DE1444373A1

DE1444373A1 - Vorrichtung zum Erwaermen von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1444373A1
Application number: DE19631444373
Authority: DE
Inventors: Arthur Williams
Original assignee: Selas Corp of America
Current assignee: Selas Corp of America
Priority date: 1962-07-17
Filing date: 1963-07-11
Publication date: 1968-12-12
Also published as: BE634985A; US3247889A; GB975619A; NL295447A

Description

Vorrichtung sun Erwärmen von flüssigkeiten.
Die Efindung betrifft im allgeisinen das Erwärmen von flüssigkeiten durch direkten Wärmeaustausch nischen heissen Gasen und einer Flüssigkeit. In erster Linie betrifft die Erfindung eins Verri chtung, die den direkten Wärmaustausch nischen einer flüssigkeit und heismen Verbrennungsgasen ermöglicht. die erfindungsgemässe Vorrichtung ist vorwiegend zur Erwärmung von verhältnismässig konzentrierten chemischen Lösungen, vorgesehen, insbesondere Lösungen von Salzen, die eine inverse Lizlichkeit haben, d.h. die weniger löslich werden, wenn di. Tesmperatur der flüssigkeit steigt, und sie dient zum Verdampfen oder Konsentrieren von chemischen Lösungem.
Die jiblichen Systeme zum Erhitzen einer Flüssigkeit durch direkten Wärmenaustanusch mit heissen Gasen bestehen aus eines Behälter oder Tank, in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird und das Ausströmen der heissen Gase, beispielsweise heisse Yerbrennungsgase , uaterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit erfolgt.
Dies ist das bekannte versenkte Verbrennungsprinzip zum Erhitzen. Diese Erwärmungssysteme arbeiten in chemischen Anlagen mit relativ gutem Efolge. In verschiedenen Fällen treten Jedoch einige Verfahrensporobleme bei dieser versenkten Verbrennungserwärmung von chemischen Lösungen auf. Wenn z.b. eingetauchte oder versenkte Verbrennung in einem Behälter oder Tank zur Erwärmung einer darin befindlichen Lösung erfolgt, wird der Erwärmungsvorgang unweigerlich durch Bewegung der Lösung begleitet. In manchen Fällen ist diese Bewegung nicht so heftig dass Schwierigkeiten auftreten.
Beispielsweise beim Erwärmen von Beizflüssigkeiten durch Eintauchwerbrennung wurde gewöhnlich gefunden, dass die verhältnismässig geringes vom Ausströmen der heissen Gase in das Innere der Beisflüssigkeit herrührende Bewegung von einer beachtlichen Erhöhung der Beizgeschwindigkeit und einer kontrollierbaren Bewegung begleitet war.
Die lenge der in die Berizflüssigkeit ausströmenden Verbrennungsgase war so gross, dass eine durchschnittliche Wärme von etwa 101000 BTU/sq.ft. (britische Wärmeeinheit0 frei wurde.
Ist jedoch der Erwärmungsbedarf wesentlich höher als diese genannte Wärmemenge BTU/sq.ft., wie beispielsweise in vielen chemischen Betrieben, wo die durchschnittliche Wäreifreigabe etwa 100,000 BTU/sq.ft. beträgt, tritt eine erhebliche Bewegung der oheischen tosung auf. Beim Erwärmen oder Verdampfen der Lösung ist Jedoch eine solche Bewegung nicht von Nutzen und tatsächlich oft nachteilig. Einige Schwierigkeiten ergaben sich Anbrennen beim der untergetauchten Brenner und manchmal wurde die chemische L5sung in die Verbrennungskammer des eingetauchten Brenners sur2ckgespült. Auch treten beim Mitführen und Hinüberreissen der fl2ssigkeit nrit den Verbrennungagasen, die aus des Erhitzungs- oder Verdampungsbehälter austreten, immer Problese auf. Diese Schwierigkeiten wurden teilweise durch Verwendung von durchlöcherten Platten, grossen Behältern mit eines verhältnismässig grossen freien Kopfteil über der flüssigkeitsoberfläche und Abteilungen oder Abschnitten der Vorrichtung, in denen der Fluss des Gasstromes verhältnismässig langsam ist, augsgeschaltet.
Meistens Jedoch sind diene Einrichtungen nur eine teilweise Abhilfedes Probleas, sie sind kostspielig und nehmen häufig viel Raum weg.
Die Erfidnudng geht einen anderen Weg als die Eintauchverbrennung und zwar erfolgt die Erwärmung der Flüssigkeit durch direkten wärmeaustausch sit heissen Gasen. Die erfindungsgemässe Erwärmungsvorrichtung verwendet ein Umlaufsystem, durch das die zu erwärmende flüssigkeit von eines Aufnahmebehälter durch eine Wärmeaustauscheinerichtung durchfliesst, in der die flüssigkeit und die heissen Gase in direkte Beruhrung gebracht; und anschliessend getrennt werden. Danach wird die so erwärmte Flüssigkeit zu dem Aufnahmebehälter zuräckgeführt. In der beworzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zu erwärmende flüssigkeit zunächst in indirekten Wärmeaustausch mit den hessen Gasen ge. bracht und dann in Form eines schmalen Stromes in den heissen gesstrom eingeführt. Dieses System gewährleistet eine susezeichnete Wärmeübertragung ton den heissen Gamen auf die flüssigkeit. Diese Vorrichtung kann auch so ausgebildet worden, dass sic grosse Wärmeleistungen für chemische Lösungen liefert, ohne dass die torhin beschriebene Nachteile des Eintauchverbrennungs-Systems auftreten.
Weiterhin können diese Vorrichtungen such erfolgreich bei der Erwärmung von Salzlösungen mit inverser Löslickeit verwendet werden. Hierfür werden einrichtungen vorgesehen, die das Absetzen der invers lislichen Salse an heissen Oberflächen der Vorrichtung verhindern oder solche, die die angesetzten Salze wihrend des Arbeitens der vorrichtung abschaben oder auf andere Weise entfernen.
