DE966883C

DE966883C - Burner for gas generators to convert combustible gases

Info

Publication number: DE966883C
Application number: DEP28169D
Authority: DE
Inventors: Ward Saunders Patterson
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1947-07-24
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1957-09-12

Description

Brenner für Gaserzeuger zur Umwandlung von brennbaren Gasen Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für Gaserzeuger zur Umwandlung von Brenngasen, z. B. Naturgas, unter Zusatz von. Sauerstoff in Gase, die für die synthetische Erzeugung von flüssigen Brennstoffen, z. B. Benzin, geeignet sind. Solche Brennstoffsvnthesen sind bekannt. Dabei wird erwärmtes Methangas (Naturgas) zur unvollständigen Verbrennung zusammen mit erwärmtem Sauerstoff in eine Brennkammer eingeführt. Damit sich die Düsen zum Eindrücken der Gase in die Brennkammer nicht unzulässig erhitzen, haben die Düsen beim bekannten Brenner eine Wasserumlaufkühlung.Burners for gas generators for converting combustible gases The invention relates to a burner for gas generators for converting fuel gases, e.g. B. natural gas, with the addition of. Oxygen in gases used for synthetic production of liquid fuels, e.g. B. gasoline are suitable. Such fuel hypotheses are known. In the process, heated methane gas (natural gas) is used for incomplete combustion introduced into a combustion chamber together with heated oxygen. So that the Do not overheat nozzles for pressing the gases into the combustion chamber the nozzles in the known burner a water circulation cooling.

Die Erfindung schlägt nun erstmals einen Brenner für solche Gaserzeuger vor, mit dem man eine kontinuierliche Umwandlung des Naturgases in flüssigen Brennstoff mit einem verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad erreichen kann. Bei dem eingangs geschilderten Verfahren müssen Temperaturen und Drücke sehr genau eingehalten werden. Mit Rücksicht auf Werkstoffehler ist es deshalb nicht einfach, Brenner für solche Dauerbeanspruchung und solch hohen Gasdurchsatz zu bauen, bei denen der Baustoff des Brenners weder oxydiert noch überhitzt wird, weil überhitzte und oxydierte Brenner hohen Drücken nicht mehr gewachsen sind. Außerdem muß der Brenner diese Gase nicht nur einwandfrei mischen, sondern auch ihre Erhitzung bis zur richtigen Reaktionstemperatur erlauben.The invention now proposes a burner for such gas generators for the first time before, with which one can continuously convert the natural gas into liquid fuel can achieve with a relatively high efficiency. In the case of the one described at the beginning Procedures, temperatures and pressures must be adhered to very precisely. With consideration In response to material defects, it is therefore not easy to design burners for such continuous stress and to build such a high gas throughput, at which the building material of the burner neither oxidizes and is overheated because overheated and oxidized burners are at high pressures have not grown anymore. In addition, the burner must not only have these gases perfectly mix, but also allow them to be heated to the correct reaction temperature.

Der Brenner nach der Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten dadurch, daß die Kühleinrichtung aus einer Mehrzahl von Rohrsträngen für den Durchfluß von Kühlwasser besteht, die längs des Zuführungskanals für das umzusetzende Gas laufen, und daß die Einführung von Sauerstoff mindestens durch ein sauerstofführendes Rohr erfolgt, das längs und dicht neben den Kühlrohrsträngen angeordnet ist, und daß die den Gaskanal bildenden Rohre mit Absperrmitteln versehen sind. Die Absperrmittel sind in der Regel Verschlüsse. Dadurch sind Kanalwände des Brenners vor Überhitzung geschützt. Außerdem wird die von dem erhitzten Naturgas auf die Kanalwände übertrage-ne Wärme auf den Sauerstoff in den Sauerstoffspeiserohren übertragen und heizt diesen Sauerstoff auf, während die Kühlrohre auf der Innenwandung des Kanals und in der Nähe des bzw. der Sauerstoffspeiserohre zugleich die Überhitzung der Speiserohre und der Kanalwand verhindern. Die Vorwärmung des Brenngases, z. B. von Naturgas und Luft, vor seiner Einführung in den Brenner ist nötig, um die größte Ausbeute und eine einwandfreie.Reaktion mit dem Sauerstoff zu sichern. Gleichzeitig wird damit die Verbindung des Sauerstoffs mit Wasserstoff zu Wasserdampf und die Bildung von Kohlendioxyd verhindert. Die Sauerstoffspeiserohre führt man zweckmäßig längs des wassergekühlten Brennerkanals, weil die Rohre dann als Vorerhitzer für den Sauerstoff wirken und der Sauerstoff vom den Brennerkanal durchströmenden Naturgas ein beachtenswertes -Maß aufgeheizt wird. Außerdem bleibt dadurch die Temperatur des Sauerstoffs insgesamt längs des ganzen Speiserohres mit Ausnahme des äußersten Rohrendes unterhalb der erforderlichen Höchsttemperatur des Sauerstoffs und zugleich auch die Temperatur des metallischen Rohrwerkstoffs so niedrig, daß der Werkstoff nicht mehr oxydieren kann.The burner according to the invention overcomes these difficulties in that that the cooling device from a plurality of tubing strings for the flow of cooling water exists along the feed channel for the to be converted Run gas, and that the introduction of oxygen at least through an oxygen-carrying Tube takes place, which is arranged lengthwise and close to the cooling pipe strands, and that the pipes forming the gas channel are provided with shut-off means. The barrier means are usually closures. This prevents the burner duct walls from overheating protected. In addition, the heat from the natural gas is transferred to the canal walls Transferring heat to the oxygen in the oxygen feed pipes and heating it Oxygen on, while the cooling tubes on the inner wall of the channel and in the Proximity of the oxygen feed pipe (s) at the same time the overheating of the feed pipe and prevent the duct wall. The preheating of the fuel gas, e.g. B. from natural gas and air, before its introduction into the burner, is necessary to obtain the greatest yield and to ensure a perfect reaction with the oxygen. At the same time will with it the connection of the oxygen with hydrogen to water vapor and the formation prevented by carbon dioxide. The oxygen feed pipes are expediently run lengthways of the water-cooled burner duct, because the pipes then act as preheaters for the oxygen act and the oxygen from the natural gas flowing through the burner duct is a notable one -Mass is heated up. It also maintains the overall temperature of the oxygen along the entire feed pipe with the exception of the outermost pipe end below the required maximum temperature of the oxygen and at the same time also the temperature of the metallic pipe material so low that the material no longer oxidizes can.

