DE2260362A1

DE2260362A1 - Apparat zur produktion von gas

Info

Publication number: DE2260362A1
Application number: DE2260362A
Authority: DE
Inventors: Fernand Antoine David
Original assignee: HENRI LARDET GOLBEY ATEL
Current assignee: HENRI LARDET GOLBEY ATEL
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1972-12-09
Publication date: 1973-06-28
Also published as: RO66077A; NL7216735A; FR2164970A5; IL41007A; AU472955B2; US3815553A; BR7208731D0; AU4977772A; IT971330B; CA970232A; BE792627A; IL41007A0; ES409527A1; GB1403615A; EG10858A; JPS4866564A; AR193908A1; PL85179B1

Description

-Tn* Me*** «a*· ■ -8. DEZ. 1972

Patentanwalt

Anmelderin: ATELIERiHENRI LARDET
rue du Fort

G ο 1 b, e y , Vosges, Frankreich

Apparat zur Produktion von Gaa

Die Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur Produktion von Gas durch exotherme Reaktion, vorzugsweise durch Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen.

Bisher bekannte Installationen weisen voneinander getrennt einen Verbrennungsofen, einen Abhitzekessel und eine Vorrichtung zum Regeln der Gastemperatur auf» Abgesehen von dem erheblichen Bauaufwand tmd dem Raumbedarf für eine solche Installation ergeben sich auch erhebliche Nachteile in bezug auf die thermischen Verhältnisse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Apparat zur Produktion von Gas zu schaffen, welcher, insgesamt kompakt aufgebaut ist, geringen Bau- und Raumbedarf erfordert und welcher vor allem gestattet _f die Gase mit einer Temperatur abzulassen, die dem nachfolgenden Verwendungszweck

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des Gases entspricht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöjfst durch die Kombination eines Ofens mit einem Wärmeaustauscher, sowie durch Vorrichtungen zum Regeln der Auslaßtemperatur der Ver- ' brennungsgase, wobei Ofen und Wärmeaustauscher in ihrer Gesamtheit von einem gemeinsamen Mantel umschlossen sind.

Vorteilhafte Atisgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem Nachfolgenden.

Zusammenfassend sei der Übersichtlichkeit halber noch folgendes ausgeführt₀ Der erfindungsgemäße Apparat umfaßt, wie gesagt, in Kombination einen Verbrennungsofen mit einem Wärmeaustauscher, sowie mit Mitteln bzw. Vorrichtungen zum Regeln der Auslaßtemperatur der Verbrennungsgase· Der gesamte Ofen und der Wärmeaustauscher sind, wie gesagt, in einem gemeinsamen Mantel bzw. Gehäuse untergebracht, wodurch es möglich ist, unier höheren Drucken zu arbeiten. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß man bei normalem Betriebszustand die innere Oberfläche des Mantels bzw· Gehäuses gleichmäßig auf einer Temperatur halten kann, die oberhalb des Taupunktes bzw. Kondensationspunktes des Gases liegt. Die Regelung der Auslaßtemperatur der Gase erfolgt in der Weise, daß Teilströme des Gases aus dem Ofen und/oder an einer oder mehreren Stellen des Gasstromes abgezweigt werden und daß diese Regelbaren abgezweigten Gnsströme wieder mit dem Hauptgasstrom gemischt werden, welcher den

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Apparat verläßt. .

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen

Fj g. 1 einen vertikalen Mittellängsschnitt durch einen O Ofen mit Wärmeaustauscher,

Fig. 2 cinpr Querschnitt gemäß Schnittlinie II - II in Fig« 3 nnd

Fi_-^₀ 3 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie III - III in Fig. 3.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ofen von einem zylindrischen Blechmantel 1 umgeben, -welcher horizontal auf an die zylindrische Wölbung dos Blechmantels angepaßten Stützen 2 (Fig. 1 und 2) angeordnet ist.

Der Blechmantel weist eine Sohle 3 bzw_e eine entsprechend geformte Bodenplatte aus feuerfesten und hitzebeständigen Steinen auf, deren Zusammensetzung und Dickenabmessungen so gewählt sind, daß bei normalem Betrieb der Teil des Blechmantels, auf welchem die Sohle angeordnet ist, auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie der übrige Teil des Blechmantelse

An rli» Sohle bzw_e Bodenplatte 3 schließen sich Seitenwände k an, die (?bpnfa]1s aus feuerfesten und hitzebeständigen Steinen

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gebildet sind und die zwischen Rohren 5 eingefügt sind, wobei sich diese Rohre 5 näher nach der Außenfläche der Wände als nach der Innenfläche befinden. Die Rohre 5 sind in vertikalen Ebenen mit gleichweitem Abstand voneinander angeordnete Diese Rohre 5 sind einerseits an die unteren Sammelrohrc 6 angeschlossen ι welche den Ofen rings umgeben, und zum anderen sind sie an einen zentralen Hauptkessel 8 angeschlossen, welcher auf dem Ofen, und zwar auf der Decke 9 des Ofens, angeordnet ist ο Die oberen Teile der Seitenwände '* verlaufen schräg aufwärts konvergierend nach dem Hauptkessel 8.