Demgemäss betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur thermischer Behandlung einer Flüssigkeit, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Zuführen herisser Base ein rundes Gehäuse, das eine Kammer bildet, die zur Aufnahum heisser Gase und deren Beförderung in einer vorbestimmten Bahn dient, einen Injekter, Durchgangswege, die den InJektor und die. kammer verbinden, um heisse Verbrennungsgase die aus der Kammer ausströmen in den Injektor zu leiten, und durch ein Leitungsnetz für flüssigkeit, das eine Einrichtung zum Einspritzen der Flüssigkeit in den dur@ den Injektor fliessenden gasstrom aufweist sowie einen mit dem Injektor verbundenen Abscheider, zum Trennen des durch Einspritzen der Flüssigkeit in den Gasstrom erhaltenen Flüssigkeits-Gasgemisches in eine flüssige und eine Gasphase.
In den Zeichnnungen ist: 6. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen heizvorrichtung; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Abscheider der Vorrichtung gemäss Fig. 1; Fig. 3 eine aufgebrochene Ansicht der Ausführungsform gem.Fig.1, teilweise in Querschnitt, die den Brenner, die Verbrennungs röhrenummanteilung, den Injektor und den Brecher für die Salzablagerung zeigt.
Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt einer vergrisserten Darstellung des Brenners gemäss Fig. 1 an der Bernnerpulatte; Fig. 5 ein dimmetraler Quersdchnitt der Brennerplatte für den Brenner gemäss Fig. 1; Fig. 6 ein Endzufriss der Brennerplatte; Fig. 7 ein. Ansicht im querschnitt einer ummantelten Gasdiise und sie zeigt die Verbrennungsgasdüse, die in den Ausführungsformen gemäss Figuren 12 und 13 wer, endet wird.
Diese Düsen kännen such in der Ausführung gemäss Figuren 1 bis fl an Stelle der hier gezeigten verwendet werden; Fig. 8 eine Teilansicht, teilweise im Querschnitt, der stromabliegendenxSeite der Ummentelung gemäss Fig. 3 mit 4.1 Injektor und dem daran angeerdneten Brcher oder Schaber für das abgesetzte Salze Fig. 9 eine ins einzelne gehende Ansicht, teilsweise im Querschnitt, des ummantelten Brechers oder Schabers; Fig. 10 ein Schnitt entlang der Linie 10-10 der Fig. 9; Fig. 11 eine Ansicht im Querschnitt des Brenners, der Verbrennungskammer und eines Teiles der Ummantelung gemäss Fig. 1; Fig. 12 eine Ansicht ii Schnitt einer abgeänderten Form der Ummantelung gemäss Fig. l ; und Fig. 13 ein Endaufriss der Ummantelung gemäss FigJ 12.
In Fig. 1 ist eine vollständige heizungsvorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt. Die heissen Gase werden durch einen Brenner 1 geliefert, der an seiner stromabliegenden Seite eine Verbrennungskammer 2 besitzt. Die heissen Verbrennungsgase strömen in eine Ummantelung 3 aus. Diese Gase gehen durch das innere runde Gehause der Ummantelung während die zu erwärmende Flüssigkeit zwischen den inneren und äusseren Materlfächen der Ummantelung umläuft. Die durch das innere Gehause der Ummantelung 3 strömenden Gase werden in den Injektor 4 ausgestossen, während die zwischen den beiden Mantelfsächen strömende Flüssigkeit suzammenlaufend in den Injektor eingeführt wird, wobei ein Strom oder Ströme von Flüssigkeit und den heissen Gasen in direkte Wärmeaustauschverbindung kommen.
Ein Ende des Schagers oder Brechers 5 ragt iiber die stromab gelegene Seite des Injektors 4 hinau. Dieser Brecher wird ii einzelnen weiter unten beschrieben. Die hierin eingeleiteten Verbrennungsgase und Flüssigkeit fliessen durch das T-Stück 6 in den Abscheider 7.
Der Abscheider 7 hat ein zylindrisches Gehause in das der Flüssigkeits-Gas-Strom in bezug auf dicse zylindrische Hülse tangential einströmt. Die Fljjssigkeit und Gase werden getrennt und die Gase entweichen, während die Rlüssgiekit zu dem Aufnahmebehälter 8 zurückgeführt wird.
Die in dem Behälter 8 befindliche Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe 9 wieder durch die Vorrichtung zurückgeführt, bis sie die gewünschte Temperatur, Konzentration an Featsubstanzen oder dergl. erreicht hat. Der Flüssigkeitskörper 10 im Behälter 8 wird über die Leitung 11 und das Zuweiseg-T-Ventil 12 und das Verbindungsrohr 14 zu der einlass-Seite der Pumpe 9 geführt Die Pumpe wird durch eine Antriebsmaschine, beispielsweise einen Motor 16, betrieben. Dieser Motor ist durch eine Ketten- oder Riemenübertragung 17 mit der Pulpe verbunden. Die Auslaßseite der Pumpe 9 ist silber die Leitung 18 mit der Ummantelung 3 verbundene Das Zweiweg-T-Ventil 12 ist ausserdem mit einer Leitung 13 verbunden, durch die Spülwasser oder -lösung durch wahlweise einstellung des Ventils 12 in die Vorrichtung zugeführt werden kann.
Diese Spülwasser oder -lösung wird durch die Vorrichtung in der gleichen Weise wie die Lösung aus dem Behälter 8 gepumpt. Bau Spülwasser oder -lösung wird jedoch gewöhnlich nach dem durchgang durch die Vorrichtung nicht zu dem Behälter 8 zurückgeführt, sondern wird vielmehr durch die mit dem Zweiweg-T-Ventil 74 verbundene Leitung 77 ausgelassen.
Der Brenner 1 bestizt eine Kammerhülse 19 die an einem Ende mit einer Abschlusskappe 20 abgedeckt ist. Eine Kontrollgasröhre 21 erstreckt sich in die Hülse 19 durch die AbscElusskappe 20. Diese Kappe kann auch mit einer Sichtröhre 22 versehen sein, die an ihrem äusseren Einde einen Deckel 23 mit einem Sichtglas 24 hat. Die Sichtröhre 22 ermöglicht die Beobachtung der Verbrennung der Gase in dem Brenner 1.
