DE2239379A1

DE2239379A1 - Brenner fuer abgasfackel

Info

Publication number: DE2239379A1
Application number: DE19722239379
Authority: DE
Inventors: Denis Henry Desty; Christopher John Young
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1971-08-12
Filing date: 1972-08-10
Publication date: 1973-02-15
Also published as: DE2239379C3; CA959404A; NL7210986A; IT961990B; GB1397550A; NL170562C; DE2239379B2; BE787528A; NL170562B; FR2150012A5

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL-ING. SELTING

5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 9. August 1972 Ke/Ax.

The British Petroleum Company Limited,

Britannic House, Moor Lane, London, EC2Y 9BU (England) Brenner für Abgasfackel

Die Erfindung betrifft eine Fackel für die Beseitigung von brennbarem Abgas, insbesondere die Beseitigung von Abgasen von Raffinerien und chemischen Fabriken.

Bei der Raffination von Rohöl werden gewöhnlich Gase, die Kohlenwasserstoffe wie Butan und Propan enthalten, aus den ölen hergestellt und/oder abgetrennt. Es ist nicht immer möglich* brennbare Gase zu verkaufen oder bei niedrigem Druck in anderer Weise zu verwerten, so dass es üblich ist, sie in einer Fackel zu verbrennen. Bei "sauren" Gasen, d.h. schwefelhaltigen Gasen, ist das Abfackeln mit Hilfe von Bodenfackeln nicht möglich, so dass Hochfackeln verwendet werden, um die Verteilung von Oxyden des Schwefels, die während d,er Verbrennung gebildet werden können, zu begünstigen.

Während des Abfackeins in Notsituationen rnüssen sehr grosse Mengen brennbarer Gase, häufig in der Grössenordnung von 200 t/Stunde bewältigt werden. Es ist auf Grund der Gesetzgebung immer erwünscht und häufig wichtig, die von einer Fackel abgegebene Rauehmenge so gering wie möglich zu halten und nach Möglichkeit die Rauchbildung ganz auszuschalten. Um die. Rauchbildung unter diesen Bedingungen zu verringern,kann Wasserdampf in die Fackel einge-

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- 2 blasen werden, um die Verbrennung zu verbessern.

Ein ähnliches Problem tritt in ölfeldern auf, wo mit dem öl häufig grosse Mengen Kohlenwasserstoffgase gefördert werden. Ein etwaiger Gasüberschuss wird beispielsweise in Raffinerien durch Abfackeln des Gases beseitigt. Ein geeigneter Fackelbrenner für diesen Zweck ist Gegenstand

des deutschen Patents (Patentanmeldung

P 22 20 636.6) der Anmelderin.

Zum Abfackeln von "süssen Gasen" unter stetigen Bedingungen sind jedoch die Packeln mit Dampfinjektion auf Grund von Kostenfaktoren, Geräuschen und Sichtbarkeit der Packeln weniger gut geeignet, so dass es üblich ist, eine Umhüllung für Bodenfackeln vorzusehen.

Gegenstand der Erfindung ist ein für Bodenfackeln geeigneter Brenner, der gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von Verbrennungsluftrohren, die sich zur Zufuhr von Verbrennungsluft zur Verbrennungszone eignen und von denen jedes dort, wo es sich in die Verbrennungszone öffnet,

2 eine Querschnittsfläche von wenigstens 1 cm hat, und deren Bohrungen wenigstens 25 % der an die Verbrennungszone angrenzenden Fläche ausmachen, wobei die Rohre sich durch eine Brennstoffkammer erstrecken, die unterteilt ist in

a) einen Brennstoffaustrittsraum, der mit der Verbrennungszone in Verbindung steht und eine Füllung enthält, die dem Durchfluß des gasförmigen Brennstoffs einen hohen Widerstand entgegensetzt, und

b) einen Brennstoffeintrittsraum, der an eine Brennstoffversorgung anschließbar ist und kein Füllmaterial enthält und daher dem Brennstoffstrom einen geringen Widerstand entgegensetzt, wodurch während des Betriebs des Brenners Luft durch die Verbrennungaluftrohre in die Verbrennungszone strömt, wo sie mit dein durch den Ein trittsraum und Austrittsraum und schließlich in die Verbreimungszone strömenden Brennstoff reagiert.

