DE2325225C3 - Device for flaring flammable shaft furnace exhaust gases, in particular furnace gas in cupola furnaces - Google Patents
Device for flaring flammable shaft furnace exhaust gases, in particular furnace gas in cupola furnacesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Abfackeln von brennbaren Schachtofenabgasen, insbesondere von Gichtgas bei Kupolöfen geeignete Vorrichtung, die aus einem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Fackelbrenner tin! einer Ansaugöffnimg für Verbrennungsluft und Ziindbrenncrn für ein Brenngas besteht.The invention relates to a flaring of combustible shaft furnace exhaust gases, in particular of Furnace gas in cupolas suitable device, which from a flare burner working according to the Venturi principle tin! There is an intake opening for combustion air and Ziindbrenncrn for a fuel gas.
Als Maßnahme zur Vermeidung einer Umweltverschmutzung ist es bekannt, brennbare Abgase abzufakkeln. Die hierfür bestehenden Vorrichtungen zum Abfackeln werden auch zum Abfackeln von Gichtgasen bei Kupolofen benutzt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird die für das Verbrennen notwendige Verbrennungsluft von unten über eine Ansaugöffnung angesaugt. Von unten wird ferner über einen oder mehrere Zündbrenner ein Brenngas zum Zünden und zur Unterstützung der Verbrennung der Abgase eingeleitet. Die Zündbrenner enden dabei normalerweise in der Nähe des Gasaustritts.As a measure to prevent environmental pollution, it is known to pack off combustible exhaust gases. The existing devices for flaring are also used for flaring blast furnace gases used in cupola. In the known devices, the combustion air necessary for combustion is sucked in from below through a suction opening. From below there is also one or more Pilot burner initiated a fuel gas to ignite and to support the combustion of the exhaust gases. The pilot burners usually end near the gas outlet.
Die obengenannten Schwierigkeiten treten vor allen Dingen deshalb auf, weil es sich bei den Schachtofenbzw. Kupolofenabgasen um extrem minderwertigeThe above-mentioned difficulties arise mainly because it is in the Schachtofenbzw. Cupola exhaust to extremely inferior
ίο Abgase mit einem unteren Heizwert von wenigen Kcal/Nm3 und einem Gasdruck von nur wenigen hundert mm/WS handelt, die an Wasserdampf gesättigt sind und einen hohen Gehalt von giftigem Kohlenmonoxyd aufweisen. Sowohl der niedrige Heizwert und der hohe Wasserdampfgehalt als auch der hohe Kohlenmonoxydgehalt bedingen besondere Schwierigkeiten beim Abfackeln, da der niedrige Heizwert und der hohe Wasserdampfgehalt ohne besondere Maßnahmen keine stabile Flamme zulassen, während das giftige Kohlenmonoxyd aus Gründen des Umweltschutzes vollständig verbrannt werden muß.ίο Exhaust gases with a lower calorific value of a few Kcal / Nm 3 and a gas pressure of only a few hundred mm / WS, which are saturated with water vapor and have a high content of toxic carbon monoxide. Both the low calorific value and the high water vapor content and the high carbon monoxide content cause particular difficulties when flaring, since the low calorific value and the high water vapor content do not allow a stable flame without special measures, while the poisonous carbon monoxide must be burned completely for reasons of environmental protection.
Aus der DDR-Patentschrift 62 026 ist ein insbesondere für Erdölbegleitgase bestimmter Hochdruck-Injektorbrenner bekannt geworden, der aus einem konischen Fackeltrichter besteht und bei dem von unten her Primärluft und Gas zugeführt werden. Dieser bekannte Brenner ist jedoch für Gase mit einem Heizwert von mehreren 1000 Kcal/Nm3 und Brenneranschlußdrücken von über 6000 kp/m2 bestimmt, also für einen ganz anderen Zweck als der angemeldete Brenner.From the GDR patent specification 62 026, a high-pressure injector burner intended in particular for accompanying petroleum gases has become known, which consists of a conical torch funnel and to which primary air and gas are supplied from below. However, this known burner is intended for gases with a calorific value of several 1000 Kcal / Nm 3 and burner connection pressures of over 6000 kp / m 2 , so for a completely different purpose than the registered burner.
