EP2609370A1 - Rohgasfackel mit verstellbarem öffnungsquerschnitt zum abfackeln von brennbaren gasen und verfahren zur verbrennung von rohgasen - Google Patents

Rohgasfackel mit verstellbarem öffnungsquerschnitt zum abfackeln von brennbaren gasen und verfahren zur verbrennung von rohgasen

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Publication number
EP2609370A1
EP2609370A1 EP11749344.5A EP11749344A EP2609370A1 EP 2609370 A1 EP2609370 A1 EP 2609370A1 EP 11749344 A EP11749344 A EP 11749344A EP 2609370 A1 EP2609370 A1 EP 2609370A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
cross
gas
tube
gases
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.)
Withdrawn
Application number
EP11749344.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Krebber
Bodo Freimuth
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.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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 ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
Publication of EP2609370A1 publication Critical patent/EP2609370A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/03—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with a closure member in the form of an iris-diaphragm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
    • F23G7/085—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks in stacks

Definitions

  • the invention relates to a device as Rohgasfackel with adjustable Fackelrohgasaustritt, which consists of several nested tubes forming a torch for flaring raw gases, this arrangement includes a nozzle adjustable in cross-section, which controls the supply of raw gas, so that at the outlet side of the torch an approximately constant speed and on the inlet side an approximately constant pressure is adjustable. In this way, an unwanted extinction and vagrancy of the torch flame can be avoided during operation.
  • the invention also relates to a method for burning coke oven raw gases, wherein a constant flow velocity is achieved at the exit side of the torch by the use of a cross-sectionally adjustable nozzle and the use of pipes with a certain aspect ratio.
  • the intended combustion gases have a chemical composition which has a low calorific value result and therefore are only partially reusable.
  • the gas to be bled must be provided under a sufficient and constant pressure to ensure adequate combustion. Since the combustion gases are usually discharged into the surrounding atmosphere, the flared gas must be burned as completely as possible and also without interruption. This means that not only the pressure of the flammable gas, but also the air supply to the combustion must be regulated. Furthermore, it must also be ensured that the escaping gas is emitted when the flame extinguishes at the outlet end of the flare tube. can be ignited again, which requires the presence of a reliable ignition device.
  • the aim is to prevent, or at least greatly attenuate, a so-called "vagabonding" of the flame, which signifies the uncontrolled flickering of the flame at the exit end of the tube, especially under the action of wind Heat focus of the flame, so that the torch facilities or even adjacent equipment can be damaged.
  • US 5472340 A describes a device which claims a flame igniter and a raw gas flare provided for this purpose.
  • the device comprises at least two tubes of different lengths, which are arranged around a common longitudinal axis, wherein the tubes are at least partially arranged as outer and inner tube, so that air can enter through the gap for combustion, and wherein the inner tube allows one end access of combustion gas, so that the device forms a torch.
  • the torch also has baffles at at least two locations, whereby the gas and air flow can be directed during combustion. If necessary, the ignition device can also be operated with solar energy. In particular, this invention solves the problem of providing a reliable torch igniter.
  • said device can be operated without interruption only by a relatively constant pressure of the gas to be burned. It is not called a step in the process to burn the gas to be burned even at low pressure without interference. Also, no process step is called to mitigate the effects of wind and to ensure an atmosphere-independent, trouble-free combustion. Finally, the combustion of high-carbon gases also seeks to minimize the formation of soot to preclude harmful effects on the surrounding atmosphere. Also for this measure, no method step is mentioned in said patent application. Finally, the device may also be damaged by excessive heat load, such as occurs in a stray flame direction.
  • the output of soot and nitrogen oxides should be as low as possible.
  • the burn tion should also be carried out without disturbance and interruption even when the admission pressure of the gas to be burned fluctuates.
  • the flame direction should be as constant as possible in order to keep the heat load of the flare material low.
  • the effect of wind on the flame should have no disturbing influences.
  • the device should also allow a reliable ignition of the gas to be burned.
  • the invention solves this problem by a device for flaring combustible gases with adjustable opening cross-section, said device having three different tubes which are arranged around a common longitudinal axis, and wherein the tubes are arranged at least partially in a common cross-sectional plane, and the inner tube is of a gas feed tube, and this tube has a cross-sectionally adjustable aperture at the vertically upward opening through which the flow of gas can be occluded or regulated, and which is equipped with an automatable mechanism for adjusting the opening cross-section ,
  • the device also typically includes at least one air baffle and outer tube shapes that permit directional supply of air and trouble-free burning of the gas to be combusted.
  • the apparatus further includes an ignition device which allows the trouble-free ignition of the gas, and supply means for an inert medium, which is preferably water vapor in order to minimize the formation of soot and carbon monoxide, i. to burn the hydrocarbon-containing gas as completely as possible.
  • an inert medium which is preferably water vapor in order to minimize the formation of soot and carbon monoxide, i. to burn the hydrocarbon-containing gas as completely as possible.
  • Due to the adjustable cross-section aperture of the admission pressure of the outflowing gas and its outflow velocity can be regulated within wide limits or kept constant. As a result, combustion and flame formation can be largely controlled and optimized.
  • Claimed is in particular a device for flaring combustible gases with adjustable opening cross-section, comprising
  • a gas supply pipe having a vertically upward opening
  • a mixer tube which has a larger internal cross-section than the largest outer cross-section of the gas supply tube, so that between them
  • the mixer pipe being composed of a concentric pipe, a diffuser opening upwards in cross-section and a confuser opening downwards in cross-section,
  • An inner tube which is arranged around the gas supply tube and which has a larger inner cross section than the largest outer cross section of the gas supply tube, and a smaller outer cross section than the smallest inner cross section of the mixer tube,
  • At least one air baffle which is between the inner tube and the
  • a cross-sectional adjustable aperture through which the flow of gas is closable or adjustable, and which is equipped with an automatable mechanism for adjusting the opening cross-section.
  • the design of the tubes can also be made arbitrarily.
  • the outer tube also called mixer tube
  • the outer tube is typically provided at the top with an upwardly extending extension. This is also called diffuser.
  • This upper part serves as a flame guide.
  • the lower part of the mixer tube serves primarily for the supply of air.
  • This part of the mixer tube is also called confuser and expands in an opening down.
