Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Gasen Die Erfindung bezieht sich lauf Verfahren und Vor richtungen zum Erhitzen von Gasen ,auf hohle Tempera turen.
In der USA-Patentschrift Nr. 3 004137 ist eine elektrisch, ,zusätzlich ;aufgeheizte Flamme beschrieben, wobei eine elektrische Entladung in einer Flamme ver teilt wird, die durch chemische Verbrennung erzeugt ist, so dass der durch die: chemische Verbrennung erzeugten Wärme von der elektrischen Energieabgeleitete Wärme zugegeben wird.
Bei der elektrischen Entladung werden im Gegensatz zu einem elektrischen Lichtbogen, bei dem eine niedrige .Spannung und ein starker Strom verwendet werden und der zwischen zwei Elektroden zu schmaler Fadenform konzentriert wird', eine hohe Spannung und ein schwacher ;Strom verwendet.
Eine solche elektrisch, zusätzlich aufgeheizte Flam me führt zu nützlichen Ergebnissen. Beispielsweise wer den :die Probleme hinsichtlich der Zufuhr elektrischer Energie verringert, weil ;grosse Energiemengen bei zweckmässig .hohen Spannungen zugeführt werden kön nen.
Da verhältnismässig schwache Ströme verwendet werden, sind,die Ausführung und Wartung von Elektro den in, grossem Ausmass vereinfacht. Weiterhin wird' in der gesamten Flamme eine im .wesentlichen gleich mässige Temperatur aufrechterhalten.
Von ,grösster Be deutung ist, dass Temperaturen mit gewöhnlichen Brennstoffen erhalten werden können, die sonst nur mit teuren Brennstoffen, wie Azetylen, Zyan usw. er halten werden können.
Die Bezeichnug verteilte Entladung benennt eine Art von elektrischer Entladung hoher Energie, bei wel cher eine hohe Spannung und ein schwacher Strom ver wendet werden im Gegensatz zu dem elektrischen Lichtbogen, bei welchem eine niedrige, Spannung und ,ein starker Strom verwendet werden, und welcher das Bestreben hat,
sich in einen schmalen, übererhitzten und somit elektrisch hochleitfähigen Kanal zwischen zwei Elektroden zusammenziehen. Durch die Erfindung werden gegenüber einem be kannten Verfahren und einer bekannten Vorrichtung beträchtliche Vorteile erhalten,
indem beispielsweise eine dort beschriebene elektrisch zusätzlich aufgeheizte Flamme leichter entzündet werden kann und indem die elektrische Entladung in der Flamme und in .den Ver brennungsprodukten gleichmässiger verteilt :ist. Dadurch kann mehr elektrische Energie in die heissen Gase ein- ,geführt werden, Tals es durch Verwendung des bekann ten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung mög lich isst, ohne eine Kontraktion der Entladung in einen Lichtbogen hervorzurufen.
Ausführungsformen oder Erfindung werden nach stehend an (Hand der Zeichnung beispielsweise erläu tert.
Fig. 1 eist eine graphische, Darstellung einer Reihe von Kurven, welche die theoretisch berechneten elek trischen Leitfähigkeiten von Gasen mit sich ändernden Konzentrationen ionisierender Materialien im logarith mischen Massstab als Funktion der Temperatur wieder geben.
Fig. 2 ist eine gebrochene mittlere Längsschnitt ansieht eines Brenners, wobei die elektrischen Ver bindungen schematisch und die, Richtung der Gasströ mung durch den Brenner hindurch durch einen Pfeil ;angezeigt ist.
Fig. 3 ist eine in vergrösstertem Massstab gehaltene Längsschnitten sieht seines bei dem Brenner :gemäss der Fig. 2 -verwendeten Hilfsrohres.
Fig. 4 ist eine Draufsicht des Hilfsrohres gemäss Fi;g. 3.
Fig. 5 ist leine teilweise gebrochene Teilseitenan sicht einer Einrichtung, die zum Einführen ionisieren- ,der Additive in den Brenner gemäss Fig. 2 verwendet wird.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht nach Linie IV-IV der Fig. 2.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht .nach Linie VII-VII ,der Fig. 2. Um eine elektrische Entladung hoher Energie in einem hochdiffundierten Zustand :in einem Gasstrom zu verteilen und die Bildung von Lichtbögen oder fadenartigen Entladungen zu vermeiden, ist es notwen dig, dass der Gasstrom vor Anlegen der Entladung ge wisse physikalische Charakteristiken aufweist. Erstens russ das Gas einen gesteuerten Grad elektrischer Leit fähigkeit haben.
Diese Bedingung wird durch Zuführen ionisierender Additive zudem Gas, beispielsweise durch Zuführen von pulverisiertem Kaliumchlorid oder an derem Material mit niedrigem Ionisationspotential, und durch Erhitzen des Gases auf eine Temperatur erhalten, bei welcher die ionisierenden Additive verdampft und ionisiert werden, wie es nachstehend erläutert wird..
Zweitens müssen die Gase in hohem Ausmass tur bulent sein, so dass eine gleichmässige Verteilung der ionisierten Additive in den Gasen erhalten wird.
Drittens müssen -die Gase auf eine Temperatur er hitzt werden, bei welcher der Temperaturkoeffizient der elektrischen Leitfähigkeit sich dem Wert Null nähert. Das heisst, die elektrische Leitfähigkeit der Gase nimmt bei Erhöhung der Temperatur um 1000 K nicht mehr als um den Faktor 2 zu. Die Bedeutung dieser dritten Bedingung ist in dien Kurven der Fig. 1 dargestellt, in welcher die theoretisch berechneten elektrischen Leit- fähigkeiten von Gasen mit sich ändernden Konzentra tionen von Kaliumchlorid im logarithmischen Massstab über der Temperatur aufgezeichnet sind.
In Fig. 1 stel len die Kurven 1, 2, 3 :und 4 Ausgangskonzentrationen von Kaliumchlorid :dar, die mit zunehmender Kurven bezeichnung um :den Faktor<B>10</B> abnehmen. Diese Kur ven 1 bis 4 sind unter der Annahme eines konstanten Elektronenbeweglichkeitswertes und :unter Vernachläs sigung einer nicht durch die Additive erhaltenen Ioni sation der Gase berechnet worden.
Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass bei niedrigen Temperaturen die elektrische Leitfähigkeit mit der Tem peratur schnell zunimmt, dass jedoch oberhalb einer gewissen Temperatur innerhalb<B>des,</B> dargestellten Tem peraturbereichs keime wesentliche Zunahme der elektri schen Leitfähigkeit vorhanden ist und die Leitfähigkeit für jede. Konzentration ionisierender Additive :einen ge wissen etwa gleichbleibenden Wert erreicht.
Wenn die Temperatur :des Gases sich unterhalb des Punktes be findet, an welchem die elektrische :Leitfähigkeit den etwa gleichbleibenden Wert erreicht, wird bei Anlegen einer elektrischen Entladung die elektrische Leitfähig- keit des Gases durch die Temperaturerhöhung des Ga ses zufolge der Zugabe elektrischer Energie schnell er höht, und es besteht eine grosse Wahrscheinlichkeit,
dass die Entladung zu einem Lichtbogen oder einem Bündel fadenartiger Entladungen zusammenbricht. Wenn jedoch die Temperatur des Gases vor Anlegen -der elektrischen Entladung derart ist, dass die elektrische Leitfähigkeit des Gases sich :einem etwa ,gleichbleibenden Wert an genähert hat, d. h. der Temperaturkoeffizient der elek trischen Leitfähigkeit sich dem Wert Null angenähert hat, wie es oben beschrieben ist, dann wird die elektri sche Leitfähigkeit durch eine Temperaturerhöhung zu folge der angelegten elektrischen Energie nicht merkbar erhöht.
Aus Fig. 1 'ist ersichtlich, dass sowohl die Kon zentration von einem Gas zugegebenen ionisierenden Additiven als such -die Temperatur bestimmen, wenn die elektrische Leitfähigkeit einen etwa gleichbleibenden Wert erreicht. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Gasstrom für die Anwendung einer verteilten elektri schen Entladung hoher Energie in zwei Stufen oder Zonen gebildet.
In der ersten Stufe oder Zone wird eine verhältnis mässig kleine Menge eines brennbaren Gemischs ver brannt, um eine Zünd- oder Hilfsflamme zu bilden und das Material, welches als :ionisierendes Additiv wirkt, bespielsweise Kaliumchlorid oder andere leicht ionisier- bare Materialien mit niedrigen Ionisationspotentialen, wird in die Hilfsflamme geführt, die diese Materialien erhitzt und teilweise verdampft und ionisiert.
In der zweiten Stufe oder Zone wird der Rest des brennbaren Gemisches, das verbrannt wird, um die Ver- brennungsenergie in dem Verfahren zuzuführen, in die Hilfsflamme einsgeführt und,durch diese entzündet. Die Verbrennungsflamme oder Hauptflamme vervollständigt die Verdampfung der ionisierenden Materialien und ionisiert ,diese weiter, jedoch nur zu einem solchen Grad, dass die Gase eine verteilte elektrische Entladung nur dann ertrag gen bzw. unterstützen, wenn die Energie ,der elektrischen Entladung :auf :einem verhältnismässig niedrigen Wert gehalten wird.
Wenn die elektrische Energie über diesen Wert hinaus erhöht wird, bricht die :elektrische Entladung zu einem Lichtbogen oder zu einer Gruppe fadenartiger Lichtbogen zusammen, die zusammen das Aussehen eines dicken Lichtbogens er geben. Demgemäss wird in dieser zweiten Stufe den Gasen zusätzliche: Wärme zugeführt, um ihre Tempera tur auf einen Wert zu erhöhen, bei welchem die Addi tive wenigstens zu 50% ionisiert sind und die elektri sche Leitfähigkeit der Gase bei einer Temperaturer höhung von 1000 ,K um nicht mehr als einen Faktor 2 zunimmt.
Dies wird dadurch :erhalten, dass eine elek trische Entladung in den Gasen stromab der Hilfs flamme aufrechterhalten wird. Den Gasen wird in !die ser zweiten !Stufe oder Zone genügend elektrische Ener gie zugeführt, um die Additive indem oben geschriebe nen .Ausmass zu ionisieren und die Verbrennung der brennbaren Gemische zu vervollständigen. In dieser Stufe sind die Gase in hohem Ausmass turbulent, so dass ,die elektrische, Leitfähigkeit in den Gasen gleichmässig ist, wenndiese die zweite Stufe verlassen,
und die Gase siind auf eine Temperatur erhitzt worden, bei welcher ,der Temperaturkoeffizient d er elektrischen Leitfähigkeit sich dem Wert Null nähert.
Die Gase strömen dann in eine :dritte Stufe oder Zone, in welcher der grösste Teil oder gesamten elek trischen Energieangelegt wird. Die Energie wird in Form :einer elektrischen Entladung angelegt, die zufolge des günstigen Zustands der Gase .in hochdiffundiertem Zustand in den Gasen verteilt;lwird.
In Fig. 2 ist ein Brenner wiedergegeben, welcher einen Block 8 raus Isoliermaterial ,aufweist, der mittels eines Flansches 9 und Bolzen 11 an dem Hauptkörper 10 des Brenners gehalten ist.
Der Hauptkörper 10 weist ,eine zylindrische Aus- nehmung 12 in seiner Basis auf, in welche sich der Block 8 teilweise erstreckt. An einer Stelle auf an nähernd der Hälfte der Tiefe der Ausnehmung 12 ist der Durchmesserdes Isolierblocks 8 verringert, um eine konische Verlängerung 13 mit einem Durchgang zu schaffen. Dass strom@abwärtsseitige Ende ,des Hauptkör pers 10 weist eine Reihe von konzentrierten zylindri schen .Aus:
nehmungen 14, 15 und 16 auf, deren Durch messer in der genannten Reihenfolge abnimmt und. die weitere Teile der Vorrichtung abstützen, wie es nach stehend erläutert wird.
Ein metallenes Brennerrohr 17 erstreckt sich durch ,den Flansch 9, durch einen Durchgang 18 in dem Isolierblock 8 und durch die Verlängerung 13 des Blockes 8 hindurch-.
Von der Verlängerung 13 aus er streckt sich (das Rohr -17 durch einen .Durchgang 19 in dem Hauptkörper 10 hindurch, welcher die Aus- nehmungen 12 und 16 miteinander verbindet. Jenseits ,der Verlängerung 13 erweitert sich das Rohr 17, so dass sein Durchmesser zunimmt, und es endigt unge fähr in der Ebene zwischen den Ausnehmungen 15 und 16.
