DE102016107468B9

DE102016107468B9 - Verfahren und Anlage zur Nutzung eines von einer Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgases

Info

Publication number: DE102016107468B9
Application number: DE102016107468.3A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Brüggemeier
Original assignee: Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Current assignee: Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-04-23
Also published as: EP3446057A1; WO2017182250A1; US20190137173A1; DE102016107468B3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung eines aus druckbeaufschlagtem Zielgas (ZG) bestehenden Zielgasstroms (Z), der von einer kontinuierlich betriebenen Gaszerlegeeinrichtung (2) bereitgestellt wird, wobei mit dem Zielgasstrom (Z) ein Zielverbraucher (4) versorgt wird, der den Zielgasstrom (Z) diskontinuierlich abnimmt, so dass zeitweise ein vom Zielverbraucher (4) nicht abgenommener überschüssiger Zielgasstrom (Zue) anfällt, sowie eine Anlage zur Versorgung eines Zielverbrauchers (4). Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Anlage lassen sich die bei einer Gaszerlegeanlage anfallenden überschüssigen Zielgase und optional zusätzlich entstehenden Abfallgase ressourcenschonend nutzen. Dies wird dadurch erreicht, dass der überschüssige Zielgasstrom (Zue) als Treibgas einem Verdichter (7) zugeführt wird, der ein anderes Gas (G) komprimiert und als Druckgas in eine Druckgasleitung (11) speist, über die es einem anderen Verbraucher (12, 13, 14) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung eines aus druckbeaufschlagtem Zielgas bestehenden Zielgasstroms, der von einer kontinuierlich betriebenen Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellt wird, wobei mit dem Zielgasstrom ein Zielverbraucher versorgt wird, der den Zielgasstrom diskontinuierlich abnimmt, so dass zeitweise ein vom Zielverbraucher nicht abgenommener überschüssiger Zielgasstrom abfällt.
Ebenso betrifft die Erfindung eine Anlage zur Versorgung eines Zielverbrauchers mit einem druckbeaufschlagten Zielgasstrom und eines anderen Verbrauchers mit einem anderen Druckgas. Dabei umfasst die Anlage eine Gaszerlegeeinrichtung, die einen Zielgasstrom für einen diesen Zielgasstrom diskontinuierlich abnehmenden Zielverbraucher bereitstellt, so dass bei der Gaszerlegeeinrichtung ein überschüssiger Zielgasstrom anfällt. Des Weiteren umfasst eine solche Anlage einen druckgasbetriebenen Verdichter zum Verdichten und Einspeisen des komprimierten Druckgases in eine zu dem anderen Verbraucher führenden Druckgasleitung.
In einer Gaszerlegeeinrichtung wird ein Gasgemisch in ein Zielgas sowie ein Abgas zerlegt. Ein Beispiel für eine solche Gaszerlegeeinrichtung sind Anlagen zur Luftzerlegung, im englischen Sprachgebrauch ”Air Separation Unit” (ASU) genannt. Solche Luftzerlegungsanlagen trennen die Umgebungsluft in ihre Hauptkomponenten Stickstoff und Sauerstoff. Je nach Einsatzgebiet können solche Luftzerlegungsanlagen aber aus der Umgebungsluft auch Argon oder andere Edelgase gewinnen.
Im großtechnischen Maßstab eingesetzt werden Luftzerlegeanlagen, die auf der Basis der sogenannten kryogenen Destillation oder Tieftemperaturdestillation arbeiten (”Linde-Verfahren”). Dieses Verfahren liefert als Zielgas druckbeaufschlagten Sauerstoff. Daneben fällt als ”Abfallgas” des Sauerstoff-Gewinnungsprozesses ein Gasstrom an, der den Luftstickstoff und die sonstigen in der Luft enthaltenen, im jeweiligen Zerlegeprozess nicht separierten Gase enthält.
Anlagen dieser Art werden beispielsweise im Umfeld der Erzeugung von Eisen- oder Stahlschmelzen, aber auch bei vielen anderen Prozessen, bei denen reiner Sauerstoff in größeren Mengen benötigt wird, eingesetzt. So wird beispielsweise für das so genannte ”Frischen” Sauerstoff auf oder in die jeweilige Schmelze geblasen, um den Kohlenstoffgehalt der Schmelze oder unerwünschte Eisenbegleiter durch Oxidation zu beseitigen.