  • This can also be provided with guide plates or air guide plates for the directed supply of combustion air.
  • Guide plates or air baffles can in principle be provided on each tube and in any arrangement. Embodiments for designing the tubes are known in the art.
  • the combustion air passes through the Konfusor of the mixing tube and is performed both between the mixing tube and inner tube and between the inner tube and gas supply pipe. This leads to a two-stage combustion, which counteracts the formation of nitrogen oxides.
  • the aperture, which adjusts or closes the cross section of the inner tube may be of any kind, as long as it reliably controls or closes the cross section of the inner flare tube.
  • the diaphragm is preferably made of a refractory material so as to be resistant to the temperatures of the flame forming at the torch exit.
  • the masking material must also be resistant to possible corrosive components of the gas to be removed. This is preferably a heat and corrosion resistant steel.
  • the diaphragm consists of plates which are concentric, tangential and circular in the direction of the gas supply tube center. are closable. This corresponds to an embodiment, as it is comparatively present in a photographic diaphragm. To open or close these are then moved in the horizontal direction to the center of the tube.
  • the number of plates and their size can be arbitrary. It is important that the material of the panel is resistant to the prevailing temperatures and gas or liquid components.
  • An embodiment for orifices that close tangentially and circularly towards a center of the pipe (“irises") are known from US 4094492 A.
  • the orifice consists of plates which are concentric, secant, and directly horizontally closable in the direction of the gas feed tube center.
  • the plates can be pivoted to open upwards or downwards in the vertical direction.
  • the plates are then formed as lamellae, which are preferably pulled by an actuating mechanism up in the flow direction.
  • the number of slats, their size and material can also be arbitrary.
  • An embodiment for diaphragms which are pivoted upwards in an upward direction in the vertical direction (“iris nozzles") are known from DE 10002529 A1, which also teaches no control of torches for the combustion of gases resulting special requirements such as high temperatures and resistance to corrosive gases.
  • the diaphragm can be adjusted by way of example by means of an electrical adjusting mechanism. But it can also be a pneumatic adjusting mechanism can be selected. The choice of the type of adjusting mechanism is left to the person skilled in the art.
  • the arrangement of the diaphragms can be selected temporarily or permanently so that a recess remains free in the middle of the diaphragm arrangement.
  • a nozzle for supplying an inert gas is located at least one point within the gas supply pipe, the inner tube or the mixer tube, a nozzle for supplying an inert gas.
  • This is typically water vapor.
  • the supply of water vapor as propellant gas enables a stable flame guidance and a significant reduction in the formation of soot and carbon monoxide with almost complete to complete combustion of the carbon in the gas.
  • This device may be a nozzle or a simple feed nozzle. Nozzles for supplying water vapor into gases to be flashed are known in the art.
  • An exemplary embodiment of feed nozzles exemplifies DE 69917073 T2.
  • These may in turn be equipped with a regulating device.
  • This regulating device can be of any kind. This can also consist as the device according to the invention of diaphragms.
  • the device according to the invention includes a device for igniting the gas.
  • a device for igniting the gas For example, it is possible to arrange ignition lances within the cross section of the inner tube or the mixer tube. In an advantageous embodiment, these are at least two ignition lances, which are arranged at an angle of 80 ° to 100 °, and through which an electric arc voltage or spark can be generated.
  • the electrical voltage can be generated in any way. This can also be chosen arbitrarily high to ensure a reliable ignition.
  • An example of a prior art ignition lance assembly is US 4147498A.
  • the supply of the gas to the torch can be of any kind.
  • this is a simple tube, which opens into the gas supply of the inner tube, so that the pressure of the outflowing gas is controlled only by the diaphragm according to the invention.
  • a torch valve below the inner tube and the mixer tube there is a torch valve, which can be shut off.
  • This can be of any kind. This can for example consist of a dip cup with water supply, so that the pressure of the gas supplied to the immersion cup is already regulated or shut off to some extent already in the supply to the torch.
  • An embodiment of a pressure-regulating immersion cup is described in EP 1390440 B1.
  • the flare valve is in a further embodiment of at least one immersion cup, which consists of two halves, these halves are to be opened independently, to regulate or close.
  • the flare valve is redundant, so that it is still functional even in case of failure of a half and the gas to be flared must not be discharged unburned into the atmosphere.
  • Gas-supplying flare valves with immersion cups are well known in the art.
  • the torch valves are preferably pneumatically opened, regulated or closed with a pneumatic cylinder. To practice the present invention, it is possible for each half to be actuated individually. Due to the presence of two pneumatic cylinders, the immersion cup is still functional even if one cylinder fails.
  • This typically introduces the gas to be flared into the gas supply pipe and regulates the adjustment of the exit velocity of the gas to be flared by the aperture which is adjustable in cross-section.
  • the velocity of the effluent flammable gas during Abfackeins is controlled so that it remains the same and ensures trouble-free flame guidance. This procedure can also prevent unwanted vagrancy or the extinction of the flame.
  • a reduced flame temperature is achieved by a two-stage combustion.
  • This two-stage combustion is achieved by selecting the ratios of the cross sections of the gas supply pipe and the inner pipe and the inner pipe and mixer pipe so that a reduced air supply amount into the inner pipe to a substoichiometric combustion air ratio (first combustion stage) and the relatively increased air supply through the annular gap between Mixer tube and inner tube in the upper part of the mixer tube to a superstoichiometric combustion air ratio in the mixer tube above the inner tube (second combustion stage) leads.
  • an inert gas is introduced into the gas supply pipe, the inner pipe or the mixer pipe. It is preferably water vapor. However, it is also possible to introduce additional raw gas, which is intended for removal. Finally, in a further embodiment of the invention, a mixture of water vapor and gas to be burned off can also be introduced. This is preferably supplied at a pressure of 7 to 15 bar. For flaring all gases are suitable which have a sufficiently high calorific value for flaring. These are typically coke oven raw gases or refinery gases.
  • the supply of the gas to be flared in the torch according to the invention can be made arbitrarily. In a simple embodiment, this can be done unregulated by a simple tube. In a preferred embodiment, an upstream flare valve is disposed below the flare tubes, which contains at least one immersion cup. This is as described preferably from two independently operated
  • Diving cups which may also be in the form of halves of a dipping cup.
