DE2825286A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermeidung von druckstoessen in rohrleitungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung
• von Druckstößen in Rohrleitungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungen für brennbare Gase, mit einer Flammensperre und einem Meßgerät zur Überwachung des Gaszustandes.
• Der Ausdruck Gas schließt hier und im folgenden auch Dämpfe, Aerosole und andere gasähnliche Systeme ein.
• Bei industriellen Anlagen, in denen brennbare Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe erzeugt, behandelt oder gelagert werden (z.B.
• Raffinerien, Lackieranlagen, Tanklager etc.) können austretende Abluftströme organisch beladen sein. In diesen Abluftströmen dürfen, wenn sie in die Atmosphäre eingeleitet werden, bestimmte maximale Konzentrationen an organischen Verunreinigungen nicht überschritten werden. Die Verminderung dieser Schadstoffgehalte auf zulässige Konzentrationen kann z.B. thermisch in Nachverbrennungsanlagen (TNV) oder durch Unterfeuern in bereits vorhandene oder in aus anderen Gründen zu errichtenden Verbrennungsanlagen erreicht werden. Bei derartigen Abluftströmen stellt man den Gehalt an organischen Bestandteilen üblicherweise deutlich unterhalb der Zündgrenze ein (z.B. 25 # UEG).
• Unter Umständen, z.B. bei Betriebsstörungen kann sich jedoch die Gaszusammensetzung schnell und drastisch so verändern, daß die Abluft zündfähig wird und durch eine Zündquelle, wie Brenner, Gebläse und andere Bauteile der Anlage gezündet werden kann.
• Um für solche Fälle ein Rückschlagen der Flamme in die vorgeschaltete Anlage zu vermeiden, setzt man gewöhnlich Flammensperren ein.
• Eine etwa entstandene Flammenfront läuft aber mit wachsender Geschwindigkeit in der Rohr leitung bis zu der besagten Flammensperre zurück, wobei es zu Explosionen und bei längeren Rohrstrecken (etwa oberhalb 30 D) zu Detonationen kommen kann. Die Rohrleitung kann dabei Druckstößen bis nahezu 100 bar ausgesetzt werden. Ein hauptparameter für die Höhe des Druckstoßes ist die Länge der Rohrleitung (je länger das Rohr, desto höher der Druckstoß). womit ergibt sich die Notwendigkeit, z.B. Flammensperren so nahe wie möglich an einer denkbaren Zündquelle anzuordnen. Es ist z.B. bei Ringleitungen üblich, je denkbarer Zündquelle eine Flammensperre einzusetzen (Abstand Zündquelle bis Flammensperre maximal 12 D). Iorrnalerweise werden die Flammensperren meßtechnisch überwacht, um gegebenenfalls Sicherheitsfunktionen auszulösen.
• Über solche Flajnmensperren wird beispielsweise in der Hauszeitschrift der gotal-Eoerstner & Co., Ladenburg, Der Ladenburger Kreis, Informationen über Sicherheit und Feuerschutz, Ausgabe Oktober 1977, berichtet. Danach ist es auch möglich, die Flammensperre durch eine automatische Löschmittelsperre zu ergänzen.
• Es ist bei Entleerungssystemen von Erdöl-Raffinerien ferner bekannt, sog. Blow-down und Fackelsysteme vorzusehen. Bei diesen sorgt eine ständig brennende Zündflamme dafür, daß auch nach längerer Pause ankommende Gase sofort gezündet werden. Ein Rückschlagen der Flamme in das Fackelsystem wird durch eine fasservorlage verhindert (Ullmanns hnzyclopädie der technischen Chemie, Band 15, Weinheim 1975). Ujit der Vermeidung von #ruckstö.ßen in Rohrleitungen befassen sich solche Fackelsysteme nicht, weil sie unmittelbar in die Atmosphäre münden.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, in Rohrleitungssystemen, die zum Transport von Gasgemischen variabler Zusammensetzung dienen, mit geringem Aufwand Explosionen oder Detonationen zuverlässig zu vermeiden.
• Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß unmittelbar hinter der Plammensperre eine ständig ansprechende Zündquelle angeordnet ist, und daß das Meßgerät auf eine Zündung des Gases anspricht, und daß sich vor der Flammensperre eine mit dem Meßgerät gekoppelte Schalteinrichtung befindet, mit der die Gaszusammensetzung in einem vorgegebenen Bereich zu halten ist. Diese Zündquelle kann mit Elektroenergie, brennbaren Gas oder fossilem Brennstoff betrieben werden oder aus einer beispielsweise katalytischen Redox-Vorrichtung bestehen.