Ein Hilfsbrennerkopf 20 ist in der Ausnehmung 15 des Hauptkörpers 10 mittels eines Schaftes 21 mittig angeordnet, der ;in das Rohr 17 passt und in ihm durch Schrauben gehalten ist, von denen eine bei; 22 darge stellt ist.
Ein Hilfsrohr 23 erstreckt sich durch das Rohr 17 und den Schaft 21 hindurch zu einer Stelle nahe dem Brennerkopf 20. Das Hilfsrohr 23 wird verwendet, um Brennstoff und ionisierende ,Additive dem Brennerkopf 20 zuzuführen, und der Ringraum zwischen den Roh ren 17 und 23 wird verwendet, um dem Brennerkopf 20 Luft oder :Sauerstoff zuzuführen. Wie in den Fig. 3 und 4 wiedergegeben, ist das innere Ende des Rohres 23 geschlitzt Aderart, dass in reinem gewissen Ausmass ein Vormischen ;des Brennstoffes mit ;der Luft bzw. dem Sauerstoff vor Erreichen des Brennerkopfes 20 erhalten wird.
Ein Funken zwischen dem Schaft 21 des Brenner.- kopfes 20 und denn äusseren Ende des Rohres 23 wird zum Entzünden einer Zünd- oder Hilfsflamme an dem Kopf 20 verwendet. Eine Radiofrequenz-Spannungs quelle 24 dient zur Erzeugung des Funkens.
Eine Lei tung 25 verbindet die ,Spannungsquelle 24 mit dem Rohr 23, und Leitungen 2,6 und 27 verbinden die Spannungsquelle 24 über Blas Rohr 17 mit deal Schaft 21.<B>Die</B> Leitung<B>27</B> erstreckt sich durch einen radialen Durchgang 28 in dem Hauptkörper 10 hindurch rund .ist in ;dem Durchgang 28 mittels eines Isolierstopfens 29 mittig angeordnet.
In Fig. 5 ist eine Einrichtung wintergegeben, die verwendet wird, um durch ;das Hilfsrohr 23 hindurch ionisierende Additive in die Hilfsflamme einzuführen. Die Einrichtung gibt in den Brennstoffstrom Kalium- chlorid;pulver ab, das in einer Kugelmühle gemahlen und gesiebt worden isst, bis es ;
durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 mm hindurchgeht. Das Pulver wird von einem Schwingzuführer (nicht ;dargestellt) einem Rohr 30 ,zugeführt, das über eine bleigsame Rohr verbindung 31 mit oder Basis eines aus Glas. bestehenden T-Stücks 33 verbunden ist. An dem Rohr 30 ist in der Basis 32 .ein .Sieb 34 :mit einer Maschenweite von etwa 0,08 mm angeordnet, welches irgendwelche agglome- rierten Partikel ;aufbricht. Ein Hilfsvibrator 34a hält .das Sieb frei.
Ein Rohr 35, das von einer nicht dar gestellten Brennstoffquelle (beispielsweise Methan) kommt, ist mit einem .Arm ;des T-Stücks 33 verbunden. Der andere Arm des T-Stücks 33 trägt ein Rohr 36, dass zu dem Hilfsrohr 23 führt.
Der Hauptanteil des brennbaren Gemisches wird ,ausserhalb ;der Einrichtung ;gemischt und ;durch eile Öffnung 37 hindurch der Ausnehmung 12 in dem Hauptkörper 10 zugeführt. Von der Ausnehmung 12 strömt ;das brennbare Gemisch ;durch den Ringraum zwischen dem Rohr 17 rund den Durchgang 19 in dem Hauptkörper 10 und durch Öffnungen 38 indem Rohr 17 hindurch in den Raum zwischen dem Schaft 21 und dem Rohr 17 und danach nach aussen an dem Brenner kopf 21 vorbei, wo es entzündet wird.
Eine mit Öff nungen versehene Hülse 39 äst rund um die konische Verlängerung 13 des Blockes 8 und innerhalb ,der Aus- nehmung 12 des Hauptkörpers 10 Damgeordnet, um das brennbare Gemisch in der Ausnehmung 12 zu verteilen und das Mischen zwischen dem ;Brennstoff und den Oxydationskomponenten des brennbaren Gemisches zu verbessern.
Die so weit beschriebenen Teile der Vorrichtung stellen die erste Stufe oder Zone dar.
Die ;zweite Stufe der Vorrichtung weilst ein Rohr 40 aus hitzebeständigem Glas, beispielsweise aus Borsilikat glas auf, dessen stromaufwärtsseitiges Ende ist in die Ausnehmung 16 des Hauptkörpers 10 eingepasst. Ein zweites Rohr 41 aus transparentem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Polymethacrylsäureesterkunststoff umgibt ;das Rohr 40 rund ist ran seinem stromaufwärts- Seitigen Ende rin die Ausnehmung 14 ,des Hauptkörpers 10 eingepasst. Eine Elektrode 42 ist ,an dem strom- abwärtsseitigen Ende der Rohre 40 und 41 angeordnet.
Sie hat die Form eines, hohlen zylindrischen Körpers, der an einem Ende konzentrische Bohrrungen 43, 44 ,und 45 mit .in dieser Reihenfolge sich vergrösserndem Durchmesser aufweist. Die .Rohre 40 und 41 sind in die Bohrungen 43 bzw. 45 eingepasst.
Die Elektrode 42 kann Entladungsstelle bzw. -spitzen 42a rund 42b aufweisen, um das Anlegen einer elektrischen Entladung an die heisse Mitte der durch ;den Brenner hindurch strömenden Gase zu unterstützen rund das Rohr 40 ,durch Ableisten elektrischer Lichtbogen von seinem Um f arg zu schützen.
Ein Flansch 46 ruht auf einer Schulter 47, die in dem Aussenumfang der Elektrode 42 gebildet ist. Bol zen 48 und Muttern 49 halten die Elektrode 42 und die Rohre 40 und 41 an; dem Hauptkörper 10.
Ein in dem Rohr 40 zu diesem konzentrisch an geordnetes Metallrohr 50 erstreckt sich von dem strom- abwärtsseitigen Ende des Brennerrohres 17 in Richtung auf die Elektrode 42 und Wird als Elektrode zum An legen einer elektrischen Entladung an rGase innerhalb des Rohres 40 zwischen dem Rohr 50 und der Elek trode 42 verwendet.
