EP0002732A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von explosiblen Gasen in einen Brennraum - Google Patents

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EP0002732A2 EP78101673A EP78101673A EP0002732A2 EP 0002732 A2 EP0002732 A2 EP 0002732A2 EP 78101673 A EP78101673 A EP 78101673A EP 78101673 A EP78101673 A EP 78101673A EP 0002732 A2 EP0002732 A2 EP 0002732A2
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explosive
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Gerhard Dipl.-Ing. Müller
Helmut Dr. Perkow
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
    • F23G2209/141—Explosive gases

Definitions

  • explosive gases should be understood to mean pure gases and mixtures of different gases.
  • Such explosive gases are, for example, solvent-containing exhaust air from viscose plants. So far, these explosive gases have often been released into the atmosphere unpurified. However, this possibility is largely restricted by emission requirements.
  • the object of the present invention was therefore to provide a method by which explosive gases can be introduced into a combustion chamber while avoiding reignition.
  • a method which is characterized in that the explosive gas is spatially divided into volume elements, so that in them no gas portion has a wall distance which exceeds its extinguishing distance, and the explosive gas is subsequently introduced into the combustion chamber.
  • the explosive gas which is divided into volume elements, for example with the air required for combustion. It can also be useful be to pass the explosive gas through a diving template before it is divided.
  • the device for carrying out the method is characterized in that a tube bundle, the tubes of which have an inner diameter of at most twice the extinguishing distance of the explosive gases, is arranged in a tubular housing. It may be advantageous that the housing is partially double-walled and the tube bundle opens into a spacer ring to which gas-permeable radiation protection is connected and the part of which is provided with openings which are connected to the cavity of the double wall.
  • the explosive gases are fed via line 1 and a gas distribution device 5 to a diving template 2.
  • the immersion template 2 can consist of a cylindrical vessel filled with a suitable liquid, preferably with water. To avoid channel formation due to the rising gas bubbles, the immersion template must be dimensioned accordingly.
  • the explosive gases finally reach the combustion chamber 6 via line 3 and the introduction device 4, which can optionally be equipped with an auxiliary burner 7. 8 symbolizes the chimney for the flue gases.
  • the introduction device 4 consists of a tubular, partially double-walled housing 9, the inner wall of which may have openings 9a, in which a tube bundle 10 is arranged. It has proven expedient to have the explosive gases flow in a laminar manner.
  • the maximum pipe diameter may correspond to twice the extinguishing distance and that the laminar flow determines the maximum gas velocity in the pipe and thus the amount of gas flowing through per unit of time
  • the number of pipes required for a certain total amount of gas to be passed through can be determined to calculate.
  • the tube bundle 10 opens into a spacer ring 11.
  • the jacket of the spacer ring 11 is provided with openings 12.
  • the spacer ring 11 is followed by a gas-permeable radiation protection 13, for example a funnel-shaped wire screen cone, which prevents the tube bundle from being heated by radiation from the combustion chamber. To prevent inadmissible heating of the pipes, they can be cooled additionally. Part of the combustion air required for the combustion can expediently be used for this.
  • Combustion air can get into the funnel-shaped structure 13 via the openings 12, whereby this is also cooled.
  • the length of the tubes 10 must at least correspond to the gap length at which the extinguishing distance of the explosive gases has been determined. Pipe lengths of at least 2.5 cm have proven to be useful.
  • the introduction device 4 according to the invention can be connected to the combustion chamber 6 in such a way that the explosive gas flows into it either horizontally or axially.
  • the tube bundle of which contains 1500 tubes each, which have a diameter of one millimeter and a length of 20 cm, 400 Nm 3 / h of an explosive gas containing 4% by volume of dimethyl ether, 2% by volume are produced in accordance with the method described above .-% methanol, 2 vol .-% water vapor and 92 vol .-% air, introduced into the combustion chamber and burned After throttling the amount of gas to 0 Nm 3 / h, the flame is extinguished without ruffles in the introduction devices.

