DE1526009A1

DE1526009A1 - Verfahren zum Verbrennen von Fackelgasen schwankenden Drucks

Info

Publication number: DE1526009A1
Application number: DE19661526009
Authority: DE
Inventors: Nahas Robert S
Original assignee: Lummus Co
Current assignee: Lummus Technology LLC
Priority date: 1965-08-12
Filing date: 1966-08-11
Publication date: 1970-02-05
Also published as: US3322178A; GB1111358A

Description

(EHE LTJMMJS COMPANY,
385 Madison Avenue, New York, New York 10017 (V.St.A.)

Verfahren zum Verbrennen von Fackelgasen schwankenden Drucks

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur wirtschaftlichen und praktisch rauchlosen Verbrennung von Raffinerieabgasen oder Abgasen aus chemischen Anlagen und insbesondere auf eine praktisch rauchlose Verbrennung von Fackelgasen, d.h. Abgasen, die abgefackelt werden sollen, über den vollen Bereich von 100 Prozent der Belastung, für die die Fackel ausgelegt ist. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind bei im wesentlichen allen Arten von Fackelgasen anwendbar. Es wird eine wirksame und wirtschaftliche Handhabung und Verbrennung über den vollen Bereich der konstruktiv ausgelegten Fackelbelastung ohne Auftreten von Verschmutzungs- oder Rauchbildungsproblemen oder anderen Schwierigkeiten erreicht. Ein weiterer

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Vorteil besteht darin, dass der Abfackelungsvorgang den Blicken der Umgebung, d.h. den Blicken von Passanten auf öffentlichen Strassen, Wegen u.dgl., entzogen ist·

Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung werden die Fackelgase in eine Mehrzahl von einzelnen Strömen aufgeteilt, wobei die Anzahl dieser Ströme der Menge des zu verbrennenden Gases proportional ist. Jeder Gasstrom wird einem Satz von Venturi-Brennern zugeleitet; die Brennersätze haben zusammen eine Gesamtverbrennungsleistung, die der ausgelegten maximalen Fackelbelastung gleich ist. Das Gas wird dann in den Brennern mit einer hinreichenden Menge an Primäryerbrennungsluft derart verbrannt, dass alle Brenner in dem geeigneten Bereich für eine rauchlose Verbrennung arbeiten.

Saffinerieabgase sind bisher in zahlreichen unterschiedlichen Arten von Fackeln abgebrannt worden. Dabei wurden viele Einrichtungen entwickelt, um eine Hauchbildung zu beseitigen, wenn über einen gewissen Bereich der Auslegungskapazität der Fackel abgefackelt wird. So umfasst beispielsweise eine bisher angewendete Anordnung eine Einspritzeinrichtung zur Zuführung von Wasserdampf oder Wassersprühstrahlen rund um die Fackelflamme, um den Bauch zu überdecken. Eine rauchlose Verbrennung kann durch Mehrstrahlfackeln erzielt werden, jedoch sind diese Einrichtungen auf eine verhältnismässig kleine und konstante Fackelbelastung

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beschränkt. Derartige Mehrstrahlfackeln sind für Ausführungsformen, die für grosse Fackelbelastungen ausgelegt sind, unpraktisch, da der Betrieb unter solchen Bedingungen schwerfällig, schlecht zu handhaben und teuer wird.

Es werden auch zuweilen Verbrennungsgruben zum Abfackeln benutzt. Diese bestehen· einfach aus einem rechteckigen oder quadratischen Loch mit einer Tiefe von etwa 3 m oder weniger, das sich in einem abgelegenen Bereich der Raffinerie befindet. Gase, die in derartigen Gruben abgefackelt werden, verbrennen infolge des Mangels an Verbrennungsluft in dem unmittelbaren Verbrennungsgebiet fast ständig unter Entwicklung einer beträchtlichen Menge an Rauch. Bodennah oder am Boden angeordnete Fackeln mit Wassereinspritzung werden ebenfalls zum Abfackeln von Raffineriegasen benutzt und diese Anordnungen bestehen im wesentlichen aus drei Schornsteinen oder Zugrohren, im allgemeinen in koaxialer Anordnung. Die Verbrennung des Fackelgases erfolgt in dem inneren und dem mittleren Schornstein; der äussere Schornstein bildet eine Abschirmung für die Flamme und hat im allgemeinen eine Höhe von nicht mehr als 9 m· Durch eine Düse wird in den mittleren Flammenbereich Wasser eingesprüht und dies überdeckt den gebildeten Rauch. Derartige Einrichtungen arbeiten im wesentlichen nur über einen Bereich von etwa 20 Prozent der ausgelegten Fackelkapazität annähernd rauchlos.