Der Brenner kann eine oder mehrere Einheiten aus einem um iSo° gebogenen Kühlwasserrohr haben, wobei das Sauerstoffrohr zwischen die so gebildeten Rohrstränge eingefügt ist. Dadurch wird die Montage des Brenners erleichtert und das Sauerstoffrohr gegen die Gashitze abgeschirmt. Die Enden der Sauerstoffrohre können an den Kühlwasserrohren zwecks Halterung angeschweißt sein. Diese mechanische Verbindung begünstigt zugleich auch die Kühlung.The burner can be one or more units made up of an iSo ° curved Have cooling water pipe, with the oxygen pipe between the pipe strings thus formed is inserted. This facilitates the assembly of the burner and the oxygen tube shielded against the gas heat. The ends of the oxygen tubes can be attached to the cooling water tubes be welded for the purpose of holding. This mechanical connection is beneficial at the same time also the cooling.

Versuche haben gezeigt, daß man beim Brenner nach der Erfindung das Naturgas bei einem Überdruck von etwa 18,5 bis 21 atü auf etwa 65o° kontinuierlich einführen und dabei dann die Einführungstemperatur des Sauerstoffs konstant auf etwa 3i5° halten kann. Der Sauerstoff wird in das erwärmte Naturgas natürlich nur in solcher Menge eingeführt, daß die Gasreduktion gerade konstant aufrechterhalten bleibt.Experiments have shown that the burner according to the invention Natural gas at an overpressure of about 18.5 to 21 atü to about 65o ° continuously introduce and then the introduction temperature of the oxygen constant can hold about 3i5 °. The oxygen is of course only in the heated natural gas introduced in such an amount that the gas reduction just maintained constant remain.

Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel für den Brenner nach der Erfindung mit einer Reihe von weiteren wichtigen Einzelheiten. Dabei zeigt Fig. i eine mehr oder weniger schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Gaserzeugers, der mit der Brennereinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist, Fig.2 einen Vertikalschnitt durch den Brenner in vergrößertem Maßstab nach der Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Brenner nach F ig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. q. eine abgeänderte Form des Brenners, Fig. 5 eine Einheit der Brennerteile nach Fig. 2 und 3, Fig. 6 einen Brenner, der für sehr kleine Anlagen geeignet ist, Fig. 7 einen Querschnitt einer abgeänderten Brennerform, der ebenfalls für kleine Anlagen oder Versuchszwecke geeignet ist, Fig. 8 einen senkrechten Schnitt einer Verbindung des Brenners mit der Naturgas-Einführung, Fig. 9, io und ii abgeänderte Formen der Spitzen der Sauerstoffrohre.The drawing brings an embodiment for the burner of the invention with a number of other important details. Fig. i a more or less schematic side view, partly in section, of a Gas generator equipped with the burner device according to the invention, 2 shows a vertical section through the burner on an enlarged scale along the line 2-2 of FIG. 3, FIG. 3 shows a plan view of the burner according to FIG. 2 in enlarged Scale, Fig. Q. a modified form of the burner, FIG. 5 a unit of the burner parts according to Fig. 2 and 3, Fig. 6 a burner which is suitable for very small systems, Fig. 7 is a cross section of a modified form of the burner, also for small Systems or test purposes is suitable, Fig. 8 is a vertical section of a Connection of the burner with the natural gas inlet, Fig. 9, io and ii modified Shapes of the tips of the oxygen tubes.

