DE1085634B

DE1085634B - Process for indirect heating of a medium guided through a pipe

Info

Publication number: DE1085634B
Application number: DEC12086A
Authority: DE
Inventors: Arthur Templeton Hunter; Henry John Blaskowski
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1954-11-16
Filing date: 1955-11-11
Publication date: 1960-07-21

Description

Verfahren zur indirekten Erhitzung eines durch eine Leitung geführten Mediums Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur indirekten Erhitzung eines durch eine Leitung geführten Mediums, wie es besonders für die Erzeugung und Überhitzung von Dampf verwendet wird.Process for the indirect heating of a pipe led Medium The invention relates to a method for indirect heating of a medium conducted through a pipe, as it is especially for the generation and overheating used by steam.

Es ist bekannt, exotherme Reaktionen, z. B. das Abbrennen von Koks, in einem Fließbett ablaufen zu lassen, das aktive Katalysatoren enthält. Bei diesem Verfahren wird die entstehende Wärme durch wasserdurchflossene Kühlsysteme abgeführt. Ähnliches gilt für andere chemische Verfahren wie die Fischer-Tropsch-Synthese, die Schieferdestillation und für Trocknungsverfahren. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß innerhalb des aus einer aufgewirbelten Schicht der Katalysatoren bestehenden Fließbettes eine Flamme entsteht und aufrechterhalten wird. Die dadurch erzeugte Wärme wird teilweise durch das Rohrschlangensystem abgeführt. It is known to exothermic reactions, e.g. B. burning coke, to run in a fluidized bed that contains active catalysts. With this one In the process, the heat generated is dissipated by cooling systems through which water flows. The same applies to other chemical processes such as the Fischer-Tropsch synthesis, the shale distillation and for drying processes. All of these procedures are there in common that within a fluidized layer of the catalysts existing fluidized bed creates a flame and is maintained. The thereby generated heat is partially dissipated through the pipe coil system.

Bei Dampferzeugern benötigt man zur Durchführung eines solchen Verfahrens einen Brennraum, der auch als Strahlungskammer bezeichnet wird, weil die Wärme im wesentlichen durch Strahlung an die Wärmeaustauschflächen abgegeben wird. Diesen Brennraum verlassen die heißen Gase, die den größeren Teil des Wärmeinhaltes tragen und ihn im Konvektionsteil des Kessels abgeben. Durch diese Trennung in zwei Räume ergeben sich verhältnismäßig große Baueinheiten. Außerdem muß der Brennstoff mit verhältnismäßig hohen Temperaturen über 1500C C verbrannt werden, um das heute übliche Schmelzen der Asche zu erzwingen. Mit dem Schlackenaustrag durch Schmelzen sind die bekannten Probleme der Verschlackung der Brennkammerwände und der Rohrbündel verbunden, die wiederum geringere Wärmeübergangszahlen und gewisse Korrosions- und Erosionsprobleme zur Folge haben. In the case of steam generators, one needs to carry out such a process a combustion chamber, which is also known as a radiation chamber, because the heat in the is essentially given off by radiation to the heat exchange surfaces. This one The hot gases, which carry the greater part of the heat content, leave the combustion chamber and deliver it in the convection part of the boiler. Because of this separation into two rooms relatively large structural units result. In addition, the fuel must be included relatively high temperatures above 1500C C are burned to the usual today Force melting of the ashes. Are with the slag discharge by melting the known problems of slagging of the combustion chamber walls and the tube bundles connected, which in turn have lower heat transfer coefficients and certain corrosion and Result in erosion problems.

Auch bei der Erfindung sind die Rohrleitungen in einem Fließbett, das aus einer Wirbelschicht besteht, die aus festen Partikeln ausgewirbelt wird, angeordnet. Also in the invention, the pipelines are in a fluidized bed, which consists of a fluidized bed that is swirled out of solid particles, arranged.

Die Wirbelschicht enthält aktive Oxydationskatalysatoren und wird durch einen aufströmenden Gasstrom von geeigneter Geschwindigkeit im Wirbelzustand gehalten, so daß die Partikeln nicht mitgerissen werden, sondern der Gas strom durch einen oberen Spiegel der Schicht austritt. Die Erfindung besteht darin, daß in der Schicht ein Brennstoff-Luft-Gemisch unter Aufrechterhaltung einer unterhalb des Flammpunktes liegenden Temperatur katalytisch vollständig oxydiert wird und Äruaeerzeugung durch die Berührung des Brennstoff-Luft-Gemisches mit den Partikeln des Katalysators erzeugt wird.The fluidized bed contains active oxidation catalysts and is by an upstream gas stream of suitable velocity in the vortex state held so that the particles are not carried away, but the gas stream through an upper mirror of the layer exits. The invention consists in that in the Layer a fuel-air mixture while maintaining one below the The temperature lying at the flash point is catalytically completely oxidized and Äruaegenerations by the contact of the fuel-air mixture with the particles of the catalytic converter is produced.

Bei der Erfindung wird also im Gegensatz zu üblichen Dampferzeugern keine brennende Flamme unterhalten, sondern die Wärmeerzeugung erfolgt durch den katalytischen Oxydationsvorgang. Der Wärmeübergang findet in dem gleichen Raum statt, so daß nicht mehr zwischen Brennraum und Konvektionsraum aufgeteilt werden muß. Schon dadurch ergibt sich eine wesentliche Verkleinerung des Kessels. Es können auch pro Raumeinheit des Kessels größere Wärmemengen erzeugt und hohe Wärmeübergangszahlen zwischen Brennstoff und Medium erzielt werden. Daraus ergibt sich eine weitere Verkleinerung der Heizfläche. Da die Oxydationstemperatur unterhalb der Flammtemperatur des Brennstoffes gehalten wird, werden alle die Probleme vermieden, die sich bei den heute üblichen Kesseln aus dem Schmelzvorgang der Asche ergeben. In the invention, in contrast to conventional steam generators do not maintain a burning flame, but the heat is generated by the catalytic oxidation process. Of the Heat transfer takes place in the same room, so that there is no longer any need to split between the combustion chamber and the convection chamber. This alone results in a significant reduction in size of the boiler. It can the boiler also generates larger amounts of heat per unit of space and high heat transfer coefficients can be achieved between fuel and medium. This results in a further reduction in size the heating surface. Because the oxidation temperature is below the flame temperature of the fuel held, all of the problems that are common today are avoided Boilers result from the melting process of the ashes.

