DE1545316A1 - Abgasfackel - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz

Dr. Gertrud Häuser ·οοο Ma.,eh._B.p_o.i_R9, IA Dipl.-Ing. Gottfried Ulter ^Ernib """

Patentanwalt· T*l*eramin*> labyrinth München

Tthfoni 83 15 10 Pottidwckkontoi M0neh»n 117078

John Zink Company 4401 South Peoria Tulsa, Oklahoma 74105, USA

Unser Zeichen; J 477

Abgasfackel

Die Erfindung bezieht 3ich auf eine Abgasfackel und auf die Basiskonstruktion einer derartigen Abgasfackel, wobei durch derartige Abgasfackeln Gase, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe oder unbrennbare gasförmige Stoffe, in die Atmosphäre abgegeben werden und v/obei diese Stoffe üblicherweise am oberen Ende der Abgasfackel verbrannt werden und die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Entfernung von Flüssigkeiten aus derartigen Gasen, ehe diese Gase in das untere Ende der Abgasfackel eingegeben werden und auf eine Einrichtung, welche eine Rückströmung der Gase aus der Abgasfackel verhindert.

Es ist in der Industrie üblich, Abgasfaokeln zu verwenden, die sich in die Atmosphäre bis zu einer beträchtlichen Höhe erstrecken· Das obere Ende derartiger Abgaafackeln weist Brennerelemente zur Verbrennung der Gase auf. Es sind häufig Flüssigkeiten in den Gasen enthalten, die ebenfalls in die Abgasfackel eingeführt werden. Flüssigkeiten

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mit hohen Siedepunkten v/erden oft durch derartige Ab;jaafackeln in gasförmiger Phase abgegeben und diese Flüssigkeiten kondensieren, wenn sie innerhalb der Abgasfackel abgekühlt v/erden. Diese Flüssigkeiten sind oft in hohem Maße brenn- und zündbar und es muß dafür Sorgo getragen werden, daß die Flüssigkeiten nicht in die Atmosphäre abgegeben wurden. Es ist demzufolge ein Ziel dor Erfindung, einen Basisaufbau für eine Abgasfackel zu sohaffen, wobei dieser Basisaufbau Einrichtungen enthält, die Flüssigkeiten aua den flüssigkeitsbeladenen Abgasen ausoheiden, wenn sich diese durch diese Einrichtungen hindurch bewegen und zwar ehe das Abgas das untere Ende der Abgasfackel erreicht.

Beim Betrieb der Abgaafaokel hat üblicherweise das abgegebene Gas eine Temperatur, die über der Umgebungstemperatur liegt. Wenn die Zuführung des Abgases zur Abgasfackel unterbrochen wird, so wird die Anlage mit heißem Gas gefüllt. Ein gewisser Teil dieaer Gase gelangt in die Atmosphäre. Die Abgasfackel selbst kühlt sich ab und das in der Abgasfackel verbleibende Gasvolumen wird verringert. Hierdurch werden Drucke in der Abgasfackel erzeugt, die unter dem Atmosphärendruck liegen und dies unterstützt eine Abwärtsbewegung von Luft in der Abgasfackel. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Einrichtungen zu schaffen, die im Basisaufbau angeordnet sind und die einen Teil des Basisaufbaues der Abgasfackel bilden und die eine

909848/1093 Bewegung

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Bewegung dor Luft in Richtung stromauf in der Abgasfackel übor einen gegebenen Bereich hinaus verhindern-

Ein weiteres "iol der Erfindung ist es, Einrichtungen zu Gchaffnn, um die Gasströmung innerhalb des Basisaufbaues einer A1-ganfr.c>el zu steuern, wobei die Abgase unterhalb ο in ofj Wasnrr- oder FlüKsi^kcitsspiegels verteilt worden und wobei Abgasblasen durch die Flüssigkeit wie beispielsweise oine Wancersäulc, nach oben steigen, wobei die FlUssigl;nit:jsäulG eine derartige Höhe hat, daß eine Rückbewegung von atmosphärischer Luft verhindert wird oder daß ein Durchschlag" einer Flamme durch die Vorrichtung in Richtung stromauf verhindert wird.

Andere Ziele und Merlanale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnehme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Basisaufbaues einer Abgasfackel und einer Einrichtung zur Behandlung des Gases,, welches dem unteren Ende der Fackel zugeführt wird,

Fig * 2 eine Querschnittansicht in verkleinertem Maßstab, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittansicht, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 1 und

90984 8/109 3 Fig, 4

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Pig. 4 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 4-4 der Pig. 1.

