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Einrichtung zur Verhütung von Explosionen von Gasen, die durch einen Raum, insbesondere einen elektrischen Abscheider, strömen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verhütung von Explosionen von Gasen, die durch einen Raum, insbesondere durch einen elektrischen Abscheider für feste Beimengungen strömen.
Besteht die Notwendigkeit, aus einem gasförmigen Medium Staub oder andere feste Beimengungen abzuscheiden, können dazu elektrische Abscheider verwendet werden.
Elektrische Abscheider werden bekanntlich mit beträchtlichen Spannungen in der Grössenanordnung von einigen zehntausend Volt betrieben, die mit Rücksicht auf die Erzielung eines guten Wirkungsgrades sehr nahe an der Uberschlagspannung liegen. Die Grösse dieser Uberschlagspannung ist jedoch nicht konstant, sondern von den physikalischen Eigenschaften des in den Abscheider eintretenden Gasgemisches, vom atmosphärischen Druck, von der Temperatur, dem Feuchtigkeitsgehalt und von andern Einflüssen abhängig.
Aus diesem Grunde kommt es in elektrischen Abscheidern recht häufig zu Glimmentladungen, Funkensprühen oder zu völligen Überschlägen. Hat das eintretende Gasgemisch eine explosive Zusammensetzung, so kann es infolge der erwähnten Entladungen zur Explosion der gesamten elektrischen Abscheideranlage, ja sogar anderer, mit dem Abscheider durch Rohrleitung verbundener Einrichtungen kommen. Diese Gefahr ist bei Konverteranlagen, die mit Sauerstoff arbeiten, sehr gefürchtet. Deshalb ist bei diesen die Verwendung von elektrischen Abscheidern ein schwer lösbares Problem.
Zur Vermeidung der Explosionsgefahr ist es nötig entweder a) die Entladungen im elektrischen Abscheider zu verhüten oder b) kein explosives Gasgemisch in den elektrischen Abscheider eintreten zu lassen, gegebenenfalls c) den elektrischen Abscheider vom Hochspannungsnetz rechtzeitig abzuschalten, falls die Konzentration einer die Moglichkeit einer Explosion zulassenden Komponente des durchströmenden Gasgemisches bis zur Explosionsgrenze zunimmt.
Die unter a) angeführten Erscheinungen, nämlich das Funkensprühen und Glimmentladungen, können mit Rücksicht auf den anzustrebenden hohen Wirkungsgrad des elektrischen Abscheiders nicht vermieden werden. Dieser Wirkungsgrad ist bedingt durch die von der Uberschlagspannung abgeleiteten Regelung der Hochspannung.
Das Eintreten eines explosiven Gasgemisches in den Abscheider nach b) lässt sich bei denjenigen technologischen Prozessen z. B. bei Konvertern mit Sauerstoffbetrieb nicht wirtschaftlich verhindern, wenn das entstehende Gemisch der Abfallgase sowohl einen inerten als auch einen brennbaren Anteil enthält, deren Mischungsverhältnis sich während des Abscheideprozesses ändert. Eine unwirtschaftliche Lösung wäre z. B., vor dem elektrischen Abscheider eine erhebliche Menge eines oder des inerten Gases zusätzlich zuzuführen und dadurch die Konzentration des Gemisches unter der Explosionsgrenze zu halten.
Die unter c) angeführte Möglichkeit lässt sich auf zweierlei Weise verwirklichen.
Das erste Verfahren beruht auf der kontinuierlichen Messung des prozentuellen Anteiles der dem elektrischen Abscheider zugeführten brennbaren Gase des Gemisches. Bei Auftreten der gefährlichen
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Konzentration wird diese Gefahr signalisiert oder der elektrische Abscheider vom Netz abgeschaltet. Als
Fühler werden bei dieser Methode verschiedene Gasanalysatoren verwendet, die jedoch dazu nicht sehr geeignet sind, weil sie einerseits eine vom Staub gänzlich befreite, reine Gasprobe benötigen, anderseits nicht die Explosivität des Gemisches im eigentlichen Sinne feststellen, sondern lediglich die Konzen- tration des brennbaren Gemisches.