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Die Verbrennungsrohe haben vorzugsweise einen Durchmesser von 25,4 mm, einen Abstand von Mitte zu Mitte von 32 mm und eine Länge von 10,2 cm«

Der vorstehend beschriebene Brenner hat die besondere Eigenschaft, daß er die verschiedensten Gase, z.B. Butan und Methan, und Flüssigkeiten, z.B. verflüssigtes Erdölgasj nach einem Diffusionsflammenmechanismus zu verbrennen vermag« Ferner ist der durch den Brenner erzeugte niedrige Gegendruck ein Vorteil in Fällen, in denen das Gas nur unter niedrigen Drücken verfügbar ist»

Bei gasförmigen Brennstoffen wird durch den Brennstoffaustrittsraum der Gasströmung ein Widerstand entgegengesetzt, der im Vergleich zum Widerstand der ungefüllten Räume hoch ist»(Dies bedeutet, daß keine Kanüle mit niedrigem Widerstand beispielsweise um die Verbrennungsluftrohre in den mit Füllmaterial gefüllten Räumen verbleiben.) Dieser hohe Widerstand dient dazu·, Gas im Brennstoffeintrittsraum zurückzuhalten, während eine gleichmäßige Brennstoffverteilung erreicht wird,- Die Füllung besteht vorzugsweise aus einem porösen Material, z.B. Sand, dessen Teilchengröße und Teilchendichte so gewählt werden, daß der erforderliche hohe Widerstand gegen den Brennstoffstrom erzeugt wird ο

Das Füllmaterial ruht zweckmäßig auf einer Platte, die sich durch die Brennstoffkammer erstreckt und den Durchgang des Brennstoffs erlaubte Als Beispiele solcher Platten sind Drahtnetze, perforierte Platten und. Platten, die eine ringförmige Brennstoffströmung um jedes Ver- ■ brennungsluftrohr ermöglichen, zu nennen» In gewissen Fällen kann der mechanische Zusammenhalt und die mechanische Festigkeit des Füllmaterials genügen, um die Verwendung einer Platte überflüssig zu machen.

Die Erfindung, umfaßt ferner einen Gasbrenner der oben beschrie>enon Art, der außerdem mit einem oder mehreren

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Zündflamraenrohren versehen ist, die im Brennstoffaustrittsraura enden und so bemessen sind, daß sie während des Betriebs genügend Brennstoff zuführen, um eine Zündflamme für die erneute Zündung zu unterhalten.

Das Zündflammenrohr oder, wenn mehrere Zündflammenrohre verwendet werden jedes Zündflaramenrohr endet vorzugsweise in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Brennstoffaustrittskammer und der angrenzenden, nicht mit Füllmaterial gefüllten Zone.

Bei der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen werden Brennstoffe verwendet, die bei oder unterhalb von Raumtemperatur sieden. Die Wärmeübertragung von der umgebenden Luft über den durch das Bündel von Verbrennungsluftrohren gebildeten Wärmeaustauscher ermöglicht die Verdampfung des flüssigen Brennstoffs. Der Brennstoff strömt dann durch das Füllmaterial, wie vorstehend für gasförmige Brennstoffe beschrieben»

Die folgenden beiden Konstruktionen sind für die Verwendung am Eintrittsende der Verbrennungsluftrohre besondere gut geeignet:

Konstruktion A

Die Verbrennungsluftrohre sind gas- und flüssigkeitsdicht in Löcher in einer Lufteintrittszonenplatte eingesetzt, die eine Wand des Brennstoffeintrittsraums bildet»

Konstruktion B

Die Verbrennungsluftrohre haben einen anpassungsfähigen mehreckigen Querschnitt beispielsweise in Form von gleichseitigen Dreiecken, Quadraten oder gleichseitigen Sechsecken, und am Eintrittsende der Verbrennungsluftrohre sind die Wände der Rohre gas- und flüssigkeitsdicht aneinander befestigt.

Der Brenner kann .inen Teil von Fackeln bilden, die zum Verbrennen von Restgasen dienen.

