der Kammer 1 gewährleistet.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, ermöglicht es diese Ausbildung des Gasgenerators bei denselben Abmessungen die Leistung der exothermen Schutzgasherstellung zu steigern, das erste Brennstoff-Luftgemisch mit geringeren Luftzahlen (a = 0,6-0,7) zu verbrennen, einen heizwertarmen Brennstoff auszunutzen und eine zusätzliche Regelung der Herstellungstemperatur des endothermen Schutzgases vorzunehmen. Durch das erfmdungsgemäße Verfahren ist es dabei möglich, eine stabile Temperatur des Katalysators 5 in der Retorte 4 zur Herstellung des endothermen Schutzgases aus dem zweiten Brennstoff-Luftgemisch aufrechtzuerhalten sowie den Vorgang wirtschaftlicher durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von rwci verschiedenartigen Schutzgasen durch Vertrennung eines ersten Brennstoff-Luftgemisches in einer mit Brennern ausgestatteten luftdichten Kammer eines Gasgenerators zwecks Gewinnung eines exothermen Schutzgases, das in zwei Strömen aus der Kammer abgeführt und wieder vereinigt wird, lind zur Erwärmung einer in dieser Kammer untergebrachten Retorte mit einem Katalysator, in die ein zweites Brennstoff-Luftgemisch zur Herstellung eines endothermen Schutzgases eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, d?ß in die Kammer durch den Brenner ein T<jil des einen Stromes des gewonnenen exothermen Schutzgases zurückgeleitet wird, der vorher gekühlt und dessen Durchflußmenge am Eingang in den Brenner geregelt wird.
2. 2. Gasgenerator zur gleichzeitigen Herstellung von zwei unterschiedlichen Schutzgasen nach Anspruch 1, der eine ausgekleidete luftdichte Kammer mit Brennern zum Verbrennen eines ersten Brennstoff-Luftgemisches und mit zwei Auslaßstutzen zum Ableiten der beiden Ströme des gewonnenen exothermen Schutzgases aus der Kammer, wobei hinter dem oberen Auslaßstutzen eine Drossel und hinter dem unteren Auslaßsturzen ein von einem Temperaturfühler geregelter Absperrschieber angeordnet sind, sowie eine in der Kammer untergebrachte Retorte mit dem vorgenannten Temperaturfühler und einem Katalysator und Stutzen zum Zuführen eines zweiten Brennstoff-Luftgemisches in die Retorte, sowie zum Ableiten des gewonnenen endothermen Schutzgases aus ihr enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Rohrleitung (10) enthält, die mit einem Kühler (11) und einem Schieber (12) für die Regelung der Gasdurchflußmenge versehen ist, und daß die Rohrleitung (10) zwischen dem Auslaßstutzen (3) zum Ableiten des einen Stromes des exothermen Schutzgases und dem Brenner (2) angeordnet ist.