DE2660023A1 - Abfackelvorrichtung - Google Patents

Description

• Abfackelvorrichtung Die Die Erfindung betrifft eine Abfackelvorrichtung mit einem Mantel und einem Rohrkopfstück, mehreren über das Rohrkopfstück verteilten, einen Brennermantel und eine Bodenwandung umfassenden Abfackelbrenner und einer Abgashauptleitung unterhalb jedes Abfackelbrenners, die sich in Abzweigleitungen verzweigt, die zu Gasdüsen im Innenraum des Abfackelbrenners führen.
• Abfackelvorrichtungen für Abgase sind in weitem Umfang bekannt.
• Beim Abfackeln eines Abgases mit geringerer Dichte als die atmospärische Luft ergeben sich in den bekannten Abfackelvorrichtungen folgende Schwierigkeiten. Wenn der Zufluß von Abgas zu dem Abfackelbrenner plötzlich geringer wird und damit die Verbrennung automatisch unterbrochen wird oder wenn der Zufluß von Abgas zu dem Abfackelbrenner willkürlich unterbrochen wird, strömt das die Abzweigleitungen und die Abgashauptleitung füllende Abgas allmählich aus den Düsen aus, weil es eine geringe e Dichte als Luft hat. Infolgedessen bildet sich im Inneren der Leitungen ein Unterdruck aus, so daß Luft zurückströmt und sich die die Leitungen mit einem Gemisch von Abgas und Luft füllen. Da dieses Gemisch leicht durch die Flamme des Zündbrenners oder durch andere Ursachen entzündet werden kann, besteht eine ExplosionsgefahrO Die Explosion erzeugt nicht nur starke Geräusche, sondern bewirkt auch einen Flammenrückschlag in die Hauptleitung, so daß sich die Explosion möglicherweise in die Anlage selbst fortpflanzen kann. Infolgedessen muß man einen Rückfluß von Luft in die Abzweigleitungen und die Hauptleitung ausschalten.
• Zu diesem Zweck ist es bekannt, Stickstoff oder ein Schutzgas in die Abzweigleitungen und die Hauptleitungen einzufüllen, wenn der Zustrom des zu werbrennenden Abgases aussetzt. Das Schutzgas muß in einer solchen Menge eingefüllt werden, daß es den Auftrieb des Abgases kompensiert. Deshalb braucht man große Mengen von Schutzgas, so daß dadurch die Anlagekosten und die Betriebskosten erhöht werden.
• Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Abfackelvorrichtung, die in einfacher Ausführung einen Rückfluß von Luft ausschließt.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß durch das Abgashauptrohr eine Dampfhauptleitung hindurchreicht und sich durch die Bodenwandung des Abfackelbrenners erstreckt, daß Dampfabzweigleitungen nach oben von dem Haupt rohr ausgehen und daß am Oberende jeder Dampfabzweigleitung in der Nähe der Gasdüsen Dampfdüsen vorgesehen sind.
• Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abfackelvorrichtung in der Gesamtheit, Fig. 2 einen Vertikalschnitt eines Abfackelbrenners in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt nach der Linie III-III in Sig. 2. E Nach Fig. 1 hat ein Verbrennungsofen eine Ofenkammer 3 mit eine4 Ofenmantel 1 und einem Herd 2 sowie mit einer Vielzahl von Abfackelbrennern 4 auf dem Herd 2; ein Stabilisierrohr 5 ist in aufrechter Stellung im Zentrum des Herdes 2 angeordnet und umschließt eine bestimmte Anzahl von hbfackelbrennern 4. Das Innere des Stabilisierrohres 5 dient als Innenkammer 6; der Zwischenraum zwischen dem Stabilisierrohr 5 und dem Ofenmantel 1 der Ofenkammer 3 dient als Außenkammer 7. Die Ofenkammer 3 ist aus feuerfesten Ziegeln aufgebaut und auf der Außenseite mit mit einem Stahlblech abgedeckt. Anstelle von feuerfesten Ziegeln ist auch ein feuerfester Kunststoff brauchbar. Das Stabilisierrohr 5 besteht ebenfalls aus feuerfesten Ziegeln. Vorzugsweise macht die Größe des Stabilisierrohres 5 1/4 bis 1/2 der Größe der Ofenkammer 3 aus. Innerhalb des Stabilisierrohres 5 kann man drei Abf ackelbrenner 4 vorsehen.
