Устройство для рекомбинации водорода в газовой смеси

 

Изобретение относится к устройству для рекомбинации водорода в газовой смеси, в частности, для атомной электростанции. Устройство для рекомбинации водорода в газовой смеси, в частности, для атомной электростанции, при эксплуатации которого особенно надежно предотвращается нежелательное воспламенение газовой смеси, содержит катализаторную систему, которая в случае эксплуатации расположена в протекаемом в свободной конвекции для газовой смеси корпусе и которой придано в соответствие устройство удержания пламени. При этом в устройство удержания пламени предпочтительно встроен улавливатель осадка так, что выход отделяющихся из катализаторной системы горячих катализаторных частиц против направления течения газовой смеси надежно предотвращается. Технический результат - обеспечение беспламенной эксплуатации устройства рекомбинации. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройству для рекомбинации водорода в газовой смеси, в частности, для атомной электростанции.

На атомной электростанции в случае ситуации отказа или аварии, какой бы невероятной она не была, например вследствие нагрева активной зоны, могло бы происходить окисление циркония. В этом случае следует считаться с образованием и освобождением газообразного водорода и окиси углерода внутри окружающей активную зону реактора противоаварийной или защитной оболочки. За счет этого внутри защитной оболочки могут возникать взрывоопасные газовые смеси.

Для предотвращения образования подобных взрывоопасных газовых смесей в защитной оболочке атомной электростанции обсуждаются различные устройства или способы. К ним относятся, например, такие устройства, как каталитические рекомбинаторы, каталитически и электрически работающие устройства воспламенения или комбинация двух названных устройств, а также способы постоянной или дополнительной инертизации защитной оболочки.

При применении каталитического рекомбинатора для устранения водорода из атмосферы защитной оболочки должна достигаться, в частности, ранняя и беспламенная рекомбинация водорода с кислородам. При этом должен надежно избегаться рост давления как следствие вирулентного сжигания водорода. Подходящее для этого рано стартующее устройство рекомбинации, которое также при более длительном пребывании в атмосфере защитной оболочки не теряет существенно свою активность и пассивно стартует при низких температурах окружающей среды, предложено в (не опубликованной ранее) немецкой заявке на патент 19636557.0. Подобным устройством рекомбинации возможна "мягкая" рекомбинация водорода, например, в инертизируемой паром фазе атмосферы защитной оболочки без воспламенения. Катализаторная система для рекомбинации водорода с кислородом известна из патента США US-PS 5167908.

Из европейской заявки ЕР 0436942 А1 известна система рекомбинатора с защитным устройством корпуса, которое автоматически открывается в зависимости от внешней температуры. В состоянии готовности системы рекомбинатора защитное устройство корпуса является в противоположность этому закрытым так, что загрязнение каталитически активной поверхности рекомбинатора исключено.

В известном из европейской заявки ЕР 0416140 A1 устройстве рекомбинатора в противоположность этому предусмотрены фильтрующие среды, которые удерживают вредные вещества из окружающей атмосферы, такие как, например, аэрозоли, и тем самым защищают катализатор устройства рекомбинатора от загрязнения.

Из европейской заявки ЕР 0388955 А1 известно устройство рекомбинатора, в котором дополнительно предусмотрено устройство воспламенения для вызывания контролированного сжигания водорода.

Каждая известная система рекомбинатора рассчитана для особенно высокой производительности рекомбинатора при особенно малых габаритах компонентов, а также для особенно высокой устойчивости относительно загрязнения. Для использования устройства для рекомбинации водорода в газовой смеси на атомной электростанции, кроме того, должно также обеспечиваться, чтобы не могли появляться никакие эффекты, отрицательно воздействующие на безопасность атомной электростанции. Следует учитывать, что катализаторная система, применяемая для рекомбинации водорода, вследствие рекомбинации обычно нагревается и вследствие своей повышенной температуры могла бы нежелательным образом способствовать воспламенению газовой смеси внутри атмосферы защитной оболочки атомной электростанции.

