DD261286A3

DD261286A3 - METHOD FOR PRODUCING GRANULATED PYROTECHNICAL SAFETY

Info

Publication number: DD261286A3
Authority: DD
Publication date: 1988-10-26

Abstract

Die Erfindung gehoert zu den Brennereinrichtungen und kann in der Chemieindustrie bzw. der Gasindustrie bei der Dampf-Sauerstoff-Konvertierung von Erdgas eingesetzt werden. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Zuverlaessigkeit der Betriebsweise des Gasbrenners. Die Moeglichkeit des Abbrandes der Brennermuendung durch Reaktion mit technischem Sauerstoff unter allen Betriebsbedingungen ist auszuschliessen. Erfindungsgemaess wird der aeussere Kuehlmantel (3) konstruktiv so gestaltet, dass er durch einen gekuehlten Boden (16) abgeschlossen ist, der mit dem Boden (5) einen Spalt bildet. Die Rohre (10) sind mit ihren Enden im gekuehlten Boden (16) und die Rohrstuecke (15) im Boden (5) befestigt. Im Boden (5) und gekuehltem Boden (16) sind durchgehende Austrittsrohre (17) fuer Sauerstoff eingelassen. Die zwischen Rohren (10) und den Rohrstuecken (15) bestehenden Spalte sind mit dem Spalt zwischen dem Boden (5) und dem gekuehlten Mantel (16) kommunizierend verbunden. Der Boden (5) und gekuehlte Boden (16) koennen gewoelbt ausgefuehrt sein. Fig. 1The invention belongs to the burner devices and can be used in the chemical industry or the gas industry in the steam-oxygen conversion of natural gas. The aim of the invention is to increase the reliability of the operation of the gas burner. The possibility of burning off the burner by reacting with technical oxygen under all operating conditions is to be excluded. According to the invention, the outer cooling jacket (3) is structurally designed such that it is closed off by a cooled bottom (16) which forms a gap with the base (5). The tubes (10) are fixed with their ends in the cooled bottom (16) and the tube pieces (15) in the bottom (5). In the bottom (5) and cooled bottom (16) through outlet pipes (17) are admitted for oxygen. The gaps between the pipes (10) and the pipe pieces (15) are communicatively connected to the gap between the bottom (5) and the cooled jacket (16). The bottom (5) and cooled bottom (16) can be executed gewoelbt. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die vorgeschlagene Erfindung gehört zu den Brennereinrichtungen, insbesondere für die autotherme Umwandlung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in CO- und H₂-haltige Gase, und kann in der Chemieindustrie und in der Gasindustrie verwendet werden, wiez. B. bei der Dampf-Sauerstoff-Konvertierung von Erdgas.The proposed invention belongs to the burner devices, in particular for the autothermal conversion of gaseous hydrocarbons into CO and H ₂ -containing gases, and can be used in the chemical industry and in the gas industry, such. As in the steam-oxygen conversion of natural gas.

In DD-WP 146765 ist ein Mehrdüsenbrenner zur partiellen Oxydation fließfähiger Brennstoffe beschrieben. Der Mehrdüsenbrenner besteht aus einem zylindrischen Mantel, einem wassergekühlten Mantel sowie entsprechenden Zu- und Abführungseinrichtungen für alle Medien. Die Brennstoffzuführung erfolgt über ein Zentralrohr, das sich an seinem Ende rohrförmig erweitert und auf einem Rohrboden aufsitzt. Vom Rohrboden führen rohrförmige Bauteile, an deren Ende Düsen angeordnet sind, in die ringförmigen Düsen für den Austritt des Sauerstoffes bzw. des sauerstoffhaltigen Gases. Innerhalb der Düsen sind spindelförmige Leiteinrichtungen angeordnet. Beim Betrieb des Brenners werden die Stirnseiten der Düsen stark durch die Strahlung aus dem Feuerraum erhitzt, da sie durch den Erdgas- und Sauerstoff strom nurschwach gekühlt werden. Das kann zum Brand des metallischen Werkstoffes mit Sauerstoff führen.DD-WP 146765 describes a multi-nozzle burner for the partial oxidation of free-flowing fuels. The multi-nozzle burner consists of a cylindrical jacket, a water-cooled jacket and appropriate supply and discharge facilities for all media. The fuel supply via a central tube, which widens tubular at its end and is seated on a tube sheet. From the tube sheet lead tubular components, at the end of nozzles are arranged in the annular nozzle for the exit of the oxygen or the oxygen-containing gas. Spindle-shaped guiding devices are arranged inside the nozzles. During operation of the burner, the front sides of the nozzles are strongly heated by the radiation from the furnace, since they are cooled by the natural gas and oxygen stream only weakly. This can lead to the fire of the metallic material with oxygen.