Radial zur Kammerhülse 19 und mit dieser verbunden ist ein Rohr 2, durch das Luft oder ein anderes Verbrennungsgas in das Innere der Regelröhre 19 eingeführt wird. An dieser Röhre 19 sind auch gegenüberliegende, sich radial erstreckende rohreabschnitte 27,28 angeordnet. Eine dieser Rohren kann als Sichtröhre verwendet werden (der Abschlussdeckel ist nicht dargestellt@ Die andere Rohre dient dazu, pa in die Reglerkammer 19 eine Funken- oder Heissdrahtzündung 9nicht dargestellt) zur Entzündung des darin befi#dlichen Gasgemisches einzuführen.
Um einen Teil der Reglerröhre 19 ist eine konzentrische Hülse 29 angeordnet, derart dass zwischen der Aussenfläche der Hülse 19 und der Innenfläche der Hülse 29 ein zwischenraum gebildet wird.
Das eine Ende dieses Zwischenraumes ist durch einen Ring 30 7erschlossen, der einerseits an das Ende der Kühe 29 und andererzeits an die Aussenseite der Hülse 19 angeschweisst ist. In der Hülse 29 ist eine sich radial erstreckende Leitung oder Röhre 31 angeordnet. die mit dem ringförmigen Zwischenraum 32 zwischen den Hülsen l9 und 29 in Verbindung steht Im dargestellten Bei-Spiel wird die Leitung ender Röhre 31 zum Einführen von Luft, Sauerstoff oder einem anderen Verbrennungsgas in den ringförmigen Zwischenraum 32 verwendet.
Us einen Teil der Hüls. 29 ist eine zweite äussere@ konzentrische Hüse 33 angeordnet, derart, das ein ringförmiger Zwischenraum zwischen der Hülse 29 und der Hülse 33 gebildet wird.
Das eine Ende dieses Zwischenraumes ist durch den Ring 34 verschlossen, der an einem Ende der Hülse 33 und an der Aussenseite der Hülse 29 angeschweisst ist. Ein brennbares Gas wird durch das Gas in der Leitung 37 in den Zwischenraum 36 zwischen den letztgenannten Hülsen geführt. Die Leitung 37 idt radila an der Else 33 angeordnet. Die ringförmigen Zwischenräuie 32 und 36 bilden die Durchgänge für das die Verbrennung unterstützende bezw. brenmbare Gas für den hauptbrenner, der konzentrisch um die Reglerhülse 19 angebracht ist. Die stromab @liegende Seite# dieser Druchgänge ist mit einer Brennerplatte 38 versehen, die ein Ringteil 39 mit einer Vielzahl von Gasdruchg2ngsöffnungen 40 aufweist. Das brennende Gas strömt durch die Druchgänge 36 und wird durch diese Durchgangsöffnungen 40 herausgelassen.
Die Brennerplatte 38 besitzt auch sich nach innen erstreckende Flansche 41 mit vier nach innen zeigenden Ansätzen 42. Die Räume 43 zwischen den Ansätzen 42 bilden gebogene Schlitze zwischen der innern Kante des Flansches 41 und dem verjüngten Ende 4b der Reglerhülse 19. Die inneren Kanten der Ansätze ruhen auf diesen Ende, wenn die Brennerplatte auf den Brenner montiert wDd durch die Kopfschraube 46 in Stellung gehalten wird.
Die genannten gebogenen Schlitze bilden die Druchgansöffnungen Für das die Verbrennung unterstützende Gas, das durch den Durchgang 36 des Brenner 1 strömt und das sich mit dem aus den Durchgnngsöffnungen 40 kommenden brennbaren Gas vermischt, cl an der Brennerplatte 38 die llauptbrennerflamme zu bilden.
Mit der äusseren Hülse 33 ist ein Anschraubring 47, an den ein Ringblock 48 angeschweisst ist, verschweisst. Das Ende des Ringblockes 48 hat eine zylindrische Ausnehnmung 49 in die durch des Gewinde 50 das stromaufwxorts liegende Ende der Verbrennungs-Der 2 aufgeschraubt ist. Die Gase aus dem Brenner 1 vermischen und entzünden sich und verbrennen in der Verbrennungskammer 2.
Die Ummantelung 3 wird durch das zylindrische Gehäuse 52 gebildet, das um die Verbrennungskammer 2 mit ringförmigem Zwischenraum angeordnet ist Ein Ende dieses ringförmigen Zwischenraumes ist durch den an das eine E nde des Gehäuses 2 und der Aussenseite der Verbrennungskammer 2 angeschweissten Ring 51 verschlossen. Das stromabwärts liegende Ende der Verbrernungskammer 2 hat eine ringförmige Endbegrenzung 53, die eine mittige Öffnung oder Durchgang 54 aufweist, durch die die verbrannten Gase aus der Vrbrennungskammer ausgestossen werden.
Die zu erwärmende Flüssigkeit oder Lösung wird über die Leitung 18 in dem ringförmigen Druchgang 56 für den Flüssigkeitsumlauf gepumpt. Dieser Durchgang 56 befindet sich zwischen der Verbrennungskammer 2 und dem äusseren Gehäuse der Ummantelung 3.
Diese Flüssigkeit fliesst von dem rückwärtigen ende des Durchganges 56 gegen dns vordere oder stromabwärts liegende Ende und wird durch Berührung mit der heissen Wand der Verbrennungskammer 2 erwärmt. Das stromabwärts liegende Ende der Ummantelung 3 ist durch den Abschlussdeckel 57 verschlossen, der auf dieses Ende des Gehäuses 52 aufgeschraubt ist. Die verbrannten Gase werden aus der Verbrennungskammer 2 durch die Auslassdüse 58 ausgestossen, die an die Endbegrenzung 53 der Verbrennungskammer 2 angeschraubt ist. Der Injektor 4, der bei 60 mit dem Abschlussdeckel 57 verschraubt ist, hat einen zylindrischen Durchgang 59, dessen Durchmesser etwas grisser ist als der Aussendurchiesser der Auslassdüse 58, sodass ein schmaler, ringförmiger, kegelig verlaufender Durchgang gebildet wird, durch den die durch die Ummantelung 3 und durch den Zwischenraum zwischen dem Abschlussdeckel 57 und der Endbegrenzung 53 strömende flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in den InJektor 4 ausgestossen wird. Die durch diesen ringförmigen Durchgang strömende Flüssigkeit wird in die aus der Düse 58 in den erweiterten Teil 61 des Durchganges 59 in den Injektor 4 strömenden verbrannten Gase eingeführt. Der Plilssigkeits-Gas-Strom fliesst durch den Durchgang 63 und wird aus dem InJektor 4 durch den kegelförmigen Abschnitt 65 des durchganges 63 in den Anschluss 67 geleitet, der bei 66 mit des stromabliegenden Ende des Injektors 4 verschraubt ist. Der Durchgang 63 ist venturiförmig ausgebildet, was sich als sorte haft fflr die Ausübung der vorliegenden Erfindung erwiesen hat.
