DE1542573A1

DE1542573A1 - Anlage zur Erzeugung einer im wesentlichen aus Kohlendioxyd,Sauerstoff und inerten Gasen bestehenden Atmosphaere

Info

Publication number: DE1542573A1
Application number: DE19651542573
Authority: DE
Inventors: Kruggel Roy William
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 1964-12-03
Filing date: 1965-11-24
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1123625A; NL6515387A; FR1464187A

Description

Patentanwälte
Dr.-Ing. HANS RUSCHKE DipWng. HEINZ AGULAR
8 MöndKm27,PienzenauerSfr,2

Whirlpool Corporation

Benton Harbor, Michigan

Anlage zur Erzeugung einer im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen bestehenden Atmosphäre«

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen besteht, in geregelten Mengen zur Erhaltung von tierischen und pflanzlichen Materialien«

In den USA-Patenten3.Io2,778 und 3.1o2.78o sind Anlagen und Verfahren zur Erzeugung einer solchen Atmosphäre und zur Verwendung derselben zur Erhaltung von tierischen und pflanzlichen Materialien beschrieben. Ein Hauptelement der

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in den genannten Patenten beschriebenen Anlage ist ein katalytischer Brennergenerator mit einem Katalysatorbett, in welchem ein Kohlenwasserstoffbrennstoff mit einer geregelten Menge in Gegenwart von Luft mit einer geregelten Menge verbrannt wirdρ um die Atmosphäre zu erzeugen»

■'■' Eiiie>^;- der Eitle der- Erfindung-beitehfci&_;'ä#r SchaffÖS^.-eiiieir ': Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen besteht, unter Verwendung eines katalytischen Brenners und die Schaffung einer Einrichtung zur Kühlung des Brenners in der V/eise, daß nur ein Teil der Atmosphäre aus dem Brenner von neuem zur Vermischung mit dem zugeführten Brennstoff und mit der zugeführten Luft durch den Brenner in Umlauf gesetzt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung in halbschematischer Darstellung;

Fig. 2 eine der Flg. 1 ähnliche Ansicht, jedoch einer zweiten Ausführungsform,

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BeI der Ausführungsform nach FIg. 1 ist ein Gebläse Io für die Zufuhr von Luft aus der umgebenden Atmosphäre zu einem katalytischen Brennergenerator 11 von der in den vorgenannten Patenten beschriebenen Art über eine Leitung 12 vorgesehen» die eine Volumenströmungsregelöffnung 13 herkömmlicher Art enthält.

Eine Austrittsleitung Ik leitet die Brennergase aus dem katalytischen Brennergenerator 11 heraus, welche Gase Kohleridioxyd, Sauerstoff und Inerte Gase aus der in den Brenner eingeleiteten Luft enthalten.

Der gasförmige' Kohlenwasserstoffbrennstoff wird dem Brenner durch eine Rohrleitung 15 zugeführt, die sich mit der Luftleitung 12 oberstromseltlg des Generators 11 vereinigt. In der Iieltung 15 befindet sich ein Druckregler herkömmlicher Art und ein Nulldruckregler 17 ebenfalls von herkömmlicher Art, der durch die übliche Druckausgleichleitung 18 mit der Luftleitung 12 auf der dem Gebläse Io zugekehrtenSeite der öffnung 13 verbunden ist. Der Regler 17 bewirkt in herkömmlicher Weise eine Veränderung der Brennstoffzufuhr Im Verhältnis zur Veränderung der Luftzufuhr. Der Druckregler l6 arbeitet In Verbindung mit dem Regler 17 und der Brennstoffdurchsatz wird ferner durch eine öffnung 19 In der Brennstoffleitung 15 p:eregelt.

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In der tu einer schematisch bei 2Ό dargestellten Speicherkammer führenden Austrittsleitüng I^ befindet sich ein erster Wärmeaustauscher 21 und ein zweiter Wärmeaustauscher 22 in Hintereinanderschaltung zueinander, so daß die Gase aus dem Generator 11 zuerst durah den Wärmeaustauscher 21 und dann durch den Wärmeaustauscher 22 strömen. Diese Wärmeaustauscher körten gewöhnliche Rippenrohr-Wärmeaustauscher sein und durch Luft beispieleweise mittels motorgetriebener Lüfter 4o und 4l gekühlt werden» Durch das Hindurchleiten der Verbrennungsprodukte aus dem Generator 11 durch die Wärmeaustauscher 21 und 22 werden diese Verbrennungsprodükte gekühlt*

