DE3638115C1 - Apparatus for the combustion of NH3 - Google Patents

Apparatus for the combustion of NH3

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DE3638115C1 DE19863638115 DE3638115A DE3638115C1 DE 3638115 C1 DE3638115 C1 DE 3638115C1 DE 19863638115 DE19863638115 DE 19863638115 DE 3638115 A DE3638115 A DE 3638115A DE 3638115 C1 DE3638115 C1 DE 3638115C1
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Ralf-Uwe Dr-Ing Hartermann
Ulrich Premel
Gustav Thoenes
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Abstract

Larger diameters of the furnace hood and the corresponding diameter of the catalyst assembly give difficulties in mounting the assembly above the tube heat exchanger arranged in the container for heating the residual gases. The catalyst assembly (13) is supported by the ends of the pipes (6) projecting from the upper perforated plate (4), which pipes have the gases formed during combustion flowing through them from top to bottom and have the residual gases flowing onto them essentially at right angles. Combustion of NH3. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von NH3 mit einer Brennerhaube, die einen Behälter am oberen Ende verschließt, einer sich quer zur Behälterlängsrichtung erstreckenden Katalysatornetzbaugruppe und einem in dem Behälter angeordneten Rohrwärmetauscher für die Erhitzung der Restgase, dessen Rohre sich in Behälterlängsrichtung erstrecken und an ihren Enden jeweils in einer Lochplatte gehalten sind.The invention relates to a device for burning NH 3 with a burner hood, which closes a container at the upper end, a catalyst network assembly extending transversely to the longitudinal direction of the container and a tubular heat exchanger arranged in the container for heating the residual gases, the tubes of which extend in the longitudinal direction of the container and on their ends are each held in a perforated plate.

Eine solche Vorrichtung ist aus dem Prospekt Nr. P 8604-06-05/1.L "Anlagen- und Apparatebau - Komponenten und Teilkreisläufe", S. 35 Bild oben links, der Anmelderin bekannt.Such a device is known from the prospectus No. P 8604-06-05 / 1.L "Plant and apparatus construction - components and partial circuits", p. 35 top left image.

Bei dieser Ausführungsform mit integriertem Restgaserhitzer ist die Katalysatorbaugruppe freitragend oberhalb des Restgaserhitzers angeordnet, wobei zwischen Katalysatornetzbaugruppe und Restgaserhitzer eine in einen Wasser-Dampf-Kreislauf eingeschaltete Heizfläche angeordnet ist. Die Rohre des Restgaserhitzers werden von dem bei der Verbrennung entstehenden Gas umströmt. Das Restgas tritt über die untere Lochplatte ein und durchströmt die Rohre von unten nach oben bis zur oberen Lochplatte und wird von dort über eine Sammelhaube einem mittig nach unten führenden Restgassammelkanal zugeleitet.In this embodiment with integrated Residual gas heater, the catalyst assembly is self-supporting arranged above the residual gas heater, with between Catalyst mesh assembly and residual gas heater one in one Water-steam circuit heating surface switched on is arranged. The tubes of the residual gas heater are from flows around the gas produced during combustion. The Residual gas enters through the lower perforated plate and flows through the pipes from bottom to top to the top Perforated plate and is from there via a collecting hood The residual gas collection duct leading downwards in the middle.

Bei großen Hauben- bzw. Behälterdurchmessern in Verbindung mit hohen spezifischen Gas-Durchsatzleistungen ergeben sich Schwierigkeiten mit dem Aufspannen der Katalysatornetzbaugruppe in dem Strömungsweg des zu verbrennenden NH3 und der zugeführten Luft sowohl hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als auch der gleichmäßigen Gasverteilung.In the case of large hood or container diameters in connection with high specific gas throughputs, difficulties arise with clamping the catalyst network assembly in the flow path of the NH 3 to be burned and the air supplied, both with regard to the mechanical strength and the uniform gas distribution.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei der die Halterung der Katalysatornetzbaugruppe verbessert und zugleich eine gute Beaufschlagung des in die Vorrichtung integrierten Restgaserhitzers erreicht wird.It is therefore the object of the present invention, a Device mentioned in the preamble of claim 1 To create the way of holding the Improved catalyst network assembly and at the same time a good one Actuation of the integrated in the device Residual gas heater is reached.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Katalysatornetzbaugruppe von den aus der oberen Lochplatte hervorragenden Enden der Rohre abgestützt ist, die von den sich bei der Verbrennung bildenden Gase von oben nach unten durchströmt sind und von dem Restgas im wesentlichen quer angeströmt sind.This object is achieved in that the Catalyst mesh assembly from the top of the perforated plate outstanding ends of the tubes is supported by the gases formed during combustion from the top to the top are flowed through at the bottom and essentially by the residual gas flowed across.