Ein grundsätzliches Problem besteht bei Gaszerlegeeinrichtungen der hier in Rede stehenden Art darin, dass sie in der Regel kontinuierlich betrieben werden, weil beim Hochfahren solcher Anlagen hohe Energie- und Zeitaufwände entstehen. Gaszerlegeanlagen produzieren daher laufend einen optimalerweise konstanten Zielgasstrom. Dieser ist beim Verlassen der Gaszerlegeanalge mit hohem Druck beaufschlagt.
Der kontinuierlichen Bereitstellung des Zielgasstroms steht ein in der Regel diskontinuierlicher, d. h. zeitlich schwankender Bedarf auf Seiten des Zielverbrauchers gegenüber. Der zeitweise nicht oder nicht vollständig überschüssige Zielgasstrom kann zwar in Pufferspeichern zwischengespeichert werden, um für Bedarfsspitzen bereitgehalten zu werden. Jedoch sind der Aufwand für eine solche Zwischenspeicherung und die dabei anfallenden Energieverluste beträchtlich.
Es sind verschiedene Vorschläge bekannt, die bei kontinuierlich betriebenen Gaszerlegeanlagen anfallenden überschüssigen Zielgas- und Abfallgasströme im Sinne einer Ressourcenschonung sinnvoll zu nutzen.
Ein Beispiel für diese Vorschläge ist die in der US 2012/0032378 A1 beschriebene Integration einer Luftzerlegungsanlage in einen Roheisenerzeugungsprozess. In diesem Prozess stellt die Luftzerlegungsanlage Sauerstoff zum Einblasen in einen Hochofen bereit. Der vom Hochofen zeitweise nicht oder nur teilweise abgenommene überschüssige Sauerstoffstrom wird in einen Dampferzeuger geleitet, um die Effektivität der dort zur Erzeugung der benötigten Wärme durchgeführten Verbrennung der bei der Roheisengewinnung anfallenden Prozessgase zu verbessern. Gleichzeitig wird der im Luftzerlegeprozess als Abfallgas anfallende druckbeaufschlagte Stickstoff einerseits einer Kohleeinblaseinrichtung zugeführt und andererseits zur Unterstützung des Antriebs einer Gasturbine genutzt, die einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik ist die Aufgabe entstanden, ein vereinfachtes und für eine breitere Verwendung geeignetes Verfahren und eine ebenso beschaffene Anlage vorzuschlagen, mit der sich die bei einer Gaszerlegeanlage anfallenden überschüssigen Zielgase und optional zusätzlich entstehenden Abfallgase ressourcenschonend nutzen lassen.
Die Erfindung hat zur Lösung dieser Aufgabe das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 9 angegebene Anlage vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nutzung eines aus druckbeaufschlagtem Zielgas bestehenden Zielgasstroms geht wie der eingangs erläuterte Stand der Technik davon aus, dass der Zielgasstrom von einer kontinuierlich betriebenen Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellt wird. Jedoch nimmt ein mit dem Zielgasstrom versorgter Zielverbraucher diesen Zielgasstrom nur diskontinuierlich ab, so dass zeitweise ein vom Zielverbraucher nicht abgenommener überschüssiger Zielgasstrom anfällt.
Erfindungsgemäß wird nun der überschüssige Zielgasstrom als Treibgas einem Verdichter zugeführt, der ein anderes Gas komprimiert und als Druckgas in eine Druckgasleitung speist, über die es einem anderen Verbraucher zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird somit die Treibseite eines Verdichters, der ein sich vom Zielgasstrom unterscheidendes ”anderes Gas” komprimiert und in eine allgemeine Druckgasleitung einspeist, mit dem überschüssigen Zielgasstrom versorgt. ”Überschüssig” umfasst hier sowohl den Fall, dass der Zielverbraucher kein Zielgas von der Gaszerlegeeinrichtung abnimmt, also der überschüssige Zielgasstrom gleich dem von der Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgasstrom ist, auch den Fall, dass nur eine reduzierte Menge des Zielgasstroms vom Zielverbraucher abgenommen wird, also nur ein Teilstrom des von der Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgasstroms als überschüssiger Zielgasstrom anfällt.