Die Rohre 5 sind über den größten Teil der Länge der Seitenwände k mit gleichem Abstand voneinander angeordnet, wie Fig« 3 zeigt; Vorteilhafterweise sind sie jedoch nach dem rückwärtigen Teil des Ofens zu, d.h₀ gemäß Fig„ 3 nach dem rechten Ende zu mit größerem Abstand voneinander angeordnet, und die Seitenwände k sind mit Öffnungen 10 versehen, die dazu dienen, die Verbrennungsgase hindurchtreten zu lassen.

Die Verbrennungsgase werden von einer Brennervorrichtung erzeugt, welche bei diesem Ausführungsbeispiel aiks Schwefelbrenner 11 ausgestaltet ist« Der Brenner 11 ist in einem Gehäuse 12 eingesetzt, welches auf einer feuerfesten Einmündung 13 des Ofens sitzt. Diese Einmündung erweitert sich nach dem Ofen zu| im Innern und nach dem Einlaßende zu besitzt die Einmündung einen feuerfesten Ring Ik mit,entsprechend dem gezeichneten Querschnitt, teils konvergierender und teils divergierender Innenfläche! außen ist die Einmündung

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von einem kegelstumpfförmigen Mantel 15 umgeben, welcher derart mit dem Blechmantel 1 verbunden ist, daß dieser nach dem vorderen Ende zu geschlossen ist (Fig. 1 und j)»

Nach dem rückseitigen Ende zu ist der Ofen durch eine Doppelwand l6 geschlossen, welche aus zwei Reihen von feuerfesten Steinen gebildet ist, wobei diese Reihen vorteilhafterweise, ähnlich wie die Wand 4, zwischen zwei Reihen von Rohren 17 eingefügt sind, die ihrerseits ebenfalls das untere Sammelrohr 6 mit dem zentralen Hauptkessel 8 verbinden (Fig. l)_e

Die Doppelwand l6 weist einen zentralen Hohlraum l8 auf, welcher seitlich von Zwischenlagen 19 aus feuerfestem Material begrenzt ist„ Dieser Hohlraum ist mit dem Innern des Ofens durch seitliche Offnungen 20 verbunden und weiterhin durch mittlere Öffnungen 21 mit einer Auslaßleitung 22ο Diese Auslaßleitung ist auf der Außenwand plattiert_o Das nach außen gerichtete Ende dieser Auslaßleitung umfaßt eine Klappe 23, die von außen mittels eines Handrades 2.¹I betätigt werden kann (Figo 3)_o Ein Teil- kann auf diese Weise unter Zurücklegen eines Weges durch die so gebildete Schikane an der Auslaßleitung 22 austreten, wobei es möglich ist, die Auslaßtemperatur des Gases von außerhalb des Apparates zu regeln.

Die Auslaßleitung 22 und die Kgflppe 23 können vorteilhafterweise aus feuerfestem bzw. hitzebeständigem Material konstruiert sein. Gemäß der Zeichnung ist die Auslaßleitung

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aus Stahlrippenrohren verwirklicht. Die Auslaßleitung wird ferner durch Zirkulation einer Flüssigkeit gekühlt, die für die Kühlung des Gases Verwendung findet? zu diesem Zweck wird eine Verbindung mittels der Rohre 25 und 26 zu dem unteren Sammelrohr 6 und zu den oberen Hauptkossel 8 hergestellt, wie in Figo 1 gezeigt ist.

Nach dem rückseitigen Ende des Blechmnntels t zu ist dieser von einem kegelstumpfförmigen Mantel 27 geschlossen, an welchen eine Gasleitung 28 angeschlossen ist, die dazu dient, die Gase zu den Apparaten weiterzuleiten, an welchen das Gas verwendet wird.

Die Kühlvorrichtung für das Gas besteht aus einem zweiteiligen Rohrbündel 29, wobei diese Rohrbündel entlang den Seitenwänden?4 angeordnet sind. Die Rohre dieser Rohrbündel sind am oberen Ende mit Sammlern 7 verbunden, die ihrerseits eine Verbindung mit dem zentralen Hauptkessel 8 herstellen, während sie am unteren Ende mit Sammlern 30 (Fig. 2) verbunden sind, die ihrerseits an das untere Sammelrohr 6 angeschlossen sind.