Durch die direkte Abstützung der Katalysatornetzbaugruppe auf den freien Enden der Rohre wird eine sichere Haltung der Katalysatornetzbaugruppe auch bei großen Hauben- bzw. Behälterdurchmessern und gleichzeitigen großen spezifischen Gas-Durchsatzleistungen erreicht.Through the direct support of the catalyst mesh assembly on the free ends of the pipes there will be a safe posture the catalyst mesh assembly even with large hood or Container diameters and large at the same time specific gas throughputs achieved.

Da im Gegensatz zu der bekannten Ausführung mit integriertem Restgaserhitzer die Rohre selbst von dem sich bei der Verbrennung bildenden Gas durchströmt werden, ist eine gleichmäßige Beaufschlagung des Wärmetauschers gewährleistet.Since in Contrary to the known version with integrated Residual gas heater the pipes themselves from which at the Combustion-forming gas flows through is one even loading of the heat exchanger guaranteed.

Es ist zwar möglich, daß die oberen Enden der Rohre einstückig mit den sich von Lochplatte zu Lochplatte erstreckenden Rohrabschnitten ausgebildet sind. Es wird jedoch bevorzugt, daß die oberen Enden der Rohre als gesonderte Einsteckrohre ausgebildet sind, die jeweils von oben in den sich von Lochplatte zu Lochplatte erstreckenden Rohrabschnitt gesichert einschiebbar sind und soweit in den Rohrabschnitt eingreifen, daß die Lochplatte in einem vorgegebenen Ausmaß durchsetzt und temperaturmäßig nicht überlastet wird.It is possible that the upper ends of the tubes in one piece with the from perforated plate to perforated plate extending pipe sections are formed. It will however preferred that the top ends of the tubes be as  separate insertion tubes are formed, each of in the top from perforated plate to perforated plate extending pipe section are securely inserted and engage so far in the pipe section that the Perforated plate penetrated to a predetermined extent and temperature is not overloaded.

Einsteck- oder Einlaufrohre sind an sich bekannt, wie aus S. 15 der oben genannten Literaturstelle hervorgeht. Jedoch werden sie dort nur im Zusammenhang mit Spaltgaskühlern erwähnt, und ihre freien Enden dienen nicht der Abstützung eines weiteren Elementes.Insert or inlet pipes are known per se, as from P. 15 of the above-mentioned literature. However they are only used in connection with cracked gas coolers mentioned, and their free ends are not used for support another element.

Vorzugsweise sind die Einsteckrohre an ihrem freien Ende kreisförmig aufgeweitet. Vorzugsweise erfolgt die Aufweitung so, daß sich die Kanten an den freien Enden berühren. Bei kreisförmiger Aufweitung entstehen zwickelförmige Zwischenräume. Daher wird es wiederum bevorzugt, die Einsteckrohre an ihren freien Enden in hexagonaler Form aufzuweiten, so daß eine bienenwabenartige Abstützfläche ohne Zwischenräume aufgebaut wird, wenn sich die freien Enden der Einsteckrohre berühren.The insertion tubes are preferably at their free end expanded in a circle. This is preferably done Widening so that the edges are at the free ends touch. With circular expansion arise gusset-shaped spaces. Hence it will again preferred to insert the insertion tubes at their free ends hexagonal shape so that a honeycomb-like support surface without gaps is built up when the free ends of the Touch insert tubes.

Die Katalysatornetzbaugruppe besteht vorzugsweise aus mindestens einem feinmaschigen Katalysatornetz und einem grobmaschigen Netzträger, der mit seiner Unterseite auf den freien Enden der Rohre aufliegt.The catalyst network assembly preferably consists of at least one fine mesh catalyst network and one coarse-meshed mesh support with its underside on the free ends of the pipes.

Zu einer leicht handhabbaren Baugruppe gelangt man, wenn die Katalysatornetzbaugruppe und der Rohrwärmetauscher für die Restgaserhitzung in einem Behälterschuß mit mindestens einem seitlich angeordneten Restgaseinlaß und einem seitlich angeordneten Restgasauslaß als Baugruppe angeordnet sind.An easily manageable assembly is obtained if the catalyst network assembly and the tubular heat exchanger for the residual gas heating in a container shot with at least a laterally arranged residual gas inlet and one laterally arranged residual gas outlet as an assembly are arranged.

