DE2054642C3

DE2054642C3 - Immersion burner tube

Info

Publication number: DE2054642C3
Application number: DE2054642A
Authority: DE
Inventors: Helmut 4132 Kamp-Lintfort Vietz
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1970-11-06
Publication date: 1981-09-10
Also published as: GB1362805A; CA948945A; US3794015A; DE2054642A1; JPS567722B1; DE2054642B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchbrennerrohr für eine mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch beheizte Tauchbrenneranlage zum Eindampfen von Salz- oder insbesondere Säurelösungen sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben.The invention relates to an immersion burner tube for an immersion burner system heated with a fuel / air mixture for evaporation of salt or especially acid solutions and a method for Operate the same.

Es ist bekannt, verdünnte wäßrige Lösungen von Salzen oder Säuren in Tauchbrenneranlagen einzudampfen und zu konzentrieren. Diese Anlagen bestehen im Prinzip aus einem Ofenraum, der mit einem Abzug oder Kamin für die Rauchgase verbunden und teilweise mit der einzudampfenden Flüssigkeit gefüllt ist. In diese Flüssigkeit taucht zumindest ein Brennerrohr ein, so daß die heißen Brenngase der Brennerrohrmündung in die Flüssigkeit gelangen, dort ihre Wärme abgeben und schließlich in den Abzug oder Kamin entweichen.It is known to evaporate dilute aqueous solutions of salts or acids in immersion burner systems and focus. These systems basically consist of a furnace chamber with a fume cupboard or chimney for the flue gases is connected and partially filled with the liquid to be evaporated. In these At least one burner tube is immersed in liquid, so that the hot combustion gases from the burner tube mouth into the Liquid get there, give off its heat and finally escape into the fume cupboard or chimney.

Bekannte Tauchbrennerrohre bestehen aus einem oberen Teil, der wenigstens teilweise aus dem Ofenraum der Anlage herausragt und dem der gasförmige oder flüssige Brennstoff, z. B. Erd-, Leucht- oder Kokereigas oder Heizöl und dgl. und Luft zugeführt werden. Je nach Bauart des Brenners können in den oberen oder Zuleitungsteil des Brennerrohres Brennstoff und Luft getrennt eingeleitet und dort vermischt oder als brennbares Gemisch zugeführt werden. An diesen Zuleitungsteil des Brennerrohres schließt sich nach unten hin ein Brennkammer-Teil an, der meist erweiterten Querschnitt besitzt. Hier wird das durch den Zuleitungsteil herangeführte Brennstoff/Luft-Gemisch entzündet und verbrannt mit freier Flamme. Es ist bekanntlich zweckmäßig, die Brennkammer so lang auszubilden, daß nicht mehr die Flamme selbst, sondern nur die heißen Brenngase auf den Spiegel der einzudampfenden Flüssigkeit auftreffen, da anderenfalls Tröpfchen der Flüssigkeit in stärkerem Maße von den Brenngasen mitgerissen werden und als Aerosol in den Kamin gelangen.Known immersion burner tubes consist of an upper part, which is at least partially from the furnace space the system protrudes and the gaseous or liquid fuel, e.g. B. natural gas, luminous gas or coke oven gas or heating oil and the like. And air are supplied. Depending on the design of the burner, the upper or Feed line part of the burner tube fuel and air introduced separately and mixed there or as combustible mixture are fed. This feed line part of the burner tube is followed by a combustion chamber part at the bottom, which usually has an enlarged cross-section. This is done by the The fuel / air mixture supplied to the supply line is ignited and burned with a free flame. It is It is known that it is advisable to make the combustion chamber so long that it is no longer the flame itself, but only the hot combustion gases hit the level of the liquid to be evaporated, otherwise Droplets of the liquid are carried away to a greater extent by the combustion gases and as an aerosol in the Chimney arrive.