In Piß. 1 ist ein Rohr 10 dargestellt, welches in senkrechter Lage aufgestellt werden kann, wobei das obere Ende dieses Rohres oberhalb der benachbarten Gebäude und in einer beträchtlichen Höhe zu dem Erdboden angeordnet ist. Das Rohr 10 kann aus Abschnitten bestehen, und der Packelaufbau kann irgend eine beliebige gewünschte Höhe haben. Dieses Rohr 10 bildet praktisch eine Abgasfackel, wobei durch das Rohr Abgase zum oberen Ende geführt werden. Ein Brennerkopf ist sehr oft am oberen Ende des Rohres 10 montiert, um hoch oben in der Atmosphäre die Gase zu verbrennen. Das Rohr 10 wird von einem Gehäuse 11 getragen und erstreckt sich von diesem aus nach oben. Dieses Gehäuse 11 weist größere Queri;ohnittsabmes8ungen auf als die Abgasfackel und das Gehäuse 11 dient als breite Basis für da3 Rohr 10. Das untere Ende des Gehäuses wird von einer Basis 12 getragen, die eine im wesentlichen horizontale Oberseite 14 hat. Das Gehäuse 11 enthält Einrichtungen zur Behandlung des Gases und zur Steuerung des in die Abgasfackel strömenden Gases und diese Hilfseinrichtungen werden ebenfalls duroh die Basis 12 getragen»

Das Gehäuse 11 kann eine zylindrische Porm haben und eine Bodenwandung 17 schließt das untere Ende des Gehäuses ab. Die Bodenwandung 17 hat eine konkave innere Oberfläche,

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■ und ea ist ein Abzugsrohr 18 vorgesehen, welches ein Ventil 19 hat, um Flüssigkeit aua dem unteren Teil des Gohäua-es 11 abziehen zu können. Der innere Endteil 21 der leitung 18 erstreckt aioh über die Bodenwandung 17 hinaus. Eine Trennwandung 22 ist quer im Gehäuse 11 angeordnet und der Umfang dieser Trennwandung iat an der zylindrischen Wandung des Gehäuaea 11 in abdichtender Weise befestigt. Eine zylindrische Prallwandung 23, die einen kleineren Durchmesser hat, als da3 Gehäuse 11, dringt von der Trennwandung 22 nach unten und es v/ird ein Ringraum 24 zwischen dem Umfang der Prallwandung 23 und der Wandung des Gehäuses- 11 ausgebildet. Eine Leitung 26, die vom Gehäuse getragen v/ird, dient als Gaseinlaß. Die Achse der Leitung 26 iat tangential zum Gehäuse 11 abgeordnet. Das mit Flüssigkeit beladene Abgas tritt in das Gehäuse tangential zur Prallwandung 23 ein. Das Abgas wird in dein Ringraum 24 mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die im Bereich zwischen etwa 50 Fuß/seo bis etwa 200 Fuß/seo liegt und mit einem statischen Druck, der im Bereich von etwa 0,10 Pfund pro Quadratzoll bis zu etwa Pfund pro Quadratzoll liegt.

Das mit Flüssigkeit Geladene Abgas bewegt sich in Umfange-» richtung duroh den Hingraum 24» wie es duroh den Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist. Es werden auf diese Weise Zentrifugalkräfte entwickelt, die auf die Flüasigkeitatropfen einwirken« Die Flüssigkeitskomponenten bewegen

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aich radial nach außen und treffen auf die innere Oberfläche des Gehäuses 11 auf. Die auf die innere Oberfläche des zylindrischen Gehäuses 11 auftreffenden Flüanigkoitstropfen strömen nach unten und v/erden im Gehäuse oberhalb der Wandung 17 gesammelt. Die Bev/egungsenergie des eintretenden Gases ist im wesentlichen aufgebraucht, bi3 die gasförmigen Komponenten, aus denen der größte T^iI der Fl'in sigkeit entfernt ist durch das untere Ende dea Ringraumes austreten.