• Die Ofenkammer 5 steht auf einer Anzahl von Ständern 8. Der Unterteil der Ofenkammer 3 einschließlich der Ständer 8 ist mit mit einem bestimmten Abstand durch einen Abschirmmantel 9 zur 1 Schalldämmung umgeben, der einen Schicht aufbau aus Eisenblech, Glaswolle und Schaumstoffplatten aufweist. Wenn man den Innendurchmesser des Ofenmantels 1 mit d, den Innendurchmesser des Abschirmmantels 9 mit D und die Höhe desselben mit H angibt, sollen die nachstehenden Beziehungen eingehalten werden: D = 1,5 d ... 2,0 d H = 0,5 d ... 1,0 d.
• Der Abschirinniantel 9 stellt außerdem einen schutz gegen Feuer und Wind dar. Zur Schalldämmung soll der Abschirmmantel 9 möglicht große Höhe und möglichst kleinen Innendurchmesser haben, so daß er der Ofenkammer 3 möglichst nahe kommt. Die umgekehren Maßverhältnisse sind jedoch im Hinblick auf die Verbrennungsluftzufuhr einzuhalten. Die angegebenen Bemessungsbereiche stellen einen Kompromiß zwischen den einander widersprechenden Forderungen dar.
• Zach Fig. 2 umfaßt der Abfackelbrenner 4 einen Brennerkörper 14 mit einem zylindrischen Mantel 11, der entsprechend Sufeinlässe 10 aufweist,und mit einer Bodenwandung 12. Eine Abgasleitung 17 mit einer Bodenwandung 17a ist an der Unterseite des Brennerkörpers 14 durch Zwischenlage einer Ringplatte 15 gehalten und an einen Einlaßstutzen 16 angeschlossen. Von der Abgashauptleitung 17 gehen in radialer Richtung nach oben gerichtete Abzweigleitungen 19 ab, die jeweils einen Zickzackabschnitt 18 aufweisen. Die Abzweigleitungen 19 führen jeweils zu Gasdüsen 20, die innerhalb des Mantels 11 des Brennerkörpers 14 angeordnet sind.
• Eine Dampfhauptleitung 22 erstreckt sich durch die Abgashauptleitung 17 hindurch und reicht nach oben durch das Zentrum der Bodenwandung 12 hindurch. Am Unterende ist für die Dampfhauptleitung 22 ein Einlaß 21 vorgesehen. Die Dampfhauptleitung 22 am Oberende abgeschlossen. Von der Dampfhauptleitung 22 gehen in radialer Richtung nach oben gerichtete Dampfabzweigleitungen 23 in gleicher Anzahl wie die Abgasabzweigleitungen 19 aus.
• Jede Dampfabzweigleitung 23 ist am Oberende durch ein Dampfdüse 24 abgeschlossen, die in untermittelbarer Nähe einer entsprechenden Gasdüse 20 angeordnet ist. Durch die Dampfhauptleitung 22 reicht eine Wasserleitung 25 hindurch, die am Oberende durch einen Sprühkopf 13 abgeschlossen ist.
• Der Zickzackabschnitt 18 umfaßt nach den Fig. 2 und 3 einen an die Abgashauptleitung 17 angeschlossenen L-förmigen Rohrabschnitt 26 mit einem nach oben gerichteten Schenkel und einen 1Rohrabschnitt 27 in Form eines umgekehrten'2", dessen oberer Schenkel in den Brennerkörper 14 hineinreicht und an die Gasdüse 20 angeschlossen ist. Der nach unten gerichtete Schenkel des Rohrabschnitts 27 ist in vertikaler Richtung parallel zu dem nach oben gerichteten Schenkel des Rohrabschnitts 26 ausgerichtet und überlappt sich nebeneinanderliegend mit denselben.
• Ein Mantelrohr 29 umschließt die sich überlappenden pfeile der Rohrabschnitte 26 und 27 und ist durch eine obere und eine untere Abschlußwand 28a und 28b abgeschlossen. Zwischen der oberen Stirnfläche des Rohrabschnitts 26 und der oberen Abschlußwand 28a und zwischen der unteren Stirnfläche des Rohr abschnitts 27 und der unteren Abschlußwand 28b bleibt jeweils ein kleiner Spalt frei.