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Abstract

Beim Einleiten explosibler Gase in einen Verbrennungsraum müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Rückzündungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird das Gas räumlich, z. B. durch ein Rohrbündel, dessen Rohre einen Innendurchmesser von höchstens dem doppelten Löschabstand der explosiblen Gase aufweisen, in Volumenelemente aufgeteilt. Mit einer solchen Aufteilung wird erreicht, daß die Wandabstände der Gasanteile eines Volumenelementes stets größer als ihre Löschabstände sind.

Description

  • Bei vielen Prozessen entstehen Gase bzw. Gasgemische, die aufgrund ihrer Zusammensetzung explosibel sind. Im Folgenden soll unter dem Begriff "explosible Gase" reine Gase und Mischungen verschiedener Gase verstanden werden. Solche explosiblen Gase sind zum Beispiel lösungsmittelhaltige Abluft aus Viskosebetrieben. Bisher wurden diese explosiblen Gase oft ungereinigt in die Atmosphäre geleitet. Diese Möglichkeit wird durch Emmissions-Auflagen jedoch weitgehend eingeschränkt.
  • Es ist bekannt, die brennbaren Anteile explosibler Gase in Waschkolonnen mit Hilfe geeigneter Waschmittel zu absorbieren. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist die aufwendige Regenerierung des Waschmittels.
  • Es ist weiterhin bekannt, solche explosiblen Gase in Adsorptionstürmen zu reinigen. Nachteilig sind hier die Gefahr der Selbstentzündung des Adsorbens bei hoher Beladung und die hohen Regenerationskosten.
  • Weiterhin bekannt sind verschiedene Möglichkeiten, explosible Gase zu verbrennen:
    • 1. Verdünnen der Gase mit Luft oder Inertgas, so daß die Zusammensetzung außerhalb des Explosionsbereiches liegt. Diese.Lösung erfordert einen hohen Energieaufwand für die Verbrennung des Armgases.
    • 2. Einleiten der explosiblen Gase mit hoher Geschwindigkeit in eine Brennkammer, um ein Rückzünden zu verhindern. Dieses Verfahren ist nur über einen hohen Meß-und Regelaufwand möglich. Außerdem ist bei Störungen in der Anlage mit Explosionen zu rechnen.
    • 3. Einleiten der explosiblen Abgase unter die Oberfläche einer in der Brennkammer eingebauten Wassertauchung. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein relativ hoher Wasseranteil ständig verdampft (Wärmeenergieverlust) und ersetzt werden muß.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, ein Verfahren zu schaffen, nach dem explosible Gase unter Vermeidung von Rückzündungen in einen Brennraum eingeleitet werden können.
  • Es bestand ferner die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wurde ein Verfahren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das explosible Gas räumlich in Volumenelemente aufteilt, so daß in ihnen kein Gasanteil einen Wandabstand aufweist, der seinen Löschabstand überschreitet, und das explosible Gas anschließend in den Brennraum einleitet.
  • Es kann zweckmäßig sein, das in Volumenelemente aufgeteilte explosible Gas zu kühlen, z.B. mit der für das Verbrennen erforderlichen Luft. Es kann ferner zweckmäßig sein, das explosible Gas vor seiner Aufteilung durch eine Tauchvorlage zu leiten.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Gehäuse ein Rohrbündel, dessen Rohre einem Innendurchmesser von höchstens dem doppelten Löschabstand der explosiblen Gase aufweist, angeordnet ist. Es kann vorteilhaft sein, daß das Gehäuse teilweise doppelwandig ausgebildet ist und das Rohrbündel in einen Distanzring mündet an den sich ein gasdurchlässiger Strahlenschutz anschließt und dessen Manteil mit Öffnungen versehen ist, die mit dem Hohlraum der Doppelwand in Verbindung stehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Hilfe von Figur 1 und die Vorrichtung mit Hilfe von Figur 2 beispielsweise näher erläutert.
