DE3313567A1

DE3313567A1 - Device for the direct heating of flowing, combustible gases

Info

Publication number: DE3313567A1
Application number: DE19833313567
Authority: DE
Inventors: Márton 8600 Siófok Bagdi; László Dipl.-Masch.-Ing. 1139 Budapest Bárány; István Dipl.-Chem. 1025 Budapest Gönc; Károly Dipl.-Masch.-Ing. 1141 Budapest Zentai
Original assignee: Magyar Szenhidrogenipari Kutatofejleszto Intezet
Current assignee: Magyar Szenhidrogenipari Kutatofejleszto Intezet
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1983-04-14
Publication date: 1984-04-19
Also published as: NL8303222A; FR2534666A1

Abstract

The invention relates to a device for the direct heating of combustible gases flowing in conduits, especially those extending over relatively long paths. Heating of gases conducted in such conduits is required since excessive cooling can result in physical and/or chemical changes in the gas which could make conveying the gas further difficult or impossible. <??>This device has an apparatus which separates a given constituent of the gas arriving through an input pipe connection 2, a gas mixer 5 for stoichiometric mixing of the separated gas with the supplied air, a gas burner (8) with counter-pressure, a mixing space (13) for mixing the combustion product from the gas burner (8) with the full quantity of the conveyed gas, and an output pipe connection (14). <IMAGE>

Description

38 465 v/er38 465 v / er

Magyar Szenhidrogenipari Kutato-Fejleszto' Intezet, Szazhalombatta (Ungarn)Magyar Szenhidrogenipari Kutato-Fejleszto 'Intezet, Szazhalombatta (Hungary)

Einrichtung zur direkten Erwärmung von strömenden, brennbaren Gasen Device for direct heating of flowing, flammable gases

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur direkten Erwärmung von strömenden, brennbaren Gasen. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich zur direkten Erwärmung von strömenden, brennbaren Gasen, hauptsächlich von in Leitung strömenden Erdgasen und sonstigen Kohlenwasserstoffgasen auf solche Weise, daß sie die bei den bekannten Anordnungen durch die mittelbare Wärmeübergabe entstehenden hohen Kosten und die wesentlichen Energieverluste beseitigt.The invention relates to a device for the direct heating of flowing, combustible gases. the The device according to the invention is suitable for the direct heating of flowing, flammable gases, mainly of natural gases and other hydrocarbon gases flowing in the pipeline in such a way, that they the high costs resulting from the indirect heat transfer in the known arrangements and eliminates the major energy losses.

Besonders die in längeren Rohrleitungen strömenden Gase, einschließlich die brennbaren Gase, nehmen die Umgebungstemperatur während ihrer Strömung an. Dies kann eine Störung besonders dann hervorrufen, wenn der Druck der vollen Menge oder nur eines Anteils (infolge einer Abzweigung) eines Gases mittels eines Druckminderers wesentlich herabgesetzt wird; denn in einem derartigen Fall kann sich das Gas so stark abkühlen, daß dies in dem Förderungs- und Verteilungssystem, d.h. in dem Versorgungssystem insgesamt, verschiedene Störungen verursachen kann. Dabei kann die Abkühlung in Hochdruckfernleitungen so stark sein, daß die dadurch beginnende Hydrat-Ausscheidung die weitere Förderung des Gases gefährdet.The gases flowing in longer pipelines, including flammable gases, are particularly susceptible to this Ambient temperature during their flow. This can cause a disturbance especially when the pressure of the full amount or only a portion (as a result of a diversion) of a gas by means of a Pressure reducer is significantly reduced; because in such a case the gas can become so strong cool so that this occurs in the delivery and distribution system, i.e. in the supply system as a whole, can cause various disturbances. The cooling in high pressure pipelines can be so strong be that the resulting hydrate excretion endangers the further promotion of the gas.

Daher werden Erwärmungsanlagen an bestimmten Stellen an den längeren Rohrleitungen entlang, besonders vor den Druckverminderungen, eingesetzt, die das Gas in einem solchen Maße erwärmen, daß seine Temperatur nach der Umstandsänderung (Druckverminderung) die Weiterleitung störungsfrei ermöglicht.Therefore, heating systems are installed in certain places along the longer pipelines, especially in front of the pressure reductions that the gas in heat to such an extent that its temperature after the change in circumstances (pressure reduction) the Forwarding enables trouble-free.

Bei Hochdruckleitungen für brennbare Gase arbeiten diese Erwärmungsanlagen mit Hilfe von wärmevermittelnden Medien und bedürfen hoher Investition und haben niedrigen VJirkungsgrad. Die an den Erdgasfernleitungen angewandten sogenannten Kessel zur Erdgaserwärmung benutzen Wasser-Gas-Wärmetauscher, in denen das Gas durch Warmwasser erwärmt wird. Das Warmwasser wird in einem Kessel zur Wassererwärmung erzeugt, der außerhalb der Sicherheitszone angeordnet ist und durch einen Brenner mit offener Flamme betrieben wird. Die zwei Anlagen sind mittels einer möglichst langen Rohrleitung miteinander verbunden.In the case of high-pressure lines for flammable gases, these heating systems work with the help of heat-transferring Media and require high investment and have a low degree of efficiency. The ones on the natural gas pipelines applied so-called boiler for natural gas heating use water-gas heat exchangers in which the gas is heated by hot water. The hot water is generated in a boiler for heating the water located outside the safety zone and operated by an open flame burner will. The two systems are connected to one another by means of a pipeline that is as long as possible.

