SE461767B - Endotermisk gasgenerator - Google Patents

Description

46"! 767 dens temperatur. 2CH4 + (02 + 4N2) _15 ZCO + 4H2 + 4N2 Både katalysatorbäddens temperatur och reaktantgasbland- ningens sammansättning måste regleras med stor noggrannhet.

Detta gäller framförallt katalysatorbäddens temperatur, som i kända gasgeneratorer är underkastade stora temperaturvariatio- ner.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att modifiera och förbättra den i ingressen till huvudkravet gasgeneratorn så, att avsevärt kan reglera temperaturgradienter i katalysa- torbädden och därigenom erhålla en bättre sammansatt behand- lingsgas, som tillföres behandlingsugnen.

Detta syfte ernås enligt uppfinningen genom att kataly- satorbädden är utformad som ett cylindriskt skal, vars insida såväl som utsida värmes av varm rökgas från en brännare.För detta ändamål är ett innerrör framför brännaren, utanför vil- ket innerrör den skalformiga katalysatorbädden är anordnad, utformad som en rökgaskanal, som står i förbindelse med en radiellt utanför katalysatorbädden befintlig andra rökgas- kanal.

Ytterligare särdrag framgår av de osjälvständiga kraven.

Föreliggande gasgenerator beskrivs närmare i det föl- jande med hjälp av ritningens enda figur, i vilken gasgenera- torn är schematiskt visad i ett snitt genom generatorns längd- axel.

Ritningens enda figur visar schematiskt föreliggande gasgenerator 1, som innefattar en cylindrisk mantel 2, en första cirkulär ändvägg 3 och en andra cirkulär ändvägg 4. Den första ändväggen 3 är på sin utsida, den i figuren högra si- dan, försedd med ett antal, t ex fyra radiella distanselement 31, som förbinder gasgeneratorns 1 mantel 2 med ett skivfor- migt element 32. På den distanselementen 31 motstående sidan av elementet 32 är anordnad en cirkulär kropp 33, vars fria ände 34 är avsmalnande.

Vid användning föres gasgeneratorn 1 med sin spets genom en öppning i en första ugnsvägg 51 tills den andra ändväggen 4 461 767 kommer i kontakt med den första ugnsväggens 51 utsida. Därvid kommer den cirkulära kroppen utanför det skivformiga elementet att skjuta in i en öppning i en den första väggen motstående vägg 52 av ugnen. Avståndet mellan den andra ändväggen 4 av generatorn 1 och det skivformiga elementet 32 är i huvudsak lika med summan av väggens 51 tjocklek och ugnens inre bredd.

Gasgeneratorns 1 cylindriska mantel 2 är uppbyggd av ett yttre rör 21 och ett inre, med det yttre röret 21 koncentriskt rör 23. Det yttre röret 21 är anordnat mellan ändväggarna 3 och 4 medan det inre röret 23 är i sin pá ritningen högra sida förbunden med ändväggen 3 och går genom en central öppning 35 i den andra eller på ritningen vänstra ändväggen 4 och är förbunden med en fläns 5 eller som fläns utbildad ändvägg på anstånd från ändväggen 4. Det inre röret 23 av manteln 2 är försett med en utloppsöppning 6 närmast den andra ändväggen 4 mellan nämnda vägg 4 och flänsen 5. Vidare är röret 23 veckat mellan utloppsöppningen 6 och flänsen 5. I det av de två rören 21, 23 och ändväggarna 3, 4 bildade rummet 22 är ett värmeiso- lerande material, t ex mineralull, anordnat.

Koncentriskt med den cylindriska manteln 2 och innanför denna är en i tvärsnitt ringformad avlång kammare 10 anordnad.

