DE102011003972A1

DE102011003972A1 - System und Verfahren zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase

Info

Publication number: DE102011003972A1
Application number: DE102011003972A
Authority: DE
Inventors: Béatrice Sievers
Original assignee: ENDEGS GmbH
Current assignee: ENDEGS GmbH
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, das eine mobile thermische Behandlungseinheit für das zu entfernende Gas und eine Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) aufweist, mit deren Hilfe die Behandlungseinheit mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbindbar ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die mobile Behandlungseinheit einen Gasmotor (4) und einen Stromgenerator (5) umfasst, der mit dem Gasmotor (4) in Wirkverbindung steht. Darüber hinaus wird ein korrespondierendes Verfahren offenbart, das sich dadurch auszeichnet, dass das aus der Lager-und/oder Transporteinrichtung entfernte Gas wenigstens teilweise innerhalb des Gasmotors (4) verbrannt wird, wobei der Gasmotor (4) den Stromgenerator (5) antreibt und mit Hilfe des Stromgenerators (5) elektrische Energie erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Entgasen einer Lager und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks oder einer Pipeline, wobei das System eine mobile thermische Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung zu entfernende Gas und eine Rohr- und/oder Schlauchleitung aufweist, mit deren Hilfe die Behandlungseinheit mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbindbar ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks oder einer Pipeline, vorgeschlagen, wobei die Lager- und/oder Transporteinrichtung mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung mit einer mobilen thermischen Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung zu entfernende Gas verbunden wird, und wobei anschließend das Gas mittels einer Fördereinrichtung aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernt und der Behandlungseinheit zugeführt wird.
Lager- und/oder Transporteinrichtungen für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, wie beispielsweise stationäre oder mobile Tanks oder Rohrleitungen (z. B. in Form von Pipelines), müssen regelmäßig gereinigt werden. Da die jeweiligen Einrichtungen hierzu meist betreten werden müssen, sind Restgase und/oder -flüssigkeiten, die bei Kontakt mit Luft explosionsfähig sind, zuvor abzusaugen. Die abgesaugten Gase werden schließlich mit Hilfe stationär angeordneter Verbrennungseinrichtungen, wie beispielsweise entsprechender Fackeln, zusammen mit Stützgas (meist Propan) kontrolliert verbrannt. Hierbei sind jedoch strenge Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten. So ist beispielsweise erst bei einer Restgaskonzentration, die mindestens 10% unterhalb der Konzentration der unteren Explosionsgrenze (UEG) liegt, ein Betreten der Einrichtung zu deren Reinigung erlaubt, und dies auch nur mit Atemschutzgeräten. Somit sind derartige Entlüftungen meist zeit- und kostenaufwändig. Zudem kommt es insbesondere bei der Entlüftung kleinerer Lagertanks in vielen Fällen zu einer Belastung der Umwelt, da vorhandene Kohlenwasserstoffe und andere umweltschädliche Verbindungen oftmals auch direkt in die Umwelt entlassen werden.
Um die Reinigung derartiger Anlagen zu vereinfachen und zu beschleunigen, sind mobile Verbrennungsanlagen bekannt. Diese werden direkt mit dem zu entlüftenden Tank verbunden und saugen vorhandene Kohlenwasserstoffgase mit Hilfe eines internen Ventilators in eine spezielle Brennkammer, in der die Gase schließlich verbrannt werden. Eine Verwertung der in den Gasen enthaltenen Energie erfolgt hierbei jedoch nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein System zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems zu schaffen, die sich durch eine verbesserte Energiebilanz auszeichnen.
Die Aufgabe wird vorrichtungsmäßig gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das System zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks oder einer Pipeline, das eine mobile thermische Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung zu entfernende Gas und eine Rohr- und/oder Schlauchleitung aufweist, mit deren Hilfe die Behandlungseinheit mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbindbar ist, dadurch aus, dass die mobile Behandlungseinheit einen Gasmotor zum wenigstens teilweisen Verbrennen des zu entfernenden Gases und einen Stromgenerator umfasst, der mit dem Gasmotor in Wirkverbindung steht.
