DE4202089A1 - Gas detection, determn. and/or combustion esp. in gas explosion prevention - includes using 1 or more combustion chambers into which vapour or gas is supplied - Google Patents

Gas detection, determn. and/or combustion esp. in gas explosion prevention - includes using 1 or more combustion chambers into which vapour or gas is supplied

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Abstract

In a process and appts. for detection, concn. determination and/or combustion of one or more gases, vapours or their mixts. in combustion chambers, as described in DE3820187. The novelty is that one or more combustion chambers, into which a vapour or gas is dosed, are provided or introduced into a space in which the combustible or inert gas(es), vapour(s) or mixt(s). can enter. The dosed gas and/or vapour may comprise H2 and/or hydrocarbons, air and/or O2, explosion preventing gas or vapour, or combustible gas(es) and/or vapour(s). Combustion in the combustion chambers is pref. detected by sensors, providing signals which are computer evaluated to determine intensity and spectral compsn.. USE/ADVANTAGE - The process and appts. are esp. useful for detecting combustible gases and/or vapours, determining concn. levels relative to the upper and lower explosion limits or determining CO2 concns.. Measurements are unaffected by additional gases and/or vapours in the space, determinations of the amount of gases and/or vapours required to prevent explosion can be carried out and in-situ concn. measurements of explosion preventing gases (esp. CO2) can be carried out

Description

Es ist bekannt, daß brennbare Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampfgemische in einer Brennkammer, deren Wände aus feinmaschigen Netzen bestehen, explosionssicher in einer ansonsten brennbaren Atmosphäre verbrannt werden können (vergl. OS DE 38 20 187.9).It is known that flammable gases, vapors, gas and / or Steam mixtures in a combustion chamber, the walls of which fine-meshed networks exist, explosion-proof in one otherwise combustible atmosphere can be burned (see OS DE 38 20 187.9).

Eine Verbrennung in einer derartigen Brennkammer erfolgt nur, wenn eine brennbare Atmosphäre in der Umgebung der Brennkammer vorhanden ist.Combustion takes place in such a combustion chamber only if there is a flammable atmosphere in the vicinity of the Combustion chamber is present.

Es ist weiter bekannt, daß Konzentrationen von brennbaren Gasen in Luft unterhalb der Unteren Explosions-Grenze (UEG) meist mit Hilfe von Gas-Spürgeräten gemessen werden, die z. B. mit Propan geeicht werden. Die Anwesenheit von weiteren Gasen - wie beispielsweise chlorierte Kohlenwasserstoffe - kann die Konzentrationsmessungen erheblich beeinflussen. Aus Sicherheitsgründen wird beispielsweise im Bergbau als Grenzwert 20 % der Konzentration der UEG vorgegeben, um selbst bei größeren Meßfehlern noch einen sicheren Abstand von der UEG einzuhalten.It is also known that concentrations of flammable Gases in air below the lower explosion limit (LEL) mostly measured using gas detectors that e.g. B. be calibrated with propane. The presence of other gases - such as chlorinated Hydrocarbons - can do concentration measurements significantly affect. For security reasons for example in mining as a limit of 20% of Concentration of the LEL given to even larger ones Measurement errors still a safe distance from the UEG to adhere to.

Ein Sensor zur Bestimmung von CO2-Konzentrationen wird derzeit kommerziell nicht angeboten.A sensor for determining CO 2 concentrations is currently not commercially available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwesenheit von brennbaren Gasen, Dämpfen, Gas- und/oder Dampfgemischen nicht nur zu detektieren sondern auch den real vorliegenden Abstand von der UEG oder von der Oberen Explosions-Grenze (OEG) wesentlich genauer zu ermitteln. Ferner soll eine Bestimmung der CO2-Konzentration in einer Raumatmosphäre innerhalb bestimmter Grenzen ermöglicht werden.The invention is based on the object of not only detecting the presence of combustible gases, vapors, gas and / or steam mixtures but also of determining the real distance from the LEL or from the upper explosion limit (OEG) much more precisely. Furthermore, a determination of the CO 2 concentration in a room atmosphere should be made possible within certain limits.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine oder mehrere Brennkammern mit Wänden aus feinmaschigen Netzen als Sensor genutzt werden. Die Verbrennung wird mit geeigneten Meßfühlern wie z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand zur Feststellung der Temperaturerhöhung der Brennkammerwand detektiert. Weiter bietet sich die bei einer Verbrennung emittierte elektro­ magnetische Strahlung zum Nachweis einer aufgetretenen Verbrennung an.This object is achieved in that one or more combustion chambers with walls fine mesh networks can be used as a sensor. The Combustion is carried out using suitable sensors such as B. a temperature dependent resistance to determine the Temperature increase in the combustion chamber wall detected. Continue offers the electro emitted during a combustion magnetic radiation to detect an occurred Combustion on.