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Gemäß einem weiteren Merkmal umfaßt die Erfindung eine zum Verbrennen von Abgasen dienende Fackel, die aus folgenden Teilen besteht? ·

a) einem Diffusionsflammenbrenner (der oben beschriebenen Art) auf Stützen,

b) Fackelwänden, die von den Rändern des Brenners.senkrecht nach oben ragen, und

c) einer die Fackelwände und den Brenner einschließenden* die Luftzufuhr ermöglichenden Umzäunung um den Fuß der Fackelwände j wodurch während des Betriebs der Fackel die Luft durch die Umzäunung j unter die Faekelwände und in die "Verbrenrmngsluftrohre des Brenners'strömt„

Die Länge einer Seite des Gesamtbrenners beträgt vorzugsweise wenigstens 12_S7 cm oder höchstens 76 cm₀ Brenner mit' kleineren Abmessungen als sie vorstehend genannt wurden.? sind zum Abfackeln von Raffinerieabgasen ungeeignet·,, da sie die im allgemeinen anfallenden Mengen nicht bewältigen können. Brenner, deren Länge größer ist als etwa 76 cm_ff führen zu Konstruktionsschwiexigkeiteno

Die Höhe vom Boden bis zum Brenner beträgt vorzugsweise ein Viertel bis ein Drittel der länge einer Seite des Oesamfbrennerso Dies ermöglicht die Äufrechterhaltung einer ausreichenden Luftzufuhr sum Brenner und damit eine rauch= lose Verbrennung des Brennstoffs„

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Wände der Fackel aus stahlverstärktem feuerfestem Beton und die Umzäunung für die Zugluft aus einer aus glasfaserverstärktem Beton hergestellten jalousieartigen Lattenkonstruktion»

Der Diffusionsflammenbrenner ist vorzugsweise in Baukasten·= weise hergestellt, d„h_e der Brenner besteht aus einer geeigneten Zahl kleiner Einheiten„ Hierdurch ergeben sich '

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Vorteile beim Zusammenbau der Fackel und bei der Herstellung des Brenners.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Erfindung auf die Beseitigung von unter niedrigem Druck stehenden Restgasen oder Abgasen oder flüchtigen Flüssigkeiten nach einem Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Gase mit Hilfe einer hier beschriebenen Fackel, ^: die mit einem Brenner gemäss der Erfindung versehen ist, verbrennt.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben» das in den schematischen Abbildungen dargestellt ist.

Pig. Ί zeigt eine Vorderansicht der Bodenfackel.

Fig.2 zeigt perspektivisch und teilweise aufgeschnitten eine Einheit des Fackelbrenners gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig.3 ist ein senkrechter Schnitt durch das in Fig. 2 dargestellte Brennerelement.

Fig.4 ist eine perspektivische Ansicht des Brenners und veranschaulicht die Herstellung in der Baukastenweise aus Einzeleinheiten ο

Bei der in Fig,1 in 'Vorderansicht dargestellten Fackel wird der Brennstoff der Fackel durch eine Brennstoffzuführleitung 1 zugeführt, die durch ein Loch 2 durch die Umzäunung (3) für die Zugluft und in den Brenner geführt ist.. Die Luft strömt unter den Fackelwänden 4- in die (nicht dargestellte) Verbrennungszone. Die verbrannten Gase strömen dann längs der Fackelwände 4 in die Atmosphäre.

Der in Fig.2 und Fig.3 dargestellte Brenner weist eine Brennstoffkammer 5 auf, die von einer Vielzahl von Verbrennungaluftrohren 6 durchsogen ist. Die Brennstoffkammer ist in einen Brennstoffeintrittsraum 7 und einen Brenn-

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stoffaustrittsraum 8 unterteilt. Der Brennstoffaustrittsraum 8 ist zur Steigerung des Strömungswiderstandes mit einem porösen Material, vorzugsweise Sand gefüllt» Dieses Material ruht auf einer Trennwand 9. Alle Verbrennungsluftrohre 6 sind durch ein Loch in der Trennwand 9 geführt. Dieses Loch ist so bemessen, daß ein ringförmiger Brennstoffkanal 10 um jedes Verbrennungsluftrohr gebildet wird.

Wenn der Brenner in Betrieb ist, tritt der Brennstoff in den Brennstoffeintrittsraum 7 durch die Brennstoffzufuhrleitung 12 ein. Er störmt durch die Zwischenräume zwischen den Verbrennungsluftrohren 6. Vom Brennstoffeintrittsraum strömt der Brennstoff durch den mit Füllmaterial gefüllten Brennstoffaustrittsraum 8 in die Verbrennungszone. Da das Füllmaterial der Strömung des Brennstoffs einen verhältnismäßig hohen Widerstand entgegensetzt und die Zwischenräume im Brennstoffeintrittsraum 7 einen verhältnismäßig geringen Widerstand bieten, begünstigt die Konstruktion eine gleichmäßige Brennstoffzufuhr in die Verbrennungszone.