Hierdurch ist es nun möglich, das Gas, welches gemäß Stand der Technik keiner weiteren Verwendung zugeführt wird, zumindest teilweise zu nutzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen das Gas lediglich mit Hilfe einer Gasfackel verbrannt oder mit Hilfe entsprechender Substanzen gebunden wird, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems schließlich elektrische Energie erzeugt werden, die wiederum entsprechenden Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden kann. Sinnvolle Verwertungsmöglichkeiten dieser Energie werden später ausführlicher beschrieben werden. Die Menge der hierbei entstehenden Energie hängt vorrangig von der Art der zu entgasenden Einrichtung und der Art der darin enthaltenen Gase ab. So bestehen die größten Potentiale bei der Entgasung von mehrere tausend Kubikmeter umfassenden Erdöl- oder Erdgaslagertanks, wie sie insbesondere auf Raffinerien, auf Häfen oder sonstigen Großindustrieanlagen zu finden sind. Wenn das gelagerte Medium, in diesem Fall Öl oder Erdgas, aus der Einrichtung entfernt wurde, ist stets eine Restgasmenge vorhanden, die vor dem Betreten des Tanks aus diesem entfernt werden muss. Diese Restgase besitzen jedoch in der Regel einen relativ hohen Brennwert, so dass durch die bisher erfolgte Verbrennung mittels so genannter Hochfackeln eine doch beachtliche Energiemenge ungenutzt in die Umwelt entlassen wurde. Durch das erfindungsgemäße System ist es nun möglich, diesen Brennwert in elektrische Energie umzuwandeln und diese weiter zu nutzen. Als Gasmotor kann hierbei ein herkömmlicher Gasverbrennungsmotor zum Einsatz kommen, wie er auch in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Auch kommen Spezialmotoren in Betracht, deren Parameter (Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge, Zündzeitpunkt, etc.) speziell auf das zu entfernende Gas anpassbar oder angepasst sind. Auch sind Motoren umfasst, bei denen bereits ein entsprechender Stromgenerator in das Motorengehäuse integriert ist, so dass es sich bei diesen Komponenten nicht um baulich getrennte Einzelteile handeln muss.
Vorteile bringt es mit sich, wenn der Gasmotor einen Brennstofftank für einen zusätzlichen Brennstoff, insbesondere ein Brenngas oder Dieselkraftstoff, umfasst und wenn das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem dem Gasmotor über die Rohr- und/oder Schlauchleitung zugeführten Gas und dem dem Gasmotor aus dem Brennstofftank zugeführten zusätzlichen Brennstoff, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist. Hintergrund ist hierbei der, dass bei der Entgasung der genannten Einrichtungen stets über eine entsprechende Öffnung Luft nachströmen muss, um den notwendigen Druckausgleich innerhalb der Einrichtung zu gewährleisten. Das entfernte Gas hat somit keine konstante chemische Zusammensetzung. Vielmehr nimmt der Luftanteil kontinuierlich (teilweise auch sprunghaft) während des Entgasungsprozesses zu. Das Gas hat daher zu Beginn des Entgasungsvorgangs einen relativ hohen Anteil brennbarer Bestandteile und kann daher in vielen Fällen ohne Zusatz eines weiteren Brennstoffes im Gasmotor verbrannt werden. Sinkt nun dieser Anteil, so wird nach einer gewissen Entgasungszeit der Punkt erreicht, an dem das aus der Einrichtung entfernte Gas-Luft-Gemisch nicht mehr selbstständig brennbar ist. Ab diesem Zeitpunkt bietet es sich schließlich an, einen zusätzlichen Brennstoff als Stützmedium in den Brennraum des Gasmotors einzuleiten, um die Verbrennung auch weiterhin aufrecht zu halten. Auch wenn in diesem Fall ein zusätzlicher Brennstoff zum Einsatz kommen muss, so liefert das Gas aus der zu entgasenden Einrichtung auch weiterhin einen Beitrag bei der Stromerzeugung.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Menge der Luft, die dem Gasmotor für die Verbrennung des aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernten Gases bzw. des zusätzlichen Brennstoffs zugeführt wird, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist. Auch hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der Anteil der brennbaren Bestandteile des aus der zu entgasenden Einrichtung abgezogenen Gases im Laufe der Entgasung schwankt. Der Gasmotor wird daher auch eine sich stets ändernde Menge an Umgebungsluft (zusätzlich zu der bereits in dem aus der Einrichtung abgezogenen Gas-Luft-Gemisch) benötigen, um eine saubere und effiziente Verbrennung zu gewährleisten. Durch Anpassung der zugeführten Luftmenge kann dem schließlich Rechnung getragen werden.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn das System eine zusätzliche mobile Verbrennungsanlage umfasst, die mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung und/oder der mobilen Behandlungseinheit verbunden ist. Mit Hilfe dieser Verbrennungsanlage kann einerseits der Entgasungsvorgang beschleunigt und andererseits die Zusammensetzung des entfernten Gases berücksichtigt werden. So wäre es beispielsweise denkbar, das Gas zu Beginn des Entgasungsvorgangs, während dem der Anteil an brennbaren Bestandteilen noch relativ hoch ist, der zusätzlichen mobilen Verbrennungsanlage, beispielsweise einer mit Stützgas betriebenen Gasfackel, für eine effiziente und schnelle Verbrennung zuzuführen. Sinkt der Anteil schließlich auf eine definierte Untergrenze ab, so wäre es schließlich zweckmäßig, das Gas-Luft-Gemisch aus der Einrichtung dem Gasmotor zuzuleiten. Ebenso ist es selbstverständlich denkbar, ab dem Beginn der Entgasung einen Teilstrom des abgeführten Gases dem Gasmotor zuzuleiten, so dass zu jeder Zeit die zum Betrieb des erfindungsgemäßen Systems notwendige elektrische Energie zur Verfügung steht.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die mobile Verbrennungsanlage mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbunden ist, wobei die Rohr- und/oder Schlauchleitung eine Strömungsweiche für das zu entfernende Gas umfasst, die, insbesondere ebenfalls über eine Rohr- und/oder Schlauchleitung, mit der Behandlungseinheit verbunden ist. Mit Hilfe der Strömungsweiche ist auf einfache Weise eine Aufteilung des Gasstroms auf die jeweiligen Verbraucher (Gasmotor oder zusätzliche Verbrennungsanlage) möglich.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn mit Hilfe der Strömungsweiche das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem der mobilen Behandlungseinheit und dem der mobilen Verbrennungsanlage zugeführten Gases, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist. Dies erlaubt eine kontinuierliche Anpassung der Gasverteilung und einen Betrieb des Gasmotors nur in dem Fall, in dem sich eine Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches aus energietechnischer Sicht überhaupt lohnt.