Das gleiche gilt im Prinzip auch für einen aus der Zeitschrift »Gaswärme«, Bd. 15, Nr. 10, Oktober 1966, S. 340 bis 342, bekannten Fackelbrenner, mit dem Gase abgefackelt werden sollen, deren untere Heizwerte und Drücke ein Vielfaches der Werte von Schachtofen- und Kupolofenabgasen betragen. Insbesondere befaßt sich die Literaturstelle nut dem Problem des Abhebens bzw. Ablösens einer Flamme, d. h. mit Flammen, die vor der Auslaßöffnung liegen.The same applies in principle to one from the magazine "Gaswärme", Vol. 15, No. 10, October 1966, p. 340 to 342, known flare burners, with which gases are to be flared, their lower calorific values and Pressures are a multiple of the values of shaft furnace and cupola exhaust gases. In particular, deals the reference only on the problem of the lifting or detaching of a flame, d. H. with flames in front of the Outlet opening.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile beim Abwickeln zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Abgasen an Kupolofen zu schaffen, die bei geringstmöglicher Energiezufuhr ein optimales und stabiles Verbrennen der Abgase sicherstellt und im Notfall auch ein schnelles Löschen der Flamme ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß zwischen der Lage der Zündbrenner, den Abmessungen des Fackeltrichters und der Lage der Zündfront ein bestimmter Zusammenhang existiert.The invention is therefore based on the object of avoiding the aforementioned disadvantages when unwinding and in particular to provide a device for flaring combustible exhaust gases from cupola furnaces, which at lowest possible energy supply ensures optimal and stable combustion of the exhaust gases and in the In an emergency, the flame can also be extinguished quickly. The solution to this problem is based on the Realization that between the location of the pilot burner, the dimensions of the torch funnel and the location of the Ignition front a certain connection exists.
Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß die Fackel der Bedingung d': d: D : h : ;i = 1 : 1, 2 bis 3 : 2 bis 6:4 bis 20:3 bis 15 genügt, wobei J der Durchmesser der koaxial in den Fackelbrenner einmündenden Einlaßöffnung für das brennbare Abgas, d der kleinste Durchmesser, Oder größte Durchmesser und h die sich zwischen dem kleinsten und dem größten Durchmesser des Fackelbrenner ergebende Höhe und .·) die sich vom kleinsten Durchmesser des I ackelbrcnners bis zur Kiimiündungsstelle des Zündbrenners in den Fackelbrenner ergebende Höhe ist.In detail, the invention consists in the fact that the torch satisfies the condition d ' : d: D: h:; i = 1: 1, 2 to 3: 2 to 6: 4 to 20: 3 to 15, where J is the diameter of the Inlet opening for the flammable exhaust gas that opens coaxially into the flare burner, d is the smallest diameter, or largest diameter and h is the height between the smallest and largest diameter of the flare burner and Pilot burner in the flare burner is the resulting height.
Bei der eriinuungsgemiilkn Vorrichtung gewährleisten der Absland vom kleinsten Durchmesser des Fackelbrenner bis zur Einmiindungsslellc der Zünd-Ensure the continuation of the device the distance from the smallest diameter of the torch burner to the confluence of the ignition
6s brenner einerseits und die Abmessungen der Fackel selbst andererseits, daß die Verbrennungsfront stets im Bereich der Zündbrenner liegt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da eine Verbrennung angesichts des6s burner on the one hand and the dimensions of the torch itself on the other hand, so that the combustion front is always in the Area of the pilot burner. This is vital because of the face of a burn
xtrem niedrigen Heizwertes und der Wasserdampfsät-extremely low calorific value and the steam generator
• ng der hier in Rede stehenden Abgase nur dann• ng of the exhaust gases in question only then
"tattfindet. wenn das Gas und die Verbrennungsluft gut"takes place. if the gas and the combustion air are good
H rchmischt und das Gemisch so weit erwärmt ist, daßIt is mixed and the mixture is warmed up to such an extent that
Her hohe Wassergehalt für die Verbrennung unschädlichIts high water content is harmless to combustion
-t und eine Reaktion von K^hlenmonoxyd und-t and a reaction of coolant monoxide and
'^.lerstoff stattfinden kann. Ein ausreichendes Durchmi-'^. material can take place. A sufficient diameter
hen der Reaktionspartner wird dabei durch dashen the reaction partner is determined by the
Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Auslaßöff-Ratio between the diameter of the outlet opening
und dem kleinsten Durchmesser der Fackel h timmt während die Gemischiempenitur im wesentlihpn durch den Abstand zwischen dem kleinsten η rrhmesser des Fackelbrenners bis zur Einmündungs-Glieder Zündbrenner bestimmt wird.and the smallest diameter of the torch h corresponds essentially to the mixture pressure by the distance between the smallest η rhm knife of the torch burner to the confluence link Pilot burner is determined.