Die Anordnung von Restgaseinlaß und Restgasauslaß erfolgt vorzugsweise so, daß das kalte Restgas direkt unterhalb der oberen Lochplatte zuführbar ist, durch mehrere Umlenkbleche unter im wesentlichen Queranströmung der Rohre umlenkbar und direkt oberhalb der unteren Lochplatte abziehbar ist.The arrangement of residual gas inlet and residual gas outlet takes place  preferably so that the cold residual gas is directly below the upper perforated plate can be fed by several Baffles under essentially transverse flow Pipes can be deflected and directly above the lower perforated plate is removable.

Die Erfindung soll nun anhand einer Ausführungsform näher beschrieben werden. Es zeigenThe invention will now be described in more detail using an embodiment to be discribed. Show it

Fig. 1 eine Teildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wobei die Brennerhaube rein schematisch dargestellt ist und die Fortführung des bei der Verbrennung entstehenden NO-Gases unterhalb des Restgaserhitzers nicht mit dargestellt ist, Fig. 1 is a partial view of the devices according to the invention, wherein the burner cap is illustrated purely schematically, and the continuation of the produced during the combustion NO gas is not shown below the Restgaserhitzers with,

Fig. 2 eine Teilvergrößerung aus Fig. 1 und Fig. 2 is a partial enlargement of Fig. 1 and

Fig. 3 eine Teilaufsicht auf die oberen Enden der Einsteckrohre zur Erläuterung der Stützfläche. Fig. 3 is a partial view of the upper ends of the insertion tubes to explain the support surface.

Eine Abdeckhaube (1) überdeckt das obere Ende eines Behälterschusses (2), der mit der Abdeckhaube über eine Flanschverbindung (2 a) und mit einem nachfolgenden Behälterschuß (3) über eine Flanschverbindung (2 b) verbunden ist und gegebenenfalls einen zwischen zwei Teilschüssen angeordneten Kompensator (2 c) aufweist.A cover ( 1 ) covers the upper end of a container section ( 2 ), which is connected to the cover via a flange connection ( 2 a ) and to a subsequent container section ( 3 ) via a flange connection ( 2 b ) and, if appropriate, one arranged between two partial sections Has compensator ( 2 c ).

In dem Behälterschuß sind zwei in ihrer Geometrie an die Geometrie des Behälterschusses (2) angepaßte Lochplatten (4) (obere Lochplatte) und (5) angeordnet. Zwischen den Lochplatten erstrecken sich parallel zur Längsrichtung des Behälterschusses (2) eine Vielzahl von in den Lochplatten (4) und (5) mit ihren Enden gehaltene Rohre (6).Two perforated plates ( 4 ) (upper perforated plate) and ( 5 ) which are adapted in their geometry to the geometry of the container shot ( 2 ) are arranged in the container section. A plurality of tubes ( 6 ) held in the perforated plates ( 4 ) and ( 5 ) with their ends extend parallel to the longitudinal direction of the container section ( 2 ) between the perforated plates.

In den von den beiden Lochplatten (4) und (5) bestimmten Raum wird über einen Restgaseinlaß (7), der direkt unterhalb der Lochplatte (4) angeordnet ist, zu erwärmendes Restgas eingeleitet und über einen Restgasauslaß (8) abgezogen, der direkt oberhalb der unteren Lochplatte (5) angeordnet ist. Damit wird eine Kühlung der oberen Lochplatte (4) erreicht. Um in dem Volumen zwischen den beiden Lochplatten (4) und (5) eine im wesentlichen Queranströmung der Rohre (6) zu erzielen, sind in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise Umlenkbleche (9) und (10) vorgesehen, die eine mäanderförmige Strömung des Restgases zwischen Einlaß (7) und Auslaß (8) hervorrufen. Andere Leitblechanordnungen sind denkbar; sie müssen nur für eine im wesentlichen quergerichtete Anströmung sorgen.In the space determined by the two perforated plates ( 4 ) and ( 5 ), residual gas to be heated is introduced via a residual gas inlet ( 7 ) which is arranged directly below the perforated plate ( 4 ) and drawn off via a residual gas outlet ( 8 ) which is located directly above the lower perforated plate ( 5 ) is arranged. Cooling of the upper perforated plate ( 4 ) is thus achieved. In order to achieve a substantially transverse flow to the tubes ( 6 ) in the volume between the two perforated plates ( 4 ) and ( 5 ), deflection plates ( 9 ) and ( 10 ) are provided in the manner shown in FIG. 1, which have a meandering shape Cause flow of the residual gas between inlet ( 7 ) and outlet ( 8 ). Other baffle arrangements are conceivable; they only have to provide an essentially transverse flow.

