NO158699B - Avkjoelingsinnretning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en avkjølingsvæske (Quenche), hvori ved innsprøyting av væske avkjøles varme korrosive forbrenningsgasser slik de f.eks. oppstår ved forbrenning av gassformet og/eller flytende klorholdige rester eller klorhydrokarboner.

Den konstruktive utførelse av en slik avkjølingsinnretning er et vanskelig teknisk problem fordi på den ene side må det oppnås den sikre avkjøling av de varme korrosive gasser og på den annen side må det beherskes de forskjellige termiske og korrosive belastninger som avkjølingsinnretningen er utsatt for i de forskjellige soner.

I den øvre del hvori de varme forbrenningsavgasser trer inn med temperaturer inntil 1400°C er avkjølingsinnretningen fremfor alt termisk belastet. Stålmantelen må beskyttes ved tilsvarende foring for overoppvarming (varmesone).

jatter avkjøling av avgassene til en temperatur under 100° C ved hjelp av vann eller vandig saltsyre og delvis absopsjon av avgassens korrosive bestanddeler i avkjølingsvæsken, er stålmantelen hovedsakelig å beskytte mot korrosjon (våtsone).

Foringen av en stålbeholder mot overoppheting, f.eks. ved hjelp av varmedempende keramiske stener og mot korrosjon, f.eks. ved gummiering og keramiske plater, er kjent i teknikken.

Ved de omtalte avkjølingsinnretninger består problemet imidlertid i at varmesonen og våtsonen i praksis ikke lar seg skarpt avgrense fra hverandre. Det området, hvori varme avgasser og innsprøytingsvæsken treffer på hverandre, er karakterisert av stor turbulens, hvilket fører til at væske også virvles langt oppad i varmesonen, mens på den annen side våtsonens vegg, spesielt i området for dysen, ikke overalt fuktes tilstrekkelig og avkjøles, således at det kommer til lokale overopphetinger. Det finnes en temmelig utstrakt overganssone, hvori stålmantelen samtidig må beskyttes mot overoppheting og korrosjon.

Dessuten finnes intet material for foringen som samtidig be-skytter tilstrekkelig mot korrosjon og varme. Varmedemmestener er ikke korrosjonsbestandige og korrosjonsbeskyttelsesforingen ved gummiering og keramiske plater er ikke varmebe-standing, dvs. platene får selv riktignok ingen skader, men formår imidlertid ikke å holde varmen borte fra hardgummi.

Alle driftskjente avkjølingsinnretninger hvor den øvre del av stålmantelen bare er beskyttet mot overheting og den nedre del bare mot korrosjon, og hvor den varmedemmende keramiske foring overgangsløst er blitt murt til den mot korrosjon beskyttede foring, holder ikke stand overfor kravene i praksis.

I tysk patent 26 21 718 C3 beskrives en avkjølingsinnretning, hvori den samlede stålmantelen er utforet korrosjonsbestandig og denne varmefølsomme foring er i den øvre varmesone beskyttet ved utmuring av varmedemmestener. En midlere overgangssone, hvor det samtidig består beskyttelse mot varme og korrosjon, er ikke tilstede. Varmedemmestenene er ikke beskyttet mot korrosjon og korrosjonsbeskyttelsesforingen av den nedre våtsone er i sitt øvre område ikke beskyttet mot overoppheting.

Sammenfattende har disse kjente avkjølingsinnretninger følgende ulemper: 1. Den øvre varmesones varmedemmestener er ikke beskyttet mot korrosjon. Deres beskadigelse fører på grunn av overoppheting til ødeleggelse først av gummieringen og endelig av stålmantelen, fordi den keramiske plateopp-legg på gummieringen alene ikke byr tilstrekkelig korrosjonsbeskyttelse. 2. Varmedemmesjiktet ender overgangsløst i høyde av dyse-planet uten at stilling og utvidelse av forstøvnings-resp. overgangssonen, hvori det foregår termisk og

korrosivt angrep,er nøyaktig kjent.

