DE3806379A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung mehrerer gasstroeme unterschiedlicher zusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung mehrerer Gasströme unterschiedlicher Zu­ sammensetzung in einem Brenner.

Derartige Verfahren zur Verbrennung unterschiedlicher Ab­ gasströme oder dgl. in nur einem Brenner sind bekannt. Da­ bei werden die Gasströme vor dem Brenner zusammengeführt und in einem bestimmten Mischungsverhältnis dem Brenner zugeleitet.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß eine einwandfreie Verbrennung nur dann gewährleistet ist, wenn eine bestimmte konstante Gasmischung aus den einzelnen Gas­ strömen gewährleistet ist. Um eine einwandfreie Mischung der Gasströme herzustellen, ist dabei ein großer meß- und regelungstechnischer Aufwand notwendig, da laufend die je­ weilige Mischungszusammensetzung gemessen und entsprechend geregelt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit welcher mehrere Gasströme unterschiedlicher Zusammenset­ zung ohne großen meß- und regelungstechnischen Aufwand in nur einem Brenner ohne Veränderung der Brennereinstellung und Brennerausgestaltung verbrannt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gas­ ströme mit dem gleichen Enthalpiestrom abwechselnd dem Brenner einzeln zugeleitet werden.

Es wurde überraschend gefunden, daß mit dieser Verfahrens­ führung ohne großen meß- und regelungstechnischen Aufwand mehrere Gasströme unterschiedlicher Zusammensetzung ver­ brannt werden können. Dabei ist durch die Einleitung der einzelnen Gasströme mit einem jeweils gleichen Enthalpie­ strom gewährleistet, daß beim Umschaltvorgang die Brenner­ flamme nicht verlöscht, d. h. das Angebot an brennbaren Substanzen pro Zeiteinheit im Brenner bleibt konstant, ohne daß an der Brennereinstellung oder Brennerausgestal­ tung Änderungen vorgenommen werden müssen.

Je nach Zusammensetzung der Gasströme ist nach der Erfin­ dung vorgesehen, daß jeder Gasstrom vor dem Eintritt in den Brenner mit einem Luftstrom gemischt wird. Dabei ist jeweils sichergestellt, daß die einzelnen Gas-Luft-Ge­ mische mit dem gleichen Enthalpiestrom in den Brenner ein­ treten. In Abhängigkeit vom zu verbrennenden Gas kann der Brenner stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder über­ stöchiometrisch betrieben werden.

Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit je einer Gaszuführ­ leitung für jeden Gasstrom vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in jeder Gaszuführleitung eine regelbare Absperr­ einrichtung und ein Durchflußregelgerät angeordnet sind, wobei die einzelnen Absperreinrichtungen derart mitein­ ander gekoppelt sind, daß jeweils nur eine Absperreinrich­ tung geöffnet ist.

Mit dieser Vorrichtung ist das erfindungsgemäße Verfahren ohne großen meß- und regelungstechnischen Aufwand durch­ zuführen. Dabei wird mit Hilfe der Absperreinrichtungen erreicht, daß jeweils nur ein Gasstrom in den Brenner ein­ tritt, während die Durchflußregelgeräte zur Einstellung des jeweiligen Durchströmungsquerschnittes dienen, um einen einheitlichen Enthalpiestrom des jeweiligen Gas­ stromes einzustellen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Absperreinrichtungen als Regel­ schieber ausgebildet und über ein Gestänge miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform ist besonders ein­ fach. Dabei sind die einzelnen Regelschieber über das Ge­ stänge derart miteinander verbunden, daß jeweils nur eine Absperreinrichtung geöffnet ist, so daß nur ein Gasstrom in den Brenner eintreten kann.