Der hohe Investitionsbedarf solcher Anlagen wird zunächst, von der wesentlich größeren zu benutzenden (und meistens der landwirtschaftlichen Bebauung entzogenen) Bodenfläche, der langen Rohrleitung, der notwendigen explosionsfreien Gestaltung der elektrischen Anlagen, aber auch davon verursacht, daß in Anbetracht, der Beschädigung der die zwei Medien voneinander trennenden Oberflächen sowohl der Wärmetauscher als auch das Wassersystem für den hohen Druck des geförderten Gases auszulegen sind. Ihr Betrieb wird durch den niedrigen Wirkungsgrad teuer, der sich einerseits durch doppelte (indirekte/Wärineübertragung/Verbrennungsprodukt-Wasser-gefordertes Gas), andererseits durch den Wärmeverlust der langen Leitungsstrecke zwischen dein Kessel zur Wassererwärmung und dem Wärmetauscher ergibt.The high investment requirement of such systems is first of all, from the much larger ones to be used (and mostly withdrawn from agricultural development), the long pipeline, the necessary explosion-free design of the electrical Plants, in addition, caused by it, considering the damage of the two media separating surfaces of both the heat exchanger as well as the water system are to be designed for the high pressure of the pumped gas. you Operation is expensive due to the low level of efficiency, which on the one hand results from double requirements (indirect / heat transfer / combustion product / water) Gas), on the other hand due to the heat loss of the long line between your boiler for water heating and the heat exchanger results.

Diesen Mangeln will die Erfindung abhelfen.The invention aims to remedy these deficiencies.

Die vorliegende Erfindung geht aus von drei Erkenntnissen. Die erste Erkenntnis betrifft, die bekannte Tatsache, daß die Gase bei 100 %iger Konzentration nicht explosionsfähig sind, jedes Gas (gemessen in Luft) eine kleinste (untere Explosionsgrenze) und eine größte (obere Explosionsgrenze) Konzentration hat, bei der es explodieren kann, und sich die Gas-Luft-Mischung bei einer niedrigeren Konzentration als der unteren Explosionsgrenze wie Luft (brennt nicht) verhält, während sie sich bei einer die obere Explosionsgrenze übertreffenden Konzentration wie Gas (Reingas) verhält. Die brennbaren Gase werden aber mit einer Konzentration von 100 % in den Rohrleitungen gefördert; daher sind sie in diesem Zustand nicht explosionsgefährlich.The present invention is based on three findings. The first finding concerns the well-known fact that the gases are at 100% concentration are not explosive, each gas (measured in air) has a smallest (lower explosion limit) and has a largest (upper explosion limit) concentration at which it can explode, and the Gas-air mixture at a lower concentration behaves like air (does not burn) than the lower explosion limit, while it behaves like the upper one with one Concentration exceeding the explosion limit behaves like gas (pure gas). The flammable gases will however conveyed with a concentration of 100% in the pipelines; hence they are in that state not explosive.

Die zweite Erkenntnis liegt darin, daß man im Falle von brennbaren Gasen mit entsprechender Verbrennungswärme, z.B. von Erdgas für Versorgung, zu der Steigerung der Temperatur einer Gasmenge von G um 100⁰C wenn das Verbrennungsprodukt mit dem Gas direkt vermischt wird - die Verbrennung einer Gasmenge von 0.005 G durchzuführen hat; dies ist aber eine so geringe Menge, daß das so vermischte Verbrennungsprodukt die Qualität, des geforderten Gases nachweisbar nicht herabsetzt. Die mengenmäßig dem vermischten Verbrennungsprodukt entsprechende saubere Luft wäre auch nicht zum Annähern an die obere Explosionsgrenze, also zum Heraufbeschwören einer Gefahr, ausreichend.The second finding is that in the case of combustible gases with the corresponding heat of combustion, e.g. natural gas for supply, to increase the temperature of a gas quantity of G by 100 ⁰ C if the combustion product is mixed directly with the gas - the combustion of a gas quantity of 0.005 G has to perform; but this is such a small amount that the combustion product mixed in this way demonstrably does not reduce the quality of the required gas. The clean air corresponding in terms of quantity to the mixed combustion product would also not be sufficient to approach the upper explosion limit, i.e. to conjure up a danger.