В основе изобретения поэтому лежит задача указания устройства для рекомбинации водорода в газовой смеси, в частности для атмосферы защитной оболочки атомной электростанции, при эксплуатации которого особенно надежно избегается нежелательное воспламенение газовой смеси.

Эта задача для устройства выше названного типа решается согласно изобретению за счет того, что соответствующей катализаторной системе, которая расположена в случае эксплуатации в протекаемом в свободной конвекции для газовой смеси корпусе, придано в соответствие устройство удержания пламени, которое содержит множество предусмотренных для втекания газовой смеси входных отверстий со средней величиной больше 0,2 мм и самое большее 3 мм.

Под "свободной конвекцией" при этом, в частности, следует понимать, что результирующееся из рекомбинации водорода в окрестности катализаторной системы местное повышение температуры газовой смеси результируется в подъемную силу, которая перекомпенсирует падение давления в устройстве рекомбинации таким образом, что течение газовой смеси через устройство рекомбинации обеспечивается без внешнего приводного средства. При этом корпус выполнен по типу примерно вертикально расположенной шахты так, что в случае эксплуатации возникает эффект дымовой трубы для поддержки течения газовой смеси.

Путем выбора размеров входных отверстий обеспечивается принцип действия устройства удержания пламени, причем частицы меньшей величины, например аэрозоли, могут проникать свободно. Опасность блокирования за счет мелких частиц, таких как, например, аэрозоли, тем самым надежно избегается. Важная для характеристики течения газовой смеси через устройство рекомбинации потеря давления остается тем самым особенно малой также после длительной эксплуатации. Кроме того, при подобном выборе размеров в комбинации с подходяще выбранной площадью набегающего потока является возможным выполнение устройства рекомбинации для особенно выгодной скорости течения втекающей газовой смеси в связи со скоростью рекомбинации водорода.

Изобретение исходит из знания того, что нежелательное воспламенение газовой смеси в окрестности устройства рекомбинации могло бы вызываться за счет выступающего из него созданного при рекомбинации пламени. Чтобы надежно предотвратить это, заключенное в корпусе внутреннее пространство устройства рекомбинации должно бы быть взрывнотехнически развязано от его внешнего пространства. Для этого предусмотрено устройство удержания пламени. При этом устройство удержания пламени должно быть расположено таким образом, чтобы, в частности, надежно предотвращалось распространение пламени в направлении против течения газовой смеси.

Устройство удержания пламени может быть выполнено в виде частично или полностью окружающего корпус перфорированного листа или сетки. Предпочтительно устройство удержания пламени включено перед катализаторной системой.

Чтобы особенно надежно избежать нежелательного воспламенения газовой смеси, окружающей устройство рекомбинации, перед катализаторной системой предпочтительно включен улавливатель осадка.

Как неожиданным образом оказалось, также так называемые "блуждающие" горячие катализаторные частицы могут способствовать воспламенению окружающей устройство рекомбинации газовой смеси. При эксплуатации или также при простое устройства рекомбинации может происходить отделение частиц из катализаторной системы. Эти отделенные катализаторные частицы могут вследствие тепла, освобождаемого при рекомбинации водорода, иметь высокую температуру и тем самым вызывать воспламенение при их входе в способную к воспламенению газовую смесь, например, в окрестности устройства рекомбинации. Чтобы надежно избежать подобного воспламенения за счет выносимых из устройства рекомбинации блуждающих катализаторных частиц, предусмотрен улавливатель осадка. При этом улавливатель осадка целесообразно встроен в устройство удержания пламени.

Для особенно надежного избежания воспламенения окружающей устройство рекомбинации газовой смеси за счет блуждающих горячих катализаторных частиц улавливатель осадка является предпочтительно охлаждаемым поступающей в корпус газовой смесью. Тем самым особенно простым образом обеспечено мгновенное надежное охлаждение попадающей на улавливатель осадка раскаленной катализаторной частицы.

