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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Abfackeln von brennbarem Gas
und Verfahren zum Betrieb dieser Anlage nach den Oberbegriffen der
Ansprüche
8 und 9.
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In
Raffinerien und petrochemischen Anlagen etwa fallen brennbare Abgase
an, die wegen Ihrer Zusammensetzung oder wegen ihres unregelmäßigen Anfalls
nicht weiter verarbeitet werden können. Diese Abgase werden im
Allgemeinen in Fackelbrennern verbrannt. Dabei besteht die Anforderung
an die Fackelanlage, die teilweise sehr unterschiedlich großen Gasmengen
abzufackeln.
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Eine
Fackelanlage der genannten Art ist nach
DE 26 54 369 C2 bekannt.
Die Anlage weist einen Fackelbrenner und einem Zusatzbrenner auf, der
vom Fackelbrenner räumlich
getrennt ist. Über ein
Rohrleitungs- und Ventilsystem wird das Gas im Falle größerer Gasmengen
in den Fackelbrenner und im Falle kleiner Gasmengen in den Zusatzbrenner gleitet.
Beim Betrieb im Falle kleiner Gasmengen wird der Fackelbrenner nicht
mehr durch Verbrennungswärme
geheizt, sodass bei frostiger Witterung das Risiko der Vereisung
des Brennermundes besteht. Für
diesen Fall wird stets eine Mindestmenge Dampf in die Fackel eingeblasen
um der Vereisung vorzubeugen. Bei dieser Lösung muss also ein eigener
weiterer Brenner für
die Anlage installiert werden und der Bereitschaftsbetrieb der Fackel
benötigt
bei Frost stets eine gewisse Menge Dampf.
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Aus
der
DE 17 51 134 A ist
ein Fackelbrenner zur rußfreien
Verbrennung von Kohlenwasserstoffe oder rußbildende organische Verbindungen enthaltenden
Gasen und Dämpfen
bekannt, der aus einem Mischrohr mit Luftöffnungen am unterem Eingang
sowie Dampfdüsen
am oberen Ausgang und einer Gasaustrittsdüse besteht. Die Gasaustrittsdüse ist von
einer
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Inertgasdüse umgeben,
in den Luftöffnungen befinden
sich Treibdüsen,
neben dem oberen Brennermund sind Halteflammenbrenner und seitlich
neben den Halteflammenbrennern Dampfdüsen angeordnet. In der
GB 798 979 A ist
ein Abgas-Fackelbrenner beschrieben, bei dem der Brennermund von mehreren
Sparbrennern für
die Entzündung
der Abgase umgeben ist. Bei dem in der
US 32 73 627 beschriebenen Fackelbrenner
ist jeweils ein Zündbrenner
für die
in dem Fackelbrenner angeordneten Abgas führenden Rohre vorgesehen. Gegenstand
der
US 45 73 906 ist
ein Abgas-Fackelbrenner mit mindestens einem an der Ausströmöffnung liegenden
mit einer Zündbrennstoffleitung
verbundenen Zündbrenner.
Der Fackelkamin hat eine außenliegende Schutzabdeckung
aus feuerfestem Material, innerhalb der die Zündstoffbrennleitung angeordnet
ist.
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Auch
bekannt sind Fackelbrenner, bei denen die kleinen Gasmengen in gleicher
Betriebsart wie die größeren Gasmengen
in der Fackel verbrannt werden. Da jedoch ein Fackelbrenner für große bis hin
zur maximal anfallenden Gasmenge ausgelegt ist, findet die Verbrennung
der kleinen Gasmengen nur unvorteilhaft statt. Diese Kleinmengen
verbrennen unterhalb des Brennermundes unterstöchiometrisch unter starker
Rußbildung
und schädigen
die Brennerseitenwände
von innen durch Aufkohlung und kaum abführbare Wärmeentwicklung: Daher sind
die letztgenannten Fackelbrenner mit keramischen Brennerauskleidungen
versehen, um zumindest die Standzeit des Brennermundes zu erhöhen. Diese
Kacheln sind aufgrund Witterungseinflüssen und aufgrund schockartiger
Wärmebelastung
im Abblasefall problematisch.