  • the two halves of the immersion cup of the upstream flare valve can be synchronously opened, controlled or closed by a respective pneumatic cylinder in a preferred embodiment.
  • the torch according to the invention may be associated with a gas reservoir as a buffer tank to counteract a pressure build-up when closing the diaphragm or the upstream torch valve.
  • the number of Rohgasfackeln be significantly reduced, since the heat generation of the flares is lower and the reliability is increased. Often, half of the usual number of facings is sufficient. Also, the flares can be designed lower, as the heat radiation is lower and does not have to be expected with the emission of unburned gas.
  • the invention has the following advantages:
  • the torch can be operated at a constant exit velocity of the gas to be flared, resulting in a stable flame guidance with high reliability of flaring result. Vagabundant flames with an undesirable shift in the center of gravity are avoided, so that damage to the torch and impairment of the environment can be ruled out.
  • the action of the wind results in significantly less damage to the torch process than in prior art devices.
  • the possibility of arranging a reliable ignition device ensures that combustion always takes place so that the undesired emission of unburned gas practically does not occur.
  • the formation of soot in the flaring of carbon-rich gas can be virtually eliminated by supplying inert gas and the formation of nitrogen oxides can be successfully counteracted by a two-stage combustion.
  • FIG. 1 shows a crude gas flare according to the invention without an upstream flare valve in the side view and the shutters in the opened state.
  • FIG. 2 shows a crude gas flare according to the invention with an upstream flare valve and the shutters in the opened state.
  • FIG. 3 shows a crude gas flare according to the invention with an upstream flare valve and the shutters in the closed state.
  • FIG. 4 shows a raw gas flare according to the invention in the vertical view from above.
  • FIG. 1 shows a crude gas flare (1) according to the invention in a lateral view.
  • the raw gas (2) flows out through the gas supply pipe (3) upwards.
  • the gas supply pipe (3) is surrounded by the so-called inner tube (4). This in turn is surrounded by the mixer tube (5), which consists of a middle part (5a), a confuser (5b) and a diffuser (5c).
  • the gas supply pipe (3) contains at the upper outlet end (3a) a diaphragm (6) which opens in the vertical direction by lifting. To see is the adjusting mechanism (7), which opens the aperture (6), controls or closes. At the upper exit end of the torch, a flame is formed (8).
  • FIG. FIG. 2 shows a crude gas flare (1) according to the invention in a lateral view with upstream flare valve (9).
  • the raw gas (2) flows out through the gas supply pipe (3) upwards.
  • the gas supply pipe (3) contains at the upper outlet end (3a) a diaphragm (6) which opens in the vertical direction by lifting. This is shown here in open form (6a). To see is the adjusting mechanism (7), which opens the aperture (6), controls or closes. Above this diaphragm (6) is an ignition mechanism (10), which consists of two offset by 90 ° arranged ignition lances (10a, 10b). From the ignition lances (10a, 10b), a spark or an arc (10c) can be generated by applying an electrical voltage. The electrical voltage is supplied through two poles (10d, 10e, not shown here). Watching are also air baffles (11) which are arranged in the inner tube (4) or in the mixer tube (5).
  • the torch (1) also contains a feed device (12) for an inert gas (12a), which is preferably water vapor.
  • a feed device (12) for an inert gas (12a) which is preferably water vapor.
  • an upstream flare valve (9) is provided, which consists of two halves (9a, 9b) of a dip cup. Each of these two halves has a lid which can be lifted by a pneumatic actuator.
  • FIG. 3 shows a crude gas flare (1) according to the invention in a lateral view with upstream flare valve (9).
  • the raw gas (2) flows out through the gas supply pipe (3) upwards.
  • the gas supply pipe (3) contains at the upper outlet end (3a) a diaphragm (6) which opens in the vertical direction by lifting. This can be seen here in closed form (6b). As a result, the gas flow is completely or almost shut off.
  • FIG. 1 shows a crude gas flare (1) according to the invention in a lateral view with upstream flare valve (9).
  • the raw gas (2) flows out through the gas supply pipe (3)
  • FIG. 4 shows a crude gas flare (1) according to the invention in a vertical view from above. You can see the cross section of the curved mixer tube (5), the inner tube (4) and the gas supply pipe (3).
  • the panels (6) are arranged tangentially and can be opened by lateral pivoting. To see here are the adjusting mechanism (7) and the ignition lances (10a, 10b). Also visible are the feed nozzles (12) for the inert gas (12a). This is preferably water vapor.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Gasen mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt, wobei diese Vorrichtung drei verschiedene Rohre aufweist, die um eine gemeinsame longitudinale Achse angeordnet sind, und wobei die Rohre wenigstens abschnittsweise in einer gemeinsamen Querschnittsebene angeordnet sind, und wobei das innere Rohr als Gaszuleitungsrohr geartet ist, und dieses Rohr an der in vertikaler Richtung aufwärts endenden Öffnung eine im Querschnitt verstellbare Blende aufweist, durch welche der Strom an Gas verschließbar oder regulierbar ist, und die mit einem automatisierbaren Mechanismus zur Verstellung des Öffnungsquerschnittes ausgestattet ist. Die Vorrichtung enthält typischerweise auch ein mindestens ein Luftleitblech, Zuführungsvorrichtungen für ein inertes Gas und einen Zündmechanismus, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit der Abfackelung des Gases und eine geringe Emission an Stickoxiden und an Ruß verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung, welches zur Abfackelung von zu verbrennenden Rohgasen geeignet ist.

Description

Rohgasfackel mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen und Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung als Rohgasfackel mit verstellbarem Fackelrohgasaustritt, welche aus mehreren ineinander angeordneten Rohren besteht, die eine Fackel zum Abfackeln von Rohgasen bilden, wobei diese Anordnung eine im Querschnitt verstellbare Düse enthält, welche die Zufuhr von Rohgas regelt, so dass an der Austrittsseite der Fackel eine annähernd gleichbleibende Geschwindigkeit und auf der Eintrittsseite ein annähernd gleichbleibender Druck einstellbar ist. Auf diese Weise lassen sich ein unerwünschtes Erlöschen und ein Vagabundieren der Fackelflamme während des Betriebes vermeiden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verbrennung von Koksofenrohgasen, wobei durch die Verwendung einer im Querschnitt verstellbaren Düse und der Verwendung von Rohren mit einem bestimmten Querschnittsverhältnis eine konstante Strömungsgeschwindigkeit an der Austrittsseite der Fackel erreicht wird.
