EP2995858A1 - Verfahren zur Abgasverbrennung mit Sauerstoffzuführung - Google Patents

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EP2995858A1
EP2995858A1 EP14003811.8A EP14003811A EP2995858A1 EP 2995858 A1 EP2995858 A1 EP 2995858A1 EP 14003811 A EP14003811 A EP 14003811A EP 2995858 A1 EP2995858 A1 EP 2995858A1
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oxygen
flame
gas
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combustion
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Withdrawn
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EP14003811.8A
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English (en)
French (fr)
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Joachim Goldbach
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for combustion of exhaust gases, which emerge from an exhaust pipe, wherein the exhaust gases are burned to form a flame at the outlet end of the exhaust pipe and a device for combustion of exhaust gases, which an exhaust pipe with an outlet end for the exhaust gas and one with a Oxygen tank connected oxygen supply and an igniter includes.
  • Flaring is widely used in refineries and in the chemical industry to remove waste gases, particularly during start-up and shut-down procedures and at pressure relief and discharge facilities. Even in the case of incidents, large quantities of gas can escape.
  • the flaring is used where another use for the flared gas according to the prior art or the market demand does not make sense or financially uninteresting.
  • Such a method for combustion of exhaust gas has a flare with a steam supply, wherein the exhaust gas is ignited and burned at the outlet end of a chimney-like pipe.
  • the steam is introduced into the flame at high speed and draws in ambient air and thus oxygen into the core of the flame, thus improving combustion.
  • a method is known, for example, from the company brochure "Fackelsystem” SPG Prematechnik GmbH. It is often the case that large volumes of steam are generated in chemical plants, which are available for combustion. But if there is a lockout due to a malfunction or to an unexpected shutdown of the chemical plant, no more steam is available and the air is no longer drawn into the flame by the lack of steam, so that the inside of the flame is not enough oxygen is available for complete combustion, resulting in heavy soot.
  • Another method of combusting exhaust gases includes introducing an oxygen-fuel mixture into the flame, wherein the oxygen and the fuel are fed to and mixed by two conduits to a burner. Thereby, a high-temperature flame is formed, whereby the oxygen-fuel ratio of the mixture is adjusted according to the desired oxidation potential of the combustion.
  • a method is for example from US 3,864,072 known.
  • Object of the present invention is to provide a method for combustion of exhaust gases from a refinery or a chemical operation, so that the exhaust gases can be burned more effectively, completely and soot-free especially in case of incidents of the plant.
  • This object is achieved by a method for combustion of exhaust gases with the features of claim 1, wherein the exhaust gases from an exhaust pipe and are burned to form a flame at the outlet end of the exhaust pipe, wherein an oxygen-containing gas having an oxygen content of more than 22% in the flame is introduced.
  • a device for combustion of exhaust gases which comprises an exhaust pipe with an outlet end and a supply and an ignition device, wherein the supply is designed as an oxygen supply and is connected to an oxygen tank.
  • an oxygen-containing gas having an oxygen content of more than 22% is introduced into the exhaust gas, so that sufficient oxygen is available in the interior of the flame and an efficient and complete and soot-free combustion of exhaust gases is achieved.
  • the exhaust gases originate from a refinery or a chemical operation.
  • the exhaust gases for example, accumulate during a mass transfer process or are no longer usable gaseous waste products, e.g. from internal combustion engines or technical incinerators.
  • the invention is particularly used when the exhaust gases are harmful and hazardous to humans and / or the environment.
  • an oxygen-containing gas in particular oxygen-enriched air having an oxygen content of more than 30% by volume, more than 50% by volume, more than 80% by volume or technically pure oxygen having an oxygen content of more than 95% Vol% or more than 99% by volume used, so that the exhaust gas reacts with the oxygen more effectively and a complete combustion is performed. Due to the supply of oxygen, the combustion of the carbon compounds in the exhaust gas improves. This has the advantage that less soot is formed and also the nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced.
  • the process is used when the exhaust gas contains hydrocarbons or other toxic, polluting or harmful substances, e.g. Carbon monoxide, nitrogen oxide, sulfur oxide.