In Fig. i ist mit dem Bezugszeichen A der Gaserzenger und mit dem Bezugszeichen B der Brenner bezeichnet. Der Gaserzeuger wird an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Es genügt, hier zu sagen, daß er etwa 2i,2 min der Höhe und etwa 3,3 mim Außendurchmesser in der Verbrennungskammer 7 mißt. Mit dem Gaserzeuger ist ein Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf verbunden, der unter anderem die Wasserröhren 8 der Gaserzeugerwand, die Kesselröhren 9, die Dampf- und Wassertrommel i i, die Umwälzpumpe 12 und die zugehörigen Verbindungen umfaßt. Der Kessel hat einen. Zwangswasserumlauf. Der Gaserzeuger hat einen druckfesten Mantel 13 zweckmäßig aus zusammengeschweißten Trommelabschnitten.In Fig. I with the reference character A is the Gaserzenger and with the Reference character B denotes the burner. The gas generator will not work at this point described in more detail. Suffice it to say here that he is about 2i, 2 min of height and about 3.3 m in the outer diameter in the combustion chamber 7 measures. With the gas generator is a waste heat boiler connected to the generation of steam, which among other things, the water pipes 8 the gas generator wall, the boiler tubes 9, the steam and water drum i i, the Circulation pump 12 and associated connections includes. The kettle has one. Forced water circulation. The gas generator has a pressure-resistant jacket 13 expediently made of welded together Drum sections.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 sei nun der Brenner beschrieben. Der Körper des Brenners ist im wesentlichen aus den Sauerstoff zuführenden Rohren 1.4 urid den Kühlwasserrohren 15 zusaanmengesetzt. Diese Rohre werden wie aus Fig. 3 ersichtlich, in einem Kreise angeordnet, so daß ein zentraler Brennerkanal 16 für das zu behandelnde vorgewärmte 2,Taturgas entsteht, das durch das Einlaßende 17 des Brenners zugeführt wird. Die Einlaßenden der Kühlwasserrohre 15 sind mit dein Sammler 18 verbunden, aus welchem die Rohre das Kühlwasser erhalten. Der Sammler ist ringförmig und umgibt den Körper des Brenners. Die Rohre 15 erstrecken sich von dem Sammler radial nach innen und dann in der Längsrichtung des Brenners aufwärts, wo- sie um i8o° zurückgebogen sind, wie bei 20 gezcigt, und von diesem Punkt laufen die Rohre wieder nach unten und dann nach außen zur Verbindung mit dem Sammler 21. Es entsteht so ein Vorlaufabschnitt und ein Rücklaufabschnitt der Kühlwasserrohre 15. Diese beiden Abschnitte haben Abstand voneinander, und in dem Zwischenraum zwischen ihnen liegen die Sauerstoffrohre 1.4, wobei die Wandflächen der Rohre dicht aneinanderliegen. Mit anderen Worten, der Zwischenraum zwischen den Vorlauf- und Rücklaufa.bschnitten der Rohre 15 ist zweckmäßig gerade so. groß, daß er die Rohre 1.4 aufnehmen kann. Die Rohre 14. haben zweckmäßig einen etwas größeren Durchmesser als die Rohre 15. Die Rohre 15 dienen nicht allein dazu, die Rohre 14 an den Innen- und Außenflächen zu kühlen, sondern zum großen Teil auch dazu, die Rohre 1,4 vor der Wärme des durch den Brennerkanal 16 strömenden vorgewärmten Gases zii schützen. Zur Vervollständigung der Abschirmung der Rohre 14 gegen diese Wärme werden in der Längsrichtung an den Rohren 15 Streifen 22 (Fig. 3) angeschweißt, welche sich von den Sammlern bis zu den Bogen 2o der Rohre 15 erstrecken und so mit den Rohren 15 eine Wand bilden.The burner will now be described with reference to FIGS. The body of the burner is essentially composed of the oxygen supply pipes 1.4 and the cooling water pipes 15. As can be seen from FIG. 3, these tubes are arranged in a circle, so that a central burner channel 16 is created for the preheated 2, Taturgas to be treated, which is supplied through the inlet end 17 of the burner. The inlet ends of the cooling water pipes 15 are connected to the header 18 from which the pipes receive the cooling water. The collector is ring-shaped and surrounds the body of the burner. The tubes 15 extend radially inward from the header and then up the length of the burner where they are bent back 180 ° as shown at 20, and from that point the tubes run down again and then outward to join with the collector 21. This creates a flow section and a return section of the cooling water pipes 15. These two sections are spaced from one another, and the oxygen pipes 1.4 lie in the space between them, the wall surfaces of the pipes lying close to one another. In other words, the space between the flow and return sections of the tubes 15 is expediently just that. great that he can accommodate the pipes 1.4. The tubes 14 expediently have a slightly larger diameter than the tubes 15. The tubes 15 not only serve to cool the tubes 14 on the inner and outer surfaces, but also to a large extent to keep the tubes 1,4 from being heated protect the preheated gas flowing through the burner duct 16 zii. To complete the shielding of the tubes 14 against this heat, strips 22 (FIG. 3) are welded to the tubes 15 in the longitudinal direction, which extend from the collectors to the bends 2o of the tubes 15 and thus form a wall with the tubes 15 .

Die Rohre 14 sind an den Enden der Bogen 20 geschloss-,n und haben an den Enden seitlich angebracht Löcher 23.The tubes 14 are closed at the ends of the bends 20, n and have Holes 23 at the ends at the sides.

Eine gewisse Anzahl der Rohre 14 ist mit dem Sammler 24 und eine andere Anzahl mit dem Sammler 25 verbunden, welche Sammler ebenso wie der Sammler 21 ringförmig sind und den Körper des Brenners genauso wie der Sammler 18 umgeben. Die Sammler 24 und 25 werden mit vorgewärmtem Sauerstoff aus einer nicht dargestellten Quelle mittels des Rohres 26 gespeist, das einerseits mit dem Sammler 24 und andererseits durch das Zweigrohr 27 mit dem Sammler 25 verbunden ist. In der Leitung 26 sind Regelventile 28 und 29 eingesetzt, und zwar zweckmäßig je eines auf den entgegengesetzten Seiten des Abzweigpunktes der Zweigleitung 27.A certain number of the tubes 14 are connected to the collector 24 and another Number connected to the collector 25, which collectors as well as the collector 21 are annular and surround the body of the burner as well as the collector 18. The collectors 24 and 25 are supplied with preheated oxygen from a source not shown fed by means of the pipe 26, on the one hand with the collector 24 and on the other hand is connected to the collector 25 through the branch pipe 27. In the line 26 are Control valves 28 and 29 are used, expediently one on the opposite one Sides of the branch point of branch line 27.