Die erforderliche Zündfähigkeit im Inneren der Brennkammer wird bei Außenkonzentrationen von brennbaren Gasen, Dämpfen, Gas- und/oder Dampfgemischen unterhalb der UEG oder oberhalb der OEG dadurch erreicht, daß eine Einspeisung eines zusätzlichen, brennbaren, dampf- oder gasförmigen Stoffes in das Innere der Brennkammer erfolgt.The required ignitability inside the Combustion chamber becomes flammable at outside concentrations Gases, vapors, gas and / or steam mixtures below reached the UEG or above the OEG in that a Feeding an additional, flammable, steam or gaseous substance inside the combustion chamber he follows.

Die Menge des - bis zum Erreichen der Zündfähigkeit in der Brennkammer - eingespeisten dampf- oder gasförmigen Stoffes bestimmt die Gesamtkonzentration in der Brennkammer und liefert ein Maß für den Abstand der Außenkonzentration von der Explosionsgrenze. The amount of - until the ignitability is reached in the combustion chamber - fed vapor or gaseous Determines the total concentration in the Combustion chamber and provides a measure of the distance of the External concentration from the explosion limit.  

Liegen außerhalb der Brennkammer brennbare Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampfgemische in Konzentrationen vor:If there are flammable gases, vapors, Gas and / or vapor mixtures in concentrations before:

  • a) unterhalb der UEG,
    dann liefert eine Einspeisung eines brennbaren dampf- oder gasförmigen Stoffes zusammen mit der vorher von außen in die Brennkammer gelangten Konzentration ein neues, brennbares Gemisch, das bei einer internen Zündung zu einer Verbrennung in der Brennkammer führt;    a) below the UEG,
    then a feed of a combustible vapor or gaseous substance together with the concentration that had previously entered the combustion chamber from the outside provides a new, combustible mixture which, when ignited internally, leads to combustion in the combustion chamber;
  • b) zwischen UEG und OEG,
    dann liefert die Einspeisung eines inertisierenden dampf- oder gasförmigen Stoffes ein Maß für den Abstand des äußeren, brennbaren Gemisches von der UEG, wenn anstelle der Beobachtung der Verbrennung die Beobachtung des Ausbleibens einer Verbrennung tritt.    b) between UEG and OEG,
    then the supply of an inerting vapor or gaseous substance provides a measure of the distance of the outer, flammable mixture from the LEL, if instead of observing the combustion there is no combustion.
  • c) oberhalb der OEG,
    dann liefert die Einspeisung von z. B. Luft in die Brennkammer ein neues, brennbares Gemisch in der Kammer.    c) above the OEG,
    then the supply of z. B. Air into the combustion chamber a new, flammable mixture in the chamber.