Gemäß weiterer Erfindung ist die Deaktivierungstemperatur des Oxydationskatalysators kleiner als die Flammtemperatur des Brennstoffes, und es wird in der Wirbelschicht so viel Wärme an die Heizfläche abgegeben, daß die Temperatur der Schicht unterhalb der Deaktivierungstemperatur des Katalysators gehalten wird. According to a further invention is the deactivation temperature of the oxidation catalyst lower than the flame temperature of the fuel, and it will be in the fluidized bed so much heat is given off to the heating surface that the temperature of the layer below it the deactivation temperature of the catalyst is maintained.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die erzeugte Dampfmenge durch Änderung der Brennstoffzufuhr geregelt; mindestens wird aber die zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht erforderliche Brennstoffmenge zugeführt. According to a further feature of the invention, the amount of steam generated is regulated by changing the fuel supply; but at least that is necessary for maintenance the fluidized bed required amount of fuel supplied.

Da der Betrieb des Kessels nach der Erfindung unterhalb des Flammpunktes sich abspielt, können auch Gase von Abfallbrennstoffen verwendet werden, die mit Hilfe der üblichen Verbrennungsmethoden schwer oder gar nicht verbrannt werden können. Since the operation of the boiler according to the invention below the flash point waste fuel gases can also be used that are associated with Can be incinerated with difficulty or not at all with the help of conventional incineration methods.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nunmehr an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Im Anschluß daran werden auch die Betriebsbedingungen und die Vorteile der Erfindung im einzelnen erläutert. These and other features of the invention will now be made with reference to the Fig. 1 and 2 described. This is followed by the operating conditions and the advantages of the invention explained in detail.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung für das Verfahren nach der Erfindung. Dabei sind einzelne Teile weggebrochen und die Wirbelschicht ist nicht gezeigt, um die Einzelheiten der Konstruktion erkennbar zu machen; Fig. 2 stellt einen senkrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 dar, und zwar im wesentlichen nach den Linien 2-2 der Fig. 1. Fig. 1 shows a perspective view of an arrangement for the Method according to the invention. Individual parts and the fluidized bed have broken away is not shown to reveal the details of the construction; Fig. 2 shows a vertical section through the arrangement according to FIG. 1, namely essentially along lines 2-2 of FIG. 1.

In Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse, das aus feuerbeständigem Material besteht, bezeichnet. Innerhalb des Gehäuses 10 ist ein Gitter angeordnet, das eine untere Begrenzung und einen Luftverteiler für die Wirbelschicht 14 darstellt. die eine turbulente Oberfläche 16 hat. Die Schicht 14 wird durch Luft aufgewirbelt, die unterhalb der Schicht durch einen Bläser 17 und eine Leitung 19 zugeführt wird. Dabei wird die Luft auf eine gewünschte Temperatur mit Hilfe eines Brenners 18 vorgewärmt, der seinerseits mit Brennstoff und Luft über die Leitungen 20 bzw. 22 gespeist wird. Die Brennstoff- und Luftzufuhr ist mit Hilfe des Ventils 24 regelbar. Die vorgewärmte Luft gelangt von der Leitung 19 in die Füllkammer 25 und passiert das Gitter 12 und wird dadurch gleichmäßig auf dem Querschnitt des Bettes verteilt Dabei wird die Luftgeschwindigkeit durch das Ventil 26 geregelt. In Fig. 1, 10 is the housing, which is made of fire-resistant material exists, designated. Within the housing 10, a grid is arranged, the one represents the lower limit and an air distributor for the fluidized bed 14. the has a turbulent surface 16. The layer 14 is whirled up by air, which is fed below the layer by a blower 17 and a line 19. The air is preheated to a desired temperature with the aid of a burner 18, which in turn is fed with fuel and air via lines 20 and 22, respectively. The fuel and air supply can be regulated with the aid of the valve 24. The preheated Air enters the filling chamber 25 from the line 19 and passes the grille 12 and is thereby distributed evenly over the cross-section of the bed the air speed is regulated by the valve 26.

Brennstoff oder ein Brennstoff-Luft-Gemisch wird über einen Verteiler zugeführt, der unter anderem aus einem Vielfach 30 mit der Zuführungsleitung besteht.Fuel or a fuel-air mixture is supplied through a distributor supplied, which, among other things, consists of a multiple 30 with the supply line.

Anderseits führen von dem Vielfach Verteilerleitungen 34 hinweg, die, über den Querschnitt der Schicht gesehen, in gleichförmigen Abständen angeordnet sind, und zwar unmittelbar oberhalb des Gitters 12. Der Brennstoff strömt durch die vielen Öffnungen, die längs der Verteilerleitungen 34 angeordnet sind, aus und mischt sich mit der vorgewärmten Luft, die durch das Gitter 12 aufwärts in die Schicht 14 strömt.On the other hand, lead away from the multiple distribution lines 34, viewed across the cross-section of the layer, arranged at uniform intervals are, directly above the grid 12. The fuel flows through the multiple openings arranged along the manifold 34 from and mixes with the preheated air flowing up through the grille 12 into the layer 14 flows.

Innerhalb der Wirbelschicht ist eine Rohrgruppe angeordnet, die aus in waagerechter Richtung nebeneinander angeordneten Rohrschlangen 36 besteht. Jede dieser Rohrschlangen besteht aus einem sinusförmig in einer einzigen Ebene gebogenen Rohr und bildet so ein Feld. Der Eingang des Rohres ist mit dem Einlaß verteiler 38 und der Ausgang des Rohres mit dem Ausgangsverteiler 40 mit Hilfe der Verbindungsrohre 42 verbunden. Dem Eingangsverteiler 38 wird das zu erhitzende Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit über die Speiseleitung 44 zugeführt. Um die Verteilung dieser Flüssigkeit auf die verschiedenen Schlangen 36 wirksam steuern zu können, wird der Einlaßverteiler 38 in drei verschiedene Abschnitte geteilt, von denen jeder mit der Speiseleitung 44 über ein Ventil 46 in Verbindung steht. Nach Eintritt in den Verteiler 38 fließt die Flüssigkeit in die Verbindungsrohre 42, deren Eingang mit einer Meßöffnung versehen ist, und von da durch die betreffenden Rohrschlangen und gelangt schließlich über die Verbindungsrohre 42 in die Kopfleitung 40. Von da wird sie zu irgendeiner gewünschten Stelle geleitet. Um eine noch gleichmäßigere Temperaturverteilung vom vorderen zum hinteren Teil der Wirbelschicht zu erreichen, werden die Schlangen mit den Kopfleitungen so verbunden, daß die Strömungsrichtungen der Flüssigkeit durch die Masse hindurch in benachbarten Rohrschlangen einander entgegengesetzt sind. A group of tubes is arranged within the fluidized bed, which consists of there is coils 36 arranged next to one another in the horizontal direction. Every this coiled pipe consists of a sinusoidal curved shape in a single plane Pipe and thus forms a field. The inlet of the pipe is manifold with the inlet 38 and the outlet of the pipe with the outlet manifold 40 by means of the connecting pipes 42 connected. The input manifold 38 is the water to be heated or another suitable liquid is supplied via the feed line 44. To the distribution of this To be able to effectively control fluid on the various snakes 36, the Inlet manifold 38 is divided into three distinct sections, each with the feed line 44 via a valve 46 is in communication. After entering the Distributor 38 flows the liquid into the connecting pipes 42, whose inlet with a measuring opening is provided, and from there through the relevant coils and finally reaches the head line 40 via the connecting pipes 42. From there directed them to any desired location. About an even more even temperature distribution Reaching from the front to the rear of the fluidized bed will be the snakes connected to the head lines so that the directions of flow of the liquid opposite to each other through the mass in adjacent pipe coils are.

