DE2414738B2 - Doppelwandige kuehlleitung fuer gase hoher temperatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine doppelwandige Kühllei- ^ tung für Gase hoher Temperatur, die zwischen dem Abgaskanal eines Reaktors oder Verbrennungsofens und einem Wasch-Absorptionsturm angeordnet ist und deren Doppelmantel aus hochtemperaturfestem Material besteht und von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, wobei der Innenmantel der Kühlleitung aus porösem Material besteht.

Bei den bekannten Kühlleitungen dieses Typs wird durch den porösen Innenmantel Kühlflüssigkeit an die innere Oberfläche des Innenmantels, die sogenannte _)S Verdampfungsfläche, herangeführt. Infolge der hohen Temperaturdifferenzen zwischen der Kühlflüssigkeit und den heißen Abgasen aus dem Reaktor oder Verbrennungsofen läuft der Verdampfungsvorgang sehr heftig ab und es läßt sich nicht vermeiden, daß Spritzer der Kühlflüssigkeit entgegen der Strömung des Abgases in den Abgaskanal gelangen. Diese Abgaskanäle der Verbrennungsofen sind in der Regel mit einer feuerfesten Auskleidung gemauert, die durch die aufspritzende Kühlflüssigkeit stark in Mitleidenschaft _Ss gezogen wird. Die Ausmauerung neigt zum Absplittern und die Lebensdauer des Abgaskanals wird insbesondere dann erheblich verkürzt, wenn zum Kühlen organische Lösungsmittel, saure oder alkalische Lösungen verwandt werden. Insbesondere bei Salzsäure zeigt 1,0 sich, daß die in den Abgaskanal gespritzte Kühlflüssigkeit durch die feuerfeste Auskleidung hindurch auf den metallenen Außenmantel des Abgaskanals einwirkt und diesen relativ schnell soweit zerstört, daß er der feuerfesten Auskleidung keinen brauchbaren Halt mehr <,·, geben kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Abgaskanal gegen die Einwirkungen der Kühlflüssigkeit zu schützen. Diese Aufgabe wird durch eine Kühlleitung gelöst, an deren Eingang zwischen dem Abgaskanal und dem Doppelmantel eine poröse Scheibe angeordnet ist die von außen nach innen von einem inerten Gas durchströmt ist. Die Scheibe besteht zweckmäßig aus einem wasserdichten, porösen Material und besitzt eine mit dem Abgaskanal koaxiale zentrale öffnung. Der äußere Rand der Scheibe wird in vorteilhafter Weise von einem Ringraum umschlossen, der mit einem Einlaßstutzen zum Einleiten des Inertgases, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd, ausgerüstet ist

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die. poröse Scheibe für die heißen Abgase keinen erheblichen Widerstand bedeutet, zugleich aber den vorgeschalteten Abgaskanal sehr wirksam gegen die spritzig verdampfende Kühlflüssigkeit schützt Dabei ist es wesentlich, daß die poröse Scheibe von außen nach innen von einem inerten Gas durchströmt wird, das die Scheibe zum einen kühlt und zum anderen vor einer zu schnellen Abnutzung durch Oxydation schützt

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Verbrennungsofen oder Reaktor und einen Wasch-Absorptionsturm, die miteinander über eine doppelwandige Kühlleitung gemäß der Erfindung verbunden sind,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Kühlleitung gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Verbrennungsofen oder Reaktor bezeichnet, der einen mit feuerfester Auskleidung versehenen Kanal 2 aufweist, der mit einem Ende unten an den Ofen angeschlossen ist. Der Abgaskanal 2 weist eine innere feuerfeste Auskleidung 3 sowie einen koaxial dazu liegenden äußeren Eisenmantel 4 auf, der die Auskleidung umschließt (Fig.2). Das andere Ende des Abgaskanals 2 ist mit einem Ende einer Verbindungsvorrichtung 5 verbunden, die gleichzeitig als Abschreckeinrichtung für das Abgas dient und den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Der Aufbau dieser Verbindungsvorrichtung wird weiter unten im einzelnen erläutert. Das andere Ende dieser Verbindungsvorrichtung 5 ist mit dem Einlaß 6' eines Wasch-Absorptionsturmes 6 verbunden. Da der Verbrennungsofen oder Reaktor 1, der Abgaskanal 2 und der Wasch-Absorptionsturm 6 von üblicher Bauart sind und keinen Teil der Erfindung darstellen, sollen sie hier nicht im einzelnen beschrieben werden.