  • Als zusätzlich in die Brennkammer einzuspeisende Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampfgemische eignen sich, insbesondere wenn:
    • a) die Außenkonzentration der Gase, Dämpfe, Gas­ und/oder Dampf-Gemische unterhalb der Konzentration der UEG liegt,
      diejenigen brennbaren Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampfgemische, die bereits in der Umgebung der Brennkammer vorliegen oder zu erwarten sind, oder Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffe enthaltende Gemische;
    • b) die Außenkonzentration der Gase, Dämpfe, Gas­ und/oder Dampf-Gemische zwischen der Konzentration der UEG und der OEG liegt,
      inertisierende Gase oder Dämpfe wie Edelgase, N2, CO2, H2O-Dampf etc.;
    • c) die Außenkonzentration der Gase, Dämpfe, Gas­ und/oder Dampf-Gemische oberhalb der Konzentration der UEG liegt,
      Sauerstoff enthaltende Gase oder Dämpfe wie z. B. Luft oder andere Sauerstoff liefernde Stoffe.
    Die erforderliche Menge des einzuspeisenden dampf- oder gasförmigen Stoffes wird als ein Maß für den Abstand von der jeweiligen Explosionsgrenze herangezogen. Die Dosierung bei der Eingabe kann - z. B. zur besseren Reproduzierbarkeit - elektronisch gesteuert und kontrolliert erfolgen. Eine fest vorgegebene Dosierung läßt sich z. B. durch Venturi-Düsen in den Zuleitungen zur Brennkammer erreichen.Messungen unterschiedlicher Konzentrationen außerhalb der Brennkammer können durch Variation der Dosierung des dampf- oder gasförmigen Stoffes in einer Brennkammer oder mit mehreren Brennkammern mit jeweils unterschiedlicher Dosierung erfolgen.Dabei lassen sich die Bereiche der Außenkonzentrationen
    unterhalb der UEG mit unter a)
    zwischen UEG und OEG mit unter b)
    oberhalb der OEG mit unter c)
    aufgeführten Gasen, Dämpfen, Gas- und/oder Dampfgemischen erfassen.Die Ermittlung der Konzentration eines im Raum befindlichen Inertgases oder -Dampfes in bestimmten Grenzen erfolgt mit Hilfe eines eingespeisten brennbaren dampf- oder gasförmigen Stoffes. Bei unterschiedlichen Konzentrationen des Inertgases oder -Dampfes erfolgt der Verlust der Zündfähigkeit des neu entstehenden Gemisches in der Brennkammer ebenfalls bei unterschiedlichen Konzentrationen des eingespeisten, brennbaren Stoffes. Als Anzeige dient das ausbleibende Signal der nicht mehr auftretenden Verbrennung. Für den Fall einer Beschädigung der Zufuhrleitungen für den dampf- oder gasförmigen Stoff können Absperreinrichtungen wie z. B. mit Eigenmedium betätigte Ventile ein unerwünschtes Austreten des dampf- oder gasförmigen Stoffes in die übrige Raumatmosphäre verhindern.Wesentliche Vorteile der Erfindung sind:
    • - Störungen oder Verfälschungen der Konzentrationsmessungen oder des Abstandes von den Explosionsgrenzen durch zusätzliche Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampf-Gemische in der Raumatmosphäre treten nicht mehr auf;
    • - bei Konzentrationen im explosionsfähigen Bereich in einem Raum außerhalb der Brennkammern ist eine Aussage möglich, welche Mengen inertisierender dampf- oder gasförmiger Stoffe für eine Inertisierung des Raumes ausreichend sind;
    • - die Konzentrationsmessung eines inertiserenden Gases oder Dampfes - insbesondere CO2 - ist vor Ort möglich.
    Suitable gases, vapors, gas and / or steam mixtures to be additionally fed into the combustion chamber are particularly suitable if:
    • a) the external concentration of the gases, vapors, gas and / or steam mixtures is below the concentration of the LEL,
      those combustible gases, vapors, gas and / or vapor mixtures which already exist or are to be expected in the vicinity of the combustion chamber, or mixtures containing hydrogen and / or hydrocarbons;
    • b) the external concentration of the gases, vapors, gas and / or steam mixtures lies between the concentration of the LEL and the LEL,
      inerting gases or vapors such as noble gases, N 2 , CO 2 , H 2 O vapor, etc .;
    • c) the external concentration of the gases, vapors, gas and / or steam mixtures is above the concentration of the LEL,
      Gases or vapors containing oxygen such as e.g. B. air or other oxygen-providing substances.
    The required amount of the vapor or gaseous substance to be fed in is used as a measure of the distance from the respective explosion limit. The dosage when entering - e.g. B. for better reproducibility - electronically controlled and controlled. A fixed dosage can be z. B. Measurements of different concentrations outside the combustion chamber can be carried out by varying the dosage of the vapor or gaseous substance in one combustion chamber or with several combustion chambers with different doses in each case
    below the UEG with under a)
    between UEG and OEG with under b)
    above the OEG with under c)
    The gases, vapors, gas and / or vapor mixtures listed are determined. The concentration of an inert gas or vapor in the room is determined within certain limits with the aid of a combustible vapor or gaseous substance that is fed in. With different concentrations of the inert gas or vapor, the ignitability of the newly formed mixture in the combustion chamber is also lost at different concentrations of the combustible material fed in. The missing signal of the combustion no longer occurring serves as a display. In the event of damage to the supply lines for the vapor or gaseous substance shut-off devices such. B. Valves operated with own medium prevent undesired escape of the vaporous or gaseous substance into the rest of the room atmosphere. Essential advantages of the invention are:
    • - Disturbances or falsifications of the concentration measurements or the distance from the explosion limits due to additional gases, vapors, gas and / or steam mixtures in the room atmosphere no longer occur;
    • - At concentrations in the potentially explosive area in a room outside the combustion chambers, it is possible to state which amounts of inerting vapor or gaseous substances are sufficient for inerting the room;
    • - The concentration measurement of an inertizing gas or vapor - especially CO 2 - is possible on site.