In entsprechender Weise umfasst eine erfindungsgemäße Anlage, die einen Zielverbraucher mit einem druckbeaufschlagten Zielgasstrom und einen anderen Verbraucher mit einem anderen Druckgas versorgt, eine Gaszerlegeeinrichtung, die einen Zielgasstrom für einen diesen Zielgasstrom diskontinuierlich abnehmenden Zielverbraucher bereitstellt, so dass bei der Gaszerlegeeinrichtung ein überschüssiger Zielgasstrom anfällt, und einen druckgasbetriebenen Verdichter zum Verdichten und Einspeisen des komprimierten Druckgases in eine zu dem anderen Verbraucher führenden Druckgasleitung. Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Anlage der Verdichter antriebsseitig mittels einer Treibgasleitung mit einem Auslass der Gaszerlegeeinrichtung verbunden, über den der überschüssige Zielgasstrom als Treibgas zu einem Treibgasanschluss des Verdichters strömt.
Der mit hohem Druck von der Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellte überschüssige Zielgasstrom wird so auf effektive Weise dazu genutzt, ein an anderer Stelle benötigtes Druckgas zu erzeugen, welches beispielsweise in großen Mengen oder mit einem niedrigeren Druckniveau an anderer Stelle des jeweiligen Anlagenverbunds benötigt wird, zu dem auch die Gaszerlegeeinrichtung und der Zielverbraucher gehören. Der große Vorteil dieser erfindungsgemäßen Verkopplung besteht darin, dass die im überschüssigen Zielgasstrom gespeicherte Energie für den Verdichter genutzt wird und gleichzeitig der überschüssige Zielgasstrom über den Verdichter entspannt wird. Auf diese Weise kann der überschüssige Zielgasstrom, abhängig von der Art des Gases, aus dem er besteht, direkt einer Weiterverwendung zugeführt werden, für die er mit einem niedrigeren Druckniveau benötigt wird.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung dann aus, wenn das überschüssige Zielgas nicht nur zum Antrieb des Verdichters genutzt, sondern zusätzlich auch in die vom Verdichter gespeiste Druckleitung eingebracht wird. Der überschüssige Zielgasstrom kann dazu nach oder beim Durchleiten durch den Verdichter mit dem vom Verdichter zu komprimierenden anderen Gas oder dem vom Verdichter komprimierten Druckgas vermischt werden.
Dies kann, abhängig vom jeweiligen Druckniveau, auf dem sich das überschüssige Zielgas beim Verlassen des Verdichters noch befindet oder auf das das vom Verdichter zu komprimierende Gas durch den Verdichter gebracht wird, dadurch erfolgen, dass das Zielgas in Strömungsrichtung nach dem Verdichter in das in die Druckgasleitung eingespeiste Gas eingemischt wird. Auf diese Weise wird das Problem umgangen, dass sich der überschüssige Zielgasstrom in der Regel aufgrund des großen Druckunterschiedes nicht direkt in die Druckgasleitung einspeisen lässt, da dadurch der Anteil des Zielgases bzw. der dadurch verursachte Druckanstieg in der Druckluftleitung zu groß würde und die Gefahr einer Überlastung des Druckleitungssystems bestünde.
Genauso ist es möglich, das Zielgas, nachdem es über den Verdichter entspannt worden ist, der Saugseite des Verdichters zuzuführen, so dass es dort mit dem zu verdichtenden anderen Gas vermischt und die so erhaltene Gasmischung vom Verdichter verdichtet und in die Druckgasleitung eingespeist wird.
Unabhängig davon, ob die Zumischung des Zielgases zu dem in die Druckleitung einzuspeisenden anderen Gases vor der Saugseite oder nach der Druckseite des Verdichters erfolgt, kann eine erfindungsgemäße Anlage für diesen Zweck eine Mischeinrichtung umfassen, die dazu vorgesehen ist, dem in die Druckleitung einzuleitenden Zielgas- oder Abfallgasstrom ein weiteres Gas zuzumischen.