[0002] Viele Prozesse in der Industrie produzieren Gase, welche nicht weiterverwen- det werden, weil dies aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen nicht erwünscht ist. Beispiele für solche Prozesse sind die Produktion von Kokereigas oder die Herstellung von Raffinerieprodukten, bei denen Abgase anfallen, die durch Verbrennen oder Abbrennen vernichtet werden. Dieser Prozess wird auch als Abfackeln bezeichnet, da der Verbrennungs- prozess in der Regel an dem Austrittsende eines offenen Rohres durchgeführt wird und nicht zur Erzeugung von Energie genutzt wird. Die abzufackelnden Gase fallen typischerweise bei einer Störung im gasbehandelnden oder gasreinigenden Anlagenteil bei zu hohem Druck oder schwankendem Druck an und können deshalb nicht mehr weiterverwendet werden.
[0003] Es ist auch möglich, dass die zur Verbrennung vorgesehenen Gase eine chemische Zusammensetzung haben, welche einen niedrigen Heizwert zur Folge hat und deshalb nur eingeschränkt weiterverwendbar sind. Diese Gründe bringen es auch mit sich, dass das vorgesehene Abfackeln der Gase weitergehende technische Probleme mit sich bringt. Zum Abfackeln muss das abzufackelnde Gas unter einem ausreichenden und gleichbleibendem Druck bereitgestellt werden, um eine ausreichende Verbrennung sicherzustellen. Da die Verbrennungsgase in der Regel in die umgebende Atmosphäre abgelassen werden, muss das abzufackelnde Gas möglichst vollständig und auch unterbrechungsfrei verbrannt werden. Dies bedeutet, dass nicht nur der Druck des abzufackelnden Gases, sondern auch die Luftzufuhr zur Verbrennung geregelt werden muss. Ferner ist auch sicherzustellen, dass das ausströmende Gas beim Verlöschen der Flamme am Austrittsende des Fackelrohres so- fort wieder gezündet werden kann, was das Vorhandensein einer zuverlässigen Zündvorrichtung erfordert.
[0004] Schließlich ist man bestrebt, ein sogenanntes„Vagabundieren" der Flamme zu verhindern oder zumindest stark abzuschwächen. Dieser Vorgang bezeichnet das unkon- trollierte Flackern der Flamme am Austrittsende des Rohres, insbesondere unter der Einwirkung von Wind. Durch dieses Vagabundieren verschiebt sich der Hitzeschwerpunkt der Flamme, so dass die Fackeleinrichtungen oder sogar benachbarte Anlagenteile beschädigt werden können.
[0005] Vorrichtungen, die sich zum Abfackeln eines zu verbrennenden Gases eignen, und die auf die Vermeidung der genannten Probleme hinwirken, sind im Stand der Technik bekannt. Die US 5472340 A beschreibt eine Vorrichtung, welche einen Flammenzünder und eine hierfür vorgesehene Rohgasfackel beansprucht. Die Vorrichtung umfasst mindestens zwei unterschiedlich lange Rohre, welche um eine gemeinsame longitudinale Achse angeordnet sind, wobei die Rohre wenigstens abschnittsweise als äußeres und inneres Rohr an- geordnet sind, so dass durch den Zwischenraum Luft zur Verbrennung eintreten kann, und wobei das innere Rohr an einem Ende den Zutritt von Verbrennungsgas ermöglicht, so dass die Vorrichtung eine Fackel bildet. Die Fackel weist ferner an mindestens zwei Stellen Leitbleche auf, wodurch der Gas- und der Luftstrom bei der Verbrennung gerichtet werden können. Die Zündvorrichtung kann bedarfsweise auch mit Solarenergie betrieben werden. [0006] Diese Erfindung löst insbesondere die Aufgabe, einen zuverlässigen Fackelzünder zur Verfügung zu stellen. Die genannte Vorrichtung kann jedoch nur durch einen relativ gleichbleibenden Druck des zu verbrennenden Gases unterbrechungsfrei betrieben werden. Es wird kein Verfahrensschritt genannt, um das abzufackelnde Gas auch bei niedrigem Druck störungsfrei abbrennen zu können. Auch wird kein Verfahrensschritt genannt, um die Einwirkung von Wind abzuschwächen und eine atmosphärenunabhängige, störungsfreie Verbrennung zu gewährleisten. Schließlich wird bei der Verbrennung von kohlenstoffreichen Gasen auch angestrebt, die Entstehung von Ruß zu minimieren, um schädliche Einflüsse auf die umgebende Atmosphäre auszuschließen. Auch für diese Maßnahme wird in der genannten Patentanmeldung kein Verfahrenschritt genannt. Schließlich kann die Vorrichtung auch durch eine übermäßige Wärmebelastung, wie sie beispielhaft bei einer vagabundierenden Flammenrichtung auftritt, beschädigt werden.
[0007] Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst vollständige und rußfreie Verbrennung des abzufackelnden Gases ermöglicht, wobei der Ausstoß an Ruß und an Stickoxiden möglichst niedrig sein soll. Die Verbren- nung soll auch bei schwankendem Vordruck des abzufackelnden Gases störungs- und unterbrechungsfrei ablaufen. Die Flammenrichtung soll möglichst gleichbleibend sein, um die Wärmebelastung des Fackelmaterials niedrig zu halten. Die Einwirkung von Wind auf die Flamme soll keine störenden Einflüsse besitzen. Schließlich soll die Vorrichtung auch eine zuverlässige Zündung des abzufackelnden Gases ermöglichen.
[0008] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Gasen mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt, wobei diese Vorrichtung drei verschiedene Rohre aufweist, die um eine gemeinsame longitudinale Achse angeordnet sind, und wobei die Rohre wenigstens abschnittsweise in einer gemeinsamen Querschnittsebene angeordnet sind, und das innere Rohr als Gaszuleitungsrohr geartet ist, und dieses Rohr an der in vertikaler Richtung aufwärts endenden Öffnung eine im Querschnitt verstellbare Blende aufweist, durch welche der Strom an Gas verschließbar oder regulierbar ist, und die mit einem automatisierbaren Mechanismus zur Verstellung des Öffnungsquerschnittes ausgestattet ist. Die Vorrichtung enthält typischerweise auch mindestens ein Luftleitblech, und Aus- formungen am äußeren Rohr, welche eine gerichtete Zuführung von Luft und das störungsfreie Abbrennen des abzufackelnden Gases ermöglichen.