Besondere Vorteile bringt es mit sich, wenn das System eine Fördereinrichtung, insbesondere in Form einer in die Rohr- und/oder Schlauchleitung integrierten Venturidüse, aufweist, mit deren Hilfe das Gas aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernbar ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Regelung des Volumenstroms möglich. Kommt eine Venturidüse zum Einsatz, verfügt das System vorteilhafterweise über eine Druckluftquelle, um den notwenigen Förderluftstrom innerhalb der Venturidüse zu erzeugen. Zudem sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die Fördereinrichtung als Gebläse ausgebildet sein kann, welche in die Rohr- und/oder Schlauchleitung integriert ist und das Gas aus der zu entgasenden Anlage saugt. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, das Gas durch Anlegen eines Überdrucks aus der Anlage zu drücken. Beispielsweise könnte ein inertes Gas durch eine entsprechende Öffnung in die Anlage geleitet werden, die schließlich das in der Anlage enthaltene Gas in die angeschlossene Rohr- und/oder Schlauchleitung zwingt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das System einen Stromspeicher, insbesondere in Form einer wiederaufladbaren Batterie, aufweist, der mit dem Stromgenerator verbunden ist, um die erzeugte elektrische Energie speichern zu können, falls aktuell kein entsprechender Bedarf zu verzeichnen ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Gasmotor, die Fördereinrichtung und/oder die mobile Verbrennungsanlage mit dem Stromgenerator und/oder dem Stromspeicher verbunden ist. In dieser besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entsteht ein autarkes System, mit dessen Hilfe eine entsprechende Einrichtung unabhängig von externen Energiequellen entgast werden kann.
In diesem Zusammenhang kann es zudem zweckdienlich sein, wenn dem Gasmotor (beispielsweise durch eine entsprechende Stellung der Strömungsweiche) stets nur soviel Gas zur Verfügung gestellt wird, dass der Strombedarf des Systems gedeckt ist. Das restliche Gas würde in diesem Fall der zusätzlichen mobilen Verbrennungsanlage zugeführt, die zwar keine Stromerzeugung, im Gegensatz hierzu aber eine schnelle thermische Zersetzung des Gases ermöglicht. Schließlich können neben den genannten Verbrauchern selbstverständlich auch andere Verbraucher mit der erzeugten elektrischen Energie versorgt werden. Hierzu zählen beispielsweise Unterkünfte von Arbeitern (z. B. in Form von Wohncontainern), Steuereinheiten zur Steuerung der Entgasung, Licht- und Gebläseeinheiten oder auch sonstige zum Betrieb der zu entgasenden Lager- und/oder Transporteinrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Systems notwendige Einrichtungen.