An die Sammler sind Ringe 30 geschweißt (Fig. 2). Der oberste Ring 30 ist an einem Verbindungsflansch 31 angeschweißt, welcher wieder mit dem Verbindungsflansch 32, sei es durch Bolzen und Dichtung oder durch Schweißung, dicht verbunden ist; der Verbindungsflansch 32 ist bei 34 mit dem Ring 33 verschweißt, der wieder mit dem Gehäuse 13 des Ofens 7 verschweißt ist. Der untere Ring 30 ist an den Verbindungsflansch 35 angeschweißt, welcher mit der Zuführungsleitung für das vorgewärmte Naturgas verbunden werden kann. Ein Dichtungsring 36 ist noch an die Eingangsabschnitte der Rohre 15 und an die Enden der Streifen 22 angeschweißt. Rings 30 are welded to the collector (FIG. 2). The uppermost ring 30 is welded to a connecting flange 31, which is again tightly connected to the connecting flange 32, be it by bolts and seals or by welding; the connecting flange 32 is welded at 34 to the ring 33, which is welded again to the housing 13 of the furnace 7. The lower ring 30 is welded to the connecting flange 35, which can be connected to the supply line for the preheated natural gas. A sealing ring 36 is still welded to the entrance portions of the tubes 15 and to the ends of the strips 22.

Es ergibt sich aus- dem Vorstehenden, daß die Rohre 14 und 15, die Sammler 18, 24, 25 und 21, die Ringe 30, die Verbindungsflansche 31 und 35 und der Dichtungsring 36 zusammen einen undurchbrochenen, gasdichten, druckfesten Brennerkörper bilden, dessen wesentlicher Teil aus den Rohren 14 und 15 besteht. Die Sammler und Verbindungsflansche bilden Verstärkungsglieder. Die Räume zwischen den Rohren und Teilen, welche den Außenmantel des Brenners bilden, und die Räume zwischen den Rohren werden mit wärmeleitendem Material 37, wie Silizium-Carbid oder Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt, angefüllt, und das Eingangsende des Brenners wird mit wärmespeichernder Isolation 38 versehen. Es ist wünschenswert, an die Außenstränge der Rohre 15 zur Bildung einer geschlossenen Wand Rippen oder Streifen 22 anzuschweißen (Fig. 3), welche sich von einem Punkt in der Nähe der Bogen 2o bis zu dein Sammler 21 erstrecken, wodurch die Räume zwischen den Rohren ebenfalls mit Material 37 angefüllt werden können.It follows from the foregoing that the tubes 14 and 15, the collectors 18, 24, 25 and 21, the rings 30, the connecting flanges 31 and 35 and the sealing ring 36 together form an uninterrupted, gas-tight, pressure-resistant burner body, the most important of which is Part of the tubes 14 and 15 consists. The headers and connecting flanges form reinforcing members. The spaces between the tubes and parts that form the outer shell of the burner and the spaces between the tubes are filled with thermally conductive material 37, such as silicon carbide or high boiling point liquids, and the inlet end of the burner is provided with heat-storing insulation 38 . It is desirable to weld ribs or strips 22 (Fig. 3) to the outer strands of the tubes 15 to form a closed wall which extend from a point near the bends 20 to the header 21, thereby creating the spaces between the tubes can also be filled with material 37.

Das Auslaßende des Brenners ragt frei in die Öffnung 39 in. der Wand des Ofens 7, wobei die Brennerspitze zweckmäßig etwas über die Innenfläche des Ofenfutters hinausragt. Der in rechtem @-Vinkel aus den Löchern 23 in den Rohren 14 austretende Sauerstoff vermengt sich mit dem in die Ofenkammer eingeführten Naturgas. Um die Wirbelung und die Gleichförmigkeit der Mischung des Sauerstoffs mit dem Gas zu erhöhen, ist jeweils einer der Bogen der Rohre 15 radial nach innen gerichtet und erstreckt sich über einen wesentlichen Teil der Bahn des Gasstromes durch den Brenner, wie bei 20' angedeutet. Die Enden der Rohre 14, welche durch diese so umgebogenen Rohre gekühlt werden, sind ebenfalls nach innen in die Bogen 2o' hinein umgebogen, und sie sind ebenfalls mit seitlich angeordneten Löchern 23' versehen. Die Löcher 23 und 23' lassen den Sauerstoff in einem Winkel in den Strom des Naturgases einströmen, weil diese Löcher auf den Seiten angebracht sind. Dadurch, daß ein Teil der Rohre radial nach innen umgebogen ist, wie Fig. 2 und 3 zeigen, sind die Sauerstoffmündungen allgemein gegeneinandergerichtet und im allgemeinen Sinne quer zu der Bewegung des Gasstromes in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen, so daß ein hoher Grad von Wirbelung mit einer wesentlichen Gleichförmigkeit der Mischung erzielt wird, welche von größtem Vorteil zur Erzielung von gleichförmigen und wirksamsten Resultaten in dem Gaserzeuger ist. In Fig. 3 sind es acht der Rohre 15 und der Rohre 14, die radial nach innen umgebogen sind. Diese Zahl kann erhöht werden, wie in Fig.4 gezeigt, oder sie kann vermindert werden, um die gewünschte Wirbelung und Gleichförmigkeit der Mischung zu erzielen. Anstatt auf beiden Seiten der Rohre 14 Austrittsöffnungen anzubringen, können sie auch nur an einer Seite vorhanden sein (Fig.4), in welchem Fall dem Naturgasstrom eine drehende Bewegung mitgeteilt und eine gute Durchmischung erzielt wird.The outlet end of the burner protrudes freely into the opening 39 in. In the wall of the furnace 7, with the burner tip expediently slightly above the inner surface of the furnace lining protrudes. The one emerging from the holes 23 in the tubes 14 at the right @ angle Oxygen mixes with the natural gas introduced into the furnace chamber. To the To increase the turbulence and the uniformity of the mixture of the oxygen with the gas, one of the bends of the tubes 15 is in each case directed and extending radially inward covering a substantial part of the path of gas flow through the burner, such as indicated at 20 '. The ends of the tubes 14 passing through these tubes bent over in this way are cooled, are also bent inwardly into the arch 2o ', and they are also provided with laterally arranged holes 23 '. The holes 23 and 23 'allow the oxygen to flow into the flow of natural gas at an angle, because these holes are made on the sides. By being part of the pipes is bent radially inward, as shown in FIGS. 2 and 3, the oxygen orifices are generally directed against each other and in the general sense transverse to the movement of the Gas flow in substantially opposite directions so that a high degree vortex is achieved with a substantial uniformity of the mixture, which are of greatest advantage for obtaining uniform and most effective results is in the gas generator. In Fig. 3 there are eight of the tubes 15 and the tubes 14 which are bent radially inward. This number can be increased as shown in Figure 4 or it can be reduced to the desired swirl and uniformity to achieve the mixture. Instead of 14 outlet openings on both sides of the tubes to attach, they can only be present on one side (Fig. 4), in which In the case of the natural gas flow, a rotating movement is communicated and good mixing is achieved.