Die dritte Erkenntnis liegt darin, daß im Falle des Vermisches des Verbrennungsproduktes mit dem in der Rohrleitung strömenden, brennbaren Gas ein vollständiges Verbrennen, das sonst, beim Verbrennen von Gas in jedem anderen Fall zu gewährleisten ist, nicht notwendig ist. Zum vollständigen Verbrennen bedarf man nämlich des durch die Gasqualität bestimmten Luftüberschusses; d.h., es ist nicht ausreichend, mit dem Gas die für die Oxidation chemisch notwendige Luftmenge (Sauerstoffmenge) zu vermischen, sondern es ist mehr Luft erforderlich. Falls die chemisch notwendige Luftmenge mit dem Gas gemischt wird (sogenannte stöchioinetrische Mischung), bleibt unverbranntes Gas in dem Verbrennungsprodukt zurück; dies verursacht, in das reine Gas kommend, keine Störung.The third finding is that in the case of mixing the combustion product with that in the Flammable gas flowing through the pipeline completely burns, which would otherwise occur when burning To ensure gas in any other case is not necessary. Requires for complete burning namely the excess air determined by the gas quality; i.e., it is not sufficient to use to mix the amount of air (amount of oxygen) chemically required for the oxidation with the gas, but rather it more air is required. If the chemically necessary amount of air is mixed with the gas (so-called stoichiometric mixture), unburned gas remains in the combustion product; this does not cause any disturbance when coming into the pure gas.

(Natürlich setzt die in dem Reaktionsrauin für die Verbrennungsstelle entstehende möglichst große Turbulenz die Luft- und Gasrnenge, die sich an der Reaktion nicht beteiligen, herab.)(Of course, the one in the reaction room for the The greatest possible turbulence is created by the combustion point Do not participate in the reaction, belittling.)

Unter gleichzeitiger Berücksichtigung dieser drei Erkenntnisse schlägt die vorliegende Erfindung eine Einrichtung vor, mit der ein geringer Anteil aus dem in der erwähnten Rohrleitung geförderten Gas entnommen, mittels eines entsprechend gestalteten Brenners bei Gegendruck verbrannt und das Verbrennungsprodukt mit dem geförderten Gas vermischt wird, wodurch der Wärmeinhalt durch die beim Verbrennen entstehende und von dem Verbrennungsprodukt aufgenommene Wärme und dadurch die Temperatur des geförderten Gases direkt erhöht wird. Gleichzeitig wird Sorge dafür getragen, daß das kalte Gas, die gesamte Oberfläche der Verbrennungseinrichtung berührend, weiterströmt und auch die daran entstehende und durch Verlust abgehende Wärme entzieht, wodurch es ermöglicht, wird, daß sich die so ausgestaltete Verbrennungseinrichtung nicht, stark erhitzt, was für die Abmessungen, Materialwahl und Beständigkeit, der einzelnen Elemente Vorteil bedeutet.With these three findings in mind at the same time, the present invention proposes one Device with which a small proportion of the gas conveyed in the pipeline mentioned is withdrawn, burned by means of a suitably designed burner at back pressure and the combustion product is mixed with the pumped gas, whereby the heat content by the resulting and during combustion the heat absorbed by the combustion product and thereby the temperature of the gas produced directly is increased. At the same time, care is taken that the cold gas covers the entire surface of the incinerator touching, flowing on and also the resulting and lost flow Deprives heat, allowing it to the combustion device designed in this way is not strongly heated, which affects the dimensions, choice of materials and constancy, which means that the individual elements are advantageous.

Ebenfalls wird Sorge dafür getragen, daß die Intensität der Feuerung mit der Menge und der Temperatur des durchströmenden Gases proportional ist; weiters wird geschlossen, daß Luft beim Ausfall der Strömung und/oder des Druckes in das System eindringt oder die Feuerung aufrecht erhalten wird.Care is also taken that the intensity of the firing with the amount and temperature of the the gas flowing through is proportional; It is also concluded that air in the event of a failure of the flow and / or the pressure penetrates the system or the Firing is maintained.

Die konkrete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich aus den Ansprüchen.The specific design of the device according to the invention results from the claims.

Eine wesentliche Ausführungsform der Erfindung wird in den Figuren dargestellt, wobeiAn essential embodiment of the invention is shown in the figures, wherein

Fig. 1 die erfindungsgemäße, eine Richtungsänderung von 90° erzeugende Ausführungsform - durch die blockschematische Abbildung der zu sicherem Betrieb notwendigen Regelelemente ergänzt - schematisch dargestellt, und1 shows a change in direction according to the invention of 90 ° generating embodiment - by the block diagram Illustration of the control elements necessary for safe operation added - shown schematically, and

Fig. 2 die ohne Richtungsänderung dargelegte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung in Skizze zeigt.2 shows the embodiment of the device according to the invention presented without a change in direction in a sketch shows.

Die Abgrenzungsfläche der in Fig. 1 dargestelltenThe demarcation area shown in FIG

Ausführungsform ist ein Gehäuse 1, das aus zweiEmbodiment is a housing 1, which consists of two