Es sind verschiedene Methoden und Einriclitungen

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für die automatische Regelung von Abfackelanlagen angegeben worden. In einem Fall wird eine Fackel automatisch nach Massgabe des Gasdrucks in dem Fackelhauptrohr oder -kopfstück von einem Gaserzeuger gezündet. Das Ende des Fackelkopfstücks ist bei dieser Einrichtung an seinem oberen Endteil in mehrere seitlich und aufwärts reichende Zweigrohre unterteilt; das dieser Fackel zugeführte Gas wird durch Tauchglocken (immersing bells), die in Dichtungsflüssigkeiten absinken, geregelt. Bei einer weiteren Anordnung der gleichen allgemeinen Art ist eine Fackelschornsteinzündeinrichtung vorgesehen. Die Schornsteine oder Zugrohre selbst sind von herkömmlicher zylindrischer Ausbildung, wobei jedoch zwei Schornsteine vorgesehen sind und ein Hilfsschornsteim benutzt wird, um eine im wesentlichen kontinuierliche Zündeinrichtung für die normalen Abgase zu schaffen, und ein zweiter grösserer Schornstein zur Handhabung grösserer Volumina dient. Die Zündung des zweiten Schornsteins erfolgt durch ein Venturi-Rohr zu der Gasleitung und es sind Mittel vorgesehen, um die notwendige Luft in das Venturi-Rohr einzuführen.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, haben die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen allgemein den Nachteil, dass sie nur in einem verhältniemässig engen Teil des ausgelegten Fackelbelastungsbereichs rauchlos arbeiten, und in vielen Fällen darüber hinaus

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kostspielig in der Herstellung und im Betrieb sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfackeln von Raffinerie- oder anderen Abgasen zu schaffen, die nicht die Mangel und Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen aufweisen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine praktisch rauchlose und für die Umgebung unsichtbare Abfackelung von Raffinerie- oder anderen Abgasen über den gesamten Bereich, für den die Fackel ausgelegt ist, gestatten. Im Zusammenhang hiermit bezweckt die Erfindung die Angabe einer Arbeitsweise und einer Vorrichtung für eine praktisch rauchlose Verbrennung von Raffinerie- oder anderen Abgasen, die auch bei GasSchwankungen innerhalb sehr breiter Grenzen einwandfrei arbeitet und sowohl wirtschaftlich zu errichten als auch zu betreiben ist.

Weitere Merkmale und technische Vorteile diteeer Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen hervor.

Durch 'die Erfindung werden die nachteiligen Begleiterscheinungen der geringen Anpassungsfähigkeit von Venturi-Breimern, die solchen Brennern zu eigen ist, beseitigt. Bekanntlich braucht ein derartiger Brenner für eine rauchlose Verbrennung eine bestimmte Menge an Ansaugluft (inspirated air). Rauchbildung wird durch unvollständige Verbrennung der Gase verursacht. Wenn eine hinreichende Menge

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an Luft in geeigneter Weise mit den zu verbrennenden Gasen vermischt werden kann, wird kein Rauch gebildet. Ein gegebener Brenner vom Venturi-Typ ist daher immer für einen bestimmten Gasfluss ausgelegt, und als allgemeine Regel gilt, dass er bei weniger als etwa 60Prozent dieses Gasdurchsatzes nicht zufriedenstellend arbeitet. Der Grund hierfür liegt darin, dass die kinetische Energie des Gases, das die Strahldüse verlässt, dann nicht aasreicht, um die für eine rauchlose Verbrennung erforderliche Menge an Luft anzusaugen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist eine beträchtliche Anzahl an Venturi-Brennern erforderlich, um so die ausgelegte Fackelkapazität voll zu überdecken; um dabei immer innerhalb des Betriebsbereichs zu bleiben, in dem die Brenner zufriedenstellend arbeiten, ist eine besondere Methode entwickelt worden, um einen oder mehrere dieser Brenner, je nach der Menge des abzufackelnden Gases, in Betrieb zu setzen.