Das andere Verfahren bildet die Grundlage der vorliegenden Erfindung. Der Erfindungsgegenstand ist eine Einrichtung, welche die Explosivität des Gemisches direkt ermittelt, ohne Rücksicht darauf, ob die
Explosion wegen eines gewissen prozentuellen Anteiles eines brennbaren Gases oder eines Dampfes oder gegebenenfalls von festen Teilchen im Gemisch verursacht werden könnte.
Das Wesen der Erfindung beruht auf der Modellexplosion einer Probe, die aus dem durch den kontrol- lierten Raum, insbesondere durch einen elektrischen Abscheider strömenden Gasgemisch entnommen wird.
Der Erfindungsgegenstand ist durch eine mit einem Zündelement versehene Explosionskammer gekennzeichnet, die über eine Rückschlagsicherung an eine Zuleitung angeschlossen ist, die vor dem zu kontrollierenden Raum von dem das Gas zu diesem Raum führenden Hauptkanal abzweigt, wobei von dieser Kammer eine Auspuffleitung ausgeht, in der ein auf Explosionen ansprechender Fühler zu einer Steuerung angeordnet ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist an die Explosionskammer ein Hilfszuleitungsrohr zur Zuleitung eines zusätzlichen explosiven Gasanteiles zur Erhöhung der Explosivität des Probegemisches angeschlossen. Es empfiehlt sich, auch in die Zuleitung eine Gassaugvorrichtung einzuschalten, ebenso den Fühler zum Zusammenwirken mit einem Verzögerungsrelais einzurichten, wobei die Steuerung sofort anspricht und mit einer Zeitverzögerung abschaltet, die jener Zeitspanne entspricht, in welcher das Gasgemisch im Hauptkanal die Strecke zwischen dem Zuleitungsrohr dem kontrollierten Raum zurücklegt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dort dargestellte Einrichtung zur Verhütung der Explosion eines elektrischen Staubabscheiders besteht aus einem kurzen Zuleitungsrohr 1, welches an eine in einem Hauptkanal 3 angebrachte Entnahmesonde 2 angeschlossen ist. Durch den Hauptkanal 3 strömt das explosionsgefährliche Gasgemisch in einen elektrischen Abscheider 13. Die Entnahmesonde 2 hat die Form einer mehrarmigen Rosette und entnimmt an einigen Stellen des Hauptkanalquerschnittes eine Probe aus dem Gasstrom, so dass die mittels der Sonde gewonnene Gasprobe praktisch die gleiche Zusammensetzung hat, wie das strömende Gasgemisch im Hauptkanal 3.
Dies erfolgt mit Rücksicht auf eine allfällige Inhomogenität des Gemisches, dessen Zusammensetzung an verschiedenen Stellen des Hauptkanalquerschnittes verschieden sein kann. Eine Saugvorrichtung 4, z. B. ein Ventilator oder eine Pumpe, saugt durch die Sonde 2 und die Rohrleitung 1 die Probe aus dem Gasgemisch im Hauptkanal 3 und drückt diese durch eine Rückschlagsicherung 5 in eine Explosionskammer 6. Die Rückschlagsicherung besteht entweder aus einem Satz von Sieben, die das Übergreifen der Explosion aus der Explosionskammer 6 auf das durch den Hauptkanal strömende Gasgemisch verhindern, aus einer Einrichtung, z. B. einem Ventil, Schieber od. dgl., welche die Explosionskammer 6 in gewissen Zeitabständen vom Hauptkanal 3 abschaltet.