Целесообразно корпус устройства рекомбинации содержит выше выходного отверстия для газовой смеси крышу корпуса. Особенно пригодный для протекания газовой смеси в свободной конвекции, выполненный в виде шахты корпус является таким образом применимым также в комбинации с выше расположенной системой разбрызгивания, без возможности прямого попадания капель на катализаторную систему. Результирующееся из прямого попадания капель на катализаторную систему вымывание катализаторных частиц возможно тем самым разве только в незначительной степени.

Средняя величина входных отверстий составляет предпочтительно самое большее 2 мм.

Чтобы особенно надежно предотвратить воспламенение газовой смеси вне устройства рекомбинации, ограниченный катализаторной системой и устройством удержания пламени объем дефлаграции в отношении к объему рекомбинаторной шахты или шахтообразного корпуса является предпочтительно меньшим, чем 20% объема рекомбинаторной шахты. При этом объем дефлаграции ограничивает пламя предпочтительно на длине пламени самое большее 0,3 м или среднее расстояние устройства удержания пламени относительно катализаторной системы составляет самое большее 0,3 м.

Для избежания выноса грубых частиц из устройства рекомбинации с газовой смесью, нагретой вследствие реакции рекомбинации, после катализаторной системы предпочтительно включен улавливатель грубых частиц. Улавливатель грубых частиц может быть при этом выполнен таким образом, что, с одной стороны, эффективно прекращен вынос отделяющихся, блуждающих катализаторных частиц из устройства рекомбинации и что, с другой стороны, в области улавливателя грубых частиц появляется эффект смешивания в протекающей газовой смеси с целью гомогенизации температуры. Улавливатель грубых частиц при этом имеет такие параметры, что частицы малой величины, такие как, например, аэрозоли атмосферы, могут проникать свободно. Фильтрование аэрозолей атмосферы при этом не требуется, в частности, потому что за счет термофореза или температурно индуцированного отталкивания на катализаторной системе отложение аэрозолей в значительной степени избегается. Опасность блокировки за счет аэрозолей тем самым надежно исключено так, что мешающее свободной конвекции в устройстве рекомбинации падение давления также при длительной эксплуатации устройства рекомбинации остается малым. Пропускная способность газовой смеси через устройство рекомбинации тем самым не ухудшается также при длительной эксплуатации. Улавливатель грубых частиц содержит для этого предпочтительно множество проходных отверстий со средней шириной зазора по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,2 мм и самое большее 1 мм. Улавливатель грубых частиц может быть выполнен при этом в виде однослойного перфорированного листа или также многослойной ситовой или волокнистой структуры или также в виде комбинации обоих.

Для ограничения поверхностных температур устройства рекомбинации до диапазона значительно ниже температуры воспламенения окружающей устройство рекомбинации газовой смеси корпус предпочтительно имеет изолирующую оболочку. При этом по типу выполнения двойной оболочки может быть предусмотрен воздушный зазор или также стойкий к температуре и излучению изолирующий материал. Для уменьшения теплопередачи за счет излучения внутренняя поверхность корпуса к тому же может быть выполнена зеркальной. Внутренняя поверхность может быть при этом отшлифована таким образом, что возникает трехмерный эффект отражения, который, в частности, в диапазоне температур больше, чем 500^oС, удерживает малой соответствующую теплопередачу за счет излучения.

Для охлаждения выходящей из устройства рекомбинации газовой смеси до температуры значительно ниже температуры воспламенения окружающей устройство рекомбинации газовой смеси после катализаторной системы целесообразно включен участок подмешивания для подмешивания атмосферы окружающей среды к газовой смеси, выходящей из катализаторной системы. Участок подмешивания при этом целесообразно расположен на стороне течения после улавливателя грубых частиц. Для подмешивания при этом предпочтительно в корпусе предусмотрено множество целевых отверстий для подвода атмосферы окружающей среды к протекающей внутри корпуса газовой смеси.