Schließlich kann es von erheblichem Vorteil sein, wenn der Gasmotor einen Lufteingang, über den Umgebungsluft in den Gasmotor strömen kann, und eine Gasweiche aufweist, mit deren Hilfe regelbar ist, wie viel Verbrennungsluft über den Lufteingang in den Gasmotor strömt. Auf diese Weise ist stets eine effiziente Verbrennung des aus der zu entgasenden Vorrichtung entfernten Gases möglich. Da nämlich der Anteil brennbarer Bestandteile des Gases während der Entgasung ständig schwankt und mit der Zeit immer geringer wird, ändert sich auch der Luftbedarf des Motors. Umfasst der Gasmotor nun die genannte Gasweiche, kann das Verhältnis zwischen Gas und Umgebungsluft stetig an den Anteil brennbarer Bestandteile des Gases angepasst werden. Die Steuerung der Gasweiche kann hierbei automatisch und in Abhängigkeit der mittels eines Sensors ermittelten Messwerte erfolgen, der den Anteil der brennbaren Bestandteile ermittelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks oder einer Pipeline, bei dem die Lager- und/oder Transporteinrichtung mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung mit einer mobilen thermischen Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung zu entfernende Gas verbunden wird, und bei dem anschließend das Gas mittels einer Fördereinrichtung aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernt und der Behandlungseinheit zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die mobile Behandlungseinheit einen Gasmotor und einen mit dem Gasmotor in Wirkverbindung stehenden Stromgenerator umfasst, und dass das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernte Gas wenigstens teilweise innerhalb des Gasmotors verbrannt wird, wobei der Gasmotor den Stromgenerator antreibt und mit Hilfe des Stromgenerators elektrische Energie erzeugt wird. Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben, wird hierdurch ein Gas, das gemäß dem Stand der Technik ausschließlich ohne weiteren Nutzen verbrannt oder anderweitig gebunden wird, aus energetischer Sicht sinnvoll genutzt. Ist der Gasmotor entsprechend eingestellt bzw. ausgerüstet, so können auch Gase verbrannt werden, deren chemische Zusammensetzung von herkömmlichem Erdgas mehr oder weniger stark abweicht. Im Ergebnis kann schließlich ein Gas, das bisher lediglich beim Betreten entsprechender Anlagen störte und daher ohne weiteren Nutzen entsorgt wurde, zur Energieerzeugung eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn dem Gasmotor aus einem Brennstofftank ein zusätzlicher Brennstoff, insbesondere Brenngas oder Dieselkraftstoff, zugeführt wird und wenn das Verhältnis zwischen dem dem Gasmotor über die Rohr- und/oder Schlauchleitung zugeführten Gas und dem dem Gasmotor aus dem Brennstofftank zugeführten zusätzlichen Brennstoff, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird. Hieraus resultiert eine besonders flexible Verfahrensführung, bei der stets eine optimale Verbrennung des Gases, dessen Luftanteil während der Entgasung kontinuierlich zunimmt, sichergestellt werden kann.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Menge der Luft, die dem Gasmotor für die Verbrennung des aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernten Gases bzw. des zusätzlichen Brennstoffs zugeführt wird, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird. Generell sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Anteil brennbarer Bestandteile vorzugsweise mit Hilfe eines entsprechenden Sensors ermittelt wird, der sich in der Rohr- bzw. Schlauchleitung, im Bereich des Gasmotors vor der Brennkammer oder auch innerhalb der zu entgasenden Einrichtung befinden kann. Der Sensor, der ausgebildet ist, bestimmte Kohlenwasserstoffe zu detektieren und deren Konzentration zu bestimmen, kann hierbei mit der Motorsteuerung mittels Kabelverbindung oder auch kabellos verbunden sein. In jedem Fall dienen dessen Signale vorzugsweise einer optimalen Einstellung des Gasmotors.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn das entfernte Gas über eine Rohr- und/oder Schlauchleitung teilweise einer zusätzlichen mobilen Verbrennungsanlage zugeführt wird, die mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung und/oder der mobilen Behandlungseinheit in Verbindung steht, um der Menge des zu entfernenden Gases bzw. dessen chemischer Zusammensetzung Rechnung tragen zu können.
Vorteilhaft ist es, wenn die mobile Verbrennungsanlage mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbunden wird, wobei die Rohr- und/oder Schlauchleitung eine Strömungsweiche umfasst, die, insbesondere über eine weitere Rohr- und/oder Schlauchleitung, mit der Behandlungseinheit verbunden wird. Hierdurch kann, wie bereits im Zusammenhang mit den Vorzügen des erfindungsgemäßen Systems beschrieben, eine genaue Aufteilung des Gasstroms bewerkstelligt werden.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn mit Hilfe der Strömungsweiche das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem der mobilen Behandlungseinheit und dem der mobilen Verbrennungsanlage zugeführten Gases, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird. Der Gasmotor wird in diesem Fall nur dann mit Gas beschickt, wenn dessen chemische Zusammensetzung eine entsprechende Verbrennung erlaubt. Im gegenteiligen Fall wird das Gas der mobilen Verbrennungsanlage zugeführt, die zwar eine thermische Zersetzung des Gases ermöglicht, eine weitere Nutzung der dabei freiwerdenden Energie jedoch ausschließt.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn die von dem Stromgenerator erzeugte elektrische Energie in einem Stromspeicher, insbesondere in Form einer wiederaufladbaren Batterie, zwischengespeichert wird. Die Energie kann schließlich zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt wieder abgerufen werden.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Fördereinrichtung und/oder die Verbrennungsanlage mit Hilfe des Stromgenerators und/oder des Stromspeichers mit elektrischer Energie versorgt wird. Auf diese Weise ist eine autarke Entgasung der jeweiligen zu entgasenden Einrichtung möglich, da die elektrische Energie, die zum Betrieb der einzelnen Komponenten nötig ist, durch Verbrennen des entfernten Gases erzeugt wird. Fall nötig, kann das System hierzu entsprechende Spannungswandler, Frequenzumformer oder sonstige elektronische Bauteile aufweisen, die eine entsprechende Nutzung der durch den Stromgenerator erzeugten elektrischen Energie durch die jeweilig Systemkomponente erlaubt.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems,
2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Systems, und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems.