Teilen besteht; diese zwei Teile sind miteinander
durch eine Verbindung 17 abgedichtet verbunden. Das Gehäuse 1 ist natürlich für den in der Leitung
herrschenden Druck, ähnlich wie der Druckspeicher,Sharing consists; these two parts are with each other
connected in a sealed manner by a connection 17. The housing 1 is of course for the one on the line
prevailing pressure, similar to the pressure accumulator,

mit der notwendigen Sicherheit dimensioniert. An dem Gehäuse 1 ist ein Eingangsrohrstutzen 2 angeschlossen, wodurch der Anschluß der Leitung des zu erwärmenden Gases zu der Vorrichtung ermöglicht ist. Von dem Eingangsrohrstutzen 2 zweigt sich die Leitung 4 ab, die den entsprechenden Anteil des Gases durch
einen regelbaren Rohrverschluß 24 (in Figur als
Beispiel ein Magnetventil) in einen Gasmischer 5
führt. Eine Speiseluftquelle 6 (zweckmäßig ein
Hochdruckkompressor oder aber eine Preßluftflaschedimensioned with the necessary security. An inlet pipe socket 2 is connected to the housing 1, whereby the connection of the line of the gas to be heated to the device is made possible. The line 4 branches off from the inlet pipe socket 2 and carries the corresponding portion of the gas through
an adjustable pipe closure 24 (in the figure as
Example of a solenoid valve) in a gas mixer 5
leads. A feed air source 6 (expediently a
High pressure compressor or a compressed air bottle

mit Druckregler ist an dem Gasmischer 5 durch einen regelbaren Rohrverschluß 25 angeschlossen. Der Gasmischer 5 ist mit einem Gasbrenner 8 durch ein Verbindungsrohr 7 verbunden. Die Gestaltung derwith pressure regulator is connected to the gas mixer 5 by a controllable pipe closure 25. The gas mixer 5 is connected to a gas burner 8 through a connecting pipe 7. The design of the

Anschlußstelle ist von solcher Form, daß sie eine turbulente Strömung der Gas-Luft-Mischung und dadurch deren gute Vermischung gewährleistet. In den vor dem Gasbrenner 8 angeordneten Raum greift eine zündvorrichtung 9 ein, die entweder ein Funkenzünder mit Dauerbetrieb oder ein kontinuierlich geglühter Glühfaden sein kann; beides sind an sich bekannte Lösungen, Die Zündvorrichtung 9 wird von einer Speisequelle 16 gespeist. An dem hinteren Teil des Gehäuses 1 ist. eine Leitplatte 11 angeordnet, die sich über eine Umbiegung in einem kegelförmigen RohrThe connection point is of such a shape that it creates a turbulent flow of the gas-air mixture and thereby their good mixing is guaranteed. An ignition device engages in the space in front of the gas burner 8 9 one which is either a continuous spark igniter or a continuously annealed filament can be; Both are known solutions, the ignition device 9 is of a Feed source 16 fed. At the rear of the housing 1 is. a guide plate 11 arranged, the via a bend in a conical tube

15 fortsetzt.15 continues.

Die Einströmungsmündung 10 des kegelförmigen Rohres 15 erstreckt, sich in einen Zylinder 12 hinein, der sich verengend (einen Konfusor bildend) bis zum einen Ausgangsrohrstutzen 14 verläuft. Die weitere Strecke der Leitung ist an dem Ausgangsrohrstutzen anschließbar. The inflow opening 10 of the conical tube 15 extends into a cylinder 12, the narrowing (forming a cone) up to an outlet pipe socket 14. The further route the line can be connected to the outlet pipe socket.

In der Eingangsleitung 4 bzw. in dem Eingangsrohrstutzen 2 sind ein an sich bekannter Strömungsfühler 19 und ein Druckfühler 18 angeordnet, wobei die Signale des Strömungsfühlers 19 über eine Leitung 20 und die Signale des Druckfühlers 18 über eine Leitung 21 an eine Automatik 22 gegeben werden, die als eine UND-Schaltung ausgestaltet ist. Das Ausgangssignal der Automatik 22 hält die regelbaren Rohrverschlüsse 24, 25 und einen regelbaren Schalter 26 (der ein an sich bekannter Relais- oder ein Thyristor-Schalter sein kann) über eine Leitung 23 in offener Lage, wodurch die Speiseluftquelle 6 und die SpeisequelleIn the inlet line 4 or in the inlet pipe socket 2 there is a flow sensor known per se 19 and a pressure sensor 18 are arranged, the signals from the flow sensor 19 via a line 20 and the signals of the pressure sensor 18 are given via a line 21 to an automatic system 22, which as a AND circuit is designed. The output signal of the automatic system 22 keeps the adjustable pipe closures 24, 25 and a controllable switch 26 (which is a known relay or a thyristor switch can be) via a line 23 in the open position, whereby the feed air source 6 and the feed source

16 der zündvorrichtung 9 die Betriebsstromversorgung erhalten.16 of the ignition device 9 received the operating power supply.

Zur Betriebsführung kann ein an sich bekannter Temperaturfühler in dem Ausgangsrohrstutzen 14 angeordnet werden, dessen Ausgangssignal die Mengen des in der Leitung 4 strömenden Gases und der Einlaufluft durch ein in der Leitung angeordnetes, an sich bekanntes Element (veränderbare Drossel usw.) regelt.A temperature sensor known per se can be arranged in the outlet pipe socket 14 for operational management whose output signal is the amounts of gas flowing in line 4 and the inlet air by means of a known element (adjustable throttle, etc.) arranged in the line.