  • hydrocarbons or other toxic substances e.g. Carbon monoxide, nitrogen oxide, sulfur oxide.
  • the hydrocarbons or other toxic substances are produced, for example, in a refinery or in a chemical operation with incomplete combustion of carbonaceous fuel.
  • the oxygen-containing gas is preferably at high speed, preferably 0.1 to 3 times the speed of sound, more preferably 0.5 to 2 times, most preferably 0.8 to 1.2 times the speed of sound is sent through a nozzle and brought into the interior of the flame.
  • the speed is above the nozzle cross section and the supply pressure determined and set on the form at startup and set before installation of the system. As the speed increases, more ambient air is drawn in, leading to more oxygen in the core of the flame, so that the exhaust gas burns better.
  • the injection of the oxygen-containing gas into the combustion zone causes turbulence in the flame, so that the air is mixed with the exhaust gas for smokeless combustion.
  • the oxygen-containing gas is introduced into the flame near the outlet end of the exhaust pipe at an angle of 0 to 45 degrees, preferably 10 to 30 degrees to the vertical, to maintain the flame even in crosswinds.
  • the oxygen-containing gas is sprayed into the flame to draw in additional ambient air and to convey further oxygen into the flame kernel.
  • the oxygen supply is used in accidents of operation when no or not enough steam is generated, e.g. in case of lockout due to a malfunction or unforeseen shutdown of the chemical plant.
  • the exhaust gases can then be burned effectively and without soot without steam supply.
  • the combustion device comprises an exhaust pipe with an outlet end for the exhaust gas and a supply and an ignition device which ignites the gas mixture from the exhaust pipe and forms a flame, for. B. pilot burner, ignition electrode, gas ignition burner, etc., wherein the supply is designed as an oxygen supply and is connected to an oxygen tank.
  • the apparatus is constructed so that the oxygen supply ends near the exit end of the exhaust pipe, so that the oxygen-containing gas is introduced into the flame while sucking air into the combustion zone and generates air turbulence to supply the air with the exhaust gas for smokeless combustion Mix.
  • the oxygen supply is preferably established at an angle of 0 to 45 degrees, preferably 10 to 30 degrees to the vertical, so that the flame is maintained upright in crosswinds.
  • a nozzle is used to inject the oxygen into the flame to draw in additional ambient air and to convey further oxygen into the flame kernel.
  • a nozzle is understood to mean a pipe section with a cross-sectional constriction and / or a cross-sectional widening and / or further complex shapes, in particular a venturi nozzle.
  • the oxygen tank is a liquid tank, wherein the liquid oxygen from the liquid tank is converted into gaseous oxygen with an evaporator and introduced into the flame through the exit end of the oxygen supply.
  • the oxygen supply is connected via a valve to an oxygen tank, which serves to release the fixed set amount of oxygen and is formed as a shut-off valve.
  • an oxygen tank which serves to release the fixed set amount of oxygen and is formed as a shut-off valve.
  • a second line is additionally used in the device, so that the exhaust gases can be burned with a gas other than oxygen, in particular steam, if enough other gas from the chemical plant or the chemical operation is available to sufficient air in the To burn in the combustion zone of the flame.
  • FIG. 1 a schematic view of a device according to the invention for the combustion of exhaust gases is shown.
  • the device consists of an exhaust pipe 1, an ignition device 2 and an oxygen line 3, which is connected to an oxygen tank 4.
  • the exhaust gases which are produced, for example, in a refinery or in a chemical operation with incomplete combustion of carbonaceous fuel, exit through the exhaust pipe 1 and are ignited with the ignition device 2 to form a flame.
  • An oxygen-containing gas in particular oxygen-enriched air having an oxygen content of more than 30% by volume, more than 50% by volume, more than 80% by volume or technically pure oxygen having an oxygen content of more than 95% by volume or more 99 vol%, is introduced through the oxygen line 3 into the flame, wherein the oxygen is introduced from a liquid oxygen tank 4 via a valve 5.