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Gemeinsam
ist dem Stand der Technik, dass er aufwendig und teuer ist. Dies
ist nachteilig.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und Verfahren
für unterschiedliche
Abgasmengen so weiter zu entwickeln, dass die Anlage preiswert erstellt
und mit optimierter Standzeit preiswert betrieben werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 bestimmte Anlage ebenso wie
durch die in Anspruch 8 und 9 bestimmten Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Erfindungsgemäß ist die
Aufgabe bei einer Anlage zum Abfackeln von brennbaren Gasen gelöst, die
einen Fackelbrenner, der mit einer Gasquelle des brennbaren Gases
verbindbar ist und einen Brennermund aufweist, aus dem das brennbare
Gas ausströmt,
wobei im Brennermund mindestens ein Düsenrohr zur Dampf- und Dampf/Luftgemischeindüsung in das
brennbare Gas im Bereich des Brennermundes angeordnet ist, und wobei
mindestens ein Düsenrohr
einen Zusatzbrenner enthält,
der über eine
Bypassleitung mit der Gasquelle für im Vergleich zum Fackelbrenner
geringen Gasmengen des brennbaren Gases verbindbar ist, wobei ein
Zusatzbrenner im Bereich des Brennermundes angeordnet ist. Bereich
des Brennermundes ist hier der Raum innerhalb des Mündungsrohres
samt dem Mündungsrohr selbst
und der Raum zwischen Mündungsrohr
und äußerer Verkleidung
des Mündungsrohres.
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Dabei
sind ein einziger oder mehrere Zusatzbrenner denkbar. Im Falle mehrerer
Zusatzbrenner ist ein Zuschalten oder Abschalten eines jeweils weiteren
Zusatzbrenners je nach Gasmenge vorteilhaft. Die Gasquelle ist mit
dem Fackelbrenner und dem Zusatzbrenner über Rohrleitungen und Ventile
in üblicher
Weise verbunden. Die Rohrleitung zum Zusatzbrenner bildet die Bypassleitung.
Eine Wassertauchung zwischen den Brennern und der Gasquelle zur Verhinderung
des Flammenrückschlages
in die Gasquelle ist in ebenfalls bekannter Weise sinnvoll. Der Brennermund
ist der obere Teil des Mündungsrohres der
Brennerfackel aus dem das Gas in die Atmosphäre austritt. Die Düsenrohre
können
auch sonst wie geformte Düsenöffnungen
aus einem sonstigen mit Dampf gespeisten Hohlraum sein. Üblicherweise kann
das Mündungsrohr
innerhalb und außerhalb von
inneren und äußeren Düsenrohren
umgeben sein, um eine optimale Dampfeinströmung sowie Durchmischung des
Dampf/Gas und des Dampf/Gas/Luft-Gemisches zu gewährleisten.
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Bei
Anlagen der genannten Art wird üblicherweise
Dampf in den Gasstrom eingeblasen, der an der Mündung eines Fackelbrenners
in die Atmosphäre
austritt. Dabei wird der Dampf unter Druck über Düsenröhre in die ausströmenden Abgase
eingeleitet. Dieser dient zum einen durch seine Sogwirkung der Luftansaugung
sowie der Durchmischung und zum anderen der Vermeidung von Rußbildung.
Kohlenwasserstoffhaltige Abgase verbrennen in der Atmosphäre üblicherweise
unter Rußbildung.
Die Ursache dafür
sind Sauerstoffmangel im Flammenkern und bei hohen Temperaturen
stattfindende Crack- und Polymerisationsreaktionen. Durch die Vormischung
von Dampf unmittelbar vor dem Flammenkern zum Gas, verändern sich
die Kohlenwasserstoffe des Gases unter Hitzeeinwirkung chemisch
in Kohlenmonoxyd und Wasserstoff. Diese beiden Zwischenprodukte
verbrennen dann rauchlos zu Kohlendioxid und Wasser.
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Durch
die Anordnung des Zusatzbrenners im Bereich des Brennermundes führt dieser
mit seiner Flamme dem Brennermund der abgestellten Fackel Wärme zu.