Für jede im Einzelfall vorliegende Vorrichtung richtet sich die Gesamtzahl an Brennersätzen und die Anzahl an Brennern je Satz nach den besonderen Erfordernissen und Bedingungen dieser Vorrichtung. Bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird als Beispiel eine Vorrichtung mit sechs Brennersätzen, bei der verschiedene Sätze unterschiedliche Zahlen an Brennern enthalten, erläutert.

Im Betrieb verarbeitet der erste Brennersatz sehr

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kleine Mengen an Gas, wie sie normalerweise abgefackelt werden. Wenn mehr Gas abgefackelt werden muss, gehen weitere Brennersätze in Betrieb. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, dass der zweite Brennersatz in Betrieb kommt, wenn der Druck im FackelkoJftpstück hoch genug ist, um die zur Ansaugung der notwendigen Luftmenge in den Brennersatz erforderliche Strömungsgeschwindigkeit sicherzustellen. Der dritte Brennersatz kommt in Betrieb, wenn die Gesamtbelastung der Fackel 60 Prozent der kumulativen Auslegungskapazität der ersten beiden Brennersätze überschreitet. Das gleiche gilt für die restlichen Brennersätze.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine neuartige Methode zur Regelung der Inbetriebnahme der Brenner vorgesehen. Dies stellt jedoch kein zw^ingend erforderliches Merkmal der Erfindung dar. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kommt eine Abdichtungs- oder Absperrtrommel zur Anwendung, die Wasser oder irgend eine andere geeignete Flüssigkeit enthält. Diese Trommel ist mit mehreren Abteilen versehen, und zwar mit einem Abteil für jeden Brennersatz, wobei der Gasfluss zu jedem der Brennersätze durch die jedem einzelnen Brennersatz zugeordnete Höhe der absperrenden Flüssigkeit geregelt, d.h. geöffnet oder geschlossen wird. Obwohl als Sperrflüssigkeit normalerweise Wasser verwendet wird, können auch andere Flüssigkeiten Anwendung finden, und in meinen Fällen ist dies sogar notwendig,

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beispielsweise wenn die Fackelgase eine Temperatur unterhalb O⁰C haben. Der Flüssigkeitsspiegel ist in allen Abteilen

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gleich und wird durch eine Schleifen- oder Schwanenhalsdichtung (loop seal) aufrechterhalten, wobei deren Höhe mindestens 200 Prozent des höchsten auf die Absperrtrommel einwirkenden Gegendrucks entsprechen sollte.

Die Höhe des Wasserstandes wird weiterhin durch einen Niveauregler aufrechterhalten, der einen gleichbleibenden Wasserinhalt in der Trommel gewährleistet. Im Falle einer sehr kleinen Fackelbelastung, d.h. bei einem Gasdruck, der nicht für einen rauchlosen Betrieb des ersten Brennersatzes' ausreicht, kann die Gasgeschwindigkeit durch Einführung von Wasserdampf aufrechterhalten werden. Die nachfolgenden Abteile der mit Wasser beschickten Absperrtrommel werden bei dem Mindestdruck gehalten, der für einen zufriedenstellenden Betrieb des entsprechenden Brennersatzes für erforderlich angesehen wird, d.h. wenn zwei Brennersätze in Betrieb sind und die Abfackelung mindestens 60 Prozent der kumulativen Auslegungskapazität der ersten drei Brennersätze beträgt, wird die Wassersperre in dem dritten Abteil ausgeblasen, so dass der dritte Brennersatz in Betrieb kommt. Das. Verfahren wird also so betrieben und die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass beim Eintritt einefÜberlastung der bereits in Betrieb befindlichen Brennersätze sich der nächste Brenner-•satz zusch^itft, so dass immer genügend Brenner in Betrieb

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sind, um das abzufackelnde Gasvolumen zu handhaben und einwandfrei zu verbrennen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Steuereinrichtung zur Zuschaltung der Brenner kommen Analogregeleinrichtungen (analog control modules) zur Anwendung und diese Ausführungsform wird zweckmässig bei solchen Anlagen verwendet, die mit einem derartigen Regelsystem ausgestattet sind.

