DE2414738C3

DE2414738C3 - Double-walled cooling line for high temperature gases

Info

Publication number: DE2414738C3
Application number: DE19742414738
Authority: DE
Inventors: Saburo Yokohama Kanagawa Maruko (Japan)
Original assignee: Nippon Chemical Plant Consultant Co. Ltd.; Hitachi, Ltd.; (Japan)
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1974-03-27
Publication date: 1978-01-19

Description

Die Erfindung betrifft eine 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.The invention relates to a double-walled cooling line for high temperature gases between the Exhaust duct of a reactor or incinerator and a washing-absorption tower is arranged and whose double jacket is made of high-temperature-resistant material and a cooling liquid flows through it is, wherein the inner jacket of the cooling line consists of porous material.

Bei den bekannten Kühlleitungen dieses Typs wird durch den porösen Innenmantel Kühlflüssigkeit an die innere Oberfläche des Innenmantels, die sogenannte 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 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 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.In the known cooling lines of this type, cooling liquid is passed through the porous inner jacket to the inner surface of the inner jacket, the so-called evaporation surface, brought up. As a result of the high Temperature differences between the cooling liquid and the hot exhaust gases from the reactor or In the incinerator, the evaporation process is very violent and it cannot be avoided that Splashes of the cooling liquid enter the exhaust gas duct against the flow of the exhaust gas. These exhaust ducts The incinerators are usually bricked with a refractory lining that goes through the splashing coolant is severely affected. The brick lining tends to splinter and the service life of the exhaust duct is significantly reduced, especially when it is used for cooling organic solvents, acidic or alkaline solutions can be used. Especially with hydrochloric acid shows that the coolant sprayed into the exhaust duct through the refractory lining onto the acts on the metal outer jacket of the exhaust duct and destroys it relatively quickly to the extent that it is the refractory lining can no longer provide a useful hold.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Abgaskanal gegen die Einwirkungen der KühlflüssigkeitThe object of the invention is to protect the exhaust duct against the effects of the cooling liquid

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 Einlaß&tutzen zum Einleiten des Inertgases, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd, ausgerüstet istto protect. This object is achieved by a cooling line, at the entrance of which between the exhaust gas duct and a porous disc is arranged in the double jacket, which is surrounded by an inert gas from the outside to the inside The disk is expediently made of a waterproof, porous material and has a central opening coaxial with the exhaust gas duct. The outer edge of the disc is advantageously enclosed by an annular space with an inlet nozzle for introducing the inert gas, for example Nitrogen or carbon dioxide

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.The main advantage of the invention is that the porous disc for the hot exhaust gases Significant resistance means, but at the same time the upstream exhaust duct is very effective against the lively evaporating cooling liquid protects it is essential that the porous disc from the outside an inert gas flows through it inside, which cools the pane on the one hand and closes it on the other Protects rapid wear through oxidation.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawings. It shows

Fig.) ichematisch einen Verbrennungsofen oder Reaktor und einen Wasch-Absorptionsturm, die miteinander über eine doppelwandige Kühlleitung gemäß der Erfindung verbunden sind,Fig.) Ichematically an incinerator or Reactor and a washing-absorption tower, which are connected to one another via a double-walled cooling pipe according to the Invention,

Fig.2 einen Querschnitt durch eine Kühlleitung gemäß der Erfindung.2 shows a cross section through a cooling line according to the invention.

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 (F i g. 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.In Fig. 1 of the drawings, reference numeral 1 denotes an incinerator or reactor, the has a refractory-lined channel 2 which has one end down to the furnace connected. The exhaust duct 2 has an inner refractory lining 3 and one coaxial therewith lying outer iron jacket 4, which encloses the lining (F i g. 2). The other end of the Exhaust gas duct 2 is connected to one end of a connecting device 5, which also acts as a deterrent serves for the exhaust gas and forms the subject of the present invention. Building this Connection device is explained in detail below. The other end of this connector 5 is connected to the inlet 6 'of a washing absorption tower 6. Since the incinerator or The reactor 1, the exhaust gas duct 2 and the scrubbing-absorption tower 6 are of conventional construction and are not part of the Represent the invention, they are not to be described in detail here.

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 F i g. 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 denThe F i g. 2 of the drawing now shows the connecting device according to the invention, which at the same time as a quenching device for the exhaust gas is used, on a larger scale and in section. The connecting device 5 consists essentially of a double-walled cylinder, which has an inner, porous carbon cylinder 7 and has an outer impermeable carbon cylinder 8 lying coaxially therewith, which encloses the inner cylinder on a substantial part at a distance, so that an annular space or jacket 9 is formed therebetween. Like F i g. 2 shows, the inner cylinder 7 narrows right to the outlet side which is adjacent to the washing-absorption tower 6. The in Fig. 2 seen left end of the inner, porous cylinder 7 ends shortly before the adjacent end of the outer cylinder 8, so that at a gap 5 'is created at this point. At the top of the outer cylinder 8 is near the one shown in FIG. 2 seen right end an inlet 10 is provided through the