Eine Hochspannungswechselstrom-Energiequelle 51 ist mittels einer Leitung 52,r die mit der Leitung 27 verbunden -ist und durch 53 rund 54 an .das Rohr 50 und die Elektrode 42 geschaltet, von denen die Leitung 54 mit ;der Elektrode 42 verbunden ist. Das Rohr 50 ;kann Entladungsspitzen 50a für den gleichen Zweck wie die Elektrode 42 ;
die Entladungs- spitzen 42a und 42b aufweisen.
Innerhalb des Rohres 40 befindliche Gase haben eine hohes Temperatur, so rdass eine Wasserkühlung ver wendet wird. Kühlwasser fliesst durch einem Durchgang 10a :in dem Hauptkörper 10 hindurch zu einer Aus- nehmung indem Hauptkörper 10, dann zudem Ring raum zwischen den Rohren 40 und 41, dann in die Bohrung 44 der Elektrode 42 und von der Bohrung 44 durch eine Öffnung 42c in die Elektrode 42 nach aussen.
Die Elektrode 42 isst noch weiter wassergekühlt. Wie in Fig. 6 dargestellte, kann Wasser einem von zwei radialen Durchgängen 46a, die indem Flansch 46 gebil det ;
sind und sich zu einer Nut 4.2d erstrecken, die auf der Innenseite rdes Flansches 46 in die Aussenfläche der Elektrode 42 geschnitten, ist, zugeführt werden. Eine mit !einer Öffnung versehene Platte 55 ist am stromabwärtsseitigen Ende der Elektrode 42 befestigt und weist eine Öffnung 56 auf, deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der hohlen Elektrode 42 ist.
Hiermit ist ,die Beschreibung der .zweiten Stufe oder Zone der Vorrichtung gemäss der Erfindung vervoll ständigt.
Die .dritte Stufe oder Zone 'der Vorrichtung gemäss der Erfindung weist ein zweites aus hitzebeständigem Glas bestehendes Rohr 57 sauf, das sich von der mit der Öffnung 56 versehenen Platte 55 erstreckt und zu der Öffnung 56 konzentrisch liegt. Das stromabwärtsseitige Ende des Rohres 57 trägt eine zweite Elektrode 58 in Form eines hohlen Ringes, (dessen Innendurchmesser eine Öffnung 59 bildet, deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 57 ist.
Das stromaufwärtsseitige Ende des Rohres 57 ist an der Öffnungsplatte 55 durch Drähte 60 befestigt, die sich rund um Bolzen 48 und Haken 61 erstrecken, die an der Aussenfläche des Rohres 57 nahe seinem strom- aufwärtsseitigen Ende befestigt sind. Die Elektrode 58 ist an dem stromabwärtsseitigen Ende des, Rohres 57 durch Drähte 62 befestigt, die sich rund um Haken 63, die an der Aussenfläche des. Rohres 57 nahe seinem stromabwärtsseitigen Ende befestigt sind, und um Ha ken 64 erstrecken, die an der Aussenfläche der Elektro de 58 befestigt sind.
Eine zweite Hochspannungswechselstromquelle 65 ist durch eine mit der Leitung 54 verbundene Leitung 66 und durch eine mit der Elektrode 58 verbundene Leitung 67 an die Elektroden 42 und 58 geschaltet.
Die Elektrode 58 ist ebenfalls wassergekühlt, wobei das Kühlwasser ihrem hohlen durch zweck entsprechende Einrichtungen (nicht 'dargestellt) zuge führt wird.
Nachstehend wird. die .Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben. Ein Brennstoff, beispielsweise Methan, und ein 'ionisierendes .Additiv werden durch das Hilfsrohr 23 hindurch in Iden Schaft 21 des Hilfsbrennerkopfes 20 geführt. Oxydationsmaterial (Luft oder reiner Sauer stoff) wird durch das Rohr 17 hindurch zugeführt und mischt sich ,innerhalb des Schaftes 21 -am Ende des.
Hilfsrohres 23 mit dem Brennstoff und dem Additiv. Das brennbare Gemisch wird durch einen Funken ent zündet, der von der Radiofrequenz-Spannungsquelle 24 zugeführt wird und es brennt an dem Hilfsbrennerkopf 20.
Das Hauptvolumen des brennbaren Gemisches strömt durch die Öffnung 37 hindurch in. die Aus- nehmung 12i des Hauptkörpers<B>10,</B> dann 'durch die Öffnungen 38 indem Brennerrohr 17 hindurch in den Raum zwischen dem Brennerkopf 20 und dem Rohr 50, wo es durch die Hilfsflamme entzündet wird.
Die der Hilfsflamme zugeführten Gase werden in dem Rohr 50 vollständig verbrannt und das Haupt volumen der durch die Öffnung 37 zugeführten Gase wird entzündet. In (der Flamme findet weiterhin eine teilweise Verdampfung des ionisierenden Additivs statt und das Rohr '50 hat eine ausreichende Länge, um eine für eine solche teilweise Verdampfung erforder- liche Verweilzeit für die Additive zu schaffen.
Diese Länge ist durch Berechnungen bestimmt, die rauf Wär- meübertragungsgesichtspunkten, auf der Partikelgrösse des Additivs, der Geschwindigkeit der Partikel und der Flammentemperatur beruhen. Die Gase sind in dem gewünschten hohen Ausmass turbulent,
jedoch ist ihre elektrische Leitfähigkeit gering und zufolge des geringen Ausmasses ran Ionisation des ionisierenden Additivs nicht gleichmässig. Um die Gase auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher die elektrische Leitfähigkeit sich einem etwa ,gleichbleibenden Wert nähert, wie es in den Kurven 1 bis 4 in Fig.
1 dargestellt ist, wird den Gasen eine Hochspannungsentladung (bei etwa 2000 .bis 3000 Volt) mit verhältnismässig schwachem Strom (10 bis 20 Ampere) zwischen dem stromabwärtsseitigen Ende des Rohres 50 und der Elektrode 42 überlagert bzw. auf gedrückt. Der Betrag des! Stromes hängt von der Kon zentration des ionisierenden Additivs und (der Art der Entladung lab.
Bei niedrigen Additivkonzentrationen und bei niedrigem Energieniveau bleibt die Entladung gleich mässig verteilt. Höhere Additivkonzentrationen und höhere Energieniveaus bewirken, dass die Entladung fadenartig wird. Jedoch beeinflusst eine fadenartige Ent ladung in der zweiten Stufe Idas Arbeiten der dritten Stufe nicht. Die wichtigen Funktionen der ersten und der zweiten Stufe bestehen erstens darin, den Gasen Energie zuzuführen, um sie !auf die :
geforderte hohe Temperatur zu erhitzen, und zweitens darin, eine ge nügende Verweilzeit zu schaffen, um die Additive zu verdampfen und in dem erforderlichem Ausmass zu ionisieren.