Vorab sei erwähnt, dass in Figuren, die mehrere gleichartige Bauteile (beispielsweise die Schlauchleitung 2) zeigen, teilweise nur eines von mehreren gleichartigen Bauteilen mit Bezugszeichen versehen ist, um eine gute Übersichtlichkeit zu gewährleisten.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes System zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, wobei diese im vorliegenden Fall als Lagertank 1 für flüssige oder gasförmige Brennstoffe ausgebildet ist. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren sowie das gezeigte System auch zum Entgasen anderer Einrichtungen, wie beispielsweise Tankern, Pipelines oder Tanklastern, Verwendung finden.
Prinzipiell ist der Einsatz immer dann zweckmäßig, wenn eine entsprechende Einrichtung entgast werden muss, um den Innenraum der Einrichtung kontrollieren, reinigen oder reparieren zu können. Eine Entgasung der restlichen in der Einrichtung vorhandenen Gase ist in diesem Fall vorgeschrieben, wenn es sich bei den Gasen um gesundheitsschädliche, brennbare, umweltschädliche und/oder in anderer Hinsicht bedenkliche Gase handelt. Erst wenn die Restkonzentration des Gases unter einen Mindestwert gesunken ist, darf die Einrichtung schließlich betreten werden.
Während herkömmlicherweise die in der Einrichtung vorhandenen und zu entfernenden Gase mit Hilfe einer Gasfackel verbrannt werden, ohne dass die in dem Gas enthaltene Energie weiter genutzt wird, ist es gemäß erfindungsgemäßem Verfahren und mit dem im Rahmen dieser Anmeldung offenbarten System nunmehr möglich, die Energie sinnvoll zu nutzen.
Hierfür umfasst das System eine mobile thermische Behandlungseinheit, die mit Hilfe einer Schlauchleitung 2 mit dem Lagertank 1 verbunden ist. Die Schlauchleitung 2 kann hierbei entweder fest mit einer der verschließbaren Öffnungen 3 des Lagertanks 1 verbunden oder aber lose über eine Öffnung 3 in das Innere des Lagertanks 1 münden.
Zur Nutzung der Energie des zu entfernenden Gases umfasst die thermische Behandlungseinheit einen Gasmotor 4 sowie einen hiermit verbundenen Stromgenerator 5, welcher die durch den Gasmotor 4 erzeugte kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Energie kann schließlich, wie in 1 gezeigt, mit Hilfe einer wiederaufladbaren Batterie 6 gespeichert und bei Bedarf an einen elektrischen Verbraucher abgegeben werden. Selbstverständlich kann auf die Zwischenschaltung der Batterie 6 auch verzichtet werden und die Energie auch direkt an den oder die Verbraucher weitergegeben werden. Ein Beispiel hierfür wird im Zusammenhang mit 3 näher erläutert.
Während der Entgasung wird nun das in dem Lagertank 1 vorhandene Restgas über eine in dem Gasmotor 4 angeordnete Ansaugvorrichtung angesaugt. Hierbei wird mit Hilfe eines Sensors 7, der mit einer entsprechenden Steuerung des Gasmotors 4 mittels Leitung 8 in Verbindung steht, der Anteil brennbarer Bestandteile in dem abgesaugten Gas bestimmt. In Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile regelt nun die Steuerung die Menge der nötigen (Verbrennungs-)Luft, die der Gasmotor 4 zusätzlich zu dem Gas aus der Umgebung ansaugen muss.
Ebenso ist es möglich, zusätzlich einen in einem Brennstofftank 9 des Gasmotors 4 enthaltenen Brennstoff, z. B. Diesel oder ein brennbares Gas, in den Gasmotor 4 einzuspritzen bzw. einzuleiten, um eine möglichst effiziente Verbrennung bzw. vollständige thermische Umsetzung des abgesaugten Gases zu ermöglichen. Der Gasmotor 4 wird in diesem Fall mit einem Gemisch aus Brennstoff und abgesaugtem Gas betrieben.