Daher kann die Menge des zum Frostschutz einzuspeisenden Dampfs
verringert werden. Daneben verringert die bauliche Zusammenlegung von
Fackelbrenner und Zusatzbrenner die benötigten Bauteile. Insgesamt
ist so eine preiswerte Lösung möglich.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zusatzbrenner
innerhalb des Brennermundes angeordnet ist. Dadurch ist die Anlage
besonders kompakt und muss etwa an ihrer Verkleidung nicht verändert werden.
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Vorteilhafterweise
ist der Zusatzbrenner im Bereich des oberen Endes eines Düsenrohres
angeordnet.
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Dadurch
bildet das Düsenrohr
die Aufnahme für
den Zusatzbrenner. Der Zusatzbrenner kann somit auf die Dimensionen
des Düsenrohres
und umgekehrt abgestimmt sein. Auch dies ergibt Montage- und Kostenvorteile.
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Durch
die genannte Anordnung kann die Flamme in die Atmosphäre über dem
Brennermund kompakt hinein brennen. Dadurch ist ein weitgehend rußfreier
Betrieb auch ohne Dampfeindüsung
beim Zusatzbrennerbetrieb möglich.
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Darüber hinaus
kann die Verbrennung der kleinen Gasmengen im Zusatzbrenner auch
zusammen in einer Dampfatmosphäre
aus dem entsprechenden Düsenrohr
erfolgen. Dadurch ist auch die Verbrennung aus dem Zusatzbrenner
ebenso rußfrei wie
die Verbrennung beim normalen Fackelbetrieb.
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Zweckmäßigerweise
ist das den Zusatzbrenner tragende Düsenrohr innerhalb des Brennermundes
angeordnet und verläuft
dort parallel zur Achse des Mündungsrohres
bis in den Bereich dessen Mündung.
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Dadurch
kann die Ausrichtung des Zusatzbrenners in Richtung des Gasstromes
des Fackelbrenners erfolgen, womit sich die Richtungen der ausströmenden Gase
von Zusatzbrenner und Fackelbrenner kolinear ergänzen. Dies ist sinnvoll etwa im
Falle einer Restströmung
aus dem jeweils anderen Brennersystem bei einer Umschaltung.
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Besonders
vorteilhaft ist der Zusatzbrenner durch einen Ringmantel mit Düsenring
ausgeführt, der
das obere Ende des entsprechenden Düsenrohres umfasst.
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Der
Ringmantel bildet eine Ringkammer, die von der Bypassleitung mit
Gas versorgt werden kann. Die Ringkammer ist im oberen Bereich mit
mindestens einer Durchtrittsöffnung
versehen und bildet den Düsenring.
Die Ringkammer fungiert als Gasverteilungskammer, die das von der
Bypassleitung eingespeiste Gas gleichmäßig an die Düsenöffnung oder Düsenöffnungen
weiterleitet.
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Dadurch
kann der Zusatzbrenner in einfacher Weise dem entsprechenden Düsenrohr übergestülpt und
an diesem montiert werden.
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Vorzugsweise
ist der Zusatzbrenner dabei in der Nähe eines Pilotbrenners des
Fackelbrenners angeordnet. Der Pilotbrenner zündet die Fackel beim Anfahren
und im Falle eines plötzlichen
Erlöschens etwa
durch Windstoß und
ist üblicherweise
außerhalb
am oberen Rand des Mündungsrohres
platziert. Bei der vorgesehenen, räumlich ausreichend nahen Anordnung
des Zusatzbrenners zum vorhandenen Pilotbrenner des Fackelbrenners
kann dieser zur Zündung
auch des Pilotbrenners verwendet werden. Dadurch wird vorteilhafterweise
ein eigener Pilotbrenner für
den Zusatzbrenner unnötig
und eingespart.
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Im
Hinblick auf eine gute Wärmeübertragung vom
Zusatzbrenner auf die Fackel im Bereich des Mündungsraums ist dieser wärmeleitend
oder mit wärmeleitenden
Befestigungsmitten wärmeleitend mit
jenem im Bereich des Mündungsraums,
insbesondere mit dem Düsenrohr
oder einem anderen Düsenrohr
oder dem Mündungsrohr
verbunden.