Claims (10)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung, Konzentrationsbestimmung und/oder Verbrennung eines oder mehrerer Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampf-Gemische in Brennkammern gem. OS DE 38 20 187 A1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Raumes, in dem brennbare oder inerte Gase, Dämpfe, Gas- und/oder Dampf-Gemische auftreten können, eine oder mehrere Brennkammern vorhanden sind oder eingebracht werden, in die ein dampf- oder gasförmiger Stoff dosiert eingespeist wird.1. Method and device for detecting, determining the concentration and / or burning one or more gases, vapors, gas and / or steam mixtures in combustion chambers acc. OS DE 38 20 187 A1, characterized in that within a room in which combustible or inert gases, vapors, gas and / or steam mixtures can occur, one or more combustion chambers are present or are introduced into which a vapor or gaseous substance is metered in. 2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brennkammer in Zeitabständen unterschiedliche, dosierte Mengen des dampf- oder gasförmigen Stoffes eingespeist werden, wobei die Zufuhr des dampf- oder gasförmigen Stoffes kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt.2. The method and device according to claim 1, characterized in that into the combustion chamber at different intervals, dosed quantities of the vapor or gaseous substance be fed, the supply of steam or gaseous substance continuously or done discontinuously. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff aus einem oder mehreren Gasen, Dämpfen, Gas- und/oder Dampf- Gemischen besteht. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the vapor or gaseous substance from one or several gases, vapors, gas and / or steam Mixtures exists.   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff ganz oder teilweise mit den außerhalb der Brennkammer auftretenden Gasen Dämpfen, Gas- und/oder Dampf-Gemischen übereinstimmt, wobei die zugegebene Menge des dampf- oder gasförmigen Stoffes so dosiert wird, daß innerhalb der Brennkammer ein neues, brennbares Gemisch entsteht.4. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the vapor or gaseous substance in whole or in part with the gases occurring outside the combustion chamber Vapors, gas and / or steam mixtures matches, the added amount of steam or gaseous substance is dosed so that within a new, flammable mixture in the combustion chamber arises. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff ganz oder teilweise aus Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen besteht.5. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the vapor or gaseous substance in whole or in part consists of hydrogen and / or hydrocarbons. 6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff ganz oder teilweise aus Luft und/oder Sauerstoff besteht oder Sauerstoff in der Brennkammer freisetzt, und die zugegebene Menge des dampf- oder gasförmigen Stoffes so dosiert wird, daß innerhalb der Brennkammer ein neues, brennbares Gemisch entsteht.6. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the vapor or gaseous substance in whole or in part consists of air and / or oxygen or oxygen releases in the combustion chamber, and the added Amount of the vapor or gaseous substance dosed in this way that a new, combustible mixture is formed. 7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff ganz oder teilweise aus einem inertisierenden Gas oder Dampf besteht, und die zugegebene Menge des dampf- oder gasförmigen Stoffes so dosiert wird, daß innerhalb der Brennkammer ein neues, nicht brennbares Gemisch entsteht.7. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the vapor or gaseous substance in whole or in part consists of an inertizing gas or steam, and  the amount of vapor or gaseous added Substance is dosed so that within the Combustion chamber a new, non-flammable mixture arises. 8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampf- oder gasförmige Stoff ganz oder teilweise aus brennbaren Gasen, Dämpfen, Gas- und/oder Dampf- Gemischen besteht, die einen großen brennbaren Bereich - wie geeigneterweise Wasserstoff-Luft- Gemische - aufweisen.8. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the vapor or gaseous substance in whole or in part from flammable gases, vapors, gas and / or steam Mixtures exist that are large flammable Range - how suitably hydrogen-air- Mixtures - have. 9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennung in der Brennkammer durch Sensoren detektiert wird, deren Signale in Bezug auf ihre Intensität und ihre spektrale Zusammensetzung rechnergestützt ausgewertet werden.9. The method and device according to claim 1, 2 and 3, characterized in that combustion in the combustion chamber by sensors is detected, the signals related to their Intensity and their spectral composition be evaluated with computer support. 10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Zufuhrleitungen, durch die der dampf- oder gasförmige Stoff in die Brennkammer eingespeist wird, Einrichtungen zur Begrenzung der Durchflußrate wie geeigneterweise Venturidüsen und/oder redundante und/oder diversitäre Absperreinrichtungen enthalten, wobei die Absperreinrichtungen zweckdienlicherweise elektrisch und/oder durch das Eigenmedium betätigt werden.10. The method and device according to claim 1, 2 and 3, characterized in that Supply lines through which the vaporous or gaseous Substance is fed into the combustion chamber, Flow rate limiting devices such as suitably venturi and / or redundant and / or contain various shut-off devices, the shut-off devices expediently  actuated electrically and / or by the own medium will.
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