Bei Tauchbrenneranlagen der vorstehend geschilderten Bauart stellen Verkrustung und Korrosion des unteren, in die Flüssigkeit tauchenden Brennerteils ein schwer zu lösendes Problem dar. Salzlösungen bilden insbesondere an den hi.ucn Brennkammerwandungen Krusten, die den für die Rauchgase verfügbaren freien Querschnitt der Brennkammer einengen und dann zum Stillsetzen des Brenners führen. Das Konzentrieren verdünnter Säurelösungen, etwas Phosphor- oderIn the case of immersion burner systems, the ones described above Bauart prevent incrustation and corrosion of the lower part of the burner, which is immersed in the liquid problem that is difficult to solve. Salt solutions form particularly on the hi.ucn combustion chamber walls Crusts that narrow the free cross-section of the combustion chamber available for the flue gases and then to the Shutdown of the burner. Concentrating dilute acid solutions, some phosphorus or

to Schwefelsäure, macht zusätzlich einen wirksamen Korrosionsschutz des Brennerrohres notwendig. Es ist daher bekannt, alle Teile des Brennerrohres oder wenigstens die am stärksten beanspruchten aus Werkstoffen herzustellen, die genügend temperatur- und säurebeständig sind, etwa aus Graphit, Ferrosilicium und dgl. Da diese Werkstoffe teuer sind, ist es ferner bekannt, die Innenwand der Brennkammer aus einem preiswerteren Werkstoff, z. B. Grauguß, der lediglich temperaturbeständig ist, anzufertigen und diesen inneren Teil mit einen Schutzrohr zu umgeben, das korrosionsfester, jedoch thermisch und mechanisch weniger belastbar ist, beispielsweise Ferrosilicium. Es ist auch schon bekannt, zwischen dem inneren Teil und dem Schutzrohr ein Wärmeisoliermaterial anzuordnen.to sulfuric acid, makes an effective corrosion protection of the burner tube necessary. It is therefore known to consist of all parts of the burner tube or at least the most heavily used Manufacture materials that are sufficiently temperature and acid resistant, such as graphite, ferrosilicon and the like. Since these materials are expensive, it is also known, the inner wall of the combustion chamber from a cheaper material, e.g. B. gray cast iron, which is only temperature resistant, to make and this to surround the inner part with a protective tube, which is more corrosion-resistant, but thermally and mechanically is less resilient, for example ferrosilicon. It is also already known between the inner part and the Thermowell to arrange a heat insulating material.

Gemäß GB-PS 6 18 472 erfolgt die Kühlung von außen durch Kühlung der Außenwand des Tauchbrennerrohres. Eine solche Kühlung hat sich als unzureichend erwiesen.According to GB-PS 6 18 472, the cooling takes place from the outside by cooling the outer wall of the immersion burner tube. Such cooling has proven to be inadequate.

Aus DE-OS 15 19 685 ist ein Tauchbrennerrohr bekannt, bei dem das Schutzrohr in radialem Abstand zum inneren Brennkammerrohr angeordnet ist und in den Raum zwischen Brennkammer- und Schutzrohr ein inertes Schutzgas eingedrückt wird, dessen Druck so hoch gewählt ist, daß keine Säurelösung in diesen Zwischenraum eindringen kann. Bei dieser bekannten Anordnung wird das korrosionsbeständigere Schutzrohr durch den mit Inertgas gefüllten Ringspalt thermisch entlastet. Jedoch ist auch bei dieser Bauart nicht zu vermeiden, daß sowohl das Brennkammer- wie auch das Schutzrohr nach relativ kurzer Betriebszeit korrodieren und erneuert oder zumindest ausgebessert werden müssen.From DE-OS 15 19 685 an immersion burner tube is known in which the protective tube at a radial distance is arranged to the inner combustion chamber tube and into the space between the combustion chamber and protective tube inert protective gas is pressed in, the pressure of which is selected so high that no acid solution in this Interspace can penetrate. In this known arrangement, the more corrosion-resistant protective tube thermally relieved by the annular gap filled with inert gas. However, this is also the case with this type of construction unavoidable that both the combustion chamber and the protective tube after a relatively short operating time corrode and need to be renewed or at least repaired.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Tauchbrennerrohr zu schaffen, das eine erheblich längere Betriebsdauer aufweist.The object of the invention is now to create a submerged burner tube that has a considerably longer service life having.

