DE2325225C3 - Vorrichtung zum Abfackeln brennbarer Schachtofenabgase, insbesondere von Gichtgas bei Kupolöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Abfackeln von brennbaren Schachtofenabgasen, insbesondere von Gichtgas bei Kupolöfen geeignete Vorrichtung, die aus einem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Fackelbrenner tin! einer Ansaugöffnimg für Verbrennungsluft und Ziindbrenncrn für ein Brenngas besteht.

Als Maßnahme zur Vermeidung einer Umweltverschmutzung ist es bekannt, brennbare Abgase abzufakkeln. Die hierfür bestehenden Vorrichtungen zum Abfackeln werden auch zum Abfackeln von Gichtgasen bei Kupolofen benutzt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird die für das Verbrennen notwendige Verbrennungsluft von unten über eine Ansaugöffnung angesaugt. Von unten wird ferner über einen oder mehrere Zündbrenner ein Brenngas zum Zünden und zur Unterstützung der Verbrennung der Abgase eingeleitet. Die Zündbrenner enden dabei normalerweise in der Nähe des Gasaustritts.

Die obengenannten Schwierigkeiten treten vor allen Dingen deshalb auf, weil es sich bei den Schachtofenbzw. Kupolofenabgasen um extrem minderwertige

ίο Abgase mit einem unteren Heizwert von wenigen Kcal/Nm³ und einem Gasdruck von nur wenigen hundert mm/WS handelt, die an Wasserdampf gesättigt sind und einen hohen Gehalt von giftigem Kohlenmonoxyd aufweisen. Sowohl der niedrige Heizwert und der hohe Wasserdampfgehalt als auch der hohe Kohlenmonoxydgehalt bedingen besondere Schwierigkeiten beim Abfackeln, da der niedrige Heizwert und der hohe Wasserdampfgehalt ohne besondere Maßnahmen keine stabile Flamme zulassen, während das giftige Kohlenmonoxyd aus Gründen des Umweltschutzes vollständig verbrannt werden muß.

Aus der DDR-Patentschrift 62 026 ist ein insbesondere für Erdölbegleitgase bestimmter Hochdruck-Injektorbrenner bekannt geworden, der aus einem konischen Fackeltrichter besteht und bei dem von unten her Primärluft und Gas zugeführt werden. Dieser bekannte Brenner ist jedoch für Gase mit einem Heizwert von mehreren 1000 Kcal/Nm³ und Brenneranschlußdrücken von über 6000 kp/m² bestimmt, also für einen ganz anderen Zweck als der angemeldete Brenner.

Das gleiche gilt im Prinzip auch für einen aus der Zeitschrift »Gaswärme«, Bd. 15, Nr. 10, Oktober 1966, S. 340 bis 342, bekannten Fackelbrenner, mit dem Gase abgefackelt werden sollen, deren untere Heizwerte und Drücke ein Vielfaches der Werte von Schachtofen- und Kupolofenabgasen betragen. Insbesondere befaßt sich die Literaturstelle nut dem Problem des Abhebens bzw. Ablösens einer Flamme, d. h. mit Flammen, die vor der Auslaßöffnung liegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile beim Abwickeln zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Abgasen an Kupolofen zu schaffen, die bei geringstmöglicher Energiezufuhr ein optimales und stabiles Verbrennen der Abgase sicherstellt und im Notfall auch ein schnelles Löschen der Flamme ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß zwischen der Lage der Zündbrenner, den Abmessungen des Fackeltrichters und der Lage der Zündfront ein bestimmter Zusammenhang existiert.

Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß die Fackel der Bedingung d': d: D : h : ;i = 1 : 1, 2 bis 3 : 2 bis 6:4 bis 20:3 bis 15 genügt, wobei J der Durchmesser der koaxial in den Fackelbrenner einmündenden Einlaßöffnung für das brennbare Abgas, d der kleinste Durchmesser, Oder größte Durchmesser und h die sich zwischen dem kleinsten und dem größten Durchmesser des Fackelbrenner ergebende Höhe und .·) die sich vom kleinsten Durchmesser des I ackelbrcnners bis zur Kiimiündungsstelle des Zündbrenners in den Fackelbrenner ergebende Höhe ist.