Die Brenner selbst sind in einer neuartigen Weise angeordnet, so dass dem Flammengebiet durch natürlichen Zug sekundäre Verbrennungsluft zugeführt wird, um die in die Brenner eingesaugte Primärluft zu ergänzen. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Brenner in gleichmässigen Einschnitten einer feuerfesten Wand in einer offenen Grube von etwa 3 m Tiefe angeordnet» Die Mindestgeschwindigkeit der Brenner beträgt etwa 3 m/sec in ihrem Halsbereich. Ein natürlicher Zug wird durch Verwendung von Wänden aus feuerfestem Material mit Löchern unter den Brennern, die Luft

zum Boden der Grube leiten, herbeigeführt. Darüber hinaus sind Seitenwände mit darin angeordneten Durchflussronren zur Eühlung und Luftansaugung vorgesehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen weiter erläutert.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Brenner-

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anordnung gemäss der Erfindung.

Figur 2 ist ein Schnitt längs Linie 2-2 der Figur

Figur 3 ist ein Schnitt, mit Blickrichtung von der Seite, durch eine mit V/asser beschickte Absperrtrommel zur Steuerung des Flusses von Fackelgasen zu der in Figur dargestellten Vorrichtung.

Figur 4 zeigt anLand eines schematischen Fliessbildes eine andere Methode zur Regelung des Flusses von Fackelgasen unter Verwendung von Analogregeleinrichtungen, und zwar in Anwendung aui eine Anlage zur Absorption von Erd- oder Naturgas.

In der Figur 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete und erfindungsgemäss ausgebildete Brennereinrichtung von rechteckiger Gestalt mit zwei Endwänden 12 und zwei Seitenwänden 14 dargestellt. In den Seitenwänden 14 sind zahlreiche Brenner 16 in einer in Verbindung mit der Figur 2 näher erläuterten Weise angeordnet. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform befindet sich die gesamte Vorrichtung unterhalb der Bodenhöhe und demgemäss sind parallel und im Abstand zu den Seitenwänden 14 Stützwände 18 vorgesehen. Hierdurch ist der gesamte Abfackelungsvorgang von aussen nicht zu sehen. Natürlich kann die Vorrichtung auch in Bodenhöhe oder irgend einer geeigneten Zwischenhöhe oder über dem Boden angeordnet werden, wobei dann

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Seitenwände 14 geeigneter Höhe vorgesehen sind, um das gleiche Ergebnis zu erreichen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass die Brenner 16 durch sechs getrennte Leitungen mit Fackelgas versorgt werden, wobei Jede Leitung eine zunehmend grossere Anzahl an Brennern speist. Wie bereits erwähnt, sind natürlich die Grosse und die Anzahl der Leitungen und die Anzahl an Brennern je Leitung von der Grosse einer gegebenen oder der Kapazität einer zu errichtenden Vorrichtung sowie der Zusammensetzung des Fackelgases abhängig. Bei der dargestellten Ausführungsform versorgt eine Leitung 20 von verhältnismässig geringer Stärke ein Kopfoder Verteilungsstück 22, das Gas zu drei Brennern 16 führt. Eine Leitung 24 versorgt einen Verteiler 26, der wiederum 5 Brenner speist, während Leitungen 28, 32, 36 und 40 zugeordnete Verteiler 30, 34, 38 bzw. 42 mit Gas versorgen. Die Abmessungen der Leitungen 20, 24, 28 usw. sind etwa proportional der Anzahl an Brennern 16, die von der betreffenden Leitung gespeist werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind an die Verteiler 38 und 42 jeweils gleichviel Brenner angeschlossen, und jeder dieser beiden Verteiler kann etwa 25 % der Gesamtkapazität der Anlage durchsetzen.

Während die Seitenwände 14 aus feuerfestem Stein oder irgend einem anderen geeigneten feuerfesten Material bestehen, sind die Wände*1b, die zusammen mit den Wänden 14 Kanäle 44 bilden, aus irgend einem geeigneten dichten Material,

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wie Beton oder dgl., hergestellt. Die Endwände 12 bestehen " zweckmässig aus einem feuerfesten Material, wie Vermiculit-Beton, und sie sind mit Asbestdurchflussrohren 46 versehen* welche an ihrem unteren Ende offen sind, um zusätzlich Sekundärverbrennungsluft einzuführen.