Die Verbrennungsgase, die durch die katalytische Oxydation des Brennstoffs innerhalb der Wirbelschicht 14 entstehen, können nach ihrem Austritt aus der Schicht an der Oberfläche 16 in nicht dargestellter Weise über zusätzliche Wärmeaustauschflächen geführt werden oder durch eine Wirbelschicht neutralen Materials geleitet werden, in dem Wärmeaustauschflächen angeordnet sind, um dadurch die Temperatur der Gase weiter herabzusetzen, ehe sie dem Schornstein zugeleitet werden. The combustion gases produced by the catalytic oxidation of the fuel within the fluidized bed 14 can arise after they emerge from the layer on the surface 16 in a manner not shown via additional heat exchange surfaces be guided or passed through a fluidized bed of neutral material, in which heat exchange surfaces are arranged to thereby reduce the temperature of the gases further decrease before they are fed to the chimney.

Um feine Teile, z. B. kleine Partikeln des Katalysators, die aus der Wirbelschicht ausgetreten sind, oder Ascheteilchen, die bei der Oxydation von Asche enthaltenden Brennstoffen entstehen, aufzusammeln, kann in nicht dargestellter Weise ein Zyklonseparator vorgesehen sein. To fine parts, e.g. B. small particles of the catalyst, which from the fluidized bed have leaked, or ash particles that occur in the oxidation of Ash-containing fuels arise, to collect, can in not shown Way a cyclone separator can be provided.

Beim Betrieb des Systems nach Fig. 1 wird bei der Einschaltung der Vorwärmbrenner 18 gezündet und die heiße vorgewärmte Luft aufwärts durch die Schicht getrieben, um sie, die ganz oder zum Teil aus Partikeln eines Oxydationskatalysators besteht, auf eine Temperatur von 420 bis 600" C zu bringen. Bei dieser Temperatur findet die Oxydation des anschließend zugeführten Brennstoff-Luft-Gemisches in genügendem Umfange statt, um eine minimale Betriebstemperatur des Katalysators aufrechtzuerhalten. Diese minimale Betriebstemperatur schwankt etwas je nach der Aktivität des Katalysators. Allgemein kann gesagt werden, daß die minimale Betriebstemperatur bei gegebenen Betriebsbedingungen um so kleiner ist, je größer die Aktivität des Katalysators ist. Während der Vorwärmperiode muß die Schicht nicht unbedingt aufgewirbelt sein. Für bestimmte Fälle kann es sogar vorteilhaft sein, insbesondere im Hinblick auf einen etwaigen Wärmeverlust, die Masse mit verhältnismäßig geringem Gasstrom in ihrem statischen Zustand vorzuwärmen. When operating the system of FIG. 1, when the Preheat burner 18 ignited and the hot preheated air up through the bed driven to them, wholly or partly from particles of an oxidation catalyst consists to bring to a temperature of 420 to 600 "C. At this temperature there is sufficient oxidation of the subsequently supplied fuel-air mixture Extent instead of in order to maintain a minimum operating temperature of the catalytic converter. This minimum operating temperature will vary somewhat depending on the activity of the catalyst. In general it can be said that the minimum operating temperature given The greater the activity of the catalyst, the smaller the operating conditions is. The layer does not necessarily have to be whirled up during the preheating period. In certain cases it can even be beneficial, especially with regard to any heat loss, the mass with relatively low gas flow in to preheat their static state.

Nachdem die Schicht auf die untere Aktivierungstemperatur des Katalysators bei den gewählten Betriebsbedingungen vorgewärmt wurde, wird ihr Brennstoff über die Verteilerleitungen 34 zugeführt. After the layer on the lower activation temperature of the catalyst Has been preheated at the selected operating conditions, your fuel will be over the distribution lines 34 supplied.

Dabei wird die zugeführte Menge so eingestellt, daß die Wirbelschicht erhalten bleibt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch, das so erzeugt wurde, reagiert katalytisch an der Oberfläche des Katalysators, so daß der Brennstoff oxydiert und innerhalb der Schicht Hitze erzeugt wird. Gleichzeitig wird Wasser, Dampf oder eine andere Flüssigkeit, die erhitzt werden soll, durch die Schlangen 36 hindurchgeführt. Dabei nimmt die Flüssigkeit Wärme von der Schicht auf und wird selbst erhitzt. Die Gase, die aus der Schicht austreten und eine erhöhte Temperatur von z. B. 315 bis 6000 C haben, können einem weiteren Wärmeentzug unterworfen werden, und zwar auf irgendeine gewünschte Weise, ehe sie durch einen Schornstein der Atmosphäre zugeführt werden.The amount added is adjusted so that the fluidized bed preserved. The fuel-air mixture thus generated reacts catalytically on the surface of the catalyst so that the fuel is oxidized and inside heat is generated in the layer. At the same time is water, steam or another Liquid to be heated is passed through the coils 36. Included the liquid absorbs heat from the layer and is heated itself. The gases which emerge from the layer and an elevated temperature of e.g. B. 315 to 6000 C can be subjected to further heat extraction, to any one desired manner before they are discharged into the atmosphere through a chimney.

Die minimal erforderliche Tiefe der Wirbelschicht, die für einen wirtschaftlichen Betrieb erforderlich ist, wird von einer Anzahl von Faktoren beeinflußt, und zwar in der Hauptsache durch die Menge des zugeführten Brennstoffes und der zugeführten Luft sowie durch die Aktivität des Katalysators. Im allgemeinen kann man sagen, daß, je weniger aktiv der Katalysator und je größer die durch die Schicht hindurchgeführte Brennstoffmenge ist, desto größer auch die Höhe der Wirbelschicht ist, die für die vollständige Oxydation des Brennstoffes erforderlich ist Die minimale Höhe der Flüssigkeitssäule ist auch abhängig davon, wie dicht innerhalb der Schicht die Wärmeaustauschflächen angeordnet sind, um die gewünschte Betriebstemperatur unter bestimmten Bedingungen oder Bereichen von Bedingungen zu erreichen. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren kann allgemein gesagt werden, daß die Höhe der Wirbelschicht von minimal 0,15 m bis höchstens 0,9 m oder 1,2 m schwankt. The minimum required depth of the fluidized bed for a economic operation is required is influenced by a number of factors, and mainly by the amount of fuel supplied and the supplied air as well as by the activity of the catalyst. In general, can it is said that the less active the catalyst and the larger the through the layer The amount of fuel passed through, the greater the height of the fluidized bed required for complete oxidation of the fuel. The minimum The height of the liquid column is also dependent on how densely it is within the layer the heat exchange surfaces are arranged to the desired operating temperature to achieve under certain conditions or ranges of conditions. Under Consideration of these factors can generally be said that the height of the fluidized bed fluctuates from a minimum of 0.15 m to a maximum of 0.9 m or 1.2 m.

