DE60003729T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des gasförmigen Brennstoffstromes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des gasförmigen Brennstoffstromes Download PDF

Info

Publication number
DE60003729T2
DE60003729T2 DE60003729T DE60003729T DE60003729T2 DE 60003729 T2 DE60003729 T2 DE 60003729T2 DE 60003729 T DE60003729 T DE 60003729T DE 60003729 T DE60003729 T DE 60003729T DE 60003729 T2 DE60003729 T2 DE 60003729T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
calorific value
fuel gas
gas
flow
regulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60003729T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60003729D1 (de
Inventor
Remy Cordier
Thierry Ferlin
Guy Tackels
Thierry Mine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
Application granted granted Critical
Publication of DE60003729D1 publication Critical patent/DE60003729D1/de
Publication of DE60003729T2 publication Critical patent/DE60003729T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/002Regulating fuel supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/10Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00Controlling
    • F23N2237/08Controlling two or more different types of fuel simultaneously
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2496Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2499Mixture condition maintaining or sensing
    • Y10T137/2509By optical or chemical property

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der Brenneigenschaften eines Brenngases und insbesondere des Brennwertes, der von einem Brenngasstrom, speziell einem Strom aus einem fossilen Brennstoff vom Typ natürliches Gas, befördert wird.
  • Die Erfindung ist insbesondere auf eine Regelung eines Brenngasstromes gerichtet, der von einem Netz aus Versorgungsleitungen für Industrieanlagen abgegeben wird, in welchen ein thermisches Verfahren stattfindet, wobei die erfindungsgemäße Regelung vorzugsweise am vorderen Ende dieses Netzes, in der Industrieanlage oder unmittelbar davor erfolgt.
  • Die Industrieanlagen, auf welche sich die Erfindung speziell richtet, sind Glasanlagen, in welchen Brenner für natürliches Gas verwendet werden, um für das Erschmelzen (gegebenenfalls die Läuterung) von Glas im weitesten Sinne zu sorgen, d.h. von anorganischen Zusammensetzungen, die zur Herstellung von Flachglas (Floatglaslinien), Hohlglas (Flaschen, Fläschchen), Mineralwolle vom Typ Glas- bzw. Gesteinswolle, die für die Wärme- und/oder Schalldämmung vorgesehen ist, Glasfasern, die zur Verstärkung von polymeren Materialien dienen und als Verstärkungsfasern bezeichnet werden, oder auch von Textilfasern verwendet werden.
  • Bei all diesen Anlagen ist es wichtig, dass das Betriebsregime der Öfen so konstant und gleichmäßig wie möglich ist, wobei ein nicht zu vernachlässigender Parameter unter anderem die Eigenschaften des Brennstoffs, insbesondere dessen Brennwert, sind, mit welchem die Brenner versorgt werden.
  • Dabei kann es jedoch vorkommen, dass das Verteilungsnetz ein natürliches Gas liefert, dessen Eigenschaften schwanken, dies aus verschiedenen Gründen, wobei der am häufigsten auftretende Grund darin besteht, dass das Netz mit natürlichen Gasen mit unterschiedlichen Eigenschaften aus mehreren Lieferquellen versorgt wird.
  • Es ist daher notwendig, korrigierend einzugreifen, um diese Schwankungen des Brennwerts zu kompensieren.
  • Dabei bestand eine erste Art und Weise der Regelung bisher darin, auf den Durchfluss des Brennstoffs einzuwirken, indem dessen Brennwert nach dem oberen Grenzwert korrigiert wird, indem sein Durchfluss vergrößert wird, oder nach dem unteren Grenzwert korrigiert wird, indem sein Durchfluss durch Zumischen eines unbrennbaren Gases verkleinert wird, wobei die Durchflusskorrekturen in denselben Verhältnissen wie die Schwankungen erfolgen, die am Brennwert des Brennstoffs beobachtet werden. Diese Art und Weise der Regelung erlaubt es, die in den Ofen gelangende Wärmemenge auf dem Sollwert zu halten. Unabhängig davon, ob diese Regelung manuell oder automatisch erfolgt, werden jedoch ihre Grenzen schnell erreicht, so ist beobachtet worden, dass eine einfache Korrektur des Brennwerts des zuströmenden Gases durch proportionale Veränderung des Durchflusses nicht zu einer perfekten Stabilisierung des Ofenregimes führt, wenn auch alle anderen Dinge sonst gleich bleiben. Dies lässt sich möglicherweise damit erklären, dass die Durchflussschwankungen des Brennstoffs in den Brennern zu weiteren Modifizierungen in der Art und Weise, auf welche die Verbrennung stattfindet, insbesondere in der Weise, auf welche sich die Flamme oberhalb der Glasschmelze entwickelt, führen.
  • In EP-A-0 075 369 wird eine Regelung des Drucks eines Gasstroms gelehrt, welche Veränderungen des Volumendurchflusses erfordert.