I ferner sicherzustellen, daß die Flamme nicht vom Wind ausgeblasen wird, was wegen der Minderwertigklkcies Schachtofenabgases besonders problematisch •«i muß die Flamme stets vollständig vom Kegelmantel Z* Fackelbrenners umschlossen sein, was durch den Abstad Aschen den Zündbrennern und der Austritts- *> öffnung des Fackelbrenners, d.h. durch die Differenz zwischen der Höhe des Fackelbrenners und der Höhe zw sehen dem kleineren Durchmesser des Fackeibren-„e und der Eintrittsstelle der Zündbrenner erreicht S Schließlich muß für eine vollständige Verbrennung a5 J Kohlenmonoxyds noch sichergestellt sein, daß der Kegeiquerschnit, im Bereich des Zündbrenners voll-SSd? durch die Zündfront ausgefüllt ist. da sich indcrnfalls ein peripher Ring aus unverbranntem Abgas S3en würde, so daß unverbranntes Kohlcnmonoxyd Ss der Öffnung des Fackelbrenners austreten würde. die Zündfront den Querschnitt des Fackelkers vollständig ausfüllt, muß die Zündgekcii dem dorligcii Trichlc.durchmcsscr cm- «as durch d»sso«ähl,cVcrl,äl,n»™,schcnJS !„beiden IMn». *, FackCbrcnners undI also ensure that the flame is not blown out by the wind, which the flame * torch burner must i because of Minderwertigklkcies shaft furnace exhaust gas particularly problematic • "always completely from the cone shell Z be enclosed what the pilot burners and the exit *> with the Abstad ash opening the torch burner, ie the difference between the height of the flare burner and the altitude between the see the minor diameter of Fackeibren- "e and the entry point of the pilot burner reaches S Finally, it must still be ensured for complete combustion of a 5 J Kohlenmonoxyds that the Kegeiquerschnit, in the area of the pilot burner full SSd? is filled in by the ignition front. since in this case a peripheral ring of unburned exhaust gas would form, so that unburned carbon monoxide would escape through the opening of the flare burner. the ignition front completely fills the cross-section of the torch, the ignition cap must dem dorligcii Trichlc.durchmcsscr cm- «as through d» ss o «ähl, c Vcrl, äl, n» ™, s chcn JS ! “both IMn”. *, FackCbrcnners and
brenners, eiBrenner, egg
Fig.2einen Schnitt entlang der Linie H-Il der F ι g. 1.FIG. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1.
F i g. 3 einen entsprechenden Schnitt, jedoch mit einer anderen Lochscheibenstellung.F i g. 3 a corresponding section, but with one other perforated disc position.
Die erfindungsgemäße Verrichtung zum Abfackeln von brennbaren Abgasen besteht aus einem nach dem Vcnturi-Prinzip arbeitenden Fackelbrenner 1. in den seitlich Zündbrenner 2 einmünden. Am unteren tndc des Fackelbrenners ist ein Zuführrohr 31 fur das,zu verbrennende Gichtgas angeordnet. Das Zulunrrohr i ragt mit seinem dem Fackelbrenner 1 zugewandten Ende in einen Ansaugtrichter 4 des Fackelbrenners l. An seinem inneren Ende besitzt das Zufuhrrohr 3 eine Einlaßöffnung 5 für das Gichtgas. Zwischen dem Zuführrohr 3 und der Außenwandung des kegelsiumpiförmigen Trichters 4 befindet sich ein RingspaH b uDer den von unten her die zur Verbrennung der Abgase notwendige Verbrennungsluft angesaugt werden kan Zur Regelung der angesaugten Luftmenge sitzt am unteren Ende des Trichters 4 eine Reg.i.eremncmu,ng 7 die aus einer ortsfesten Ringscheibe 8 und einer drehbaren Lochscheibe 9 besteht. Beide Sehe ben 8 9 besitzen, wie aus F . g. 2 und 3 hervorgeh, Dur.hir s^ Öffnungen U und 12. die ,m wesen-liche, '"P^rm. ausgebildet sind Die Drehbarke.t de, } kann durch nicht dargeste he An*^ Zum Verdrehen e.gnet sich