Der Betrag der in die zweite Stufe eingeführten elektrischen Energie beträgt ungefähr 10 bis 20% der Verbrennungsenergie. Die Verbrennung ist im wesent lichen vollständig (mehr als 95%) und die ionisierenden Additive haben (das zuvor beschriebene hohe Ausmass an Ionisiation erreicht.
Auf solche Weise in der zweiten Stufe behandelte Gase werden in die dritte Stufe inner halb des Rohres 57 geführt und befinden sich in einem Zustand, in welchem eine elektrische Entladung zwi schen, den Elektroden 42 und 58 :angelegt werden kann.
Da die Gase turbulent sind und eine .hohe Temperatur haben, .bei welcher der Temperaturkoeffizient, der elek trischen Leitfähigkeit sich dem Wert Null nähert, wird .die Entladung ,in hochdiffundiertem Zustand in den Gasen gleichmässig verteilt und den Gasen kann eine sehr beträchtliche Menge elektrischer Energie zugeführt werden, wodurch ihre Temperatur weiter erhöht wird.
Die nachfolgenden Daten wurden beim tatsächlichen Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung erhalten. Die Hilfsflamme wurde aufrechterhalten durch einen Sauerstoffstrom von etwa 56,6 dm3/min, und einem Naturgasstrom von etwa 28,3 dm3/min. Kaliumchlorid- @salz wurde in 'die Hilfsflamme in einer Menge ein igespritzt, die einem Partialdruck im Bereich zwischen 0,67 X 10-5 und 2 X 10-5 Atmosphären entspricht.
Die Hauptverbrennungsflamme wurde durch Luft in einer Menge von etwa 1570 @dm3/min und Naturgas in einer Menge von etwa 165,5 @dm3/min aufrechterhalten. Die Spannung in der zweiten Stufe zwischen dem Rohr 50 und der Elektrode 42 wurde lauf l'500 Volt gehalten, wodurch ein Strom von 15 Ampere erzeugt wurde.
Die Gase in der zweiten Stufe empfingen <B>100</B> kW Verbrennungsenergie und 22,5 kW elektrische Energie. Bei Zulassen von Wärmeverlusten in Höhe von 10% betrug (die dem Gas zugeführte Energie 1549 Kcal je Minute.
'Unter Verwendung der Wärmekapazität von Stickstoff Tals Annäherung kann die Temperatur des in die (dritte Stufe eintretenden Gases mit annähernd <B>2985'</B> K ,berechnet werden.
Bei einem Arbeitsgang wurden 4500 Volt zwischen der Elektrode 42 und (der Elektrode 58 angelegt, wo durch ein Strom von 15 Ampere erzeugt wurde. Bei einem anderen Arbeitsgang betrug ;die ;angelegte Span nung 2000 Volt und der erzeugte .Strom lag zwischen 20 und 25 Ampere.
Somit änderte sich bei den beiden Arbeitsgängen die den Gasen zugeführte elektrische Energie zwischen 40 und 67,5 kW.
Vorstehend äst ;als Ionisierendes Additiv hauptsäch lich Kaliumchloridsalz genannt worden. Es; können je ,doch ,auch andere Materialien als solche Additive ver wendet werden, vorausgesetzt, dass sie niedrige Ioni sationspotentiale haben und der Siedepunkt des Mate rials, wenn es eine Flüssigkeit ,ist bzw. ,die Partikel grösse, wenn es ein Feststoff ist, derart ,ist, dass sie in der zweiten Stufe der Vorrichtung vollständig verdampft werden können.
Das Kaliumchloridsalz, das beim Betrieb des in Fig. 2 wiedergegebenen ;Brenners verwendet wurde, hatte einen mittleren Flächenpartikeldurchmesser von an nähernd 8 tausendstel Millimeter. Wärmeübergansrech nungen zeigen, dass eine praktische obere Grössengrenze bei etwa 1/l00 mm liegt, wenn vollständige Verdampfung, Dissoziation und Ionisation des Kaliumchlorids in der ersten und der ,zweiten Stufe erhalten werden sollen. Die untere Partikelgrösse ist durch Betrachtungen me chanischer Handhabungsprobleme bestimmt, die sich ,aus der Agglomerisation ausserordentlich feiner Pulver ergeben.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist ;ein wirksamer Weg geschaffen, um Gase auf Temperaturen zu bringen, die viel höher als diejenigen sind, die ;durch das Verbrennen gewöhnli cher Brennstoffe erhalten werden können. -Gleichzeitig sind Probleme, :die sich aus der Verwendung starker Lichtbögen ergeben, vermieden.
Es ist weiterhin möglich, ;durch Wärme unterstützte chemische Reaktionen in den Gasen in der dritten Stufe auszuführen. Die chemischen Reaktionsteilnehmer kön nen in irgendeiner Stufe ;des Verfahrens ;
gemäss der Erfindung eingeführt werden, jedoch besteht eine zweck- mässige Arbeitsweise darin, säe: zu Beginn der dritten Stufe zuzuführen. Für diesen Zweck ist in der Seite des. Aussenendes der Elektrode 42 eine sich radial erstrek- kende Öffnung 68 vorgesehen, wie,es in Fig. 7 wieder- ,gegeben, ist.
Wenn die durch Wärme unterstützte chemische Reaktion derart ist, dass sie durch die in der ersten und in der zweiten Stufe erzeugten Verbrennungsprodukte nicht verschmutzt werden kann, kann die in der ersten und in der zweiten, Stufe zugeführte Verbrennungsener gie allmählich verringert und eliminiert werden und die Zufuhr elektrischer Energie in der zweiten Stufe kann erhöht werden.
Auf diese Weise können weiterhin nicht brennbare Gase erhitzt werden, in :dem sie ;anstelle der ursprünglich zugeführten brennbaren Gase in der ersten und,der zweiten (Stufe zugeführt werden.
Die ;dritte Stufe des Verfahrens braucht nicht .auf ;die Verwendung eines. Elektrodenpaares begrenzt zu werden. Abwechselnde Reihen von elektrisch ange schlossenen Kathoden und Anoden können stromab des ersten Elektrodenpaares .angeordnet werden, und. die Gase können durch aufeinanderfolgende Elektroden paare hindurchgehen, wobei ihnen zusätzliche elektrische Energie zugeführt werden kann. Auf ;diese Weise kön nen verhältnismässig lange Verweilzeiten chemischer Reaktionsteilnehmer in Hochtemperaturzonen aufrecht erhalten werden.