Для особенно надежного предотвращения нежелательного воспламенения окружающей устройство рекомбинации газовой смеси устройство рекомбинации целесообразно выполнено таким образом, что выходящая из катализаторной системы, нагретая за счет рекомбинации водорода газовая смесь имеет температуру, ниже температуры воспламенения газовой смеси, окружающей устройство рекомбинации. Для этого после катализаторной системы предпочтительно подключен статический смеситель, который обуславливает гомогенизацию или выравнивание температуры выходящей из катализаторной системы газовой смеси. Локально особенно сильно нагретые части газовой смеси смешиваются при этом с локально особенно слабо нагретыми частями газовой смеси так, что высокие максимальные температуры избегаются.

Для особенно эффективной рекомбинации направляемого в газовой смеси водорода катализаторная система содержит целесообразно в качестве каталитически активного материала платину и/или палладий. Целесообразно катализаторная система содержит множество приблизительно пластинчатых катализаторных тел, причем соответственно два соседних катализаторных тела расположены на среднем расстоянии друг от друга по меньшей мере 0,8 см и самое большее 3 см. Для высокой скорости рекомбинации при малом объеме при этом предпочтительным образом каждое катализаторное тело покрыто с обеих сторон катализаторным материалом с образованием реакционных поверхностей, причем газовая смесь может направляться как через фронтальную сторону, так также и через обратную сторону реакционной поверхности каждого катализаторного тела.

Катализаторные тела целесообразно удерживаются в общем держателе. Устройство рекомбинации тем самым является изготавливаемым с особенно малыми затратами на монтаж и установку. При этом держатель имеет предпочтительным образом хорошую теплопроводность, так что в области катализаторной системы особенно простым образом обеспечено выравнивание температуры.

Для того чтобы особенно надежно поддерживать температуру выходящей из катализаторной системы газовой смеси ниже температуры воспламенения окружающей устройство рекомбинации газовой смеси, катализаторная система предпочтительным образом рассчитана для окисления только части направляемого в газовой смеси водорода, предпочтительно для окисления части направляемого в газовой смеси водорода меньше 70%, предпочтительно меньше 50%.

Особенно надежное конвекционное течение внутри устройства рекомбинации является достижимым за счет того, что в направлении течения газовой смеси корпус имеет длину преимущественно по меньшей мере 0,4 м, предпочтительно по меньшей мере 1 м и самое большее 2 м.

Достигаемые изобретением преимущества состоят, в частности, в том, что за счет устройства удержания пламени, включенного перед катализаторной системой, распространение пламени, появляющегося вследствие тепла, освобождающегося при рекомбинации водорода, в пространственную область вне устройства рекомбинации надежно избегается. За счет подходящего выбора размеров устройства удержания пламени при этом возможно конструирование устройства рекомбинации для особенно малой потери давления так, что устройство рекомбинации может эксплуатироваться в свободной конвекции и тем самым приводиться в действие простыми средствами. За счет целесообразным образом включенного перед катализаторной системой, предпочтительно встроенного в устройство удержания пламени улавливателя осадка, кроме того, надежно избегается вынос отделяющихся блуждающих горячих катализаторных частиц в пространственной области вне устройства рекомбинации. Беспламенная эксплуатация устройства рекомбинации в способной к воспламенению атмосфере является, таким образом, возможной при избежании нежелательных воспламенений в пространственной области вне устройства рекомбинации.

Примеры выполнения изобретения поясняются в последующем более подробно с помощью чертежей. При этом на фигурах показано: фиг. 1 - устройство для рекомбинации водорода в газовой смеси, фиг. 2 - альтернативное устройство для рекомбинации водорода в газовой смеси, фиг. 3 - вырез III на фиг. 2, фиг. 4 - вырез IV на фиг. 2.

