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Vorrichtung zur zeitweiligen Trennung von zwei oder mehr gaserfüllten
hocherhitzten Reaktionsräumen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
zeitweiligen Trennung von zwei oder mehr gaserfüllten hocherhitzten Reaktionsräumen,
insbesondere von Wassergaserzeugern, Spaltanlagen od. dgl., voneinander, zwischen
denen nur geringe Druckunterschiede bestehen, durch ein in der Verbindung zwischen
den Räumen vorgesehenes Dampfpolster.
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Es ist an sich bekannt, gaserfüllte hocherhitzteReaktionsräume statt
durch mechanische Absperrvorrichtungen, wie beispielsweise wassergekühlte Schieber,
durch ein in der Verbindungsleitung zwischen den Räumen aufrechterhaltenes Dampfpolster
zu trennen, das dem Durchfluß der Gase oder Dämpfe von dem einen in den anderen
Reaktionsraum auch dann Widerstand leistet, wenn ein gewisser Druckunterschied zwischen
den beiden Räumen herrscht. Das Verfahren, von hocherhitzten Gasen durchströmte
Leitungen durch ein Dampfpolster abzuschließen, ist an sich einfach und sicher.
Es besaß aber bisher den Nachteil, daß man einen vollkommenen Abschluß der beiden
gaserfüllten Räume voneinander nicht bewirken oder einen gewissen Austausch der
Gase trotz des in der Verbindungsleitung aufrechterhaltenenDampfpolsters nicht unterdrücken
kann. Es hat sich gezeigt, daß
dies darauf zurückzuführen ist, daß
in der Verbindungsleitung mehr oder weniger starke Strömungen senkrecht zur Durchströmungsrichtung
entstehen, die das Dampfpolster stellenweise zerreißen und einen Austausch der Gase
zwischen den Reaktionsräumen zulassen.
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Die Erfindung sieht nun vor, daß eine oder zwei Trennwände in der
Verbindungsleitung zwischen den hocherhitzten Reaktionsräumen mit einer Vielzahl
von engen, in der Gasströmungsrichtung parallel zueinander liegenden, nicht miteinander
verbundenen Kanälen angeordnet sind, in denen durch Einleitung von Dampf das Dampfpolster
aufrechterhalten wird.
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Diese Ausbildung der Abschlußvorrichtung zwischen hocherhitzten gaserfüllten
Reaktionsräumen ergibt den Vorteil, daß die vorerwähnte Vertikalströmung im Dampfpolster
vollständig unterdrückt wird und daß ein äußerst wirksamer, praktisch vollkommen
dichter Abschluß erreicht wird, ohne daß in der Vorrichtung ein erhöhter Druckverlust
beim Durchströmen von Gasen entsteht.
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Die Erfindung ist beispielsweise mit Vorteil anwendbar bei Einrichtungen
zur ununterbrochenen Erzeugung von Wassergas im Umwälzverfahren, bei welchem ein
Gemisch von Gas und Wasserdampf regenerativ in einem besonderen Erhitzer aufgeheizt
und im Kreislauf durch den Wassergaserzeuger geleitet wird, der zu diesem Zweck
mit mindestens zwei Erhitzern verbunden ist, von denen abwechselnd einer zum Erhitzen-
der Umwälzgase dient, während der andere aufgeheizt wird. Hierbei müssen als abwechselnd
die Erhitzer von dem Gaserzeuger getrennt werden, und zwar so, daß auch dann, wenn
gewisse Druckunterschiede zwischen dem Gaserzeuger und dem jeweils aufgeheizten
Erhitzer herrschen, weder wertvolles Wassergas aus dem Gaserzeuger v erlorengeht
noch Abgase aus der Beheizung des Regenerators in den Gaserzeuger übertreten und
sich dort als schwer zu beseitigende Verunreinigungen dem Wassergas beimischen.
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Ein solcher Gasabschluß ist ferner von besonderer Bedeutung bei Spaltanlagen
zum Kracken von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise "-i#lethan, wobei das Gas abwechselnd
in zwei Erhitzern auf hohe Temperaturen erhitzt wird.
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Anstatt in der Verbindungsleitung zwischen den Reaktionsräumen zwei
Trennwände vorzusehen, die jede mit einer Vielzahl enger parallel zueinander verlaufender
Kanäle versehen sind, ist es gegebenenfalls auch möglich, mit nur einer solchen
Trennwand auszukommen, beispielsweise wenn in dem Reaktionsraum zur Herbeiführung
der Reaktion Dampf zugesetzt werden muß, so daß ein geringer Dampfübertritt aus
dem Abschlußpolster der Verbindungsleitung zur Reaktionsraumseite hin keinen Dampfverlust
bedeutet.