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 ein.inder benachbarten Enden des Abgaskanals 2 und der Verbindungsvorrichtung 5 liegt eine Sperreinrichtung, die als eine kreisringförmige Platte 11 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 liegt 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 lii.ken 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 U durch das poröse Innere bis zur Maie 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 Fig. 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.Water, an acidic or alkaline solution, or an organic solvent such as methanol from a suitable source, not shown, can be pumped into the jacket 9, as will be discussed further below is explained .. Coaxially between the one.inder neighboring Ends of the exhaust gas duct 2 and the connecting device 5 is a locking device, which as a is formed circular plate 11, which consists of a waterproof, porous material and a has central bore which connects the exhaust gas duct and the connecting device to one another. Coaxially around the annular plate 11 is one annular iron sleeve 12 is provided which is spaced from the plate and has an annular cavity 13 defines between the parts. The upper part of the annular sleeve 12 is provided with an inlet 14 for a Provided inert gas through which an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide from a source not shown is pumped into the annular space 13. The annular sleeve 12 is at its in F i g. 2 seen lii.ken end with a flange 12 'which is connected to a flange 16, which with the exhaust gas duct 2 from a Piece consists or is attached to it in a suitable manner. When through inlet 14 an inert gas into the room 13 is pumped, the gas penetrates from the outer periphery of the circular porous plate U through the porous Inside up to the May and then enters the inner porous cylinder 7 through the space 5 '. When the inert gas passes through the annular porous plate 11, it cools the plate and protects it at the same time from wear due to oxidation. As Fig. 2 shows, the right end is the annular sleeve 12 bent U-shape so that an annular flange 12 "at the extreme end of the bent part arises, which can be connected to the fastening device 5 with the aid of fastening devices (not shown). The reference number 15 denotes a packing part which lies between the outer cylinder 8 and the annular sleeve 12, so that it is sealed between these two parts against leakage of the inert gas. At the outer cylinder 8, a flange 17 is provided or fastened in a suitable manner, suitable not Fastening means shown through the flanges 16 and 17 to reach them and thus also the To connect the exhaust duct 2 and the connecting device 5 to one another. The right end of the outer Cylinder 8 is provided with a through opening 8 'in which the outlet of the inner cylinder 7 is located. The outlet of the inner cylinder 7 is in communication with the inlet 6 'of the washing-absorption tower, which in F i g. 2 is indicated by dashed lines.

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 II 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 uivd schützt sie vor einer Abnutzung durch Oxydation. Das Hochtemperaturgas tritt dann durch den Abgaskanai 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 diingt dann durch den porösen Innenzyiinder 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 strömtIn operation, the gas generated in the incinerator 1 is discharged through the exhaust duct 2 with a high Temperature left out, while at the same time an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide is pumped through the inlet 14 which penetrates through the porous interior of the annular plate II and enters the inside of the cylinder 7 through the space 5 '. When the inert gas passes through the plate 11 passes through it, it cools the plate and protects it from wear and tear due to oxidation. The high temperature gas then occurs through the exhaust duct 2 in the inner porous cylinder 7, at the same time a Cooling liquid such as water, an acidic or alkaline solution or an organic solvent such as methanol through the inlet 10 into the jacket 9 between the inner and outer cylinders is pumped. The cooling liquid then penetrates through the porous internal cylinder 7 and enters the inside of the cylinder, where the cooling liquid comes into contact with the high temperature gas that the Flows through the interior of the cylinder 7, evaporates. The evaporation of the coolant reduces the temperature of the exhaust gas and at the same time reduces the temperature of the inner surface of the inner cylinder 7. The exhaust gas then flows at the temperature reduced in this way through the outlet of the Inner cylinder 7 into the inlet 6 'of the washing-absorption tower 6, where it is from the harmful components is released when it flows up through the tower in the known manner

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 II dargestellte Sperreinrichtung daran 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. 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.In this way, according to the invention, the exhaust gas after passing through the exhaust gas duct 2 by the Cooling liquid is effectively cooled as it flows through the inner cylinder 7, and the temperature of the gas becomes reduced to a value appropriate for the washing process in the washing-absorption tower before the The exhaust gas reaches the tower 6. Even if the cooling liquid in contact with the through the inner cylinder 7 flowing exhaust gas is violently evaporated from the inner surface of the cylinder 7, but this becomes resulting steam through the locking device represented by the circular plate II on it prevented from entering the exhaust duct 2, so that the refractory lining 3 of the exhaust duct 2 before Effect of the steam is protected and thereby a longer life of the exhaust duct and in particular the refractory lining 3 is achieved. Even if a hydrochloric acid solution is used as a cooling liquid is used, which is highly corrosive, the refractory lining 3 of the exhaust gas duct 2 effectively protect against the effects of such a corrosive liquid.

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 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 verringerter 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.Assuming that an organic chloride is burned in the incinerator, for example, the gas coming out of the furnace enters the exhaust gas duct 2 with the high temperature of about 1050 ° C. When the exhaust gas is cooled with a cooling liquid passed through the inner porous cylinder 7 penetrates and a temperature of 100 to 110 ° C possesses, the exhaust gas is cooled down to a temperature of 450 to 500 ° C before it is in the washing-absorption tower 6 entry. After the exhaust gas of reduced temperature into the inlet 6 'of the washing-absorption tower occurred, the atomized particles of the cooling medium evaporate and remove the gas from the Heat so that the temperature is lowered even further.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Double-walled cooling line for gases higher Temperature that is between the exhaust duct of a reactor or incinerator and a Wash-absorption tower is arranged and its double jacket made of high-temperature-resistant material consists and is flowed through by a cooling liquid, the inner jacket of the cooling line from porous material, characterized in that that at the entrance of the cooling line between the exhaust gas duct (2) and the double jacket (7,8) a porous disc (11) is arranged which an inert gas flows through it from the outside to the inside

2. Cooling line according to claim 1, characterized in that that the disc (11) is made of a watertight, consists of porous material and has a central opening coaxial with the exhaust gas duct (2).

3. Cooling line according to claim 1 or 2, characterized in that the outer edge of the disc (1!) Is enclosed by an annular space (13) which is equipped with an inlet nozzle (14) for introducing the inert gas.

4. Cooling line according to one of claims I to 3, characterized in that nitrogen is used as the inert gas is used.

5. Cooling line according to one of claims I to 3, characterized in that the inert gas is carbon dioxide is used.