Die regelbaren Rohrverschlüsse 24, 25 sind als Magnetventile in der Figur angedeutet; sie können jedoch auch pneumatische Elemente sein; wenn man einen pneumatisch-elektrischen Schalter als gesteuerten Schalter 26 anwendet, kann die Steuerung auch pneumatisch sein, wofür Preßluft als notwendige Energiequelle dient.The adjustable pipe closures 24, 25 are indicated as solenoid valves in the figure; you can but also be pneumatic elements; if you have a pneumatic-electric switch as a controlled one Using switch 26, the control can also be pneumatic, for which compressed air is necessary Energy source is used.

Im Falle der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt keine Richtungsänderung der Strömung. Vielmehr kann hier die Einrichtung in der geraden Rohrstrecke zwischen dem Eingangsrohrstutzen 2 und dem Ausgangsrohrstutzen 14 angeordnet werden. Das Gehäuse 1 erweitert sich einlaufseitig und gegenüber der Mittellinie der Eingangsöffnung befindet sich eine Düse 30, die die Strömung in die zylinderförmige Kammer führt. Eine zylinderförmige Platte 33 grenzt diese Kammer ab, an die sich eine Luftleitung 31 anschließt. Entsprechend den Darlegungen in Verbindung mit der vorangehenden Figur ist der Gasbrenner 8 mittels eines Diffusors und eines Konfusors an der so ausgestalteten Kammer angeschlossen. Die gegenüber dem Gasbrenner 8 liegende zylindrische Kammer 29 ist von einem aus Durchführungsrohren 27 bestehendenIn the case of the embodiment shown in FIG there is no change in direction of the flow. Rather, the facility can be straight Pipe section between the inlet pipe socket 2 and the outlet pipe socket 14 are arranged. That Housing 1 expands on the inlet side and opposite the center line of the inlet opening is a nozzle 30, which the flow in the cylindrical Chamber leads. A cylindrical plate 33 delimits this chamber, to which an air line 31 is attached connects. The gas burner 8 corresponds to the explanations in connection with the preceding figure connected to the chamber configured in this way by means of a diffuser and a confuser. The opposite The cylindrical chamber 29 lying next to the gas burner 8 is formed by a duct consisting of ducts 27

Rohrbündel umfaßt, wobei die Durchführungsrohre 27 von Schloßringen 28 gehalten sind. An den Enden der Rohre verengt sich das Gehäuse 1 konfusorartig und geht dann in den Ausgangsrohrstutzen 14 über.Includes tube bundle, wherein the lead-through tubes 27 are held by lock rings 28. At the ends of the tubes, the housing 1 narrows like a cone and then goes into the outlet pipe socket 14.

Für diese Einrichtung sind ebenfalls betriebsführende und sicherheitstechnische Automatikelemente notwendig, wie sie in Pig. I dargestellt und erläutert worden sind; diese sind aber in der Fig. 2 zur Vermei-For this facility are also operational and safety-related automatic elements are necessary, as they are in Pig. I have been shown and explained are; but these are shown in Fig. 2 to avoid

lü dung von Wiederholungen weggelassen.loading of repetitions omitted.

Viährend des Betriebes der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung gelangt das Hochdruckgas durch den Eingangsrohrstutzen 2 in die Einrichtung und strömt von dort in die Gaskammer 3 in Richtung des Gasbrenners, wechselt seine Richtung infolge der Leitplatte 11, strömt dann in den Innenraum des Zylinders 12 in Richtung des Mischraumes 13 weiter und verläßt schließlich die Vorrichtung durch den Ausgangsrohrstutzen 14.During the operation of the device shown in Fig. 1, the high pressure gas passes through the Inlet pipe socket 2 into the device and flows from there into the gas chamber 3 in the direction of the Gas burner, changes its direction as a result of the guide plate 11, then flows into the interior of the Cylinder 12 in the direction of the mixing chamber 13 and finally leaves the device through the Outlet pipe socket 14.

Ein geringer Anteil des Hochdruckgases gelangt, in den Gasmischer 5 durch die Leitung 4. Da der Strömungsfühler 19 und der Druckfühler 18 auf ein logisches "ElW-Signal eingestellt sind, gibt die Automatik ein logisches "EINⁿ-Signal ab, das die regelbaren Rohrverschlüsse 24, 25 öffnet und den gesteuerten Schalter 26 schließt, so daß die Speiseluftquelle 6 wirksam gestellt und die Zündvorrichtung 9 gezündet wird. Der Gasbrenner 8 wird dadurch ebenfalls gezündet, wodurch das kegelförmige Rohr 15 erhitzt wird, das andererseits an seiner Außenseite durch das strömende Gas gekühlt wird.A small proportion of the high-pressure gas enters the gas mixer 5 through the line 4. Since the flow sensor 19 and the pressure sensor 18 are set to a logical "EIW signal, the automatic system emits a logical" ON ⁿ signal that controls the adjustable pipe closures 24, 25 opens and the controlled switch 26 closes, so that the feed air source 6 is made effective and the ignition device 9 is ignited. The gas burner 8 is thereby also ignited, whereby the conical tube 15 is heated, which on the other hand is cooled on its outside by the flowing gas.

