DE2654369A1

DE2654369A1 - Abfackelvorrichtung fuer abgase

Info

Publication number: DE2654369A1
Application number: DE19762654369
Authority: DE
Inventors: Takusen Ito; Noboru Okigami; Kenji Onose; Yoshitoshi Sekiguchi
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1976-04-16
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1977-10-27
Also published as: JPS5439143Y2; JPS52138539U; US4065247A; FR2348441A1; NL165830C; GB1533731A; NL7612654A; IT1066679B; DE2654369C2; NL165830B; FR2348441B1

Description

Dipi.-Cham. Fri'chjof Schrumpf Düren, 30. November 1976 D-5160 Düren H 274

Patcntanv/a'.t

Or. V/emc HaCIsr

D-5830 Lüdcnscheid

Anmelderin: Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd. No. 47, Edobori 1-choine, Nishi-ku, Osaka / Japan

Abfackelvorrichtung für Abgase

Die Erfindung betrifft eine Abfackelvorrichtung für Abgase mit einem einen Ofenmantel und einen Herd aufweisenden Verbrennungsofen, mit über den Herd verteilten, je einen Mantel und eine Bodenwandung umfassenden Abfackelbrennern, die jeweils mindestens in einer Wand Lufteinlässe besitzen, und mit unterhalb eines jeden Brennerkörpers angeordneten Abgashauptleitungen, von denen Abzweigleitungen zu Gasdüsen innerhalb des Brennerkörpers abgehen.

Eine solche Abfackelvorrichtung dient zum Abfackeln der Abgase von Raffinerien und petrochemischen Anlagen.

Abfackelbrenner in herkömmlichen Abfackelvorrichtungen sind mit Dampfdüsen zum Einblasen von Wasserdampf in die aus den Gasdüsen austretenden Flammen ausgestattet, da das Abgas in den Gasdüsen allein nicht vollständig verbrannt werden kann. Diese unvollständige Verbrennung zeigt sich verstärkt, wenn das Abgas Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht enthält. Dann ergibt sich, die Erzeugung von schwarzem Rauch. Zur Vermeidung desselben wird Dampf in die Flammen eingeblasen, damit eine Wassergasreaktion zwischen dem freien Kohlenstoff und dem Dampf in Gang kommt und dadurch schwarzer Rauch unterdrückt wird. Diese Betriebsweise erfordert jedoch große Dampfmengen,

so daß der Betrieb der Abfackelvorrichtung sehr kostspielig ist

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Abfackelvorrichtung, die ohne Dampfanwendung eine rauchlose Verbrennung garantiert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß am Oberteil des Mantels ein nach innen gerichteter Flansch vorgesehen ist, daß in Abstand voneinander durch den Flansch nach unten reichende Gas-Luft-Mischdüsen vorgesehen sind,"die jeweils mit ihrer unteren Mündung über einer zugehörigen Gasdüse liegen.

Da die Abgasdüsen am Unterende der Gas-Luft-Mischdüsen angeordnet sind, kann sich vor der Verbrennung des Gases ein Gas-Luft-Gemisch bilden, das eine vollständige Verbrennung gewährleistet. Der nach innen gerichtete Flansch im Oberteil des Brennermanbels bildet innerhalb der längs des Mantels aufsteigenden Luftströiiiung Wirbelbahnen, wodurch wirkungsvoll Luft in das aus den Mischrohren ausströmende Gemisch eingebracht wird, so daß dadurch eine vollständige Verbrennung gewährleistet ist. Der Flansch dient auch als Ablenkplatte, die einen unmittelbaren Kontakt der im Innern des Brennerkörpers aufsteigenden Luft mit den Flammen ausschließt« Dabei schützt der Oberteil des Brennermantels die Flammen gegen einen seitwärts blasenden Wind, so daß eine stabile Verbrennung gewährleistet ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Figo 1 eine schematische Darstellung einer Ab-

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fackelvorriciitung nach der Erfindung in ihrem Gesamtaufbau,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht eines Abfackelbrenners und

Fig. 5 einen vergrößerten Vertikalschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.