Die Anordnung der einzelnen Brenner in den Wänden 14 ist in der Figur 2 veranschaulicht. Dort ist ersichtlich, dass die Stützwand 18 und die Feuerwand 14 zwischen sich einen Kanal 44 bilden, der ein Einsaugen von Luft gestattet. Die Leitung 40 versorgt den Verteiler 42, der wiederum eine Gruppe von Brennern durch Leitungen 46' (nur eine Leitung dargestellt) speist. Die Leitungen 46' führen abwärts durch den Kanal 44 und enden in Form einer verengten Mündung 48 im Eintrittsabschnitt oder Hals des Venturi-Brenners, der allgemein mit 50 bezeichnet ist. Der Brenner besteht in üblicher Weise aus drei Teilen, nämlich einem einwärts geneigten Abschnitt 51, einem Halsteil 52 und einem nach aussen erweiterten Abschnitt 54. Ein Hilfszündrohr 56 dient zur Zündung der einzelnen Brennersätze. Durch Wand- oder Mauerwerksöffnungen 58 am Boden der Wand 14 wird Zusatzluft aus dem Kanal 44 in den Innenraum der Anordnung eingesaugt) ßo dass zusätzliche Verbrennungsluft in der Kammer zur Verfügung steht. Aus der Figur 2 ist weiterhin ersichtlich, dass die Endwände 12 am Boden öffnungen für die Rohre 46 aufweisen, die durch den erzeugten natürlichen Zug weitere Sekundär-

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verbrennungsluft einführen und ausserdem die Endwände 12 kühlen.

Wie in Verbindung mit der Figur 1 dargelegt wurde, wird das Gas den sechs Brennersätzen durch sechs getrennte Rohrleitungen zugeführt, wobei eine Regeleinrichtung dazu dient, die Brenner nur dann mit Gas zu speisen, wenn das erforderlich ist. Eine Ausführungsform, die für diese Regelung benutzt werden kann, ist in der Figur 3 dargestellt. Die Einrichtung gemäss Figur 3 umfasst eine mit Wasser beschickte Dichtungstrommel 60, die in sechs Abteile 62, 64, 66, 68, 70 und 72 unterteilt ist. Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass diese Abteile von schrittweise zunehmender Grosse sind₀ Dasselbe gilt für die Leitungsanschlüsse bzw. Leitungen, die zu den Abteilen führen. In jedem Abteil wird Wasser in einer gegebenen Füllhöhe gehalten, und zwar mittels einer Rohrleitung 71 j die sich über die Länge der Trommel erstreckt, in jedes Abteil führt und in einer aussen gelegenen Schleifen- oder Schwanenhalsdichtung endet, die allgemein mit 81 bezeichnet ist. Mittels eines Messrohrs 76 und eines Mveaureglers 78, der eine Wasserzuführungsleitung 80 steuert, wird.in der Trommel eine konstante Wasserfüllung aufrechterhalten. Die Höhe "1" der Schleifen- oder Schwanenhalsdichtung 81 sollte mindestens einem Wert von 200 Prozent des maximal auf die Absperrtrommel einwirkenden Gegendrucks entsprechen, um ein Ausblasen von Wasser aus der Dichtung in

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die Abwasserleitung zu verhindern, wenn mit der vollen Leistung, für die die Anlage ausgelegt ist, abgefackelt wird.

Abzufackelndes Gas aus der Raffinerie wird in ein Kopf- oder Verteilerstück 82 geleitet, wobei mitgeführte Flüssigkeiten durch eine Leitung 83 daraus entfernt werden. Die Gase in dem Verteiler 82 strömen in sechs Leitungen 84-94· von zunehmendem Durchmesser, welche in die Absperrtrommel 60 führen. Im Innern der !Trommel 60 reichen diese Leitungen bis zu einer schrittweise zunehmenden !Tiefe unter der Oberfläche des darin aufrechterhaltenen Wasserspiegels. Eine zur Wasseroberfläche zurückführende Zweigleitung bildet einen Durchflusskanal für die Fackelgase, wenn die Sperre ausgeblasen wird, so dass die Gase nicht durch das Wasser hindurchzuströmen brauchen. Wenn der Fackelgasdruck in dem Verteiler 82 recht niedrig ist, fliesst das Gas in die Leitung 84·, die nur ein kurzes Stück unter dem Flüssigkeitsspiegel in dem Abteil 62 endet. Das Gas bläst die Wassersperre heraus und fliesst durch die Zweigleitung in den Gasraum des Abteils 62 und dann in die Auslassleitung 20. Falls der Gasdruck in dem Verteiler 82 nicht ausreicht, um die Sperre in dem zweiten Abteil 64- auszublasen, ist das Abteil 62 das einzige Abteil der Absperrtrommel 60, das in Betrieb ist. Wenn der Druck in dem Verteiler 82 selbst für das Abteil 62 zu gering ist, kommt die Fackel nicht in Betrieb. Ein Begier 96 steuert ein Ventil 98 in einer Wasserdampfleitung 1OO, so dass eine

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Mindestdüsengeschwindigkeit für den ersten Brennersatz sichergestellt wird. Siesee Merkmal ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da die Menge an Bauch, die bei einer derart geringen Fackelbelastung gebildet werden könnte, von den Umfassungswänden verdeckt wird.