Die Rohrbündel sind in Verteilerkammern 31 angeordnet, ausgehend von der Doppelwand 16 (Fig. 3)· Pie Gnse treten durch die Offnungen 10 in die Verteilerkammern pin» Seitlich sind die Verteilerkammern 31 durch eine Trennwand 32 begrenzt, welche teilweise aus einem hitzebesta'ndigen überzug aus Metall oder Keramik gebildet ist, wobei diese Trennwand auf

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den äußeren Rohren der Rohrbündel aufplattiert ist oder diese umgibt bzw. an diesen eingefügt ist« Nach dem oberen und unteren Ende 7x\ sind die Verteilerkammern durch die Sammler 37 begrenzt, wobei eine Dichtigkeit gegenüber den Sammlern dadurch gewährleistet ist, daß hitzebeständige Verkleidungen 33 und 3^}L vorgesehen sind(Fig. 2). Die Verte-i lerkammern 31 sind nach vorne zu geöffnet und die Trennwände 32 enden mit gewissem Abstand vor der Mantelfläche, wie Fig. 3 verdeutlicht.

In gewissen Bereichen sind die Trennwände J2 mit Öffnungen versehen, welche mehr oder weniger durch Klappen 36 geschlossen werden können, wobei diese Klappen durch Handräder 37 von außen her bet^ätigt werden können. Dies hat den Zweck, daß die Gase bei einer höheren Temperatur als sie am Ausgang der der Kühlung dienenden. Rohrbündel erbalten wird, nach dem Auslaß des Apparates entleert werden können J auf diese Weise ist ein zweites Mittel gegeben, um die Temperatur der aus dem Apparat austretenden Gase zu regeln, nachdem die erste Regelung durch die beschriebene Klappe 23 ermöglicht ist_o

Der Auslaß der Gase erfolgt in einem großen, doh· weiträumigen Abzugskanal, der von dem Blechmantel 1 und dem kegelstumpf förmigen Manteltteil 27" gebildet wird.

Diese Ausgestaltung gestattet es, den gesamten Apparat unter ein^n angehobenen Betriebsdruck zu setzen. Es wird ferner gewährleistet, daß sehr schnell die Betriebstemperatur

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erreicht wird und daß ferner die Temperatur des Blechmantels ständig auf einem Wert gehalten wird, der ausreicht, um Korrosionen zu vermeiden, die dann zu befürchten sind, wenn die Temperatur des Metalles unter den Taupunkt bzw« Kondensationspunkt des Gases absinkt ο Von Vorteil ist ferner, daß die innere Oberfläche des Blechmantels praktisch überall auf gleicher Temperatur gehalten ist.

Die Gesamtheit des Wärmeaustauschers ist in dem Blechmantel untergebracht, mit Ausnahme einiger Anschlußrohre, nämlich einmal de? Rohres 3$t welches an das untere Sammelrohr 6 angeschlossen ist, sowie oben das Rohr 39» welchesVen dem Hauptkessel 8 ausgeht, wio in Fig.l ersichtlich ist. Auf diese Weise können Ausdehnungen ungezwungen erfolgen, und zwar ohne daß besondere Vorrichtungen erforderlich sind, die die Homogenitat der Temperatur der Oberflächen bzw. Wände unterbrechen würden und welche infolgedessen Anlaß zu Brüchen bzw« Ri-ssen und zu Korrosionen geben würden.

Der Hauptkespel 8 wird über eine Rohrleitung ^O (Fig. l) von nußen her mit Wasser gespeist ι der Hauptkessel 8 ist ferner an das untere Sammelrohr 6 angeschlossen, und zwar mittels Rohrleitungen 4l, die nach den Enden des Blechmantels zu an jeder Seite des Ofens gemäß Fig„ 3 verlaufen und die außerdem die mechanische Stabilität des gesamten Wärmeaustauschers gewährleisten.

Die Sammelrohre 6 speisen die Rohre der Rohrbündel 29 unter

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Zwischenschaltung der Sammler 30J die Rohre der Rohrbündel lassen das Gemisch aus Wasser jiund Wasserdampf nach den Sammlern 7 zu austreten, die an dem Hauptkessel 8 (Figo 2) angesetzt sind. Der gebildete Dampf kann durch die obere Rohrleitung 39 ausströmen. Die gesamte Vorrichtung kann mittels der unteren Rohrleitung jS entleert oder gereinigt ;£bzw. durchgespült werden»

Gemäß einer in der Zeichnung dargestellten Variante des Ausführungsbeispieles kann ein Überhitzer 42 vorgesehen sein, dessen Austauschrohre direkt von der Dampfphase des Haupt** kesseis 8 ausgehen} dieser Überhitzer 42 ist zwischen zwei Gruppen von Rohrbündeln 2$ eingesetzt« Der Überhitzer ist an ein Sammelrohr 43 angeschlossen, von wo atis ein weiteres hiermit Verbundenes Rohr 44 (Fig. l) den Auslaß des überer·« hitzten Dampfes gewährleistet.