Ein Verbrennungsofen nach Fig.i umfaßt eine Ofenkammer 3 einem Ofenmantel 1 und einem Herd 2, auf dem eine Anzahl von Abfackelbrennern 4 und im Zentrum des Herdes ein aufrechtstehendes Stabilisierrohr 5 angeordnet sind, das eine Anzahl der Abfackelbrenner 4 einschließt. Das Innere des Stabilisierrohres 5 dient als Ofen-Innenkammer 6, wogegen der Ringraum zwischen dem Stabilisierrohr 5 und dem Ofenmantel 1 als Ofen-Außenkammer 7 dient. Die Ofenkammer 3 besteht aus feuerfesten Ziegeln und ist auf der Außenseite mit einem Stahlblech abgedeckt. Anstelle feuerfester Ziegel kann man auch einen feuerfesten Kunststoff verwenden. Auch das Stabilisierrohr besteht aus feuerfesten Ziegeln. Das Stabilisierrohr 5 hat zweckmäßiger weise 1/4 bis 1/2 der Größe der Ofenkammer 3. Es umschließt einen bis drei Abfackelbrenner 4. Die Ofenkammer 3 wird von mehreren Ständern 8 getragen. Der Unterteil der Ofenkammer 3 einschließlich der Ständer 8 ist in einem vorgegebenen Abstand durch einen zylindrischen schalldämmenden Abschirmmantel 9 mit einem Schichtaufbau aus Eisenblech, Glaswolle und Schaumstoffplatten umgeben. Nimmt man den Innendurchmesser d des Ofenmantels 1, den Innendurchmesser D und die Höhe H des Abschirmmantels 9i so soll die Beziehung gelten

D = 1,5 d ··· 2,0 d
H = 0,5 d ... 1,Od.

Der Abschirmmantel 9 dient auch zum Schutz gegen Feuer und Wind Zum Zwecke der Schalldämmung soll der Abschirmmantel möglichst hoch sein und einen möglichst kleinen Innendurchmesser haben, damit er die Ofenkammer j> möglichst eng umgibt. Für den Einstrom der Verbrennungsluft sind entgegengesetzte Abmessungen

7 Π 9 £ 4 3 / U 5 5 9

vorzuziehen. Die angegebenen Abmessungsbereiche sind als Kompromiß zwischen diesen einander widersprechenden Forderungen anzusehen.

Nach den Fig. 2 und 3 umfaßt der Abfackelbrenner 4- einen Brennerkörper 14· mit einem Mantel 11, der mit zahlreichen großflächigen, rechteckigen Lufteinlässen 10 in vorgegebenen gegenseitigen Abständen ausgestattet ist, sowie eine Bodenwandung 13 mit zahlreichen kreisförmigen Lufteinlässen 12, Jeweils in vorgegebenem Abstand voneinander dem Umfang"benachbart. Am Oberteil des Mantels 11 befindet sich ein nach innen gerichteter Flansch 15 etwas oberhalb der Lufteinlässe 10. Gas-Luft-Mischrohre 16 reichen durch den flansch 15 nach unten und sind im Abstand voneinander angeordnet. An der Unterseite des Brennerkörpers 14 ist mit Hilfe einer Scheibe 17 eine Abgassammelleitung 18 befestigt, von der Abzweigleitungen 19 abgehen und durch die Lufteinlässe 12 in der Bodenwandung 13 nach oben reichen, im Oberende jeder Abzweigleitung 19 befindet sich eine Gasdüse 20, die unmittelbar unterhalb des Unterendes jedes Gas-Luft-Mischrohres 15, demselben gegenüberstehend angeordnet ist.

Jeweils am Unterende jedes Gas-Luft-Mischrohres 16 befindet sich eine trichterförmig erweiterte Mündung 16a, in'das Oberende der zugeordneten Düse 20 hineinragt. Der Abstand zwischen dem Außenumfang der Düse 20 und der Innenfläche der Mündung 16a dient als Lufteintrittsspalt 21. Der Flansch 15 umfaßt eine metallische ßingplatte 22 mit L-förmigem Querschnitt und eine feuerfeste Schicht 23, deren Oberfläche mit der oberen Stirnkante des nach oben gerichteten Randes 22a der Ringplatte 22 eben abschließt. Die feuerfeste Schicht 23 hängt mit der feuerfesten Schicht auf der Innenseite des Mantels 11 oberhalb des Flansches 15 zusammen.

Wie in Fig. 1 nicht dargestellt ist ^ sind achtundvierzig Abfackelbrenner 4 des beschriebenen .auf haus auf dem Herd 2 ange-

^Γ 3

-abordnet. Drei Abfackelbrenner befinden sich innerhalb der Innenkammer 6.