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Dadurch
wird beim Betrieb des Zusatzbrenners bei Frost der Brennermund erwärmt, sodass
zur Verhinderung von Vereisung sonstige Wärmemittel, etwa die Menge des
zu diesem Zweck einzuspeisenden Dampf reduziert und eingespart werden
kann.
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Erfindungsgemäß ist des
Weiteren die oben genannte Aufgabe bei einem ersten Verfahren zum Betrieb
einer wie oben beschriebenen Anlage mit innerhalb des Brennerrohres
des Fackelbrenners angeordneten Zusatzbrenners, bei dem im Normalbetrieb
weitgehend konstant anfallende Kleinmengen im Zusatzbrenner verbrannt
werden wobei der Fackelbrenner gestoppt ist, dadurch gelöst, dass
im Abblasefall der Dampf oder das Dampf/Luftgemisch mit höherem Druck
in den Mund des Fackelbrenners geleitet wird als der Druck des Gases
an der Mündung des
Bypass im Zusatzbrenner.
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Durch
den Überdruck
des Dampf oder des Dampf/Luftgemisch an der Mündung des Bypass zum Zusatzbrenner
wird der Gasfluss über
den Bypass zum Zusatzbrenner gestoppt und der Zusatzbrenner deaktiviert.
Gegebenenfalls in den Bypass eindringender Dampf oder Dampf/Luftgemisch
kann über
Ventile dem Gasstrom vor der Fackel wieder zugeleitet werden oder über Rückschlagventile
oder eine Wassertauchung gestoppt werden. Der Betrieb des Zusatzbrenners
wird somit automatisch durch den Betrieb der Fackel gestoppt. Dadurch
entfällt eine
Regelung zur Deaktivierung des Zusatzbrenners.
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Erfindungsgemäß ist des
Weiteren die oben genannte Aufgabe bei einem zweiten Verfahren zum Betrieb
einer wie oben beschriebenen Anlage gelöst, das beim Anfall geringer
Gasmengen die Gaszuführung
des Fackelbrenners stoppt und die Dampfeindüsung bei mindestens einem Düsenrohr
mindestens teilweise aufrecht erhält und die geringen Gasmengen über eine
Bypassleitung in den Zusatzbrenner geleitet werden und der Zusatzbrenner
durch einen Pilotbrenner des Fackelbrenners gezündet wird.
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Durch
den so beschriebenen Betrieb entfalten sich die bereits oben genannten
Vorteile.
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Denkbar
ist allerdings auch, dass der Zusatzbrenner kontinuierlich mit dem
Fackelbrenner betrieben wird. Dadurch entfiele der Startvorgang
des oder der Zusatzbrenner beim Anfahren derselben.
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Günstigerweise
wird beim Betrieb des Zusatzbrenners das Gas vom Zusatzbrenner mit
dem Dampf so vermischt, dass das Gas wie oben beschrieben rußfrei verbrennt.
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Somit
ist mindestens ein Zusatzbrenner zur Verwendung in einer Anlage
vorgesehen, die einen Fackelbrenner, der mit einer Gasquelle verbindbar ist,
mit einem Brennermund, aus dem das brennbare Gas, ausströmt und mit
mindestens einem Düsenrohr
zur Dampfeindüsung
in das Gas im Bereich des Brennermundes, umfasst, wobei der Zusatzbrenner für die Anordnung
im Bereich des Brennermundes und für den Betrieb für im Vergleich
zum Fackelbrenner geringen Gasmengen vorgesehen ist.
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Durch
einen solchen Zusatzbrenner entfalten sich die bereits oben genannten
Vorteile.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen
zu einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 die
Anlage mit Fackelbrenner samt Zusatzbrenner
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2 den
Zusatzbrenner und
-
3 den
Brennermund samt Zusatzbrenner
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Die 1 zeigt
die Anlage mit Fackelbrenner (1) samt Zusatzbrenner (27)
in teilweise geschnittener seitlicher Ansicht. Zu 1 wird
die Anlage im Betrieb des Fackelbrenners beschrieben.