Одинаковые детали на всех фигурах снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

Устройство 1 согласно фиг. 1 и устройство 1' согласно фиг. 2 предусмотрено соответственно для рекомбинации водорода в газовой смеси, а именно в атмосфере защитной оболочки не представленной более подробно атомной электростанции в случае аварии. Устройство 1, 1' для этого содержит соответственно катализаторную систему 2, в которой размещен не представленным более подробно образом подходящий для рекомбинации водорода каталитически активный материал на системе носителя. В качестве каталитически активного материала при этом может быть предусмотрена, в частности, смесь из благородных металлов или также система пленок благородных металлов. В качестве благородного металла при этом, в частности, предусмотрены платина и/или палладий.

Катализаторная система 2 охватывает множество примерно пластинчатых, расположенных примерно параллельно катализаторных тел 3, которые расположены на расстоянии друг от друга по меньшей мере 0,8 см и самое большее 3 см. Катализаторные тела 3 могут быть выполнены при этом в виде массивных пластин или также в виде засыпки в пластинчатом носителе.

Каждое катализаторное тело 3 покрыто с обеих сторон катализаторным материалом с образованием реакционных поверхностей, причем газовая смесь является подводимой как через фронтальную сторону, так также и через обратную сторону реакционной поверхности каждого катализаторного тела 3. Для особенно простого монтажа катализаторные тела 3 удерживаются в общем креплении, выполненном в виде выдвижного блока с высокой теплопроводящей способностью.

Катализаторная система 2 расположена в корпусе 4. Корпус 4 при этом выполнен таким образом, что устройство 1, 1' в случае эксплуатации является протекаемым в свободной конвекции для газовой смеси. Для этого корпус 4 образует шахту вдоль в основном вертикального, обозначенного стрелкой 6 предпочтительного направления. Подъемная сила, появляющаяся вследствие выделения тепла при рекомбинации газовой смеси в области катализаторной системы 2, вызывает в случае эксплуатации устройства 1, 1' перекомпенсацию падения давления направления для газовой смеси так, что вследствие действия дымовой трубы корпуса 4, выполненного в виде шахты, возникает прохождение газовой смеси через устройство 1, 1' без внешних вспомогательных или приводных средств. Выполненная в виде шахты часть корпуса 4 имеет при этом высоту дымовой трубы между 0,5 м и 2,5 м для компенсации вызванных падений давления. Для особенно выгодного режима конвекции корпус 4 имеет к тому же соотношение высоты к глубине между 0,3 и 10.

Устройство 1, 1' выполнено таким образом, что также при высоких температурах, появляющихся в области катализаторной системы 2 вследствие освобождения тепла при рекомбинации водорода, воспламенение способной к воспламенению газовой смеси в области вне устройства 1, 1' надежно избегается. Для этого катализаторной системе 2 придано в соответствие устройство удержания пламени 8. В примере выполнения согласно фиг. 1 устройство удержания пламени 8 выполнено в виде полностью заключающей корпус 4 проволочной сетки. Альтернативно может быть предусмотрен также перфорированный лист.

В примере выполнения согласно фиг. 2 устройство удержания пламени 8 включено перед катализаторной системой 2. При этом устройство удержания пламени 8 расположено со стороны потока перед катализаторной системой 2 таким образом, что его среднее расстояние относительно катализаторной системы 2 составляет меньше, чем 0,3 м. Ограниченный катализаторной системой 2 и устройством удержания пламени 8 объем ограничивает возникающее там пламя таким образом до длины пламени меньше, чем 0,3 м.

Устройство удержания пламени 8 в примере выполнения согласно фиг. 2 охватывает множество пламенных фильтров 10, один из которых показан на фиг. 3. Каждый пламенный фильтр 10 выполнен в примере выполнения в виде перфорированного металлического основного тела 11, причем перфорация, как представлено в вырезе на фиг. 4, освобождает для газовой смеси множество входных отверстий 12. Основное тело 11 при этом покрыто слоем 13 из волокнистой ткани, в частности ткани из металлического волокна. Выполненный подобным образом пламенный фильтр 10 способствует дополнительно также гомогенизации протекающей через него газовой смеси.