Die Schicht muß nicht vollständig aus Partikeln eines Oxydationskatalysators bestehen, sondern es können auch Partikeln eines anderen, im wesentlichen neutralen Materials enthalten sein. Solche Partikeln sind z. B. Sand, Ton, geschmolzene Silikate u. dgl. The layer does not have to consist entirely of particles of an oxidation catalyst exist, but there can also be particles of another, essentially neutral Materials to be included. Such particles are e.g. B. sand, clay, fused silicates and the like

Der Einschluß solcher Partikeln in die Schicht verkleinert die Aktivität der Wirbelschicht. Dies ist aber in manchen Fällen erwünscht, z. B. wenn ein hochaktiver Katalysator benutzt wird, der nur eine Wirbelschicht geringer Höhe verlangt, z. B. 0,23 m. In diesen Fällen kann man ausreichende katalytische Oberflächen nur so erzielen, weil sonst die Heizaustauschflächen nicht dicht genug nebeneinanderliegen, um die gewünschte Temperatur bei gegebenen Bedingungen für die Wirbelschicht aufrechtzuerhalten.The inclusion of such particles in the layer reduces the activity the fluidized bed. However, this is desirable in some cases, e.g. B. if a highly active Catalyst is used which requires only a low height fluidized bed, e.g. B. 0.23 m. In these cases, sufficient catalytic surfaces can only be achieved in this way because otherwise the heat exchange surfaces will not be close enough to each other, to maintain the desired temperature under given conditions for the fluidized bed.

Die Steuerung der Temperatur ist ein wesentlicher Faktor des Verfahrens, weil die Aktivität des Oxydationskatalysators aufrechterhalten werden muß, also seine Deaktivierungstemperatur nicht unterschritten werden darf. Diese Deaktivierungstemperatur kann bei den obenerwähnten Katalysatoren z. B. zwischen 820 und 11000 C schwanken. Praktisch wird die Steuerung der Temperatur der Schicht in der Hauptsache dadurch erzielt, daß die innerhalb der Schicht angeordnete Wärmeaustauschfläche genügend dicht gewählt wird bei einer gegebenen Wärmezufuhr. Dabei wird so geregelt, daß die Temperatur der Schicht immer unterhalb der Deaktivierungstemperatur des Katalysators, aber oberhalb seiner minimalen Aktivierungstemperatur liegt. Je größer die Wärmezufuhr zu der Schicht (ausgedrückt z. B. in cbm eines bestimmten Brennstoff-Luft-Gemisches je sec und je qm des Querschnittes der Schicht) ist, um so größer muß die Dichte der Wärmeaustauschfläche innerhalb der Schicht sein (ausgedrückt z. B. in qm von Wärmeaustauschfläche je cbm Volumen der Schicht), um die erforderliche Wärmeabfuhr zu erzielen und die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten. Für eine hestimmte Wärmezufuhr zu der Schicht hängt die Dichte der Wärmeaustauschfläche auch von dem Wärmeübergangskoeffizienten an der Wärmeaustauschfläche und von der mittleren Temperatur der Flüssigkeit in den Wärmeanstauschrohren ab. Wenn die Anordnung beispielsweise zur Erhitzung von Wasser auf 770 C benutzt wird, so wird bei einer bestimmten Wärmezufuhr weniger Wärmeaustausch fläche benötigt, um die vorbestimmte Temperatur der Schicht aufrechtzuerhalten, als wenn man die Anordnung zur Überhitzung von Dampf auf eine Temperatur von 5350 C benutzt. Unter den üblichen Bedingungen, bei denen ein Brennstoff-Luft-Gemisch etwa im theoretischen Verhältnis innerhalb der Schicht oxydiert wird, würde die Temperatur der Schicht ohne Kühlung Flammtemperaturen in der Größenordnung von 16600 C erreichen. Wenn man Wärmeaustauschflächen in geeignetem Umfange innerhalb der Schicht anbringt und die Wärme über die umlaufende Flüssigkeit abführt, kann die Temperatur der Schicht unterhalb der gewünsten Grenze, nämlich unterhalb der Deaktivierungstemperatur des Katalysators gehalten werden, z. B. in der Größenordnung von 535 bis 8200 C. Controlling the temperature is an essential factor in the process, because the activity of the oxidation catalyst must be maintained, so its deactivation temperature must not be fallen below. This deactivation temperature can in the above-mentioned catalysts, for. B. fluctuate between 820 and 11000 C. In this way, the control of the temperature of the layer becomes practical in the main achieved that the heat exchange surface arranged within the layer is sufficient dense is chosen for a given heat input. It is regulated so that the temperature of the layer always below the deactivation temperature of the catalyst, but is above its minimum activation temperature. The greater the heat input to the layer (expressed e.g. in cbm of a certain fuel-air mixture per sec and per square meter of the cross-section of the layer), the greater the density must be the heat exchange area within the layer (expressed e.g. in qm of Heat exchange area per cbm volume of the layer) to the required heat dissipation to achieve and maintain the desired temperature. For one of them The density of the heat exchange surface also depends on the heat input to the layer Heat transfer coefficients at the heat exchange surface and from the mean temperature the liquid in the heat accumulation pipes. For example, if the arrangement is used to heat water to 770 C, it will be at a certain heat input less heat exchange surface is required to maintain the predetermined temperature of the layer as if one were to place the arrangement for superheating steam on a Temperature of 5350 C used. Under the usual conditions in which a fuel-air mixture is oxidized approximately in the theoretical ratio within the layer, the Temperature of the layer without cooling Flame temperatures in the order of 16,600 Reach C. If you have heat exchange surfaces to a suitable extent within the Applying a layer and dissipating the heat via the circulating liquid, the Temperature of the layer below the desired limit, namely below the deactivation temperature of the catalyst are held, e.g. B. in the order of 535 to 8200 C.