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Der
Fackelbrenner (1) umfasst einen Fackelkamin (2),
der aus einem Kaminrohr (3) und an seinem oberen Ende aus
einem Mündungsrohr
(4) größeren Durchmessers
besteht. Durch das Kaminrohr (3) erfolgt die Brenngaszuführung. Das
Mündungsrohr
(4) bildet mit seinem Inneren den Mündungsraum (5) und
mit seinem oberen Ende die Ebene des Brennermundes (7),
durch die der Gasstrom (6) aus dem Fackelbrenner (1)
in die Atmosphäre
austritt. Mit Brennermund (7) ist dabei der Raum in der
Nähe der Ebene
innerhalb des Mündungsraumes
und in der Nähe
dessen oberen Verlängerung
gemeint.
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Das
Mündungsrohr
(4) ist mit Abstand von einem Mantelrohr (8) umgeben,
das mit diesem einen ringförmigen
Zwischenraum (9) bildet, durch den ein Dampfstrom (10),
der mit Luft gemischt sein kann, gepresst wird. Das Mantelrohr (8)
weitet sich an seinem unteren Ende und ist nach unten hin zum Mündungsrohr
(4) mit einem Ring (12) abgeschlossen. Dadurch
bildet sich mit dem Mündungsrohr
(4) ein glockenförmiger
Zwischenraum, durch den der Dampfstrom eingeleitet wird. Dieser äußere Dampfstrom
(10) bildet beim Lastbetrieb des Fackelbrenners die äußere Dampfeindüsung um
die Fackel. Alternativ kann die äußere Dampfeindüsung auch durch äußere Düsenrohre
außerhalb
des Mündungsrohres
realisiert werden.
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Innerhalb
des Mündungsrohres
(4) im Mündungsraum
(5) sind parallel zu jenem die inneren Düsenrohre
(14) angeordnet. Die inneren Düsenrohre (14) sind
untereinander und zum Mündungsrohr
(4) hin mit wärmeleitenden
Verbindungen (39, 40) befestigt und enden mit
Ihrem oberen Ende (16) knapp unterhalb der Ebene des Brennermundes
(7). Durch die inneren Düsenrohre (14) tritt
Dampf, der mit Luft gemischt sein kann, in der Ebene des Brennermundes (7)
in Richtung des Gasstromes (6) mit diesem am Dampfaustritt
(1 7) in die Atmosphäre. Dieser innere Dampfstrom
(15) bildet die innere Dampfeindüsung der Fackel (1).
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Das
Mündungsrohr
(4) und das Mantelrohr (8) sind bis zum Brennermund
(7) mit Abstand von einer Verkleidung (18) umgeben,
die mit jenem den Verkleidungsinnenraum (19) bildet.
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Durch
diesen Verkleidungsinnenraum (19) bildet sich durch die
Sogwirkung des ausströmenden Gases
und Dampfs am Mündungsrohr
(4) ein nach oben gerichteter Luftstrom (20),
der sich mit dem Verbrennungsgas vermischt und die Verbrennung fördert.
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Der
Fackelkamin (2) ist unten an eine Gaszuführung (21)
von der nicht dargestellten Gasquelle angeschlossen. Die inneren
Düsenrohre
(14) und der ringförmige
Zwischenraum (9) der äußeren Dampfzuführung sind über Dampfzuführungsrohre
(22, 13) an eine Dampfquelle an eine Druckluftquelle
angeschlossen. Dem Dampfstrom (15, 10) in den
Düsenrohren
(14) und im ringförmigen
Zwischenraum (9) kann durch Luftansaugstutzen (23)
Druckluft zur Unterstützung
der folgenden Verbrennung zugeführt werden.
Die Luftansaugstutzen (23) sind schalldämmend ausgeführt und
funktionieren nach Art einer Venturi-Düse indem der Dampf über die
Dampfzuführungsrohre
(22) unter Druck innerhalb oben in den Luftansaugstutzen
(23) nach oben eingedüst
wird und so Luft mit sich reißt.
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Eines
der äußeren inneren
Düsenrohre
(14) trägt
an seinem oberen Ende einen Zusatzbrenner (24), der über eine
Bypassrohrleitung (28) ebenfalls an die nicht dargestellte
Gasquelle angeschlossen ist.
