DE883790C

DE883790C - Mixing device for cold and hot gases

Info

Publication number: DE883790C
Application number: DEP25228A
Authority: DE
Inventors: Virginius Zellinger Caracristi; Elno Myron Powell
Original assignee: Combustion Engineering Superheater Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1946-02-15
Filing date: 1948-12-17
Publication date: 1953-07-20

Description

Mischvorrichtung für kalte und heiße Gase Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von stromenden Medien verschiedener Temperaturen, insbesondere zum Mischen von unmittelbar einer Feuerung entströmenden Gasen mit einem kühleren Gas.Mixing device for cold and hot gases The invention relates to on a device for mixing flowing media of different temperatures, especially for mixing gases flowing directly from a furnace a cooler gas.

Die bisher gebräuchlichen Vorrichtungen zum Mischen von unmittelbar einer Feuerung entströmenden Gasen mit Luft erforderten eine erhebliche Menge feuerfester Metallegierungen und Steine, mit denen die Leitungen ausgekleidet werden mußten. Die Verwendung sowohl der Metallegierungen als auch der Steine war unbequem und kostspielig. Es ist daher ein Ziel der Erfindung, bessere Mittel für die Mischung von heißen und kalten Medien zu schaffen. The devices previously used for mixing directly Gases with air escaping from a furnace required a considerable amount of refractory material Metal alloys and stones with which the pipes had to be lined. The use of both the metal alloys and the stones was inconvenient and inconvenient expensive. It is therefore an object of the invention to provide better means for mixing of hot and cold media to create.

Die Mischvorrichtung nach der Erfindung vermeidet das unmittelbare Zusammentreffen des heißen Gases mit den Mischkammerwandungen dadurch, daß in der Kammer vor der axialen Einmündung der Heißgasleitung und mit Abstand von ihr eine Prallfläche und um diese herum mit Abstand von ihr und den Seitenwänden der Kammer das offene Einlaßende der aus der Kammer herausgeführten Mischgasleitung angeordnet sind und die Kaltgasleitung in den von dem Einlaßende und den Seitenwänden der Kammer gebildeten Raum mündet. Das heiße Gas trifft bei dem neuen Mischer also zunächst auf die Prallfläche auf und wird dadurch bereits mit der in der Kammer und im Einlaßende befindlichen Kaltluft gemischt, ehe sie weitere Teile des Mischers berührt. Diese Lösung vermeidet eine übermäßige Erhitzung des Mischers. Nach der weiteren Erfindung kann man außerdem der Prallfläche selbst zur Kühlung auf zulässige Betriebstemperaturen Kaltluft zuführen. The mixing device according to the invention avoids the immediate Coincidence of the hot gas with the mixing chamber walls in that in the Chamber in front of the axial confluence of the hot gas line and at a distance from it a Impact surface and around it at a distance from it and the side walls of the chamber arranged the open inlet end of the mixed gas line led out of the chamber and the cold gas conduit is in those of the inlet end and the side walls of the chamber formed space opens. In the new mixer, the hot gas hits first on the baffle and is thereby already with that in the chamber and in the inlet end existing cold air mixed before they add more parts of the mixer touched. This solution avoids excessive heating of the mixer. After Another invention you can also use the baffle itself for cooling to allowable Supply cold air to operating temperatures.

Bei Ausbildung der Prallfläche als Ventilteller läßt sich die Prallfläche zugleich zur Regelung der aus dem Einlaß zuströmenden heißen Gasmenge benutzen.When the baffle is designed as a valve disk, the baffle can be at the same time to regulate the amount of hot gas flowing out of the inlet.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung als Beispiel dargestel-l;. In the drawing is an embodiment of the invention as an example illustrated-l ;.

Fig. I ist ein Längsschnitt durch eine Gasmischvorrichtung der Schnitt verläuft nach der Linie 1-1 in Fig. 2; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-;2 inFig. I. Fig. I is a longitudinal section through a gas mixing device of the section runs along the line 1-1 in Fig. 2; Fig. 2 is a section on line 2-; 2 inFig. I.