Das aus der Einströmungsmündung 10 ausströmende Verbrennungsprodukt gelangt in das Gas und vermischt sich damit infolge der im Mischraum 13 entstehenden starken Turbulenz gründlich, wodurch es seinen Wärmeinhalt dem gesamten strömenden Gasvolumen vollständig übergibt. Die Leitplatte 11 und das kegelförmige Rohr 15 können sich nur geringfügig erwärmen, da ihre Außenseiten durch das ankommende Gas abgekühlt werden. That flowing out of the inflow opening 10 Combustion product gets into the gas and mixes with it as a result of the resulting in the mixing space 13 strong turbulence thoroughly, whereby it completely its heat content to the entire flowing gas volume hands over. The guide plate 11 and the conical tube 15 can only heat up slightly because their Outside are cooled by the incoming gas.

Während des normalen Betriebes gewährleistet der vorher beschriebene und in den Figuren nicht angedeutete Regelkreis, daß die Intensität der Feuerung der strömenden Gasmenge und der Gastemperatur entspricht (da die Temperatur des weiterströmenden Gases den zu regelnden Kennwert bildet).During normal operation, the previously described and not indicated in the figures ensures Control circuit that the intensity of the firing corresponds to the amount of gas flowing and the gas temperature (since the temperature of the gas flowing on forms the characteristic value to be regulated).

VJährend des abnormalen Betriebes kann folgendes eintreten:The following can occur during abnormal operation:

Infolge Schließens der Rohrleitung (das Schließen sei nach der Einrichtung angenommen) wird die Strömung unterbrochen, die Einrichtung bleibt aber weiter unter Druck. In diesem Falle gibt der Strömungsfühler 19 das logische "0^II-Signal ab und das Ausgangssignal der Automatik 22 wird ebenfalls "0". Die regelbaren Rohrverschlüsse 24, 25 schließen sich und der gesteuerte Schalter 26 öffnet sich. Die Feuerung hört auf. Es können weder Gas durch die Leitung 4 noch Luft aus der Speisequelle in das System gelangen.As a result of the closing of the pipeline (the closing is assumed after the installation), the flow is interrupted, but the installation remains under pressure. In this case, the flow sensor 19 emits the logical "0 ^II" signal and the output signal of the automatic system 22 is also "0." The adjustable pipe closures 24, 25 close and the controlled switch 26 opens. The firing stops neither gas through line 4 nor air from the supply source can enter the system.

Auch die zündvorrichtung 9 wird abgeschaltet. Der die Betriebsführung regelnde Stromkreis würde ebenfalls einen ähnlichen Eingriff ausführen, da er eine zu hohe Temperatur in dem Ausgangsrohrstutzen erfassen und deshalb die Feuerung auf Null herabsetzen würde.The ignition device 9 is also switched off. The circuit regulating the operational management would also carry out a similar intervention, since it will detect too high a temperature in the outlet pipe socket and therefore would reduce the firing to zero.

Bei Druckausfall (die Fernleitung wird an einer vor der Vorrichtung liegenden Stelle geschlossen) bestünde die Gefahr, daß die Luft in das System eindringt. Für diesen Fall gibt der Druckfühler 18 das logische "O"-Signal ab, wodurch das Ausgangssignal der Automatik 22 auch "0" wird und die Feuerung entsprechend abgestellt wird.In the event of a pressure failure (the pipeline is closed at a point in front of the device) the risk of air entering the system. In this case, the pressure sensor 18 is the logical one "O" signal off, whereby the output signal of the automatic 22 also becomes "0" and the firing accordingly is turned off.

Bei Beendigung des abnormalen Betriebes muß die Einrichtung nicht durch einen wiederholten Eingriff in Gang gesetzt werden. Sobald nämlich die Ausgangssignale des Druckfühlers 18 und des Ströinungsfühlers 19 das logische Signal "1" erreichen, wird das Ausgangssignal der Automatik 22 ebenfalls "1", wodurch die Rohrverschlüsse 24, 25 geöffnet werden und die Speiseluftquelle 6 in Gang gesetzt wird (z.B. durch Anlaufen des elektrischen Verdichters). Auch die Zündvorrichtung 9 wird wieder aktiviert. In Abhängigkeit von dem augenblicklichen Wert der geregelten Charakteristik des zu der Betriebsführung angewandten Regelkreises wird schließlich auch die Feuerung wieder in Gang gesetzt.When the abnormal operation is terminated, the device does not have to intervene repeatedly in Gear can be set. As soon as the output signals of the pressure sensor 18 and the flow sensor 19 reach the logic signal "1", the output signal of the automatic 22 is also "1", whereby the Pipe closures 24, 25 are opened and the feed air source 6 is set in motion (e.g. by Starting the electric compressor). The ignition device 9 is also activated again. Dependent on of the current value of the regulated characteristic of the applied to the operational management After the control loop, the furnace is finally started up again.