Zur Kühlung des katalytischen Generators 11 ist eine Zweigleitung 23 vorgesehen, die von der Leitung I¹J unterstromseitig des ersten Wärmeaustauschers 21 und oberstromseitig des zweiten Wärmeaustauschers 22 abgezweigt ist. Diese Zweigleitung 23 iet mit einem Gebläse 2¹» versehen, um Atmosphäre durch diese zu fördern» Die Leitung 23 ist ferner mit einer öffnung 25 «ur Regelung der volumetriechen Strömung· der Gase in dieser Zweigleitung versehen. Die Leitung 23 ist mit der Luftleitung 12 oberstromseltig des Generators 11 und der Brennstoffleitung 15 verbunden, so daß ein Gemisch aus Luft aus der Leitung und gasförmigem Kohlenwasserstoffbrennstoff aus der Brennstoffleitung 15 sich mit dem gekühlten Teil der Generatorabgase misch£,.bevor dieses Gemisch durch den Generator 11 geleitet

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Bei dem bevorzugten Betrieb ist das Gemisch von gekühlten Generatorgasen aus der Leitung 23 und von Luft und Brennstoff derart, daß es eine gewöhnliche Verbrennung nicht unterhält. Dies ist wichtig, um ein Rückschlagen und Explosionen innerhalb des Generators zu verhindern, verzögert Jedoch nicht die Verbrennung im Generator, da diese katalytisch erfolgt. Bei einer beispielsweisen Anlage wurde etwa das vierfache Volumen von neuem in umlauf gesetzten Gases aus der Leitung 23 mit einem Volumenteil Luft-Brennstoff-Gemisch gemischt. Diese Anteile und irgendwelche andere gewünschten Anteile lassen sich in der herkömmlichen Weise leicht durch eine geeignete Wahl der öffnungen 13, 19 und 25 aufrechterhalten.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 fördett ein dem Gebläse Io ähnliches Gebläse 26 Luft durch eine Luftleitung 27 zum Brenner 11, Diese Leitung 27 enthält ebenfalls eine öffnung 28 und ausserdem einen gewöhnlichen Druckregler 29 in Reihenschaltung mit einer Öffnung 28 und zwischen dem Gebläse und dem Generator, Ferner ist die übliche Brennstoffzufuhrleitung 15 vorgesehen, die den Druckregler 16 und die öffnung 19 enthält. Ausserdem ist ein dem Regler 17 der ersten Ausftihrungsform ähnlicher Druckregler 3o vorgesehen, der durch eine Druckausgleichleitung 31 mit der Luftleitung 27 verbunden ist. Bei

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der Ausführungsform nach Pig. 2 ist die Ausgleichleitung 31 mit der Leitung 27 zwischen der Öffnung 28 und dem Regler 29 verbunden»

Eine Austrittsleitung 32 führt vom Generator 11 zu aufeinanderfolgenden Wärmeaustauschern 33 und 3¹J und zu einer schematisch r bei 35 dargestellten Speicherkammer.

Eine der Leitung 23 der ersten Ausführungsform ähnliche Zweigleitung 36 dient für den erneuten Umlauf eines Teils der Abgase in der Leitung 32 durch den Brenner 11. Für diesen Zweck ist die Zweigleitung 36 mit einem Gebläse 37, einem Druckregler 38 und einer Öffnung 39 versehen. Unterstromseitig des Gebläses 37, des Reglers 38 und der Öffnung 39 führt die Zweigleitung 36 durch den ersten Wärmeaustauscher 33» damit der umgeleitete Teil der Gase nacherhitzt werden kann, bevor er ■it der Luft und dem Brennstoff für den Durchtritt durch den Generator 11 gemischt wird, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben.

Der Hauptunterschied der zweiten Aus führungs form gegenüber * der ersten .Ausführungsform besteht darin, daß die Abgase in der Austrittsleitung 32 durch die beiden hintereinander ge-. schalteten Wärmeaustauscher 33 und 3¹* gekühlt werden, bevor der von neuem in Umlauf zu setzende Teil durch die Zweigleitung '

36 abgezogen wird. Ausserdem wird dieser von neuem in Umlauf gesetzte Teil dadurch nacherhitzt, daß er in Parallelströmung durch den Wärmeaustauscher 33 geleitet wird. Hierbei ist zu erwähnen, daß der Wärmeaustauscher 33» obwohl er als Gleichstrom-Wärmeaustauscher dargestellt ist, ein Gegenstrom- oder Kreuzstrom-Wärmeaustauscher sein kann. Da der von neuem in Umlauf gesetzte Teil in der Leitung % auf eine viel niedrigere Temperatur als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 gekühlt wird, kann bei dieser zweiten Aus führ ungs form einnorntlee im Handel erhältliches Gebläse 37 verwendet werden. Das Gebläse 24 der Ausführungsform nach Fig. 1 muß höheren Temperaturen, beispielsweise von etwa 315 ° bie 37o ⁰C (6oo - Too ⁰F) aushalten können, so daß ein besonders ausgebildetes Quliiiit verwendet werden muß.