Gegenstand der Erfindung ist ein Tauchbrennerrohr nach Anspruch 1.The subject of the invention is a submerged burner tube according to claim 1.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise nach Anspruch 2 wird die in der Tauchbrenneranlage vorliegende Flüssigkeit über die Zuführungsleitung und den Ringraum so lange umgewälzt, bis die erforderliche Konzentration erreicht ist.According to a preferred procedure according to claim 2, in the immersion burner system existing liquid circulated through the supply line and the annulus until the required Concentration is achieved.

Die im Ringraum zwischen Schutzrohr und Zuleitungsrohr umgewälzte Flüssigkeit bedeckt als verhältnismäßig dünne, zusammenhängende und ständig erneuerte Schicht die Innenwandung der Brennkammer. Solange dieser Flüssigkeitsfilm noch Wasser enthält, ist gewährleistet, daß die Temperatur der Flüssigkeitsschicht unabhängig von der Temperatur der Brenngase nicht wesentlich über etwa 100°C hinausgeht. Die Wandung der Brennkammer wird demnach durch Flüssigkeits- und Verdampfungskühlung auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten, bei der die Korrosion noch keine wesentliche Rolle spielt und auchThe liquid circulated in the annular space between the protective tube and the supply pipe is covered as proportionately thin, coherent and constantly renewed layer the inner wall of the combustion chamber. As long as this liquid film still contains water, it is guaranteed that the temperature of the liquid layer is independent of the temperature of the fuel gases does not go significantly above about 100 ° C. The wall of the combustion chamber is therefore through Liquid and evaporative cooling are kept at a relatively low temperature at which the Corrosion does not and does not play an essential role

<>5 Hie Verkrustungsgefahr gering ist. Infolge dieser icpsiven Kühlung der Brennkammerwandung kann<> 5 Here the risk of encrustation is low. As a result of this icpsiven cooling of the combustion chamber wall can

sogar darauf verzichtet werden, das Tauchbrennerrohr im Bereich der Brennkammer doppelwandig auszubil-it is even possible to dispense with the double-walled design of the immersion burner tube in the area of the combustion chamber.

den. Das kann im einfachsten Falle geschehen, indem man die bisher notwendige Brennkammer entfallen läßt und sich zur Führung der Brenngase mit dem Schutzrohr begnügt Ein weiterer Vorteil dieser Bauform des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, da3 man das Schutzrohr, das die Brenngase führt, aus preiswerten Werkstoffen, etwa Kunststoffe oder auch Kieselglas, herstellen kann.the. In the simplest case, this can be done by eliminating the previously necessary combustion chamber and is satisfied with the protective tube for guiding the fuel gases Another advantage of this The design of the subject of the application consists in the fact that the protective tube that carries the fuel gases is made can produce inexpensive materials such as plastics or silica glass.

Weitere Merkmale und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Figur, die eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchbrennerrohres wiedergibtFurther features and advantages of the subject of the application emerge from the following description and the figure, which shows an exemplary embodiment of the submerged burner tube according to the invention reproduces