3. Korrosjonsbeskyttelsesforingen av den nedre våtsone er i .sitt øvre området ikke beskyttet mot overoppheting'. 4. Innsprøyting av avkjølingsvæsken I bare et plan og i en vinkel rundt 6Q'C til gasstrømningsretningen nedsetter avkjølingsinnretningens ytelsesevne og begunstiger lokale overopphetinger fordi forstøvningskjeglen av innsprøy-tingsdysene ved en vanlig forstøvningsvinkel på 90°C i dette tilfellet ikke når avkjølingsinnretningens samlede tverrsnitt og ikke besprøytede avsnitt, såkalte varmevinduer, frigjøres på veggen under den respektive dyse.

Oppfinnelsen tilveiebringer en avkjølingsinnretning som tåler de termiske og korrosive belastninger og er egnet for høye belastninger. Denne innretning har i det vesentlige følgende trekk: 1. Korrosjonsbeskyttelse av den samlede stålmantel ved gummiering og keramiske plater slik det er kjent fra tysk patent 26 21 718 C3. 2. Beskyttelse av den varmefølsomme syrebeskyttelsesutforing i overdelen ved formurte varmedemmestener slik det er kjent fra tysk patent 26 21 718 C3. 3. Utførelse av varmedemmesjiktet ned i våtsonen, således at det oppstår en utstrakt overgangssone, hvori stålmantelen er beskyttet mot varme og korrosjon. 4. Beskyttelse av varmestemmestener mot korrosjon ved for-muring av syrefaste keramiske plater. 5. Inndysing av avkjølingsvæske i to plan. I det øvre plan må det avkjøles ved minst 6, i det nedre plan ved minst 3 dyser. Derved oppnås en høy spesifikk rombelastning (Kilojoule/m» ) av innretningen og såkalte varmevinduer i våtdelen unngås. 6. Dyseetasjen av 1. plan innbygges over krummingen av den øvre buede bunn, således at aksen av gassinngangsstussen og dyseetasjen danner vinkel på ca. 30°. Derved oppnås en mindre virveldannelse, stabil forstøvningskjegle av dysene og en sikrere av driftssvingninger temmelig uav-hengig fuktning og kjøling av quenchveggen. Også dann-elsen av varmvindu hindres på denne måte. 7. Avkjølingsinnretningen er fortrinnsvis dimensjonert således at den lineære strømningshastighet av forbren-ningsgassene utgjør 0,5-1,5 m/s, fortrinnsvis 1,0 m/s (ved normaltrykk og 100°C) og oppholdstiden utgjør 2-8 sekunder, fortrinnsvis 3-4 sekunder. Derved fastlegges den lineære strømningshastighet ved innretningens diameter, oppholdstiden derimot ved innretningens høyde, idet det er foretrukket et lengdeforhold høyde/diameter = 1,5-3. 8. Diameter av avkjølingsinnretningens overdel er gjort så meget større enn det er nødvendig for å oppta den ekstra varmedemmende utforing, således at etter fullstendig utforing oppstår et sylindrisk indre rom.

Ved hjelp av den for størrelsesforhold ikke strengt mål-riktige tegning skal det forklares avkjøingsinnretningen ifølge oppfinnelsen og dens funksjon som følger.

Den ytre stålmantelen av innretningen består av to stålsylin-dre av forskjellige diameter (1, 2), som er sammensveiset med en konus (3) og oventil og nedentil er lukket ved hjelp av buede bunner (4, 5).

Den øvre sylindriske del (1) av stålmantelen er i diameter

så meget større som er nødvendig for å kunne oppnå den for øvre varmesone ekstra utmuringslag (6, 7), således atdet før og etter påføring av den siste indre korrosjonsbestandig utforing (8) fremkommer en sylindrisk indre rom av jevn diameter.