Der kegelförmige Abschnitt 61 hat eine grössere Neigung, beispielsweise 20 Grad, als der kegelförmige Abschnitt 65, der beispielsweise 7 Grad hat.
Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch unterliegt der direkten Wärmeübertrageung von den heissen, verbrannten Gasen auf die Flüssigkeit, die in dies ii Injektor eingeleitet wurde. Das Gemisch fliesst von dem Anschluss 67 in die T-Verbindung und tritt durch den T-Auslass 68 aus. Der auslass t ist mit einer Leitung 69 Fig. 2 verbunden, die an den oberen Teil des zylindrischen Gehauses 70 des Abscheiders 7 angeschlossen ist1 Der Flüssigkeits-Gas-Strom fliesst tangential in das Gehäuse 70 und die flüssigkeit wird vorn Gas durch Zentrifugslkräfte getrennt. Der Gasanteil des Gemisches wird vorn Abscheider 7 über das in oberen Teil des Abscheiders angeordneter Auslassrohr 71 abgelassen.
Der Flüssigkeitsanteil des Gemisches sammelt sich auf dem Boden des Abschaldes 7 und die Flüssigkeitsberfläche kann durch den Flüssigkeitsspiegel der Glassichtröhre 72 ermitteit werden, die durch übliche Verbindungsmittel an dem Geshöus@ 70 befestigt wird.
Die aus dem Abscheider 7 gesammelte Flüssigkeit fliesst aufgrund der Schwerkraft durch die Leitung 73 zu den Zweiweg-T-Ventil 74.
Sie wird durch die Leitung 76 m dem Behälter 8 zurückgeführt.
Das T-Ventil 74 hat eine Agflussleitung 77, die durch wahlweise Einstellung des Ventils 74 zum Entleeren des Systems oder zum Abfliessen des Waschwassers oder der Lömung dient, wenn diese nicht in den Behälter 8 zurückgeführt wird. Auf diese leise können die t-Ventile 12 und 76 zum Ab@@@@emmen des gesamten Flüssigkeitsumlafusystems verwendet werden, ohne dass di. Spülflüssigkeit in den Behälter 8 geführt wird. Der ßchaber oder Brecher 5 ist mit deinen Rohr 78 versehen, das durch, hier nicht dargemtellte Mittel, in Schwingung versetzt wird. Ein zweites Rohr 79 ist an den Rohr 78 angeschwisst oder auf irgendeine andere Art befestigt. Der innere Druchmesser dieses Rohres 79 ist grösser als der Asusendurchmesser des Rohres 78, so das @@ischen diesen Rehren ein ringförmiger Zwischenraum gebildet wird. Das Ende 80 zwischen diesen Rohren ist verschlossen, um ein Austreten von Flüssigkeit zu verhindern, die in diesen Zwischemreum zwischen den Rohren Uber die an des äusseren Rohr 79 agebrachte und mit dieses verbundene Leitung 81 geführt wird.
Die leitung 81 ist mit einer Wasserquelle oder einer anderen Kühlflüssigkeit durch einen Schlauch oder einen entsprechenden biegsamen Anschluss verbunden, der ein Schwingen der Leitung 81 mit den Rohren 78, 79 gestattet, Die durch die Leitung 81 herangeführte Kühlflüssigkeit fliesst durch den ringförmigen Druchgang 82 zwischen den Rohren, um den äussern Teil des Rohres 79, der sich innerhalb der T-Verbindung 6 und des Injektors 4 befindet, auf einer verhältnismässig tiefen Temperatur zu halten.
Diese Kühlflüssigkeit dient dass, um den letsteren Abschnitt des @e@r@@ 79 auf einer Temperatur zu halten, die unterhalb derjenigem liegt, bei der ate Festaubstansen der im den Injekter 4. eingeführten L@@@@gen desen @eigen, sich in dem Rchr 79 anse-@@@@@@@@@. Das betrifft Lä@@@@gen ven Salzen mit inverser Läslieh-@eit, die de@@ meigen, sich auf Oberfl@chen miederranchlagen eder @@@@@@@@@@@@@@@@@@@, die wo@@er sind als die Te@@per@@@@ der Län@@@. @@@ @@@tre@@@@@ der Kählfläesigkeit ia die D@se 58 wird @@@@@@@ die @@@ @@@@ @@@ @@@@@@@@@ 79 @@@@@@@@@@@@ Platte 83 Varhindart.
@@@@ fli@@@t äber dam @@@@@@ 78 @@@@üek umd wird als A@@@@@sser @@@@@ @@@@@@ @@@@@@ @@@ @@@@@@@@@@ @@@ letsten @@@lauf @@@@@@@rt.
Mie @@@@@@@@@@it des Fl@seigkeite-gekühlten @chabere eder @@@@@@@@@@ 5 wird v@@ dem @@@@@@@@@@tter 84, die am dem Behr 79 @@@@@@@@@et sind umd sich ven diesem radial erstreeken,@@@geführt Diese Schaberblägtter schaben die innere Wand der Gasauslassdüse 58 ab und verhindern ein Ansetzen von Festsubstanz an dieser Stelle. Es wurde gefunden, dass dz ss bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Punkt, bei dem die Salze mit inversar Löslichkeit dazu neigen, sich aus den Lösungen suszuscheiden oder auszukristallisieren, kritisch ist.
