DE2725202C2 - Luftbeschickte Abgasverbrennungsvorrichtung an einem Fackelkamin - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftbeschickte Abgasverbrennungsvorrichtung an einem. Fackelkamin gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (Zeitschrift »Erdöl und Kohle« Nr. 7 (1960), Seiten 490 bis 492) hat sich als nachteilig erwiesen, daß beim Lufteinblasen mit Gef'i'isen oder Kompressoren relativ hohe Anlagekosten entstehen, so daß die Anwendung eines solchen Verfahrens nur dann gerechtfertigt ist, wenn überschüssige Kompressor- oder Gebläsekapazitäten langfristig zur Verfügung stehen. Außerdem stellt die Bereithaltung erheblicher Mengen Dampf für die Verwendung zur Rauchunterdrückung bei im Notfall freigesetzten oder als Fackel verbrannten Kohlenwasserstoffen, die aus Sicherheitsgründen beim Betrieb von Erdölraffinerien und petrochemischen sowie chemischen Werten erfordei lieh ist, eine erhebliche finanzielle Belastung dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine derartige Abgasverbrennungseinrichtung so auszubilden, daß die entstehenden Anlage- und Betriebskosten erheblich gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dies bedeutet, daß der für die rauchfreie Verbrennung bekanntermaßen sowieso benötigte Dampf, der als Abdampf beispielsweise einer vorhandenen Dampferzeugungsanlage entnommen wird, vor dem Einblasen in den Abgasstrom oder in den Priniärluftstrom zur Arbeitsleistung für den Antrieb des Primärl'ifiansauggebläses benutzt wird, indem letzteres auf die Welle einer geeigneten Dampfturbine gesetzt wird, der der Dampf in bekannter Weise zuzuführen ist.

Auf diese Weise wird der nicht unerhebliche Energiebedarf derartiger luftbeschickter Abgasverbrennungsvorrichtungen erheblich gesenkt, wodurch wiederum Betriebskosten eingespart bzw. die relativ hohen Anlagekosten bei der Verwendung von Gebläsen in solchen Vorrichtungen gesenkt werden können. Angesichts der Tatsache, daß das Einblasen von Dampf zur Verbesserung der Verbrennung bzw. zur Erreichung einer rauchfreien Verbrennung von Abgasen seit langem bekannt ist, und daß auch die Verwendung von Gebläsen und Kompressoren zur Gewährleistung einer für die geforderte vollständige Verbrennung der Abgase ausreichenden Sauerstoff-Konzentration seit langem bekannt ist ist die erfmdungsgemäß vorgeschlagene Kopplung beider Mittel durch Benutzung des für die Abgasverbrennung notwendigen Dampfes zum Antrieb des Gebläses eine vorteilhafte Maßnahme.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsvorschlags findet eine Steuervorrichtung Verwendung, die nur dann die Frischdampfzufuhr zur Dampfturbine freigibt wenn Abgase abgefackelt weroen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert wobei die einzige Zeichnungsfigur eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer luftbeschickten Abgasverbrennungsvorrichtung an einem Fackelkamin zeigt Der mit 10 bezeichnete Fackelkamin weist ein äußeres senkrechtes, zylindrisches Rohr 12 auf, das auf schematisch als gestrichelte Linie 44 angedeuteten Beinen getragen wird, die auf der Oberfläche 46 des 3odens 48 ruhen. Eine Brennstoffrohrleitung ist durch das zylindrisehe Rohr 12 hindurchgeführt, nach oben gebogen und erstreckt sich entlang der Achse des Facke'kamins. Sie trägt an der Spitze 68 des Fackelkamins einen Brenner 66. Brennstoffabgas, das durch den Pfeil 65 angedeutet ist, strömt von einer äußeren Quelle in die Rohrleitung 63 und von dort aufwärts zum Brenner. An der Spitze 68 werden herkömmliche Brennstoffzündvorrichtungen verwendet so daß-Jer aus dem Brenner 66 austretende Brennstoff gezündet wird.

An dem unteren Ende des zylindrischen Rohrs 12 befindet sich eine Gebläseeinrichtung 18, die von der Welle 20 in Umdrehungen versetzt wird, welche ihrerseits von der Dampfturbine 22 angetrieben wird. Das zylindrische Rohr 12 des Fackelkamins weist ein erweitertes unteres Ende 16 auf, welches das Einströmen von Luft entsprechend den Pfeilen 45 erleichtert.

Wie bei den herkömmlichen luftbeschickten Fackelkaminen erzeugt die der einströmenden Luft erteilte Energie eine aufsteigende Luftsäule 19 aus teilweise komprimierter Luft, die sich mit erheblicher Geschwindigkeit bewegt und beim Vorbeigang an dem Brenner 66 entsprechend den Pfeilen 21 eine turbulente Vermischung mit dem Gas bewirkt, das aus den in den Brennerarmen vorhandenen Öffnungen austritt. Die kinetische Energie der Luft und des Gases schafft die Energie zur turbulenten Vermischung der Luft und des Brennstoffs, die erforderlich ist um eine vollständige und rauchlose Verbrennung des Gases zu bewirken. Bekanntlich erleichtert Dampf, der in die Primärluft zum Brenner oder in die Flamme abstromseitig des Brenners eingeblasen wird, die vollständige und rauchlose Verbrennung. Demzufolge kann der von der Dampfturbine 22 kommende Abdampf, der durch die Rohrleitung 34 zu einem Dreiwegeventil 36 strömt, wahlweise durch die Rohrleitung 38 in die Atmosphäre entlassen werden.

wie dies durch den Pfeil 42 angedeutet ist, oder durch die Rohrleitung 40 gemäß dem Pfeil 43 in die Rohrleitung 50 geschickt werden, um in die aufsteigende Luftsäule 19 entsprechend dem Pfeil 52 eingeblasen zu werden. Der Abdampf ist ein Niederdruckdampf und enthält etwas Kondensat in Form fein verteilter Wassertröpfchen, die alle dazu beitragen, die Verbrennung zu fördern.