Die Rohre 14 sind in einem wesentlichen Teil der Länge der Bogen an die Rohre 15. angeschweißt, wie bei 42 angedeutet ist. Das gewährt eine wirksame Wärmeübertragung und deshalb eine wirksame Kühlung an diesem kritischen Punkt. Das dient weiter dazu, die Endabschnitte der Rohre i4 in den Bogen der Rohre 15 gegen etwaige seitliche Verschiebung zu verankern; die Enden der Rohre 14 und 15 werden weiter durch die Sammler 18, 24, 25 und 2 1 gegen eine seitliche Verschiebung zueinander verankert. Die Rohre sind indessen frei, um sich in ihrer Längsrichtung als eine Einheit ausdehnen und zusammenziehen zu können. The tubes 14 are welded to the tubes 1 5 over a substantial part of the length of the bends, as indicated at 42. This ensures effective heat transfer and therefore effective cooling at this critical point. This also serves to anchor the end sections of the tubes i4 in the bends of the tubes 15 against any lateral displacement; the ends of the tubes 14 and 15 are further anchored by the headers 18, 24, 25 and 2 1 against lateral displacement with respect to one another. The tubes, however, are free to expand and contract in their longitudinal direction as a unit.

Das Kühlwasser wird dem Einlaßsammler 18 zugeleitet und fließt aus dem Auslaßsammler 21 wieder ab. Wenn es auch möglich ist, den Umlauf des Kühlwassers unabhängig von dem Umlauf in dein Dampfkessel zu halten, ist es doch vorteilhaft, die Kühlrohre und die Kesselrohre parallel mit der Uniwälzpumpe 12 zu verbinden, die schematisch in Fig. 2 angegeben ist. In Fig. i ist der Sammler 18 mit dem Sammler 79 und der Sammler 21 mit dem Sammler 82 verbunden. Das ist vorteilhaft, weil es wünschenswert ist, wenn das Kühlwasser sich unter einem solchen Druck befindet, daß seine Temperatur gleich oder nahe der Temperatur des Sauerstoffs ist, z. B. 26o° C, wenn der Sauerstoff eine Temperatur von 32o° C hat. Es ist der Ausdruck »Kühlwasser« gebraucht worden, um das Kühlmittel zu definieren, aber es ist verständlich, daß es sich hierbei gewöhnlich um eine Mischung von Wasser und Dampf und in manchen Fällen nur um Dampf handelt. Daher ist der Ausdruck »Kühlwasser« im weiteren Sinne zu verstehen.The cooling water is fed to the inlet header 18 and flows out the outlet collector 21 again. If it is also possible, the circulation of the cooling water to hold regardless of the circulation in your steam boiler, it is nevertheless advantageous to to connect the cooling pipes and the boiler pipes in parallel with the universal circulation pump 12, which are shown schematically in Fig. 2 is indicated. In Fig. I is the collector 18 is connected to the collector 79 and the collector 21 is connected to the collector 82. This is beneficial because it is desirable if the cooling water is under such a pressure, that its temperature is equal to or close to the temperature of the oxygen, e.g. B. 26o ° C when the oxygen is 32o ° C. It's the expression "Cooling water" has been used to define the coolant, but it is understandable that this is usually a mixture of water and steam and in some Cases are only about steam. Hence the term "cooling water" is in a broader sense to understand.

Bei einem Betrieb des Kühlsystems mit annähernd derselben Temperatur wie der des Sauerstoffs oder etwas darunter, wird die Ausdehnung und, die Zusammenziehung der Rohre 14 und 15 im wesentlichen gleichförmig im Ausmaß gehalten, und die Bogen der Rohre, besonders die in der Nähe der Sammler, lassen es zu, daß sich die Rohre ohne schädigende Spannung oder Drücke auf die Schweißungen an der Spitze des Brenners und auf die Verbindungen der Rohre mit den Sammlern ausdehnen und zusammenziehen. Weiter kann sich der Gehäuseteil des Brennerkörpers frei ausdehnen und zusammenziehen, ohne daß wesentliche Spannungen auf irgendeines der Brennerrohre ausgeübt werden. :Das Wärmeleitmaterial 37 hilft ebenfalls, eine Gleichförmigkeit in der Temperatur zwischen den Sauerstoffrohren und den Innen- und Außengängen der Kühlwasserrohre und damit eine Gleichförmigkeit in der Ausdehnung und Zusammenziehung herbeizuführen. Es hat ferner den Zweck, die Temperatur beim Ingangsetzen der Anlage auszugleichen.When the cooling system is operated at approximately the same temperature like that of oxygen, or something below it, becomes expansion and contraction of tubes 14 and 15 are kept substantially uniform in size, and the arches the pipes, especially those near the collectors, allow the pipes to move without damaging tension or pressure on the welds at the tip of the torch and expand and contract on the connections of the pipes with the headers. Furthermore, the housing part of the burner body can expand and contract freely, without substantial stresses being applied to any of the burner tubes. : The thermal conductive material 37 also helps maintain uniformity in temperature between the oxygen pipes and the inner and outer passages of the cooling water pipes and thus to bring about uniformity in expansion and contraction. It also has the purpose of equalizing the temperature when the system is started.