Die Regulierung der Ausgangsleistung der Anordnung kann durch Änderung des Stromes des Brennstoffgemisches je Querschnittseinheit der Schicht geregelt werden. Bei einer gegebenen Anordnung ist eine derartige Regelung jedoch dadurch begrenzt, daß einerseits die Schicht im aufgewirbelten Zustand und andererseits die Temperatur der Schicht innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden müssen. Diese sind gegeben durch die unterste Aktivierungstemperatur des Katalysators und andererseits die obere Deaktivierungstemperatur des Katalysators. So kann bei Spitzenlasten der Strom des Brennstoffgemisches durch die Schicht bis zu dem Punkt erhöht werden, bei dem die Schicht die höchstzulässige Betriebstemperatur erreicht, oder bis zu dem Punkt, bei dem die maximale Wirbelgeschwindigkeit erreicht ist, je nachdem, welche dieser begrenzenden Bedingungen zuerst unter den besonderen Betriebsverhältnissen erreicht wird. Bei minimalen Lasten kann der Strom des Brennstoffgemisches durch die Schicht vermindert werden, bis die minimal zulässige Temperatur der Schicht oder die minimale Wirbelgeschwindigkeit erreicht ist. Auch hier kommt es darauf an, welche begrenzende Bedingung zuerst eintritt. The regulation of the output power of the arrangement can be changed of the flow of the fuel mixture per cross-sectional unit of the layer is regulated will. However, given an arrangement, such regulation is thereby limited that on the one hand the layer in the whirled up state and on the other hand the The temperature of the layer must be kept within certain limits. These are given by the lowest activation temperature of the catalyst and on the other hand the upper deactivation temperature of the catalyst. So at peak loads the Flow of fuel mixture through the bed can be increased to the point at which the layer reaches the maximum permissible operating temperature, or up to the point at which the maximum vortex velocity is reached, depending on which of these limiting conditions first under the particular operating conditions is achieved. With minimal loads, the fuel mixture can flow through the layer can be decreased until the minimum allowable temperature of the layer or the minimum vortex speed is reached. Here, too, it depends which limiting condition occurs first.

Es ist auch möglich, die Wärmezu- und -abfuhr zu der Anordnung zu ändern, indem man die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches, das der Schicht zugeführt wird, ändert. Wenn man z. B. den Betrag der Überschuß luft ändert, kann die Wärmezufuhr unabhängig von der Wirbelgeschwindigkeit geändert werden. Bei wirtschaftlicher Betriebsweise jedoch, bei der größter Wirkungsgrad erwünscht ist, sollte die Menge der Überschuß luft auf dem Minimum gehalten werden, das für eine genügende Oxydation des Brennstoffes ausreicht. Bei dem Verfahren nach der Erfindung, bei dem die Oxydation des Brennstoffes katalytisch erfolgt, genügt schon geringe Überschußluft, z. B. 2 bis 5 ovo im Gegensatz zu 10 bis 30°/o bei den heute üblichen Kesseln, um vollständige Oxydation des Brennstoffes zu erzielen. It is also possible to supply and dissipate heat to the arrangement change by changing the composition of the fuel-air mixture that is the layer is fed changes. If you z. B. the amount of excess air changes, can the heat input can be changed independently of the vortex speed. With economic However, when operating in which the greatest efficiency is desired, the amount should the excess air must be kept to the minimum, which is sufficient for a sufficient oxidation of fuel is sufficient. In the method according to the invention, in which the oxidation of the fuel takes place catalytically, even a small excess air is sufficient, z. B. 2 to 5 ovo as opposed to 10 to 30 ° / o in the boilers customary today, in order to be complete To achieve oxidation of the fuel.

Beispiele für Oxydationskatalysatoren, die besonders für das Verfahren nach der Erfindung geeignet sind, sind aktivierte Formen von Metalloxyden, die mit einer geringen Menge eines feinverteilten Metalls imprägniert sind. Geeignet sind z. B. Oxyde aus Aluminium, Beryllium, Thorium, Zirkonium oder Magnesium oder Mischungen dieser Oxyde. Imprägniert werden die Oxyde oder Oxydmischungen mit kleinen Mengen feinverteilten Metalls, z. B. mit Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Silber, Kupfer, Chrom, Magnesium, Nickel, Kobalt. Man kann auch Kombinationen dieser Metalle, z. B. Chrom-Silber, Chrom-Kupfer oder Kupfer-Magnesium verwenden, die sich als besonders geeignet herausgestellt haben. Bekanntlich besitzen die aktivierten Formen dieser Metalloxyde, wie z. B. aktivierte Tonerde, einen porösen Aufbau mit einem großen Volumen der Poren und damit einer großen Oberfläche. Die aktivierte Form wird durch gesteuerten Wasserentzug einer wasserenthaltenden Form des Oxyds hergestellt. Examples of oxidation catalysts that are particularly useful for the process are suitable according to the invention are activated forms of metal oxides with impregnated with a small amount of a finely divided metal. Are suitable z. B. Oxides of aluminum, beryllium, thorium, zirconium or magnesium or mixtures these oxides. The oxides or oxide mixtures are impregnated with small amounts finely divided metal, e.g. B. with platinum, palladium, rhodium, ruthenium, silver, Copper, chromium, magnesium, nickel, cobalt. You can also use combinations of these metals, z. B. use chrome-silver, chrome-copper or copper-magnesium, which are particularly have proven suitable. It is well known that the activated forms have this Metal oxides, e.g. B. activated alumina, a porous structure with a large Volume of the pores and thus a large surface. The activated form is through controlled dehydration of a water-containing form of the oxide produced.

Dabei ist eine Steuerung der Temperatur während des Wasserentzugs erforderlich, um die Zerstörung der Struktur der Poren zu verhindern. Aktivierte Tonerde z. B. kann durch Niederschlagen eines wässerigen Tonerdegels aus der Lösung eines Aluminiumsalzes hergestellt werden. Dieses Gel wird dann getrocknet und anschließend sorgfältig bei einer Temperatur unterhalb 11000 C erhitzt, um das hydrierte Wasser auszutreiben und ein teilweise oder im wesentlichen wasserfreies Oxyd herzustellen, das auch als Gamma-Tonerde bezeichnet wird. Katalytisch aktive Tonerde kann auch aus dem in der Natur vorkommenden Bauxit hergestellt werden, das hydrierte Tonerde enthält. Dies geschieht durch Ausscheiden der Unreinheiten, z. B. Eisen und Silikate, Erhitzung bei Temperaturen unterhalb 11000 C zur Austreibung des hydrierten Wassers. Im Gegensatz zu der aktivierten Form besitzen andere Formen der Tonerde und ähnlicher Oxyde, z. B. die sogenannte Alpha-Tonerde, die auch als Korund bezeichnet wird oder als Alundum im Handel ist, verhältnismäßig dichten Aufbau und haben selbst und in Verbindung mit Metallen geringe oder gar keine Oxydationsaktivität.There is a control of the temperature during the dehydration required to prevent the destruction of the structure of the pores. Activated Alumina z. B. can by precipitating an aqueous alumina gel from the solution of an aluminum salt. This gel is then dried and then carefully heated at a temperature below 11000 C to produce the hydrogenated water drive out and produce a partially or substantially anhydrous oxide, which is also known as gamma clay. Catalytically active clay can also from the naturally occurring bauxite are made, the hydrogenated alumina contains. This is done by eliminating the impurities, e.g. B. iron and silicates, Heating at temperatures below 11000 C to expel the hydrogenated water. In contrast to the activated form, have other forms the clay and similar oxides, e.g. B. the so-called alpha clay, which is also called Corundum is called or is commercially available as alundum, relatively dense structure and have little or no oxidative activity by themselves and in connection with metals.

