DE1751134B2 - Fackelbrenner zur rußfreien Verbrennung von Gasen und Dämpfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fackelbrenner zur licher als diejenigen mit Dampfinjektion. Ihre Anrußfreien Verbrennung von Gasen und Dämpfen, die as wendung ist aber beschränkt und ihre Lebensdauer Kohlenwasserstoffe oder rußbildende organische wegen der hohen Wärmebelastung im Mischraum Verbindungen aufweisen, bei dem am Eintritt in ein sehr kurz.

Mischrohr Luftansaugöffnungen und eine Gasaus- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

trittsdüse, am Brennermund eine Dampfringleitung hohen Dampfverbrauch der bekannten dampfbetrie-

mit schräg in die Flamme gerichteten Düsenrohren 30 benen Fackeln zu verringern, deren Lärmentwick-

vorgesehen sind. lung zu beseitigen und ihre störende Lichtemission

In Betrieben, die Kohlenwasserstoffe, z. B. zu vermindern. Bei Fackeln mit selbst angesaugter

Acetylen, erzeugen oder verarbeiten, fallen oft Ab- Verbrennungsluft sollten die Lebensdauer der Fackel

gase an, die nicht weiterverarbeitet werden können, verlängert und die stündlich verbrannte Gasmenge

In einer Raffinerie mit einem Rohöldurchsatz von 35 bei einer gleichzeitigen Erweiterung des Bereichs der

z. B. 4 Millionen Tonnen pro Jahr sind es 2 bis 3 t/h möglichen Gaskonzentrationen erhöht werden.

Abgas. Viel größer sind die Abgasmengen beim An- Diese Aufgabe wird mit einem Fackelbrenner der

fahren und Abstellen der Anlagen, insbesondere aber eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß

bei Notabstellungen. dadurch gelöst, daß die Gasaustrittsdüse von einer

In der Regel werden diese Abgase über Dach ge- 40 Düse für Inertgas umhüllt ist und daß in den Luftleitet. Aus Sicherheitsgründen ist ein unverbranntes öffnungen Treibdüsen vorgesehen sind.
Ausströmen wegen der Gefahr von Explosionen Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind nicht zulässig. Die Gase müssen daher in Brennern die Strahlachsen der Düsenrohre am Brennermund gezündet und verbrannt werden. Dabei tritt die so gerichtet, daß sie im gleichen Drehsinn einen Schwierigkeit auf, daß Kohlenwasserstoffe oder 45 Kreis um die Mischrohrachse tangieren. Diesem andere organische Stoffe in Abhängigkeit von ihrer Merkmal kommt zur Lösung der oben dargelegten chemischen Struktur zur Rußbildung neigen. Dieser Aufgabe auch selbständige erfinderische Bedeutung zu. Ruß muß vermieden werden, weil er die Umgebung In den Abbildungen ist der erfindungsgemäße der Anlage belästigt. Fackelbrenner als Ausführungsbeispiel im Schnitt

Es ist bekannt, zur Rußvermeidung in das Abgas 50 und Grundriß dargestellt. Er ist grundsätzlich wie

an der Brennermündung Wasserdampf einzuführen. ein Bunsenbrenner aufgebaut und wird durch meh-

Der Dampf kann von außen aus Düsen in den Ab- rere zusätzliche Bauteile seiner besonderen Aufgabe

gasstrom geblasen werden (»Wasser, Luft und Be- angepaßt.

trieb«, (1962) Heft 3, S. 109), er kann jedoch auch Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Brenner, durch Rohre direkt in den Abgasstrom eingeführt 55 F i g. 2 die Anordnung der Düsenrohre im Grundwerden (DT-PS 1 024 904), wobei gleichzeitig Luft riß.

aus der Atmosphäre angesaugt werden kann. Weiter- Der Brenner besteht aus einem Gaszuführrohr 1,

hin ist bekannt, dem Abgaß zur Vermeidung von das oben in einer Gasdüse 2 endet und von einem

Ruß Dampf impulslos zuzumischen. In einer anderen Mischrohr 3 im Abstand umgeben ist (F i g. 1). Diese

Ausführung (»Chemische Technik«, 18 (1966), 60 drei Bauteile können als Grundelemente des Bren-

S. 266) saugt sich das Abgas, das durch eine Düse ners bezeichnet werden. Die Gasdüse 2 ist von einer

austritt, Luft aus der Atmosphäre an, worauf es in Inertgasringdüse 4 umgeben, neben welcher mehrere

dem anschließenden, mit einem Flammenhalterost Treibdüsen 5 angeordnet sind. Zur Sicherung der

versehenen Mischrohr verbrennt. Flamme sind neben dem Mischrohr 3 Halteflamm-

Mit den bekannten Fackelbrennem können Abgase 65 rohre 6 vorgesehen, die unten mit dem Gasrohr 1 in

unterschiedlicher Zusammensetzung ohne Bildung Verbindung stehen und an ihrer oberen öffnung

von Ruß verbrannt werden. Führt man hierzu Was- jeweils in einem Halteflammenbrenner 7 enden,

serdampf ein, so sind etwa 0,5 bis 1,5 kg Dampf Zur Zufuhr von Dampf dient ein neben dem Bren-

nermund 13 angebrachtes System. Es besteht aus einem Dampfring 8, von dem aus mehrere Düsenrohre 9 nach oben abgehen. Auf der Innenseite der Düsenrohre 9 befinden sich übereinander Dampfdüsen 10.