Bei dem in der Figur 3 dargestellten Zustand hat das eintretende Gas in den Leitungen 84- und 86 einen genügenden Druck, um die Wassersperren in den Abteilen 62 und 64-herauszublasen, so dass Fackelgas nur durch die Leitungen 20 und 24- in die Brenneranordnung (Figur 1) flieset. In den übrigen Leitungen 88-94- sind die Wassersperren mit unterschiedlichen Wasserstandshöhen noch geschlossen. Ein derartiger Zustand kann etwa als der Zustand eines normalen Fackelgasflusses angesehen werden.

Der erste Brennersatz verbrennt die kleinste Gasmenge und jeder folgende Satz verbrennt einen zunehmend grösseren Mengenanteil an Gas; die Höhe der Wassersperren in den einzelnen Abteilen wird dementsprechend eingestellt. Ein typisches Beispiel fur die Kapazität der einzelnen Brennersätze ist in der nachstehenden Tabelle I angegeben:

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Tabelle I

	Satz	Anteil der ausgelegten Vollast, der durch den entsprechenden Venturi- Brennersatz abgefackelt wird, %	Kumulativer Anteil der ausgelegten Vollast, %
1.	Il	5	5
2.	Il	8	13
3.	π	12	25
4.	Il	20	4-5
5.	Il	25	70
6.	30	100

Bevor der erste Brennersatz in Betrieb geht, muss der Druck in dem Fackelverteiler 82 hoch genug sein, um das für die Vormischung erforderliche Luftvolumen anzusaugen. Die Menge der angesaugten Luft wird durch eine Kraftbilanz und aus den Abmessungen des Venturi-Halses bestimmt. Die Fläche des Venturi-Rohrs im Verhältnis zu der Fläche der Strahldüse ist wichtig, da die 7/irkung der Strahlgeschwindigkeit verloren geht, wenn dieses Verhältnis zu gross ist. Bevor der zweite Brennersatz in Betrieb kommt (d.h. bevor die Sperre in dem Abteil 64 ausgeblasen wird), muss der Druck in dem Fackelgasverteiler 82 auf eine solche Höhe ansteigen, dass die beiden ersten Brennersätze bei mindestens 60 % ihrer kumulativen Kapazität arbeiten können. Wie vorstehend erwähnt, sichert

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dies eine rauchlose Verbrennung. Für das in der Tabelle.I angegebene Beispiel sollte der Druck in dem Verteiler 82 0,6 χ 13 = 8 % der vollen Fackelbelastung, für die die Fackel ausgelegt ist, betragen. Der Betriebsbereich des ersten Brennersatzes geht also von 5-8 % der ausgelegten Vollbelastung der Fackel*

Die Düsenstrahlfjescliwindigkeit ist durch die übliche Gleichung

v=c y2g!Th (1)

gegeben, wobei

ν = Gasgeschwindigkeit, in cm/sec, c = Düsenfaktor,
Ah = Druckabfall, in cm, des fliessenden Mediums und

S = 931 cni/sec~

bedeuten.

Sofern der Druckabfall zwischen dem Fackelgasverteiler 82 und den Brennern vernachlässigt werden kann, ist der Druckabfall über die Düse im wesentlichen gleich dem statischen Druck in dem Fackelgasverteiler. Wenn der statische Druck bei Inbetriebkommen des ersten Brennersatzes (d.h. bei 5 % der ausgelegten Vollast) gleich h ist, sollte der zweite Satz in Betrieb gehen, wenn der Druck h(8/5) " erreicht; dies sind, wie vorstehend erläutert, 8 % der ausgelegten Vollast. Die Drücke, bei denen die anderen Brennersätze

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in Betrieb kommen, und die zugeordneten Höhen der Sperren in den verschiedenen Abteilen werden in entsprechender '.«'eise berechnet.