Eine weitere Möglichkeit, den überschüssigen Zielgasstrom zum Verdichten eines Gases zu nutzen und gleichzeitig in die Druckgasleitung einzuspeisen, besteht in der Wahl eines Verdichters, bei dem ein Antriebsgasstrom, hier also der überschüssige Zielgasstrom, derart in den jeweiligen Verdichter eingespeist wird, dass er als Treibgas das an der Saugseite des Verdichters anstehende, zu komprimierende Gas mitnimmt und dieses in Folge der Druckdifferenz komprimiert, die zwischen dem Treibgas und zu komprimierenden Gas besteht. Die Vermischung von überschüssigem Zielgas mit dem im Verdichter komprimierten anderen Gas erfolgt dann im Verdichter selbst.
Das Prinzip eines solchen für die erfindungsgemäßen Zwecke geeigneten Gasstrahl-Kompressors ist in der DE 91 01 135 U1 beschrieben. Erfindungsgemäß weist dabei der Verdichter eine Saugseite, eine Treibseite und eine Austrittseite auf. Die Saugseite ist dabei die Seite des Verdichters, welcher das zu komprimierende Gas zugeführt wird. Die Austrittseite ist dementsprechend die Seite des Verdichters, an welcher das im Verdichter komprimierte Gas abströmt. Als Treibseite des Verdichters wird erfindungsgemäß die Seite des Verdichters bezeichnet, über welche das Treibgas zugeführt wird. Der Verdichter weist demnach zwei Eingangsvolumenströme auf: den treibseitig sowie den saugseitig zugeführten Volumenstrom. Der Verdichter verdichtet das saugseitig zugeführte Gas über die vorliegende Druckdifferenz zwischen komprimiertem Treibgas und saugseitig anliegendem entspannten Gas.
Als besonders effektiv erweist sich die erfindungsgemäße Nutzung eines bei einer Gaszerlegeeinrichtung anfallenden überschüssigen Zielgasstroms dann, wenn es sich bei der Gaszerlegeeinrichtung um eine konventionelle Luftzerlegeeinrichtung handelt, die aus der Umgebungsluft Sauerstoff als Zielgas gewinnt.
Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Gaszerlegeanlagen anwenden und zwar unabhängig davon, ob jeder der durch die Zerlegung gewonnen Gasströme (jeweils) einem Zielverbraucher zugeführt wird oder ein oder mehrere dieser Gasströme beim Zerlegeprozess als Abfallgasströme abfallen, für die kein Zielverbraucher vorhanden ist.
Im Fall, dass im Zerlegeprozess ein Abfallgasstrom abfällt, so kann es zweckmäßig sein, das Abfallgas in einem Druckspeicher zu sammeln und bedarfsweise zum Antrieb des Verdichters zu nutzen. Auf diese Weise kann das Abfallgas als Puffer für die Zeit genutzt werden, in der aufgrund eines großen Bedarfs beim Zielverbraucher kein für den Betrieb des Verdichters ausreichender überschüssiger Zielgasstrom zur Verfügung steht. Der in der Regel ebenfalls mit hohem Druck anfallende Abfallgasstrom wird bei dieser Ausgestaltung somit in einen Druckspeicher geleitet, das Abfallgas dort gespeichert und dann bedarfsweise zum Antrieb des Verdichters genutzt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass durch den Speicher der Verdichter vom Luftzerlegeprozess getrennt werden kann.
Zu diesem Zweck kann bei einer erfindungsgemäßen Anlage ein Speicher vorgesehen sein, der an einen Auslass der Gaszerlegeeinrichtung für ein beim Gaszerlegeprozess anfallendes Abfallgas angeschlossen ist.
Soll das Abfallgas ebenfalls für die Verdichtung des anderen Gases nutzbar sein, so kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass der Speicher über eine Versorgungsleitung zusätzlich mit der Antriebsseite des Verdichters verbunden und ein Ventil vorgesehen ist, welches die Versorgungsleitung bedarfsweise freigibt, um den Verdichter mittels des in dem Speicher gespeicherten Abfallgases anzutreiben.
Abhängig von seiner Art und der Art des in die Druckgasleitung einzuspeisenden, von dem Verdichter zu verdichtenden anderen Gases kann es ebenfalls zweckmäßig sein, das Abfallgas mit dem vom Verdichter zu komprimierenden anderen Gas oder dem vom Verdichter komprimierten Druckgas zu vermischen.