• In dem Bericht #Explosionsschutz an Anlagen zur Verbrennung brennbarer Gase und Dämpfe in industrieller Abluft" von K. Schampel und H. Steen, PTB Braunschweig, vorgetragen beim 5. Internationalen Kolloquium "Verhütung von Arbeitsunfällen und Berufskrankheiten in der chemischen Industrie" vom 17.-19.5.1977 in Bukarest, (Sonderdruck der Berufsgenossenschaft), wird darauf hinge wiesen, daß Temperatur- bzw. Druckänderungen die Explosionsgrenzen verändern können. Nähere Hinweise finden sich im Bulletin 627 des Bureau of Mines 1,Flammalability Characteristics of combustible Gases and Vapors" von Michael G. Zabetakis, herausgegeben vom Innenministerium der USA. So werden beispielsweise die Bxplosionsgrenzen durch Temperaturerhöhungen in den Bereich niedrigerer Konzentrationen abgesenkt. Dieser Effekt kann auch bei einer erfindungsgemäß ausgerüsteten bzw. betriebenen Anlage auftreten, wodurch sich Gefahrenmomente ergeben können.
• Die Erfindung löst dabei weiterhin die Aufgabe, im Rahmen des vorstehend gesagten, die Gefahr von Explosionen oder gar Detonationen bei Gasgemischen durch Veränderung der Zündgrenzen in Abhängigkeit von definierten Temperatur- bzw. Druckänderungen zu verringern.
• Die Erfindung sieht hierzu vor, die Explosionsgrenze durch definierte Temperatur- und/oder Druckänderung in einen Bereich größerer Sicherheit zu verschieben. Das Gasgemisch wird vorzugsweise durch direkte Kühlung (z.B. durch Kaltluftzumischung, Wassereinspritzung etc., oder durch indirekte Kühlung (z.B. mit Kältefallen, Gaskühlern etc.) in der Temperatur abgesenkt.
• Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im nachstehenden in zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage nach der Erfindung ohne und Fig. 2 mit Temperaturregelung zur Beeinflussung der Zündgrenzen.
• Zunächst sei Fig. 1 betrachtet.
• Aus der Anlage 1 tritt in die Rohrleitung 2 ein Abluftstrom mit organischer Beladung aus. Der Abluftstrom passiert die Flammensperre 3, kommt mit der definierten Zündquelle 5 in Kontakt und verteilt sich dann im Rohrleitungsnetz beliebiger Länge 6. Wird das Abgas zündfähig, zündet es an der definierten Zündquelle 5.
• Die sich unmittelbar an der Flammensperre bildende Flamme wird durch eine meßtechnische Vorrichtung 4 (z.B. ein Thermoelement) erfaßt. Es werden dann Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise die Abschaltung der Anlage 1 ausgelöst.
• Bei obiger Anordnung ist auch bei Ringleitungen nur eine Flammensperre erforderlich. Darüberhinaus werden längere Anlaufstrecken für denkbare Flammenfronten vermieden. Es kann nicht mehr zu Explosionen oder gar Detonationen kommen.
• Eine Anlage, die durch eine Kühlvorrichtung ergänzt ist, wird in Fig. 2 gezeigt.
• Aus der Anlage 1 tritt in die Rohrleitung 2 ein Gasgemisch mit organischer Beladung und der Temperatur t1 ein. Hier passiert es die oben beschriebene Vorrichtung 3. Anschließend wird es in der Kühlvorrichtung 7 auf eine Temperatur t2 kleiner t1 abgekühlt.
• Somit hat das Gasgemisch eine definierte Zündquelle passiert und wurde anschließend bezüglich der unteren Explosionsgrenze (UEG) in einen ungefährlicheren Bereich verschoben. Die untere Explosionsgrenze liegt nun im Bereich höherer Konzentrationen.

Claims (7)

1. Ansprüche Verfahren zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungen für brennbare Gasgemische, mit einer Plammensperre und einem Meßgerät zur Überwachung des Gaszustandes, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter der Flammensperre eine ständig ansprechende Zündquelle angeordnet wird, daß mit dem Meßgerät die Zündung des Gases kontrolliert wird, und daß die Gaszusammensetzung mit einer Schalteinrichtung, die sich vor der Flammensperre befindet und mit dem Meßgerät gekoppelt ist, in einem ungefährlichen Bereich gehalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionsgrenze des Gases nach Passieren von Plammensperre und Zündquelle durch definierte Temperatur- und/oder Druckänderung in einen Bereich größerer Sicherheit verschoben wird.
3. 3. Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungen für brennbare Gasgemische, mit einer Plammensperre und einem Meßgerät zur Ub#erwachung des Gaszustandes, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter der Flammensperre (3) eine ständig ansprechende Zündquelle (5) angeordnet ist, daß das Meßgerät (4) auf eine Zündung des Gases anspricht, und daß sich vor der Plammensperre (5) eine mit dem Meßgerät (4) gekoppelte Schalteinrichtung befindet, mit der die Gaszusammensetzung in einem vorgegebenen Bereich zu halten ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (4) und die Schalteinrichtung zu einem Regler verbunden sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündquelle (5) mit Elektroenergie, brennbarem Gas oder fossilem Brennstoff betrieben ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündquelle (5) eine vorzugsweise katalytische Redox-Vorrichtung ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zündquelle (5) eine Kühlvorrichtung (6) vorgesehen ist.