Wenn das Gas durch das untere Ende des Ringraumes 24 austritt, so wird es gegen die Flüssigkeit gerichtet, die im unteren Teil des Gehäuses gesammelt und gehalten wird und durch ein Auftreffen von restlichen Flüssigkeitstropfen auf die Oberfläche der Flüssigkeit 27 wird sichergestellt, daß restliche Flüs3igkeitsteilchen, die im Gas noch enthalten sein könnten, vollständig aus dem Gas entfernt werden· Die Verlängerung 21 der Leitung 18 im Gehäuse 11 stellt sicher, daß immer eine gewisse Flüssigkeit im Gehäuse vorhanden iat. Wenn die Flüssigkeit, die aus dem Gas entfernt wird, brenn- oder zündbar ist, v/ird sie sicher im unteren Teil des Gehäuses 11 unterhalb der Trennwandung 22 gesammelt.

Das im wesentlichen von Flüssigkeiten freie Gas bewegt aioh dann nach oben und tritt in den Innenraum der Prallwandung 23 ein. Die Trennwandung 22 weist eine konkave

Unterseite

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auf. Ein zylindrisch Geformter Flansch 28 erstv>o]:t aicl· von uer Trennwandung 22 in der Nähe der Gehäur'oachae 11 nach unten und dieser Plansch umgibt eine öffnung 30. LlIo FlUoyigkoitsteilchen, die noch im Gas vor-unJen rind, gelangen mit dem Flansch 28 in Berührung und tropfen dann vom unteren Ende nach unten und fallen in den Flüsaigkoitsvorrat 27»

Ein Rohr 29 ist mit der Trennwandung 22 verbunden und erstreckt sich von dieser aua nach oben. Dieses Rohr fluchtet mit der öffnung 30 und führt daa Gaa nach oben durch eine Flüsrdgkoitsmenge oder Wassermenge hindurch und zwar über den Spiegel 31 hinaus. Ein umgekehrtes kappenförmiges Glied 32 wird im Gehäuse 11 oberhalb der undurchlässigen Trennwandung 22 mittels eines Rphres 33 getragen, welches einen größeren Durchmesser hat als das Rohr 29· Eine Anzahl von radial angeordneten Armen 34 trägt das Rohr 33 am Rohr 29. Das obere Ende dea Rohres 33 ist mittels einer Endwandung 35 verschlossen. Ein Ringkanal 36 wird auf diese V/eise zwischen der Außenseite des Rohres 29 und der Innenseite des Rohrea 33 gebildet. Das im wesentlichen von Flüssigkeit freie Gaa kann sich, nachdem es sich im Rohr 29 nach oben bewegt hat, dann im Kanal 36 nach unten bewegen und kann unter das umgekehrte kappenförmige Glied 32 treten. Eine Dispersionavorrichtung 37 ist unter dem kappenförmigen Glied 32 montiert und weist radiale Leitschaufeln 38 auf, wie es am besten aus Fig. 4 zu erkennen

ist, 909848/1093

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ist, um daa Gas im v/es entliehen über alle Abschnitte oder alle Sektoren des kartenförmigen Gliedes 32 zu verteilen.

Die im Gehäuse 11 oberhalb der Trennwandung 22 vorhandene !flüssigkeit v/eist einen Spiegel 31 auf und die horizontale Scheibe 4-2 des kappenfornigen Gliedes 32 ist unterhalb dieses Spiegels bzw. der Wasser-oberflache angeordnet. Die Scheibe 42 ist mit Öffnungen 43 versehen, die im Abstand voneinander über die ganze Fläche der horizontal angeordneten Scheibe 42 verteilt sind und diese öffnungen sind zum Durchlaß des Gases vorgesehen, welches sich blasenfcrmig nach oben durch die Flüssigkeit hindurchbewegt. Die Gasblasen bewegen sich durch die Flüssigkeit hindurch und dann bewegt sich das Gas in den oberen Abschnitten des Gehäuses 11. Am umgekehrten kappenförmigen Glied 32 ist ein nach unten sich erstreckender Flansch 44 vorgesehen, der einen Durchmesser hat, der kleiner ist, als der des Gehäuses 11, sodaß ein Ringraum 46 zwischen der Innenwandung des Gehäuses 11 und deer Außenseite dea Flansches 44 gebildet wird₀ Falls eine plötzliche Volumenzunahme des durch das Rohr 29 abgegebenen Gases auftritt, können die überschüssigen Gasmengen durch den Ringraum 46 austreten, der auf diese Weise ala Hilfs- oder Notabfluß dient*

Ein konischer Gehäuseabschnitt 47 verbindet das obere Ende des zylindrischen Gehäuses 11 mit dem unteren Ende des