Um die Mischung von Abfallgas mit dem anderen Gas und dem optional ebenfalls zugemischten überschüssigen Zielgas zu ermöglichen, kann der Speicher auslassseitig mit der Saugseite des Verdichters oder mit der Druckgasleitung verbunden sein, um bedarfsweise Abfallgas in den vom Verdichter zu komprimierenden Gasstrom oder in den vom Verdichter komprimierten Druckgasstrom zu mischen.
Unabhängig davon, wo das Zumischen vorgenommen wird, erweist sich die Einmischung von Ziel- oder Abfallgas in das andere Gas als besonders ressourcenschonend. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Zumischung von Zielgas und Abfallgas gleichzeitig erfolgt. Durch Einstellung eines bestimmten Mischungsverhältnisses von zugemischtem Ziel- und Abfallgas kann das als Druckgas in die Druckgasleitung eingespeiste, aus Zielgas, Abfallgas und dem anderen Gas gebildete Gasgemisch für die jeweiligen Verwendungszwecke optimierte Eigenschaften besitzen oder so zumindest zusammengesetzt sein, dass es trotz der Zumischung von Zielgas oder Abfallgas zumindest keine negativen Auswirkungen auf den oder die anderen mit dem dann in die Druckleitung eingespeisten Druckgasgemisch betriebenen Verbraucher hat und sich so die dem Ziel- und Abfallgas innewohnende Energie optimiert nutzen lässt. Bei einer erfindungsgemäßen Anlage kann das Zumischen von überschüssigem Zielgas und Abfallgas dadurch ermöglicht werden, dass die Anlage eine Mischeinrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, dem in die Druckleitung einzuleitenden Zielgas- oder Abfallgasstrom ein weiteres Gas zuzumischen.
Bei einer Mischung vor oder in dem Verdichter ist es selbstverständlich möglich, die Anteile der zugemischten Ziel- und Abfallgase am vom Verdichter zu verdichtenden Gasgemisch soweit zu erhöhen, dass zumindest zeitweise nahezu kein oder gar kein anderes Gas mehr benötigt wird, um den in die Druckleitung eingespeisten Druckgasstrom zu erzeugen.
Ebenso ist es selbstverständlich möglich, das eine Gas, also beispielsweise nur das Abfallgas oder nur das überschüssige Zielgas, vor oder im Verdichter zuzumischen, während das jeweils andere Gas nach dem Verdichter dem Druckgas zugemischt wird.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die Möglichkeit der Zumischung von Ziel- oder Abfallgas vor, in oder nach dem Verdichter aus, wenn es sich bei dem Zielgas um Sauerstoff und bei dem vom Verdichter zu verdichtenden anderen Gas um Umgebungsluft handelt und wenn das Abfallgas aus den anderen in der Umgebungsluft enthaltenen Gasen, insbesondere Stickstoff, besteht. Soll nur der überschüssige Sauerstoff-Zielgasstrom dem anderen Gas (Umgebungsluft) zugemischt werden, so kann die zugemischte Sauerstoffmenge so begrenzt werden, dass ein hinsichtlich der Korrosion oder Oxidation von Maschinen- und Leitungsteilen möglicherweise kritischer Sauerstoffanteil im in die Druckleitung eingespeisten Druckgas nicht überschritten wird. Eine typische Grenze kann hier ein Sauerstoffanteil von 30 Vol.-% sein. Wird gleichzeitig auch noch Stickstoff zugemischt, so kann eine Gasmischung erzeugt werden, die eine der Umgebungsluft ähnliche Zusammensetzung hat, wobei auch hier der jeweils im Überschuss vorhandene Anteil an Zielgas- oder Abfallgas bis zu einer unschädlichen Grenze erhöht werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß optional vorgesehenen Zumischung von überschüssigem Sauerstoff-Zielgas oder aus Stickstoff und optional den anderen Gasbestandteilen der Umgebungsluft bestehenden Abfallgas besteht darin, dass der Aufwand für eine im Bereich der Drucklufterzeugung übliche Partikelfilterung, Trocknung und Ölabscheidung reduziert wird, da sowohl das Abfallgas als auch das Zielgas diese Arbeitsgänge bereits in der Gaszerlegeeinrichtung durchlaufen haben.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 eine Anlage zur Versorgung eines Zielverbrauchers mit einem druckbeaufschlagten Zielgasstrom und eines anderen Verbrauchers mit einem anderen Druckgas;
2 ein Diagramm, das die Komponenten des erfindungsgemäßen Verfahrens und ihr Zusammenwirken darstellt.