  • the valve 5 is used to release the fixed set amount of oxygen and is designed as a shut-off valve. In addition, it is easier to provide oxygen in a tank system than to produce steam, especially if there is an accident.
  • the oxygen supply according to the invention introduces more oxygen into the core of the flame, resulting in an advantage of complete combustion and less soot formation.
  • the oxygen supply is preferably arranged in the vicinity of the exhaust pipe at an angle of 0 to 45 degrees, preferably 10 to 30 degrees to the vertical upward, so that the flame is maintained upright in crosswinds.
  • the oxygen-containing gas is preferably sprayed into the flame with a nozzle, in particular a Venturi nozzle, in order to suck in additional more ambient air and to convey further oxygen into the flame kernel.
  • the oxygen-containing gas can be introduced at the speed of sound or similar high speed, with more ambient air is drawn into the combustion zone with increasing speed and there vortexes are generated, which lead to an effective and smokeless combustion.
  • FIG. 2 shows an alternative device according to the invention.
  • identical elements are provided with the same reference numbers.
  • a second line 6 is provided in the device according to FIG. 2 .
  • the exhaust gases are normally burned under supply of another gas, in particular steam, as the oxygen-containing gas.
  • the normal case is when the other gas in the chemical plant is sufficiently generated or otherwise made available, so that sufficient air is drawn by the supply of the other gas in the flame.
  • oxygen-containing gas is additionally introduced from the oxygen pipe 3 into the flame.
  • the flame is thus supplied to both the oxygen-containing gas and the other gas, for example steam.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • Air Supply (AREA)

Abstract

Die Abgase, die aus einer Förderung von Erdöl, einer Raffinerie, einem chemischen Betrieb stammen, werden mit in die Flamme zugeführten sauerstoffhaltigen Gas abgefackelt, insbesondere mit Sauerstoff angereicherter Luft mit hohem Sauerstoffgehalt oder technisch reinem Sauerstoff, um eine möglichst rußfreie Verbrennung zu erreichen, die auch weniger umweltschädliche Emissionen erzeugt. Die Vorrichtung zur Verbrennung von Abgasen besteht aus einem Abgasrohr, einer Zündvorrichtung sowie einer Sauerstoffleitung, die mit einem Sauerstofftank verbunden ist. Die Sauerstoffzuführung wird besondere bei Störfällen des Betriebes statt Dampfzuführung oder als zusätzliche Zuführung eingesetzt, wenn nicht genügend Dampf aus den chemischen Anlagen erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Abgasen, die aus einem Abgasrohr austreten, wobei die Abgase unter Ausbildung einer Flamme am Austrittsende des Abgasrohres verbrannt werden sowie eine Vorrichtung zur Verbrennung von Abgasen, welche ein Abgasrohr mit einem Austrittsende für das Abgas sowie eine mit einem Sauerstofftank verbundene Sauerstoffzuführung und eine Zündvorrichtung umfasst.
  • Die Verbrennung von Abgasen wird auch als Abfackelung bezeichnet. Die Abfackelung wird in Raffinerien und in der chemischen Industrie häufig zur Beseitigung von Abgasen benutzt, die insbesondere bei An- oder Abfahrvorgängen und bei Druckentlastungs- und Entleerungseinrichtungen entstehen. Auch bei Störfällen können große Gasmengen austreten. Die Abfackelung wird dort eingesetzt, wo eine andere Nutzung für das abgefackelte Gas nach dem Stand der Technik bzw. nach der Marktnachfrage nicht sinnvoll ist oder finanziell uninteressant erscheint.
  • Die Verbrennung von Abgasen rußt häufig stark, weil im Innern der Flamme nicht genügend Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung zur Verfügung steht. Um eine möglichst rußfreie Verbrennung zu erreichen, bei der weniger Ruß sowie sonstige umweltschädliche Emissionen erzeugt werden, sind mehrere Verfahren entwickelt worden, bei denen ein Zusatz von Dampf in die Flamme eingeführt wird.