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Es ist bei Tunnelöfen bekannt, die Glasurzone von den Brennzonen dadurch
mehr oder weniger gasdicht zu trennen, daß auf dem durch den Ofen geführten Wagen
aus losen Steinen aufgebaute Trennwände gebildet werden, wobei diese losen Steine
in Abstand voneinander mit freien Zwischenräumen verlegt sind.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in der
Zeichnung dargestellt.
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Mit i und 2 sind Reaktionsräume bezeichnet, die von den hocherhitzten
Gasen erfüllt sind und zeitweilig voneinander getrennt werden sollen. Die Reaktionsräume
bestehen beispielsweise aus feuerfestem Mauerwerk 3. Zwischen den Reaktionsräumen
i und 2 ist eine ebenfalls aus feuerfestem Mauerwerk gebildete Verbindungsleitung
d.vorgesehen, die beispielsweise kreisförmigen Querschnitt besitzt. Annähernd in
der Mitte der Verbindungsleitungq. sind zwei Wände 5 und 6 mit Abstand voneinander
angeordnet. In den Wänden 5 und 6, die sich über den ganzen Querschnitt der Verbindungsleitung
.I . erstrecken, ist eine Vielzahl von kleinen Kanälen 7 angeordnet. In den Raum
8 zwischen den Wänden 5 und 6 mündet ein Dampfeinlaß g.
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An der Mündung der Verbindungsleitung ,4 in den Reaktionsraum i, in
dein ein erhöhter Druck - -gegenüber dem Reaktionsraum 2 herrscht, ist eine Verengung
io vorgesehen, die sich nach der mit Kanälen versehenen Wand 5 hin allmählich erweitert.
Der freie Querschnitt an der mit i i bezeichneten engsten Stelle der Verbindungsleitung
q. ist gleich dem freien Gesamtquerschnitt der Kanäle 7 in den Wänden 5 und 6. Infolgedessen
tritt beim Durchströmen der Gase durch die Verbindungsleitung q. eine Drosselung
des Gasstromes gegenüber dem Eintritt i i nicht ein. Die Verbindungsleitung .I kann
auch auf der Seite des Reaktionsraumes 2 düsenartig ausgebildet sein. -Der Querschnitt
der Kanäle 7 in den Wänden 5 und 6 wird so gewählt, daß sie von den Gasen ohne wesentliche
Erhöhung des Durchflußwiderstandes durchströmt werden können. Im Einzelfall richtet
sich die Größe der Verbindungskanäle nach den Eigenschaften der voneinander zu trennenden
gasförmigen Mittel, nach deren Geschwindigkeit in der Rohrleitung d., nach dem zulässigen
Dampfverbrauch für die Aufrechterhaltung des Dampfabschlußpolsters und nach anderem.
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Solange ein Abschluß zwischen den Reaktionsräumen i und 2 bewirkt
werden soll, wird
Dampf durch die Rohrleitung 9 in den Raum zwischen
den Wänden 5 und 6 eingeblasen. Dieser Raum füllt sich dann mit Dampf, der in der
Verbindungsleitung 4 und insbesondere in dem Raum 8 und in den Kanälen 7 einen Druck
aufrechterhält, der dem Gasdruck in dem unter höherem Druck stehenden Reaktionsraum
i entspricht, so daß der Gasstrom von dem Reaktionsraum i zu dem Reaktionsraum 2
unterbrochen wird. Es fließt selbstverständlich dann dauernd in denReaktionsraum
2 eine gewisse Menge Dampf aus den Kanälen 7, die indessen wesentlich kleiner als
bei den bisher bekannten Dampfpolsterabschlüssen ist. Ein Austausch der Gase zwischen
den Reaktionsräumen i und 2 ist offensichtlich bei der in der Zeichnung dargestellten
Einrichtung praktisch ausgeschlossen.
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Im Vorstehenden ist ausgeführt, daß zum Trennen der Reaktionsräume
ein Polster von Wasserdampf angewandt wird. Statt dessen ist es auch möglich, irgendein
anderes gas- oder dampfförmiges Mittel durch die Rohrleitung 9 in die Verbindungsleitung
einzuführen. Als solches kann beispielsweise eines der in den beiden zu trennenden
Räumen enthaltenen Gase verwandt werden. Wenn beispielsweise in dem einen Reaktionsraum
Wassergas durch Umsetzen vonKohlenstoff oderKohlenwasserstoffen mit Wasserdämpf
erzeugt wird, während in der gleichen Betriebsperiode der andere Reaktionsraum erhitzt
wird (Regenerativsystem), kann statt Wasserdampf ein Teilstrom des Wassergases eingeleitet
werden, von dem der durch die Trennwand in den beflammten Raum übertretende Anteil
dort als Heizgas verbrennt.