  • In DE 1 234 160 B wird gelehrt, dass der Brennwert eines Gases alternativ durch Zusetzen eines einen geringeren Wärmeinhalt enthaltenden anderen Gases oder eines einen höheren Wärmeinhalt enthaltenden anderen Gases korrigiert werden kann.
  • Im Dokument PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Bd. 017, Nr. 395 (M-1451), 23. Juli 1993 (1993-07-23), wird eine Art und Weise einer überstöchiometrischen Sauerstoff-Überdosierung während der Verbrennung eines Gases, dessen Wobbe-Zahl konstantgehalten wird, gelehrt.
  • Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Art und Weise der Regelung des Brennwertes eines Brenngasstroms zu entwickeln, die speziell darauf gerichtet ist, jede Modifizierung, die durch die Regelung selbst in der Art und Weise, auf welche die Verbrennung erfolgt, verursacht wird, zu minimieren. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Regelung bereitzustellen, welche die Stabilität des Betriebsregimes des Ofens am besten gewährleistet, wenn der Brennstoff vorgesehen ist, die Brenner eines Ofens vom Typ Glasofen zu versorgen.
  • Der erfindungsgemäße Gegenstand besteht in einem Verfahren zur Regelung des "Brennwertes" eines Stroms aus einem Brenngas vom Typ fossiles Gas, der ein als "A" bezeichnetes Hauptbrenngas umfasst und durch eine Rohrleitung strömt. Er besteht darin, dass die Regelung wenigstens teilweise durch kontrollierte Zugabe mindestens eines mit "B" bezeichneten Brenngases mit einem Brennwert, der größer als derjenige von "A" ist, zum Gasstrom erfolgt.
  • Vorteilhafterweise ist das Gas A Methan, CH4, aus welchem hauptsächlich der fossile gasförmige Brennstoff besteht, der unter der Bezeichnung Erdgas bekannt ist, weshalb es dieser Brenngasstrom ist, auf welchen sich die erfindungsgemäße Regelung vorzugsweise richtet (wobei die Erfindung aber mit den nötigen Abänderungen auch auf andere Brenngasströme, beispielsweise aus einem künstlich hergestellten Gas, angewendet werden kann).
  • Erfindungsgemäß ist die Bezeichnung "Brennwert" im weitesten Sinne und nicht streng zu verstehen: So kann, es sich um einen beliebigen Parameter handeln, der auf dem Gebiet der Brenngasbereitstellung bekannt ist, um die thermische Leistungsfähigkeit des Brenngases während des Verbrennungsvorgangs quantitativ zu bewerten. Dabei kann es sich um den oberen Brennwert (BWo) handeln, der auf diesem Gebiet bekannt, als kWh/Norm-m3 ausgedrückt und mit der Brennleistung durch die Relation Q = v·BWo (v ist der Normvolumendurchfluss des Brenngases) verknüpft ist.
  • Weiterhin kann es sich auch um das dimensionslose Verhältnis von C/H des Brenngases handeln, das dem Verhältnis von Anzahl gesamter Kohlenstoffatome zur Gesamtzahl Wasserstoffatome des Brenngases entspricht (beispielsweise beträgt im Fall des Methans, CH4, dieses Verhältnis von C/H 1/4, d.h. 0,25). Auch kann es sich um die Wobbe-Zahl w handeln, die mit dem BWo verknüpft ist durch die Relation:
    W = BWo/(d)1/2, mit d Dichte des Brenngases.
  • Es kann auch die Brennleistungszahl B verwendet werden, die sich definiert durch:
    B = vL/(d)1/2, wobei vL die theoretische Luftmenge ist, die zur Verbrennung von einem m3 Brenngas erforderlich ist, und B eine dimensionslose Größe ist, wenn vL in Luft pro Norm-m3 Brenngas angegeben wird.
  • Dabei ist eine gute Korrelation in den Regelungen festgestellt worden, unabhängig vom gewählten Parameter, wobei der Regelung, bei welcher die Wobbe-Zahl verwendet wird, die auch im Gegensatz zum BWo die Dichteschwankungen des Gases berücksichtigt, der Vorzug gegeben werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird daher eine Regelung nach dem oberen Grenzwert angewendet, d.h., die es erlaubt, den Brennwert des Brenngases zu steuern, indem mittels eines Gases, das einen höheren Wärmeinhalt als das Brenngas oder speziell als dessen Hauptgas hat, zu höheren Werten hin eingestellt wird. (Dabei ist selbstverständlich bekannt, dass bei einem natürlichen Gas, das ein weit überwiegendes Gas, Methan, enthält, das im Allgemeinen mehr als 80 % des Erdgases ausmacht, die Nebenverbindungen beispielsweise Spuren von Inertgas des Typs N2 oder Kohlenwasserstoffe mit längeren Ketten sind.) Vorzugsweise erfolgt die Regelung nur mittels eines solchen Gases mit einem höheren Wärmeinhalt. Dabei wird von der Regelung der Volumendurchfluss des so geregelten Gasstromes nicht oder nur sehr wenig verändert.
