DE2102368C3 - Einrichtung zum Erzeugen eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasgemisches - Google Patents
Einrichtung zum Erzeugen eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden GasgemischesInfo
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Description
Die Erfindung be/icht sich auf eine Einrichtung /um
Erzeugen eines Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthüllenden Gasgemische, mit einer Kcaklionskam- '·',
mcr fur die teilweise Verbrennung von Kohlcnw.isser
stoffen mittels Sauerstoff oder mil Sauerstoff angerci
chericr l.ufi bei ubcratmospharischem Driuk. gewebe
ncnfiills unier Zufuhr von O.impf und mn einem an den
Gasauslaß der Reaktionskammcr angeschlossenen w<
Abgasböilcr; wobei nach einem älteren Vorschlag, in
dein zwei oder mehr an ihrer Außenseite von einem
Kühlmittel umströmte wCndclföfmige Rohrschlangen
im Ringrauni außerhalb eines inneftröhfes angeordnet
sind, an dessen Ende eine Sprühdüse angeordnet ist, «>'»
durch die das Kühlmittel aus dem Irmcnröhr in den Ritigrairm utn das Innenrohf im Abgasböilef eingeleitet
wird.
In der Reaktionskammer der Einrichtung entsteht durch die teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen
ein Gasgemisch, das Wasserstoff und Kohlenmonoxyd sowie zusätzlich Ruß enthält. Der Rußanteil
im Gasgemisch kann bis zu 5% betragen. Das Gasgemisch, das beim Verlassen der Reaktionskammer
eine hohe Temperatur von beispielsweise 1300— 1400°C aufweist und unter einem Druck von 5—130 atm
steht, wird im Abgasboiler gekühlt. Hierbei strömt das Gasgemisch nach dem im Gattungsbegriff bereits
berücksichtigten älteren Vorschlag durch wendeiförmige Rohrschlangen, die an ihrer Außenseile von einem
Kühlmittel umströmt werden. Der Abgasboiler kann ein ijrtikal angeordnetes zylindrisches Gefäß mit einem
Innenrohr und einer Bodenplatte sein, an die eine oder mehrere wendeiförmige Rohrschlangen für die zu
kühlenden heißen Gase angeschlossen sind, wobei dann die Rohrschlangen im ringförmigen Raum zwischen der
Außenwand des Gehäuses und dem Innenrohr angeordnet sind und das unsere Ende jeder Rohrschlange mit
einem Anschlußteil in Verbindung steht, der an den Gasauslaß der Reaktionskammer angeschlossen ist. Der
Kühlmitteleinlaß ist nach dem erwähnten älteren Vorschlag an das innere Rohr angeschlossen, dessen
unteres Ende so mit einer Sprühdüse verbunden ist. daß das durch das innere !'.ohr zugeführte Kühlmittel gegen
die heiße Bodenplatte gesprüht werden kann, bevor es nach oben in den ringförmigen Raum eintritt.
Bei einer Ausfiihrungsform des Abgasboilers, bei
welcher zwei oder mehr wendeiförmige Rohrschienen an die Bodenplatte angeschlossen sind, isi die Kühlung
der Bodenplatte und der wendeiförmigen Rohrschlangen nicht immer in gleichem Maße befriedigend. Die
Kühlung kann sogar versagen, wenn dir Druck des
durch das innere Rohr geleiteten Kühlmittels infolge einer Betriebsstörung auf Null absinkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die
Kühlung zu verbessern und /u verj/pichmäßigen und
zugleich eine gewisse Vorsorge bei Störungen der Kühlmittelzufuhr zu treffen.