Rohres 909848/1093

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Rohres 10, sodaß dan Gas in das untere Ende der Abgasfackel eingeleitet werden kann. Eine zylindrisch geform-' te Trallwandung 48 ist innerhalb des konischen Gehäuseabschnittes 47 angeordnet und ist gegenüber der konischen Wandung abgedichtet. Irgendwelche Wasaerteilchen, die vom Gas längs der Innenfläche des Teiles 47 nach oben geführt werden könnten, berühren die Außenseite der Prallwandung 48 und werden in daa Was3rbad zurückgeführt, um die Spiegelhöhe 31 aufrecht zu erhalten. Das Gas bewegt sich in dag untere Ende der Abgasfackel hinein,

D-r Aufbau oberhalb der Trennvzandung 22 dient dazu, zu verhindern, daß atmosphärische Luft, welche sich im Bohr 10 ansammeln kann, nach unten über da3 obere Ende 29 des Rohre3 hinweg zu den entzündlichen Flüssigkeiten bewegt, die im unteren Teil dea Gehäuses 11 gesammelt werden. Die bei X dargestellte senkrechte Abmessung stellt die Höhe einer Wassersäule dar, die einem Druck entspricht, der größer ist als der Atmosphärendruok, sodaß es für die Luft oder für eine Flamme unmöglich ist, durch das Gerät hindurch nach unten über das freie Ende des Rohrea 29 hinweg zu gelangen.

Die Erfindung wurde anhand einea Auaführungsbeispiela beschrieben und es können Abänderungen sowohl im Gesamtaufbau ala auch im Aufbau einzelner Elemente durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung liegen. Ea können

andere 909848/1093

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- ίο -

andere Einrichtungen verwendet v/erden, Ίίο üic^orakolj.o daf3 daa Ga3 "blasenförmig durch die Flüssigkeit hindui'oh geht und nie nichi'-stellen, daß eine Rückstrom« αϊ;; den Ga3es verhindert v;ird. Auoln diese AbUn ic-run^en Ii im Rahmen der Erfindung.

Patentanspruche

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Claims (2)

1. I a ΐ r η ΐ a η α ρ r ü ehe

   MJ Gr.:.;fackel mit einen 3asiπau/hau sur Steuerung der Gas-..: Iröi.nui , ^ekeimseichnet durch ein Gehäuse (11) ",/eichen derart iau;rt "bildet ist, dai.3 diesen Gehäuse eine Flüssigl;ritaiaen_f-e aufnehmen kann, ein um ;;ei;t hrtes, kappenföri:ii,^-en 'rlind (;?:"), v.'olches in dem Gchäucio unter den Spie· ;tel οργ i?lü';;;i£keit an,;eordnet iijt, wobei dienes ui:i£e~ "rclirtc, kar · enr^rJrmige Glied (52) eine horizontal angeordnete Platte (42) auf■.·.■(■ int, dir üf 'liungeii (43) hat, ■imd einer- iiin _f;f lana eil (44), dor .3iol. vom Unifan'- der ilatte cub nach unten erstreckt, wobei Linrichtungen (26, 29, 53) vorgeselien sind, xm ein unter Druck stehendes gasförmiges Hediuia in das Gehäuse einzuführen, und unter d--c kappenföriuige Glied (32) und sv;ar unter . die Platte (42) zu führen, damit dan Gas durch die Öffnungen (43) austreten kann, wobei der Flansch (44) von der Ijmenwandung des Gehäuses (11) im Abstand angeordnet ist, um einen Hilfsdurchlaß um das kappenförmige Glied herum zu bilden, wobei das Gehäuse im oberen Abschnitt eine Auslaßöffnung aufweist.
2. 2. Gasfickel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Prallwandung (48) im Gehäuse (11) um die Auslaßöffnung herum angeordnet ist.

   3ο Abgasfackel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclmet,

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   dai3 das Gas unter die Platte (42) im v/es ent liehen von der Achse des kappenförmigen Gliedes (32) eingeleitet wird und daß die Öffnungen (43) in derartigem Abstand angeordnet sind und derartige Abmessungen haben, daß ir.i v/e sen⁴. Ii el. cn eine gleichförmige Verteilung der Gaablasen durch das kappenförmige Glied erfolgt.

   ο Gasfackel nach Anspruch 1,, gekennzeichnet durch Einrichtungen (23), die im Gehäuse (11) angeordnet sind und die Plüssigkeitskomponenten vom Gas abscheiden, el:e das 'Jas in das kappenf örmige Glied (32) eingeführt v/ird.

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