Die Explosionskammer 6 ist mit einem Zündelement 7 und gegebenenfalls mit einer Hilfsrohrleitung 8 versehen, die für eine allfällige Zufuhr eines brennbaren Anteiles in das Gasgemisch dient. An die Explosionskammer ist ferner eine Auspuffrohrleitung 9 angeschlossen, in welcher sich ein Fühler 10 befindet. Das Zündelement 7 verursacht die Entzündung des explosiven Gemisches in der Explosionskammer 6 und kann als a) elektrische Funkenstrecke beliebiger Ausführung und Speisespannung, b) Heizkörper (Heizspirale) oder c) Katalysator, der das Entflammen des Gasgemisches durch Katalysatorwirkung hervorruft, ausgebildet sein. Als Fühler 10 kann a) ein Druckanzeiger oder-messer für den in der Explosionskammer 6 durch Explosion entstandenen Druck, z. B. eine Membrane,
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Der Fühler 10 betätigt ein Relaissystem 11, welches vor dem Hochspannungsregler 12 eines Abscheiders 13 angeordnet ist. Als Hochspannungsregler ist entweder ein Schütz mit zwei Stellungen oder ein stufenloser Spannungsregler brauchbar.
Das Relaissystem 11 wird derart eingestellt, dass der Hochspannungsregler 12 des elektrischen Abscheiders 13 in der Zeit, während welcher das Gasgemisch im Hauptkanal 3 den Weg zwischen der Sonde 2
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und dem Abscheider 13 zurücklegt, in Tätigkeit ist, d. h. die Spannung herabsetzt oder abschaltet.
Kommt es während dieser Zeit in der Kammer 6 zu keiner weiteren Explosion, nimmt der elektrische Abscheider 13 seine normale Tätigkeit bei maximaler Spannung wieder auf.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist derart ausgebildet, dass das explosive Probegemisch die Explo- sionskammer 6 immer früher erreicht, als den kontrollierten Raum 13. Die Strecke zu dieser Explosionskammer kann nämlich kürzer sein als die Entfernung der Abzweigleitung 1 vom kontrollierten Raum 13.
Ausserdem vergrössert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Probegemisches durch die Saugwirkung des Ventilators 4.
Die beschriebene Einrichtung bürgt für die Betriebssicherheit der elektrischen Abscheideanlage durch eine Modellexplosion einer Probe, deren Zusammensetzung der gegebenen tatsächlichen Zusammensetzung des durch den Hauptkanal in den elektrischen Abscheider strömenden Gasgemisches entspricht.
Zur Steigerung der Sicherheit der ganzen Anlage kann in die Explosionskammer 6 gleichzeitig mit der Gasgemischprobe aus dem Hauptkanal 3 noch eine bestimmte Menge der explosiven Komponente durch die Hilfsrohrleitung 8 zugeführt werden. Dadurch lässt sich erreichen, dass das in der Explosionskammer befindliche Gemisch um einen vorher festgelegten Prozentsatz an dem explosivem Anteil reicher ist, als das im Hauptkanal 3 strömende Gemisch. In der Kammer 6 tritt dann bereits eine Explosion ein, wenn das Gasgemisch im Hauptkanal 3 noch gar nicht explosiv ist, sich seine Zusammensetzung jedoch der Explosionsgrenze nähert.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass die Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung keineswegs bloss auf das Gebiet der Elektrofilteranlagen beschränkt ist. Die Erfindung lässt sich vielmehr überall dort anwenden, wo es auf die Verhütung von Gasexplosionen in einem Raum ankommt. Der Fühler 10 kann allgemein irgendein Signalgeber sein, der anzeigt, dass in er Explosionskammer 6 eine Explosion stattgefunden hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verhütung von Explosionen von Gasen, die durch einen Raum, insbesondere durch einen elektrischen Abscheider für feste Beimengungen strömen, gekennzeichnet durch eine mit einem Zündelement (7) versehene Explosionskammer (6), die über eine Rückschlagsicherung (5) an eine Zulei-
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ein auf Explosionen ansprechender Fühler (10) zu einer Steuerung angeordnet ist.