  • Die explosiblen Gase werden über Leitung 1 und einer Gasverteilereinrichtung 5 einer Tauchvorlage 2 zugeführt. Die Tauchvorlage 2 kann aus einem mit einer geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser gefüllten zylindrisehen Gefäß bestehen. Zur Vermeidung von Kanalbildung durch die aufsteigenden Gasblasen ist die Tauchvorlage entsprechend zu dimensionieren. Über Leitung 3 und die Einleitvorrichtung 4 gelangt das explosible Gase schließlich in die Brennkammer 6, die gegebenenfalls mit einem Hilfsbrenner 7 ausgerüstet sein kann. 8 symbolisiert den Kamin für die Rauchgase. Die Einleitvorrichtung 4 besteht aus einem rohrförmigen, teilweise doppelwandigen Gehäuse 9, dessen Innenwand gegebenenfalls Öffnungen 9a aufweist, in dem ein Rohrbündel 10 angeordnet ist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die explosiblen Gase laminar strömen zu lassen. Berücksichtigt man, daß der maximale Rohrdurchmesser dem doppelten Löschabstand entsprechen darf und durch die laminare Strömung die maximale Gasgeschwindigkeit im Rohr und damit die pro Zeiteinheit durchlaufende Gasmenge festgelegt ist, lätß sich daraus die notwendige Anzahl der Rohre für eine bestimmte durchzuleitende Gesamtgasmenge berechnen. Das Rohrbündel 10 mündet in einen Distanzring 11. Der Mantel des Dinstanzringes 11 ist mit Öffnungen 12 versehen. An den Distanzring 11 schließt sich ein gasdurchlässiger Strahlenschutz 13, z.B. ein trichterfömiger Drahtsiebkegel, an, der eine Erwärmung des Rohrbündels durch Strahlung aus der Brennkammer verhindert. Um unzulässige Erwärmung der Rohre zu verhindern, können diese zusätzlich gekühlt werden. Hierfür kann zweckmäßig ein Teil der für die Verbrennung notwendigen Verbrennungsluft verwendet werden. Über die Öffnungen 12 kann Verbrennungsluft in das trichterförmige Gebilde 13 gelangen, wodurch dieses ebenfalls gekühlt wird. Die Länge der Rohre 10 muß mindestens der Spaltlänge entsprechen, bei der der Löschabstand der explosiblen Gase bestimmt worden ist. Rohrlängen von mindestens 2,5 cm haben sich als brauchbar erwiesen. Die erfindungsgemäße Einleitvorrichtung 4 kann so an die Brennkammer 6 angeschlossen sein, daß das explosible Gas entweder horizontal oder axial in dieselbe einströmt.
  • 14 deutet den Einlaß der Verbrennungsluft in den Hohlraum 15 des Doppelmantels 9 an. 16 die Hülse für das Rohrbündel 10 und 17 die Halterung, die das Rohrbündel 10 in der Einleitvorrichtung in seiner Lage hält.
    • Beispiel
  • Mit drei Finleitvorrichtungen, deren Rohrbündel je 1500 Rohre enthalten, die einen Durchmesser von einem Millimeter und eine Länge von 20 cm aufweisen, werden entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren 400 Nm3/h eines explosiblen Gases, das 4 Vol.-% Dimethyläther, 2 Vol.-% Methanol, 2 Vol.-% Wasserdampf und 92 Vol.-% Luft enthält, in den Brennraum eingeleitet und verbrannt Nach Drosselung der Gasmenge auf 0 Nm3/h wird die Flamme rüoksohlagfrei in den Einleitvorrichtungen gelöscht.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einleiten explosibler Gase in einen Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas räumlich in Volumenelemente aufteilt, so daß in ihnen kein Gasanteil einen Wandabstand aufweist, der seinen Löschabstand überschreitet und die so aufgeteilten Gasvolumina in den Brennraum einleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das in Volumenelemente aufgeteilte Gas kühlt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das in Volumenelemente aufgeteilte Gas mit Verbrennungsluft kühlt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das explosible Gas vor seiner Aufteilung in Volumenelemente durch eine Tauchvorlage leitet.
5. Vorrichtung zum Einleiten explosibler Gase in einen Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Gehäuse ein Rohrbündel, dessen Rohre einen Innendurchmesser von höchstens dem doppelten Löschabstand der explosiblen Gase aufweisen, angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse teilweise doppelwandig ausgebildet ist und das Rohrbündel in einen Distanzring mündet, an den sich ein gasdurchlässiger Strahlenschutz anschließt und dessen Mantel mit Öffnungen versehen ist, die mit dem Hohlraum der Doppelwand in Verbindung stehen.
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