Vorteilhaft sieht die Erfindung auch vor, daß vor jeder Absperreinrichtung noch ein zusätzliches Absperrorgan in jeder Gaszuführleitung angeordnet ist, welches mit der je­ weiligen Absperreinrichtung verbunden ist. Über dieses zusätzliche Absperrorgan wird die jeweilige Absperreinrich­ tung entlastet, im abgesperrten Zustand liegt der Gasdruck des momentan nicht zu verbrennenden Gases nicht an der Absperreinrichtung sondern am Absperrorgan an. Somit wird die Absperreinrichtung nur beim Umschaltvorgang bean­ sprucht.

Dabei sind die Absperrorgane besonders einfach als Kolben­ ventile ausgebildet. Diese Kolbenventile können als Doppel­ absperrarmatur ausgeführt sein.

Schließlich sieht die Erfindung auch vor, daß die Vorrich­ tung eine den Gaszuführleitungen parallel geschaltete Luft­ zuführleitung mit Durchflußregelgerät aufweist, wobei die Gaszuführleitungen und die Luftzuführleitung in einer ge­ meinsamen Leitung vor dem Brenner zusammengeführt sind. Je nach Zusammensetzung der zu verbrennenden Gase ist eine Luftvermischung zur Sauerstoffzufuhr notwendig. Dabei sind die einzelnen Durchflußregelgeräte so aufeinander abge­ stimmt, daß die jeweiligen Gas-Luft-Gemische mit dem gleichen Enthalpiestrom dem Brenner zugeführt werden, so daß die Brennerflamme beim Umschaltvorgang nicht erlöscht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur ein vereinfachtes Verfahrensfließbild einer Anlage zum Verbrennen verschiedener Gasarten.

Eine derartige Anlage weist eine Gaszuführleitung 1, z. B. für H₂-Abgas, eine Gaszuführleitung 2, z. B. für Erdgas und eine Luftzuführleitung 3 auf. In der Gaszuführleitung 1 ist ein Absperrorgan 4 und in der Gaszuführleitung 2 ein Absperrorgan 5 angeordnet. Diese Absperrorgane 4, 5 sind als Doppelabsperrarmaturen mit Kolbenventilen ausgeführt.

Hinter dem Absperrorgan 4 in der Gaszuführleitung 1 und hinter dem Absperrorgan 5 in der Gaszuführleitung 2 ist jeweils eine als Regelschieber ausgebildete Absperreinrich­ tung 6, 7 angeordnet. Dabei sind die Regelschieber 6, 7 über ein Gestänge 8 derart miteinander verbunden, daß jeweils nur ein Regelschieber 6 oder 7 geöffnet ist, während der andere (7 oder 6) geschlossen ist.

Über eine Pumpe 9 wird Luft in die Luftzuführleitung 3 aus der Umgebung gefördert. Die Zuführleitungen 1, 2, 3 münden über je ein Durchflußregelgerät 10, 11, 12 in eine gemein­ same Leitung 13, welche in einen Brenner 14, z. B. einen Hochtemperaturerhitzer, geführt ist.

In einem vorgeschalteten Prozeß, auf den es hier nicht näher ankommt, werden Abgase unterschiedlicher Zusammen­ setzung, z. B. H₂-Abgas und Erdgas, produziert, die vor der Abgabe in die Umgebung verbrannt werden sollen. Dazu wird das H₂-Abgas über die Gaszuführleitung 1 und das Erdgas über die Gaszuführleitung 2 in die Anlage geför­ dert.

Soll nun zunächst der Wasserstoff verbrannt werden, so ist das Absperrorgan 4 geöffnet, während das Absperrorgan 5 ge­ schlossen ist. Gleichzeitig ist über das Gestänge 8 der Re­ gelschieber 6 geöffnet und der Regelschieber 7 geschlos­ sen. Der Wasserstoff wird über die Armaturen 4, 6 durch das Durchflußregelgerät 10 in die Leitung 13 gefördert. Gleich­ zeitig wird durch die Pumpe 9 und das Durchflußregelgerät 12 Sauerstoff in die Leitung 13 gepumpt. Dabei sind die Durchströmungsquerschnitte der Durchflußregelgeräte 10, 12 so eingestellt, daß ein stöchiometrisches Wasserstoff-Luft­ gemisch in der Leitung 13 entsteht. Über die Leitung 13 gelangt das Gemisch in den Brenner 14, in welchem es ver­ brannt wird.