Bei der dargelegten Betriebsweise funktioniert die Einrichtung mit doppelter Sicherheit, die dadurch gewährleistet ist, daß der Regelkreis eine übermäßige Steigerung der Temperatur etwas verspätet erfaßt, und Luft während dieser Zeit, in das System eindringen kann (obwohl die auf diese VJeise eindringende Luftmenge noch nicht, für die partielle Gestaltung der oberen Explosionsgrenze entsprechende Konzentration geeignet, ist). Bei dem dargelegten System ist aber auch noch diese Möglichkeit ausgeschlossen. AußerdemIn the mode of operation described, the device works with double security, which is why it is guaranteed that the control loop detects an excessive increase in temperature somewhat late, and Air can penetrate the system during this time (although that penetrates in this way Air volume not yet, for the partial design of the concentration corresponding to the upper explosion limit). In the system outlined, however also excluded this possibility. aside from that

ist der entsprechende Ersatz für den Fall der Beschädigung des Automatiksysteins gegeben, der eine vollständige Sicherheit gewährt.the appropriate replacement is given in the event of damage to the automatic system, a complete Security granted.

Wahrend des Betriebes der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung gelangt das über die (Fern-)Leitung ankommende Gas durch den Eingangsrohrstutzen 2 in die Einrichtung, worin ein geringer Anteil durch die Düse 30 in die durch die zylinderförmige Platte 33 abgegrenzte Kammer strömt, und hierauf durch den Konfusor und den Diffusor zu dem Gasbrenner 8 weiterströmt. Diese Gasmenge vermischt, sich mit der durch die Luftleitung 31 ankommenden Luft, in den bis zum Gasbrenner vorgesehenen Bauelementen infolge -der entstehenden starken Turbulenz. Der übrige Anteil des Gases strömt durch die Durchführungsrohre 27 und nimmt, die auf der Rohrfläche anwesende Wärmemenge gleichzeitig auf und mit. Diese Gasmenge vermischt sich mit dem von dem Gasbrenner 8 ankommenden Verbrennungsprodukt, in dem vor dem Ausgangsrohrstutzen angeordneten Konfusor. Der Betrieb der Vorrichtung unterscheidet sich von der Funktion der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in einem wesentlichen Punkt: infolge der eingebauten Düse läßt sich die in den Gasbrenner einströmende Gasmenge nicht dem Feuerungsbedarf anpassen. Dem wird dadurch abgeholfen, daß die Düse für den maximalen Feuerungsbedarf dimensioniert und eine maximal stöchiometrische Gas-Luft-Mischung durch die Regulierung der eingeleiteten Luft hergestellt wird.During the operation of the device shown in FIG. 2, this happens via the (long-distance) line incoming gas through the inlet pipe socket 2 in the device, in which a small proportion through the nozzle 30 in the delimited by the cylindrical plate 33 Chamber flows, and then flows through the confuser and the diffuser to the gas burner 8. This amount of gas mixes with the air arriving through the air line 31 in the up to the gas burner intended components as a result of the strong turbulence that occurs. The rest of the gas flows through the ducts 27 and takes that on the Heat quantity present on the pipe surface at the same time on and with. This amount of gas mixes with that of that Gas burner 8 incoming combustion product, in the confuser arranged in front of the outlet pipe socket. The operation of the device differs from the function of the embodiment shown in FIG on one essential point: as a result of the built-in nozzle, the nozzle flowing into the gas burner can be Do not adapt the amount of gas to the firing requirements. This is remedied by the fact that the nozzle for the dimensioned maximum combustion requirement and a maximum stoichiometric gas-air mixture through the Regulation of the introduced air is established.

Im Falle eines geringeren Feuerungsbedarfs wird die Luftmenge herabgesetzt. Infolge dessen wird sich ein Anteil des durch den Gasbrenner strömenden Gases nicht an der chemischen Reaktion (Verbrennung) beteiligen, sondern sich als nicht verbranntes Reingas mit. In the case of a lower firing requirement, the Air volume reduced. As a result, a portion of the gas flowing through the gas burner will be do not take part in the chemical reaction (combustion), but take part as unburned clean gas.

dem ebenfalls nicht verbrannten Reingas vermischen und in der Leitung weiterströmen. Bezüglich der zur Betriebstührung und Sicherheit, dienenden automatischen Anlagen gelten die in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung gemachten Darlegungen auch für die Ausführungsform nach Fig. 2.Mix with the clean gas, which is also not burned, and continue to flow in the line. Regarding the Operations management and security, serving automatic Attachments, the statements made in connection with the device shown in FIG. 1 apply also for the embodiment according to FIG. 2.

Bezüglich der Frage des Einsatzes der zwei Ausführungsformen ist es offensichtlich, daß die in Fig.With regard to the question of the use of the two embodiments, it is obvious that the in Fig.

dargestellte Ausführungsform überall dort zweckmäßig anzuwenden ist, wo die unterirdische Fernleitung aus der Erde (aus dem Untergrund) herausgeführt, wird, denn an dieser Stelle ist nämlich eine Richtungsänderung um 90° von vornherein gegeben. Darüber hinaus ist. sie vor Druckminderern anwendbar, weil der hier infolge der in Anlagen auftretenden Strömungswiderstände erzeugte Energieverlust ohnehin außer acht bleibt (eine viel größere Energie wird sich nämlich in dem Druckminderer zur Schall- und Wärmeenergie umwandeln). Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsversion wird dort angewendet, wo die Rohrleitung über der Erde verläuft und die Erwärmung des Gases von einem nach der Abzweigung angeordneten Druckminderer oder von der Länge der Fernleitung motiviert ist.illustrated embodiment useful everywhere there applies where the underground pipeline is led out of the earth (from the underground), because at this point there is a change in direction of 90 ° from the start. Furthermore is. they can be used in front of pressure reducers because of the flow resistance that occurs in systems Any energy loss generated is disregarded anyway (namely, a much larger amount of energy will be convert in the pressure reducer to sound and thermal energy). The one shown in FIG Execution version is used where the pipeline runs above the ground and the warming of the gas from a pressure reducer arranged after the branch or from the length of the pipeline is motivated.

