NL7903708A - Gasmenger. - Google Patents

Description

I -¾ HO 335

HOOGOVENS IJMtnDEN" B.V. te IJmuiden GASMENGER

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd:

Rudolph Edwin CRAMER te Oudkarspel en

Johannes Hendrik Willem OUWERKERK te Driehuis

De uitvinding heeft betrekking op een apparaat voor het mengen van tenminste één gas in een hoofdstroom van een ander gas, welk apparaat een cilindrische leiding voor de hoofdstroom omvat, waarin althans één toevoerleiding voor het hij te mengen gas uitmondt.

Mengapparaten voor gassen, afgezien van branders, zijn te onder- 5 scheiden in twee soorten, te weten stromingsmengers en roterende mengers $ het apparaat waarop de uitvinding betrekking heeft, behoort'tot de soort van stromingsmengers en wel tot de centrifugaalmengers, waarbij in de cilindrische hoofdleiding tangentiaal een of meer leidingen voor het bij te mengen gas uitmonden. Bestaande gasmengers hebben evenwel het be- 10 zwaar dat de menging over een te lang traject van de hoofdleiding moet plaatsvinden, indien eisen worden gesteld aan geluidshinder (een kortere mengweg kan worden gerealiseerd door het verhogen van de voordruk van het te injecteren gas tot boven-kritische waarde, hetgeen tot supersonische instroomsnelheden leidt, met daarmee gepaard gaande geluidspro- 15 duktie). Vooral indien twee gasvormige brandstoffen van verschillende verbrandingswaarden moeten worden gemengd, alvorens in een brander te worden verbrand, dient de menging op korte afstand (10 D) voltooid te zijn, aangezien anders de brander onregelmatig en zelfs pulserend zou branden. In verband met de calorische-waarde-regeling van het stookgas 20 moeten lange looptijden worden vermeden, met het oog op instabiliteit van de regeling en daardoor voomoemde branderproblemen.

Volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van twee onderling radiaal symmetrisch in een vlak loodrecht op de cilinderleiding gelegen, tangentiaal gerichte uitmondingen, met een onderlinge afstand van ongeveer 25 790 3 7 08 /2 *" t 2 een derde van de inwendige leidingdiameter.

Door een betere menging op een korter traject wordt bij toevoer aan een brander een rustiger vlam gekregen, die niet meer kan pulseren, doordat het ontstaan van energierijkere gaspakketten niet meer mogelijk is.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening, waarin twee uitvoer- 5 ingsvoorbeelden van een gasmenger schematisch zijn weergegeven, nader worden toegelicht.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede over de cilindrische hoofdleiding, waarin twee afzonderlijke toevoerleidngen uitmonden; fig. 2 is een dwarsdoorsnede over de cilindrische hoofdleiding, 10 waarin slechts één toevoerleiding uitmondt.

In fig. 1 is de hoofdleiding 1 met een inwendige diameter D in dwarsdoorsnede weergegeven. Twee radiaal op de hoofdleiding 1 aangesloten toevoerleidingen 2 en 3 zijn diametraal tegenover elkaar aangebracht; de binnendiameter ervan is d. Beide toevoerleidingen 2 en 3 hebben naar 15 hun uitmondingen 4 resp. 5 toe een over een hoek oC geknikt of gebogen verloop. De diameter van de uitmondingen 4 en 5 is met d' aangeduid. De kantlijnen voor de uitmondingen 4 en 5 lopen zodoende evenwijdig en wel op een afstand A.

Bij een praktische uitvoering was D = 1800 mm; d = 324 mm; 20 df = 252 mm; * 30° en Δ = 600 mm. Door de hoofdleiding werd hoogoven-gas gevoerd, door de toevoerleidingen kooksovengas in een regelbare verhouding.

In fig. 2 is een nog eenvoudiger oplossing voor de gasmenger volgens de uitvinding afgebeeld, waarbij slechts één toevoerleiding radiaal 25 door de wand van de cilindrische hoofdleiding steekt. De hoofdleiding 10 heeft een binnendiameter D. De toevoerleiding 11 met een inwendige diameter d is in de hoofdleiding recht (gedeelte 12) en dit gedeelte is aan het uiteinde 13 afgesloten. In het vlak loodrecht op de cilinderleidingj.' dus in het vlak van tekening, zijn twee openingen 14 en 15 niet een dia— 30 meter d’ aangebracht, aan weerszijden van het leidinggedeelte 12 en wel op een onderlinge afstand A van elkaar.