• Die Dampfhauptleitung 22 ist an einem nach innen gerichteten Flansch 30a am Unterende eines Tragrohres 30 befestigt und von demselben abgestützt. Das Tragrohr 30 ist an der ringförmigen Bodenwandung 17a der Abgashauptleitung 17 und an der Ringplatte 15 befestigt. Die Dampfhauptleitung 22 reicht mit ihrem Oberblende durch die Bodenwandung 12 hindurch und mit ihrem Unterende nach unten durch die Bodenwandung 17a. Ein Rohr 31 umschließt die Wasserleitung 25 mit einem kleinen Abstand. Die Unterende der Dampfhauptleitung 22 und des Rohres 31 sind durch einen Stopfen 32 abgeschlossen. Die Wasserleitung 25 ragt nach unten durch den Stopfen 32 hindurch und wird durch eine Schraube 23 festgehalten, die in eine Seite des Stopfens 31 eingeschraubt ist. Ein nichtdargestellter Zündbrenner ist in unmittelbarer Nähe einer Gasdüse 20 angeordnet und auf das Oberende einer Gasleitung 35 aufgesetzt, die durch die Bodenwandung 12 des Brennerkörpers 14 hindurchreicht und an einen Einlaßstutzen 34 fußseitig angeschlossen ist.
• Ein innenflansch 37 mit an die Gasdüsen 20 angepaßten Bohrungen ist ist an dem Mantel 11 der BrennerkSmmer 14 nahe des Oberende ausgebildet. Der Innenflansch 37 hat am Innenumfang eine nach oben reichende Ringwandung 38. Ein kurzer Rohrabschnitt 39 gleicher Höhe wie die Ringwandung 38 ist am Umfang der Bohrung 136 angesetzt. Auf der Oberseite des Ringflansches 37 ist eine feuerfeste Schicht 40 bis zur Höhe der Ringwandung 38 vorgesehen. Die gleiche feuerfeste Schicht 40 ist auch auf der Innenseite des Oberteils des Mantels 11 ausgebildet. in entsprechenden Abständen sind an der Innenseite des Oberteils des Mantels 11 Anker 41 vorgesehen, die in die feuerfeste Schicht 40 eingebettet sind. Auf dem Herd 2 sind achtundvierzig Abfackelbrenner 4 verteilt, was in Fig. 1 nicht in Einzelheiten dargestellt ist; drei dieser Abfackelbrenner sind innert halb der Innenkammer 6 vorgesehen. wenn die Verbrennung des Abgases infolge eines Aussetzens der Abgas zufuhr unterbrochen wirkt kann keine explosionsfähige Mischung von Abgas und Luft die Abgasabzweigleitungen 19 und die Abgashauptleitung 17 ausfüllen. Denn bei Unterbrechung der Verbrennung will zwar das in den Abgasabzweigleitungen 19 und der Abgashauptleitung 17 enthaltene Abgas durch die Gasdüsen 20 ausströmen. Innerhalb des Zickzackabschnitts 18 jeder Abgasabzweigleitung 19 kann sich jedoch das aus dem oberen Stirnende des Rohrabschnitts 26 austretende Abgas nicht innerhalb des Mantelrohrs 29 zum Unterende des Mantelrohrs 29 bewegen und bleibt daher im Oberteil des Mantelrohrs 29 stehen; denn das Abgas ist leichter als Luft. Das innerhalb des Mantelrohrs 29 enthaltene Abgas Geigt auf und sammelt sich im Oberende an. Das in dem nach unten gerichteten Schenkel des Rohrabschnitts 27 enthaltene Abgas skömt langsam durch die Düse 20 aus und läßt Luft nachströmenv Die Luft mit größerer Dichte als Abgas sammelt sich im Unterende des Mantelrohrs 29 an, kann jedoch nicht zum Oberende des Mantelrohrs 29 nach oben fließen. Infolgedessen kann Luft nicht in umgekehrter Richtung durch die Abgasabzweigleitungen 19 in die Abgashauptleitung 17 zurückströmen.
• Der Zickzackabschnitt kann selbstverständlich auch in Einzelheiten anders als in der Zeichnung dargestellt ausgebildet sein.
• Nach Fig. 1 ist ein erstes Abgasrohr 44 mit einem ersten und einem zweiten Druckfühler 42 bzw. 43 an die Einlässe 16 der Abgashauptleitungen 17 für die innenkammer 6 angeschlossen.
• Ein erstes Dampfrohr 46 mit einem Ventil 45 ist mit den Einlässen 21 der Dampfhauptleitungen 22 der Innenkammer 6 verbunden. Ein zweites Abgasrohr 48 mit einem Ventil 47 zweigt von dem ersten Abgasrohr 44 ab und ist mit den Einlässen 16 der Abgashauptleitungen 17 für die Außenkammer 7 verbunden.