Mittels der erläuterten Vorrichtungen kann der Wärmebedarf der in Leitungen strömenden brennbaren Gase unter Beibehaltung der vollständigen Sicherheit, mit wesentlich höherem Wirkungsgrad erfüllt werden, als durch die gegenwärtig bekannten und eingesetzten Anlagen. Gleichzeitig ergeben sich Vorteile bezüglich des Platz-, Investitions- und Energiebedarfs und es nehmen die in der jeweiligen Vorrichtung auftretenden Energieverluste ab.With the aid of the devices explained, the heat demand of the flammable gases flowing in the pipes while maintaining complete security, with Much higher efficiency can be met than by the currently known and used Investments. At the same time there are advantages in terms of space, investment and energy requirements and it take those occurring in the respective device Energy losses.

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER PATENT AND LAWYERS PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN DIPL.-INQ. W. LEHN DIPL.-ING. K. FOOHSLE DR. RER. NAT. B. HANSEN. DR. RER. NAT. HA. BRAUNS ■ DIPL.-INQ. K. QDRQ DIPL.-ΙΝΘ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 38 465 v / er Magyar Szenhidrogenipari Kutato-Fejleszto Intezet, Szazhalombatta (Hungary) Device for direct heating of flowing, flammable gases Patent claims:

1.) Device for direct heating of flowing, combustible gases, characterized in that it has a device separating a certain proportion of the gas arriving through an inlet pipe socket (2), a gas mixer (5) for stoichiometric mixing of the separated gas with the air supplied, a gas burner (8) with counter pressure, a mixing chamber (13) for mixing the combustion product from the gas burner (8) with the full amount of the required gas and an outlet pipe socket (14).

ARABELLASTRASSE A . D-8OOO MÜNCHEN 81 · TELEFON C08E0 911ΟΘ7 . TELEX OO-2961O CPATHE) . TELEKOPIERERARABELLA STREET A. D-8OOO MUNICH 81 TELEPHONE C08E0 911ΟΘ7. TELEX OO-2961O CPATHE). TELECOPER

2. Device according to claim 1, characterized in that it is attached to the pipe socket (2) adjoining gas chamber (3) delimited by a guide plate (11) and an axially arranged gas chamber (3) thereon Cylinder (12), a diffuser on the outlet side of the cylinder and a diffuser connected to it Mixing space (13), also an outlet pipe socket (14), one branched off from the inlet pipe socket (2) Line (4) and a gas mixer (5) connected to it, a feed air source (6) and one of these with the gas mixer connecting line, one branching off from the gas mixer and into the housing (1) connecting pipe (7) reaching in, at the end of which the gas burner (8) is connected with counter pressure, one opposite the gas burner (8) on the guide plate

(11) connected conical tube (15) and in front the gas burner includes an ignition device (9) (Fig. 1).

2ü

3. Device according to claim 1, characterized in that it is opposite the inlet pipe socket (2) one in one through a cylindrical plate (33) delimited space-directed nozzle (30), one on the outside of the cylindrical plate

(33) located room adjoining air line (31), one of the last two encompassing, in Gas mixer divided into confuser and diffuser, an adjoining gas burner (8), at least one the path of the combustion product from the gas burner (8) showing the lead-through tube (27), one to this adjoining confuser-like mixing space and an outlet pipe socket (14) (Fig. 2).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized / that it is used for operational management one in the outlet pipe socket (14) arranged temperature sensor and one through its output signals regulated, the combustion intensity controlling, consisting of elements known per se control circuit includes.

5. Device according to claims 1, 2 and 4, characterized in that it has one in the Inlet pipe socket (2) or in a line upstream of this, known per se Flow sensor (19), one in the gas line branched off from the inlet pipe socket (2) and / or in the inlet pipe socket (2) arranged pressure sensor (18), an automatic controlled by these two sensors (22), one controlled by the output signal of the automatic system (22), in that of the inlet pipe socket (2) to the line leading to the gas mixer (5) arranged pipe closure (24), one by the output signal the automatic system (22) regulated in the line connecting the feed air source (6) to the gas mixer (5) arranged pipe closure (25) and one controlled by the output signal of the automatic system (22), the Power supply of the feed air source (6) and the feed source (16) for the ignition device (9) interrupting Has switch (26).

6. Device according to claims 1, 3 and 4, characterized in that it has one in the Inlet pipe socket (2) arranged, known per se pressure sensor and flow sensor, one through this controlled automatic (22) is regulated by the output signal of the automatic (22), in the

-A--A-

Air line (31) arranged pipe closure, and one controlled by the automatic system (22), the Power supply of the feed air source, as well as the ignition device-interrupting switch has,