Um den Abzug des Gases aus dem Lagertank 1 zu ermöglichen, muss an anderer Stelle, beispielsweise über die in 1 links gezeigte und von dem zugehörigen Deckel befreite Öffnung 3, Luft nachströmen, so dass der nötige Druckausgleich innerhalb des Lagertanks 1 gewährleistet ist. Infolgedessen wird sich auch der mengenmäßige Anteil brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas verringern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Menge der dem Gasmotor 4 zugeführten Verbrennungsluft sowie des eventuell zugeführten zusätzlichen Brennstoffs kontinuierlich an den Anteil brennbarer Bestandteile des aus dem Lagertank 1 abgezogenen Gases angepasst wird. So ist es beispielsweise denkbar, dass zu Beginn ausschließlich Luft zugeführt werden muss, da das abgesaugte Gas ohne Zugabe eines weiteren Brennstoffs bereits nach der Mischung mit dem Luftsauerstoff brennbar ist. In der Mitte der Entgasung kann der Anteil der brennbaren Bestandteile schließlich durch die in den Lagertank 1 zuströmende Luft soweit sinken, dass das abgesaugte Gas-Luftgemisch bereits die richtige Konzentration brennbarer Bestandteile hat, um es ohne weitere Zugabe von Luft oder Brennstoff im Gasmotor 4 verbrennen zu können. Schließlich wird der Luftanteil des abgesaugten Gases am Ende der Entgasung so hoch sein, dass das Gas-Luftgemisch nicht mehr alleine brennbar ist. In diesem Fall wird die Steuerung eine definierte und kontinuierlich angepasste Menge des zusätzlichen Brennstoffs in den Gasmotor 4 einspritzen, um auch weiterhin einen Betrieb desselben zu gewährleisten.
Handelt es sich bei dem abgesaugten Gas um ein nicht brennbares Gas, so ist es auch möglich, den Gasmotor 4 ausschließlich mit dem zusätzlichen Brennstoff zu betreiben, wobei das entfernte Gas durch die entstehende thermische Energie zersetzt wird, ohne selbst einen Energiebeitrag zu leisten.
Ein weiteres erfindungsgemäßes System zur Entgasung eines Lagertanks 1 (als Beispiel für eine Lagereinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase) ist in 2 dargestellt.
Im Gegensatz zu 1 umfasst das System hierbei neben der thermischen Behandlungseinheit (aufweisend einen Gasmotor 4 und einen Stromgenerator 5) eine zusätzliche Verbrennungsanlage, die im gezeigten Beispiel als stationäre Gasfackel 10 ausgebildet ist. Ebenso kann auch eine mobile Verbrennungsanlage 13 zum Einsatz kommen, deren Hauptkomponenten beispielsweise in einen mittels LKW verfahrbaren Container 11 integriert sein können, wie er in 3 dargestellt ist. Ebenso kann die mobile Verbrennungsanlage 13 als mobile Gasfackel konstruiert sein.
Um nun festzulegen, welcher Anteil des abgesaugten Gases dem Gasmotor 4 und welcher Anteil der Gasfackel 10 zugeführt wird, ist in die Schlauchleitung 2 eine Strömungsweiche 12 integriert, die den Gasstrom entweder aufteilt oder ausschließlich dem Gasmotor 4 oder ausschließlich der Gasfackel 10 zuführt. Die Strömungsweiche 12 ist vorzugsweise über eine Leitung 8 mit einer Steuerung, im gezeigten Beispiel mit der Steuerung des Gasmotors 4, verbunden, um den Gasfluss entsprechend zu regeln.
Inwieweit nun eine alleinige Verwertung des aus der zu entgasenden Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernten Gases mit Hilfe des Gasmotors 4 ohne parallele Beschickung der Gasfackel 10 zweckmäßig erscheint, hängt nicht zuletzt auch davon ab, welche Art von Lager- und/oder Transporteinrichtung entgast werden soll. Handelt es sich hierbei beispielsweise um einen Öltank einer Raffinerie, der ein Volumen von mehreren tausend Kubikmetern umfasst, so würde die Entgasung unter ausschließlicher Nutzung des Gasmotors 4 einen zu langen Zeitraum in Anspruch nehmen. In diesem Fall wäre es daher sinnvoll, einen definierten Anteil des aus dem Öltank entfernten Gases mit Hilfe der Gasfackel 10 oder einer vergleichbaren Vorrichtung umzusetzen und nur den restlichen Anteil mit Hilfe des Gasmotors 4 zu verwerten.
Die Einstellung der Strömungsweiche 12 kann auch von anderen Faktoren abhängen. Beispielsweise kann die Stellung der Strömungsweiche 12 in Abhängigkeit der auf dem Gelände benötigten elektrischen Energie gewählt werden. Ist dieser Bedarf hoch, oder soll eine eventuell vorhandene Batterie 6 geladen werden, so ist es zweckmäßig, einen größeren Anteil des Gases an den Gasmotor 4 zu leiten.
Ebenso kann die Weichenstellung davon abhängig gemacht werden, wie groß der Anteil brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas ist. Da dieser Anteil während der Entgasung durch die in die Lager- und/oder Transporteinrichtung nachströmende Luft ständig verringert wird, würde es sich beispielsweise anbieten, den Gasmotor 4 nur solange mit dem Gas zu beschicken, bis der Anteil brennbarer Bestandteile unter einen definierten Mindestwert gesunken ist.