• Ein zweites Dampfrohr 50 mit einem Ventil 49 zweigt von dem ersten Dampfrohr 46 ab und ist mit den Einlässen 21 für die Dampfhauptleitungen 22 der Außenkammer 7 verbunden. Der erste Druckfühler 42 ist über elektrische Schaltkreise mit dem Ventil 45 des ersten Dampfrohres 46 verbunden. Der zweite Druckfühler 43 ist mit dem Ventil 47 des zweiten Abgasrohres 48 und dem Ventil 49 des zweiten Dampfrohres 50 verbunden.
• Der erste Druckfühler 42 ist auf einen den Nullwert übersteigenden Ansprechdruck eingestellt. Der zweite Druckfühler 43 ist im Sinne einer Öffnung der angeschlossenen Ventile bei einem höheren Druckwert als der Ansprechdruck des ersten Druckfühlers 42 eingestellt. Wenn also Abgas durch das erste Abgasrohr 44 einströmt, gibt der erste Druckfühler 42 zunächst über eine Leitung 51 ein Signal ab, das das Ventil 45 für das erste Dampfrohr 46 öffnet. Anschließend daran gibt bei weiterem Druckanstieg der zweite Druckfühler 43 auf der Leitung 52 ein Signal ab, das das Ventil 47 für das zweite Abgasrohr 48 und das Ventil 49 für das zweite Dampfrohr 50 öffnet. Der zweite Druckfühler 43 ist so eingestellt, daß die Ventile bei einem kleinen Druckwert abgestellt werden, damit das Ventil 47 bei einem plötzlichen Druckabfall innerhalb des blasrohres 44 nicht abgesperrt wird, so lange das Ventil 47 noch geöffnet ist.
• Ein Abgashauptrohr 55 von einer Abgas quelle ist in das erste Abgasrohr 44 und ein Abgasrohr 54 verzweigt, das zu einem Gasverschlußbehälter 53 führt. Von dem Gasverschlußbehälter 53 führt ein weiteres Abgas rohr 56 zu einem anderen Verbrennungsofen etwa einer Abfackelsäule weiter, damit bei einer Abgaszufuhr durch das Abgashauptrohr 55, die einen maximalen Durchflußwert entsprechend der Leistungsfähigkeit des Verbrennungsofens übersteigt, der Wasserabschluß innerhalb des Gasverschlußbehälters 53 durchbrochen wird und das überschüssige Abgas zu der weiteren Verbrennungseinrichtung strömt. Das erste Dampfrohr 46 ist an ein Dampfhauptrohr 57 angeschlossen, das mit einer Dampfquelle verbunden ist. Die Wasserleitung 25 ist an ein nichtdargestelltes Wasserhauptrohr angeschlossen, das ein handbetätigtes Absperrventil umfaßt. Wenn die Temperatur innerhalb des Verbrennungsofens übermäßig ansteigt, wird Wasser in die Wasserleitung 25 eingeleitet und durch einen Sprühkopf in den Brennerkörper 14 versprüht.
• Wenn das aus dem Abgashauptrohr 55 über das erste Abgasrohr 44 einströmende Abgas an dem ersten Druckfühler 42, noch bevor es die Abfackelbrenner 4 erreicht, nachgewiesen wird, wird das Ventil 45 des ersten Dampfrohres 46 geöffnet, so daß Dampf aus den Dampfdüsen 24 des Abfackelbrenners 4 innerhalb der Innenkammer 6 ausströmt. Gleichzeitig wird durch die Lufteinlässe 10 Verbrennungsluft in den Brennerkörpmer 14 eingesaugt. Dann wird das aus den Gasdüsen 20 ausströmende Abgas durch einen ständig brennenden Zündbrenner gezündet und verbrannt. Dabei bildet sich zwischen dem freien Kohlenstoff innerhalb der Flamme und dem aus den Dampfdüsen ausströmenden Dampf eine viassergasreaktion aus, so daß das Gas rauchfrei verbrennt. Wenn das Abgas in zunehmender Menge durch das erste Abgasrohr 44 strömt, steigt der Gasdruck auf einen Wert an, bei dem der zweite Druckfühler 43 anspricht und darauf das Ventil 47 in dem zweiten Gasrohr 48 und das Ventil 49 in dem zweiten Dampfrohr 50 öffnet. Infolgedessen erfolgt nunmehr auch eine Verbrennung in den Abfackelbrennern 4 innerhalb der Außenkammer 7 in gleicher Weise wie zuvor beschrieben. Wenn die Abgas-zufuhr durch das erste Gasrohr 44 absinkt und ein Druckabfall auf einen Wert unterhalb des Einzelwertes des zweiten Druckfühlers 41 eintritt, werden die Ventile 47 und 49 abgesperrt.