Die Metallmenge, die zur Imprägnation des aktivierten Oxyds benutzt wird, kann erheblich schwanken, und die optimale Menge hängt zu einem gewissen Grade von dem gewählten Metall ab. Im Falle des Platins oder Palladiums z. B. sind nur geringe Mengen nötig, um einen Oxydationskatalysator sehr guter Aktivität zu erzeugen. Man benötigt beispielsweise 0,1 bis 10/o des Gewichts des aktivierten Metalloxydes. Bei anderen Stoffen, z. B. einer Silber-Chrom-Kombination, ist ein etwas höherer Prozentsatz des Metalls, z. B. zwischen 2 und 5e/, wünschenswert. The amount of metal used to impregnate the activated oxide can vary considerably, and the optimal amount depends to some extent on the chosen metal. In the case of platinum or palladium e.g. B. are only small amounts necessary to produce an oxidation catalyst with very good activity. For example, 0.1 to 10 / o of the weight of the activated metal oxide is required. For other substances, e.g. B. a silver-chromium combination is a slightly higher one Percentage of metal, e.g. B. between 2 and 5e /, is desirable.

Die Imprägnierung des aktiven Oxyds kann auf irgendeine Weise herbeigeführt werden, die eine feine Verteilung des Metalls auf der Oberfläche des Oxyds erzeugt; am besten geschieht dies, indem das Metalloxyd, z. B. die aktivierte Tonerde, in die Lösung eines Salzes des gewünschten Metalls getaucht und dann dieses Salz zersetzt wird. Aktivierte Tonerde z. B. kann in eine 1°/oige (Gewicht) wäßrige Lösung einer Chlor-Platin-Säure getaucht werden. The impregnation of the active oxide can be brought about in any way which creates a fine distribution of the metal on the surface of the oxide; this is best done by adding the metal oxide, e.g. B. the activated alumina, in immersed the solution of a salt of the desired metal and then decomposes this salt will. Activated clay e.g. B. can be in a 1% (weight) aqueous solution Chlorine-platinic acid.

Es wird dann getrocknet und das Platinsalz in metallisches Platin durch Erhitzung umgewandelt.It is then dried and the platinum salt turns into metallic platinum converted by heating.

Durch diese Imprägnation wird das Platin auf die Oberfläche der Tonerde äußerst fein verteilt.This impregnation causes the platinum to stick to the surface of the clay extremely finely divided.

Die GröBe der Partikeln, aus denen die Schicht gebildet wird, kann über einen großen Bereich schwanken, z. B. zwischen einer Partikelgröße in der Größenordnung von 100 bis 200 Mikron, wie sie gewöhnlich in der Technik aufgewirbelter Schichten benutzt werden, bis zu Partikeln, die wesentlich größer sind, z. B. bis zu 500 oder sogar 5000 Mikron. The size of the particles from which the layer is formed can be vary over a wide range, e.g. B. between a particle size of the order of magnitude from 100 to 200 microns commonly found in the fluidized film art be used up to particles that are much larger, e.g. B. up to 500 or even 5000 microns.

Die Oberflächengeschwindigkeit (die lineare Geschwindigkeit des verflüssigenden Gasstromes in einem anderen Gehäuse, berechnet auf normale Bedingungen), die notwendig ist, um die Schicht in einer verflüssigten Bedingung zu halten, schwankt natürlich mit der Größe der Partikeln. Für aufgewirbelte Schichten, die Partikeln in der Größenordnung von 100 bis 200 Mikron enthalten, beträgt dieseGeschwindigkeit 0,3 bis 0,6 m/sec. Mit steigender Größe steigt die Geschwindigkeit, z. B. für Partikeln in der Größenordnung von 5000 Mikron auf 6 mlsec. Die höchste Temperatur, bei der Katalysatoren der erwähnten Art benutzt werden können, schwankt etwas je nach der Art des verwendeten Katalysators.The surface velocity (the linear velocity of the liquefying Gas flow in another housing, calculated on normal conditions) that is necessary is to keep the layer in a liquefied condition, naturally fluctuates with the size of the particles. For dispersed layers, the particles in the order of magnitude from 100 to 200 microns, this speed is 0.3 to 0.6 m / sec. With increasing size, the speed increases, e.g. B. for particles of the order of magnitude from 5000 microns to 6 mlsec. The highest temperature at which catalysts of the mentioned Type varies somewhat depending on the type of catalyst used.

Diese Temperaturen bewegen sich jedoch in Bereichen unterhalb von 11000 C. Für einen Platinkatalysator auf Tonerde z. B. liegt die höchste Betriebstemperatur in der Größenordnung zwischen 980 und 11000 C.However, these temperatures are in the range below 11000 C. For a platinum catalyst on alumina z. B. is the highest operating temperature on the order of between 980 and 11000 C.

Ein anderer Katalysator, der auch aus Tonerde besteht, aber mit einer Metallkombination, z. B.Another catalyst that is also made of alumina but with one Metal combination, e.g. B.

Chrom-Silber oder Cbrom-Kupfer imprägniert ist, wird bei Temperaturen in der Größenordnung von 8750 C inaktiv.Chromium-silver or chromium-copper is impregnated at temperatures on the order of 8750 C inactive.

Allgemein sei festgestellt, daß für den Zweck der Erfindung Oxydationskatalysatoren mit den folgenden Eigenschaften verwendbar sind: Gute Aktivität, d. h. die Fähigkeit, die Oxydation von Brennstoffen in erheblichem Umfange bei verhältnismäßig geringen Betriebstemperaturen, z. B. zwischen 315 und 535" C, zu fördern in Verbindung mit der Fähigkeit, auch bei höheren Temperaturen, z.B. zwischen 615 und 9800 C, betriebsfähig zu bleiben, ohne inaktiv zu werden. In general, it should be noted that, for the purpose of the invention, oxidation catalysts having the following properties are useful: good activity, i. H. the ability, the oxidation of fuels to a considerable extent at a relatively low level Operating temperatures, e.g. B. between 315 and 535 "C, to promote in connection with the ability also at higher temperatures, e.g. between 615 and 9800 C. to stay without becoming inactive.