  • Dieser Typ einer Regelung hat viele Vorteile. Der Hauptvorteil besteht darin, dass eine deutliche Verbesserung der Stabilität des Betriebs des Ofens festgestellt wird, der mit Brennern ausgerüstet ist, die mit dem so geregelten Brenngas versorgt werden. Die Erklärung dafür könnte sein, dass es diese Art und Weise einer Regelung erlaubt, den einströmenden Wärmedurchsatz zu steuern, ohne den Volumendurchfluss deutlich zu verändern und daher ohne die aeraulischen Eigenschaften der Flamme (beispielsweise Länge und Geschwindigkeit) zu modifizieren.
  • Ein weiterer wichtiger und vollkommen unerwarteter Vorteil betrifft die Emission von NOx-Gasen durch die Öfen, deren Brenner so geregelt werden, wobei festgestellt worden ist, dass eine Regelung nach dem oberen Grenzwert, wie sie erfindungsgemäß durchgeführt wird, eine deutliche Verringerung der NOx-Emissionen durch die Öfen erlaubt, was für die Umwelt ein äußerst positiver Punkt ist.
  • Weiterhin kann, indem so der Brennwert des Brenngases nach dem oberen Grenzwert geregelt wird, der spezifische Energieverbrauch eines Ofens vom Typ Glasofen, der auf bekannte Weise in Kilowattstunden pro Tonne Glas ausgedrückt wird, gesenkt werden. Diese Energieeinsparung stellt den dritten beträchtlichen erfindungsgemäßen Vorteil dar, und dies umso mehr, als er es erlaubt, die von der erfindungsgemäßen Regelung verursachten Kosten, insbesondere die des eingeleiteten Gases B vom Typ Propan, beträchtlich zu senken.
  • Vorteilhafterweise wird das Gas B aus Kohlenwasserstoffen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen ausgewählt, die gesättigt sind oder mindestens eine ungesättigte Bindung aufweisen. Er kann geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise enthält er zwei bis sechs Kohlenstoffatome und liegt insbesondere in Form von Propan oder n-Butan vor. Vorzugsweise wird ein Brennstoff gewählt, der ohne weitere Behandlung unter den Druck- und Temperaturbedingungen, welchen der zu regelnde Brenngasstrom ausgesetzt ist, als Gas vorliegt. Auch die Kosten des gewählten Kohlenwasserstoffs und dessen Verfügbarkeit spielen eine Rolle.
  • Dabei kann es sich ganz allgemein um ein Erdölgas, d.h., das bei der Erdölraffination anfällt, insbesondere auf der Basis von Propan oder n-Butan, handeln (dabei ist selbstverständlich, dass diese Erdölgase, wenn sie einen Hauptbestandteil wie Propan oder Butan haben, auch weitere Nebenbestandteile, beispielsweise Propen und Buten, wie bekannt, enthalten können) .
  • Ohne in die Details eines Organigramms der Regelung gehen zu wollen, lässt sich feststellen, dass an der erfindungsgemäßen Regelung vorzugsweise folgende Stufen beteiligt sind:
    • a) Messen des Brennwertes BWu des Brenngasstroms,
    • b) Vergleichen dieses Brennwertes BWu mit einem oberen Sollwert BWo und
    • c) erforderlichenfalls Erhöhen des Brennwerts BWu auf den oberen Sollwert BWo durch Zusatz einer geeigneten Menge des Gases B zum Brenngasstrom.
  • Dabei sind viele Abwandlungen möglich.
  • So kann man sich dafür entscheiden, gegebenenfalls ständig wenigstens einen Mindestdurchfluss des Gases B in den Brenngasstrom zu leiten und daher mit einem B-Zusatz innerhalb eines Durchflussbereichs zu regeln, der von Qmin (Mindest durchfluss) bis zu Qmax (maximaler Durchfluss) mit Qmin gleich Null oder einem positiven Durchflusswert geht.
  • Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Regelung folgende Charakteristika besitzen:
    • – sie umfasst zunächst einen "schnellen" Regelkreis, der den gemessenen Durchfluss des Gemischs A + B derart steuert, dass die eingeleitete Menge des Gases B proportional zum Durchfluss des Gases A selbst im Fall einer plötzlichen Veränderung des verbrauchten Durchflusses bleibt (beispielsweise beim Zünden oder Anhalten der Brenner); diese automatische Regelung kann von einem Regler realisiert werden, dessen Sollwert proportional zum Durchfluss des Gemischs ist (aus Gründen der Vereinfachung ist unter dem "Gemisch A + B" das Gemisch aus dem Brenngasstrom, der hauptsächlich auf der Basis des Gases A ist, und dem Strom aus dem Gas mit einem höheren Brennwert mit im Allgemeinen einem Hauptgas vom Typ Propan und gegebenenfalls anderen Nebengasen zu verstehen, selbst wenn das Gas A tatsächlich der gesamte Brenngasstrom ist, der die gasförmige Hauptverbindung A umfasst; in diesem Dokument können so unterschiedslos A und B als eigene und spezifische gasförmige Verbindungen oder als Brenngasströme, die diese spezifischen Verbindungen plus weitere Nebenverbindungen enthalten, verstanden werden), und
    • – sie umfasst anschließend einen "langsamen" Regelkreis, dessen Aufgabe es ist, dem gesamten System zur Regelung des Brennwerts Genauigkeit zu verleihen; dieser Regelkreis kann automatisch den Sollwert des "schnellen" Regelkreises (durch einen Proportionalitätsfaktor) aus der kontinuierlich gemessenen Differenz zwischen dem Brennwert des Gemischs und dem gewählten Sollwert ermitteln.
  • Für die Messung des Brennwerts des Brenngasstroms sind insbesondere zwei Arten und Weisen möglich:
    • – direkte Messung, bei welcher eine Messeinrichtung vom Typ Kalorimeter verwendet wird, die eine direkte Ablesung des zu regelnden Parameters kontinuierlich erlaubt; eine solche Einrichtung ist beispielsweise im Patent EP-0 326 494 A1 beschrieben, und
    • – dieselbe Information kann aus der chemischen Analyse des Brenngasstroms erhalten werden; dabei kann insbesondere ein Gaschromatograph verwendet werden, der mit einer Recheneinrichtung gekoppelt ist, die aus der chemischen Analyse des Gases dessen Brennwert ableitet; diese Messungen können beispielsweise alle drei Minuten durchgeführt werden.
  • Es besteht ein Interesse daran, den Brennwert so häufig wie möglich einzustellen, wobei man von den zur Verfügung stehenden Mitteln, insbesondere den den Brennwert des Gases messenden Mitteln, abhängig bleibt.
  • Vorteilhafterweise beträgt die Reaktionszeit der zuvor genannten Regelkreise beispielsweise einige Sekunden für den "schnellen" Regelkreis und 1 bis 3 Minuten für den "langsamen" Regelkreis, wenn ein Kalorimeter, und bis zu 5 bis 15 Minuten, wenn ein Gaschromatograph eingesetzt wird. Um eine Vorstellung von der Größenordnung zu vermitteln, kann festgestellt werden, dass man mit einem Kalorimeter einen Messwert mit einer Ungenauigkeit von 1 bis 2 % und mit einem Gaschromatographen einen Messwert mit einer Ungenauigkeit von 0,5 bis 1 % erhält. Der Gaschromatograph ist daher etwas präziser, erlaubt aber keine kontinuierliche Messung. Es ist jedoch festgestellt worden, dass im Allgemeinen die schnellsten Schwankungen der Verbrennungseigenschaften der Ströme aus Brenngas vom Typ natürliches Gas mindestens 15 bis 20 Minuten brauchen, weshalb es die Verwendung eines Gaschromatographen erlaubt, sie problemlos zu erfassen.
  • Die Erfindung hat weiterhin die Vorrichtung zur Regelung des "Brennwerts" eines Stroms aus einem Brenngas vom Typ fossiles Gas, der ein als A bezeichnetes Hauptgas enthält und durch eine Rohrleitung strömt, zum Gegenstand, wobei die Vorrichtung
    • – elektronische/datenverarbeitende Mittel zur Steuerung der Regelung,
    • – mindestens ein Mittel zum Messen des zu regelnden Brennwerts vom Typ Brennwertmesser oder ein chemisches Analysengerät, das mit einer geeigneten Recheneinrichtung gekoppelt ist, und
    • – mindestens ein Regelungsmittel in Form von mindestens einem Mittel zum Einleiten einer modifizierten Menge eines Gases B mit einem höheren Brennwert als dem von A in den Gasstrom, um den Brennwert BWu des Brenngasstroms auf einen oberen Sollwert BWo zu bringen, umfasst; wobei diese Vorrichtung vorteilhafterweise die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens erlaubt.
  • Die Erfindung hat außerdem die Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens und der zuvor beschriebenen Vorrichtung auf eine Regelung des Brennwerts eines Brenngasstroms in einer Rohrleitung, die sich am Ende eines Gasversorgungsnetzes befindet, das mit einer oder mehreren Lieferquellen versehen ist, und insbesondere eines Brenngasstroms in einer Rohrleitung, die einen oder mehrere Brenner mit Brenngas versorgt, die in einer Industrieanlage vom Typ Glasanlage verwendet werden, zum Gegenstand.