In een praktische uitvoering was D = 1820 mm; d ® 219 mm; d’ = $0 mm; A = 600 mm. Door de hoofdleiding stroomde hoogovengas, door de toevoerleiding aardgas. 35

In beide gevallen werd het calorie-rijkere gas onder een overdruk 7903708 /3 3 S. "i van minstens 50 nmi waterkolom in de hoofdstroom, van ca. 300 a 400 mm waterkolom, geïnjecteerd· Bij een overdruk van 5000 mm waterkolom leidt dit - afhankelijk van het soortelijk gewicht van het gas - tot een inject ie-snelheid van 200 ê, 250 m/sec, dus nog sub-sonisch.

Het regelhereik per injectiepunt wordt bepaald door de vierkants- 5 wortel van de verhouding van de grootste en kleinste voordruk (in het gegeven getallenvoorbeeld dus **- 3,9)· Voor een gewenst groter regelhereik zijn overeenkomstig meer injectiepunten nodig.

Door de opstelling volgens de uitvinding wordt het ingevoerde gas niet langs de wand van de hoofdleiding, maar in de gasstroom zelf ge- 10 bracht, en wel tangentiaal.

"" Daardoor ontstaat een roterende beweging in de cilindrische hoofdleiding, waarbij het ingevoerde gas een impulswerking op het door de hoofdleiding stromende gas uitoefent en daarin wordt afgebogen.

De diameter d’ van de uitstroomopeningen is afhankelijk van de over- ^ druk en van de mengverhouding.

De diameter d van de toevoerleiding 12 heeft in het geval van fig. 2 ten opzichte van de diameter d’ van de openingen 14 resp. 15 een dusdanig verband, dat de doorsnede ervan tenminste driemaal de som van het oppervlak van de openingen 14 en 15 moet bedragen, uit welke eis resul- 20 teert, dat d^2,5 d* moet zijn.

Vergeleken bij de klassieke invoer aan de omtrek, zoals bij de cycloonmenger blijkt de mengweg bij de gasmenger volgens de uitvinding slechts de helft daarvan te bedragen.

Zoals reeds ter sprake is gekomen, kan de gasmenger volgens de uit- 25 vinding met succes worden toegepast bij het inmengen van kooksovengas of aardgas in een hoofdstroom van arm hoogovengas. Een dergelijk mengsel van verrijkt hoogovengas kan als brandstof worden toegevoerd aan de brander voor een windverhitter. In verband met de lage eigen-frequentie van de verhrandingskamer van een windverhitter mag een dergelijke brander abso-luut niet pulseren. Vergelijk in dit verband het artikel "Investigation of pulsating gas conbustion in blast-furnace hot-blast stoves", verschenen in de Engelse versie "Steel in the USSR”, 294 - 295, van Stal», 1976 (o), 49δ - JOO. Het is gebleken dat door toepassing van een gasmenger volgens de uitvinding in de hoofdgasleiding het optreden van energierijkere gas- 35 pakketten tot het verleden behoort. Op een afstand van 10D stroomafwaarts 7903 7 08 /4

Claims (5)

1. Apparaat(voor het mengen van tenminste één gas in een hoofdstroom van een ander gas, welk apparaat een cilindrische leiding voor de hoofdstroom omvat, waarin althans één toevoerleiding voor het bij te mengen gas uitmondt, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van twee onderling radiaal symmetrisch in een vlak loodrecht op de cilinderlei-ding gelegen, tangentiaal gerichte uitmondingen met een onderlinge afstand van ongeveer een derde van de inwendige leidingdiameter.

2. Apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van twee radiaal in de hoofdleiding (1) stekende leidingen die in het genoemde vlak naar de uitmonding toe in dezelfde zin een gebogen verloop hebben en waarvan de hartlijnen door de uitmondingen de genoemde afstand tot elkaar liggen. 7903708 Λ

3. Apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een enkele radiaal in de hoofdleiding (10) stekende rechte leiding (^2), die aan het einde (13) gesloten is en in het genoemde vlak voorzien is van twee openingen (14» 15) aan weerzijden ervan op de genoemde onderlinge afstand van elkaar.

4· Apparaat volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat diametraal tegenover elkaar opgestelde twee afzonderlijke toevoerleidingen in de cilinderleiding uitmonden, waarvan de mondstukken in dezelfde zin over een hoek van ongeveer 30° zijn omgeknikt.

5· Apparaat volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de inwendige diameter (d) van de toevoerleiding tenminste 2,5 maal de diameter (df) van de opening (l4j 15) bedraagt. 7903708