Schließlich zeigt 3 eine Anordnung, die sich von den vorherigen Figuren in mehreren Punkten unterscheidet. So kommt anstelle der Gasfackel 10 eine mobile Verbrennungsanlage 13 zum Einsatz, die beispielsweise einen Container 11 umfassen kann, in dem sämtliche relevanten Komponenten installiert sind und der mit Hilfe eines LKWs zum jeweiligen Einsatzort verfahren wird.
Darüber hinaus erfolgt das Absaugen des zu entfernenden Gases im gezeigten Beispiel mit Hilfe einer in die Schlauchleitung 2 integrierten Fördereinrichtung 14, beispielsweise in Form eines Gebläses oder einer Venturidüse, die mit einer entsprechenden Druckluftquelle verbunden ist. Die Fördereinrichtung 14 kann hierbei, wie gezeigt, vor der Strömungsweiche 12 oder aber auch zwischen der Strömungsweiche 14 und der mobilen Verbrennungsanlage 13 angeordnet sein, da der Gasmotor 4 in der Regel das für die Verbrennung notwendig Gas selbstständig ansaugt.
Die für den Betrieb der Fördereinrichtung 14 notwendige elektrische Energie wird in diesem Fall direkt von dem Stromgenerator 5 geliefert, der hierfür über eine Leitung 8 mit der Fördereinrichtung 14 verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch die mobile Verbrennungsanlage 13 mit dem Stromgenerator 5 verbunden sein, um ebenfalls die notwendige Energie für ihren Betrieb zu erhalten.
Darüber hinaus ist in 3 eine Gasweiche 15 dargestellt, welche in der Regel Bestandteil des Gasmotors 4 ist und die mit der Schlauchleitung 2 und einem separaten Lufteingang 16 des Gasmotors 4 verbunden ist. Über die Gasweiche 15 kann schließlich geregelt werden, wie hoch der Bestandteil des angesaugten Gases und wie hoch der Anteil der über den Lufteingang 16 angesaugten Verbrennungsluft ist. Besitzt das Gas einen hohen Anteil brennbarer Bestandteile, so ist für eine effiziente Verbrennung relativ viel zusätzliche Verbrennungsluft notwendig. Besitzt das Gas hingegen selbst bereits einen ausreichenden Anteil an Verbrennungsluft, so kann die Gasweiche 15 schließlich den Lufteingang 16 vollständig schließen, so dass ausschließlich das aus der Anlage entfernte Gas in den Gasmotor 4 strömt. Auf diese Weise lässt sich der Gasmotor 4 unabhängig von der Konzentration brennbarer Bestandteile innerhalb des Gases betreiben, da durch die Regelung der Gasweiche 15 immer die richtige Menge an benötigter Verbrennungsluft aus der Umgebung angesaugt werden kann.
Abschließend sei erwähnt, dass es sich bei der Strömungsweiche 12 auch lediglich um ein T- oder Y-Rohrstück ohne aktive Regelelemente handeln kann, da der Gasmotor 4 in der Regel ausschließlich soviel Gas ansaugt, wie für die Verbrennung notwendig ist. Der Rest des aus dem Lagertank 1 abgeführten Gases gelangt schließlich zwangsläufig in den Bereich der zusätzlichen Verbrennungsanlage.
Im Ergebnis erhält man ein System zum Entgasen von Lager- und/oder Transporteinrichtungen für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, bei der das aus der Einrichtung entnommene Gas direkt vor Ort weiterverwertet werden kann, um sämtliche stromverbrauchende Vorrichtungen, die zum Betrieb des Systems notwendig sind, mit der nötigen elektrischen Energie zu versorgen.
Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind sämtliche Kombinationen der beschriebenen Einzelmerkmale, wie sie in den Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren gezeigt oder beschrieben sind und soweit eine entsprechende Kombination technisch möglich bzw. sinnvoll erscheint, Gegenstand der Erfindung. So kann selbstverständlich auch eine externe Fördereinrichtung 14 in den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 zum Einsatz kommen. Ebenso können Gasmotor 4 und Stromgenerator 5 als eine Einheit ausgebildet sein und zusätzlich oder alternativ in einem Container 11 oder einem sonstigen für den Transport geeigneten Behältnis untergebracht werden.
Bezugszeichenliste

1: Lagertank
2: Schlauchleitung
3: Öffnung
4: Gasmotor
5: Stromgenerator
6: Batterie
7: Sensor
8: Leitung
9: Brennstofftank
10: Gasfackel
11: Container
12: Strömungsweiche
13: mobile Verbrennungsanlage
14: Fördereinrichtung
15: Gasweiche
16: Lufteingang

Claims

System zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks (1) oder einer Pipeline, wobei das System eine mobile thermische Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung zu entfernende Gas und eine Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) aufweist, mit deren Hilfe die Behandlungseinheit mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Behandlungseinheit einen Gasmotor (4) zum wenigstens teilweisen Verbrennen des zu entfernenden Gases und einen Stromgenerator (5) umfasst, der mit dem Gasmotor (4) in Wirkverbindung steht.
System gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasmotor (4) einen Brennstofftank (9) für einen zusätzlichen Brennstoff, insbesondere ein Brenngas oder Dieselkraftstoff, umfasst und dass das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem dem Gasmotor (4) über die Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) zugeführten Gas und dem dem Gasmotor (4) aus dem Brennstofftank (9) zugeführten zusätzlichen Brennstoff, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Luft, die dem Gasmotor (4) für die Verbrennung des aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernten Gases bzw. des zusätzlichen Brennstoffs zugeführt wird, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine zusätzliche mobile Verbrennungsanlage (13) umfasst, die mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung und/oder der mobilen Behandlungseinheit verbunden ist.
System gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Verbrennungsanlage (13) mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbunden ist, wobei die Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) eine Strömungsweiche (12) für das zu entfernende Gas umfasst, die, insbesondere ebenfalls über eine Rohr- und/oder Schlauchleitung (2), mit der Behandlungseinheit verbunden ist.
System gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Strömungsweiche (12) das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem der mobilen Behandlungseinheit und dem der mobilen Verbrennungsanlage (13) zugeführten Gases, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, regelbar ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Fördereinrichtung (14), insbesondere in Form einer in die Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) integrierten Venturidüse, aufweist, mit deren Hilfe das Gas aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernbar ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Stromspeicher, insbesondere in Form einer wiederaufladbaren Batterie (6), aufweist, der mit dem Stromgenerator (5) verbunden ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasmotor (4), die Fördereinrichtung (14) und/oder die mobile Verbrennungsanlage (13) mit dem Stromgenerator (5) und/oder dem Stromspeicher verbunden ist.
System gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasmotor (4) einen Lufteingang (16), über den Umgebungsluft in den Gasmotor (4) strömen kann, und eine Gasweiche (15) aufweist, mit deren Hilfe regelbar ist, wie viel Verbrennungsluft über den Lufteingang (16) in den Gasmotor (4) strömt.
Verfahren zum Entgasen einer Lager- und/oder Transporteinrichtung für Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase, beispielsweise eines Lagertanks (1) oder einer Pipeline, wobei die Lager- und/oder Transporteinrichtung mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) mit einer mobilen thermischen Behandlungseinheit für das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung, zu entfernende Gas verbunden wird, und wobei anschließend das Gas mittels einer Fördereinrichtung (14) aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernt und der Behandlungseinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Behandlungseinheit einen Gasmotor (4) und einen mit dem Gasmotor (4) in Wirkverbindung stehenden Stromgenerator (5) umfasst, und dass das aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernte Gas wenigstens teilweise innerhalb des Gasmotors (4) verbrannt wird, wobei der Gasmotor (4) den Stromgenerator (5) antreibt und mit Hilfe des Stromgenerators (5) elektrische Energie erzeugt wird.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasmotor (4) aus einem Brennstofftank (9) ein zusätzlicher Brennstoff, insbesondere Brenngas oder Dieselkraftstoff, zugeführt wird und dass das Verhältnis zwischen dem dem Gasmotor (4) über die Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) zugeführten Gas und dem dem Gasmotor (4) aus dem Brennstofftank (9) zugeführten zusätzlichen Brennstoff, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Luft, die dem Gasmotor (4) für die Verbrennung des aus der Lager- und/oder Transporteinrichtung entfernten Gases bzw. des zusätzlichen Brennstoffs zugeführt wird, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das entfernte Gas über eine Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) teilweise einer zusätzlichen mobilen Verbrennungsanlage (13) zugeführt wird, die mit der Lager und/oder Transporteinrichtung und/oder der mobilen Behandlungseinheit in Verbindung steht.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Verbrennungsanlage (13) mit Hilfe einer Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) mit der Lager- und/oder Transporteinrichtung verbunden wird, wobei die Rohr- und/oder Schlauchleitung (2) eine Strömungsweiche (12) umfasst, die, insbesondere über eine weitere Rohr- und/oder Schlauchleitung (2), mit der Behandlungseinheit verbunden wird.
Verfahren gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Strömungsweiche (12) das mengenmäßige Verhältnis zwischen dem der mobilen Behandlungseinheit und dem der mobilen Verbrennungsanlage (13) zugeführten Gases, insbesondere automatisch und vorzugsweise in Abhängigkeit des mengenmäßigen Anteils brennbarer Bestandteile in dem entfernten Gas, geregelt wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Stromgenerator (5) erzeugte elektrische Energie in einem Stromspeicher, insbesondere in Form einer wiederaufladbaren Batterie (6), zwischengespeichert wird.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (14) und/oder die mobile Verbrennungsanlage (13) mit Hilfe des Stromgenerators (5) und/oder des Stromspeichers mit elektrischer Energie versorgt wird.