[0009] Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Zündeinrichtung, welche das störungsfreie Zünden des Gases ermöglicht, und Zuführungseinrichtungen für ein inertes Medium, welches bevorzugt Wasserdampf ist, um die Bildung von Ruß und Kohlenmonoxid auf ein Minimum zu reduzieren, d.h. das kohlenwasserstoffhaltige Gas möglichst vollständig zu verbrennen. Durch die im Querschnitt verstellbare Blende kann der Vordruck des ausströmenden Gases sowie seine Ausströmgeschwindigkeit in weiten Grenzen reguliert oder konstant gehalten werden. Dadurch können die Verbrennung und die Flammenbildung weitgehend gesteuert und optimiert werden. [0010] Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Gasen mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt, umfassend
• ein Gaszuleitungsrohr, welches eine in vertikale Richtung aufwärts endende Öffnung aufweist,
• ein Mischerrohr, welches einen größeren Innenquerschnitt aufweist als der größte Außenquerschnitt des Gaszuleitungsrohres, so dass zwischen diesen
Rohren ein Raum frei bleibt, wobei das Mischerrohr aus einem konzentrischen Rohr, einem sich aufwärts im Querschnitt öffnenden Diffusor und einem sich abwärts im Querschnitt öffnenden Konfusor besteht, • ein Innenrohr, welches um das Gaszuleitungsrohr angeordnet ist, und welches einen größeren Innenquerschnitt als der größte Außenquerschnitt des Gaszuleitungsrohres aufweist, und einen kleineren Außenquerschnitt als der kleinste Innenquerschnitt des Mischerrohres,
· mindestens ein Luftleitblech, welches sich zwischen dem Innenrohr und dem
Mischerrohr befindet,
und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
• an der in vertikaler Richtung aufwärts endenden Öffnung eine im Querschnitt verstellbare Blende angeordnet ist, durch welche der Strom an Gas ver- schließbar oder regulierbar ist, und die mit einem automatisierbaren Mechanismus zur Verstellung des Öffnungsquerschnittes ausgestattet ist.
[0011] Die Ausgestaltung der Rohre kann ebenfalls beliebig vorgenommen werden.
Das äußere Rohr, auch Mischerrohr genannt, ist typischerweise an der Oberseite mit einem sich nach oben erweiternden Fortsatz versehen. Dieser wird auch Diffusor genannt. Dieser obere Teil dient der Flammenführung. Der untere Teil des Mischerrohres dient in erster Linie zur Zuführung von Luft. Dieser Teil des Mischerrohres wird auch Konfusor genannt und erweitert sich in einer Öffnung nach unten. Dieser kann auch mit Führungsblechen oder Luft- leitblechen zur gerichteten Zuführung von Verbrennungsluft versehen sein. Führungsbleche oder Luftleitbleche können prinzipiell an jedem Rohr und in jeder Anordnung vorgesehen sein. Ausführungsformen zur Gestaltung der Rohre sind im Stand der Technik bekannt.
[0012] Die Verbrennungsluft tritt durch den Konfusor des Mischrohres und wird sowohl zwischen Mischrohr und Innenrohr als auch zwischen Innenrohr und Gaszuleitungsrohr geführt. Dadurch kommt es zu einer zweistufigen Verbrennung, welcher der Stickoxidbildung entgegenwirkt. [0013] Die Blende, die den Querschnitt des inneren Rohres verstellt oder verschließt, kann beliebig geartet sein, solange sie den Querschnitt des inneren Fackelrohres zuverlässig regelt oder schließt. Die Blende ist vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material gefertigt, um bei den Temperaturen der sich am Fackelausgang bildenden Flamme beständig zu sein. Auch muss das Blendenmaterial gegen mögliche korrosive Bestandteile des abzufa- ekelnden Gases beständig sein. Dies ist bevorzugt ein hitze- und korrosionsbeständiger Stahl.
[0014] Die Blende besteht in einer beispielhaften Ausführungsform aus Platten, welche konzentrisch, tangential und kreisförmig in Richtung der Gaszuleitungsrohrmitte ver- schließbar sind. Dies entspricht einer Ausführungsform, wie sie vergleichsweise in einer fotographischen Blende vorhanden ist. Zum öffnen oder Schließen werden diese dann in horizontaler Richtung auf das Zentrum des Rohres hin verschoben. Die Anzahl der Platten und deren Größe können beliebig sein. Wichtig ist, dass das Material der Blende gegen die herr- sehenden Temperaturen und Gas- oder Flüssigkeitsbestandteile beständig ist. Eine Ausführungsform für Blenden, die tangential und kreisförmig in Richtung einer Rohrmitte verschließen („Irisblenden"), sind aus der US 4094492 A bekannt. Diese Schrift lehrt jedoch keine Regelung an Fackeln für die Verbrennung von Gasen, mit den sich ergebenden besonderen Anforderungen wie hohe Temperaturen und Beständigkeit gegen korrosive Gase. [0015] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform besteht die Blende aus Platten, welche konzentrisch, sekantial und direkt horizontal in Richtung der Gaszuleitungsrohr- mitte verschließbar sind.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform können die Platten zum öffnen aufwärts oder abwärts in vertikale Richtung verschwenkt werden. Die Platten sind dann als Lamellen geartet, die von einem Stellmechanismus bevorzugt nach oben in Strömungsrichtung gezogen werden. Dies entspricht einer Ausführungsform, wie sie vergleichsweise in einer Trichterblende vorhanden ist. Je weiter die Lamellen nach oben gezogen werden, desto weiter öffnet sich die Blende. Die Lamellenzahl, deren Größe und Material können dabei ebenfalls beliebig sein. Eine Ausführungsform für Blenden, die zum öffnen im Rohr aufwärts der ab- wärts in vertikale Richtung verschwenkt werden („Irisdüsen"), sind aus der DE 10002529 A1 bekannt. Diese Schrift lehrt ebenfalls keine Regelung an Fackeln für die Verbrennung von Gasen, mit den sich ergebenden besonderen Anforderungen wie hohe Temperaturen und Beständigkeit gegen korrosive Gase.