Die Anwendung eines einzelnen Brenners hat den Vorteil, daß man die Öffnungen in dem gasdichten Gaserzeuger, welcher unter merklichem Überdruck arbeitet, auf einem Minimum halten kann. Trotzdem nur ein einzelner Brenner mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser (annähernd 5o,8 bis 76,2 cm Innendurchmesser) verwendet wird, ist die frei gewordene Wärmemenge so groß, daß in dem Abhitzekessel Dampf in einem Ausmaß von 226 8oo kg je Stunde, bzw. mehr oder weniger je nach Wunsch, erzeugt werden kann. Weiter ist der Einbau eines einzelnen Brenners am Boden vorteilhaft. Das Gehäuse 13, das Futter und die dazwischen eingesetzte Kühlwand haben verschiedene Temperaturen und Ausdehnungskoeffizienten, was Schwierigkeiten bietet, wenn der oder die Brenner in die Seitenwand eingesetzt sind. Wie in Fig.2 dargestellt, paßt das Auslaßende des Brenners frei in das Futter, und die einzige Verbindung des Brenners mit dem Generator findet über die Verbindungsflansche 31 und 32 statt, wovon der letztere mittels des Ringes 33 mit dem Gehäuse 13 verbunden ist. So stoßen die obenerwähnten Bedingungen nicht auf Schwierigkeiten der Verschweißung oder der Befestigung.The use of a single burner has the advantage that the Openings in the gas-tight gas generator, which works under a noticeable excess pressure, can keep to a minimum. Still only a single burner with proportionately small diameter (approximately 50.8 to 76.2 cm inner diameter) is used, the amount of heat released is so great that steam in one Extent of 226 8oo kg per hour, or more or less as desired, generated can be. It is also advantageous to install a single burner on the floor. The housing 13, the lining and the cooling wall inserted between them have different ones Temperatures and expansion coefficients, which presents difficulties when the or the burners are inserted into the side wall. As shown in Fig. 2, fits the outlet end of the burner free into the chuck, and the only connection of the burner with the generator takes place via the connecting flanges 31 and 32, of which the the latter is connected to the housing 13 by means of the ring 33. So come across the above Conditions do not indicate difficulties in welding or fastening.

Um eine Gleichförmigkeit der Verteilung und eine Regelung des Flusses durch die Kühlrohre 15 zu erhalten, sind Einstellmündungen 43, von denen eine auf einem der Rohre in Fig. 2 gezeigt ist, angeordnet. Diese Mündungen sind auswechselbar, so daß man leicht den Fluß verstellen kann, indem man je nach Wunsch Mündungen verschiedener Größen einsetzt.To ensure uniformity of distribution and regulation of the flow to get through the cooling tubes 15 are adjustment mouths 43, one of which is on one of the tubes shown in Fig. 2 is arranged. These mouths are interchangeable, so that one can easily adjust the flow by making different mouths as desired Sizes.

Um die Sauerstoffzufuhr Änderungen in dein Betriebszustand anzupassen, sind die beiden Sammler 24. und 25 vorgesehen, mit denen die Sauerstoffrohre 14 verbunden sind. In anderen Anordnungen der Apparatur kann offensichtlich eine größere oder kleinere Zahl von Sauerstoffsammlern verwendet «-erden. Durch Einstellung des Ventils 28 kann die Gesamtmenge des den Sammlern zugeführten Sauerstoffs geregelt werden, und durch Einstellung des Ventils 29 kann hinter dem Ventil 28 das jeweils gewünschte Verhältnis des Sauerstoffzuflusses zu den Sammlern 24 bzw. 25 geregelt werden. Zur weiteren Regelung können verstellbare Regelorgane 44 (Fig. 2) in gewünschter Anzahl eingesetzt werden, durch die die Verteilung des den Rohren zugeführten Sauerstoffs regelbar ist. Bei Brennern von größerem Umfang können die verwendeten Sauerstoffrohre drei oder mehr verschiedene Formen haben (drei solcher Formen sind in Fig.4 gezeigt), wobei es auch wünschenswert sein kann, eine größere Zahl von Sauerstoffsammlern anzuordnen, von denen jeder mit einer Gruppe der Rohre verbunden ist.To adapt the oxygen supply to changes in your operating status, the two collectors 24 and 25 are provided with which the oxygen tubes 14 are connected. In other arrangements of the apparatus a larger one can obviously be used or a smaller number of oxygen collectors used «- earths. By setting the Valve 28 can regulate the total amount of oxygen supplied to the collectors be, and by setting the valve 29 can be behind the valve 28 each desired ratio of the oxygen flow to the collectors 24 and 25 regulated will. For further regulation, adjustable regulating members 44 (FIG. 2) can be used in a desired manner Number are used, through which the distribution of the oxygen supplied to the pipes is adjustable. In the case of burners of larger size, the oxygen tubes used can have three or more different shapes (three such shapes are shown in Figure 4), it may also be desirable to have a larger number of oxygen collectors to arrange, each of which is connected to a group of the pipes.