Kammaren 10 avgränsas två på avstånd från varanda anordnade koncentriska rörformade väggar 7, 8. De rörformade väggarna 7, 8 är även koncentriska med manteln 2. Den yttre väggen av kammarens 10 rörformade väggar 7 befinner sig på avstånd från mantelns 2 inre rör 23. En ringformad ändvägg 11 förbinder de rörformade väggarna 7, 8 i deras närmast ändväggen 3 befint- liga ändar. Ändväggen 3 befinner sig på ett relativt kort avstånd från den ringformade ändväggen ll. Kammarens 10 yttre cylindriska vägg 7 är i sin yttre ände, den ringformade änd- väggen 11 motstående änden, fastsatt och slutar i den som fläns utbildade vägg 5. Den inre cylindriska väggen 8 är läng- re än den yttre rörformade väggen 7 av kammaren 10 och förd genom en öppning 9 i den flänsformade väggen 5. Vidare är kammaren 10 utrustad med ett tredje rörformigt organ 12, vars yttre ände är förd genom öppingen 9 i den som fläns utbildade 45 'i 767 väggen 5. Det rörformiga organets 12 ytterdiameter är lika stor som öppningens 9 diameter och anliggger mot öppningens 9 periferi. Det rörformiga organet 12 sträcker sig in i kammaren 10 förbi ändväggen 4. Avståndet från organets 12 inre ände till ändväggens 4 plan motsvarar ugnsväggens 51 tjocklek. Det rörformiga organet 12 är anordnat koncentriskt med kammarens 10 väggar 7, 8. Rörets 12 innerdiameter är något större än den rörformade väggens 8 ytterdiameter. Det av rörets 12 ytteryta och motsvarande längd av den rörformade väggens 7 inneryta mellan flänsen 5 och det rörformiga organets 12 inre ände angränsade rummet 20, som är en del av kammaren 10, är fyllt med ett isolermaterial.

På avstånd från den ringformade ändväggen 11, i riktning mot den andra ändväggen 4 är i kammaren 10 anordnad en ring- formad vägg 13 på väggen 8. Den ringformade väggens 13 perife- ri befinner sig på avstånd från röret 7, varvid en ringformade spalt 14 bildas. Väggen 13 kan även förbinda väggarna 7 och 8, varvid öppningar i väggen 13 förbinder de två av väggen 13 17. sas av väggarna 7 och 8, åtskilda rummen 15, Det rum 15 av kammaren 10, som avgrän- den ringformade väggen 13 och änden av det rörformiga organet 12 är fyllt med en katalysator, vanligen i form av partiklar. Dessa katalysatorpartiklar har en sådan storlek, att de ej kan passera genom den ringformade spalten eller öppningar i väggen 13 liksom den ringformade kanalen 16, Eventuellt kan en ringformad perforerad vägg eller nät vara som bildas av de koncentriska rören 8 och 12. anordnat mellan väggarna 7 och 8 vid rörets 12 inre ände.

Rummet 17, som avgränsas av väggarna 7, 8, ändväggen 11 och den ringformade väggen 13 står i förbindelse med gasgene- ratorns 1 utsida via ett antal i ring anordnade rörformiga lediningar 18, som går genom väggen 11, spalten mellan väggen 11 och väggen 3 och även genom väggen 3. De rörformade led- vilka öppningar 43 är riktade mot det skivformiga elementet 32. ningarna 18 har sina utloppsöppningar 43 i väggen 3, På avstånd från den flänsformiga väggen 5, åt vänster i figuren, är ytterligare en flänsformad vägg 19 anordnad, som f) 461 767 via en central öppning omsluter väggen 8. Vidare är ett veckat rör 53 med i huvudsak samma diameter som väggen 23 anordnat mellan de flänsformiga väggarna 5 och 19. Röret 53 bildar tillsammans med de flänsformíga väggarna 5 och 19 samt röret 8 en ringformad kammare 24, som via öppningar 25 i väggen 8 står i förbindelse med den ringformade kanalen 16 och därmed kata- lysatorbädden í rummet 15. Kammaren 24 står via en ledning 50 genom väggen 19 i förbindelse med en ej visad källa för luft och bränsle. Bränslet är vanligen naturgas, dvs en blandning av metan i huvudsak och andra högre alkaner, men kan även vara en blandning av alkaner med annan sammansättning är naturgas eller enbart en alkan, t ex propan.