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Die 2 zeigt
den Zusatzbrenner (24) in teilweise geschnittener seitlicher
Ansicht als Ausschnitt im Mündungsraum
(5) des Fackelbrenners.
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Der
Zusatzbrenner (24) ist innerhalb des Mündungsraumes (5) am
Ende eines nahe des Wand des Mündungsrohres
(4) befindlichen inneren Düsenrohres (14) unmittelbar
unterhalb der Ebene des Brennermundes (7) angeordnet. Der
Rohrzylinder dieses Düsenrohres
(14) endet dabei etwa um die halbe Höhe des Zusatzbrenners (24)
vor der Ebene des Brennermundes (7). Der Zusatzbrenner
(24) besteht aus dem oberen Ende des Düsenrohres (31 ), einem
Zylindermantel (32), einer unteren Ringplatte (34)
und einem Düsenring
(35). Das obere Ende dieses Düsenrohres (31) ist
mit Abstand vom Zylindermantel (32) umgeben, welcher das
Düsenrohr
bis zur Ebene des Brennermundes (7) überragt. Der Zylindermantel
(32) ist an seinem unteren Ende durch eine untere Ringplatte
(34) dicht mit dem Düsenrohr (14)
verbunden. Etwa in der Mitte des äußeren Zylindermantels (32)
ist dieser am oberen Rand (25) des Düsenrohres durch einen Düsenring
(35) mit diesem verbunden. Der Düsenring (35) ist eine
Ringplatte (36) mit mehreren randgeschlossenen Durchtrittsöffnungen
(37) durch seine Ebene. Das obere Ende des Düsenrohrs
(31), die Ringplatte (36), der untere Teil des äußeren Zylindermantels
(32) und der Düsenring (35)
bilden zusammen eine Ringkammer (30). Der äußere Zylindermantel
(32) ist auf Höhe
der Ringkammer (30) mit einer Öffnung (33) durchbrochen,
an die das Rohr der Bypassleitung (28) und diese wiederum über eine
Gaszuführung
(29) an die nicht dargestellte Gasquelle angeschlossen
ist.
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Alternativ
kann die äußere Wand
der Ringkammer (30) auch durch das Düsenrohr (14) gebildet werden.
Dies hätte
den Vorteil, dass das Düsenrohr (14)
gegebenenfalls nicht gekürzt
zu werden braucht. Vorteilhafterweise kann die dem Düsenrohr
(14) zugeordnete Zylinderwand der Ringkammer (30)
ein separater Zylinder sein. Dadurch wäre die der Zusatzbrenner als
selbstständige
bauliche Einheit einfach auf das Düsenrohr (14) aufsteckbar.
Darüber
hinaus kann die Ringkammer (30) auch sonst wie geformt
sein, etwa als umlaufender Ringreifen am oberen Rand (25)
des Dampfdüsenrohres
(14). Die Durchtrittsöffnungen
(37) der Ringplatte bzw. der Ringkammer (30) können an
sich zu Düsen
geformt sein oder Düsenrohre
tragen.
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Zum
Betrieb des Zusatzbrenners: Im Normallastbetrieb des Fackelbrenners
(1) ist der Zusatzbrenner (24) durch ein nicht
dargestelltes Ventil oder Wassertauchung im Gasfluss von der Gasquelle
getrennt. Der äußere Zylindermantel
(32) des Zusatzbrenners (24) bildet lediglich
das hier unwesentlich verbreiterte obere Ende (16) des
inneren Düsenrohres
(14).
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Es
sind einerseits Fackelbrenner bekannt, bei denen im Normalbetrieb
die Fackel brennt und lediglich im außerordentlichen Fall geringe
Gasmengen etwa mittels eines Zusatzbrenners verbrannt werden. Andererseits
sind Fackelbrenner bekannt, bei denen im Normalbetrieb die Hauptfackel
nicht brennt oder im Fall von Schleichmengen geringe Gasmengen in
der Fackel oder in einem Zusatzbrenner verbrannt werden und bei
denen nur im außerordentlichen
Fall der Fackelbrenner in voller Last in Betrieb geht. Diesen Fall
nennt man den Abblasefall. Dieser tritt etwa dann auf, wenn aus
einer Anlage, etwa wegen einer Störung, möglichst schnell das umlaufende
brennbare Gas entfernt werden soll.