Перфорация металлического основного тела 11 каждого пламенного фильтра 10 может быть выполнена, например, круглой, щелевидной или квадратной формы. Альтернативно возможны также и другие формы выполнения перфорации. Определенная всеми входными отверстиями 12 относительная свободная поверхность всех пламенных фильтров 10 является по меньшей мере настолько большой, предпочтительным образом примерно от 1 до 3 раз больше, чей свободное входное поперечное сечение катализаторной системы 2.

Для особенно большой поверхности каждого пламенного фильтра 10 соответствующее основное тело 11 снабжено различными складками и/или отбортовками, причем получается поперечное сечение, имеющее примерно форму звезды. Ширина зазора входных отверстий 12, образованных за счет перфорации основного тела 11 пламенного фильтра 10, согласована с ожидаемой в расчетном случае концентрацией водорода. Для взрывнотехнической развязки внутреннего пространства устройства 1' относительно его окружающей среды при концентрации водорода до 10 объемных % предусмотрена, например, ширина зазора максимально 2 мм. При концентрации водорода в расчетном случае больше, чем 10 объемных %, в противоположность этому предусмотрена, например, ширина зазора меньше, чем 1 мм. Ширина зазора перфорации металлического основного тела 11 пламенного фильтра 10 при этом выбрана таким образом, что осаждение коллоидов или аэрозолей на пламенных фильтрах 10 в значительной степени избегается. Таким образом, надежно избегается засорение устройства 1' при его эксплуатации.

В качестве дальнейшего расчетного критерия при выборе параметров ширины зазора входных отверстий 12, предусмотренных в металлических основных телах 11 пламенных фильтров 10, учтено то, что рост давления внутри корпуса 4 устройства 1' в случае воспламенения имеющейся там газовой смеси должно оставаться меньшим, чем примерно 100 ГПа так, что опасность для устройства 1' надежно избегается. Для этого ширина зазора входных отверстий 12 в металлических основных телах 11 пламенных фильтров 10 выбрана так, что имеется достаточное разгрузочное поперечное сечение для случая подобного воспламенения.

В устройство удержания пламени 8 в примере выполнения согласно фиг. 2 встроен улавливатель осадка 14. Для этого каждый пламенный фильтр 10 выполнен таким образом, что частицы, которые, как схематически представлено на фиг. 3, непосредственно или через капли жидкости попадают в пламенный фильтр 10, выполненный в продольном сечении V-образным, откладываются в области его дна. При этом возможно осажденная жидкость попадает через выходные отверстия 15 в не представленную более подробно сливную систему.

Улавливатель осадка 14 содержит, кроме того, множество улавливающих листов 16, из которых соответственно один расположен над входным каналом каждого пламенного фильтра 10. Альтернативно или дополнительно улавливатель осадка 14 может также содержать проволочную сетку, расположенную при рассмотрении в направлении течения газовой смеси перед катализаторной системой 2. При выборе параметров улавливателя осадка 14 относительно величины улавливаемых частиц учтено знание того, что по физическим причинам прежде всего катализаторные частицы с величиной зерна более, чем 100 мкм, способствуют воспламенению газовой смеси. Вынос отделяющихся из катализаторной системы 2 блуждающих горячих катализаторных частиц большей, чем эта величины зерна из корпуса 4 против направления течения газовой смеси надежно предотвращается улавливателем осадка 14. Улавливатель осадка 14, а также устройство удержания пламени 8 являются охлаждаемыми втекающей в корпус 4 газовой смесью.

Параметры катализаторной системы 2 выбраны таким образом, что в расчетном случае окисляется только часть водорода, менее чем 50%, который содержится во втекающей в устройство 1, 1' газовой смеси. Повышение температуры в газовой смеси, которое результируется из освобожденного за счет окисления количества тепла, является тем самым только ограниченным. Температура выходящей из катализаторной системы 2 газовой смеси тем самым удерживается заметно ниже температуры воспламенения атмосферы в окрестности устройства 1, 1'.