• Innerhalb der Abfackelbrenner 4 strömt der Dampf früher als das Abgas aus, weil die Ventile 45 und 49 der Dampfrohre 46 und 50 in geringerem Abstand von den iibfackelbrennern 4 als der erste Druckfühler 42 und das Ventil 47 des zweiten Abgasrohres 48 angeordnet sind.
• Wenn die Abgas zufuhr die maximale Aufnahme des Verbrennungsofens übersteigt, wird das überschüssige Abgas zu einer anderen Verbrennungsvorrichtung geleitet und strömt dabei durch den Gasverschlußbehälter 53 weiter.
• Die Abgase von chemischen Umsetzungsanlagen und dgl. treten in stark wechselnden Mengen auf. Jedoch kann das Gas entsprechend der Zufuhrmenge in der Innenkammer 6 allein, in der Innenkammer 6 und der Außenkammer 7 gemeinsam oder zusätzlich zu den Kammern 6 und 7 auch in einer weiteren Verbrennungsvorrichtung verbrannt werden.
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Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Abfackelvorrichtung für Abgase mit einem Mantel und einem Rohrkopfstück, mehreren über das Rohrkopfstück verteilten, einen Brennermantel und eine Bodenwandung umfassenden Abfackelbrenner und einer Abgashauptleitung unterhalb jedes Abfackelbrenners, die sich in Abzweigleitungen verzweigt, die zu Gasdüsen im Innenraum des Abfackelbrenners führen, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abgashauptrohr (17) eine Dampfhauptleitung (22) hindurchreicht und sich durch die Bodenwandung (12) des Abfackelbrenners erstreckt, daß Dampfabzweigleitungen nach oben von dem Hauptrohr ausgehen und daß am Oberende jeder Dampfabzweigleitung in der Nähe der Gasdüsen Dampfdüsen vorgesehen sind.
2. 2. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) auf mehreren Ständern (8) abgestütz ist und daß der Unterteil des Mantels einschließlich der Ständer in einem Abstand von einem Abschirmmantel (9) umgeben ist.
3. 3. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Innendurchmesser d des Mantels und einem Innendurchmesser D sowie einer Höhe H des Abschirmmantels die Beziehung gilt: D = 1,5 d ... 2,0 d H = 0,5 d ... 1,0 d.
4. 4. Abfackelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stabilisierrohr (5) aufrecht im Zentrum des Rohrkopfstückes (2) angeordnet ist und eine Anzahl der Abfackelbrenner umschließt, daß das Innere des Stabilisierrohres als innere Verbrennungskammer und der Zwischenraum zwischen dem Stabilisierrohr und dem Mantel als äußere Verbrennungskammer dient.
5. 5. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierrohr (5) aus feuerfesten Ziegeln besteht.
6. 6. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgashauptleitung (17) für die Innenkammer (6) an ein erstes Abgasrohr (44) mit einem ersten (42) und einem zweiten (43) Druckfühler angeschlossen ist, daß die Dampfhauptleitung (22) für die Innenkammer an ein erstes Dampfrohr (46) mit einem Ventil (45) angeschlossen ist, daß die Abgashauptleitungen für die Außenkammer (7) an ein zweites, von dem ersten Abgasrohr abzweigendes Abgasrohr (48) mit einem Ventil (47) angeschlossen sind, daß die Dampfhauptleitungen für die Außenkammer an ein zweites, von dem ersten Dampfrohr abzweigendes Dampfrohr (50) mit einem Ventil (49) angeschlossen sind, daß der zweite Druckfühler (47) im Sinne einer Öffnung der angeschlossenen Ventile bei einem höheren Druckwert als der erste Druckfühler (42) eingestellt ist, damit beim Einströmen von Abgas in das erste Abgasrohr (44) der erste Druckfühler (42) ein Signal zum Öffnen des Ventils (45) in dem ersten Dampfrohr (46) und der zweite Druckfühler (43) anschließend ein Signal zum Öffnen des Ventils (47) des zweiten Abgasronres (48) und des Ventils (49) des zweiten Dampfrohres (50) abgibt.
7. 7. Abfackelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnetX daß ein Abgashauptrohr (55) sich in ein erstes Abgasrohr und ein Abgasrohr (54) zu einem Gasverschlußbehälter (53) verzweigt, daß ein weiteres Abgasrohr (56) von dem Gasverschlußbehälter zu einer anderen Brennvorrichtung führt, damit bei Zufuhr einer einen maximalen Durchflußwert überschreitenden Abgasmenge durch das Abgashauptrohr der Wasserverschluß innerhalb des Gasverschlußbehälters durchschlagen wird und damit das überschüssige Abgas in die weitere Brennvorrichtung strömt.