Bei der eriinuungsgemiilkn Vorrichtung gewährleisten der Absland vom kleinsten Durchmesser des Fackelbrenner bis zur Einmiindungsslellc der Zünd-

6s brenner einerseits und die Abmessungen der Fackel selbst andererseits, daß die Verbrennungsfront stets im Bereich der Zündbrenner liegt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da eine Verbrennung angesichts des

xtrem niedrigen Heizwertes und der Wasserdampfsät-

• ng der hier in Rede stehenden Abgase nur dann

"tattfindet. wenn das Gas und die Verbrennungsluft gut

H rchmischt und das Gemisch so weit erwärmt ist, daß

Her hohe Wassergehalt für die Verbrennung unschädlich

-t und eine Reaktion von K^hlenmonoxyd und

'^.lerstoff stattfinden kann. Ein ausreichendes Durchmi-

hen der Reaktionspartner wird dabei durch das

Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Auslaßöff-

und dem kleinsten Durchmesser der Fackel h timmt während die Gemischiempenitur im wesentlihpn durch den Abstand zwischen dem kleinsten η rrhmesser des Fackelbrenners bis zur Einmündungs-Glieder Zündbrenner bestimmt wird.

I _ferner sicherzustellen, daß die Flamme nicht vom Wind ausgeblasen wird, was wegen der Minderwertigklkcies Schachtofenabgases besonders problematisch •«i muß die Flamme stets vollständig vom Kegelmantel Z* Fackelbrenners umschlossen sein, was durch den Abstad Aschen den Zündbrennern und der Austritts- *> öffnung des Fackelbrenners, d.h. durch die Differenz zwischen der Höhe des Fackelbrenners und der Höhe zw sehen dem kleineren Durchmesser des Fackeibren-„e und der Eintrittsstelle der Zündbrenner erreicht S Schließlich muß für eine vollständige Verbrennung a₅ J Kohlenmonoxyds noch sichergestellt sein, daß der Kegeiquerschnit, im Bereich des Zündbrenners voll-SSd? durch die Zündfront ausgefüllt ist. da sich indcrnfalls ein peripher Ring aus unverbranntem Abgas S3en würde, so daß unverbranntes Kohlcnmonoxyd Ss der Öffnung des Fackelbrenners austreten würde. die Zündfront den Querschnitt des Fackelkers vollständig ausfüllt, muß die Zündgekcii dem dorligcii Trichlc.durchmcsscr cm- «as durch d»_sso«ähl,_cVcrl,äl,n»™,_schcn_JS !„beiden IMn». *, FackCbrcnners und

brenners, ei

Fig.2einen Schnitt entlang der Linie H-Il der F ι g. 1.

F i g. 3 einen entsprechenden Schnitt, jedoch mit einer anderen Lochscheibenstellung.