Die F i g. 2 der Zeichnung zeigt nun die Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die gleichzeitig als eine Abschreckeinrichtung für das Abgas dient, in einem größeren Maßstab und im Schnitt. Die Verbindungsvorrichtung 5 besteht im wesentlichen aus einem doppelwandigen Zylinder, der einen inneren, porösen Kohlenstoffzylinder 7 und einen koaxial dazu liegenden, äußeren undurchlässigen Kohlenstoffzylinder 8 aufweist, welcher den Innenzylinder auf einem wesentlichen Teil mit Abstand umschließt, so daß ein Ringraum oder Mantel 9 dazwischen gebildet wird. Wie Fig.2 erkennen läßt, verengt sich der innere Zylinder 7 nach rechts zur Auslaßseite hin, die dem Wasch-Absorptionsturm 6 benachbart ist. Das in F i g. 2 gesehen linke Ende des inneren, porösen Zylinders 7 endet kurz vor dem benachbarten Ende des Außenzylinders 8, so daß an dieser Stelle ein Zwischenraum 5' entsteht. Oben am äußeren Zylinder 8 ist in der Nähe des in F i g. 2 gesehen rechten Endes ein Einlaß 10 vorgesehen, durch den

Wasser, eine saure oder alkalische Lösung oder ein organisches Lösungsmittel wie Methanol aus einer geeigneten nicht dargestellten Quelle in den Mantel 9 gepumpt werden kann, wie es weiter unten noch erläutert wird. Koaxial zwischen den einander benachharten Enden des Abgaskanals 2 und der Verbindungsvorrichtung 5 liegt eine Sperreinrichtung, die als eine kreisringförmige Platte Il ausgebildet ist, welche aus einem wasserdichten, porösen Material besteht und eine zentrale Bohrung aufweist, welche den Abgaskanal und die Verbindungsvorrichtung miteinander verbindet Koaxial um die kreisringförmige Platte 11 herum ist eine ringförmige Eisenhülse 12 vorgesehen, die im Abstand von der Platte lieg! und einen ringförmigen Hohlraum 13 zwischen den Teilen festlegt Der obere Teil der ringförmigen Hülse 12 ist mit einem Einlaß 14 für ein Inertgas versehen, durch den ein Inertgas wie Stickstoff oder Kohlendioxyd aus einer nicht dargestellten Quelle in den Ringraum 13 gepumpt wird. Die ringförmige Hülse 12 ist an ihrem in F i g. 2 gesehen linken Ende mit einem Flansch 12' versehen, der mit einem Flansch 16 verbunden ist, welcher mit dem Abgaskanal 2 aus einem Stück besteht oder in geeigneter Weise daran befestigt ist. Wenn durch den Einlaß 14 ein Inertgas in den Raum 13 gepumpt wird, dringt das Gas vom Außenumfang der kreisförmigen porösen Platte 11 durch das poröse Innere bis zur Mitte vor und tritt dann durch den Zwischenraum 5' in den inneren porösen Zylinder 7 ein. Wenn das Inertgas durch die kreisringförmige poröse Platte 11 hindurchtritt, kühlt es die Platte und schützt sie gleichzeitig vor einer Abnutzung infolge Oxydation. Wie F i g. 2 erkennen läßt ist das rechte Ende der ringförmigen Hülse 12 U-förmig gebogen, so daß ein ringförmiger Flansch 12" am äußersten Ende des umgebogenen Teils entsteht der an der Befestigungseinrichtung 5 mit Hilfe nicht dargestellter Befestigungseinrichtungen verbunden werden kann. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet ein Packungsteil, das zwischen dem äußeren Zylinder 8 und der ringförmigen Hülse 12 liegt, so daß zwischen diesen beiden Teilen gegen ein Durchlecken des Inertgases abgedichtet wird. Am äußeren Zylinder 8 ist ein Flansch 17 vorgesehen oder in geeigneter Weise befestigt wobei geeignete nicht dargestellte Befestigungsmittel durch die Flansche 16 und 17 hindurchfassen, um sie und damit auch den Abgaskanal 2 und die Verbindungsvorrichtung 5 miteinander zu verbinden. Das rechte Ende des äußeren Zylinders 8 ist mit einer durchgehenden öffnung 8' versehen, in der der Auslaß des Innenzylinders 7 liegt. Der Auslaß des Innenzylinders 7 steht in Verbindung mit dem Einlaß 6' des Wasch-Absorptionsturms, der in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist.