Nach J?ig. 1 sind die Abgashauptleitungen 18 für die innenkammer 6 an ein erstes Abgasrohr 25 mit einem Druckfühler 24-angeschlossen. Die Abgashauptleitungen 18 für die Außenkammer sind an ein zweites Abgasrohr 27 mit einem Ventil 26 angeschlossen, das von dem ersten Abgasrohr 25 abzweigt. Ein Abgassaminelrohr 30 von einer Abgasquelle 30 verzweigt sich in das erste Abgasrohr 25 und ein zu einem Gasverschlußbehälter 28 führendes Abgasrohr 29. Von dem Gasverschlußbehälter 28 führt ein Abgasrohr 33 zu einer Abfackelsäule 32, die am Oberende einen Abfackelbrenner 31 trägt. Der Druckfühler 24- ist über elektrische Kreise mit dem Ventil 26 verbunden. Wenn Abgas in das erste Abgasrohr 25 einströmt und der Druckfühler 24 einen eingestellten Druck erfaßt, gibt derselbe über eine Leitung 34- ein Signal ab, das das Ventil 26 in der zweiten Abgasleitung 27 öffnet. Der Druckfühler 24- öffnet das Ventil 26 bei einem Wert der der Übergrenze der in der Innenkainmer 6 verbrennbaren Abgasmenge entspricht. Der Druckfühler 24- schließt das Ventil 26 bei einem niedrigen Wert, damit das Ventil 26 nicht geschlossen wird, wenn der Druck innerhalb des Abgasrohre, 25 plötzlich abfällt, so lange das Ventil 26 noch offen ist. Der Gasverschlußbehälter 28 umfaßt ein in das Wasser hineinragendes Rohr 34-. Die Länge des in das Wasser eintauchenden Hohres 34- ist so bemessen, daß die Wasserabdichtung innerhalb des Gasverschlußbehälters 28 durchbrochen wird, wenn Abgas in einer solchen Durchflußmenge in das Abgasrohr 30 einströmt, die die Kapazität des Verbrennungsofens übersteigt.

Das von dem Abgashauptrohr 30 in das erste Abgasrohr 25 einströmende Abgas strömt durch die Abgashauptleitung 18 der Abgasbrenner 4- der Innenkammer 6, von wo das Abgas in die Abgasabzweigleitungen 19 verteilt und durch die Düsen 20 in die Mischrohre 16 eingeleitet wird. Der Sog der Gasströmung zieht durch den jeweiligen Lufteintrittsspait 21 die Luft in das

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Mischrohr 16. Wenn die Strömung innerhalb der Mischrohre 16 aufsteigt, wird die Luft mit Abgas vermischt. Das erhaltene Gas-Luft-Gemisch strömt aus dem Oberende der Mischrohre 16 aus und wird nach Entzündung durch einen nichtdargestellten Zündbrenner, der ständig brennt, verbrannt. Gleichzeitig trifft die längs der Innenseite der Brennerkörpers 14 nach oben strömende Luft auf den nach innen gerichteten flansch 15 und wird in Wirbelströme oberhalb des Flansches 15 geformt - Damit erhält man eine wirkungsvolle Unterstützung der Verbrennung.

Wenn das Abgas mit zunehmender Durchflußmenge durch das erste Abgasrohr 25 strömt, erreicht der Gasdruck einen Wert, auf den der Druckfühler 24 zur Öffnung des Ventils 26 des zweiten Abgasrohres 27 eingestellt ist, so daß dann das Ventil 26 geöffnet wird. Daraufhin werden die Abgasbrenner 4 der Außenkammer 7 gezündet und verbrennen ebenfalls Gase in der beschriebenen Weise. Wenn die Äbgaszufuhr durch das erste Abgasrohr 25 abnimmt, wird schließlich ein Druckabfall auf einen Wert erreicht, auf den der Druckfühler 24 eingestellt ist, so daß das Ventil 26 abgesperrt wird.

Wenn durch das Abgashauptrohr 30 Abgas in einer Durchflußmenge größer als die Kapazität des Verbrennungsofens eingeleitet wird, wird die Wasserdicttung innerhalb des Gasverschlußbehälters 28 durchschlagen, so daß das überschüssige Abgas in die Abfackelsäule 32 strömt und in dem Äbfackelbrenner 31 verbrannt wird.

Die Abgase chemischer Anlagen fallen in sehr stark .schwankenden Mengen an. Das Gas kann jedoch entsprechend der Durchflußmenge in der Innenkammer 6 allein, in der Innenkammer 6 und der Außenkammer 7 oder auch sowohl in der Innenkammer 6 als auch der Außenkammer 7 in Verbindung mit der Abfackelsäule 32 verbrannt werden.