På stålbeholderen befinner det seg oventil den sentriske gassinngangsstuss (9), hvorigjennom forbrenningsavgassene innføres i innretningen. I den nedre tredjedel tett ved den nedre buede bunn er det sideveis gassutgangsstuss (10), hvorigjennom samtidig avkjølingsvæsken renner ut. For tømmings- og renseformål ved stopping tjener den nedre sentriske stuss (11). Den kan imidlertid også benyttes for adskilt fjerning av avkjølingsvæske under drift. Sideveis ved den nedre sylindriske del (2) av stålmantelen befinner det seg en rense- og montasjeåpning (12). Rundt gassinngangsstussen (9) er det anordnet minst 6 stusser (13) for aksene anordnet i lik avstand, således at dyseetasjens akser med aksen av gassinntredelsesstussen (9) danner vinkel på ca. 30°C. I det øvre området av våtdelen (sylinderisk del 2) er det anbragt minst 3 stusser (14) for dyseetasjene av 2. plan rettet svakt nedad.

På gassutgangsstussen (10) er det påsatt en stuss (15) til opptak av en avkjølingsdyse som ekstra sikkerhet for de for det meste av kunststoff bestående tilsluttede ledninger og innretninger.

For beskyttelse mot korrosjon er den samlede innerflate av stålbeholderen innbefattende alle stusser inntil over flensens tetningsflater gummiert syrefast (16). I den ut-videde overdel (1, 4) er gummieringen førs-t foret med syrefaste (6), deretter med varmedemmende (7) keramikkplater resp. -Stener. Stussene (10-15) er utforet med syrefaste plater, gassinngangsstussen (9) er utforet med syrefaste og varmedemmende plater.

Det således forberedte indre rom som nå består av en sylinder av jevn diameter samt av den øvre og nedre buede bunn, utfores tilsammen korrosjonsbestandig med 1-2 lag keramik (8).

Gummieringens temperatur samt gassens utgangstemperatur overvåkes på vanlig måte med temperaturfølere.

Oppfinnelsen vedrører altså en avkjølingsinnretning til bråavkjøling av varme høykorrosive klor- og klorhydrogen-holdig forbrenningsgasser, bestående av en langstrakt, sirkelrund stålbeholder som øverst og nederst er forsynt med en buet bunn, en sentrisk stuss for gasstilførsel ved stålbeholderens øvre ende, flere i den øvre tredjedel av stålbeholderen i et horisontalt plan ekvidistant anordnede skrå stusser til opptak av dyser for forstøving av bråav-kjølingsvæske som føres i kretsløp, en sidestuss anordnet i den nedre tredjedel av stålbeholderen over den buede bunn som uttredelsesåpning for de bråavkjølte forbrenningsgass og bråavkjølingsvæske, en sentrisk stuss ved den nedre ende av stålbeholderen for renseformål, samt som avløp for bråav-kjølingsvæsken, en syrefast hardgummifor ing på stålbeholderens indre flate, en syrefast keramisk foring på det syrefaste hardgummisjikt og en ildfast foring av varmedemmestener på

den syrefaste foring i stålbeholderens øvre del, i det innretningen er karakterisert ved at den øvre del (1) av stålbeholderen beregnet til 40-50% av den samlede høyde, har en i forhold til den nedre del (2) større diameter, at varmedemmestenene (7) er beskyttet mot det indre rom med en syrefast keramisk foring (8), i det det tilsammen syrefast, forede indre rom over den samlede høyde har samme diameter, at de skråstilte stusser (13) er anordnet i den øvre buede bunn (4) rundt den sentriske stuss (9), hvilke stusser (13) med beholderens lengdeakse inneslutter vinkelen a= 25°-35°, og at det i stålbeholderens nedre del (2) i et andre horisontalt plan er inntatt ekvidistant minst tre skrått nedadrettede stusser (14) og innsluttende med beholderens lengdeakse i vinkel S 70°-80° til opptak av dyser for forstøvning av i krets-

løp ført bråavkjølingsvæske.