be.sp.els« useein zylinder. In der Darstellung nae:h l· g. -"ei die Scheiben 8 und 9 mit ihren Durchtriusof nun en 11 una 12 weitgehend versetz, zueinander^ so d skh g^Js nur ein vergleichsweise kleiner kelfo.m.cer >urt trittsspalt für die anzusaugende Lultmcnge t tj JmThe device according to the invention for flaring flammable exhaust gases consists of a flare burner 1 working according to the Vcnturi principle opening into the pilot burner 2 on the side. A feed pipe 31 for the furnace gas to be burned is arranged at the lower tndc of the flare burner. The inlet pipe i protrudes with its end facing the flare burner 1 into an intake funnel 4 of the flare burner 1. At its inner end, the feed pipe 3 has an inlet opening 5 for the furnace gas. Between the feed pipe 3 and the outer wall of the cone-shaped funnel 4 there is a ring channel b, which can be used to suck in the combustion air necessary for the combustion of the exhaust gases from below. ng 7 which consists of a stationary annular disk 8 and a rotatable perforated disk 9. Both see ben 8 9, as from F. G. 2 and 3 hervorgeh, Dur.hir s ^ U and openings 12 which, being m-Liche, '"P ^ rm. The formed Drehbarke.t de}, by not Pictured he To * ^ e.gnet to twisting be.sp.els "use a cylinder. In the illustration nae: hl · g. -" ei the disks 8 and 9 with their passages of 11 and 12 are largely offset to one another, so that only a comparatively smaller one kelfo.m. c er> urt step gap for the volume to be sucked in t tj Jm
gen 11 und 12 wulgcntna uDgen 11 and 12 wulgcntna uD
e,„Bcr Durch.rmsqucrschnu Ι,η d.c Luf... e , "Bcr Durchrmsqucrschnu Ι, η dc Luf ...
Luftansaugöffnung des Fackclbrcnncrs regelbar is. Die Verbrennung mitThe air intake opening of the torch burner is adjustable. the Combustion with
S.mengc die Verbrennung erheblich s.örl. M1, H1Ic ^,^15, hck, ,„„chn,esscrS.mengc di e combustion considerably s.örl. M 1 , H 1 Ic ^, ^ 15 , hck,, "" c hn, e ss cr
Ucibc »erdrehbar ivUcibc »rotatable iv
lall. «* J™c sjer ■ M »κ*,,- χ ^ ^ ^. gi,,|)c„lall. «* J ™ c sjer ■ M» κ * ,, - χ ^ ^ ^. gi ,, |) c "
„ fan dos.m n> dir UtkU f^™gc jic ,,.,„,„„, innorhulh dos 1 .„kelhrenncrs"Fan dos.m n> dir U t kU f ^ ™ gc j ic ,,.,", "", Innorhulh dos 1. "Kelhrenncrs
™iu!Tv,nvug,es Ausrührangsbcispicl der I ,lindung », ecl«h.^-"'i», si.l, erueben. dal! n„eelahr™ iu! Tv, nvug, e s Ausrührangsbcispicl der I, ligation ", e cl" h. ^ - "'i", si.l, erueben. Dal! N " e elahr
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S cSs er„ndungsge,„»n K.ckC 22 000 N S, Cchrgas n„,»e„d,g sind. Nach den,S cSs erndungsge, "» n K.ckC 22 000 N S, Cchrgas n "," e "d, g are. After the,
;iten der Verbrennung waren dann nur noch 10 bis 1JmVSt Erdgas erforderlich. Bei den Versuchen ic ein Fackelbrenner 1 bei vier Zündbrenncrn mit ;nden Abmessungen benutzt:At the time of the incineration, only 10 to 1 JmVSt natural gas were required. In the experiments a flare burner 1 is used with four pilot burners with the following dimensions:
d' = 840 mm.
d = 1500 mm,
D = 3000 mm. d '= 840 mm.
d = 1500 mm,
D = 3000 mm.
h = 8000 mm,
a = 3000 mm. h = 8000 mm,
a = 3000 mm.
Die gemessenen Temperaturen am Außenmantel des Fackelbrenners lassen die Verwendung von normalem Stahl zu. Gegebenenfalls kann ein Schutzanstrich mit hochtcmpcraturfcsier Farbe aufgebracht werden.The measured temperatures on the outer jacket of the flare burner allow the use of normal Steel too. If necessary, a protective coat of high-temperature paint can be applied.
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