  • Ein derartiges Verfahren zur Verbrennung von Abgas weist eine Abfackelung mit einer Dampfzuführung auf, wobei das Abgas am Austrittsende eines kaminähnlichen Rohres gezündet und verbrannt wird.
  • Der Dampf wird mit hoher Geschwindigkeit in die Flamme eingeführt und zieht Umgebungsluft und damit Sauerstoff in den Kern der Flamme hinein, sodass die Verbrennung verbessert wird. Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus dem Firmenprospekt "Fackelsystem" der SPG Prematechnik GmbH bekannt. Häufig ist es der Fall, dass in chemischen Anlagen große Mengen Dampf erzeugt werden, die für die Verbrennung zur Verfügung stehen. Wenn es aber zu einer Störabschaltung aufgrund einer Betriebsstörung oder zu einem unvorhergesehenen Abfahren der chemischen Anlage kommt, steht auch kein Dampf mehr zur Verfügung und die Luft wird durch den Mangel an Dampf nicht mehr in die Flamme eingezogen, sodass im Innern der Flamme nicht genügend Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung zur Verfügung steht, was zu einem starken Rußen führt.
  • Ein anderes Verfahren zum Verbrennen von Abgasen weist eine Zuführung mit einer Sauerstoff-Brennstoff Mischung in die Flamme auf, wobei der Sauerstoff und der Brennstoff durch zwei Leitungen einem Brenner zugeführt und dort gemischt werden. Dadurch wird eine Flamme mit hoher Temperatur ausgebildet, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis der Mischung nach dem gewünschtem Oxidationspotenzial der Verbrennung eingestellt wird. Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus der US 3,864,072 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbrennung von Abgasen aus einer Raffinerie oder einem chemischen Betrieb anzugeben, sodass die Abgase insbesondere bei Störfällen der Anlage effektiver, vollständiger sowie rußfrei verbrannt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Verbrennung von Abgasen mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, wobei die Abgase aus einem Abgasrohr austreten und unter Ausbildung einer Flamme am Austrittsende des Abgasrohres verbrannt werden, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 22% in die Flamme eingeführt wird.
  • Mit den Merkmalen des Anspruch 8 ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Verbrennung von Abgasen vorgesehen, welche ein Abgasrohr mit einem Austrittsende und eine Zuführung sowie eine Zündvorrichtung umfasst, wobei die Zuführung als Sauerstoffzuführung ausgebildet ist und mit einem Sauerstofftank verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein sauerstoffhaltiges Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 22% in das Abgas eingeführt, sodass genügend Sauerstoff im Innern der Flamme zur Verfügung steht und eine effiziente und vollständige sowie rußfreie Verbrennung von Abgasen erreicht wird.
  • Bevorzugt stammen die Abgase aus einer Raffinerie oder einem chemischen Betrieb. Die Abgase fallen beispielsweise bei einem Stoffumwandelungsprozess an oder sind nicht mehr nutzbare gasförmige Abfallprodukte, z.B. aus Verbrennungskraftmaschinen oder technischen Verbrennungsanlagen. Die Erfindung wird besonders dann eingesetzt, wenn die Abgase für Mensch und / oder Umwelt schädlich und gefährdend sind.
  • Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere mit Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 30 Vol-%, mehr als 50 Vol-%, mehr als 80 Vol-% oder technisch reiner Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 95 Vol-% oder mehr als 99 Vol-% verwendet, sodass das Abgas mit dem Sauerstoff wirksamer reagiert und eine vollständige Verbrennung durchgeführt wird. Aufgrund der Zuführung des Sauerstoffs verbessert sich die Verbrennung der im Abgas befindlichen Kohlenstoffverbindungen. Das hat den Vorteil, dass weniger Ruß gebildet wird und auch die Stickoxide im Abgas reduziert werden.
  • Bevorzugt wird das Verfahren eingesetzt, wenn das Abgas Kohlenwasserstoffe oder andere giftige, umweltschädliche oder gesundheitsschädliche Stoffe enthält, z.B. Kohlenstoffmonoxid, Stickstoffoxid, Schwefeloxid. Die Kohlenwasserstoffe oder anderen giftigen Stoffe entstehen beispielsweise in einer Raffinerie oder in einem chemischen Betrieb bei unvollständiger Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff.
  • Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das sauerstoffhaltige Gas vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit, die vorzugsweise das 0,1 bis 3-Fache der Schallgeschwindigkeit, besonders bevorzugt das 0,5 bis 2-Fache, ganz besonders bevorzugt 0,8 bis 1,2-Fache der Schallgeschwindigkeit beträgt, durch eine Düse geschickt und in das Innere der Flamme gebracht. Die Geschwindigkeit wird über den Düsenquerschnitt und den Versorgungsdruck bestimmt und über den Vordruck bei der Inbetriebnahme eingestellt und vor der Installation der Anlage festgelegt. Mit steigender Geschwindigkeit wird auch mehr Umgebungsluft eingezogen und damit mehr Sauerstoff in den Kern der Flamme geführt, sodass das Abgas besser verbrennt. Die Injektion des sauerstoffhaltigen Gases in die Verbrennungszone verursacht Turbulenzen in der Flamme, sodass die Luft mit dem Abgas für eine rauchlose Verbrennung gemischt wird.
  • Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das sauerstoffhaltige Gas in der Nähe des Austrittsendes des Abgasrohres mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad, bevorzugt 10 bis 30 Grad zur Vertikalen nach oben in die Flamme eingeführt, um die Flamme auch bei Seitenwind aufrecht zu halten.
  • Bevorzugt wird das sauerstoffhaltige Gas in die Flamme gedüst, um zusätzliche Umgebungsluft anzusaugen und weiteren Sauerstoff in den Flammenkern zu befördern.
  • Vorzugsweise wird die Sauerstoffzuführung bei Störfällen des Betriebes eingesetzt, wenn kein oder nicht genügend Dampf erzeugt wird, z.B. bei Störabschaltung aufgrund einer Betriebsstörung oder unvorhergesehenem Abfahren der chemischen Anlage. Die Abgase können dann auch ohne Dampfzuführung effektiv und rußfrei verbrannt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbrennung umfasst ein Abgasrohr mit einem Austrittsende für das Abgas sowie eine Zuführung und eine Zündvorrichtung, die das Gasgemisch aus dem Abgasrohr zündet und eine Flamme ausbildet, z. B. Pilotbrenner, Zündelektrode, Gaszündbrenner usw., wobei die Zuführung als Sauerstoffzuführung ausgebildet ist und mit einem Sauerstofftank verbunden ist.
  • Bevorzugt wird die Vorrichtung so gebaut, dass die Sauerstoffzuführung in der Nähe des Austrittsendes des Abgasrohres endet, sodass das sauerstoffhaltige Gas in die Flamme eingeführt wird und dabei Luft in die Verbrennungszone einsaugt und Luftverwirbelungen erzeugt, um die Luft mit dem Abgas für eine rauchlose Verbrennung zu mischen.
  • Die Sauerstoffzuführung wird vorzugsweise mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad, bevorzugt 10 bis 30 Grad zur Vertikalen aufgebaut, sodass die Flamme bei Seitenwind aufrecht gehalten wird.
  • Vorzugsweise wird eine Düse zum Eindüsen des Sauerstoffs in die Flamme eingesetzt, um zusätzliche Umgebungsluft anzusaugen und weiteren Sauerstoff in den Flammenkern zu befördern. Unter einer Düse wird ein Rohrstück mit einer Querschnittsverengung und/oder einer Querschnittserweiterung und/oder weiteren komplexen Formen, insbesondere eine Venturidüse, verstanden.
  • Vorzugsweise ist der Sauerstofftank ein Flüssigtank, wobei der flüssige Sauerstoff aus dem Flüssigtank mit einem Verdampfer in gasförmigen Sauerstoff umgewandelt und durch das Austrittsende der Sauerstoffzuführung in die Flamme eingeführt wird.