Infolge Aufrechterhaltung eines konstanten 7/asserstandes in der Trommel schliesst sich die Sperre in einem betrachteten Abteil von selbst wieder, wenn der Druck in dem Fackelgasverteiler 32 unter den Druck der Wassersperrenhöhe absinkt, so dass dann die Abfackelung durch den entsprechenden Brennersatz aufhört. Demgemäss arbeiten die Brennersätze bei allen Bedingungen rauchlos.

Venn bei irgend einer gegebenen Einrichtung die Zusammensetzung des Fackelgases so ist, dass Kohlenwasserstoffe in der Absperrtrommel kondensieren können, kann jedem Abteil durch getrennte Leitungen (nicht dargestellt) Wasserdampf aus der Leitung 100 zugeführt werden.

Eine Alternative zu der Ausführungsform gemäss Figur 3 ist schematisch in der Figur 4- dargestellt. Diese zeigt in vereinfachter Form den Eingangsteil einer Anlage zur Absorption von Erd- oder Naturgas. Bekanntlich kann der Bohrlochkopfdruck von Erdgasquellen weiten Änderungen unterliegen, andererseits arbeiten aber die Behandlungs- und Verarbeitungsanlagen am wirksamsten und wirtschaftlichsten bei einer konstanten Belastung. Es sind Analog- und Digitalgeräte entwickelt worden, die in der Lage sind, Verarbeitungsanlagen zu maximaler Nutzleistung bei Fliessraten, die sich breit

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über den Auslegungsbereich der Anlage ändern, zu regeln. Für die Absorption von Erdgas sind beispielsweise Analogregeleinrichtungen (analog control modules) entwickelt worden, die den Fluss von Armöl zu dem Absorber derart regeln, dass die Erzeugung auf einen Höchstwert gebracht wird, bis herauf zur vollen Auslegungskapazität der Behandlungsanlage. Wenn der Gasfluss diesen Wert überschreitet, muss Gas abgefackelt wer-. den.

Gemäss der stark vereinfachten Darstellung in Figur 4- wird Erdgas aus einer Leitung 120 mit Glykol, das durch eine Leitung 122 zugegeben und in einer Trommel 124 entfernt wird, getrocknet und das getrocknete Gas fliesst durch eine Leitung 126 zu einem Absorber 128. Ein Durchflussmess- und -aufzeichnungsgerät 130 leitet ein Signal zu einer Mehrzahl von Analogsteuergeräten (analog modules), die zusammengefasst mit 132 bezeichnet sind, und diese bringen auf der Grundlage dieser Information und anderer Signale (nicht dargestellt) von anderen Teilen der Anlage den Fluss des Armöls mittels eines Durchflussreglers /134- auf den entsprechenden Höchstwert.

Wenn die volle Auslegungskapazität überschritten wird, geht auch ein Signal von dem Durchflussmessgerät 13O zu einem Analogsteuergerät 13S, das eine plötzliche Zunahme der je Zeiteinheit zu dem Absorber fliessenden Gasmenge verhindert. Y/enn also der Zuf iss an Beschickungsgas, V^, plötzlich ansteigt, gestattet das Gerät 133 eine Abfackelung

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eines Teils des Gases, V₂J über einen Zeitraum t^; während dieses Zeitraums stellt sich der Flüssigkeitsabfluss von den Absorberböden auf eine geänderte Armölzuführung am Kopf des Absorbers ein. Nach Verstreichen des Zeitraums ty. wird der Gasfluss zur Fackel mit einer Zeitkonstante t~ exponentiell auf Null verringert. Dieser Regler bewirkt also eine zeitliche Verzögerung um t. und eine exponentielle Dämpfung (Zeitkonstante tp), die durch das Analogsteuergerät geregelt wird.

Obwohl der Regler 133 in dieser Weise die Abfackelung auf ein Geringstmass zurückführt, kann zuweilen die Abfackelung grosser Gasvolumina erforderlich sein, so dass die vorliegende Erfindung, die eine rauchlose Verbrennung über den gesamten Auslegunsbereich sicherstellt, auch hierjvon grosser Bedeutung ist.

Das Steuergerät 138 leitet ein Signal zu einem Durchflussregler 140, der ein Ventil 142 in der Fackelgasleitung 82 öffnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung führt die Leitung 82 direkt zu der Fackelgrube (Figuren 1 und 2) und ist direkt mit jeder der Leitungen 20, 24, 28, 32, 36 und 40 verbunden, wobei jede dieser letztgenannten Leitungen mit einem Ventil (nicht dargestellt) versehen ist. Ein zweites Steuergerät 144 empfängt ebenfalls das Signal von dem Steuergerät 138 und das Gerät 144 ist so eingestellt, dass es die Ventile in jeder der vorgenannten Leitungen nach

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Massgabe der je Zeiteinheit fliessenden Menge an abzufackelndem Gras öffnet bzw. schliesst. Natürlich kann das Steuergerät 144 auch ein eigenes Durchflussmess- und -aufzeichnungsgerät in der Leitung 82 aufweisen und unabhängig von dem Steuergerät 138 sein.