Wenn die Art des abzufackelnden Gases nnch mehr Dampf erforderlich macht, dann läßt sich Frischdampf zusätzlich in den Abdampf einblasen. Der Frischdampf wird der Dampfturbine 22 zugeführt und strömt durch die Rohrleitung 26 gemäß dem Pfeil 28 und wird dann über das Ventil 24 und die Rohrleitung 23 in die Dampf-

turbine geschickt. Der Frischdampf gelangt auch'durch die Leitung 54, über das Steuerventil 56, die Rohrleitung 62 und 50, entsprechend dem Pfeil 52, in den Primärluftstrom.

Das Ventil 24 für die Dampfturbine 22 wird mit Hilfe der Vorrichtung 30 und der Steuerleitung 32 gesteuert Da die Dampfturbine 22 dann, wenn kein Gas gemäß dem Pfeil 65 strömt, nicht benötigt wird, schaltet die Steuerleitung 32 die Dampfturbine nur dann ein, wenn Gas abgefackelt wird. In ähnlicher Weise wird das Steuerventil 56, das Frischdampf in die Luftsäule 19 einleitet, mit Hilfe der Vorrichtung 58 und des Steuersignals in der Leitung 60 gesteuert Die Vorrichtung 30 arbeitet normalerweise automatisch und wird gleichzeitig mit dem Ventil betätigt, das den Gasstrom gemäß dem Pfeil 65 steuert

Daraus ergibt sich, daß bei Verwendung eines herkömmlichen luftbeschickten Fackelkamins durch einfaches Ersetzen eines elektrischen Antriebs durch eine Dampfturbine dieselbe Energie und derselbe Wirkungsgrad zum Antrieb der Gebläseeinrichtung 18 geboten werden wie bei Verwendung von elektrischer tnergie. Dazu kommt daß der Abdampf zur Verbesserung der Verbrennungsbedingungen benutzt werden kann.

Die Gebläseeinrichtung erfordert nur dann Energie, wenn sie läuft, d. h. immer dann, wenn Gas abgefackelt werden soll. Wenn der elektrische Antriebsmotor durch eine Dampfturbine ersetzt wird, und zwar in Kombination mit der Abgabe des Abdampfs dieser Turbine an die der Verbrennungszone zuströmende Lufi, dann wird der größte Rauchunterdrückungseffekt erzielt Man erkennt, daß der der Dampfturbine für ihren Antrieb 7.11-geführte Dampf weitere nützliche Dienste bei der Rauchunterdrückung leistet, wobei keine zusätzlichen Kosten entstehen.

Der Hauptwert des zugeführten und der Primärluft zugemischten Dampfes gemäß Pfeil 52 besteht darin. Wasser in fein zerteilter Form entweder als gesättigten Wasserdampf oder als feine Tröpfchen bereitzustellen. Aufgrund der Tatsache jedoch, daß der aus der Turbine austretende Dampf ein Niederdruckdampf ist, kondensiert dieser Dampf bei sehr kaltem Wetter zu feinen Eispartikelchen, die sich nicht mit der Priinärluft vermischen. Es hat daher in diesem Fall nur wenig Zweck, diesen Dampf, bzw. diese Eispartikelchen in die Primärluftsäule einzuspeisen. Demzufolge wird der Abdampf bei schlechtem Wetter gemäß dem Pfeil 42 in die Atmosphäre abgelassen. In diesem Fall wird dann, wenn zusätzlicher Dampf beiiöiigt wird. Frischdampf aus der Rohrleitung 26 im Bypass über die Leitung 54, das Steuerventil 56. die Rohrleitung 62 und die Rohrleitung 50 bereitgestellt und in die aufsteigende Luftsäule 19 eingespeist.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

b0

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Luftbeschickte Abgasverbrennungsvorrichtung an einem Fackelkamin mit einer dem Abgasstrom Primärluft zuführenden Gebläseeinrichtung, einer Brennervorrichtung am oberen Fackelkaminende, einer Zündeinrichtung für die zu verbrennenden Abgase und einer in den Abgasstrom Abdampf einblasenden Einrichtung zur vollständigen und rauchlosen Verbrennung des Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseeinrichtung (18) durch eine Dampfturbine (22) mittels Dampf antreibbar ist der nach seiner teilweisen Entspannung in der Dampfturbine der Abdampf einblasenden Einrichtung zuführbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (24, 30, 32), die nur dann die Frischdampfzufuhr zur Dampfturbine (22) freigibt wv.-nn Abgase abgefackelt werden.