Innerhalb der mit einer feuerfesten Verkleidung ausgerüsteten Wandung einer bei ,, bruchstückweise angedeuteten Feuerung ist eine Leitung In vorgesehen, die heiße Gase- unmittelbar der Kammer 12 der Mischvorrichtung zuführt. Die Kammer I2 besteht aus einer an der Stirnwandung der Leitung I0 angeordneten Rückwand I3, vier Seitenwänden 14 und einer Vorderwand 15. In der einen Wand 14 ist eine Öffnung 16 vorgesehen, die mit einer Luftleitung 17 in Verbindung steht. In die Mitte der Kammer I2 ragt dts Einlaßende 18 einer Leitung 19 hinein. Das zweckmäßig zylinfrisch auslaufende Einlaßende 18 der Leitung 19 ist an seinem Ende offen, wodurch der Einlaß 20 gebildet wird. Außerhalb der Kammer 12 geht die Leitung 19 in ein Knie 2I über, das in einem Auslaß 22 endet. Konzentrisch zu dem EinlaßIi8 ist eine Leitung .23 vorgesehen, die durch eine Buchse 24 in der Außenwandung der Leitung 19 hindurchgeführt ist. Das Ende der Leitung 23 trägt einen Ventilteller 25. Die Leitung 23 ist in der Nähe des Venti1ltellers 25 in einer Buchse 216 und einem Speichenkreuz 27 abgestützt, die die Leitung 23 in der Mitte der zylindrischen Leitung 19 halten. Der Ventilteller 25 ist mit einer Schrä;gflächet28 versehen, die so geformt ist, daß sie auf einen Ventilsitz 29 am Ende der Gaseinlaßleitung 10 paßt. Inside the wall, which is equipped with a fireproof lining A line In is provided for a combustion system indicated in fragments the hot gases are supplied directly to the chamber 12 of the mixing device. The chamber I2 consists of a rear wall I3 arranged on the end wall of the line I0, four side walls 14 and a front wall 15. In one wall 14 is an opening 16 is provided, which is in communication with an air line 17. In the middle of the Chamber I2 protrudes into the inlet end 18 of a line 19. That useful cylinfrisch outgoing inlet end 18 of the conduit 19 is open at its end, whereby the inlet 20 is formed. Outside the chamber 12, the line 19 merges into a knee 2I, which ends in an outlet 22. Concentric to inlet Ii8 is a conduit .23 provided, which passed through a socket 24 in the outer wall of the line 19 is. The end of the line 23 carries a valve disk 25. The line 23 is in supported in the vicinity of the valve disk 25 in a bushing 216 and a spoke cross 27, which hold the line 23 in the middle of the cylindrical line 19. The valve disc 25 is provided with an inclined surface 28 which is shaped so that it fits onto a Valve seat 29 at the end of the gas inlet line 10 fits.

Die Leitung 23 ist außerhalb der LeitungfI,g mit Mitteln versehen, mit denen der Ventilteller 25 auf den Ventilsitz 29 zum Aufsitzen gebracht und -von dem Ventilsitz 29 wieder abgezogen werden kann. Beispielsweise greifen Gewindegänge 30 am Ende der Leitung 23 in Gewindegänge des Handrades 3.1 ein, das durch eine an der Buchse 214 befestigte Muffe 32 an einer axialen Verschiebung gehindert ist.The line 23 is provided outside the line fI, g with means, with which the valve plate 25 is brought onto the valve seat 29 for seating and -von the valve seat 29 can be withdrawn again. For example, threads take effect 30 at the end of the line 23 in threads of the handwheel 3.1, which is through a on the bushing 214 secured sleeve 32 is prevented from axial displacement.