Hierzu ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasboiler die wendeiförmigen
Rohrschlange!1 jeweils mit einem geraden Rohr für die Zuleitung der /u kühlenden Gase verbunden sind,
das Innenrohr aus zwei konzentrischen Rohren gebildet
ist. und die Sprühdüse, in der die konzentrischen Rohre
münden, einen zentralen Ejektor und zumindest einen seitlich von diesem angeordneten /iisat/ejektor auf
weist
Durch die Sprühdüse wird Kuhlmittel auf d,is
Ciascinlaßcndc der geraden Rohre gesprüht. Kuhlmittel
wird im inneren der beiden konzentrischen Rohre /u
den Ijcktoren geleitet, aus dem anderen dieser Rohre
hingegen von den I nktorcn anjjes.iugl
Die geraden Rohre, an welche die wendelformigen
Rohrsihl.ingen ,inpeschlossen sind, können eine «iusrci
chemie l.inge aufweisen, um eine Verbindung /wischen
der ersten Windung der wendelförmig'!) Rohrschlan
gen und der Bodenplatte herzustellen, und dienen in diesem Fall als Ansehlußslucke, Die Laiige der Röhre
kann aber auch größer gewühlt werden, wenn dies
beispielsweise aus konstruktiven Gründen iiti Hinblick
auf den zur Verfügung stehenden Raum auf der GaseililaÖseite des Abgnsboilcfs erwünscht ist, oder
wenn es erwünscht ist, die Temperatur der Gase vor ihrem Eintritt in die erste Windung der wendelformigen
Rohrschlangen hefab/.usei/.cn.
Die Verwendung von zwei konzentrischen Rohren, die in eine Sprühdose münden und in denen das
Kühlmittel im inneren Rohr vorzugsweise unter Druck den Ejektoren zugeleitet wird, die ihrerseits Wasser aus
dem äußeren Rohr ansaugen das beispielsweise an ein oberhalb des Abgasboilers angeordnetes, Kühlmittel
enthaltendes Gefäß angeschlossen ist, sichert, daß im Falle einer Unterbrechung der Kühlmittelzufuhr zum
inneren Rohr dennoch ma Hilfe des im äußeren Rohr vorhandenen Kühlmittels eine gewisse Kühlung erzielt
werdeu kann, so daß eine kurze Sicherheitsfrist gewonnen wird, um Maßnahmen zur Behebung des
Defektes zu ergreifen. Die Verwendung einer Sprühdüse mit einem zentralen Ejektor und zumindest einem
Zusatzejektor sichert eine zufriedenstellende Kühlung sowohl der Bodenplatte als auch der geraden Rohre an
ihrem Gaseinlaßende. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Anzahl der Zusatzejektoren gleich der
Anzahl von geraden Rohren ist und diese Zusatzejektoren
mit Sprühdüsenarmen zusammenwirken, die symmetrisch angeordnet sind und zwischen der geraden
Rohren ausmünden. Diese Arme sind vorzugsweise so gekrümmt, daß dem ausströmenden Kühlmittel eine
Bewegungsrichtung mit einer horizontalen Geschwindigkeitskomponente erteilt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung
weist der Raum des Abgasboilers, in welchem die Sprühdüse angeordnet ist. an der Anschlußstelle der
Sprühdüse an die konzentrischen Rohre eine freie Strömungsquerschnittsflache auf. die höchstens 30%
der Stromungsquerschnittsfläche des die wendeiförmigen Rohrschlangen aufnehmenden Raumes beträgt.
Dies ergibt eine verbesserte Strömung des Kühlmittels durch den Abgasboiler.
Die freie .Strömungsquerschnittsfläche des die Sprühdose
enthaltenden Raumes kann durch Anordnung von Prallplatten die jeweils gewünschten Größe erhalten,
wobei im Falle eines Abgasboilers mit vier geraden Rohren die """rallplattcn beispielsweise die Gestalt von
gewölbten Schilden haben können und symmetrisch entlang der Wand des diese Rohre enthaltenden
Raumes derart angeordnet sein können, daß ihre konkave Seite zur Wand hin weist.
Falls erwünscht, kann die Temperatur der zu
kühlenden Gase dadurch herabgesetzt werden, daß ein Kuhlmittel. 7. B. Wasser, nach dem Austritt der Gase aus
der Reaktionskammer in den Gasstrom eingesprüht wird. Fine solche Vorkühlung der Gase kann ständig
vorgenommen werden u\}-.r nur zeitweise, beispielsweise
dann, wenn Schwierigkeiten mit der Zufuhr des Kuhlmittel' zum Abgasboilor auftreten
Die (rfindung wird nachfolgend an schcm.itisch
dargestellten Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen noch naher erläutert
I ig I ist eine schemalische Ansicht einer fur die
leilweiM Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und
zum Kuhlen der entstehenden Gase bestimmten F inreii hung pemaB der f rfindnng.