Nach DD-WP 214912 ist ein Gasbrenner bekannt, der aus einem wassergekühlten Gehäuse mit einem Stutzen für die Zuführung des Gases und einem Verteilungsgitter sowie einem Zentralrohr für die Zuführung des Sauerstoffes mit einem Kollektor, der mit einem Rohrboden auf der Stirnseite mit darin befestigten Rohren versehen ist, die durch das Verteilungsgitter hindurchgeführt sind, besteht.According to DD-WP 214912 a gas burner is known, which consists of a water-cooled housing with a nozzle for supplying the gas and a distribution grid and a central tube for the supply of oxygen to a collector, which provided with a tube plate on the front side with tubes mounted therein is passed through the distribution grid exists.

Im Ringraum zwischen den Wänden des Gehäuses und dem Zentralrohr ist ein zylindrischer Rohrschuß für die Zuführung von Dampf mit einem Kollektor eingebaut, der mit einem Rohrboden an der Stirnseite mit darin befestigten Rohren ausgerüstet ist, die ebenfalls durch das Verteilungsgitter hindurchgeführt sind. Der Kollektor des Zentralrohres liegt innerhalb des Kollektors des Rohrschusses. Die Rohre des Kollektors des Zentralrohres sind in die Rohre des Kollektors des Rohrschusses eingeführt. Das Verteilungsgitter des Gehäuses ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Es kann entweder in Form einer Scheibe mit einem System von Öffnungen oder in Form eines Ringes mit halbrunden Ausschnitten an der inneren Kante des Ringes ausgeführt sein.In the annular space between the walls of the housing and the central tube, a cylindrical pipe section for the supply of steam with a collector is installed, which is equipped with a tube plate on the front side with tubes fixed therein, which are also passed through the distribution grid. The collector of the central tube lies within the collector of the tube section. The tubes of the collector of the central tube are inserted into the tubes of the collector of the tube section. The distribution grid of the housing is disposed within the housing. It can be made either in the form of a disc with a system of apertures or in the form of a ring with semicircular cut-outs on the inner edge of the ring.

Der bekannte Gasbrenner hat eine sehr geringe Zuverlässigkeit. Durch den Kontakt mit dem Wasserdampf, der aus wirtschaftlichen Gründen eine hohe Temperatur (350 bis 400⁰C) aufweisen soll, und durch Wärmestrahlung aus dem Reaktionsraum werden die Mündungen der Sauerstoff führenden Rohre soweit überhitzt, daß starke Verzunderungen eintreten und die Gefahr eines Metallbrandes durch Einwirkung des technischen Sauerstoffes besteht.The well-known gas burner has a very low reliability. Due to the contact with the water vapor, which should have a high temperature (350 to 400 ⁰ C) for economic reasons, and by heat radiation from the reaction chamber, the mouths of the oxygen-carrying tubes are overheated so far that strong scaling occur and the risk of metal burning through Exposure of the technical oxygen exists.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit in der Betriebsweise des Brenners.The object of the invention is to increase the reliability in the operation of the burner.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist, die Möglichkeit des Abbrandes der Brennermündung durch Reaktion mit technischem Sauerstoff unter allen Betriebsbedingungen auszuschließen.The object of the invention is to exclude the possibility of burning the burner mouth by reaction with technical oxygen under all operating conditions.