Die in 1 dargestellte Anlage 1 zur Versorgung von einem Zielverbraucher und mindestens einem weiteren Verbraucher ist wie folgt aufgebaut:
In der Gaszerleganlage 2 wird aus der Umgebungsluft U ein aus Sauerstoff bestehender, unter hohem Druck stehender Zielgasstrom Z erzeugt. Bei dem Zerlegeprozess fällt in der Gaszerlegeanlage 2 zusätzlich ein aus den restlichen Gasbestandteilen der Umgebungsluft U, hauptsächlich aus Stickstoff, bestehender Abfallgasstrom A ab.
Der von der Gaszerlegeanlage 2 erzeugte Zielgasstrom Z wird über eine Versorgungsleitung 3 einem Zielverbraucher 4 zugeführt. Der Zielverbraucher 4 nimmt jedoch das Zielgas ZG nur diskontinuierlich ab, so dass zeitweise bei der Gaszerlegeanlage 2 ein überschüssiger Zielgasstrom Zue anfällt.
Der überschüssige Zielgasstrom Zue wird über eine Treibgasleitung 5 zum Treibgaseingang 6 eines als Gasstrahl-Kompressors ausgebildeten Verdichters 7 geführt. Der in an sich bekannter Weise ausgebildete, handelsübliche Verdichter 7 umfasst eine Mischkammer 8 mit einem Sauganschluss 9 und eine Düseneinrichtung 10, über die der überschüssige Zielgasstrom Zue in die Mischkammer 8 eingebracht wird. Die Düseneinrichtung 10 ist so ausgebildet, dass der ausgebrachte überschüssige Zielgasstrom Zue mit hoher Geschwindigkeit in die Mischkammer 8 eintritt, ein am Sauganschluss 9 anstehendes anderes Gas G mitreißt und anschließend in eine trichterförmig zulaufende, in Strömungsrichtung des in die Mischkammer 8 eintretenden überschüssigen Zielgasstroms Zue trichterartig konisch zulaufende Verdichterkammer 10a eintritt, in der das aus Zielgasstrom Zue und dem anderen Gas G gebildete Gasgemisch komprimiert wird, so dass es als Druckgas DG in eine Druckgasleitung 11 gespeist wird. Sollte sich herausstellen, dass die Leistung des Verdichters 7 nicht ausreicht, kann er in Serie mit einem konventionellen Verdichter angeordnet werden, der die gegebenenfalls noch erforderliche Fertigverdichtung des Druckgas DG auf den jeweils vorgeschriebenen Druck vornimmt.
Die Druckgasleitung 11 versorgt verschiedene andere Verbraucher 12, 13, 14 mit Druckgas DG. Für den Fall, dass kein für den Betrieb des Verdichters 7 ausreichender überschüssiger Zielgasstrom Zue zur Verfügung steht, wird Druckgas DG über einen konventionellen Kompressor 15 in die Druckgasleitung 11 gespeist.
Das am Sauganschluss 9 des Verdichters 7 anstehende andere, d. h. getrennt vom überschüssigen Zielgasstrom Zue zugeführte, Gas G ist aus Abfallgas AG und Umgebungsluft U gemischt. Dazu ist eine an den Sauganschluss 9 angeschlossene Mischeinrichtung 16 vorgesehen, die Umgebungsluft U mit einem Abfallgasstrom A' in einem bestimmten Mischungsverhältnis mischt. Das Mischungsverhältnis wird dabei in Abhängigkeit vom in den Verdichter 7 geleiteten überschüssigen Zielgasstrom Zue so eingestellt, dass einerseits ein ausreichend großer Druckgasstrom D in die Druckgasleitung 11 gelangt und andererseits das als Druckgasstrom D in die Druckgasleitung 11 gespeiste Druckgas DG einen Sauerstoffanteil aufweist, beispielsweise zwischen dem Sauerstoffanteil der normalen Luft und 30 Vol.-%. Steht ein ausreichend großer Abfallgasstrom A' zur Verfügung, kann die Menge an zugemischter Umgebungsluft U auf ”0%” zurückgefahren werden. Ebenso kann der Sauerstoffanteil des Druckgases DG deutlich höher eingestellt werden, wenn die Korrosionsbeständigkeit des Druckgasleitungssystems 11, durch das das Druckgas DG strömt, und die mit dem Druckgas DG versorgten Verbraucher 13 dies erlauben.