Die erfindungsgemäße Verrichtung zum Abfackeln von brennbaren Abgasen besteht aus einem nach dem Vcnturi-Prinzip arbeitenden Fackelbrenner 1. in den seitlich Zündbrenner 2 einmünden. Am unteren tndc des Fackelbrenners ist ein Zuführrohr 31 fur das,zu verbrennende Gichtgas angeordnet. Das Zulunrrohr i ragt mit seinem dem Fackelbrenner 1 zugewandten Ende in einen Ansaugtrichter 4 des Fackelbrenners l. An seinem inneren Ende besitzt das Zufuhrrohr 3 eine Einlaßöffnung 5 für das Gichtgas. Zwischen dem Zuführrohr 3 und der Außenwandung des kegelsiumpiförmigen Trichters 4 befindet sich ein RingspaH b uDer den von unten her die zur Verbrennung der Abgase notwendige Verbrennungsluft angesaugt werden kan Zur Regelung der angesaugten Luftmenge sitzt am unteren Ende des Trichters 4 eine Reg.i.eremncmu,ng 7 die aus einer ortsfesten Ringscheibe 8 und einer drehbaren Lochscheibe 9 besteht. Beide Sehe ben 8 9 besitzen, wie aus F . g. 2 und 3 hervorgeh, Dur.hir s^ Öffnungen U und 12. die ,m wesen-liche, '"P^rm. ausgebildet sind Die Drehbarke.t de, } kann durch nicht dargeste he ^An*^ Zum Verdrehen e.gnet sich be.sp.els« useein zylinder. In der Darstellung nae:h l· g. -"ei die Scheiben 8 und 9 mit ihren Durchtriusof nun en 11 una 12 weitgehend versetz, zueinander^ so d skh g^Js nur ein vergleichsweise kleiner kelfo.m._cer >urt trittsspalt für die anzusaugende Lultmcnge t tj Jm

gen 11 und 12 wulgcntna uD

_e,„Bcr Durch.rmsqucrschnu Ι,η d.c Luf...

Luftansaugöffnung des Fackclbrcnncrs regelbar is. Die Verbrennung mit

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S cSs er„ndungsge,„»n K.ckC 22 000 N S, Cchrgas n„,»e„d,g sind. Nach den,

;iten der Verbrennung waren dann nur noch 10 bis ¹JmVSt Erdgas erforderlich. Bei den Versuchen ic ein Fackelbrenner 1 bei vier Zündbrenncrn mit ;nden Abmessungen benutzt:

d' = 840 mm.
d = 1500 mm,
D = 3000 mm.

h = 8000 mm,
a = 3000 mm.

Die gemessenen Temperaturen am Außenmantel des Fackelbrenners lassen die Verwendung von normalem Stahl zu. Gegebenenfalls kann ein Schutzanstrich mit hochtcmpcraturfcsier Farbe aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abfackeln von brennbaren Schachtofenabgasen, insbesondere von Gichtgas bei Kupolofen, bestehend aus einem nach dem Venturi-Prinzip arbeitenden Fackelbrenner mit einer Ansaugöffnung für Verbrennungsluft und Zündbrennern für ein Brenngas, dadurch gekennzeichne ι, daß die Fackel (1) der Bedingung d':d:D:h:a= 1 : 1,2 bis 3 : 2 bis 6 : 4 bis 20 : 3 bis 15 genügt, wobei (d')der Durchmesser der koaxial in den Fackelbrenner(l) einmündenden Auslaßöffnung (5) für das brennbare Abgas, (d) der kleinste Durchmesser, (D) der größte Durchmesser und (h) die sich /.wischen dem kleinsten und größten Durchmesser ergebende Höhe und (a) die sich vom kleinsten Durchmesser (d)des Fackelbrenners (1) bis zur Einmüridungsstelle der Zündbrenner (2) in den Fackelbrenner (1) ergebende Höhe ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d')der Abgasauslaßöffnung (5) dem Wert 0,2 bis 0,4 V entspricht, wobei Vdit: Durchsatzmenge des zu verbrennenden Abgases in cbm/sec ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luitansaugöffnung des Fackelbrenners(I) regelbar ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines eine zur Auslaßöffnung (5) des Abgases führende Zuführleitung (3) umgebenden Ringspaltes (6) eine mit Durchtriitsöffnungen (12) versehene Lochscheibe (9) angeordnet ist, die gegenüber einer ortsfesten, gleichfalls mit Durchtrittsöffnungen (H) versehenen Ringscheibe (8) drehbar ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (8,9) tellerförmig ausgebildet sind und daß die ortsfeste Scheibe (8) mit ihrem Innenrand am Gaszuführrohr (3) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (11, 12) in den Scheiben (8, 9) im wesentlichen trapezförmig sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Scheibe (9) durch Anschläge begrenzt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündbrenner regelbar sind.