Bei der Bauform nach der Figur ist am Ofenbehälter 10, der einen Vorrat 11 einzudampfender Schwefelsäurelösung enthält ein Tauchbrennerrohr befestigt, das aus einem Zuleitungsteil 16 für das Brenngas besteht, das aus einem Mischteil 15 zuströmt Das Zuleitungsrohr 36 wird von einem radial im Abstand dazu angeordneten Schutzrohr 37 umgeben, das sich vom Ende des Zuleitungsrohres 36 an erweitert und unter dem Spiegel des Flüssigkeitsvorrates 11 mündet. Zwischen dem Schutzrohr 37 und dem Zuleitungsrohr 36 verbleibt ein Ringraum 39, der die über Leitung 31 eingeleitete umgewälzte Flüssigkeit 12 aufnimmt Im Bereich des unteren Endes von Zuleitungsteil 36 ist im Ringraum 39 ein wendeiförmiger Drallkörper 38 angeordnet der der durch den Ringraum 39 herabströmendon Flüssigkeit 12 einen Drall erteilt Infolge dieses Dralls verteilt die Flüssigkeit 12 sich nach dem Austritt aus dem Ringraum 39 (Ende des Zuleitungsrohrs 36) als iilmartige Flüssigkeitsschicht 12a auf der Innenwandung des erweiterten Schutzrohrteils 37, in dein die Flamme des Brennstoff/Luft-Gemisches brennt.In the design according to the figure, the furnace container 10 has a supply 11 of sulfuric acid solution to be evaporated contains a submerged burner tube attached, which consists of a feed line 16 for the fuel gas, which flows in from a mixing part 15. The feed pipe 36 is radially spaced from it by a arranged protective tube 37 surrounded, which expands from the end of the supply pipe 36 and below the level of the liquid supply 11 opens. Between the protective tube 37 and the supply pipe 36 remains an annular space 39 which receives the circulated liquid 12 introduced via line 31 In the region of the lower end of the supply line part 36, there is a helical swirl body 38 in the annular space 39 arranged by the liquid 12 flowing down through the annular space 39 given a swirl as a result of this Swirl, the liquid 12 distributes itself after exiting the annular space 39 (end of the supply pipe 36) as A film-like liquid layer 12a on the inner wall of the expanded protective tube part 37, into which the flame of the fuel / air mixture is burning.

Es hat sich gezeigt, das als Einbaukörper 38 bereits einfache Leitschaufeln in der Lage sind, die Flüssigkeit als dünne Schicht oder Film auf der Innenfläche desIt has been shown that even simple guide vanes as built-in bodies 38 are capable of conveying the liquid as a thin layer or film on the inner surface of the

's Schutzrohrs im Flammenbereich zu verteilen, wenn man den Steigungswinkel der Leitschaufeln auf die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit !2 im Ringraum 39 abstimmt. Überraschenderweise erhält man bei richtiger Abstimmung selbst dann diesen Flüssigkeitsfilm, wenn man das Schutzrohr 37 aus einem Werkstoff, z. B. Kunststoff, anfertigt, der von der Flüssigkeit schlecht benetzt wird.Distribute the protective tube in the flame area if one the angle of inclination of the guide vanes on the flow velocity of the liquid! 2 in the annulus 39 votes. Surprisingly, with correct coordination, this liquid film is obtained even if you have the protective tube 37 made of a material such. B. plastic that makes of the liquid is badly wetted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Immersion burner tube for an immersion burner system heated with a fuel / air mixture for evaporating salt or acid solutions, with a feed pipe for the separated or mixed supplied fuel and air, an ignition device for the fuel / air mixture, one extending below the supply pipe, widened in cross section compared to this Combustion chamber and with a protective tube surrounding the supply pipe at a distance, which extends up to in extends the liquid to be evaporated, characterized in that in the lower The area of the supply pipe in the annular space (39) between the protective and supply pipe is a helical one Swirl body (38) is arranged that the annular space (39) with a supply line (31) for the liquid to be evaporated is provided and that the protective tube at the end of the supply pipe is carried out expanded and forms the wall of the combustion chamber.

2. A method for operating the immersion burner tube according to claim 1, characterized in that that the liquid present in the immersion burner system via the supply line and the Annular space is circulated until the required concentration is reached.