Erfindungsgemäß besteht der Gasbrenner aus einem Gehäuse mit einem Boden und einem das Gehäuse umgebenden Kühlmantel sowie einem Zentralrohr mit einem Kollektor, der an seiner Stirnseite einen Rohrboden mit einer Anzahl RohreAccording to the invention, the gas burner consists of a housing with a bottom and a housing surrounding the cooling jacket and a central tube with a collector, on its front side a tube plate with a number of tubes

aufweist. Ein Rohrschuß ist im Ringraum zwischen Gehäuse und Zentralrohr angeordnet, der mit einem weiteren Kollektor mit Rohrboden verbunden ist, in dem Rohrstücke so angeordnet sind, daß diese die genannten Rohre umhüllen.having. A tube shot is arranged in the annular space between the housing and the central tube, which is connected to a further collector with tubesheet, in which tube pieces are arranged so that they encase said tubes.

Der äußere Kühlmantel ist durch einen gekühlten Boden abgeschlossen, der im Abstand vom Boden angeordnet und mit diesem einen Spalt bildet.The outer cooling jacket is closed by a cooled bottom, which is spaced from the ground and forms a gap therewith.

Die Rohre sind mit ihren Enden unmittelbar im gekühlten Boden und die Rohrstücke mit ihren Enden im Boden befestigt.The pipes are fixed with their ends directly in the cooled floor and the pipe sections with their ends in the ground.

Durch den gekühlten Boden und den Boden sind durchgehende Austrittsrohre für Sauerstoff eingelassen. Die zwischen den Rohren und den Rohrstücken bestehenden Spalten kommunizieren mit dem Spalt zwischen dem Boden und dem gekühlten Boden. Die Austrittsrohre für Sauerstoff sind jeweils auf einem Kreisring um die Austrittsabschnitte der Rohre angeordnet. Der Boden und der gekühlte Boden können gewölbt ausgeführt sein, wobei dann die Achsen der Austrittsrohre für Sauerstoff und der Rohre in ihren Austrittsabschnitten zur Brennerachse geneigt ausgerichtet sind.Through the cooled floor and the floor continuous outlet pipes for oxygen are embedded. The gaps between the pipes and the pipe sections communicate with the gap between the floor and the cooled floor. The outlet tubes for oxygen are each arranged on a circular ring around the outlet sections of the tubes. The bottom and the cooled bottom may be curved, in which case the axes of the outlet tubes for oxygen and the tubes are inclined in their outlet sections to the burner axis.

embodiment

In Figur 1 und 2 sind Zeichnungen der Gasbrenner in 2 Varianten dargestellt.In Figures 1 and 2 drawings of the gas burner are shown in 2 variants.

Figur 1: Längsschnitt eines Brenners mit ebenem Boden und Kühlmantel des Bodens Figur 2: Längsschnitt eines Brenners mit gewölbtem Boden und gekühltem Mantel des BodensFigure 1: Longitudinal section of a burner with a flat bottom and cooling jacket of the bottom Figure 2: a longitudinal section of a burner with a curved bottom and cooled jacket of the soil

Der Brenner nach Figur 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Stutzen 2 für die Zufuhr von Sauerstoff und einem Boden (5), das von einem äußeren Kühlmantel (3) mit einem Wasseraustrittsstutzen (4) umgeben ist. Der äußere Kühlmantel (3) wird durch einen gekühlten Boden (16) abgeschlossen, der in einem Abstand von dem Boden (5) angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses sind ein Zentralrohr (6) mit einem Erdgaszuführungsstutzen (7) und einem Kollektor (8), der an der Stirnseite einen RohrbodenThe burner of Figure 1 consists of a housing 1 with a nozzle 2 for the supply of oxygen and a bottom (5), which is surrounded by an outer cooling jacket (3) with a water outlet nozzle (4). The outer cooling jacket (3) is closed by a cooled bottom (16), which is arranged at a distance from the bottom (5). Within the housing are a central tube (6) with a natural gas feed nozzle (7) and a collector (8), which at the front end of a tube sheet

(9) mit den Rohren (10) hat, sowie ein das Zentralrohr (6) umhüllender Rohrschuß (11) mit einem Stutzen (12) für Wasser und einem weiteren Kollektor (13) untergebracht, welcher an der Stirnseite einen weiteren Rohrboden (14) mit den Rohrstücken (15)" aufweist.(9) with the tubes (10), and a central tube (6) enclosing tube shot (11) with a nozzle (12) for water and a further collector (13) housed, which at the front side another tube bottom (14) with the pipe sections (15) "has.