Method and device for heating gases The invention relates to methods and devices for heating gases, on hollow temperatures.
In U.S. Patent No. 3 004137, an electrically heated flame is described, wherein an electrical discharge is distributed in a flame that is generated by chemical combustion, so that the heat generated by the chemical combustion is removed from the Electrical energy derived heat is added.
In contrast to an electric arc, which uses a low voltage and a high current and which is concentrated between two electrodes into a narrow thread shape, an electric discharge uses a high voltage and a weak current.
Such an electrically, additionally heated flame leads to useful results. For example: the problems with regard to the supply of electrical energy are reduced because; large amounts of energy can be supplied with appropriately high voltages.
Since relatively weak currents are used, the execution and maintenance of the electrical are simplified to a large extent. Furthermore, an essentially uniform temperature is maintained throughout the flame.
It is of the greatest importance that temperatures can be obtained with ordinary fuels which otherwise can only be obtained with expensive fuels such as acetylene, cyan, etc.
The term distributed discharge denotes a type of high energy electrical discharge in which a high voltage and a low current are used as opposed to the electric arc in which a low voltage and a large current are used and which that Endeavors
contract into a narrow, overheated and thus electrically highly conductive channel between two electrodes. The invention provides considerable advantages over a known method and a known device,
in that, for example, an additionally electrically heated flame described there can be ignited more easily and in that the electrical discharge in the flame and in the combustion products is more evenly distributed. As a result, more electrical energy can be introduced into the hot gases, unless it is possible by using the known method and apparatus, without causing a contraction of the discharge in an arc.
Embodiments or invention are tert erläu according to (hand of the drawing, for example.
Fig. 1 is a graphical representation of a series of curves which give the theoretically calculated electrical conductivities of gases with changing concentrations of ionizing materials on a logarithmic scale as a function of temperature.
Fig. 2 is a broken central longitudinal section view of a burner, the electrical connections being shown schematically and the direction of gas flow through the burner being indicated by an arrow.
FIG. 3 is a longitudinal section, on an enlarged scale, of the auxiliary tube used in the burner: according to FIG. 2.
Fig. 4 is a plan view of the auxiliary pipe according to Fig. G. 3.
FIG. 5 is a partially broken side view of a device which is used for introducing ionizing additives into the burner according to FIG.
FIG. 6 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2.
Fig. 7 is a sectional view. According to line VII-VII, Fig. 2. In order to distribute an electrical discharge of high energy in a highly diffused state: in a gas stream and to avoid the formation of arcs or thread-like discharges, it is necessary that the gas flow has certain physical characteristics before the discharge is applied. First, the gas must have a controlled degree of electrical conductivity.
This condition is obtained by supplying ionizing additives to the gas, for example by supplying powdered potassium chloride or other material having a low ionization potential, and heating the gas to a temperature at which the ionizing additives are vaporized and ionized, as will be explained below. .
Second, the gases must be highly bulky so that the ionized additives are evenly distributed in the gases.
Third, the gases must be heated to a temperature at which the temperature coefficient of electrical conductivity approaches zero. This means that the electrical conductivity of the gases does not increase by more than a factor of 2 when the temperature is increased by 1000 K. The significance of this third condition is shown in the curves of FIG. 1, in which the theoretically calculated electrical conductivities of gases with changing concentrations of potassium chloride are plotted on a logarithmic scale over temperature.
In Fig. 1, the curves 1, 2, 3: and 4 represent initial concentrations of potassium chloride: which decrease by the factor <B> 10 </B> with increasing curve designation. These curves 1 to 4 have been calculated assuming a constant electron mobility value and neglecting an ionization of the gases not obtained by the additives.
It can be seen from FIG. 1 that at low temperatures the electrical conductivity increases rapidly with the temperature, but that above a certain temperature within the temperature range shown there is no substantial increase in the electrical conductivity and the conductivity for each. Concentration of ionizing additives: a certain approximately constant value is achieved.
If the temperature of the gas is below the point at which the electrical conductivity reaches approximately the same value, when an electrical discharge is applied, the electrical conductivity of the gas becomes fast due to the temperature increase of the gas due to the addition of electrical energy he raises, and there is a high probability
that the discharge collapses into an arc or a bundle of thread-like discharges. If, however, the temperature of the gas before the electrical discharge is applied is such that the electrical conductivity of the gas: has approximated an approximately constant value, i.e. approx. H. the temperature coefficient of the electrical conductivity has approached the value zero, as described above, then the electrical conductivity is not noticeably increased by a temperature increase as a result of the electrical energy applied.
It can be seen from FIG. 1 'that both the concentration of ionizing additives added to a gas and such -determine the temperature when the electrical conductivity reaches an approximately constant value. In accordance with the invention, a gas stream for the application of high energy distributed electrical discharge is established in two stages or zones.
In the first stage or zone, a relatively small amount of a combustible mixture is burned to form a pilot or auxiliary flame and the material, which acts as an ionizing additive, for example potassium chloride or other easily ionizable materials with low ionization potentials, is fed into the auxiliary flame, which heats these materials and partially evaporates and ionizes them.
In the second stage or zone, the remainder of the combustible mixture, which is burned in order to supply the combustion energy in the process, is introduced into the auxiliary flame and ignited by it. The combustion flame or main flame completes the evaporation of the ionizing materials and ionizes them further, but only to such a degree that the gases bear or support a distributed electrical discharge only when the energy of the electrical discharge: on: a proportionately is kept low.
If the electrical energy is increased above this value, the electrical discharge breaks down into an arc or a group of filamentary arcs that together give the appearance of a thick arc. Accordingly, additional heat is added to the gases in this second stage in order to increase their tempera ture to a value at which the additives are at least 50% ionized and the electrical conductivity of the gases increases at a temperature increase of 1000 K does not increase by more than a factor of 2.
This is achieved by: maintaining an electrical discharge in the gases downstream of the auxiliary flame. Sufficient electrical energy is supplied to the gases in this second stage or zone to ionize the additives to the extent described above and to complete the combustion of the combustible mixtures. In this stage, the gases are highly turbulent, so that the electrical conductivity in the gases is uniform when they leave the second stage,
and the gases have been heated to a temperature at which the temperature coefficient of electrical conductivity approaches zero.