Den yttre delen av den rörformiga väggen 8 bildar även den yttre mantelvägge av en brännare 26. Den rörformade väg- gen 8 sträcker sig utanför ändväggen 19 och är förd genom en central öppning i denna. Den flänsforiga väggens 19 öppning omger tätande väggen 8. Brännaren 26 innefattar tre koncent- riska rör 8, 27 och 28, av vilka röret 8 är det yttersta och röret 28 det innersta. I den i figuren vänstra änden av röret 8 är en ringformad ändvägg 29 anordnad, som tätande omger det mellersta röret 27 av brännaren 26. En ínloppsöppning 30 för oxygenhaltig gas är anordnad i rörväggen 8 mellan ändväggarna 19 och 29. På avstånd från ändväggen 29, åt vänster i figuren, förbinder en ringformad ändvägg 36 änden av röret 28 med man- telytan av röret 27. Mellan väggarna 29 och 36 är ett inlopp 37 för bränsle anordnat i mantelväggen 27. Röret 28 är i sin vänstra ände tillsluten med en cirkulär ändvägg 38.

Rören 27 och 28 skjuter in i det cylindriska rummet, som avgränsas av röret 8. Den inre, dvs i figuren vänstra änden av dessa rör 27, 28 befinner sig ungefär i höjd med rörets 12 inre ände. Företrädesvis befinner sig den inre änden av rören 27, 28 närmare ändväggen 4 än det rörformade elementets 12 inre ände. Rörväggarna 27, 28 hålls i sina positoner i rörväg- gen 8 av icke visade distanselement. På kort avstånd från den inre änden av röret 27 är en ringformad krage 39 anordnad.

Mellan den ringformade kragens 39 yttre periferi och röret 8 I 4 '176 6 är en ringformad spalt 40 bildad. I rörets 28 inre ände är ett icke visat tändningsorgan anordnat, som via likaså icke visade ledningar genom ändväggen 38 är förbundet med ett styrorgan.

Gasgeneratorn 1 uppvisar vidare en ledning med ringa diameter för uttagning av små prover framställd gas. Ledning- ens inre ände befinner sig i rummet 17, som står i förbindelse med katalysatorbädden i rummet 15, och går från rummet 17 utmed väggen 7 till utsidan av generatorn 1 via ej visade öppningar i väggarna 5 och 19. Vidare är minst en temperatur- känslig kropp anordnad i katalysatorbädden. Till denna tem- peraturkänsliga kropp anslutna ledningar är anordnade intill väggens 7 inre yta och förda till utsidan av generatorns ut- sida, där de är anslutna till reglerutrustning.

Brännarens 26 inre ände utgöres av rörens 27 och 28 inre ändar. Rummet framför brännaren 26, som är omslutet av röret 8, bildar en rökgaskanal 42, som via mellanrummet mellan väg- gen 3 och ändväggen ll står i förbindelse med ett skalformat rum 41 mellan rummet 10 och manteln 2, vilket rum 41 är en förlängning av rökgaskanalen 42. Hanteln 2 uppvisar i röret 23 utloppet 6 för bränngaser.

Vid användning av gasgeneratorn 1, som då befinner sig i en behandlingsugn, matas luft eller annan syrehaltig gas genom inloppet 30 till brännaren 26. sedan in det ringformade rummet mellan väggen 8 och väggen 27, förbi spalten 40 mellan kragens 39 periferi och väggen 8.

Efter kragen 39 har den syrehaltiga gasen erhållit en tubu- Den syrehaltiga gasen strömmar i lens, så att den lätt blandar sig med naturgas, som strömmar mellan rören 27 och 28. inloppet 37 och blandas Bränslet tillföres brännaren 26 genom med den syrehaltiga gasen framför brännaren 26. Med hjälp av det i röret 28 anordnade tändele- mentet tändes brännares 26 låga. Bränngaserna strömmar mot ändväggen 3 och därefter till den spaltformiga rökgaskanalen 41 och lämnar rökgaskanalen 41 genom utloppet 6 och ledes därefter bort utanför generatorn 1.

När katalysatorn har uppnått en i förväg bestämd arbets- temperatur, t ex 1100 grader Celsius, tillföres en blandning 461 767 av luft och naturgas till gasgeneratorn 1 genom inloppet 50.

Denna gasblandning strömmar in i rummet 24 och därefter via öppningarna 25 in i kanalen 16 mellan det rörformiga elementet 12 och väggen 8. Från kanalen 16 strömmar gasen genom kataly- satorbädden, där den önskade processgasblandningen framstäl- les. Från katalysatorbädden strömmar processgasen via spalten 14 in i rummet 17 och därefter genom ledningarna 18 genom ändväggen 3. Processgaserna strömmar mot det skivformade ele- mentet 32 och får sedan utbreda sig i ugnsrummet.