Durch den Boden (5) und den gekühlten Boden (16) sind durchgehende Austrittsrohre (17) für Sauerstoff eingelassen, durch die der Sauerstoff dem Reaktionsraum zugeführt wird. Die Rohre (10) sind mit ihren Enden unmittelbar im gekühlten Boden (16) befestigt, während die Rohrstücke (15) mit ihren Enden unmittelbar am Boden (5) befestigt sind und die Rohre (10) umhüllen. Die Ringspalte zwischen den Rohren (10) und den umhüllenden Rohrstücken (15) kommunizieren mit dem Spalt zwischen dem Boden (5) und dem gekühlten Boden (16). Bei dem Brennernach Figur 2 sind der Boden (5) und der gekühlte Boden (16) gewölbt ausgeführt. Die Achsen der Austrittsrohre (17) für Sauerstoff und der Rohre (10) sind in ihrem Austrittsabschηitt zur Brennerachse geneigt ausgerichtet.Through the bottom (5) and the cooled bottom (16) through-going outlet pipes (17) are admitted for oxygen, through which the oxygen is supplied to the reaction space. The tubes (10) are fixed with their ends directly in the cooled bottom (16), while the pipe pieces (15) are fixed with their ends directly to the bottom (5) and encase the tubes (10). The annular gaps between the tubes (10) and the enveloping tube pieces (15) communicate with the gap between the bottom (5) and the cooled bottom (16). In the burner of Figure 2, the bottom (5) and the cooled bottom (16) are curved. The axes of the outlet tubes (17) for oxygen and the tubes (10) are inclined in their outlet section to the burner axis.

Der Brenner nach Figur 1 wird wie folgt betrieben:The burner according to FIG. 1 is operated as follows:

Über den Erdgaszuführungsstutzen (7) wird in das Zentralrohr (6) Erdgas eingeführt, das weiter in den Kollektor (8) zum Rohrboden (9) gelangt. Weiterhin verteilt sich das Erdgas auf die Rohre (10) und tritt in den Reaktionsraum aus.Natural gas is introduced into the central pipe (6) via the natural gas feed pipe (7), which gas passes further into the collector (8) to the pipe bottom (9). Furthermore, the natural gas is distributed to the tubes (10) and exits into the reaction space.

Der Sauerstoff wird über den Stutzen für Zuführung von Sauerstoff (2) in den Ringraum zwischen dem Gehäuse (1) und dem Rohrschuß (11) geführt, der Sauerstoff fließt außen um den Kollektor (13) herum, tritt in den Raum zwischen dem weiteren Rohrboden (14) und dem Boden (5) ein und verteilt sich auf die Austrittsrohre für Sauerstoff (17), durch die er in den Reaktionsraum strömt.The oxygen is passed via the oxygen supply pipe (2) into the annular space between the housing (1) and the pipe section (11), the oxygen flows around the outside of the collector (13), enters the space between the further tube sheet (14) and the bottom (5) and distributed on the outlet tubes for oxygen (17), through which it flows into the reaction space.

Über den Stutzen (12) wird Kühlwasser in den Ringraum zwischen dem Zentralrohr (6) und dem Rohrschuß (11) eingeführt. Es umspült den Kollektor (8) und gelangt in den Kollektor (13) zum Rohrboden (14).Cooling water is introduced into the annular space between the central tube (6) and the tube section (11) via the connecting piece (12). It flows around the collector (8) and enters the collector (13) to the tube plate (14).

Das Kühlwasser gelangt in den Ringraum zwischen den Rohren (10) und den Rohrstücken (15). Anschließend durchläuft es den stirnseitigen Spalt zwischen dem Boden (5) und dem gekühlten Boden (16), wobei es sowohl Austrittsrohre für Sauerstoff (17) als auch die Enden der Rohre (10) umspült.The cooling water enters the annular space between the tubes (10) and the pipe sections (15). Then it passes through the frontal gap between the bottom (5) and the cooled bottom (16), where it flows around both exit tubes for oxygen (17) and the ends of the tubes (10).

Daraufhin tritt das Kühlwasser in den Ringraum zwischen dem Gehäuse (1) und seinem äußeren Kühlmantel (3) ein und wird über den Wasseraustrittsstutzen (4) abgeführt.Then, the cooling water enters the annular space between the housing (1) and its outer cooling jacket (3) and is discharged via the water outlet nozzle (4).