Для дальнейшего ограничения возникающей в газовой смеси максимальной температуры, как представлено на фиг. 2, в корпусе 4 после катализаторной системы 2 в направлении течения газовой смеси расположен статический смеситель 17. Статический смеситель 17, который содержит, например, множество смесительных пластин 18, служит при этом для перемешивания или завихрения протекающей газовой смеси. За счет подобного перемешивания или завихрения достигается гомогенизация температуры газовой смеси по поперечному сечению внутри корпуса 4. Вследствие их пространственной близости к катализаторным телам сильнее нагретые зоны внутри газовой смеси перемешиваются при этом со сравнительно более холодными вследствие их сравнительно большего пространственного удаления от катализаторных тел зонами газовой смеси. За счет этого достигается эффективное понижение температуры максимально нагретых областей внутри газовой смеси так, что надежно достигается выход за нижний предел задаваемых граничных значений температуры для газовой смеси.

Внутри корпуса 4 после катализаторной системы 2 включен улавливатель грубых частиц 20. Улавливатель грубых частиц 20, который в примере выполнения согласно фиг. 2 включен после статического смесителя 17, выполнен в примере выполнения в виде тонкой проволочной сетки. Сетка образует проходные отверстия 21, причем размер отверстия проволочной ткани с учетом потери давления устройства 1, 1' и необходимой мощности отделения выбран меньше, чем 800 мкм. В качестве дальнейшего расчетного критерия при выборе размеров отверстия к тому же учтено, что на улавливателе грубых частиц 20 не должно происходить осаждения коллоидов или аэрозолей. Улавливатель грубых частиц 20 выбирают с такими параметрами, что коллоиды или аэрозоли могут проникать количественно и без достойного упоминания потерь осаждения. Опасность блокировки вследствие откладывающихся аэрозолей или коллоидов таким образом надежно избегается. Пропускная способность через устройство 1, 1' и таким образом также при длительной эксплуатации не подвергается воздействию в достойной упоминания степени. Размер отверстий улавливателя грубых частиц 20 составляет при этом больше, чем 0,1 мм, в частности от 0,2 мм до 0,8 мм. Альтернативно улавливатель грубых частиц 20 может также содержать систему последовательно расположенных проволочных сеток с большим размером отверстий ячейки. В этом случае размер отверстия каждой проволочной сетки может быть выбран также больше, чем 1 мм.

После улавливателя грубых частиц 20 и таким образом также после катализаторной системы 2 включен участок подмешивания 24 для подмешивания атмосферы окружающей среды к выходящей из катализаторной системы 2 газовой смеси. В области участка подмешивания 24 корпус 4 содержит к тому же множество щелевых отверстий 26. За счет подмешивания атмосферы окружающей среды к выходящей из катализаторвой системы 2 газовой смеси ее температура может надежно снижаться до значения, ниже температуры воспламенения атмосферы окружающей среды.

В конечной области корпуса 4 устройства 1, 1' предусмотрено выходное отверстие 28 для газовой смеси. При этом выходное отверстие 28 расположено сбоку в корпусе 4 так, что при приблизительно вертикальном расположении устройства 1, 1' выход газовой смеси происходит в примерно горизонтальном направлении. Выше выходного отверстия 28 корпус 4 снабжен крышей корпуса 30. При этом крыша корпуса 30 служит в качестве каплеотводящего ограничения для устройства 1, 1' так, что также при эксплуатации системы разбрызгивания выше устройства 1, 1' избегается прямое попадание капель жидкости в устройство 1, 1'. Вымывание катализаторных частиц из катализаторной системы 2 таким образом надежно избегается также при использовании подобной системы разбрызгивания.