[0017] Die Blende ist beispielhaft durch einen elektrischen Stellmechanismus ver- stellbar. Es kann aber auch ein pneumatischer Stellmechanismus gewählt werden. Die Wahl der Art des Stellmechanismusses bleibt dem ausführenden Fachmann überlassen. Die Anordnung der Blenden kann temporär oder permanent so gewählt werden, dass eine Aussparung in der Mitte der Blendenanordnung freibleibt.
[0018] In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich an mindestens einer Stelle innerhalb des Gaszuleitungsrohres, des Innenrohres oder des Mischerrohres eine Düse zur Zuleitung eines inerten Gases. Dies ist typischerweise Wasserdampf. Die Zuführung von Wasserdampf als Antriebsgas ermöglicht je nach Verbrennungsbedingungen eine stabile Flammenführung und eine deutliche Reduzierung der Bildung an Ruß und Kohlenmonoxid bei annähernd vollständiger bis vollständiger Verbrennung der im Gas befindlichen Kohlen- Wasserstoffe. Diese Vorrichtung kann eine Düse sein oder ein einfacher Zuführungsstutzen. Düsen zur Zuführung von Wasserdampf in abzufackelnde Gase sind im Stand der Technik bekannt. Eine beispielhafte Ausführungsform für Zuführungsdüsen lehrt beispielhaft die DE 69917073 T2. Diese können ihrerseits mit einer regelnden Vorrichtung ausgestattet sein. Diese regelnde Vorrichtung kann beliebig geartet sein. Diese kann auch wie die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Blenden bestehen.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorrichtung zum Zünden des Gases. So ist es beispielsweise möglich, innerhalb des Querschnittes des Innenrohres oder des Mischerrohres Zündlanzen anzuord- nen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind dies mindestens zwei Zündlanzen, welche in einem Winkel von 80° bis 100° angeordnet sind, und durch welche mit einer elektrischen Spannung ein Lichtbogen oder Zündfunken erzeugbar ist. Die elektrische Spannung kann auf beliebige Art und Weise erzeugt werden. Diese kann auch beliebig hoch gewählt werden, um eine zuverlässige Zündung zu gewährleisten. Ein Beispiel für eine Zündlanzenanordnung aus dem Stand der Technik gibt die US 4147498 A.
[0020] Auch die Zuführung des Gases zu der Fackel kann beliebig geartet sein. In einer einfachen Ausführungsform ist dies ein einfaches Rohr, welches in die Gaszuführung des Innenrohres mündet, so dass der Druck des ausströmenden Gases nur durch die erfindungsgemäße Blende geregelt wird. In einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform be- findet sich unterhalb des Innenrohres und des Mischerrohres ein Fackelventil, welches absperrbar ist. Diese kann beliebig geartet sein. Diese kann beispielsweise aus einer Tauchtasse mit Wasserzuführung bestehen, so dass der Druck des zugeführten Gases in die Tauchtasse bereits bei der Zuführung in die Fackel in gewissem Masse regelbar oder absperrbar ist. Eine Ausführungsform für eine druckregelnde Tauchtasse beschreibt die EP 1390440 B1.
[0021] Das Fackelventil besteht in einer weiteren Ausführungsform aus mindestens einer Tauchtasse, welche aus zwei Hälften besteht, wobei diese Hälften unabhängig voneinander zu öffnen, zu regeln oder zu schließen sind. Auf diese Weise ist das Fackelventil redundant vorhanden, wodurch dieses auch bei Ausfall einer Hälfte weiter funktionsfähig ist und das abzufackelnde Gas nicht unverbrannt in die Atmosphäre abgelassen werden muss. Gaszuführende Fackelventile mit Tauchtassen sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Die Fackelventile werden bevorzugt pneumatisch mit einem Pneumatikzylinder geöffnet, geregelt oder geschlossen. Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass jede Hälfte einzeln betätigt wird. Durch das Vorhandensein von zwei Pneumatikzylin- dem ist die Tauchtasse auch bei Ausfall eines Zylinders noch funktionstüchtig. [0022] Beansprucht wird auch ein Verfahren zur Verbrennung von Koksofenrohgasen, welches die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet. Dieses führt typischerweise das abzufackelnde Gas in das Gaszuleitungsrohr ein und regelt die Einstellung der Austrittsgeschwindigkeit des abzufackelnden Gases durch die im Querschnitt verstellbare Blende. Typi- scherweise wird die Geschwindigkeit des ausströmenden abzufackelnden Gases während des Abfackeins so geregelt, dass diese gleichbleibt und eine störungsfreie Flammenführung gewährleistet. Durch diese Vorgehensweise lässt sich auch das unerwünschte Vagabundieren oder das Verlöschen der Flamme verhindern.
[0023] In einer Ausführungsform der Erfindung wird durch eine zweistufige Verbren- nung eine reduzierte Flammentemperatur bewirkt. Diese zweistufige Verbrennung wird dadurch erzielt, dass die Verhältnisse der Querschnitte von Gaszuleitungsrohr und Innenrohr sowie von Innenrohr und Mischerrohr so gewählt werden, dass eine verringerte Luftzuführungsmenge in das Innenrohr zu einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (erste Verbrennungsstufe) und die im Verhältnis vergrößerte Luftzuführungsmenge durch den Ringspalt zwischen Mischerrohr und Innenrohr in den oberen Teil des Mischerrohres zu einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis im Mischerrohr oberhalb des Innenrohres (zweite Verbrennungsstufe) führt. Durch diese zweistufige Verbrennung wird der Bildung von Stickoxiden entgegengewirkt.
[0024] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in das Gaszuleitungs- rohr, das Innenrohr oder das Mischerrohr ein inertes Gas eingeleitet. Dabei handelt es sich bevorzugt um Wasserdampf. Es kann jedoch auch zusätzliches Rohgas, welches zur Abfa- ckelung vorgesehen ist, eingeleitet werden. Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch ein Gemisch aus Wasserdampf und abzufackelndem Gas eingeleitet werden. Dieses wird bevorzugt bei einem Druck von 7 bis 15 bar zugeführt. [0025] Zur Abfackelung sind alle Gase geeignet, die einen genügend hohen Brennwert zur Abfackelung besitzen. Dies sind typischerweise Koksofenrohgase oder Raffineriegase.