Bei der gezeigten Ausführungsform überragen die Rohre (6) die obere Fläche der Lochplatte (4) nicht. In diese Rohre sind von oben gesondert gefertigte Einsteckrohre (11) eingeschoben und dort z. B. in einer Weise gesichert, wie dies aus der S. 15, untere Abb. der vorstehend genannten Literaturstelle ersichtlich ist. Andere Sicherungsmöglichkeiten als der dort gezeigte konische Bügel sind möglich.In the embodiment shown, the tubes ( 6 ) do not protrude from the upper surface of the perforated plate ( 4 ). In these tubes separately made insertion tubes ( 11 ) are inserted and z. B. secured in a manner as can be seen from p. 15, lower figure of the above-mentioned literature reference. Other securing options than the conical bracket shown there are possible.

Die Einsteckrohre bestehen aus einem geradzylindrischen Einsteckabschnitt (11 a), der um einen vorgegebenen Betrag in die Rohre (6) eingreift und einem oberen Aufweitungsabschnitt (11 b). Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Abschnitt (11 b) in hexagonaler Form in einem solchen Umfang aufgeweitet, daß eine bienenwabenartige Stützfläche (12) aufgebaut wird.The insertion tubes consist of a straight cylindrical insertion section ( 11 a ) which engages in the tubes ( 6 ) by a predetermined amount and an upper expansion section ( 11 b ). In the embodiment shown in the FIG. 2 embodiment, the portion is flared (11 b) in hexagonal shape to such an extent that a honeycomb-like support surface (12) is established.

Auf den freien Stirnflächen der Aufweitungen (11 b) liegt ein grobmaschiger Netzträger (13 a) einer Katalysatornetzbaugruppe (13) auf. Der Träger (13 a) kann ein webartig hergestelltes Netz oder ein Lochblech sein. Mit dem Netzträger (13 a) ist ein Umfangsflansch (13 b) verbunden, der sich oberhalb des Netzträgers (13 a) erstreckende feinmaschige katalytisch wirksame Netze (13 c) und (13 d) trägt. Obwohl in der Fig. 1 ein Abstand zwischen dem Netzträger (13 a) und den Netzen (13 c) und (13 d) dargestellt ist, können diese vorteilhafterweise einander berühren.On the free end faces of the widenings ( 11 b ) there is a coarse-meshed mesh support ( 13 a ) of a catalyst mesh assembly ( 13 ). The carrier ( 13 a ) can be a woven mesh or a perforated plate. With the net support (13 a) a peripheral flange is connected (13 b) which carries above the grid support (13 a) extending fine-meshed catalytically active nets (13 c), and (13 d). Although a distance between the network support ( 13 a ) and the networks ( 13 c ) and ( 13 d ) is shown in Fig. 1, these can advantageously touch each other.