Die beiden oben erläuterten Regelvorrichtungen können . getrennt voneinander oder gleichzeitig miteinander benutzt werden» Bl

Die erste Vorrichtung, welche im wesentlichen aus dem kegelstumpf förmigen Teil der Auslaßleitung 22 und der Klappe 23 besteht und dank welcher man einen Teil der Gase aus der Verbrennungskammer direkt in den Abgasstrom ablassen kann, gestattet,bedeutende Variationen in bezug auf die Temperatur einzustellen, und zwar wegen der großen Temperatur- und Druckdifferenzen, die zwischen den beiden miteinander verbindbaren

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Bereichen bestehen.

Die zweite Vorrichtung, die die Klappen 36 aufweist, und die sich an den Durchgang der Gase durch die Rohrbündel angchließt, gestattet eine wesentlich genauere Regelung, weil die Temperaturund Druckdifferenzen zwischen den beiderseitigen Bereichen wesentlich geringer sind.

Diese beiden vorerlätiterten BestimrmingsgroßRn der Regelung erlauben eine entsprechende Wahl bei der Handhabung der Regelvorrichtungen zu treffen, und es sei hier besonders bemerkt, daß durch Verschieben der Klappen j6 eine Änderung der vorerläuterten Differenzen durchgeführt werden kann; demgemäß kann man die Regelung nach und nach genauer und trotzdem geschmeidig durchführen, so daß man eine große Stabilität der Temperatur erreichen kann.

Die Erfindung kann bei der Produktion von allen Arten von Gasen durch exotherme Reaktion Anwendung finden, vorzugsweise durch Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, beispielsweise von Schwefelwasserstoff, Schlämmen oder "Sludjer" von Raffinerien, Kohlenwasserstoffen u. dgl» Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet ist bei schwefeligen bzw. schwefelhaltigen Gasen gegeben, die durch direkte Verbrennung von Schwefel erhalten werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern soll auch

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Konstruktionsänderungen entsprechend den Gegebenheiten umfassen, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

DIpL-lng. Friedrich

Patentanwalt

5 Köln 1/Postfach 250265 y 7 β Cj3 β

Patentansprüche

"1. Apparat zur Produktion von Gas durch exotherme Renlction, vorzugsweise durch Verbrennung, gekennzeichnet durch die Kombination eines Ofens mit einem Wärmeaustauscher, sowie durch Vorrichtungen zum Regeln der Auslaßtemperatitr der Verbrennungsgase, wobei Ofen und Wärmeaustauscher in ihrer Gesamtheit von einem gemeinsamen Mantel umschlossen sindo

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ein im Querschnitt kreisförmiges Teil aufweist, derart, daß hohe Drucke aufgenommen werden können.

3· Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem zylindrischen Mittelteil und an den Enden angeschlossenen kegelstumpfförmigen Teilen besteht.

k. Apparat nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen eine längliche Verbrennungskammer aufweist, an deren Seitenflächen Rohrbündel angeordnet sind, die untere Sammelrohre mit einem oberen Hauptkessel verbinden.

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5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Verbrennungskammer aus feuerfestem Material und Rohren gebildet sind, die die unteren Sammelrohre mit dem oberen Hauptkessel verbinden«

6ο Apparat nach Anspruch 4 oder 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen an einem seiner Enden einen Brenner aufweist, an seinem anderen Ende geschlossen ist und benachbart zu diesem anderen Ende mit seitlichen Kammern verbunden ist, in welchen Rohrbündel angeordnet sind, daß diese seitlichen Kammern im Bereich des Endes des Ofens, welches den Brenner trägt, nach dem Mantel zu öffnen, während der Auslaß des Gases an dem gegenüberliegenden Ende, des Mantels erfolgt»

7· Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß regelbare Öffnungen vorgesehen sind, tun die seitlichen Kammern mit den angrenzenden Bereichen des Mantels zu verbinden, so daß die Temperatur des austretenden Gases regelbar ist β

8. Apparat nach Anspruch 6 oder 7? dadurch gTcennzeichnet, daß zwischen der Verbrennungskammer des Ofens und dem Gasauslaß Mittel zum Regeln vorgesehen sind, derart, daß die Auslaßtemperatur des Gases regelbar ;Lst.

9· Apparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daO die Rückwand des Ofens doppelwandig ausgebildet ist und

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daß diese Wände schikanartige Öffnungen aufweisen, die in eine Gasleitung münden, die ihrerseits rciit einer Re^eI-klappe ausgestattet ist.

1Oo Apparat nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung Zylinderform aufweist.

11. Apparat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung durch Zirkulation einer Flüssigkeit gekühlt ist, die durch ein Rohrbündel hindurchströmt.

12. Apparat nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Überhitzer zu mindestens einem der Rohrbündel benachbart angeordnet ist.

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