Beim Betrieb wird entweder vorgewärmte oder kalte Luft durch d'ie Luftleitung I7 hindurch in die IZammer I12 eingeführt, wo sie sich nahezu gleichmäßig um das Einlaßende;I8 der LeitunglIg herum verteilt. Diese Verteilung wird verursacht ;durch die Verengung des Kanals um die Einlaß,vandung 18 herum und dadurch, daß die Luft um I;8d0 umgelenkt wird, um inden Einlaß 20 der Leitung I9 zu gelangen. Die Luft wird so als eine verhältnismäßig dünne Schicht an der Außenfläche des Ventilsitzes 29 vorbeigeführt. Das Gas tritt durch die Leitung 10 hindurch mit einer sehr hohen Temperatur ein, und zwar zweckmäßig unmittelbar von der Feuerung 'III aus, und wird durch den Ventilteller 25 umgelenkt, der in seiner Ofenlage als Prallfläche wirkt; das aus der Leitung 10 ausgetretene Gas tritt dann kin einer dünnen Schicht außen in den Luftstrom ein, der der Leitung 19 zugeführt wird. Wegen der verhältnismäßig dünnen Schichten und der gleichmäß1ingen Verteilung der beilden Ströme findet eine innige und rasche Durchmischung statt. Nach der Durchmischung hat die aus Luft und Gas bestehende Mischung eine erheblich niedrigere Temperatur als das Gas; die Mischung wird durch die Leitung .19 der Verwendungsstelle zugeführt. Die den Ventilteller 25 tragende zMittelleitung 23 kann nach der Atmosphäre hin offen bleiben, so daß durch diese Leitung hindurch kalte Luft der Ventilfläche zugeführt wird, wo sie sich radial über den Ventilteller 25 ausbreitet und mit dem Gas mischt, das aus der Gaszu,leit,un1gæIo zugeführt wird. During operation, either preheated or cold air is passed through d'ie Air line I7 is introduced through chamber I12, where it is almost evenly distributed around the inlet end; 18 of the linelIg. This distribution is caused ; by the narrowing of the channel around the inlet, vandung 18 around and by that the air is diverted by I; 8d0 to enter inlet 20 of line I9. The air appears as a relatively thin layer on the outer surface of the valve seat 29 passed. The gas passes through line 10 at a very high rate Temperature, and expediently directly from the furnace 'III, and is deflected by the valve disk 25, which acts as a baffle in its furnace position; the gas that has escaped from the line 10 then occurs in a thin layer on the outside into the air stream which is fed to the line 19. Because of the proportionate thin layers and the even distribution of the two currents intimate and rapid mixing takes place. After mixing, the air and Gas existing mixture has a significantly lower temperature than the gas; the mixture is fed to the point of use through line .19. The valve disc 25 supporting central line 23 can remain open to the atmosphere, so that through this line cold air is supplied to the valve surface, where it spreads radially over the valve disk 25 and mixes with the gas that from the gas supply, duct, un1gæIo is supplied.

Dadurch, daß das Gas in die Mitte des Luftstromes eingeführt wird, wird nirgends Metall höheren Temperaturen als denen der Endmischung ausgesetzt, mit Ausnahme des Ventiltellers 25 und des Sitzes 29. Der Ventilsitz 29 wird durch die Luft gekühlt, -die über seine Außenfläche hinwegspült, während der Ventilteller12,s durch die Luft abgekühlt wird, die über seine Fläche hinwegstreicht. Es hat sich ergeben, daß innerhalb der Leitung 19 keinerlei Isolierung für den Schutz des Metalls gegen Überhitzung notwendig ist. Alle Buchsen und Lager, welche die Leitung 23 tragen, liegen in verhältnismäßig kühlen Zonen. Die Leitung 23 ermöglicht einen leichten Zugang zur Feuerungsöffnung 10, wenn Besichtigungen oder Reinigungen erforderlich sind. Die menge des als Verbrennungsschutz erforderlichen feuerfesten Legierungsmetalls ist auf den Ventilteller 215 und den Ventilsitz 29 beschränkt. Dadurch, daß die Teile zylindrisch oder kegelig ausgebildet sind, kann ihr Gewicht verhältnismäßi,g klein bleiben, und trotzdem können sie Explosionsdrücken widerstehen. Die Einstellung der Leitung 23 mit Hilfe des Handrades 3I ermöglicht ein Vor- und Zurückschieben des Ventiltellers zur Mengenkontrolle des Gasstromes. By introducing the gas in the middle of the air flow, nowhere metal is exposed to temperatures higher than those of the final mixture, with the exception of the valve plate 25 and the seat 29. The valve seat 29 is through the air is cooled, -which washes away over its outer surface, while the valve disc 12, s is cooled by the air that passes over its surface. It has show that within the line 19 no insulation whatsoever for the protection of the metal against overheating is necessary. All bushings and bearings that carry the line 23, lie in relatively cool zones. The line 23 allows an easy Access to the combustion opening 10 if inspection or cleaning is required are. The amount of refractory alloy metal required to protect against burns is limited to the valve disk 215 and the valve seat 29. Because the Parts are cylindrical or conical, their weight can be proportionally, g stay small, and yet they can withstand explosion pressures. The setting the line 23 with the aid of the handwheel 3I enables it to be pushed back and forth of the valve disk for volume control of the gas flow.