Die Besonderheit der Funktion des Gasbrenners entsprechend Figur 2 besteht in folgendem:The peculiarity of the function of the gas burner according to Figure 2 consists in the following:

Der Sauerstoff, der über die Austrittsrohre (17) geleitet wird, und das Erdgas, das über die Rohre (10) zugeführt wird, strömen als zur Brennerachse geneigte Einzelstrahlen aus.The oxygen, which is passed through the outlet pipes (17), and the natural gas, which is supplied via the tubes (10), flow out as a single jet inclined to the burner axis.

Der vorgeschlagene Gasbrenner verfügt über folgende Vorteile:The proposed gas burner has the following advantages:

1. Durch die erfindungsgemäße konstruktive Lösung der Kühlung wird eine hohe Betriebszuverlässigkeit des Brenners erreicht, da sowohl die Rohre (10), in denen das Erdgas zugeführt wird, als auch die Austrittsrohre für Sauerstoff (17) zuverlässig durch das Wasser gekühlt werden und eine Überhitzung dieser Teile bei beliebigen möglichen Betriebsregimen des Gasbrenners praktisch ausgeschlossen ist.1. The inventive design solution of cooling a high operating reliability of the burner is achieved because both the pipes (10), in which the natural gas is supplied, as well as the outlet pipes for oxygen (17) are reliably cooled by the water and overheating these parts is practically excluded in any possible operating regimes of the gas burner.

2. Durch die gewölbte Ausführung des Bodens (5) und des gekühlten Bodens (16) und dadurch, daß die Achsen der Austrittsrohre (17) für Sauerstoff und der Rohre (10) in ihren Austrittsabschnitten zur Brennerachse geneigt ausgerichtet sind, wird eine zusätzliche Erhöhung der Zuverlässigkeit erreicht, da die Kompensation der Wärmebelastung im Metall des gekühlten Mantels, die infolge der Wirkung der Wärmeströme der Brennerflamme entstehen, durch eine gewölbte Oberfläche besser als durch eine ebene Oberfläche erreicht wird.2. By the curved design of the bottom (5) and the cooled bottom (16) and in that the axes of the outlet tubes (17) for oxygen and the tubes (10) are inclined in their exit sections to the burner axis, an additional increase Reliability achieved because the compensation of the heat load in the metal of the cooled shell, which arise due to the effect of the heat fluxes of the burner flame, is achieved by a curved surface better than by a flat surface.

Außerdem wird zusätzlich die Wirtschaftlichkeit des Brenners erhöht, da die Vermischung der Strahlen des Sauerstoffes und des Erdgases durch deren erfindungsgemäße Ausrichtung intensiver erfolgt, was eine vollständigere Reaktion des Sauerstoffes mit dem Erdgas bewirkt.In addition, in addition, the efficiency of the burner is increased, since the mixing of the beams of oxygen and natural gas by their inventive orientation is more intense, causing a more complete reaction of the oxygen with the natural gas.

Claims

1. Gas burner consisting of a housing with a bottom and the housing surrounding cooling jacket, a central tube with a collector having on its front side a tube plate with a number of tubes, and a tube shot, which is arranged in the annular space between the housing and the central tube and with a further collector is connected to the tube bottom, in which tube pieces are arranged so that they encase said tubes, characterized in that the outer cooling jacket (3) by a cooled bottom (16) is closed, at a distance from the bottom (5) is arranged and forms with this a gap, the tubes (10) with their ends directly in the cooled bottom (16) and the pipe pieces (15) are fixed with their ends in the bottom (5), in the bottom (5) and the cooled Bottom (16) through outlet pipes (17) are admitted for oxygen and between the tubes (10) and the pipe sections (15) existing gap with the gap between the bottom (5) and the cooled jacket (16).

2. Gas burner according to claim 1, characterized in that the outlet pipes (17) for oxygen are each arranged on a circular ring around the outlet sections of the tubes (10).

3. Gas burner according to claim 1 and 2, characterized in that the bottom (5) and the cooled bottom (16) are curved and that the axes of the outlet pipes (17) for oxygen and the tubes (10) in their outlet sections to the burner axis are aligned inclined.

For this 2 pages drawings