Die Rohre 78 und 79 werden durch Abstandsstücke 86 (Pi 10) in ihrer konzentrischen Lage zueinander gekalten. Das Rehr 79 ist in der Stopfbücksenpackung 87 der T-Verbindung 6 schwimgand bweglich gelagert. 1' In den Figuren 12 und 13 ist ein abgeändertes Ausführungsteil des Erfindungsgegenetemdes dargestellt, das zu der Ummantelung 3 gem. den 2iguren 1 bis 6 und 8 bis 11 gehört. Xa dieser Darstellung ist ein @rennerzusatzstück 90 geseigt. an das der Brenner 1 der eben beschrichenen Ausfürhung eder irgendein anderer /ausgebildeter zweck@@ssiger Brenner angeordnet werden kann. An dem strcmabliegen@@@ @@@@ den Brenners@s@tsstückes b befindet sich die Verbre@@@@@@@@@@@@@@@er 91, Das str@@abliege@@@@ Kmde der Verbrenn@@@gek@@@@er ist mit einer @@@@@@lass@@se 92 vernehen. Diese Dü@@ 92 wird durch Flüssigkeit gekühlt umd ihre Be@teile sind im eimmel-@@@@ im Fig. 7 dargestellt. Das su dierer Düse 92 bgehäreede @@@@@@@@@@@@@@@@ 93, 94 ist an dem @@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@ 96 der B@@@ angebrasit. Das @@@@sere Dehäwee % ist zylindrisch und ist kensentrisch im Abstand um eim immees @Ehäu@e 97 ange@rdnet, wordurch eim ringförmiger @wischeniramm 98 sweischen den @ch@wsen entsteht.
Die Enden der Gehäuse 96, 97 sind mit einer Schweißstelle, einer Wulst oder dergleichen Mittel 99 versehen, die sich ii ringförmigen Zwischenraum 98 erstrecken und dessen Enden ab-Schliemsen. Diese Ausbildung ergibt eine Ummantelung um die Düse 92, so das. die Flüssigkeit im ringförmigen Zwischenraum 98 umlaufen kann,um die zylindrische Wand des inneren Gehäuses 97, durch die die verbrannten Verbrennungsgase fliessen, zu kühlen.
Die umleufende Kühlflüssigkeit küblt auch die äussere Wind des äusseren Gehäuses 96 ul das die Flüssigkeit geführt wird, wenn sie von der Ummantelung in den Injektor fliesst.
Das Kühlen der Wand des inneren Gehäuses 97 erfolgt deshalb, um das Ansammeln der Salze mit invers er L8slichkeit an dieser inneren Wand m verhindern. Die ummentelte Düse 92 kann daher an Stelle der Düse 58 mit ihrer zugehörigen Schabeeinrichtung 5 verwendet werden, oder in der Ans führung gem. der Figuren 1-6 iuhd 8-11, oder wenn gewünscht, kann die Gasauslassdüse 92 zit einen da Schaber 5 ühnlichen Schaber ausgerüstet werden.
Die Kühlflüssigkeit kann beispielsweise über tas Rohr 93 gu der ummantelten Düse 92 geführt worden. Die Flüssigkeit fliesst durch die Durchgangsörrnung 100 in den ausseren Gehäuse 96, zirkuliert in dem eingförmigen Zwischenraum 98 und wird aus der ummantelten Düse durch die Druchgangsöffnung 101 in das äussere Gehäuse 96 ausgestossen. Die Druchgangsöffnung 101 ist mit dem Kühler-Auslassrohr 94 verbunden. Die durch die ummantelte Düse 92 umlaufende Kühlflüssigkeitsmenge reicht aus, um ein Ansammeln von Festsubstanz an der inneren Wand des Gehäuses 97 und der äusseren Wand des Gehäuses 96 zu verhindern, indem die Temperraturen ausreichend niedrig gehalten werden.
Die Düse 92 ist in der ringförmigen Endbegrenzung 102 der Verbrennungskemmer 91 angeordnet und weist eine Öffnung 104 auf, die den Gasaustrittsdurchgang der Düse 92 mit dem Inneren der Verbrennungskammer 91 Verbindet. Das Brennerzusatzstück 90 ist ähnlich an der ringförmigen Endbegrenzung 103 der Verbrennungskammer 91 angebracht und hat eine Öffnung 105, die das Brenneransatzstück 90 mit dem Inneren der Verbrennungskaiier 91 verbindet Die Verbrennungskammer 91 ist von einem zylindrischen Aussengehäuse 106 umgeben. Der Innendurchmesser dieses Gehäuses 106 ist grösser als der Aussendurchmesser der Verbrennungskammer 91, so dass ein ringfßrmiger Zwischenraum zwischen den Gehäusen gebildet wird, durch den die Flüssigkeit strömen kannt An der äusseren Wand des Brennerzusatzstückes 90 ist eine Ringplatte 107 angeschweisst, mit der der Flansch 105 des Aussengehäuses 106 verschreubt, verschweisst oder auf andere Weise kraftschlüssig verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende des Aussengehäuses 106 hat einen Flansch 109, an den eine Platte oder dgl. angeschraubt ein kann, die einen Injektor der oben beschriebenen Ausführangsform trägt.
An der Ringplattde 147 an ainrntral entgegengesetzten Punkten ist ein Paar Stopfbüchsenpackungen 110 angeordnet, von denen eine in Fig. 10 dargestellt ist. In Jeder Stopfbüchsenpackung 110 ist ein Gleitstab 111 verschiebbar angeordnet. Die Stopfbüchsenpackung verhindert das Austreten von Flüssigkeit aus dem Aussengehäuse 106 durch die Öffnung in der Ringplatte 107 um den Stab IU.
Die Enden der Gleitstäbe 111 innerhalb der Ummantelung sind mit Je einem Ansatz 113 eines Schaberringes 112 mittels Muttern 114 verbunden, die auf da mit Gewinde versehene Ende der Stäbe 111 aufgeschraubt sind. Der Schsberring 112 hat Schabekanten 115, die mit der äusseren zylindrischen Wand der Verbrennungskammer 91 in @erührung stehen. Wenn der Schaberring 112 durch Schieben und Zichen der Stäbe 111 hin und her bewegt wird, entfernen die Schabekanten 115 sIle Festsubstanzen, die sich aus der Umlauflösung in der Ummentelung auf der äusseren zylindrischen Wand der Verbrennungskammer 91 abgesetzt haben. Die Stäbe 111 können von Hand hin und her bewegt werden, wobei dann Jeder Stab 111 mit einen für diesen Zweck angebrachten Griff 125 versehen ist.
