EP0002732B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von explosiblen Gasen in einen Brennraum - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/82—Preventing flashback or blowback
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- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
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- 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 device with which explosive gases can be introduced into a combustion chamber while avoiding reignition.
- a device was found in which a tube bundle, the tubes of which have an internal diameter of at most twice the extinguishing distance of the explosive gases, is arranged in a tubular housing, and which is characterized in that the housing is partially double-walled and that Pipe bundle opens into a spacer ring, the jacket of which is provided with openings which are connected to the cavity of the double wall. It may be expedient for gas-permeable radiation protection to be connected to the spacer ring in the direction of the gas flow.
- the explosive gases are fed to a submersible receiver 2 via a line 1 and a gas distributor device 5.
- 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 gas finally reaches the combustion chamber 6 via a line 3 and an 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 the laminar flow determines the maximum gas velocity in the pipe and thus the quantity of gas flowing through per unit of time
- the number of pipes required for a certain total gas quantity to be passed through can be calculated from this.
- the tube bundle 10 opens into a spacer ring 11.
- the jacket of the spacer ring 11 is provided with openings 12.
- Combustion air passes through the openings 12 into the funnel-shaped structure 13, which also cools it:
- 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.
- 14 indicates the inlet of the combustion air into the cavity 15 of the double-walled housing 9.
- 16 is the sleeve for the tube bundle 10 and 17 is the holder which holds the tube bundle 10 in position in the introduction device.
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Description
- Bei vielen Prozessen entstehen Gase bzw. Gasgemische, die aufgrund ihrer Zusammensetzung explosibel sind. Im Folgenden sollen 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 Meßund 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 zu vorliegender Erfindung bestand demnach darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der explosible Gase unter Vermeidung von Rückzündungen in einen Brennraum eingeleitet werden können.
- Zur Lösung der Aufgabe wurde eine Vorrichtung gefunden, bei der in einem rohrförmigen Gehäuse ein Rohrbündel, dessen Rohre einen Innendurchmesser von höchstens dem doppelten Löschabstand der explosiblen Gase aufweisen, angeordnet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuse teilweise doppelwandig ausgebildet ist und das Rohrbündel in einen Distanzring mündet, dessen Mantel mit Öffnungen versehen ist, die mit dem Hohlraum der Doppelwand in Verbindung stehen. Es kann zweckmäßig sein, daß sich an den Distanzring in Richtung der Gasströmung ein gasdurchlässiger Strahlenschutz anschließt.
- Das Verbrennen exposibler Gase wird mit Hilfe von Figur 1 und die Vorrichtung mit Hilfe von Figur 2 beispielsweise näher erläutert.
- Die explosiblen Gase werden über eine Leitung 1 und eine Gasverteilereinrichtung 5 einer Tauchvorlage 2 zugeführt. Die Tauchvorlage 2 kann aus einem mit einer geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser gefüllten zylindrischen Gefäß bestehen. Zur Vermeidung von Kanalbildung durch die aufsteigenden Gasblasen ist die Tauchvorlage entsprechend zu dimensionieren. Über eine Leitung 3 und eine Einleitvorrichtung 4 gelangt das explosible Gas 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, läßt sich daraus die notwendige Anzahl der Rohre für eine bestimmte durchzuleitende Gesamtgasmenge berechnen. Das Rohrbündel 10 mündet in einen Distanzring 11. Der Mantel des Distanzringes 11 ist mit Öffnunqen 12 versehen. An den Distanzring 11 schließt sich ein gasdurchlässiger Strahlenschutz 13, z.B. ein trichterförmiger Drahtsiebkegel, an, der eine Erwärmung des Rohrbündels durch Strahlung aus der Brennkammer verhindert. Um eine unzulässige Erwärmung der Rohre zu verhindern, werden diese zusätzlich gekühlt. Hierfür wird ein Teil der für die Verbrennung notwendigen Verbrennungsluft verwendet. Über die Offnungen 12 gelangt Verbrennungsluft in das trichterförmige Gebilde 13, 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 doppelwandiger Gehäuses 9 an. 16 ist die Hülse für das Rohrbündel 10 und 17 die Halterung, die das Rohrbündel 10 in der Einleitvorrichtung in seiner Lage hält.
- Mit drei Einleitvorrichtungen, 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 rückschlagfrei in den Einleitvorrichtungen gelöscht.
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