[0026] Die Zuführung des abzufackelnden Gases in die erfindungsgemäße Fackel kann beliebig vorgenommen werden. In einer einfachen Ausführungsform kann dies ungere- gelt durch ein einfaches Rohr erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist unterhalb der Fackelrohre ein vorgelagertes Fackelventil angeordnet, welches mindestens eine Tauchtasse enthält. [0027] Diese ist wie beschrieben bevorzugt aus zwei unabhängig zu bedienenden
Tauchtassen, die auch als Hälften einer Tauchtasse geartet sein können, gefertigt. Die beiden Hälften der Tauchtasse des vorgelagerten Fackelventiles können in einer bevorzugten Ausführungsform durch jeweils einen Pneumatikzylinder synchron geöffnet, geregelt oder geschlossen werden.
[0028] Es kann auch jede Hälfte der gesamten Tauchtasse einzeln betätigt werden.
Auf diese Weise kann einer unerwünschten Blockade des Ventils bei Ausfall einer Steuereinrichtung entgegengewirkt werden, damit das Gas nicht unverbrannt in die Atmosphäre abgelassen werden muss. Der Fackel kann erfindungsgemäß eine Gasvorlage als Pufferbehälter zugeordnet sein, um einem Druckaufbau beim Schließen der Blenden oder des vorlagerten Fackelventils entgegenzuwirken.
[0029] Schließlich kann durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Zahl der Rohgasfackeln erheblich vermindert werden, da die Wärmeentwicklung der Fackeln geringer und die Zuverlässigkeit erhöht ist. Häufig ist schon die Hälfte der üblichen Fa- ckelzahl ausreichend. Auch können die Fackeln niedriger konstruiert werden, da die Wärme- abstrahlung geringer ist und nicht mit dem Ausstoß von unverbranntem Gas gerechnet werden muss.
[0030] Die Erfindung besitzt folgende Vorteile: Die Fackel kann bei einer gleichbleibenden Austrittsgeschwindigkeit des abzufackelnden Gases betrieben werden, was eine stabile Flammenführung mit hoher Zuverlässigkeit der Abfackelung zur Folge hat. Vagabundierende Flammen mit einer unerwünschten Verlagerung des Wärmeschwerpunktes werden vermieden, so dass eine Beschädigung der Fackel und eine Beeinträchtigung der Umgebung ausgeschlossen werden kann. Die Einwirkung des Windes hat eine erheblich geringere Beeinträchtigung des Fackelvorganges zur Folge als bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik. Durch die Möglichkeit der Anordnung einer zuverlässigen Zündeinrichtung ist eine stets erfolgende Verbrennung gewährleistet, so dass der unerwünschte Ausstoß von unverbranntem Gas praktisch nicht vorkommt. Die Bildung von Ruß bei der Abfackelung von kohlenstoffreichem Gas kann durch Zuleitung von inertem Gas praktisch ausgeschlossen werden und der Bildung von Stickoxiden kann durch eine zweistufige Verbrennung erfolgreich entgegengewirkt werden.
[0031] Die Erfindung wird anhand von vier Zeichnungen genauer erläutert, die beispielhafte Ausführungsformen wiedergeben, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. [0032] FIG. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel ohne vorgelagertem Fackelventil in der Seitenansicht und den Blenden in geöffnetem Zustand. FIG. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel mit vorgelagertem Fackelventil und den Blenden in geöffnetem Zustand. FIG. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel mit vorgelagertem Fackel- ventil und den Blenden in geschlossenem Zustand. FIG. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel in der Vertikalansicht von oben.
[0033] FIG. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel (1) in seitlicher Ansicht.
Das Rohgas (2) strömt durch das Gaszuleitungsrohr (3) nach oben aus. Das Gaszuleitungsrohr (3) ist von dem sogenannten Innenrohr (4) umgeben. Diese wiederum ist von dem Mi- scherrohr (5) umgeben, welches aus einem Mittelteil (5a), einem Konfusor (5b) und einem Diffusor (5c) besteht. Das Gaszuleitungsrohr (3) enthält am oberen Austrittsende (3a) eine Blende (6), welche in vertikaler Richtung durch Anheben öffnet. Zu sehen ist dabei der Stellmechanismus (7), welcher die Blende (6) öffnet, regelt oder schließt. Am oberen Austrittsende der Fackel bildet sich eine Flamme (8). [0034] FIG. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel (1) in seitlicher Ansicht mit vorgelagertem Fackelventil (9). Das Rohgas (2) strömt durch das Gaszuleitungsrohr (3) nach oben aus. Das Gaszuleitungsrohr (3) enthält am oberen Austrittsende (3a) eine Blende (6), welche in vertikaler Richtung durch Anheben öffnet. Diese ist hier in geöffneter Form (6a) gezeigt. Zu sehen ist dabei der Stellmechanismus (7), welcher die Blende (6) öffnet, regelt oder schließt. Oberhalb dieser Blende (6) befindet sich ein Zündmechanismus (10), welcher aus zwei um 90° versetzt angeordneten Zündlanzen (10a,10b) besteht. Aus den Zündlanzen (10a,10b) können durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein Zündfunke oder ein Lichtbogen (10c) erzeugt werden. Die elektrische Spannung wird durch zwei Pole (10d,10e, hier nicht gezeigt) zugeführt. Zusehen sind ebenfalls Luftleitbleche (11), welche im Innenrohr (4) oder im Mischerrohr (5) angeordnet sind. Die Fackel (1) enthält auch eine Zuführungsvorrichtung (12) für ein Inertgas (12a), welches bevorzugt Wasserdampf ist. Unterhalb der Fackel (1) ist ein vorgelagertes Fackelventil (9) vorgesehen, welches aus zwei Hälften (9a, 9b) einer Tauchtasse besteht. Jeder dieser beiden Hälften besitzt einen Deckel, welcher durch eine pneumatische Stellvorrichtung angehoben werden kann. [0035] FIG. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel (1) in seitlicher Ansicht mit vorgelagertem Fackelventil (9). Das Rohgas (2) strömt durch das Gaszuleitungsrohr (3) nach oben aus. Das Gaszuleitungsrohr (3) enthält am oberen Austrittsende (3a) eine Blende (6), welche in vertikaler Richtung durch Anheben öffnet. Diese ist hier in geschlossener Form (6b) zu sehen. Dadurch wird der Gasfluss ganz oder fast abgesperrt. [0036] FIG. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Rohgasfackel (1) in vertikaler Ansicht von oben. Zu sehen ist der Querschnitt des gebogenen Mischerrohres (5), das Innenrohr (4) und das Gaszuleitungsrohr (3). Die Blenden (6) sind tangential angeordnet und können durch seitliches Verschwenken geöffnet werden. Zu sehen sind hier der Stellmechanismus (7) und die Zündlanzen (10a,10b). Zu sehen sind außerdem die Zuführungsdüsen (12) für das inerte Gas (12a). Dies ist bevorzugt Wasserdampf.