In der Figur 4 ist nur ein spezifisches Ausführungsbeispiel dargestellt, und es kann beispielsweise auch eine Digitalregelung Anwendung finden.

Es ist ersichtlich, dass hinsichtlich der Arbeitsstufen, Materialien und Anordnung von Apparateteilen oder anderer Einzelheiten, wie sie vorstehend zur Vcranschaulichung der Erfindung erläutert wurden, nach Massgabe des Einzelfalles entsprechende Änderungen oder Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbrennen von Fackeljasen schwankenden Drucks, dadurch gekennzeichnet, dass man die Gase in mehrere getrennte Einzelströme, deren Anzahl der !»!enge des zu verbrennenden Gases proportional ist, aufteilt, jeden dieser Einzelströme einem Satz von Venturi-Brennern, bei denen die Brennersätze zusammen eine Gesamtbrennleistung gleich der ausgelegten ]?ackelhöchstbelastung haben, zuleitet, jedem der Brenner eine zur rauchlosen Verbrennung des durchgesetzten Gases genügende Menge an Primärverbrennungsluft zuführt und das Gas mit der Luft in den Brennern verbrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gas bis zu einer ersten vorherbestimmten oberen Druckgrenze nur dem ersten Brennersatz, bis zu einer zweiten vorherbestimmten oberen Druckgrenze nur dem ersten und dem zweiten Brennersatz, und bei weiterem Überschreiten vorherbestimmter schrittweise zunehmender oberer Druckgrenzen zusätzlich jeweils dem nächstfolgenden der übrigen Brennersätze zuleitet und alle Brennersätze nur in Nähe der ausgelegten Höchstbelastung betreibt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man für das Aufteilen des Gases in Einzelströme den Druck des Gases feststellt und nach fclassgabe des Drucks Ventile oder Sperren in den Zuleitungen der einzelnen Brennersätze regelt.

4. Verfahren nach einem· der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass man für das Aufteilen des Gases in Einzelströme eine Regeleinrichtung verwendet, die ein auf den Druck des Gases ansprechendes Analogsteuergerät und ein Ventil in jeder der zu den einzelnen Brennersätzen führenden Leitungen umfasst, und mit dem Analogsteuergerät die Ventile bei Überschreiten vorbestimrater Gasdrücke der Reihe nach öffnet.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4-, dadurch gekennzeichnet, dass man einen weiteren Brennersatz erst dann anstellt, wenn dieser Brennersatz und die bereits in Betrieb befindlichen Brenner bei mindestens 60 % ihrer Höchstleistung brennen können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Aufteilung des Gases in Einzelströme mittels einer Regeleinrichtung vornimmt, die eine flüssigkeitsbeschickte Absperrtrommel mit mehreren Abteilen, deren Anzahl der Zahl der Brennersätze entspricht, je eine Verbindungsleitung zwischen einem der Abteile und einem der Brennersätze, eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung

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einer konstanten Flüssigkeitsfüllung in der Trommel und eines gleichbleibenden Flüssigkeitsstandes in jedem der Abteile einschliesslich einer Wasserzuführung und einer Abflusssperre, etwa in Form eines Schleifen- oder Schwanenhalsverschlusses, und eine Fackelgaszuführung in jedem der Abteile, die zusammen mit der Füllflüssigkeit Gasdurchflusssperren von zunehmendem Sperrdüjtck in den aufeinanderfolgenden Abteilen bilden, umfasst, und hierdurch das abzufackelnde Gas je nach seinem Druck auf eine oder mehrere der zu den einzelnen Brennersätzen führenden Leitungen verteilt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass man den einzelnen Brennersätzen die Primärverbrennungsluft unabhängig zuführt.

8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass man eine» Brennersatz zusätzlich ein gas- oder dampfförmiges Medium zuführt und hierdurch die Gasgeschwindigkeit bei mindestens 60 % des Werts, für den die Brenner ausgelegt sind, hält.

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