Eine der Anwendungsmöglichkeiten der hier beschriebenen Mischvorrichtung für heiße und kalte Gase ist seine Verwendung bei einer Kohlenstaubmühle, in die das gebildete Gemisch aus der Leitung 22 durch einen Lüfter hineingesaugt wird. One of the possible uses of the mixing device described here for hot and cold gases, its use is in a pulverized coal mill in which the mixture formed is sucked in from the line 22 by a fan.

Ist das Ventil 25, 29 geschlossen, so saugt der Lüfter lediglich vorgewärmte Luft aus der Einlaßleitung Ij an. In diesem Falle ist der Zustrom von Heizgas aus der Gasleitung I'0 gesperrt; das in den Mischraum hineinragende Rohr 23 läßt dann infolge des im Innern des Feuerungsraumes 11 herrschenden ETnterdruckes atmosphärische Luft in den Feuerungsraum hineingelangen, ohne daß sich dies für irgendeinen Teil der Gesamteinrichtung schädigend auswirkt. Die Schlußstellung des Ventils 2'5 ist dann erwünscht, wenn die aus der Einlaßleitung 17 kommende vorgewärmte Luft eine ausreichende Temperaturhöhe hat, um den Zwecken zu genügen, die in der Kohlenstaubmühle oder sonstigen Geräten von ihr zu erfüllen sind.If the valve 25, 29 is closed, the fan only sucks in preheated ones Air from inlet line Ij on. In this case, the flow of heating gas is off the gas line I'0 blocked; the protruding into the mixing chamber pipe 23 can then due to the underpressure prevailing inside the combustion chamber 11, atmospheric Air can get into the furnace without this affecting any part has a damaging effect on the entire facility. The final position of valve 2'5 is then desirable if the preheated air coming from the inlet line 17 one has sufficient temperature to meet the purposes of the pulverized coal mill or other devices are to be fulfilled by it.

Gewöhnlich aber ist eine zusätzliche Erwärmung der Luft erforderlich, die durch Öffnen des Ventils 2'5, 29 und durch Beimengung von heißem Gas aus der Feuerung 1I bewirkt wird.Usually, however, additional heating of the air is required, by opening the valve 2'5, 29 and by adding hot gas from the Firing 1I is effected.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Mixing device for cold and hot gases with one inlet for cold and one for hot gas and one outlet for the mixed gas having chamber, characterized in that in the chamber (I2) in front of the axial The confluence of the hot gas line (10) and, at a distance from it, a baffle (25) and wm this around at a distance from her and the side walls (I4) of the chamber (I2) the open inlet end (20) of the mixed gas line led out of the chamber (I2) (19) are arranged and the cold gas line (17) in the of the inlet end (I8) and the side walls (4) of the chamber (I2) opens into the space formed.

2. Mixing device according to claim I, characterized in that the confluence of the hot gas line (I0) as a valve seat protruding into the chamber (I2) (29) and the impact surface as an axially adjustable Sentil plate (25) are trained.

3. Mixing device according to claim 82, characterized gekenn7, calibrates that the valve seat (16, 29) widens conically and the valve disc (25) with a valve seat corresponding conical surface (28) is provided.

4. Mixing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the baffle or the valve plate (25) from an axially arranged tube (23) is carried by the cold air of the mouth of the hot gas line (10) facing side of the baffle or the valve disk (25) can be fed.