I ι g 2 ist eine schematising Seitenansicht einer
ersten Ausführungsform eines Abgasboilers für die Einrichtung nach Fig. 1.
Fig.3 ist ein Querschnitt durch eine zweite
A-USfühftingsform des Abgasboilers, wobei der Schnitt
durch den die geraden Rohre aufnehmenden Raum unmittelbar oberhalb der Mündung der mil den
Zwsatz.cjektoren zusammen wirkenden Sprühdüsenarme gelegt ist und wobei der Abgasboiler mit vier
wendelförniigen Rohrschlangen ausgestattet ist, die je an ein gerades Rohr angeschlossen sind.
Fig.4 ist ein Q4erschnitt durch eine weitere
Ausfuhrungsform des Abgasboilers, wobei der Schnitt durch den die geraden Rohre aufnehmenden Raum in
einem bestimmten Abstand oberhalb der Anschlußstelle der Sprühdüse geführt ist und wobei der Abgasboiler
mit vier wendeiförmigen Rohrschlangen ausgestattet ist, von denen jede an ein gerades Rohr angeschlossen
ist, und vier Prallplatten aufweist, die in dem die geraden Rohre aufnehmenden Raum angeordnet sind und sich
bis in die Nähe der Bodenplatte erstrecken.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist einen Reaktor A auf, der mit einer zu einem Brennerteil A 'des
Reaktors führenden Brennstoffzuführleitung a und mit einer Sauerstoffzufuhrleitung b ausgestattet ist, während
Dampf, falls er verwendet wird, sowohl durch die Leitung a als auch durch die Leitung b zugeführt werden
kann. Der Reaktor A ist durch eine Verbindungsleitung ßmit einem Anschlußteil (Tverbunde- Die heißen Gase
strömen durch die Verbindungs!e>fin° B und den
Anschlußteil C zu einem Abgasboiler D, der mit zwei geraden Rohren und zwei wendeiförmigen Rohrschlan
gen ausgestattet is! und Auslässe c und d fur die
gekühlten Gase. Einlasse c und /Tür das Kühlmittel. / B.
Wasser, und einen Auslaß k fur das Kühlmittel aufweist. Die geraden Rohre sind mit gund h. die wendelförmi.gen
Rohrschlangen mit / und y bezeichnet. Die wendelformi
gen Rohrschlangen erstrecken sich im Pingraum um ein
als Kuhlmittelzuleitung dienendes vertikales Innenrohr,
um das gewunden sie angeordnet sind.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines Abgasboilers. Der Abgasboiler wcnI ein zylindrisches
Gehäuse 1 mit einer Bodenplatte 2 auf. die auf einem Anschlußteil 3 ruht, an den eine Gaszufuhrleitung 4
angeschlossen ist. Der Abgasboiler ist ferner mit dem
aus konzentrischen Rohren 5 und 6 bestehenden Innenrohr für die Zufuhr des (im Innenrohr 6 unter
Druck strömenden) Kühlmittels ausgestattet, an deren unteren Enden eine Sprühdüse angeschlossen ist. Diese
Sprühdüse weist einen zentralen Ejektor 11 auf. der nut
einem zentralen Sprühdüsenarm 12 und zwei Zusatz· ejektoren 7 und 8 zusammenwirkt, welche ihrerseits mit
Sprühdüsenarmen 9 und 10 verbunden sind. Das durch die Rohre 5 und 6 zugeführte Kühlmittel, im allgemeinen
Wasser, wird durch die Sprüharme 9, 10 und 12 gegen die Bodenplatte 2 gesprüht, von welcher es sodann nach
oben steigt und dabei die geraden Rohre 13 und 14 kühlt.