  • Die Erfindung hat darüber hinaus den Glasofen selbst, der mit Brennern ausgerüstet ist, die mindestens teilweise mit einem Brenngas versorgt werden, das erfindungsgemäß geregelt wird, zum Gegenstand.
  • Aus Gründen der Vereinfachung erfolgt die Regelung in der Hauptleitung, die alle Brenner der Anlage mit Brenngas versorgt, wobei jedoch nichts im Wege steht, die Regelung in Nebenleitungen, an den Brennern oder nur an einigen von ihnen durchzuführen.
  • Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsform näher beschrieben, die einen Glasofen vom Typ derjenigen betrifft, die bei der Herstellung von Flachglas wie Floatglas verwendet werden. Dabei handelt es sich, wie bekannt, um einen mit Umkehrung betriebenen Ofen, der mit zwei seitlichen Regeneratoren ausgerüstet ist und welcher in der Verteilung der Brenner, die hier mit einem natürlichen Gas als Brenngas betrieben werden, im Wesentlichen eine axiale Symmetrie in Bezug auf die Längsachse des Ofens aufweist. Wegen näherer Einzelheiten kann man sich insbesondere aus dem Patent WO-98/02386 unterrichten.
  • Die Erfindung richtet sich jedoch ganz allgemein auf einen beliebigen Typ eines Glasofens, in welchem mit einem natürlichen Gas betriebene Brenner verwendet werden, wie Kreislaufregeneratoröfen und Flachglasöfen, die ohne Regeneratoren und allgemein mit Brennern mit einem Brenngas in Form von Sauerstoff (wovon ein Beispiel im Patent EP-0 650 934 beschrieben ist) betrieben werden. Dabei kann es sich auch um Öfen handeln, die für die Herstellung von Hohlglas, Mineralwolle oder Verstärkungsfasern vorgesehen sind. In den Öfen, die von der Erfindung profitieren können, können auch Tauchgasbrenner verwendet werden, d.h., die derart konstruiert sind, dass die Brennflamme oder die durch die Verbrennung entstehenden Gase sich in den zu schmelzenden Glasrohstoffen entwickeln (ein Beispiel ist in den Patenten US-3 260 587 und US-3 738 792 beschrieben).
  • Die Konstruktion der Brenner für den Glasofen ist daher auch kein beschränkender Faktor mehr und dem Fachmann bekannt.
  • Anschließend wird sehr schematisch die Art und Weise der erfindungsgemäßen Regelung erläutert.
  • Wenn von einem Ofen mit seitlichen Regeneratoren ausgegangen wird, so hat man zwei Reihen von Brenngasdüsen, die sich in den beiden Seitenwänden des Ofens einander gegenüber stehen. Sie werden mit einem natürlichen Gas von einer Hauptleitung versorgt, die sich am Ende eines nationalen Versorgungsnetzes befindet. Die Erfindung schlägt vor, die Wobbe-Zahl (oder den BWo) des Stroms aus natürlichem Gas in dieser Rohrleitung an der Industrieanlage zu regeln.
  • Konkret wird in der Zuleitung für den Ofen eine Messleitung angebracht, durch welche mit einer gegebenen Häufigkeit eine Probe des Brenngases entnommen werden kann, um dessen Eigenschaften (Wobbe-Zahl oder BWo) entweder direkt mittels einer Messeinrichtung vom Typ der in oben genanntem Patent EP-0 326 494 A1 beschriebenen oder mittels eines Gaschromatographen zu messen. Bei Verwendung eines Gaschromatographen beträgt der optimale Abstand für die Messungen drei Minuten, was es erlaubt, sehr schnell auf eine schnelle Schwankung des Brennwerts des gelieferten natürlichen Gases zu reagieren und die Wirksamkeit der Regelung in der Rohrleitung zu kontrollieren. Hinter dieser Messleitung, die zum Messen der Eigenschaften des Brenngasstroms erforderlich ist, ist eine Nebenzuleitung für Propan vorgesehen, die mit einem Mittel zur Durchflusssteuerung versehen ist, wobei diese Nebenzuleitung entweder von einem Propanversorgungsnetz oder einem Propanlagerbehälter versorgt wird (und das betreffende Propan ein handelsübliches Propan ist, das aus der Erdölraffination stammt und beispielsweise bis zu 10 oder 20 % andere Nebenverbindungen, im Allgemeinen andere Kohlenwasserstoffe wie Propen, enthalten kann).
  • Datenverarbeitende Mittel steuern gleichzeitig die Einrichtung zur Messung der Wobbe-Zahl des Stroms aus natürlichem Gas und das Mittel zur Steuerung des Propandurchflusses, wobei ein höchster Grenzwert der Wobbe-Zahl (oder des BWo) erzwungen wird. Dabei steuern die datenverarbeitenden Mittel kontinuierlich durch Vergleich der gemessenen Wobbe-Zahl (oder des gemessenen BWo) mit dem Sollwert derart die Erhöhung oder Senkung des Durchflusses des in die Hauptleitung eingeleiteten Propans, dass der Messwert gleich dem Sollwert ist.