Avkjølingsinnretningen ifølge oppfinnelsen er videre etter valg og fortrinnsvis karakterisert ved at

a) i den øvre buede bunn (4) rundt den sentriske stuss

(9) er det anbragt minst 6 stusser (13) som med beholderens lengdeakse inneslutter vinkelen a = 25-35°, b) i den nedre del (2) av stålbeholderen over s.tussen (12) i et annet horisontalt plan er det ekvidistant inntatt minst tre skrått nedåt rettede og med beholderens lengdeakse vinkel 3 = 70-80° innesluttende stusser (14) til opptak av dyser for forstøvning av i kretsløp ført bråavkjøl-ingsvæske , c) på uttredelsesstussen (10) for de bråavkjølte forbrenningsgasser og bråavkjølingsvæske sitter en skrått mot strømningsretningen hellende og med den horisontale akse av denne uttredelsesstuss en vinkel Y = 50-70° dannede stuss (15) til opptak av en dyse for forstøvning av brå-avkjølingsvæske , d) den syrefaste foring (8) av det indre rom består av et dobbeltlag av i syrefast kitt lagt keramiske mantelplater, e) den syrefaste foring (6) på det syrefaste hardgummisjikt (16) inne i alle stusser og i området for den øvre del (1) og den øvre buede bunn (4), består av et enkeltlag av i syrefast kitt lagt keramiske mantelplater eller spaltremmer, f) diameteren av den øvre del (1) av den ytre stålbeholder er rundt 10-20% større enn diameteren av den nedre del (2) , g) den øvre del (1) av den ytre stålbeholder går med en konisk tilløpende avskråning i dens nedre del (2), h) stålbeholderen har et lengdeforhold høyde/diameter mellom 1,5 og 3.

Claims (4)

1. Avkjølingsinnretning til bråavkjøling av varme, høykorrosive, klor- og klorhydrogenholdige forbrenningsgasser, bestående av en langstrakt, sirkelrund stålbeholder som øverst og nederst er forsynt med en buet bunn, en sentrisk stuss for gasstil-førsel ved stålbeholderens øvre ende, flere i den øvre tredjedel av stålbeholderen i et horisontalt plan ekvidistant anordnede skrå stusser til opptak av dyser for forstøving av bråavkjølingsvæske som føres i kretsløp, en sidestuss anordnet i den nedre tredjedel av stålbeholderen over den buede bunn som uttredelsesåpning for de bråavkjølte forbrenningsgasser og bråavkjølingsvæsken, en sentrisk stuss ved den nedre ende av stålbeholderen for renseformål, samt som avløp for bråavkjølingsvæsken, en syrefast hardgummiforing på stålbeholderens indre flate, en syrefast keramisk foring på det syrefaste hardgummisjikt og en ildfast foring av varmedemmestener på den syrefaste foring i stålbeholderens øvre del, karakterisert ved at den øvre del (1) av stålbeholderen beregnet til 40-50$ av den samlede høyde, har en i forhold til den nedre del (2) større diameter, at varmedemmestenene (7) er beskyttet mot det indre rom med en syrefast keramisk foring (8), idet det tilsammen syrefast forede indre rom over den samlede høyde har samme diameter, at de skråstilte stusser (13) er anordnet i den øvre buede bunn (4) rundt den sentriske stuss (9), hvilke stusser (13) med beholderens lengdeakse inneslutter vinkelen a = 25<0>C-35 "C, og at det i stålbeholderens nedre del (2) i et andre horisontalt plan er inntatt ekvidistant minst tre skrått nedadrettede stusser (14) og innesluttende med beholderens lengdeakse i vinkel B = 70°C-80''C til opptak av dyser for forstøvning av i kretsløp ført bråavkjølingsvæske.

2. Avkjølingsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det på uttredelsesstussen (10) for de bråavkjølte forbrenningsgasser og bråavkjølingsvæsken er anordnet en stuss (15) med skrått mot strømningsinnretningen hellende akse til opptak av en dyse for forstøvning av bråavkjølingsvæske, idet stussens (15) hellende akse danner en vinkel 7 med uttredelsesstussens horisontale akse = 50'C-70<*>C.

3. Avkjølingsinnretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at diameteren av den ytre stålbeholders øvre del (1) er rundt 10 til 20$ større enn diameteren av den nedre del (2).

4 . Avkjølingsinnretning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det i stålbeholderens nedre del (2) under planet av stussene (14) er anordnet en sideveis rett stuss (12) for montasje- og reparaturformål.