Im Betrieb wird das im Verbrennungsofen 1 erzeugte Gas durch den Abgaskanal 2 mit einer hohen Temperatur ausgelassen, wobei gleichzeitig ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd durch den Einlaß 14 gepumpt wird, das durch das poröse Innere der kreisringförmigen Platte 11 hindurchdringt und in das Innere des Zylinder 7 über den Zwischenraum 5' eintritt. Wenn das Inertgas durch die Platte 11 hindurchtritt kühlt es die Platte und schützt sie vor einer Abnutzung durch Oxydation. Das Hochtemperaturgas tritt dann durch den Abgaskanal 2 in den inneren porösen Zylinder 7 ein, wobei gleichzeitig eine Kühlflüssigkeit wie beispielsweise Wasser, eine saure oder alkalische Lösung oder ein organisches Lösungsmittel wie Methanol durch den Einlaß 10 in den Mantel 9 zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder gepumpt wird. Die Kühlflüssigkeit dringt dann durch

ίο den porösen Innenzylinder 7 hindurch und gelangt in das Innere des Zylinders, wo die Kühlflüssigkeit durch die Berührung mit dem Hochtemperaturgas, das das Innere des Zylinders 7 durchströmt, verdampft. Die Verdampfung der Kühlflüssigkeit verringert die Temperatur des Abgases und reduziert gleichzeitig die Temperatur der Innenfläche des inneren Zylinders 7. Das Abgas strömt dann mit der auf diese Weise verringerten Temperatur durch den Auslaß des Innenzylinders 7 in den Einlaß 6' des Wasch-Absorptionsturms 6, wo es von den schädlichen Bestandteilen befreit wird, wenn es in der bekannten Weise durch den Turm nach oben strömt.

Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung das Abgas nach dem Durchtritt durch den Abgaskanal 2 durch die Kühlflüssigkeit beim Durchströmen des Innenzylinders 7 wirksam gekühlt, und die Temperatur des Gases wird auf einen Wert verringert der für den Waschvorgang im Wasch-Absorptionsturm angemessen ist, bevor das Abgas den Turm 6 erreicht Wenn auch die Kühlflüssigkeit bei der Berührung mit dem durch den Innenzylinder 7 strömenden Abgas heftig von der Innenfläche des Zylinders 7 verdampft, so wird doch der hierbei entstehende Dampf durch die durch die kreisringförmige Platte 11 dargestellte Sperreinrichtung daran

(s gehindert, in den Abgaskanal 2 einzutreten, so daß die feuerfeste Auskleidung 3 des Abgaskanals 2 vor der Einwirkung des Dampfes geschützt wird und dadurch eine längere Lebensdauer des Abgaskanals und insbesondere der feuerfesten Auskleidung 3 erzielt wird.

^o Auch wenn eine Salzsaurelösung als Kühlflüssigkeit benutzt wird, die stark korrosiv ist, läßt sich auf diese Weise die feuerfeste Auskleidung 3 des Abgaskanals 2 wirksam gegen die Einwirkung einer derart korrosiven Flüssigkeit schützen.

4_s Wenn angenommen wird, daß im Verbrennungsofen beispielsweise ein organisches Chlorid verbrannt wird, tritt das aus dem Ofen kommende Gas in den Abgaskanal 2 mit der hohen Temperatur von etwa 1050" C ein. Wenn das Abgas mit einer Kühlflüssigkeit

so gekühlt wird, die durch den inneren porösen Zylinder 7 hindurchdringt und eine Temperatur von 100 bis 110° C besitzt, wird das Abgas auf eine Temperatur von 450 bis 500° C heruntergekühlt, bevor es in den Wasch-Absorptionsturm 6 eintritt. Nachdem das Abgas mit verringerst ter Temperatur in den Einlaß 6' des Wasch-Absorptionsturms eingetreten ist, verdampfen die zersprühten Teilchen des Kühlmediums und entziehen dem Gas die Wärme, so daß die Temperatur noch weiter abgesenkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Doppelwandige Kühlleitung für Gase hoher Temperatur, die zwischen dem Abgaskanal eines Reaktors oder Verbrennungsofens und einem Wasch-Absorptionsturm angeordnet ist und deren Doppelmantel aus hochtemperaturfestem Material besteht und von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, wobei der Innenmantel der Kühlleitung aus porösem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Kühlleitung zwischen dem Abgaskanal (2) und dem Doppelmantel (7,8) eine poröse Scheibe (11) angeordnet ist, die von außen nach innen von einem inerten Gas durchströmt ist

2. Kühlleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (11) aus einem wasserdichten, porösen Material besteht und eine mit dem Abgaskanal (2) koaxiale zentrale Öffnung aufweist.

3. Kühlleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der Scheibe (11) von einem Ringraum (13) umschlossen ist, der mit einem Einlaßstutzen (14) zum Einleiten des Inertgases ausgerüstet ist.

4. Kühlleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff verwendet ist.

5. Kühlleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Kohlendioxyd verwendet ist.