Fig.4 zeigt einen Querschnitt einer Fackel, in die Brenner 16 in Baukastenweise eingebaut sind. Im Betrieb tritt der Brennstoff in die Brennstoffeintrittsleitung 1 ein. Er wird dann in Zuführungsleitungen 17 für die einzelnen Brennereinheiten abgezweigte Der Brennstoff gelangt dann durch in geeigneter Weise angeordnete Eintritte 13 und 14 in jede Brennereinheit„ Der Gesamtbrenner ruht auf Stützen 15. .

Eine Fackel, die mit einem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Brenner versehen war, wurde unter Verwendung von Butan und Propan als Brennstoff geprüft. Der . Brenner war mit Verbrennungsluftrohren mit einem Durchmesser von je 25,4 mm ausgerüstet. Er hatte eine Gesamtgröße von 3j 66 m im Quadrat und eine Tiefe von 10,2 cm. Er war mit einer perforierten Platte versehen. Die oberen 2,54 cm waren mit grobem Sand gefüllt. Der Brenner war in eine Fackel eingebaut. Die Fackelwände bestanden aus

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stahlverstärktem feuerfestem Beton und die Umzäunung für die Zuglust aus glasfaserverstärktem Beton. Die Höhe vom Brenner bis zum oberen Ende der Fackel betrug 4,57 m.

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Claims

Patentansprüche

( 1)JBrenner für Bodenfackeln, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbrennungsluftrohren (6), die Verbrennungsluft einer Verbrennungszone zuführen und von denen jedes dort, wo es sich in die Verbrennungszone

ρ öffnet, eine Querschnittsfläche von wenigstens 1 cm hat, und deren Bohrungen wenigstens 25 % der an die Verhrennungszone angrenzenden Fläche ausmachen, wobei die Rohre (6) durch eine Brennstoffkammer (5) geführt sind, die in

a) einen Brennstoffaustrittsraum (8), der mit der Verbrennungszone in Verbindung steht und ein Füllmaterial enthält, dass der Strömung von gasförmigem Brennstoff einen hohen Widerstand entgegensetzt, und

b) einen Brennstoff ein trittsraum {*]), der an eine Brennstoffversorgung anschließbar ist und kein Füllmaterial enthält, so dass er der Strömung des Brennstoffs einen geringen Widerstand entgegensetzt,

unterteilt ist.

2) Brenner nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbrennungsluftrohre (6) zylindrisch sind.

5) Brenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluftrohre (6) so angeordnet sind, dass ihre Achsen parallel verlaufen.

h) Brenner nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffaustrittsraum (8) ein Füllmaterial enthält, das auf einer Platte (9) aufliegt, die sich durch die Brennstoffkammer (5) erstreckt und den Durchgang von Brennstoff ermöglicht.

5) Brenner nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffaustrittsraum (8) ein poröses E¹UIlmaterial enthält.

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6) Brenner nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß er als poröses Füllmaterial ein Pulver enthält, dessen Teilchengröße und Teilchendichte so gewählt sind, daß der Strömung der erforderliche hohe Widerstand entgegengesetzt wird.

7) Brenner nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Zündflammenröhre, die im Brennstoffaustrittsraum (8) enden.

8) Fackel zum Verbrennen von Abgasen und Restgasen, gekennzeichnet durch

a) einen Brenner nach Anspruch 1 bis 7,

b) Fackelwände (4), die von den Rändern des Brenners senkrecht nach oben ragen und

c) eine die Fackelwände (4) und den Brenner umscbliessende, die Luftzufuhr ermöglichende Umzäunung (3) um den Fuß der Fackelwände (4), wodurch während des Betriebs der Fackel Luft durch die Umzäunung (3), unter die Fackelwände (4) und in die Verbrennungsluftrohre (6) des Brenners strömt.

9) Fackel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe vom Boden bis zum Brenner ein Viertel bis ein Drittel der Länge einer Seite des Gesamfbrenners beträgt.

10) Fackel nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Seite des Gesamtbrenners wenigstens 1,52 m und höchstens 9,14 m beträgt.

11) Fackel nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner in Bauka3tenweise zusammengesetzt ist.

12) Fackel nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fackelwände (4) aus stahlver3tärktem feuerfestem Beton und die Umzäunung (3) aus einer aus glasfaserverstärktem Beton hergestellten, jalousieartigen Latt'enkonstruktion besteht.

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