Die Wirkungsweise des Brenners ist folgende: Das Abgas strömt durch das Gaszuführerrohr 1 dem Brenner ux. Durch die Gasdüse 2 tritt das Abgas in den Mischraum 11 aus, der innerhalb des Mischrohrs 3 gebildet wird. Am unteren Ende 12 des Mischrohres wird Luft aus der Umgebimg von dem aus der Gasdüse 2 austretenden Abgas angesaugt Diese Luftansaugung kann durch die inertgasbetriebenen Düsen b, die bei 12 angeordnet sind, verbessert werden.

Auf dem Weg durch den Mischra"Di vermischen sich Abgas, Luft und Inertgas und kommen am Brennermund als homogenes Gemisch an. Hier wird das Gemisch mit einer beliebigen, hier nicht beschriebenen Zündquelle gezündet. Zur Erweiterung des Lastbereichs sind neben dem Brennermund 13 die Haltefiammenbrenner 7 angebracht, die mit Abgas von der Stelle 14 aus über die Halteflammenrohre 6 gespeist werden.

Durch die Luftvormischung und die Zugabe von Dampf aus den Düsen 10 ist eine rußfreie Verbrennung gewährleistet. Der Dampf wird über em Rohr 15 zugeführt. Die Achsen der Dampfdüsen 10 gehen seitlich neben der Achse des Mischrohrs 3 vorbei, so daß eine Drallströmung in der Flamme entsteht und sich die einzelnen Dampfstrablen nicht überkreuzen (Fig· 2)-

Bei gewissen Betriebszuständen in Abhängigkeit von der Abgasmenge und -konzentration ist es mög-S lieh, daß die Flamme vom Brennermund 13 in den Mischraum 11 hineinwandert und auf der Gasdüse 2 brennt. Um die Flamme wieder an den Brennermund 13 zu bringen, wird durch die um die Gasdüse 2 angeordnete Inertgasdüse 4 Inertgas, wie Stickstoff,

ίο Kohlendioxid oder Wasserdampf, zugegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß Abgase ohne Ruß- und Lärmentwicklung bei verminderter Leuchtkraft, unter Umständen auch ohne Zugabe von Inertgas

verbrannt werden können. Ändert man Menge und Konzentration des Abgases während des Betriebes, so kann das Verfahren durch Zugabe von Inertgas so gesteuert werden, daß am Brennermund immer optimale Bedingungen herrschen. Dieser Aufgabe

ao dienen die in den Luftöffnungen angeordneten Inertgasdüsen und die am Brennermund angebrachten Dampf düsen. Die Halteflammen ergeben eine wesentliche Erweiterung des Arbeitsbereichs eines solchen Brenners.

Ist das Abgas infolge Störungen in dem Betrieb explosiv, so wird die Gefahr eines Rückschiagens der Flamme in die Anlage durch die in der Gasdüse mögliche hohe Geschwindigkeit des Abgases bzw. der Mischung von z. B. 100 bis 200 m/sec stark herabgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

pro Nm8 Abgas zusätzlich für eine rußfreie Verbren- nung erforderlich, was sehr unwirtschafüich ist Der ^J^ ^ ¥&(±β]η ^ daher ^ erhebychen Iaufen_

1. Fackelbrenner zur rußfreien Verbrennung den Kosten verbund^ {^g^^Df ejampfvon Gasen und Dämpfen, die Kohlenwasserstoffe 5 menge muß wahrend des Betaebes £« Abgasmenge oder rußbildende organische Verbindungen auf- entsprechend gerege t werden. Bai großen Belastun- JLTbI Tern J Eintritt in ein Mischrohr gen könne*t die Spitzen ,»ptofiJA notwendigen Luftansaugöffnungen und eine Gasaustrittsdüse, Dampfbedarf oft nicht gedeckt werden, und es bildet am BrenLmund eine Dampfringleitung mit sich Ruß. Unerwünschte Begleiterscheinungen dieser schräg in die Flamme gerichteten Düsenfohren io Fackeltypen sind die leuchtenden Flammen und der vorgefehen sind, dadurch gekennzeich- durch die Dampfinjektion verursachte^Larm, wone?, daß die Gasaustrittsdüfe (2) von einer durch die Anlieget· belastigt werden (»Wasser, Luft Düse (4) für Inertgas umhüllt ist und daß in den und Betneb«, 11 (1967), y, ^. 511;.
Luftöffnungen Treibdüsen (S) vorgesehen sind. Fackeln mit einer Dampfzugabe von innen her

2. Fackelbrenner nach Anspruch 1, dadurch 15 arbeiten zufriedenstellend Die Bildung von Ruß ist gekennzeichnet, daß die Strahlachsen der Düsen- ebenso wie die Entwicklung von Lärm und Licht rohre (10) so gerichtet sind, daß sie im gleichen gering. Allerdings wird viel Dampf verbraucht, oft Drehsinn einen Kreis um die Mischrohrachse ein Mehrfaches des schon genannten Wertes von 0,5 tangieren bis 1,5 kg/Nm³ Abgas. Dieser Fackeltyp kann daher

ao aus wirtschaftlichen Gründen zur Verbrennung gro-

ßer Abgasmengen nicht verwendet werden.

Die bekannten Fackeln, welche die Verbrennungsluft selbst ansaugen, arbeiten zwar viel wirtschaft-