Genom att katalysatorbädden är utformad som ett cylind- riskt skal, som på sina båda sidor värmes av rökgasen från brännaren 26 erhålles jämn temperaturfördelning i katalysator- bädden. Via temperatursonderna i katalysatorbädden styres den av brännaren tillförda värmemängden så, att temperaturen i katalysatorbädden ligger inom ett förbestämt intervall. Från rummet 17 kan gasprover uttagas för kontroll av processgasens sammansättning, liksom för reglering av tillförda gaskomponen- ter till inloppet 50.

Genom att tillförselledningen 16 för reaktantgas på sin utsida är omgiven av en isolator och på insidan kyles av kall till brännaren 26 förd förbränningsluft är reaktantgasen, som kommer i kontakt med katalysatorbädden kall. Katalysatorn kan därför hållas vid en högre temperatur än om varm gas skull nå denna bädd. Genom kylning av reaktantgas uppnår man även, att den inte sönderfaller innan den när katalysatorn.

Claims (10)

I'\. -_- -- - O* kânnetecknad därav, “i 767 8 PATENTKRAV

1. Endotermisk gasgenerator (1) för värmebehandlingsugnar, i vilka ämnen värmebehandlas under inverkan av en genom kata- lytisk reaktion alstrad behandlingsgas, med ett mantelrör (2) med en med gasutträdesöppningar (43) för behandlingsgas för- sedd ändvägg (3), ett koaxiellt med och på avstånd från man- telröret (2) anordnat innerrör (8), i vilket en brännare (26) är inskjuten, och en katalysatorbädd (15) utanför innerröret (8) mellan brännarens (26) främre ände och ändväggen (3), att innerröret (8) bildar en rökgaskanal (42), lysatorbädden (15) kommunicerar med en framför brännaren (26) som mellan ändväggen (3) och kata- radiellt utanför och utmed hela katalysatorbädden anordnad andra rökgaskanal (41).

2. Gasgenerator enligt krav 1, kännetecknad därav, att katalysatorbädden bildar ett cylindriskt skal (15), som omger innerröret (8).

3. därav, att en ringformad kammare (17) är anordnad närmast Gasgenerator enligt krav 1 eller 2, kännetecknad intill katalysatorbädden (15) och på avstånd från ändväggen (3), vilken kammare (17) kommunicerar med katalysatorbädden (15).

4. Gasgenerator enligt krav 3, kânnetecknad därav, att den ringformade kammaren (17) via ledningar (18) står i förbindelse med gasutträdesöppningarna (43) i ändväggen (3).

5. Gasgenerator enligt krav 3 eller 4, kännetecknad därav, att den är försedd med en provtagningsledning, som förbinder den ringformade kammaren (17) med generatorns (1) utsida.

6. kännetecknad därav, Gasgenerator enligt ett eller flera av kraven 1-5, att en temperatursensor är anordnad i katalysatorbädden (15).

7. Gasgenerator enligt eller flera av kraven 1-6, kännetecknad därav, att generatorn (1) innefattar ett på av- stånd från och mittemot gasutträdesöppningarna (18) anordnat skivformigt element (32), mot vilket behandlingsgasen ström- mar.

8. Gasgenerator enligt eller flera av kraven 1-7, 461 767 kännetecknad därav, att en tillförselledning (16) för reak- tantgas till katalysatorbädden (15) är anordnad som en i tvär- snitt ringformad ledning utanför och koaxiellt utanför brän- naren (26).

9. Gasgenerator enligt ett eller flera av kraven 1-8, kännetecknad därav, att en isolator är anordnad i mantelröret (2), som är utbildat som skalformig, av två koncentriska väggar (21, 23) avgränsad kammare (22).

10. Gasgenerator enligt ett eller flera av kraven 1-9, kännetecknad därav, att tillförselledningen (16) är omgiven av en isolator och en ledning för kall oxygenhaltig gas, vilken ledning för kall gas utgöres av två koncentriska ledningar (8) och (27).