Der Abfallgasstrom A' gelangt zu der Mischeinrichtung 16 über eine Leitung 19, die an einen Ausgang eines Speichers 17 angeschlossen ist. Der Speicher 17 wird von der Gaszerlegeeinrichtung 2 über eine Versorgungsleitung 18 mit dem Abfallgasstrom A gespeist. Über eine an einen weiteren Ausgang des Speichers 17 angeschlossene Versorgungsleitung 20 kann ein weiterer oder können mehrere weitere Verbraucher 21 mit dem Abfallgas AG versorgt werden. Durch den Speicher 17 ist die Gaszerlegeeinrichtung 2 von der Antriebsseite des Verdichters 7 entkoppelt.
2 verdeutlicht den Ablauf des erfindungsgemäßen, beispielsweise auf einer Anlage der in 1 dargestellten Art durchgeführten Verfahrens in einer allgemeinen Form.
Ein Gasgemisch U (Umgebungsluft) wird in der Gaszerlegeeinrichtung 2 in komprimiertes Zielgas ZG und Abfallgas AG zerlegt.
Das Abfallgas AG wird jedoch nicht ungenutzt in die Umgebung abgeblasen, sondern im Speicher 17 zwischengespeichert.
Über den Speicher 17 kann ein weiterer Verbraucher 21 mit Abfallgas AG versorgt werden.
Zusätzlich wird Abfallgas AG aus dem Speicher 17 der Mischeinrichtung 16 zugeführt. Dort wird in Abhängigkeit von in den Verdichter 7 eingebrachten überschüssigen Zielgasstrom Zue eine Gasmischung G so eingestellt, dass die Zusammensetzung des in die Druckgasleitung 11 gelangenden Druckgases DG einer Sollvorgabe entspricht. Reicht der hierzu an der Mischeinrichtung 16 anstehende Abfallgasstrom A' nicht aus, so wird dem Abfallgasstrom A' Umgebungsluft U in der Mischeinrichtung 16 zugemischt.
Die Gasmischung G wird im Verdichter 7 zum Druckgas DG verdichtet, das als Druckgasstrom D in die Druckgasleitung 11 geleitet wird und die anderen Verbraucher 12–14 versorgt.
Reicht der zur Verfügung stehende überschüssige Zielgasstrom Zue nicht für die Erzeugung eines ausreichend großen Druckgasstroms D aus, so wird über den Kompressor 15 zusätzlich Druckgas DG in die Druckgasleitung 11 gefördert.
Bezugszeichenliste

1: Anlage
2: Gaszerlegeanlage
3: Versorgungsleitung
4: Zielverbraucher
5: Treibgasleitung
6: Treibgaseingang
7: Verdichter (Gasstrahl-Kompressor)
8: Mischkammer
9: Sauganschluss
10: Düseneinrichtung
10a: Verdichterkammer
11: Druckgasleitung
12–14: andere Verbraucher
15: Kompressor
16: Mischeinrichtung
17: Speicher
18: Versorgungsleitung
19: Leitung
20: Versorgungsleitung
21: weitere(r) Verbraucher
A: Abfallgasstrom
A': Abfallgasstrom
AG: Abfallgas
D: Druckgasstrom
DG: Druckgas
G: anderes Gas
U: Umgebungsluft
Z: Zielgasstrom
ZG: Zielgas
Zue: Zielgasstrom

Claims

Verfahren zur Nutzung eines aus druckbeaufschlagtem Zielgas (ZG) bestehenden Zielgasstroms (Z), der von einer kontinuierlich betriebenen Gaszerlegeeinrichtung (2) bereitgestellt wird, wobei mit dem Zielgasstrom (Z) ein Zielverbraucher (4) versorgt wird, der den Zielgasstrom (Z) diskontinuierlich abnimmt, so dass zeitweise ein vom Zielverbraucher (4) nicht abgenommener überschüssiger Zielgasstrom (Zue) anfällt, dadurch gekennzeichnet, dass der überschüssige Zielgasstrom (Zue) als Treibgas einem Verdichter (7) zugeführt wird, der ein anderes Gas (G) komprimiert und als Druckgas (DG) in eine Druckgasleitung (11) speist, über die es einem anderen Verbraucher (12, 13, 14) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) ein Gasstrahl-Kompressor ist, dessen Treibseite (6) der überschüssige Zielgasstrom (Zue) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielgas (ZG) Sauerstoff ist, der durch Zerlegung von Umgebungsluft (U) von der Gaszerlegeeinrichtung (2) gewonnen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überschüssige Zielgasstrom (Zue) nach oder beim Durchleiten durch den Verdichter (7) mit dem vom Verdichter (7) zu komprimierenden anderen Gas oder dem vom Verdichter (7) komprimierten Druckgas (DG) vermischt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung des Zielgases (ZG) in der Gaszerlegeeinrichtung (2) ein Abfallgasstrom (A) abfällt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfallgasstrom (A) in einen Druckspeicher (17) geleitet, das Abfallgas (AG) dort gespeichert und das Abfallgas (AG) bedarfsweise zum Antrieb des Verdichters (7) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfallgas (AG) mit dem vom Verdichter (7) zu komprimierenden anderen Gas (G) oder dem vom Verdichter (7) komprimierten Druckgas (DG) vermischt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl überschüssiges Zielgas (ZG) als auch Abfallgas (AG) in einem bestimmten Mischungsverhältnis mit dem vom Verdichter (7) zu komprimierenden anderen Gas (U) oder dem vom Verdichter (7) komprimierten Druckgas (DG) vermischt wird.
Anlage (1) zur Versorgung eines Zielverbrauchers (4) mit einem druckbeaufschlagten Zielgasstrom (Z) und eines anderen Verbrauchers (12, 13, 14) mit einem anderen Druckgas (DG), wobei die Anlage (1) – eine Gaszerlegeeinrichtung (2), die einen Zielgasstrom (Z) für einen diesen Zielgasstrom (Z) diskontinuierlich abnehmenden Zielverbraucher (4) bereitstellt, so dass bei der Gaszerlegeeinrichtung (2) ein überschüssiger Zielgasstrom (Zue) anfällt, und – einen druckgasbetriebenen Verdichter (7) zum Verdichten und Einspeisen des komprimierten Druckgases (DG) in eine zu dem anderen Verbraucher (12, 13, 14) führenden Druckgasleitung (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) antriebsseitig mittels einer Treibgasleitung (5) mit einem Auslass der Gaszerlegeeinrichtung (2) verbunden ist, über den der überschüssige Zielgasstrom (Zue) als Treibgas zu einem Treibgasanschluss (6) des Verdichters (7) strömt.
Anlage (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) ein Gasstrahl-Kompressor ist.
Anlage (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Speicher (17) umfasst, der an einen Auslass der Gaszerlegeeinrichtung (2) für ein beim Gaszerlegeprozess anfallendes Abfallgas (AG) angeschlossen ist.
Anlage (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (17) über eine Versorgungsleitung (19) mit der Antriebsseite des Verdichters (7) verbunden ist und dass ein Ventil vorgesehen ist, welches die Versorgungsleitung (19) bedarfsweise freigibt, um den Verdichter (7) mittels des in dem Speicher (17) gespeicherten Abfallgases (AG) anzutreiben.
Anlage (1) nach einem der Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (17) auslassseitig mit der Saugseite (9) des Verdichters (7) oder mit der Druckgasleitung (11) verbunden ist, um bedarfsweise Abfallgas (AG) in den vom Verdichter (7) zu komprimierenden Gasstrom (G) oder in den vom Verdichter (7) komprimierten Druckgasstrom (D) zu mischen.
Anlage (1) nach einem der Ansprüche 9–13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischeinrichtung (16) umfasst, die dazu vorgesehen ist, dem in die Druckleitung (11) einzuleitenden Zielgas- (Z) oder Abfallgasstrom (A) ein weiteres Gas (U) zuzumischen.