Abschließend soll darauf hingewiesen werden, daß - wie aus S. 35 des oben genannten Prospektes ersichtlich - die Wandung des Behälters selbst mit einer Kühlfläche versehen oder als Kühlfläche ausgebildet sein kann und daß dem Restgaserhitzer noch weitere Abhitzeflächen nachgeschaltet sein können. Die auf S. 34 des Prospektes in den oberen Bildern gezeigte Mehrfachabhängung der Katalysatornetzbaugruppe führt bei großen Behälterdurchmessern zu einer nicht hinnehmbaren Verformung der Netzbaugruppe.In conclusion, it should be pointed out that - as from P. 35 of the above-mentioned prospectus - the Provide the wall of the container itself with a cooling surface or can be designed as a cooling surface and that Residual gas heater downstream of further heat recovery surfaces could be. The ones on page 34 of the prospectus in the upper Multiple suspension shown in the pictures Catalyst mesh assembly leads to large Container diameters to an unacceptable Deformation of the network assembly.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Verbrennen von NH3 mit einer Brennerhaube, die einen Behälter am oberen Ende verschließt, einer sich quer zur Behälterlängsrichtung erstreckenden Katalysatornetzbaugruppe und einem in dem Behälter angeordneten Rohrwärmetauscher für die Erhitzung der Restgase, dessen Rohre sich in Behälterlängsrichtung erstrecken und an ihren Enden jeweils in einer Lochplatte gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatornetzbaugruppe (13) von den aus der oberen Lochplatte (4) hervorragenden Enden der Rohre (6; 11) abgestützt ist, die von den sich bei der Verbrennung bildenden Gasen von oben nach unten durchströmt sind und von dem Restgas im wesentlichen quer angeströmt sind.1. Apparatus for combustion of NH 3 with a burner hood, which closes a container at the upper end, a catalyst network assembly extending transversely to the longitudinal direction of the container and a tubular heat exchanger arranged in the container for heating the residual gases, the tubes of which extend in the longitudinal direction of the container and at its ends are each held in a perforated plate, characterized in that the catalyst network assembly ( 13 ) is supported by the ends of the tubes ( 6 ; 11 ) protruding from the upper perforated plate ( 4 ), and from top to bottom by the gases formed during the combustion are flowed through and the residual gas flows essentially transversely. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Rohre einstückig mit den sich von Lochplatte zu Lochplatte erstreckenden Rohrabschnitten ausgebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized characterized that the upper ends of the tubes in one piece with the ones from perforated plate too Perforated plate extending tube sections formed are. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Rohre als gesonderte Einsteckrohre (11) ausgebildet sind, die jeweils von oben in den sich von Lochplatte (4) zu Lochplatte (5) erstreckenden Rohrabschnitt gesichert einschiebbar sind und soweit in den Rohrabschnitt eingreifen, daß die Lochplatte in einem vorgegebenen Ausmaß durchsetzt wird.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the upper ends of the tubes are designed as separate insertion tubes ( 11 ), each of which can be securely inserted from above into the tube section extending from perforated plate ( 4 ) to perforated plate ( 5 ) and insofar as engage the pipe section so that the perforated plate is penetrated to a predetermined extent. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckrohre an ihren freien Enden kreisförmig aufgeweitet sind.4. The device according to claim 3, characterized characterized that the insertion tubes are widened circularly at their free ends. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckrohre an ihren freien Enden in hexagonaler Form aufgeweitet sind.5. The device according to claim 3, characterized characterized that the insertion tubes expanded at their free ends in a hexagonal shape are. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatornetzbaugruppe (13) aus mindestens einem feinmaschigen Katalysatornetz (13 c; 13 d) und einem grobmaschigen Netzträger (13 a) besteht, der mit seiner Unterseite auf den freien Enden der Rohre (6; 11) aufliegt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the catalyst gauze assembly (13) (c 13; 13 d) of at least one fine-mesh catalyst network and an open mesh carrier (13 a), which with its underside on the free ends of the pipes ( 6 ; 11 ) rests. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatornetzbaugruppe (13) und der Rohrwärmetauscher (4, 5, 6) für die Restgaserhitzung in einem Behälterschuß (2) mit mindestens einem seitlich angeordneten Restgaseinlaß (7) und einem seitlich angeordneten Restgasauslaß (8) als Baugruppe angeordnet sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the catalyst network assembly ( 13 ) and the tubular heat exchanger ( 4 , 5 , 6 ) for the residual gas heating in a container section ( 2 ) with at least one laterally arranged residual gas inlet ( 7 ) and one laterally arranged residual gas outlet ( 8 ) are arranged as an assembly. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kalte Restgas direkt unterhalb der oberen Lochplatte (4) zuführbar (7) ist, durch mehrere Umlenkbleche (9, 10) unter im wesentlichen Queranströmung der Rohre umlenkbar und direkt oberhalb der unteren Lochplatte (5) abziehbar ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the cold residual gas can be fed directly below the upper perforated plate ( 4 ) ( 7 ), deflected by a plurality of baffle plates ( 9 , 10 ) with essentially transverse flow against the tubes and directly above the lower perforated plate ( 5 ) is removable.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3731988A1 (en) * 1987-09-23 1989-04-06 Steinmueller Gmbh L & C Reactor for treating a gas by a catalyst having a large inlet surface area

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Prospekt der Firma L.C. Steinmüller GmbH Nr. P 8604-06-05/1. L, Anlagen- und Apparatebau-Komponenten und Teilkreisläufe, D-5270 Gummersbach, Postfach 100855 *

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DE3731988A1 (en) * 1987-09-23 1989-04-06 Steinmueller Gmbh L & C Reactor for treating a gas by a catalyst having a large inlet surface area

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