Da. Abschaben der Verbrennungskammer 91 muss in den meisten Pillen nur zeitweise erfolgen. Es gehört aber in den Bereich der Erfindung, eine an sich bekannte Vorrichtung für Wechselbewegung verzusehen, durch die die Stäbe 111 und der Schabering 112 bin umd her bewegt werden.
Die Endbegrenzung 102 der Verbrennungskammer 91 ist eine andere Fläche, auf der sich Festsubstanzen aus den Lösungen der Salze mit inverser Lislichkeit absetzen könen. Wie die zylindrische Wand der Verbrennungskammer 91 wird diese Endbegrenzung dnrch die verbrannten @ase auf eine Tenperatur erhtzt, die höher ist ei. die Temepratur der lösung, die dh die Ummantelung fliesst.
Daher kann bei der Vorrichtung gemäss Figuren 12 und 13 ein Schaber zum Abschaben der Aussenfloche der Endbegrenzung 102 vorgesehen werden.
Für diese Schabearbeit kann ein Paar Rohre 116, 117 angeordnet werden, die in; einer Linie in der zylindrischen Wand des Aussengehäusees 106 liegen. Das aussendende des Rohres 116 ist durch die Verschlusskappe 118 verschlossen, während des Aussenende des Rohres 117 eine stopfbüchsenpackung 119 trägt.
Ein hin- und herbewegbarer Stab oder Rohr 120 erstr ckt sich durch das Rohr 117 und das Aussengehäuse 106 in das Rohr 116.
Die Rohre 116 und 117 bilden einen Gleitträger für den Stab oder das Rohr 120, so dass dieser Stab oder dieses Rohr in den Rohren 116 und 117 hin und herbewegt werden kann. Der Stab oder das Rohr 120 trägt an seinem mittleren Teil ein Paar im Abstand angeordnete Stifte 121, die zu beiden Seiten des obersten der vier Scchaberblätter 123 liegen. Die Schaberblätter 123 erstrecken sich radial von der ringförmigen Schabernabe 122, die drehbar um das innere Ead. der Düae 92 gelagert ist Diese Schaberblätter 123 sind in Schabekontakt mit der Aussenseite der Endbegrenzung 102.
Wenn des Rohr oder der Stab 120 hin und her bewegt wird, drückt der eine oder der andere Stift 121 gegen die Seite des obersten Schaberblattes 123, wodurch die Drehung der Schabereinrichtung bewirkt wird. Durch hin- und herbewegen des Stabes oder des Rohres 120, beispielsweise von Band mit Hilfe des Griffem 126,, schwingt der Schaber über einen Bogen von 90° oder etwas mehr, so dass die Endbegrenzung 103 durch die vier Schnberblätter 123 abgeschabt wird, wodurch die ganzen an der Wand abgesetzten Festaubstanzen entfernt werden.
Wenn die Ummant@lung gemäss Figuren 12 und 13 in die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen Von Flüssigkeit eingebaut wird, wird die su erwärmende Flüssigkeit oder chemische lisung durch des an die Leitung 18 gem. Fig. 1 angeschlossene Rohr 124 in den Zwischenraum zwischen dem Innen-und Aussengehäuse eingel@ssen. Auf diese Weise zirkuliert die Flüssigkeit in Wärmeaustauschverbindung mit der Verbrennungsharmrcr 91, die durch die hier durchströmenden verbrannten Verbrennungsgase geh@izt wird. Die Flüssigkeit fliesst durch die Ummantelung und wird durch einen ringförmigen Zwischenraum um die Gasaustrittsdüse 92 in einen Injektor ausgelassen, der dar Injektor der erstbeschriebenen Ausführungsform entspricht.
Die Flüssigkeit ober Lösung wird weiter durch direkten Kontakt zwischen den heissen Gasen und der in den InJektor 4 eingeleiteten flüssigkeit erwärmt. Dieser Vorgang verläuft in der bereits beschriebenen Weise und d@s Flüssigkeits-Gas-Gemisch wird ebonfalls wie oben ausgeführt getrennt.
Deagemäss besteht die erfindungsgemässe Vorrichtung aus eine Brenner und einem Erennerzusatzstück in irgendeiner zweckmässigen Ausführungsform für die Zuführung heisser Verbrennungsgase, die durch die Verbrennungskammer strömen. Die zu erwärmende der zu verdampfende Flüssigkeit oder Lösung wird durch den Zwischenraum zwischen der Verbrennungskammer und den äusseren Gehäuse der Ummantelung gepumpt. Die Verbrennungsgase werden aus der Verbrennungskammer durch eine Gaaaustrittsdüse augestossen und die durch die Ummantelung fliessende Flüssigkeit ober Lösung wird durch einen Ringrasum uaa die Gasaustrittsdüse gezwungen.
Die heissen Gase und die Flüssigkeit oder Lösung treten in einen Injektor ein, wo das Verdampfen und/ oder Erwärmen durch direkten Wärmeaustausch zwischen den Gasen und der Flüssigkeit stattfindet. Die Gase treten durch die Die mit hoher Geschwindigkeit aus und die Lösung, die durch den Ringraum in den Injekter tritt hat eine beachtliche Geschwindigkeit, so dass des Gemisch in der Injektor-Eintrittsöffnung ein erhebliches Mass an kintischer Energie aufweist. Der von der Injektor-Eintrittsöffnung etromabliegende Expansionsabschnitt des Injektor verwandelt einen Teil dieser kinetischen Energie in einen Druckanstieg, um den gesamten Druckabfall im ßystem zu vermindern. Es tritt auch eine Druckregenerierung auf, die auf die Kühlung der Gase nach @eren Verlassen der Gasaustrittadüse zurückzuführen ist. Das Gemisch aus Flüssigkeit oder Lösung und Gasen tritt in den Abscheider, woraus die Lösung su des aufnahmebehälter zuräckgeführt wird und die Gase in die Atmosphäre ausströmen oder in die Vorrichtung zur@ekgeleitet werden, In der ihre Restwärme weder erhöht wird. Die Umlaufpumpe sieht die Lösung aus dem Aufnahmebehälter und pumpt sie zu der Ummantelung, um den Kreislauf dem Vorganges zu beenden.