  • Vorzugsweise ist die Sauerstoffzuführung über ein Ventil mit einem Sauerstofftank verbunden, das zur Freigabe der fest eingestellten Sauerstoffmenge dient und als ein Absperrventil ausgebildet wird. Für eine Erhöhung der Sauerstoffmenge werden entsprechend mehr Systeme parallel installiert, die über mehrere Sauerstoffzuführungen den Sauerstoff anbieten können.
  • Zur Reduzierung der Störanfälligkeit der Fackelanlage wird auch häufig auf eine Regelung der zugeführten Sauerstoffmenge mittels eines Regelventils verzichtet und stets die maximale Sauerstoffmenge zum Einsatz gebracht, die zur Verfügung steht.
  • Vorzugsweise wird zusätzlich eine zweite Leitung in der Vorrichtung eingesetzt, sodass die Abgase auch mit einem anderen Gas als Sauerstoff, insbesondere Dampf, verbrannt werden können, wenn genügend anderes Gas aus der chemischen Anlage oder dem chemischen Betrieb zur Verfügung steht, um genügend Luft in die Brennungszone der Flamme einzuziehen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sollen bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung anhand der folgenden Figuren erläutert werden. Hierbei zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung und
    • Fig. 2 eine alternative Ausführung der Erfindung
  • In Figur 1 wird eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verbrennung von Abgasen gezeigt. Die Einrichtung besteht aus einem Abgasrohr 1, einer Zündvorrichtung 2 sowie einer Sauerstoffleitung 3, die mit einem Sauerstofftank 4 verbunden ist. Die Abgase, die beispielsweise in einer Raffinerie oder in einem chemischen Betrieb bei unvollständiger Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff entstehen, treten durch das Abgasrohr 1 aus und werden mit der Zündvorrichtung 2 unter Ausbildung einer Flamme gezündet.
  • Ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere mit Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 30 Vol-%, mehr als 50 Vol-%, mehr als 80 Vol-% oder technisch reiner Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 95 Vol-% oder mehr als 99 Vol-%, wird durch die Sauerstoffleitung 3 in die Flamme eingeführt, wobei der Sauerstoff aus einem flüssigen Sauerstofftank 4 über ein Ventil 5 eingeleitet wird. Das Ventil 5 dient zur Freigabe der fest eingestellten Sauerstoffmenge und wird als ein Absperrventil ausgebildet. Außerdem ist es leichter Sauerstoff in einer Tankanlage zur Verfügung zu stellen, als Dampf zu erzeugen, besonders, wenn es einen Störfall gibt.
  • Für eine Erhöhung der Sauerstoffmenge werden entsprechende mehr Systeme parallel installiert, die über mehrere Sauerstoffzuführungen den Sauerstoff anbieten können. Da Fackelanlagen keine Störanfälligkeit aufweisen dürfen, wird auf ein Ventil zur Regelung verzichtet und stets die maximale Sauerstoffmenge zum Einsatz gebracht, die zur Verfügung steht.
  • Durch die erfindungsgemäße Sauerstoffzuführung wird mehr Sauerstoff in den Kern der Flamme eingeführt, was als Vorteil eine vollständige Verbrennung und weniger Rußausbildung zur Folge hat. Die Sauerstoffzuführung wird vorzugsweise in der Nähe des Abgasrohres mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad, bevorzugt 10 bis 30 Grad zur Vertikalen nach oben angeordnet, sodass die Flamme bei Seitenwind aufrecht gehalten wird. Das sauerstoffhaltige Gas wird vorzugsweise mit einer Düse, insbesondere Venturidüse in die Flamme gedüst, um zusätzliche mehr Umgebungsluft anzusaugen und weiteren Sauerstoff in den Flammenkern zu befördern. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise das sauerstoffhaltige Gas mit Schallgeschwindigkeit oder ähnlich hoher Geschwindigkeit eingeführt werden, wobei mit steigender Geschwindigkeit auch mehr Umgebungsluft in die Verbrennungszone eingezogen wird und dort Aufwirbelungen erzeugt werden, welche zu einer effektiven und rauchlosen Verbrennung führen.