Obwohl bei den dargestellten Ausführungsformen die Gase unmittelbar in die Speieherkammern 2o und 35 geleitet werden» können sie gegebenenfalls durch HiIfsbehandlungsvorrichtungen, beispielsweise durch Adsorber zur Herabsetzung des Kohlendioxydgehalts, Befeuchter zur Erhöhung der Feuchtigkeit und Temperaturregler zur Regelung der Temperatur geleitet werden« Diesebilden jedoch keinen Teil der Erfindung.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß der Brenner 11 durch die von neuem in Umlauf gesetzten Gase gekühlt wird,'

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die durch denWärmeaustauscher geleitet werden, so daß er nicht den üblichen Kühlflüssigkeitsmantel erfordert, wie er in den vorgenannten Patenten gezeigt ist. Dies ist bei transportablen Generatoren, wie sie auf Lastwagenanhängern, Schiffen und anderenTransporteinrichtungen verwendet werden, bei welchen Flüssigkeitskühlung nicht ohne weiteres möglich ist, besonders wichtig.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das dem Generator 11 zugeführte Gemisch eine gewöhnliche Verbrennung beim Fehlen eines Katalysators nicht unterhält, so daß ein Rückschlagen und Explosionen nicht auftreten können. Ferner kann der Katalysator in einen eingeschlossenen Raum gepackt oder begrenzt werden, so daß der Generator während des Transports betrieben werden kann, ohne daß die Verbrennungstiefe des Katalysators gestört wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den erneuten Umlauf eines Teils der Abgase durch den Generator die volumetrische Gasströmung durch denBrenner im Verhältnis zu den in die Speicherkammern 2o und 35 geleiteten Gasen groß £t. Dieser hohe Durchsatz durch den Generator ergibt eine gleichmässige Verteilung der Gase und insbesondere des gasförmigen Brennstoffes durch den Generator, so daß die Verbrennungsprodukte, welche die Speicherkammer erreichen, einen ausserordentlich

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geringen Gehalt an unverbranntem Brennstoff haben. Ferner ermöglicht der erneute Umlauf, daß ein Teil der Verbrennungsprodukte nochmals durch den Generator geleitet wird, so daß unverbrannter Brennstoff bzw. unverbrannte Kohlenwasserstoffe verbrannt werden können, wodurch im Speicherbereich Verbrennungsprodukte von viel höherer Reinheit erhalten werden. Dies ist besonders wichtig, wenn berücksichtigt wird, daß die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der austretenden Verbrennungsprodukte des Generators über weite Bereiche ausserordentlich veränderlich ist. So kann die Strömung zu Beginn eines Betriebs ziemlich groß sein, wenn die Gase dazu verwendet werden, Luft aus der Speicherkammer zu verdrängen. Dies ist als "pull-down" bekannt und geschieht gewöhnlich so rasch als möglich. Zur Aufrechterhaltung der Atmosphäre zum Ausgleich für Leckverluste und zur Nachfüllung können dann die in die Kammer eingeleiteten Verbrennungsgase eine sehr niedrige volumetrischeGeschwindigkeit haben. Trotz dieses niedrigen Durchsatzes zur Aufrechterhaltung 1st die Gesamtvolumenströmung durch den Generator wegen der Rückleitung ziemlich groß.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche: 009813/1414

Claims

-lo-

Patentansprüche :

1. Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen besteht, gekennzeichnet durch einen lefcalytischen Brennergenerator zur Erzeugung der erwähnten Atmosphäre, eine Einrichtung für die Zufuhr eines Kohlenwasserstoffbrennstoffes zum Generator zur katalytischen Verbrennung in diesem, eine Einrichtung für die Zufuhr von Luft zum Generator zur Unterhaltung der erwähnten Verbrennung, eine Austrittsleitung zur Förderung der genannten Atmosphäre aus dem Generator zu einer Speicherstelle, und eine Einrichtung zur Rückleitung eines Teils dieser Atmosphäre von der Austrittsleitung zum Generator zurück.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dur'ch die erwähnte Einrichtung zur Rückleitung Brennstoff, Luft und der erwähnte Atmosphärenteil vor dem Generator miteinander vermischt werden.

3. Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen

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aus Kohlendloxyd, Sauerstoff und Inerten Gasen besteht, gekennzeichnet durch einen katalytischen Brennergenerator zur .Erzeugung der erwähnten Atmosphäre, eine Einrichtung für die Zufuhr eines Kohlenwasserstoffbrennstoffes zu diesem Generator zur katalytischen Verbrennung in diesem, eine Einrichtung für die Zufuhr von Luft zum Generator zur Unterhaltung der erwähnten Verbrennung, eine Austrittsleitung zur Förderung der erwähnten Atmosphäre aus dem Generator zu einer Speicherstelle, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der erwähnten Atmosphäre in der Austrittsleitung, und eine Einrichtung zur Rückleitung eines Teils der gekühlten Atmosphäre aus der Austrittsleitung über den Generator zurück.

Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen besteht, gekenzeichnet durch einen katalytischen Brennergenerator zur Erzeugung der erwähnten Atmosphäre, eine Einrichtung für die Zufuhr eines Kohlenwasserstoffbrennstoffes zum Generator zur katalytischen Verbrennung in dieser», eine Einrichtung für die Zufuhr von Luft zum Generator zur Unterhaltung der erwähnten Verbrennung, eine Austrittsleitung zur Förderung der erwähnten Atmosphäre aus dem

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Generator zu einer Speicherstelle, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der erwähnten Atmosphäre in der Austrittsleitung, eine Einrichtung zur Rückleitung eines Teils der gekühlten Atmosphäre aus der Austrittsleitung über den Generator zurück, und eine zweite Kühleinrichtung zum weiteren Kühlen der restlichen Atmosphäre in der Austrittsleitung vor der Zufuhr zur Speicherstelle.

5. Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und Inerten Gasen besteht, gekennzeichnet durch einen katalytischen Brennergenerator zur Erzeugung der erwähnten Atmosphäre, eine Einrichtung für die Zufuhr eines Kohlenwassspstoffbrennstoffes zu dem Generator zur katalytischen Verbrennung in diesem, eine Einrichtung für die Zufuhr von Luft zum Generator zur Unterhaltung der erwähnten Verbrennung, eine Austrittsleitung zur Förderung der erwähnten Atmosphäre aus dem Generator zu einer Speicherstelle, eine erste Kühleinrlchtung zum Kühlen der erwähnten Atmosphäre in der Austrittsleitung, eine zweite Kühleinrichtung zum Kühlen der erwähnten Atmosphäre in der Austrittsleitung nachfolgend der ersten Kühleinrichtung, und eine Einrichtung zur Rückleitung eines Teils der gekühlten Atmosphäre aus der Austritts-

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leitung zurück über die erste Kühleinrichtung zur Nacherhitzung der gekühlten Atmosphäre und dann über den Generator.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitungseinrichtung nachfolgend der zweiten Kühleinrichtung angeordnet ist.

7. Anlage zur Erzeugung einer Atmosphäre, die im wesentlichen aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und inerten Gasen besteht, gekennzeichnet durch einen katalytischen Brennergenerator zur Erzeugung der erwähnten Atmosphäre, eine Einrichtung für die Zufuhr eines Kohlenwasserstoffbrennstoffes zum Generator zur katalytischen Verbrennung in diesem, eine Einrichtung für die Zufuhr von Luft zum Generator zur Unterhaltung der Verbrennung, eine Austrittsleitung zur Förderung der erwähnten Atmosphäre aus dem Generator zu einer Speicherstelle,' eine erste Kühleinrichtung zum Kühlen der erwähnten Atmosphäre in der Austritteleitung, eine zweite Kühleinrichtung zum Kühlen der Atmosphäre in der Austrittsleitung nachfolgend der ersten Kühleinrichtung, eine Einrichtung zur Rückleitung eines Teils der gekühlten Atmosphäre aus der Austrittsleitung zurück über den Gene-

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rator, und eine Einrichtung zur Nacherhitzung des zurückgeleiteten Teils.vor dem Generator,

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Nacherhitzung eine der erwähnten ersten und zweiten Kühleinrichtungen umfaßt.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Nacherhitzung die erste Kühleinrichtung umfaßt.

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