Schließlich ist eine gute physikalische Stabilität erforderlich, z. B. Widerstandsfähigkeit gegen Erosion, Abnutzung und andere Arten der Zerstörung.Finally, good physical stability is required, e.g. B. Resistance to erosion, wear and tear and other types of destruction.

Als geeignete Brennstoffe für den Betrieb mit Wirbelschichten, die aus Oxydationskatalysatoren bestehen, können z. B. natürliche Gase, Wassergas, Generatorgas usw., sein. Es können aber auch flüssige Brennstoffe, wie Brennöle, und feinverteilte feste Brennstoffe, wie Kohlenstaub, oder feste Brennstoffe, wie Kohle, verwendet werden, sollte der Brennstoff vorzugsweise zunächst in einem feinverteilten Zustand übergeführt werden, ehe er der Schicht zugeführt wird. Bei Ölen z. B. sollte zunächst für eine Zerstäubung oder Verdampfung gesorgt werden, um schnelle und vollständige Oxydation an der Oberfläche des Katalysators zu erzielen. Bei Kohle oder anderen festen Brennstoffen sollte Staub von einem Ausmahlungsgrad von mindestens 640u Maschen pro cm2 verwendet werden, um eine günstige katalytische Reaktion zu erzielen. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, Brennstoffgemische zuzuführen, z. B. ein Gemisch von Kohle mit einem Brenngas. As suitable fuels for operation with fluidized beds, the consist of oxidation catalysts, z. B. natural gases, water gas, generator gas etc., be. However, liquid fuels such as fuel oils and finely divided fuels can also be used solid fuels such as pulverized coal or solid fuels such as coal are used the fuel should preferably initially be in a finely divided state be transferred before it is fed to the shift. For oils such. B. should initially atomization or evaporation can be provided to be quick and complete To achieve oxidation on the surface of the catalyst. With coal or others Solid fuel should have a dust of at least 640u mesh per cm2 can be used to achieve a favorable catalytic reaction. In In some cases it may be desirable to add fuel mixtures, e.g. B. a mixture of coal with a fuel gas.

Der Brennstoff kann vorher mit der für die Oxydation nötigen Luft gemischt werden, kann aber auch der Wirbelschicht durch unmittelbare Einspritzung zugeführt werden. Das letztere geschieht mit Hilfe von Verteilungsanordnungen, die, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, in der Schicht angeordnet sind.The fuel can beforehand with the air necessary for the oxidation can be mixed, but also the fluidized bed by direct injection are fed. The latter is done with the help of distribution arrangements that, as shown in the exemplary embodiment, are arranged in the layer.

Obgleich man üblicherweise atmosphärische Luft bei der Erfindung verwenden wird, sei darauf hingewiesen, daß auch andere sauerstoffhaltige Gase, wie z. B. mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Mischungen von Luft und Rauchgasen oder sogar reiner Sauerstoff, verwendet werden können. Der Ausdruck »Luft« in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich daher auch auf diese anderen sauerstoffhaltigen Gase. Although one usually uses atmospheric air in the invention is used, it should be noted that other gases containing oxygen, such as B. oxygen-enriched air or mixtures of air and flue gases or even pure oxygen, can be used. The term "air" in this The description and in the claims therefore also relates to these other oxygen-containing ones Gases.

Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet auch wirtschaftlich mit Abfallgasen geringen Wärmeinhalts, die nur schwer oder gar nicht mit der Flamme verbrannt werden können. Solche Abfallgase entstehen z. B. beim Abbrennen der Koksablagerung bei den Crackkatalysatoren der Regenerationsöfen der katalytischen Crackprozesse bei kontrollierten Temperaturbedingungen. Diese Gase verlassen den Regenerationsofen gewöhnlich bei einer Temperatur von 435Q C und enthalten 3 bis 8°/o Kohlenoxyd. Da diese Mischungen nicht entflammbar sind, sind sie mit der Flamme nur brennbar, wenn sie vorher auf sehr hohe Temperaturen, z. B. 1200' bis 14400 C, erhitzt werden. The method according to the invention also works economically Waste gases with a low heat content that have difficulty or not at all with the flame can be burned. Such waste gases arise z. B. when burning off the coke deposit in the cracking catalysts of the regeneration furnaces of the catalytic cracking processes under controlled temperature conditions. These gases leave the regeneration furnace usually at a temperature of 435 ° C. and contain 3 to 8 per cent. carbon monoxide. Since these mixtures are not flammable, they are only combustible with the flame, if they were previously exposed to very high temperatures, e.g. B. 1200 'to 14400 C, are heated.

Solche Brennstoffgemische können jedoch vollständig wirtschaftlich nach dem Verfahren nach der Erfindung bei sehr viel niedrigeren Temperaturen oxydiert werden.However, such fuel mixtures can be completely economical oxidized by the process of the invention at much lower temperatures will.

Das Verfahren nach der Erfindung wird seine hauptsächliche Anwendung bei der Erzeugung und Überhitzung von Dampf finden, um die üblichen Kessel zu ersetzen. Es kann aber auch zur indirekten Erhitzung anderer Flüssigkeiten verwendet werden, z. B. zur Erzeugung heißen Wassers für häusliche, gewerbliche und industrielle Zwecke oder für die Vorwärmung von Öl, wie es in Petroleumraffinerien üblich ist, ehe das Öl den Destillationstürmen oder anderen Einheiten zugeführt wird. The method according to the invention becomes its main application found in the generation and superheating of steam to replace the usual boilers. But it can also be used for indirect heating of other liquids, z. B. to produce hot water for domestic, commercial and industrial purposes or for preheating oil, as is customary in petroleum refineries, before that Oil is fed to the distillation towers or other units.

Die Erfindung ermöglicht in einem wirtschaftlichen und praktischen Umfange die Erregung größerer Wärmemengen, als sie beim Betrieb normaler Kesselbrennkammern erzielt werden können. Mit Katalysatoren der oben beschriebenen Art können z. B. Wärmemengen in der Größenordnung von 890000 bis 8 900000 kcal je cm3 des Volumens der Wirbelschicht und pro Stunde gut erreicht werden. Es ist auch eine Wärmeerzeugung oberhalb dieser Werte möglich. Die erzeugte Wärmemenge je Raumeinheit des Volumens der Schicht hängt von der Aktivität des Katalysators ab. Je aktiver der Katalysator, desto größere Wärmemengen können im allgemeinen erzeugt werden. The invention enables in an economical and practical Extend the excitation of larger amounts of heat than when operating normal boiler combustion chambers achieved can be. With catalysts of the type described above, for. B. Amounts of heat of the order of 890,000 to 8,900,000 kcal per cm3 of the volume of the fluidized bed and can be easily reached per hour. There is also a generation of heat above this Values possible. The amount of heat generated per unit of space depends on the volume of the layer on the activity of the catalyst. The more active the catalyst, the larger Amounts of heat can generally be generated.