The gases then flow into a: third stage or zone, in which most or all of the electrical energy is applied. The energy is applied in the form of: an electrical discharge which, due to the favorable state of the gases, is distributed in the gases in a highly diffused state.
In Fig. 2 a burner is shown which has a block 8 out of insulating material, which is held by means of a flange 9 and bolts 11 on the main body 10 of the burner.
The main body 10 has a cylindrical recess 12 in its base into which the block 8 partially extends. At a location close to half the depth of the recess 12, the diameter of the insulating block 8 is reduced to create a conical extension 13 with a passage. That downstream end of the main body 10 has a number of concentrated cylindri's.
Recesses 14, 15 and 16, the diameter of which decreases in the order mentioned and. support the other parts of the device, as will be explained below.
A metal burner tube 17 extends through the flange 9, through a passage 18 in the insulating block 8 and through the extension 13 of the block 8 through.
From the extension 13 it extends (the pipe 17 through a passage 19 in the main body 10, which connects the recesses 12 and 16 with one another. Beyond the extension 13, the pipe 17 widens so that its diameter increases, and it ends approximately in the plane between the recesses 15 and 16.
An auxiliary burner head 20 is centrally located in the recess 15 of the main body 10 by means of a shaft 21 which: fits into the tube 17 and is held in it by screws, one of which at; 22 is illustrated.
An auxiliary tube 23 extends through the tube 17 and shaft 21 to a location near the burner head 20. The auxiliary tube 23 is used to supply fuel and ionizing additives to the burner head 20, and the annulus between the tubes 17 and 23 becomes used to supply air or: oxygen to the burner head 20. As shown in FIGS. 3 and 4, the inner end of the tube 23 is slotted and vein-type that, to a certain extent, a premixing of the fuel with the air or the oxygen is obtained before reaching the burner head 20.
A spark between the shaft 21 of the burner head 20 and the outer end of the tube 23 is used to ignite an ignition or auxiliary flame on the head 20. A radio frequency voltage source 24 is used to generate the spark.
A line 25 connects the voltage source 24 to the pipe 23, and lines 2, 6 and 27 connect the voltage source 24 via the blow pipe 17 to the shaft 21. <B> The </B> line 27 </ B > extends through a radial passage 28 in the main body 10 round. is arranged in the center of the passage 28 by means of an insulating plug 29.
In Fig. 5 there is shown a device which is used to introduce ionizing additives through the auxiliary tube 23 into the auxiliary flame. The device emits potassium chloride powder into the fuel stream, which has been ground in a ball mill and sifted until it is;
passes through a sieve with a mesh size of 0.044 mm. The powder is fed from a vibratory feeder (not shown) to a tube 30, which is connected via a leaded tube 31 with or base of a glass. existing T-piece 33 is connected. A sieve 34 with a mesh size of approximately 0.08 mm, which breaks up any agglomerated particles, is arranged on the tube 30 in the base 32. An auxiliary vibrator 34a keeps the sieve free.
A pipe 35 which comes from a fuel source (for example methane) not shown is connected to an arm of the T-piece 33. The other arm of the T-piece 33 carries a pipe 36 that leads to the auxiliary pipe 23.
The main part of the combustible mixture is mixed outside the device and fed through an opening 37 to the recess 12 in the main body 10. From the recess 12 flows; the combustible mixture; through the annular space between the pipe 17 around the passage 19 in the main body 10 and through openings 38 in the pipe 17 into the space between the shaft 21 and the pipe 17 and then outwards on the Burner head 21 over where it is ignited.
An apertured sleeve 39 branches around the conical extension 13 of the block 8 and within, the recess 12 of the main body 10 to distribute the combustible mixture in the recess 12 and facilitate the mixing between the fuel and the oxidizing components to improve the combustible mixture.
The parts of the device described so far represent the first stage or zone.
The second stage of the device consists of a tube 40 made of heat-resistant glass, for example borosilicate glass, the upstream end of which is fitted into the recess 16 of the main body 10. A second tube 41 made of transparent plastic material, for example a polymethacrylic acid ester plastic, surrounds; the tube 40 round is fitted at its upstream end into the recess 14 of the main body 10. An electrode 42 is arranged at the downstream end of the tubes 40 and 41.
It has the shape of a hollow cylindrical body, which has concentric bores 43, 44, and 45 at one end with a diameter increasing in this order. The tubes 40 and 41 are fitted into the bores 43 and 45, respectively.
Electrode 42 may have discharge points 42a around 42b to aid in the application of an electrical discharge to the hot center of the gases flowing through the torch around tube 40 to protect it from surrounding by streaking electric arcs .
A flange 46 rests on a shoulder 47 which is formed in the outer circumference of the electrode 42. Bol zen 48 and nuts 49 hold the electrode 42 and the tubes 40 and 41; the main body 10.
A metal tube 50 arranged concentrically to this in the tube 40 extends from the downstream end of the burner tube 17 in the direction of the electrode 42 and is used as an electrode for creating an electrical discharge of gases within the tube 40 between the tube 50 and the electrode 42 is used.
A high-voltage alternating current power source 51 is connected by means of a line 52, which is connected to the line 27 and through 53 to 54 to the tube 50 and the electrode 42, of which the line 54 is connected to the electrode 42. The tube 50; can have discharge tips 50a for the same purpose as the electrode 42;
the discharge tips 42a and 42b.
Gases within the tube 40 are at a high temperature so water cooling is used. Cooling water flows through a passage 10a: in the main body 10 through to a recess in the main body 10, then in the annular space between the tubes 40 and 41, then into the bore 44 of the electrode 42 and from the bore 44 through an opening 42c in FIG the electrode 42 to the outside.
The electrode 42 continues to eat water-cooled. As shown in Figure 6, water can be one of two radial passages 46a formed in the flange 46;
and extend to a groove 4.2d which is cut into the outer surface of the electrode 42 on the inside of the flange 46. A plate 55 provided with an opening is attached to the downstream end of the electrode 42 and has an opening 56 whose diameter is smaller than the inner diameter of the hollow electrode 42.
This completes the description of the second stage or zone of the device according to the invention.
The “third stage or zone” of the device according to the invention has a second tube 57 made of heat-resistant glass, which extends from the plate 55 provided with the opening 56 and is concentric with the opening 56. The downstream end of the tube 57 carries a second electrode 58 in the form of a hollow ring, (the inner diameter of which forms an opening 59, the diameter of which is smaller than the inner diameter of the tube 57.