Корпус 4 содержит в примере выполнения согласно фиг. 2 изолирующую оболочку 32. В примере выполнения изолирующая оболочка 32 выполнена по типу выполнения двойной оболочки в виде воздушного зазора. Альтернативно может быть также предусмотрен расположенный между двумя слоями оболочки теплостойкий и стойкий к излучению изолирующий материал. Для уменьшения теплопередачи за счет излучения от внутренней области корпуса 4 на его внешнюю область поверхность внутренней стороны изолирующей оболочки 32 является шлифованной таким образом, что возникает эффект отражения. Выход излучения за счет изолирующей оболочки 32 тем самым надежно избегается. За счет такого выполнения изолирующей оболочки 32, в частности, в области температур выше, чем 500^oС, соответствующая теплопередача за счет излучения в значительной степени предотвращается. Снабженное такой изолирующей оболочкой 32 устройство 1, 1' имеет при эксплуатации в расчетном случае внешнюю температуру своего корпуса значительно меньше, чем 500^oС. Воспламенение газовой смеси, окружающей корпус 4, вследствие высокой внешней температуры корпуса тем самым надежно избегается.

Формула изобретения

1. Устройство для рекомбинации водорода в газовой смеси, отличающееся тем, что катализаторной системе, которая расположена в случае эксплуатации в протекаемом в свободной конвекции для газовой смеси корпусе, придано в соответствие устройство удержания пламени, которое содержит множество входных отверстий, предусмотренных для втекания газовой смеси, со средней величиной по меньшей мере 0,2 мм и самое большее 3 мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед катализаторной системой включено устройство удержания пламени.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что перед катализаторной системой включен улавливатель осадка.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что улавливатель осадка встроен в устройство удержания пламени.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что улавливатель осадка является охлаждаемым втекающей в корпус газовой смесью.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что его корпус содержит расположенную выше выходного отверстия для газовой смеси крышу корпуса.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что входные отверстия имеют соответственно среднюю величину самое большее 2 мм.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что объем, ограниченный катализаторной системой и устройством удержания пламени, ограничивает пламя до длины пламени самое большее 0,3 м.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что среднее расстояние устройства удержания пламени относительно катализаторной системы составляет самое большее 0,3 м.

10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что после катализаторной системы включен улавливатель грубых частиц.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что улавливатель грубых частиц содержит множество проходных отверстий со средней шириной зазора по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,2 мм и самое большее 1 мм.

12. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что корпус имеет изолирующую оболочку.

13. Устройство по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что после катализаторной системы включен участок подмешивания для подмешивания атмосферы окружающей среды к газовой смеси, выходящей из катализаторной системы.

14. Устройство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что после катализаторной системы подключен статический смеситель.

15. Устройство по любому из пп.1-14, отличающееся тем, что катализаторная система содержит в качестве каталитически активного материала платину и/или палладий.

16. Устройство по любому из пп.1-15, отличающееся тем, что катализаторная система содержит множество приблизительно пластинчатых катализаторных тел, причем соответственно два соседних катализаторных тела расположены на среднем расстоянии друг от друга по меньшей мере 0,8 см и самое большее 3 см.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что каждое катализаторное тело покрыто с обеих сторон катализаторным материалом с образованием реакционной поверхности, причем газовая смесь является направляемой как через фронтальную сторону, так и через обратную сторону реакционной поверхности каждого катализаторного тела.

18. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что катализаторные тела удерживаются в общем держателе с хорошей теплопроводностью, в частности в выдвижном блоке.

19. Устройство по любому из пп.1-18, отличающееся тем, что катализаторная система рассчитана для окисления только части направляемого в газовой смеси водорода, предпочтительно для окисления части водорода, направляемого в газовой смеси, меньше, чем 50%.

20. Устройство по любому из пп.1-19, отличающееся тем, что его корпус в направлении течения газовой смеси имеет длину по меньшей мере 0,4 м, предпочтительно, по меньшей мере 1 м и самое большее 2 м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4