Der beschriebene Brenner genügt ausreichend den strengen Betriebsbedingungen, wie sie oben erwähnt wurden, und hat solche Eigenschaften und ist derartig mit dem Gaserzeuger verbunden, daß die Wahrscheinlichkeit von Unglücksfällen, die durch Undichtigkeiten entstehen können, beseitigt ist.The burner described sufficiently satisfies the strict operating conditions, as mentioned above, and has such properties and is such with the Gas producers linked that to the likelihood of accidents caused by Leaks can occur is eliminated.

Bei dem Brenner nach Fig. 2 und 3 sind die Kühlrohre 15 nur einmal umgebogen. Sie können aber auch zwischen den Sammlern, wie z. B. in Fig. 5 angedeutet, mehrfach umgebogen sein, und in diesem Fall können die Sammler 18 und 21 beide über oder unter den Sauerstoffsammlern 24 und 25 angeordnet werden. Dieses Umbiegen kann vorteilhaft vorgenommen werden, um die Kühlrohre auf der Innenseite weiter nach unten zu führen und damit das Wärmeschutzfutter des Gaseinlasses zu schützen.In the burner according to FIGS. 2 and 3, the cooling tubes 15 are only once bent over. But you can also choose between the collectors, such. B. indicated in Fig. 5, be bent several times, and in this case the headers 18 and 21 can both over or under the oxygen collectors 24 and 25. This bending can can advantageously be made to further follow the cooling tubes on the inside down to protect the heat protection lining of the gas inlet.

Der in. Fig.6 dargestellte Brenner besteht aus dem Rohr 45 zur Einführung des Naturgases. Innerhalb dieses Rohres ist ein Sauerstoffzufuhrrohr 14' angeordnet, welches auf zwei Seiten durch das .umgebogene Kühlrohr 15' umgeben ist. Mit anderen Worten, eine der Einheiten des Brenners nach, den Fig.2 und 3 wird hier verwendet. Bei dieser Bauart ist das obere Ende des Rohres 45 ganz von der Wärmeschutzwand 46 des Ofens 7' eingehüllt. Wie erwähnt, ist dieser Brenner für einen Betrieb, in kleinem Umfang brauchbar.The burner shown in Fig.6 consists of the tube 45 for introduction of natural gas. An oxygen supply pipe 14 'is arranged within this pipe, which is surrounded on two sides by the bent cooling tube 15 '. With others Words, one of the units of the burner according to Figs. 2 and 3 is used here. In this design, the upper end of the tube 45 is entirely from the heat barrier 46 of the furnace 7 'enveloped. As mentioned, this burner is designed for use in usable on a small scale.

Der Brenner nach Fig. 7 besteht aus dem zentralen Rohr 47 für das einströmende Naturgas; dieses Rohr ist von Einheiten, wie sie vorher beschrieben wurden, umgeben; sie bestehen aus den zuriickgebogenen Rohren 15' und den Sauerstoffrohren 14', die in einem Kreis um das Rohr 47 herum angeordnet sind. Um die Rohre ist ein Mantel 48 gelegt. Die Bogen der Rohre 15' und die Rohre 14' ragen etwas über den oberen Rand des Rohres 47 hinaus, und der Sauerstoff wird entweder auf einen Punkt zu gerichtet oder aber tangential ausgeblasen, um dem Gasstrom eine Wirbelung oder drehende Bewegung mitzuteilen. Hilfsrohre 49 und So werden zweckmäßig mit den oben beschriebenen Rohren verbunden. und dienen zur Aufnahme von Strahlungs-Pyrometern od. dgl., welche Geräte die Temperaturables.ung außerhalb des zentralen Brennrohres 47 gestatten. Die Rohre 14', 15' und 49 und So sind zusammengeschweißt, um unter anderem einen wirksamen Wärmeübergang zu schaffen. Fig. 8 zeigt einen. Körper 51 mit Flansch, der an dem Verbindungsflansch 35 (Fig. 2) befestigt werden kann. Der Körper 51 hat einen Einlaß 52 für das Naturgas und einen abnehmbaren Boden 53 als Zugang zum Inneren des Brenners. Das durch diesen Boden 53 geführte Rohr 54 kann zum Anlassen benutzt werden. Der Boden 53 kann mit einem Strahlungs-Pyrom-eter verbunden werden, das somit geschützt liegt.The burner of Fig. 7 consists of the central tube 47 for the incoming natural gas; this pipe is made of units as previously described were surrounded; they consist of the bent-back tubes 15 'and the oxygen tubes 14 ', which are arranged in a circle around the tube 47. There is a coat around the pipes 48 laid. The bends of the tubes 15 'and the tubes 14' protrude slightly above the upper one Edge of the tube 47 out, and the oxygen is either directed towards one point or blown out tangentially to create a vortex or rotating movement around the gas flow to communicate. Auxiliary pipes 49 and So are expedient with the pipes described above tied together. and are used to accommodate radiation pyrometers or the like. Which devices allow the temperature reading outside the central combustion tube 47. The pipes 14 ', 15' and 49 and So are welded together to be effective, among other things To create heat transfer. Fig. 8 shows one. Body 51 with flange that is attached to the Connection flange 35 (Fig. 2) can be attached. The body 51 has an inlet 52 for the natural gas and a removable bottom 53 as access to the interior of the burner. The pipe 54 passed through this base 53 can be used for tempering. Of the Bottom 53 can be connected to a radiation pyrometer, which is thus protected lies.