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Derartige
Fackelbrenner können
für Durchsatzleistungen
zwischen 100 t/h und 500 t/h und einer Gasgeschwindigkeit von bis
zu etwa 3-facher Schallgeschwindigkeit ausgelegt sein. Etwa auch durch
Undichtigkeiten in den Sicherheitsventilen, die schon nach kurzer
Anlagenlaufzeit auftreten können, können konstante
Kleinmengen von Fackelgas in der Größenordnung 1 t/h anfallen.
Mit Kleinmengen ist also eine Gasmenge im Bereich von bis zu etwa
10 von 100 insbesondere von bis zu etwa 1 von 100 gemeint. Beim
ausschließlichen
Anfall dieser Kleinmengen ist der Fackelbrenner (1) von
der Gaszufuhr getrennt und das Gas wird in den Zusatzbrenner (24) umgeleitet.
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Beim
Betrieb des Zusatzbrenners (24) strömt das Gas dieser Kleinmengen
durch das Rohr der Bypassleitung (28) durch die Öffnung (37)
im äußeren Zylindermantel
(32) des Zusatzbrenners in dessen Ringkammer (30).
Dort wird der Gasstrom (38) verteilt an die Durchtrittsöffnungen
(37) des Düsenrings weitergeführt, tritt
dort aus der Ringkammer (30) aus und in das Innere des
hier durch den Zusatzbrenner (24) verlängerten Düsenrohres (14) ein.
Aus dem Düsenrohr
(14) wird von unten Dampf zugeführt, der sich beim Dampfaustritt
(27) mit dem eintretenden Gasstrom vermischt. Der Dampf
kann zur Unterstützung
der Verbrennung mit Luft vermischt sein, die aus den Luftansaugstutzen
(23) in die Düsenrohre (14)
zugeführt
wird. Auch kann die Dampfeinspeisung unterlassen werden, da der
Zusatzbrenner (24) an sich mit stabiler und relativ kleiner
Flamme kaum Ruß produziert.
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Der
Zusatzbrenner (24) kann an die Gasquelle über eine
nicht dargestellte Wassertauchung angeschlossen sein, die kleine
Gasmengen in die Bypassleitung (28) für den Zusatzbrenner (24)
und große
Gasmengen, etwa im Abblasefall in den Fackelbrenner (1)
leitet. Beim Abblasefall entsteht im Brennermund (7) so
hoher Druck, dass der Gasstrom über die
Bypassleitung (28) zum Zusatzbrenner (24) gestoppt
wird. Es ist somit keine eigene Regelung oder Steuerung des Zusatzbrenners
(24) nötig.
Gleichwohl ist diese denkbar und kann mit Druck- oder Durchflusssensoren
und Regelventilen ausgeführt sein.
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Alternativ
kann in einer Weiterbildung beim Betrieb des Zusatzbrenners (24)
die Menge des über das
entsprechende Dampfzuführungsrohr
(14) zugeführten
Dampfs verändert
und gegebenenfalls entsprechend dem Gasstrom im Zusatzbrenner verringert
wird. Ebenso ist denkbar, dass die Menge der durch die Luftansaugstutzen
(23) dem Dampf in den Dampfzuführungsrohren (14)
zugeführten
Luft im Verhältnis
zum Dampf gegenüber
dem normalen Fackelbetrieb verändert,
insbesondere erhöht
wird. Dadurch kann insbesondere die Flammenhöhe und damit die Anfälligkeit
gegenüber
Windböen
erniedrigt werden. Eine Steuerung samt Sensoren und Regelventilen
in der Dampf-, Gas- oder Luftzuführung
dazu ist denkbar.
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Über dem
Düsenrohr
(14) wandelt sich das Dampf/Luftgemisch unter Einwirkung
der Hitze der ummittelbar darüber
entstehenden Flamme chemisch weitgehend zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff
um. Dieses Gasgemisch verbrennt dann über dem Brennermund (7)
zusammen mit der zugeführten
und umgebenden Luft rußfrei
zu Kohlendioxid und Wasser.