  • Wirtschaftlich ist es bevorzugt, die einzuleitende Propanmenge maximal zu begrenzen, da deren Kosten deutlich größer als diejenigen des natürlichen Gases sind. Somit ist eine Regelung nach dem oberen Grenzwert bevorzugt, wobei, abgesehen von Schwankungen, kein Propan zu dem Strom aus natürlichem Gas zugesetzt wird. Es muss daher korrekterweise der maximale Sollwert in Abhängigkeit von dem bekannten Schwankungsbereich der Wobbe-Zahl (oder des BWo) (Bestimmung eines geeigneten "Regelungsrahmens") festgelegt werden.
  • Wie zuvor erläutert, ist nachgewiesen worden, dass es die derartige Stabilisierung der Wobbe-Zahl (dieselbe Überlegung lässt sich beispielsweise auch auf den BWo oder das Verhältnis von C/H anwenden) am besten erlaubt, die Stabilität des Ofenregimes zu erhalten. Da der Brennwert des handelsüblichen Propans etwa 2,5 Mal höher als derjenige des CH4 ist, des Bestandteils, der im natürlichen Gas weit überwiegt, sind die Propandurchflüsse, die zur Sicherstellung der Regelung erforderlich sind, klein und stören den Brenngasstrom nur wenig.
  • Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass dieser Typ einer Regelung dazu führt, die NOx-Emissionen des Ofens im Verhältnis zu Standardregelungen zu senken, die beispielsweise darin bestehen, das natürliche Gas mit Luft zu verdünnen oder den Durchfluss zu erhöhen. Eine Regelung nach dem oberen Grenzwert des Brennwerts des Brennstoffs im weitesten Sinne ist daher für die Erhaltung der Umwelt vorteilhaft.
  • Schließlich wird durch die erfindungsgemäße Regelung eine Senkung des spezifischen Energieverbrauchs des Ofens begünstigt, da der thermische Wirkungsgrad des Ofens größer wird, was es erlaubt, die Betriebskosten zu senken und so, wenigstens teilweise, die mit dem Einleiten von Propan verbundenen Zusatzkosten aufzufangen.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Regelung des "Brennwerts" eines Brenngasstroms, der ein Hauptbrenngas A enthält und durch eine Rohrleitung strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung erfolgt, indem diesem Strom mindestens ein Brenngas B mit einem höheren Brennwert als dem von A kontrolliert zugesetzt wird, ohne dabei den Volumendurchfluss wesentlich zu verändern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas A Methan, CH4, ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngasstrom aus einem natürlichen Gas besteht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gas B ein gesättigter oder ungesättigter geradkettiger oder verzweigter Kohlenwasserstoff mit mindestens zwei C-Atomen und insbesondere ein Kohlenwasserstoff mit 2 bis 6 C-Atomen wie Propan ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas B ein Erdölgas ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Regelkreis enthält, an welchem die Stufen a) Messen des Brennwerts BWu des Brenngasstroms, b) Vergleichen dieses Brennwerts BWu mit einem oberen Sollwert BWo und c) erforderlichenfalls Erhöhen des Brennwerts BWu auf den oberen Sollwert BWo durch Zusatz einer geeigneten Menge des Gases B zum Brenngasstrom beteiligt sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennwert BWu des Brenngasstroms entweder direkt von einer Messeinrichtung vom Typ Brennwertmesser oder durch Berechnung ausgehend von der chemischen Analyse, insbesondere durch Chromatographie, gemessen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung einen "schnellen" Regelkreis, der den gemessenen Duchfluss des Gemischs A + B derart steuert, dass die zugesetzte Menge von B proportional zum Durchfluss des Gases A bleibt, mit einem Regler, dessen Sollwert proportional zum Durchfluss des Gemischs ist, und einen "langsamen" Regelkreis umfasst, der den Sollwert des schnellen Regelkreises ausgehend von der Differenz, die zwischen dem Brennwert des Gemischs und dem gewählten Sollwert gemessen wird, bestimmt.
  9. Vorrichtung zur Regelung des "Brennwerts" eines Stroms aus einem Brenngas vom Typ eines fossilen Gases, der ein Hauptbrenngas A enthält und durch eine Rohrleitung strömt, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektronische/datenverarbeitende Mittel zur Steuerung der Regelung, mindestens ein Mittel zum Messen des zu regelnden Brennwerts BWu vom Typ Brennwertmesser oder ein chemisches Analysengerät, das mit einer geeigneten Recheneinrichtung gekoppelt ist, und mindestens ein Regelungsmittel in Form von mindestens einem Mittel zum Einleiten einer modifizierten Menge eines Gases B mit einem höheren Brennwert als dem von A in den Gasstrom, ohne dabei den Volumendurchfluss wesentlich zu verändern, um den Brennwert BWu des Brenngasstroms auf einen oberen Sollwert BWo zu bringen, umfasst.