Einer der hauptvorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt darin, dass die Menge der Flüssigkeit, die in Umlauf gebracht werden kann im wesentlichen im Verhältnis zur Menge der durch die Anlage verbrannten Gase steht. Beispielsweise itt einer Gammenge, lie ausreicht, um eine Erwärmung von 60.000 @@U/hr der Eeschickung zu erhalten, kann die Menge der aus dei Abscheider abge lassenen erwärmten Lösung von 227 kg bis 454 kg/hr (500 bis 1000 lbs/hr) betragen. Das Gewicht der trockenen aus den Abscheiderabzugsrohr entweichenden Gase bei dieser Wärmezufuhr ist etwa 19,50 kg/hr (43 Ibs./hr), Wobei nit diesen trockenen Gasen etwa 2,60 kg/hr ( 6 Ibs./hr) des durch die Verbrennung entstandenen Wasserdampfes und etwa 21,35 kg/hr ( 47 Ibs./hr) des von den Verdampfen der flüssigkeit stammenden Wasserdampfes entweichen.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist noch viele andere Vorteile saf. Beispielsweise besteht nicht die Gefahr, dass die Lösung in den Brenner oder Zünder hinterfliesst, eine Gefahr, die bei den bekannten Eintauchbrennern besteht. Die verhältnismässig gresse Menge von umlaufender flüssigkeit durch den Injektor umd den Abscheider vermindert Flüssigkeitsverluste durch Mitrelssen in den Austossgasen. Die vorhätnissässig gresse mange an Flüssigkeit absorbiert die feinen Partiel von Lösung in der Flüssigkeits-Gas-Gemisch und die grosse Flüssigkeitssemge kann einew#andfrei von den Gasen abgetrennt werden.
Der Anfnahmebehälter, der die Umlaufflüssigkeit oder -lösung enthält, kann Jede beleibige Grösse haben, ungeachtet der @@rmeabgaber des Brennere der Verrichtung. Falls erwünscht, kann der Abscheider gross genug ausgebildt sein, dass sein Boden sur Amfbewahrung der Flüssigkeitsmenge verwendet werden kann.
Dedruch wird ein besomdferer Aufnahmebehälter überflüssig.
Die Hizvorrichtung gemäss der Erfindung kann zusammen mit einem Kristallisationsbehälter verwendet werden.
Während die erfindungsgemässe Vorrichtung leicht durch Umlauf einer Waschflüssigkeit in der oben beschriebenen Weise gereinigt werden kann, ist as unvermeidlich, dass sich Ablagerungen an heissen Obarflächen der Vorrichtung bilden, wenn diese zum Verdampfen von Salzlösungen mit inverser Löslichkeit verwendet wird. Die vorhin beschriebene Ventilanordnung, durch die der Aufnehmebehälter von der Vorrichtung, wahren des Waschene mit Wasser, Säure oder anderen chemischen Lösungen, isoliert werden kann, kann, automatisiert werden, derart, dass sie auf den Umlaufpumpendruck automatisch anspricht Dieser Druck tritt auf, wenn der Flüssigkeitseintritt in den Injektor teilweise verstopft ist. Ein molches Reinigen kann praktisch ohne Verdünnung der zu erwärmenden oder verdampfenden gesättigten Lösung durchgeführt werden.
Bei Lösungen von Salzen mit inverser Löslichkeit ist die Tendens, Festsubstanzen absulagern und diese an Verbrennungs-@ammerdüsen oder Druchlassöffnungen anzusammeln, da diese Oberflächen durch die heissen Gase erwörmt werden und mit der durch die Vorrichtung fliessende Lösung in Berührung kommen. Das gleiche gilt für die Aussenwand der Verbrennungskammer. . Erfindungsgemäss wird dieses Prob@@m der Ablegerung dadruch gelöst, dass diese Oberflächen durch Flüssigkeit gekühlt werden, indem eine Kühlflüssigkeit in ausreichender menge in Umlauf gebracht wird, um die Temperatur der Oberfläche auf der gleichen doer vorzugsweise niedrigeren Temperatur der Umlauflösung zu halten und / oder dass Schaber vorgesehen werden, die entweder kontinuierlich oder unterbrochen arbeiten, fl die abgesetzten Festkrper zu entfernen0 In einigen Fällen, beispielsweise biem Schaber Mr die Gasdüse, ist es erforderlich, den Schaber und sein Antriebsorgan durch darin umlaufende Kühlflüssigkeit so hohlen, um ein ansammeln von Festsubstanz en dem Schaber oder dessen Antriebsorgan zu verhindern. Derzufolge wird die Aufgabe betreffend das Ansammeln von Festkörpern an Oberflächen der Vorrichtung die über die Temperatur der Umlauflösung erwärmt werden, insbesondere bei Lösungen von Salzen mit inverser Löslichkeit, durch ein oder mehrere von drei verschiedenen Arbeitsverfahren gelöst: durch Ausschwemmen der Vorrichtung mit einer Waschlösung, durch Abschaben der Oberfläche an der eine Festsubstanzansammlung auftritt oder durch Kühlen mit Flüssigekit der durch die heissen Gase erwärmten oberflächen, wobei diese auf der gleichen oder vorzugswise einer niedrigeren Temperatur gehalten werden als die Umlauflösung.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist besonders dadurch wertvoll, dass sie es ermöglicht, dass bei der Ewärmungs-, Verdampfungs- und Konsentrationseinrichtung auf grosse Behälter verzichtet werden kann. Sie ist amch dadurch sehr vorteilhaft, da mit der beschriebenen Erwärmungseinrichtung mit niedrigerem Gegendrcok gearbeitet werden kann als normalerweise bei der bekannten Eintauchverbrennungseinriochtung auftritt. So kann z. B. ein erfindungsgemässes System bei 3 Pfund pro 6.45 cm2 (square inch) (gauge) Gegenluftdruck arbeiten, während die Arbaitsbediungungen in einem bekannten Eintauchverbrennungsverfahren bei 6 bis 8 Pfund pro 6.45 cm2 (6 - 8 pounds per square inch) liegen. Infolgedessen werden weniger kostspielige Hilfseinrichtungen bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung benötigt.