F i g. 3 ist ein Querschnitt durch den die geraden Rohre aufnehmenden Raum des Abgasboilers. wobei
der Schnitt unmittelbar oberhalb der Mündung dei Sprühdüsenarme der /usat/ejektoren durch die iii
F ι g. 2 dargestellte Aiislührungsform gelegt ist. Die
Ausfünrungsform nach F ι g. 3 weist vier wendeiförmige
Rohrschlangen auf. von denen jede mit einem geraden Rohr verbunden ist. Im Querschnitt sind die vier
geraden Rohre 21, 22, 21 und 24 ersichtlich, ferner der
zentrale Arm 25 der Sprühdüse und die vier mit den
Ziisat/ejektoren zt ,ammenwirkenden Sprühdüsenarme
2f>, 27, 28 und 29 Dem ausströmenden Kühlmittel wird
infolge der in seitlicher Richtung gekrümmten Arme 26, 27j 28 und 29 eine horizontale Bewegungs-komponente
erteilt.
F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch den die geraden
Rohre aufnehmende*) Raun? der Ausführungsform des Abgasboilers nach Fig. 3, wobei der Schnitt mit
Abstand oberhalb der Anschlußstelle der Sprühdüscn verläuft. Im Schnitt sind die geraden Rohre 31, 32, 3.3
und 34 und die von Kühlmittel durchströmten
konzentrischen Rohre 35 und 36 ersichtlich^ wobei das
Kühlmittel im inneren Rohr 35 unter Druck strömt und aus dem äußeren Rohr 36 durch die Ejektoren
angesaugt wird; ferner sind die Prallplatten 37, 38, 39
und 40 für das Kühlmittel ersichtlich.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
h'
Claims (4)
1. Einrichtung zum Erzeugen eines Wasserstoff
und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasgemisches, ί mit einer Reaktionskammer für die teilweise
Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mittels Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft
bei überatmosphärischem Druck, gegebenenfalls unter Zufuhr von Dampf, und mit einem an den
Gasauslaß der Reaktionskammer angeschlossenen Abgasboiler, in dem zwei oder mehr an ihrer
Außenseite von einem Kühlmittel umströmte wendeiförmige Rohrschlangen im Ringraum außerhalb
eines Innenrohres angeordnet sind, an dessen Ende eine Sprühdose angeordnet ist, durch die das
Kühlmittel aus dem Innenrohr in den Ringraum um das Innenrohr im Abgasboiler eingeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß im AbgaskniU- /ΓΜ Ate* iHAnZtnlfnrminAn DAt>i-IAUI»ni,Dn /( Λ ~H\
Uimil ( L·'/ UtV. VTt. IIUU11 UN llltgV.ll l^UIII OV-IIIUlIgWIl {ti J/ -"
jeweils mit einem geraden Rohr (g, h; 21—24; 31—34) für die Zuleitung der zu kühlenden Gase
verbunden ist, das Innenrohr aus zwei konzentrischen
Rohren (5, 6; 35, 38) gebildet ist, und die Sprühdüse (11), in der die konzentrischen Rohre r>
münden, einen zentralen Ejektor (12; 25) und zumindest einen seitlich von diesem angeordneten
Zusatzejektor (7,8) aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Zusatzejektoren (7, 8) «>
gleich der Anzahl der geraden Rohre (g. h; 21 —24)
ist, und daß die Zusatzejektoren mit Sprühdüsenarmen (9, 10; 26—29) zusammenwirken, die symmetrisch
angeordnet sind und zwischen den geraden Rohren ausmünden. i'i
3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch
gekennzeichnet, daß die freie Strömungsquerschnittsfläche des die Sprühdüse (11) enthaltenden
Raumes an de; Anschlußstelle der Sprühdüse an die konzentrischen Rohre (5, 6; 35, 36) höchstens 30% w
der Strömungsquerschnittsfläche des die wendeiförmigen Rohrschlangen (i. j) aufnehmenden Raumes
beträgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem die geraden Rohre (31—34) «
enthaltenden Raum des Abgasboilers Prallplatien (37—40) angeordnet sind.
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