[0037] Bezugszeichenliste
1 Rohgasfackel
2 Rohgas
3 Gaszuleitungsrohr
3a Austrittsende des Gaszuleitungsrohres
4 Innenrohr
5 Mischerrohr
5a Mittelteil des Mischerrohres
5b Konfusor
5c Diffusor
6 Blende
6a Geöffnete Blende
6b Geschlossene Blende
7 Stellmechanismus
8 Flamme
9 Fackelventil
9a Tauchtassenhälfte
9b Tauchtassenhälfte
10 Zündmechanismus
10a Innere Zündlanze
10b Äußere Zündlanze
10c Lichtbogen
10d Stromzuführung
10e Stromzuführung
11 Luftleitbleche
12 Zuführungsdüsen
12a Inertgas

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt (3a) zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2), umfassend
• ein Gaszuleitungsrohr (3), welches eine in vertikale Richtung aufwärts endende Öffnung (3a) aufweist,
• ein Mischerrohr (5), welches einen größeren Innenquerschnitt aufweist als der größte Außenquerschnitt des Gaszuleitungsrohres (3), so dass zwischen diesen Rohren (3,5) ein Raum frei bleibt, wobei das Mischerrohr (3) aus einem konzentrischen Rohr, einem sich aufwärts im Querschnitt öffnenden Diffusor (5c) und einem sich abwärts im Querschnitt öffnenden Konfusor (5b) besteht,
• ein Innenrohr (4), welches um das Gaszuleitungsrohr (3) angeordnet ist, und welches einen größeren Innenquerschnitt als der größte Außenquerschnitt des Gaszuleitungsrohres (3) aufweist, und einen kleineren Außenquerschnitt als der kleinste Innenquerschnitt des Mischerrohres (5), und
• mindestens ein Luftleitblech (11), welches sich zwischen dem Innenrohr (4) und dem Mischerrohr (5) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
• an der in vertikaler Richtung aufwärts endenden Öffnung (3a) eine im Querschnitt verstellbare Blende (6) angeordnet ist, durch welche der Strom an Gas (2) verschließbar oder regulierbar ist, und die mit einem automatisierbaren Mechanismus (7) zur Verstellung des Öffnungsquerschnittes ausgestattet ist.
2. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) aus Platten besteht, welche konzentrisch, tangential und kreisförmig horizontal in Richtung der Gaszuleitungsrohrmitte (3) verschließbar sind.
3. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) aus Platten besteht, welche konzentrisch, sekantial und direkt horizontal in Richtung der Gaszuleitungsrohrmitte (3) verschließbar sind.
4. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) aus Platten besteht, die zum öffnen aufwärts oder abwärts in vertikale Richtung verschwenkt werden.
5. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) durch einen elektrischen Stellmechanismus (7) verstellbar ist.
6. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (6) durch einen pneumatischen Stellmechanismus (7) verstellbar ist.
7. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an mindestens einer Stelle innerhalb des Gaszuleitungsrohres (3), des Innenrohres (4) oder des Mischerrohres (5) mindestens eine Düse (12) zur Zuleitung eines inerten Gases (12a) befindet.
8. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Querschnittes des Innenrohres (4) oder des Mischerrohres (5) mindestens zwei Zündlanzen (10a, 10b) angeordnet sind, welche in einem Winkel von 80° bis 100° angeordnet sind, und durch welche mit einer elektrischen Spannung ein Lichtbogen oder Zündfunken (10c) erzeugbar ist.
9. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaszuführrohr (3) mit einem Fackelventil (9), welches sich unterhalb des Innenrohres (3) und des Mischerrohres (5) befindet, absperrbar ist.
10. Vorrichtung (1) mit verstellbarem Öffnungsquerschnitt zum Abfackeln von brennbaren Gasen (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fackelventil (9) aus mindestens einer Tauchtasse (9a, 9b) besteht, welche aus zwei Hälften (9a, 9b) besteht, wobei diese Hälften (9a, 9b) unabhängig voneinander zu öffnen, zu regeln oder zu schließen sind.
11. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Vordru- ckes bzw. der Austrittsgeschwindigkeit des abzufackelnden Gases durch die im Querschnitt verstellbare Blende (6) erfolgt.
12. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verhältnisse der Querschnitte von Gaszuleitungsrohr (3) und Innenrohr (4) sowie von Innenrohr (4) und Mischerrohr (5) so gewählt werden, dass die verringerte Luftzuführungsmenge in das Innenrohr (4) zu einem unterstöchiometri- schen Verbrennungsluftverhältnis im Innenrohr (4) und die im Verhältnis vergrößerte Luftzuführungsmenge durch den Ringspalt von Mischerrohr (5) und Innenrohr (4) in das Mischerrohr (5) zu einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis oberhalb des Innenrohres (4) führt.
13. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit des ausströmenden abzufackelnden Gases (2) während des Abfackeins gleichbleibt.
14. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gaszuleitungsrohr (3), das Innenrohr (4) oder das Mischerrohr (5) ein inertes Gas ( 2a) eingeleitet wird.
15. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem inerten Gas (12a) um Wasserdampf handelt.
16. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem inerten Gas (12a) um ein Gemisch aus Wasserdampf und abzufackelndem Gas handelt.
17. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das inerte Gas (12a) bei einem Druck von 7 bis 15 bar zugeführt wird.
18. Verfahren zur Verbrennung von Rohgasen (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hälften der Tauchtasse (9a,9b) des Fa- ckelventiles (9) durch einen Pneumatikzylinder synchron geöffnet, geregelt oder geschlossen werden.
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