Die Erfidnung kann wwch etwes abgeändert werden. Beispielsweise kann Brennerkraftstoff, wie Gas, durch die Leitung 31 in den Brenner eingeführt und der die Verbrennung unterstützende Kraftstoff, wie Loft, kann durch die Leitung 37 eingeführt werden.
In diesem Fall würde die in Pig. 6 dargestellte Brennerplatte abgeändert und die Löcher 40 an das Ende des Druchgagens gesetzt warden. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Berich nicht auf die Verwendung ven Br@@ern beschränkt, die bisher bei Eintauchbrennern verwendet wurden. Auch andere Arten von Brennern können Verwendung finden. Der verwendete kraftstoff kann ein brennbarem Gas, Öl, pulverförmiger kraftstoff oder andere gasförmgie, flüssige oder feste kraftstoffe oder Gemische daraus sein. Heimse verbrannte Gase oder Abgase aus anderen Quellen als ein Brenner sind verwendbar.
Die Erfindung ist mit ihren zahlreichen Vorteilen aus den obigen Ausführungen kalr ersichtlich und melbstverständlich können viels Änderungen in der Form, der Ausgestaltungund der Einrichtung der verschiedenen Teile vorgencmmen werden, Obne dass von dem Erfindungsgedanken oder der Erfindungsaufgae abgewichen wird. Auch werden durch solche Änerungen der deargestellten beversugten Aufführungsformen die Veoteile derselben nicht beeinträchtigt.

Claims

A n s p r ü c h e.

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung einer Flüssigkeit,, gekennzeichnet durch Mittel (1) zum Zuführen heisser Gas, ein rundes Gehäuse, das eine Kammer (2,91) bildet, die zur Aufnahme heisssr Gase und deren Beförnderung in einer vorbestimmten Bahn dient, einen Rinjektor (4), Durchgangswege (54, 58), die den Injektor (4) und die Kammer (2) verbinden, um heisse e Verbrennungsgase, die aus der Kammer ausströmen in den Injektor (4) zu leiten, ein flüssigkeitsleitungsnetz, bestehend aus Durchgängen (56, 59) zum Einleiten der Flüssigkeit in den durch den Injektor (4) fliessenden Gasstrom. und einen Abscheider (7), der mit dem Injekter (4) verbunden ist und zur Trennung des durch Einspritzen der Flüssigkeit in den Gasstrom gebildeten flüssigkeits-Gas-Gemisches in eine flüssige Phase und in eine Gasphase. dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadruch gekennzeichnet, dass als Zuführungsvorrichtung für heisses Gas ein Brenner (1) dient und für das Flüssigkeitmzuführungssystem ein zweites Gehause (3) um die kammer derart angeordnet ist, dass zwische dem Gehäuse und der Kammer ein Durehgand für die Flüssigketi gebildet wird und Mittel zum Einfpritzen der durch den Druchgang gepumpten flüssigkeit in den durch den Injektor (4) fliessenden Gasstrom vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ober 2, d durch gekennzeichnet, dass die Verbindungswege durch eine Gasaustrittsdüse (58) am strommbliegenden Ende der lammer (2) gebildet wird und die Einspruitzvorrichtung für Flüssigkeit ein ringförmiger druchgang (59) um die Düse (58) ist und dieser Durchgang 959) du Gehäuse am stromabliegenden Ende mit dem Injektor (4) verbindet.

*. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (58) durch Flüssigkeit gekühlt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düde (58) mit einer Schabervorrichtung (5,84) zum Abschaben der abgesetzten Festsubstanz von der Düse (58) versehe ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schabereinrichtung durch eine Antriebswelle (5) betrieben wird, die sich durch den Injektor (4) erstreckt und dieser Antrieb so ausgebildet ist, dass eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Welle durchfliessen kann.

7. Verrichtung mach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (5) ein Paer drehbar gelagerte konzentrische Rehre (78, 79) angeerdnet sind, die einen ringförmigen Zwischenraum (82) bilden, die Bchabereinricthung an einem Ende des Rchrem (79) radial amgebrachte Schaberblätter (84) aufweist, die in Schabekontakt mit der inneren Wand der Düse (58) steht, das Ende (80) des äusseren Rohres (79) verschlossen ist, und Mittel (81) zur Zuführung von Kühlflüssigkeit zu den Rohren (78,79) vorgesehen sind, damit diese Kühlflüssigkeit durch den ringförmigen Zwischenraum (82) zwischen den Rohren und durch das Innere der Rohre fliesst.

8. Vorrichtung nach einem der Anspruüche 1 bis 7, dadurch gekennzei chnet, dass Einrichtungen (9) vorgesehen sind, die lie im Abscheider (7) gesammelte Flüssigkeit durch den Injekter (4) zurückführen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadruch gekennzeichnet, dass an der Verbrennungskammer (91) eine Schabereinrichtung (112, 115) zum Abschaben der äusseren kammerwand vorgesehen ist und zum Hin und Herbewegen des Schabers entlang der Kammer (91) eine Einrichtung (111, 125) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach eine der Ansprüche 1 bis 9, dadruch gekennzeichnet, dass die Kammer (91) an ihrem stromabliegenden Ende eiem Endbegrenzung (102) aufweist, in diesem zweiten Gehäuse zum Abschaben der Endbegrenzung eine Schabereinrichtung (122, 123), sowie Mittel (121, 120, 126) zur Drehnung derselben vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der ansprüche 1 bis 10, dadtrch gekennzeichnet, dass der Injektor (4) ein Hchlgied mit einem Venturidurchgang (63) besitzt, durch den das heisse Verbrennungsgas und die darin eingespritzte Flüssigkeit strömt.