In den Abänderungen nach den Fig. 9, io und i i sind Sauerstoffrohre 14" mit einem besonderen End,verschluß mit verhältnismäßig dicker Wand und zweckmäßig aus einer geeigneten hitzebeständigen Legierung vorgesehen. Die Endverschlüsse sind auf die oberen Enden der Rohre. 1q." aufgeschweißt, wie bei 56 gezeigt, und sind in die Bogen der Kühlrohre 15" eingelegt und an diese angeschweißt. Wo die Bogen sich seitwärts nach innen erstrecken, nehmen auch die Endverschlüsse 53 (Fig. i i) die entsprechende Form an.In the modifications of Figures 9, io and i i are oxygen tubes 14 "with a special end, closure with a relatively thick wall and functional made of a suitable heat-resistant alloy. The terminations are on the tops of the tubes. 1q. "As shown at 56, and are inserted into the bends of the cooling tubes 15 "and welded to them. Where the bends extend sideways inward, the end closures 53 (Fig. i i) the appropriate form.

Wenn auch in vorstehendem als. Oxydationsmittel Sauerstoff genannt ist, so ist doch selbstverständlich, daß andere Oxydatoren verwendet werden können, wie z. B. Luft, Wasserstoffperoxyd u. dgl., welche sich jeweils am besten für den besonderen Prozeß oder die Verbrennungsreaktion in Verbindung mit der Art des benutzten Brenners eignet. Der Ausdruck »Sauerstoff« wird hier also in breitem Sinne zur Kennzeichnung eines Oxydationsmittels gebraucht.Albeit in the foregoing as. Oxidizing agent called oxygen it goes without saying that other oxidizers can be used, such as B. air, hydrogen peroxide and the like. Which is best for the particular process or combustion reaction related to the type of used Burner is suitable. The term "oxygen" is used here in a broad sense to denote an oxidizing agent used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Burners for gas generators for converting combustible gases, e.g. B. natural gases, with the help of oxygen in gases that are used for the synthetic production of liquid fuels, z. B. gasoline, are suitable, with a gas duct for the introduction of preheated combustible gas. in the gas generator, devices for introducing preheated oxygen into the gas generator and cooling devices for the burner with circulating water, characterized in that the cooling device consists of a plurality of pipe strings (15) for the flow of cooling water, which run along the supply channel (16) run for the gas to be converted, the introduction of oxygen takes place at least through an oxygen-carrying pipe (14) which is arranged lengthwise and close to the cooling pipe strings, and the cooling water pipes are connected to one another by strips (22) forming the gas channel (16). z. Burner according to Claim 1, characterized in that the burner (B) contains one or more units consisting of a cooling water pipe (15) bent by 180 ° with the oxygen pipe (14) between the two pipe strings. 3. Burner according to claim i or 2, characterized in that the ends of the oxygen pipes (14) are welded to the cooling water pipes (15). 4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that some cooling water pipes (15) are provided on the gas channel (16) facing side of the oxygen pipes (14) and shield the oxygen pipes from the heated gas. 5. Burner according to one of claims 2 to 4, characterized in that individual cooling water pipes (15) with the associated oxygen pipes (14) with their curved sections (20 ') are also bent sideways towards the interior of the burner. 6. Burner according to one of claims i to 5, characterized in that the tube units are constructed around the longitudinal axis of the burner (B) and form a substantial part of the burner, wherein the inlet and outlet ends of the cooling water tubes (15) in one each Inlet and outlet headers (18, 21) are combined and a collector (24, 25) is also provided for the heated and pressurized oxygen gas, to which the oxygen tubes are connected. 7. Burner according to one of claims 2 to 6, characterized in that the in the Rohrboge @ n (2o, 2o) of the cooling water pipes (15) ending oxygen pipes (14) a plurality of openings (23, 23 ') for the delivery of oxygen in the gas stream, preferably at an angle to it. B. Burner according to claims 6 or 7, characterized in that the collectors (18, 21, 24, 25) surround the burner (B) in an annular manner. 9. Burner according to one of claims 6 to 8, characterized by rings (30) welded to the collector (18, 21, 24, 25) which form the outer housing of the collector. ok Burner according to one of Claims 6 to 9, characterized in that throttle points (43) are provided in the inlet collector (18) for the cooling water pipes (15) to regulate the water distribution to the cooling water pipes. i i. Burner according to one of Claims 6 to 10, characterized in that throttle valves (44) for distributing the oxygen to the oxygen tubes are provided in the inlet collector (25) for the oxygen tubes (14). 12. Burner according to one of claims 6 to ii, characterized in that the collector connected to the oxygen source consists of two parallel collectors (2q., 25), each of which has control valves (28, 29) for the oxygen distribution. 13. Burner according to one of claims 2 to 12, characterized in that the bent-back sections of the cooling water pipes (15) are connected to one another by strips (22 ') and the space between the pipes (1q., 15) and the strips (22, 22 ') is filled with a thermally conductive material. 1q .. Burner according to claim 7, characterized in that the openings (23,: 23 ') on the oxygen tubes (1q.) Are arranged in such a way that they emit the oxygen essentially tangentially to an imaginary circle concentric to the burner axis, around the to put flowing gases in a rotating motion. 15. Burner according to one of claims 2 to 1q., Characterized in that the cooling water pipes (15) are bent over more than once by 180 °. References considered: British Patent No. 247 176; U.S. Patent Nos. 2,216,117, 2,397,793 ; "Archives for heat management and steam boilers", Volume 23, 1942, pp. 57 and 58.