  • Figur 2 zeigt eine alternative Vorrichtung gemäß der Erfindung. In beiden Figuren sind identische Elemente mit den gleichen Bezugsnummern versehen. Bei der Vorrichtung nach Figur 2 ist zusätzlich eine zweite Leitung 6 vorgesehen. Die Abgase werden im Normalfall unter Zuführung eines anderen Gases, insbesondere Dampf, als dem sauerstoffhaltigen Gas verbrannt. Der Normalfall liegt dann vor, wenn das andere Gas in der chemischen Anlage ausreichend erzeugt wird oder anderweitig zur Verfügung gestellt werden kann, sodass genügend Luft durch die Zuführung des anderen Gases in die Flamme eingezogen wird.
  • Bei Störfällen, z.B. bei Störabschaltung aufgrund einer Betriebsstörung oder unvorhergesehenem Abfahren der chemischen Anlage, kann jedoch das andere Gas häufig nicht mehr in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall wird zusätzlich sauerstoffhaltiges Gas aus der Sauerstoffleitung 3 in die Flamme eingeführt. Der Flamme wird also sowohl das sauerstoffhaltige Gas als auch das andere Gas, beispielsweise Dampf, zugeführt.
  • Wenn aber bei Störfällen das andere Gas für die Abgasverbrennung überhaupt nicht zur Verfügung steht, wird nur das sauerstoffhaltige Gas durch eine Sauerstoffleitung 3 in die Flamme eingeführt, damit die Abgase rußfrei und vollständig verbrannt werden können.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Verbrennung von Abgasen, die aus einem Abgasrohr (1) austreten, dadurch gekennzeichnet, dass ein sauerstoffhaltiges Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 22% in die Flamme eingeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas bei einer Förderung von Erdöl, in einer Raffinerie oder in einem chemischen Betrieb entsteht.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als sauerstoffhaltiges Gas mit Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 30 Vol-%, mehr als 50 Vol-%, mehr als 80 Vol-% und oder technisch reiner Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 95 Vol-% oder mehr als 99 Vol-% verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas Kohlenwasserstoffe oder andere giftige Stoffe enthält.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltige Gas mit einer Geschwindigkeit eingeführt wird, die vorzugsweise das 0,1 bis 3-Fache der Schallgeschwindigkeit, besonders bevorzugt das 0,5 bis 2-Fache, ganz besonders bevorzugt das 0,8 bis 1,2-Fache der Schallgeschwindigkeit beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltige Gas in der Nähe des Austrittsendes des Abgasrohres (1) mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad zur Vertikalen nach oben in die Flamme eingeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalfall ein anderes Gas als das sauerstoffhaltige Gas, insbesondere Dampf, in die Flamme eingeführt wird und im Störfall zusätzlich das sauerstoffhaltige Gas oder nur das sauerstoffhaltige Gas in die Flamme eingeführt wird, wobei der Normalfall dann vorliegt, wenn genügend anderes Gas zur Verfügung steht, um ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung in das Innere der Flamme einzuziehen, und der Störfall dann vorliegt, wenn das andere Gas nicht ausreichend zur Verfügung steht.
  8. Vorrichtung zur Verbrennung von Abgasen, welche ein Abgasrohr (1) mit einem Austrittsende für das Abgas sowie eine Zuführung (3) und eine Zündvorrichtung (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (3) als Sauerstoffzuführung ausgebildet ist und mit einem Sauerstofftank (4) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffzuführung (3) in der Nähe des Austrittsendes des Abgasrohres endet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffzuführung einen Winkel von 0 bis 45 Grad zur Vertikalen aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffzuführung (3) mit einer Düse, insbesondere Venturidüse, versehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstofftank (4) ein Flüssigtank ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Ventil (5), insbesondere ein Absperr-Ventil, stromabwärts des Sauerstofftanks befindet.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Zuführung (6) vorgesehen ist.
EP14003811.8A 2014-09-11 2014-11-12 Verfahren zur Abgasverbrennung mit Sauerstoffzuführung Withdrawn EP2995858A1 (de)

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