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Claims

Patentansprüche

i1. Abfackelvorrichtung für Abgase mit einem einen Ofenmantel und einen Herd aufweisenden Verbrennungsofen, mit über den Herd verteilten, je einen Mantel und eine Bodenwandung umfassenden Abfackelbrennern, die jeweils mindestens in einer Wand Lufteinlässe besitzen, und miL unterhalb eines jeden Brennerkörpers angeordneten Abgashauptleitungen, von denen Abzweigleitungen zu Gasdüsen innerhalb des Brennerkörpers abgehen, dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil des Mantels (11) ein nach innen gerichteter Flansch (15) vorgesehen ist, daß in Abstand voneinander durch den Flansch nach unten reichende Gas-Luft-Mischdüsen (1b) vorgesehen sind, die jeweils mit ihrer unteren Mündung (16a) über einer zugehörigen Gasdüse (20) liegen.
2. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Mündung (16a) jeder Gas-Luft-Mischdüse trichterförmig erweitert ausgebildet ist.
3. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen vorspringende Flansch (15) eine üingplatte (22) mit L-förmigem Querschnitt und eine feuerfeste Schicht (23) umfaßt, deren Oberfläche mit der Oberkante des nach oben gerichteten Eandes der Ringplatte fluchtet, und daß die feuerfeste Schicht 23 zusammenhängend mit der feuerfesten Schicht auf der Innenseite des lUantels (11) des Brennerkörpers (14) oberhalb des genannten Flansches ausgebildet ist.
4· Abfackelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (12) in der Bodenwandung (13) des Brennerkörpers (14) ausgebildet sind und daß jeweils ein Gas-Luft-Mischrohr (16) durch den zugeordneten Einlaß nach oben hindurchgeführt ist.
5- Abfackelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

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ORIGfNAL INSPECTED

gekennzeichnet, daß die Gfenkammer (3) des Verbrennungsofens auf mehreren Ständern (8) angeordnet ist und daß der Unterteil der Ofenkammer (3) zusammen mit den Ständern (8) in einem vorgegebenen Abstand von einem schalldämmenden Abschirmmantel (9) umgeben ist.
6, Abfaekelvorriehturig nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenmanbel (1) und der .nbschirmmantel (9) zylindrisch sind und daß der -innendurchmesser d des Ofenmantels und der Innendurchmesser D sowie die Höhe H des Abschirmmantels (9) nach folgender Beziehung bemessen sind:

D = 1,5 d .,. 2,0 d
H = O_S5 d ... 1,0 d.
7· AbfHobelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ütabilisierrohr (5) in aufrechter Ausrichtung im Zentrum des Herdes (2) angeordnet ist und mehrere Abfackelbrenner einschließt, wobei der Innenraum des Stabilisierrohres (5) als Ofen-Innenkammer (6) und der Raum zwischen Stabilisierrohr (5) und dem Ofenmantel (1) als Ofen-Außenkamiaer (7) dient.
8. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierrohr (5) aus feuerfesten Ziegeln besteht.

9· Abfackelvorrichtung nach einem der* Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgashauptleitungen für die Innenkammer (6) an ein erstes Abgasrohr (25) mit einem Druckfühler (24-) und die Abgashauptleitungen für die Außenkammer (7) an ein zweites, von dem ersten Abgasrohr (25) abzweigendes Abgasrohr (27) mit einem Ventil (26) angeschlossen sind, daß ein Abgashauptrohr (20) von einer Abgasquelle sich in das erste Abgasrohr (25) und ein weiteres Abgasrohr (29) verzweigt, das zu einem Gasverschlußbehälter (34) führt und daß von dem Gasversehlußbehälter (34-) ein Abgasrohr (33) zu einer Abfackel-

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säule (32) führt, wobei der Druckfühler (24) ein Signal zur öffnung des Ventils (26) abgibt, wenn durch das erste Abgas-, rohr (25) Abgas mit einem eingestellten Druck strömt und wobei der Gasverschlußbehälter (2$) einen Wässerverschluß frei—-gibt j wenn durch das Hauptabgasrohr (30) Abgas in einer die Aufnahmefähigkeit des Verbrennungsofens überschreitenden Durchflußmenge strömt, damit der Überschuß des Abgases in die Albfackelsäule (32) einfließt.

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