The upstream end of tube 57 is secured to orifice plate 55 by wires 60 extending around bolts 48 and hooks 61 attached to the outer surface of tube 57 near its upstream end. Electrode 58 is attached to the downstream end of tube 57 by wires 62 extending around hooks 63 attached to the outer surface of tube 57 near its downstream end and around hooks 64 extending on the outer surface the electric de 58 are attached.
A second high voltage alternating current source 65 is connected to electrodes 42 and 58 by a line 66 connected to line 54 and by a line 67 connected to electrode 58.
The electrode 58 is also water-cooled, the cooling water being supplied to its hollow by means of appropriate devices (not shown).
Below is. the operation of the device described. A fuel, for example methane, and an ionizing additive are fed through the auxiliary tube 23 into the shaft 21 of the auxiliary burner head 20. Oxidation material (air or pure oxygen) is fed through the tube 17 and mixes, within the shaft 21 -at the end of the.
Auxiliary tube 23 with the fuel and the additive. The combustible mixture is ignited by a spark supplied from the radio frequency voltage source 24 and it burns on the auxiliary burner head 20.
The main volume of the combustible mixture flows through the opening 37 into the recess 12i of the main body 10, then through the openings 38 in the burner tube 17 into the space between the burner head 20 and the tube 50 where it is ignited by the auxiliary flame.
The gases supplied to the auxiliary flame are completely burned in the tube 50 and the main volume of the gases supplied through the opening 37 is ignited. Partial evaporation of the ionizing additive continues to take place in (the flame, and the tube '50 is of sufficient length to provide the additive residence time required for such partial evaporation.
This length is determined by calculations based on heat transfer considerations, the particle size of the additive, the speed of the particles and the flame temperature. The gases are turbulent to the desired extent,
however, their electrical conductivity is low and, due to the low degree of ionization of the ionizing additive, not uniform. To bring the gases to a temperature at which the electrical conductivity approaches an approximately constant value, as shown in curves 1 to 4 in Fig.
1, a high-voltage discharge (at about 2000 to 3000 volts) with a relatively weak current (10 to 20 amperes) between the downstream end of the tube 50 and the electrode 42 is superimposed or pressed on the gases. The amount of the! Current depends on the concentration of the ionizing additive and (the type of discharge lab.
At low additive concentrations and at a low energy level, the discharge remains evenly distributed. Higher additive concentrations and higher energy levels cause the discharge to become thread-like. However, a thread-like discharge in the second stage does not affect Ida's work in the third stage. The important functions of the first and the second stage are firstly to supply the gases with energy in order to:
To heat the required high temperature, and secondly, to create a sufficient residence time to evaporate the additives and to ionize them to the required extent.
The amount of electrical energy introduced into the second stage is approximately 10 to 20% of the combustion energy. The combustion is essentially complete (more than 95%) and the ionizing additives have (reached the high level of ionization described above.
Gases treated in this way in the second stage are passed into the third stage within the tube 57 and are in a state in which an electrical discharge between the electrodes 42 and 58 can be applied.
Since the gases are turbulent and have a high temperature, at which the temperature coefficient, the electrical conductivity, approaches zero, the discharge is evenly distributed in the gases in a highly diffused state and the gases can have a very considerable amount of electrical energy Energy are supplied, whereby their temperature is further increased.
The following data were obtained when the above-described apparatus was actually operated. The auxiliary flame was maintained by an oxygen flow of about 56.6 dm3 / min, and a natural gas flow of about 28.3 dm3 / min. Potassium chloride salt was injected into the auxiliary flame in an amount corresponding to a partial pressure in the range between 0.67 X 10-5 and 2 X 10-5 atmospheres.
The main combustion flame was maintained by air at about 1570 @ dm3 / min and natural gas at about 165.5 @ dm3 / min. The voltage in the second stage between the tube 50 and the electrode 42 was kept at 1,500 volts, producing a current of 15 amps.
The gases in the second stage received <B> 100 </B> kW of combustion energy and 22.5 kW of electrical energy. If heat losses of 10% were allowed, the energy added to the gas was 1549 Kcal per minute.
'Using the heat capacity of nitrogen valley's approximation, the temperature of the gas entering the (third stage at approximately <B> 2985' </B> K can be calculated.
In one operation, 4500 volts were applied between electrode 42 and electrode 58, where a current of 15 amperes was generated. In another operation, the voltage applied was 2000 volts and the current generated was between 20 and 25 Amp.
Thus, the electrical energy supplied to the gases changed between 40 and 67.5 kW in the two work steps.
Above, the main ionizing additive mentioned is potassium chloride salt. It; However, materials other than such additives can also be used, provided that they have low ionization potentials and the boiling point of the material if it is a liquid, or the particle size if it is a solid, such , is that they can be completely vaporized in the second stage of the device.
The potassium chloride salt used in the operation of the burner shown in Figure 2 had a mean areal particle diameter of approximately 8 thousandths of a millimeter. Heat transfer calculations show that a practical upper size limit is around 1/100 mm if complete evaporation, dissociation and ionization of the potassium chloride are to be obtained in the first and second stages. The lower particle size is determined by considering mechanical handling problems that result from the agglomeration of extremely fine powders.
The method and the device according to the invention provide an effective way of bringing gases to temperatures which are much higher than those which can be obtained by burning ordinary fuels. -At the same time, problems: that result from the use of strong arcs are avoided.
It is also possible to carry out heat-assisted chemical reactions in the gases in the third stage. The chemical reactants can be used at any stage of the process;
can be introduced according to the invention, however, an expedient method of operation consists in adding: at the beginning of the third stage. For this purpose, a radially extending opening 68 is provided in the side of the outer end of the electrode 42, as is shown in FIG. 7.
If the heat-assisted chemical reaction is such that it cannot be polluted by the combustion products generated in the first and second stages, the combustion energy supplied in the first and second stages can be gradually reduced and eliminated and the The supply of electrical energy in the second stage can be increased.
In this way, non-combustible gases can continue to be heated by: by supplying them in the first and second (stage) instead of the combustible gases originally supplied.
The; third stage of the process does not need. To; the use of a. Electrode pairs to be limited. Alternating rows of electrically connected cathodes and anodes can be arranged downstream of the first pair of electrodes, and. the gases can pass through successive pairs of electrodes, and additional electrical energy can be supplied to them. In this way, relatively long residence times of chemical reactants in high-temperature zones can be maintained.