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Die 3 zeigt
den Brennermund (7) samt Zusatzbrenner (24) in
Draufsicht auf einen Ausschnitt des Mündungsrohrs (4) des
Fackelbrenners (1).
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Innerhalb
des Mündungsrohrs
(4) des Fackelbrenners (1) sind insgesamt 12 innere
Düsenrohre
(14) in zwei unterschiedlich zum Mündungsrohr konzentrischen Kreisebenen
mit Abstand angeordnet. Alternativ könnten es auch mehr oder weniger sein.
Eines der in der äußeren Kreisebene
nahe des Mündungsrohres
(4) liegenden Düsenrohre
(14) trägt einen
Zusatzbrenner (24). Der Zusatzbrenner (24) ist mit
diesem Düsenrohr
(14) ebenso wie über
dieses mit einer wärmeleitenden
Verbindung (40) mit dem Mündungsrohr (4) verbunden.
Zwischen diesem Düsenrohr
(14) und dem äußeren Zylindermantel
(32) unterhalb des Düsenringes
(35) ist die Ringkammer gebildet. Diese ist mit der Bypassrohrleitung
(28) verbunden. Die Ringplatte (36) des Düsenringes
(35) des Zusatzbrenners (24) zählt 24 gleich voneinander beabstandete
Durchtrittsöffnungen
(37) mit etwa gleichem Abstand vom inneren und äußeren Rand,
welche die Düsen
zum Einblasen des Gases aus dem Zusatzbrenner (24) in das
Düsenrohr
(14) bilden. Die Düsen
könnten
auch anders, etwa durch Röhren
gebildet sein.
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Das
Mündungsrohr,
Düsenrohre,
Zylindermantel, Ringplatten und alle anderen kreisförmig bezeichneten
Objekte könnten,
gegebenenfalls in entsprechender gegenseitiger Abstimmung, auch
einen nicht kreisförmigen
geschlossenen Umfang besitzen und sich in ihrem Verlauf verjüngen oder
verbreitern.
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- 1
- Fackelbrenner
- 2
- fackelkamin
- 3
- Kaminrohr
- 4
- Mündungsrohr
- 5
- Mündungsraum
- 6
- Gasstrom
- 7
- Brennermund
- 8
- Mantelrohr
- 9
- Ringförmiger Zwischenraum
- 10
- Äußerer Dampfstrom
- 11
- Glockenförmiger Zwischenraum
- 12
- Abschlussring
- 13
- Dampfzuführung
- 14
- Inneres
Düsenrohr
- 15
- Innerer
Dampfstorm des Fackelbrenners
- 16
- Oberes
Ende eines inneren Düsenrohres
- 17
- Dampfaustritt
für den
Fackelbrenner
- 18
- Verkleidung
- 19
- Verkleidungsinnenraum
- 20
- Luftstorm
- 21
- Gaszuführungsrohr
- 22
- Dampfzuführungsrohr
- 23
- Luftansaugstutzen
- 24
- Zusatzbrenner
- 25
- Oberer
Rand eines inneren Düsenrohres
mit Zusatzbrenner
- 26
- Innerer
Dampfstorm des Zusatzbrenners
- 27
- Dampfaustritt
bei Zusatzbrenners
- 28
- Roh
der Bypassleitung/Bypassrohrleitung
- 29
- Gaszuführung bei
Kleinmengen
- 30
- Ringkammer
- 31
- Oberes
Ende eines inneren Düsenrohres
mit Zusatzbrenner
- 32
- Äußerer Zylindermantel
- 33
- Öffnung durch äußeren Zylinder
für Beipassleitung
- 34
- Untere
Ringplatte
- 35
- Düsenring
- 36
- Ringplatte
- 37
- Durchtrittsöffnungen
- 38
- Gasstrom
des Zusatzbrenners
- 39
- Wäremeleitende
verbindung zu anderen Düsenrohen
- 40
- Wärmeleitende
Verbindung zu Mündungsrohr