  10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Vorrichtung nach Anspruch 9 auf eine Regelung des Brennwerts eines Brenngasstroms in einer Rohrleitung, die sich am Ende eines Versorgungsnetzes befindet, das mit einer oder mehreren Lieferquellen versehen ist.
  11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Vorrichtung nach Anspruch 9 auf eine Regelung des Brennwerts eines Brenngasstroms in einer Rohrleitung, die Brenner mit Brenngas versorgt, die in einer Industrieanlage vom Typ einer Glasanlage eingesetzt werden.
  12. Glasofen, der mit Brennern ausgerüstet ist, wovon mindestens ein Teil mit Brenngas versorgt wird, das aus einem Brenngasstrom stammt, der gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 oder gemäß der Vorrichtung nach Anspruch 9 geregelt wird.
DE60003729T 1999-01-22 2000-01-18 Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des gasförmigen Brennstoffstromes Expired - Lifetime DE60003729T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9900680A FR2788839B1 (fr) 1999-01-22 1999-01-22 Procede et dispositif de regulation d'un courant de combustible gazeux
FR9900680 1999-01-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60003729D1 DE60003729D1 (de) 2003-08-14
DE60003729T2 true DE60003729T2 (de) 2004-05-27

Family

ID=9541111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60003729T Expired - Lifetime DE60003729T2 (de) 1999-01-22 2000-01-18 Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des gasförmigen Brennstoffstromes

Country Status (12)

Country Link
US (2) US6495731B1 (de)
EP (1) EP1022514B1 (de)
JP (1) JP2000220820A (de)
AT (1) ATE244857T1 (de)
CZ (1) CZ297204B6 (de)
DE (1) DE60003729T2 (de)
DK (1) DK1022514T3 (de)
ES (1) ES2203402T3 (de)
FR (1) FR2788839B1 (de)
PL (1) PL190981B1 (de)
PT (1) PT1022514E (de)
SK (1) SK284947B6 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100460644C (zh) * 2002-01-25 2009-02-11 阿尔斯通技术有限公司 燃气轮机组的工作方法
FR2847659B1 (fr) * 2002-11-25 2005-12-16 Air Liquide Procede d'optimisation en energie d'un site industriel, par enrichissement en oxygene d'air de combustion
CZ300482B6 (cs) * 2003-08-27 2009-05-27 Zpusob a zarízení pro regulaci výhrevnosti topného plynu
US20050124836A1 (en) * 2003-10-24 2005-06-09 Sutton William H. Method of dissolving a gaseous hydrocarbon into a liquid hydrocarbon
US7117862B2 (en) * 2004-05-06 2006-10-10 Dresser, Inc. Adaptive engine control
EP1645804A1 (de) * 2004-10-11 2006-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Brenners, insbesondere eines Brenners einer Gasturbine, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US8108128B2 (en) * 2009-03-31 2012-01-31 Dresser, Inc. Controlling exhaust gas recirculation
JP5843578B2 (ja) * 2011-11-18 2016-01-13 大阪瓦斯株式会社 ガス混合気供給システム
CN107178789B (zh) * 2016-03-09 2020-06-09 西门子公司 天然气燃烧器的燃烧监控方法、装置和系统
JP7080083B2 (ja) * 2018-03-27 2022-06-03 大阪瓦斯株式会社 熱量計測装置及び熱量計測方法
IT202100023858A1 (it) * 2021-09-16 2023-03-16 Sacmi Forni & Filter S P A Metodo e forno per la cottura di articoli ceramici di base sostanzialmente piani

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2547970A (en) * 1948-02-28 1951-04-10 Phillips Petroleum Co Controlling heating valve of natural gas
US3260587A (en) 1962-12-05 1966-07-12 Selas Corp Of America Method of melting glass with submerged combustion heaters and apparatus therefor
DE1234160B (de) * 1964-05-09 1967-02-16 Gaselan Veb Wobbezahlregler
US3738792A (en) 1972-02-11 1973-06-12 Selas Corp Of America Industrial burner
NL170923C (nl) * 1979-05-11 1983-01-17 Estel Hoogovens Bv Gasmenger.
JPS586321A (ja) * 1981-07-03 1983-01-13 Nippon Steel Corp 空燃比を一定にした混合気体燃料の広範囲にわたる供給方法
NL8104308A (nl) * 1981-09-18 1983-04-18 Nederlandse Gasunie Nv Werkwijze en inrichting voor het constant houden van de kalorische belasting van gastoestellen.