Nimmt man hinzu, daß innerhalb der Wirbelschicht beispielsweise Wärmeübergangszahlen von 81 bis 190kcal/m2 der Wärmeaustauschfläche je Grad Temperaturdifferenz und je Stunde im normalen Betrieb erzielt werden können, so ergibt sich eine erhebliche Verminderung der Größe des Kessels.If one adds that, for example, heat transfer coefficients within the fluidized bed from 81 to 190kcal / m2 of the heat exchange surface per degree of temperature difference and depending Hour can be achieved in normal operation, the result is a considerable Reduction in the size of the boiler.

Das nachstehende Beispiel beleuchtet die Erfolge, die durch die Erfindung erreichbar sind. Es wurde ein Katalysator benutzt, der aus Körnern aktivierter Tonerde besteht, die mit 0,2 Gewichtsprozent Platin imprägniert sind. Die Körner haben die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser und einer Länge von etwa 2,18mm. In einem zylindrischen Behälter war eine Schicht solcher Körner enthalten, die im Ruhezustande eine Höhe von 225 mm hatten. Brennstoff-Luft-Gemisch aus Stadtgas oder Propan mit etwa 2°/o Überschußluft wurden durch die Schicht geführt, und zwar mit einer für den Wirbelzustand ausreichenden Geschwindigkeit, um die Schicht im kochenden oder verflüssigten Zustand zu halten. Die Oberflächengeschwindigkeit durch die Schicht hindurch betrug etwa 2,11 m/sec. Die Höhe der Schicht im Wirbelzustand betrug etwa 270mm. In der Schicht war eine Wärmeaustauschfläche, die aus einer zylindrischen Schlange bestand, vorgesehen, durch die Wasser mit verschiedenen Geschwindigkeiten zur Erzeugung von heißem Wasser oder zur Erzeugung von Dampf hindurchgeführt wurde. Durch geeignete Anordnung der Wärmeaustauschfläche innerhalb der Schicht wurde die Temperatur der Schicht innerhalb der Grenzen 610 bis 8580 C gehalten. Unter diesen Bedingungen wurde vollständige Oxydation des Brennstoffes innerhalb der Schicht an der Oberfläche des Katalysators erreicht. Die erzeugte Wärmemenge betrug ungefähr 8 010000 kcal/m5 des Volumens der Schicht je Stunde. Der Wärmeübergangskoeffizient zur Rohrschlange lag in der Größenordnung von 95 bis 132 kcal/m2 der Schlangenfläche je Grad der Temperaturdifferenz zwischen der Schicht und der Flüssigkeit im Rohr je Stunde. The following example highlights the successes brought about by the invention are attainable. A catalyst consisting of activated alumina grains was used consists, which are impregnated with 0.2 weight percent platinum. The grains have that Shape of a cylinder with a diameter and a length of about 2.18mm. In one The cylindrical container contained a layer of such grains, which were at rest had a height of 225 mm. Fuel-air mixture of town gas or propane with about 2 per cent excess air was passed through the bed with one for the vortex state sufficient speed to make the layer in the boiling or boiling to keep liquefied state. The surface speed through the layer through was about 2.11 m / sec. The height of the layer in the vortex was about 270mm. In the layer there was a heat exchange surface consisting of a cylindrical Queuing existed, provided, through the water at various speeds was passed through to generate hot water or to generate steam. By suitable arrangement of the heat exchange surface within the layer, the Temperature of the layer kept within the limits 610 to 8580 C. Under these Conditions became complete oxidation of the fuel within the layer reached on the surface of the catalyst. The amount of heat generated was approximately 8 010000 kcal / m5 of the volume of the shift per hour. The heat transfer coefficient to the pipe snake was in the order of 95 to 132 kcal / m2 of the snake area per degree of temperature difference between the layer and the liquid in the pipe per hour.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die vorstehende Beschreibung und die Beispiele lediglich zur Erläuterung dienen und daß viele Abwandlungen im Rahmen der Erfindung für den Fachmann möglich sind. Finally, it should be noted that the above description and the examples only serve to explain and that many modifications in Within the scope of the invention are possible for the person skilled in the art.

PATENTANSPRVCHE 1. Verfahren zur indirekten Erhitzung eines durch eine Leitung geführten Mediums unter Benutzung einer die Leitung umgebenden, aus festen Partikeln bestehenden Schicht, die aktive Oxydationskatalysatoren enthält und durch einen aufwärts strömenden Gasstrom solcher Geschwindigkeit im aufgewirbelten Zustand gehalten wird, daß die Partikeln nicht mitgerissen werden, sondern der Gas strom aus einem oberen Spiegel der Schicht austritt (Wirbelschichtverfahren), dadurch gekennzeichnet, daß in der Schicht ein Brennstoff-Luft-Gemisch unter Aufrechterhaltung einer unterhalb des Flammpunktes liegenden Temperatur katalytisch vollständig oxydiert wird, so daß durch die Berührung des Brennstoff-Luft-Gemisches mit den Partikeln des Katalysators Wärme in der Schicht erzeugt wird. PATENT CLAIM 1. Method for indirect heating of a through a line guided medium using a surrounding the line from layer consisting of solid particles, which contains active oxidation catalysts and by an upward flowing gas stream of such velocity in the swirled State is maintained that the particles are not entrained, but the gas current exits from an upper level of the bed (fluidized bed process), thereby characterized in that a fuel-air mixture is maintained in the layer catalytically completely oxidized at a temperature below the flash point is, so that by the contact of the fuel-air mixture with the particles the catalyst generates heat in the layer.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the deactivation temperature of the oxidation catalyst is below the flame temperature and that in the fluidized bed so much heat is given off to the heating surfaces that the temperature is below the Deactivation temperature is maintained.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the water for the purpose of Steam generation flows through the lines, characterized in that the amount of the generated steam is regulated by changing the fuel supply, but that at least the amount of fuel required to maintain the fluidized bed is fed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the temperature of the fluidized bed is kept below 11000 C.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the ratio of fuel and air in the mixture is chosen so that it does not is flammable.

Documents considered: German Patent No. 716 852; Ullmanns Encyclopadie der Techn. Chemie, 1st volume, 1951, 3rd edition, p. 921 and 922.