Soll nun Erdgas verbrannt werden, so wird die Absperrein­ richtung 5 und über das Gestänge 8 der Regelschieber 7 ge­ öffnet und der Regelschieber 6 geschlossen. Anschließend wird das Absperrorgan 4 geschlossen, so daß kein weiteres H₂-Abgas in die Anlage eintreten kann.

Durch diesen Umschaltvorgang wird dem Brenner 14 ohne Un­ terbrechung kontinuierlich Gas zugeführt, so daß die Bren­ nerflamme nicht erlöscht. Dabei ist die Durchflußmenge des Erdgases über das Durchflußregelgerät 11 so eingestellt, daß das sich in der Leitung 13 bildende Erdgas-Luftgemisch den gleichen Enthalpiestrom aufweist, wie das zuvor einge­ leitete Wasserstoff-Luftgemisch. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß ohne Veränderung des Brenners kontinuierlich auch unterschiedliche Gasarten verbrannt werden können, ohne daß die Brennerflamme während des Umschaltvorganges erlöscht.

Soll nun wiederum H₂-Abgas verbrannt werden, so wird entsprechend das Absperrorgan 4 geöffnet, über das Ge­ stänge 8 der Regelschieber 7 geschlossen und der Regel­ schieber 6 geöffnet und anschließend das Absperrorgan 5 verschlossen. Dadurch gelangt wiederum Wasserstoff in die Leitung 13, welcher zusammen mit der Luft wiederum in den Brenner 14 geführt wird.

Voraussetzung für einen einwandfreien Betrieb der Anlage ist, daß die zu verbrennenden Gasströme unterschiedlicher Zusammensetzung jeweils nur geringe Schwankungen in der Zusammensetzung aufweisen, andernfalls würde sich der Re­ gelaufwand der Anlage vergrößern, da dann, wie bei be­ kannten Mischgasverbrennungen, zunächst die jeweilige Gaszusammensetzung gemessen werden müßte.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausge­ staltungen der Erfindung sind möglich ohne den Grundge­ danken zu verlassen. So können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren selbstverständlich auch andere und mehr als zwei Gassorten verbrannt werden. Außerdem kann bei Gasgemischen entsprechender Zusammensetzung auch auf eine Vermischung mit Luft vor dem Eintreten in den Brenner verzichtet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verbrennung mehrerer Gasströme unterschied­ licher Zusammensetzung in einem Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströme mit dem gleichen Enthalpiestrom abwech­ selnd dem Brenner einzeln zugeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gasstrom vor dem Eintritt in den Brenner mit einem Luftstrom gemischt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit je einer Gaszuführleitung für jeden Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Gaszuführleitung (1, 2) eine regelbare Absperr­ einrichtung (6, 7) und ein Durchflußregelgerät (10, 11) ange­ ordnet sind, wobei die einzelnen Absperreinrichtungen (6, 7) derart miteinander gekoppelt sind, daß jeweils nur eine Absperreinrichtung (6, 7) geöffnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtungen als Regelschieber (6, 7) ausge­ bildet und über ein Gestänge (8) miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Absperreinrichtung (6, 7) ein zusätzliches Ab­ sperrorgan (4, 5) in jeder Gaszuführleitung (1, 2) angeord­ net ist, welches mit der jeweiligen Absperreinrichtung (6, 7) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als Kolbenventil (4, 5) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine den Gaszuführleitungen (1, 2) parallel ge­ schaltete Luftzuführleitung (3) mit Durchflußregelgerät (12) aufweist, wobei die Gaszuführleitungen (10, 11) und die Luftzuführleitung (12) in einer gemeinsamen Leitung (13) vor dem Brenner (14) zusammengeführt sind.