JPS63153315A (ja) * 1986-12-18 1988-06-25 Osaka Gas Co Ltd 燃料ガスの燃焼性制御方法および装置
FR2626673B1 (fr) 1988-01-29 1994-06-10 Gaz De France Procede et dispositif de mesurage de la puissance calorifique vehiculee par un courant de matiere combustible
US5224776A (en) * 1989-02-24 1993-07-06 Precision Measurement, Inc. Instrument and method for heating value measurement by stoichiometric combustion
JPH0686598B2 (ja) 1991-06-14 1994-11-02 西部瓦斯株式会社 高熱量都市ガスの製造方法
JP2701617B2 (ja) * 1991-09-12 1998-01-21 新日本製鐵株式会社 混合ガスの燃焼制御方法
US5288149A (en) * 1992-03-12 1994-02-22 Panametrics, Inc. Gas calorimeter and wobbe index meter
FR2711981B1 (fr) 1993-11-02 1996-01-05 Saint Gobain Vitrage Dispositif pour la fusion du verre.
JP3593356B2 (ja) * 1993-12-28 2004-11-24 三菱化工機株式会社 都市ガスの製造方法
FR2750977B1 (fr) * 1996-07-11 1998-10-30 Saint Gobain Vitrage Procede et dispositif pour la reduction de l'emission de nox dans un four de verrerie
US5900515A (en) * 1996-08-20 1999-05-04 The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma High energy density storage of methane in light hydrocarbon solutions

Also Published As

Publication number Publication date
FR2788839B1 (fr) 2001-04-20
US6495731B1 (en) 2002-12-17
PL190981B1 (pl) 2006-02-28
EP1022514A1 (de) 2000-07-26
JP2000220820A (ja) 2000-08-08
SK284947B6 (sk) 2006-03-02
PL337960A1 (en) 2000-07-31
US20030000574A1 (en) 2003-01-02
PT1022514E (pt) 2003-11-28
DE60003729D1 (de) 2003-08-14
ES2203402T3 (es) 2004-04-16
CZ297204B6 (cs) 2006-10-11
FR2788839A1 (fr) 2000-07-28
ATE244857T1 (de) 2003-07-15
EP1022514B1 (de) 2003-07-09
DK1022514T3 (da) 2003-10-27
CZ2000247A3 (cs) 2000-10-11
SK822000A3 (en) 2000-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1698827B1 (de) Verfahren zum Verbrennen von Brennstoffen, insbesondere Abfall
EP0259382B1 (de) Einrichtung zur regelung des verbrennungsgas-luftverhältniss
DE60003729T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des gasförmigen Brennstoffstromes
EP1621811B1 (de) Betriebsverfahren für eine Feuerungsanlage
EP0661500A1 (de) Verfahren zum Regeln einzelner oder sämtlicher die Verbrennung auf einem Feuerungsrost beeinflussender Faktoren
DE102006008484A1 (de) Brennstoffgas-Kalorie-Steuerverfahren und -vorrichtung
DE69910126T2 (de) Verbrennunungsverfahren eines Brennstoffes mit einem sauerstoffreichen Oxidationsmittel
DE2054964A1 (de) Steuersystem fur einen Hochofen Winderhitzer
EP3265431B1 (de) Verfahren zum geregelten betrieb eines, insbesondere regenerativ, beheizten industrieofens, steuer- und regeleinrichtung und beheizbarer industrieofen
EP0156958B1 (de) Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung
EP2210044B1 (de) Verfahren zur regelung einer festbrennstoff-befeuerungseinrichtung
WO2019034283A1 (de) Ofenanlage und verfahren zum betreiben eines ofens
EP1597518B1 (de) Betriebsverfahren für eine gasturbine
EP0190463B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren der Schadstoffemission von Feuerungsanlagen
EP2976586A2 (de) Verfahren zum geregelten betrieb eines regenerativ beheizten industrieofens, steuereinheit und industrieofen
EP0499976A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage
DE19521513C2 (de) Verfahren zur Regelung der Beheizung von Glas-Wannenöfen
EP1051585B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer verbrennungsanlage
DE3607386C2 (de)
DE2018187A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Vermeidung des Flammenruckschlags in einem Brennersystem
AT412903B (de) Verfahren zur steuerung bzw. regelung von feuerungsanlagen sowie danach regelbare feuerungsanlage
CH638289A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen verbrennen von brennstoff.
DE3203675A1 (de) Verfahren zur regelung des luftueberschusses an feuerungen sowie regeleinrichtung zur ausfuehrung des verfahrens
DE3038326C2 (de)
DE2510717B2 (de) Vorrichtung für Brenner zum Regem des Brennstoff-Luft-Mengenverhältnisses

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GAZ DE FRANCE, PARIS, FR

8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 1022514

Country of ref document: EP

Representative=s name: WSL PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT, 651