DE3806379A1

DE3806379A1 - Process and apparatus for the combustion of a plurality of gas streams of variable composition

Info

Publication number: DE3806379A1
Application number: DE19883806379
Authority: DE
Inventors: Hubert Hoerner; Roland Dipl Ing Hourticolon; Horst-Dieter Dipl Ing Komp
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-08-31
Also published as: DE3806379C2

Abstract

By means of a process for the combustion of a plurality of gas streams of variable composition in a burner, a solution is to be created by which the combustion can be carried out without complex electrical and instrumentation equipment in only one burner without changing the burner setting or burner arrangement. This is achieved by individually feeding to the burner alternatively the gas streams having the same enthalpy flow rate. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung mehrerer Gasströme unterschiedlicher Zu sammensetzung in einem Brenner.The invention relates to a method and a device for the combustion of several gas streams of different types composition in a burner.

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.Such methods for the combustion of different ab Gas flows or the like in only one burner are known. There at the gas flows are brought together in front of the burner and the burner in a certain mixing ratio forwarded.

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.A disadvantage of this known method is that a perfect combustion is only guaranteed if a certain constant gas mixture from the individual gas stream is guaranteed. To a perfect mix To produce the gas streams is a great measurement and Control engineering effort necessary, as the measured mixture composition and accordingly must be regulated.

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.The object of the invention is to provide a solution with which combines several gas streams of different compositions without great effort in terms of measurement and control in only one burner without changing the burner setting and burner design can be burned.

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.This task is carried out with a method of the beginning recorded type solved according to the invention in that the gas flows with the same enthalpy flow alternately Burners can be fed individually.

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.It has surprisingly been found that with this method management without great effort in terms of measurement and control ver several gas streams of different composition can be burned. It is by introducing the individual gas flows with the same enthalpy current ensures that the burner when switching flame not extinguished, d. H. the range of flammable Substances per unit time in the burner remains constant, without the burner setting or burner configuration changes need to be made.

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. Depending on the composition of the gas flows, according to the inven provided that each gas flow before entering the burner is mixed with an air stream. It is each ensured that the individual gas-air Ge mix into the burner with the same enthalpy flow to step. Depending on the gas to be burned, the Burner stoichiometric, substoichiometric or above be operated stoichiometrically.

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.The invention also provides an implementation device of the method according to the invention, each with a gas supply line for each gas flow, characterized by is that in each gas supply line there is an adjustable shut-off valve device and a flow control device are arranged, the individual shut-off devices in this way are coupled that only one shut-off device device is open.

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.With this device, the method according to the invention with little effort in terms of measurement and control respectively. This is done with the help of the shut-off devices achieved that only one gas flow into the burner occurs while adjusting the flow control devices of the respective flow cross-section serve to a uniform enthalpy flow of the respective gas adjust current.

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.A preferred embodiment of the invention is characterized is characterized in that the shut-off devices as a rule slide formed and together via a linkage are connected. This embodiment is particularly one subject. The individual control slides are over the Ge rods connected in such a way that only one Shut-off device is open so that only one gas flow can enter the burner.

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.The invention also advantageously provides that in front of everyone Shut-off device still an additional shut-off device in each gas supply line is arranged, which with the ever because shut-off device is connected. About this the respective shut-off device becomes an additional shut-off device device is relieved, the gas pressure is in the shut-off state of the gas not currently to be burned is not at the Shut-off device on the shut-off device. Thus the shut-off device only when switching speaks.

Dabei sind die Absperrorgane besonders einfach als Kolben ventile ausgebildet. Diese Kolbenventile können als Doppel absperrarmatur ausgeführt sein.The shut-off devices are particularly simple as pistons valves trained. These piston valves can be double shut-off valve.

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.Finally, the invention also provides that the Vorrich air connected in parallel to the gas supply lines Feed line with flow control device, the Gas supply lines and the air supply line in one ge common line are brought together in front of the burner. Each according to the composition of the gases to be burned Air mixing necessary to supply oxygen. Are the individual flow control devices so abge true that the respective gas-air mixtures with the same enthalpy flow are fed to the burner, so that the burner flame does not go out during the switching process.

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.The invention is below with reference to the drawing explained in more detail, for example. This shows in the only one Figure a simplified process flow diagram of a plant for burning different types of gas.

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.Such a system has a gas supply line 1 , for. B. for H ₂ exhaust gas, a gas supply line 2 , z. B. for natural gas and an air supply line 3 . A shut-off element 4 is arranged in the gas feed line 1 and a shut-off element 5 in the gas feed line 2 . These shut-off devices 4 , 5 are designed as double shut-off valves with piston valves.

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.Behind the shut-off device 4 in the gas supply line 1 and behind the shut-off device 5 in the gas supply line 2 , a shut-off device 6 , 7 designed as a control slide is arranged. The control slide 6 , 7 are connected to each other via a linkage 8 such that only one control slide 6 or 7 is open, while the other ( 7 or 6 ) is closed.

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.Air is conveyed into the air supply line 3 from the environment via a pump 9 . The feed lines 1 , 2 , 3 open via a flow control device 10 , 11 , 12 in a common line 13 , which in a burner 14 , for. B. a high temperature heater is performed.

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.In an upstream process, which is not important here, exhaust gases of different composition, z. B. H ₂ exhaust gas and natural gas, which are to be burned before being released into the environment. For this purpose, the H ₂ exhaust gas is fed into the system via the gas supply line 1 and the natural gas via the gas supply line 2 .

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. If the hydrogen is to be burned first, the shut-off device 4 is open while the shut-off device 5 is closed. At the same time on the linkage 8 of the re gel slide 6 is open and the control slide 7 is closed. The hydrogen is conveyed through the flow control device 10 into the line 13 via the fittings 4 , 6 . At the same time, oxygen is pumped into line 13 by pump 9 and flow control device 12 . The flow cross sections of the flow control devices 10 , 12 are set so that a stoichiometric hydrogen-air mixture is formed in the line 13 . Via the line 13 , the mixture reaches the burner 14 , in which it is burned ver.

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.If natural gas is now to be burned, the shut-off device 5 is opened via the linkage 8 of the control slide 7 and the control slide 6 is closed. The shut-off device 4 is then closed, so that no further H ₂ exhaust gas can enter the system.

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.By this switching operation, the burner 14 is continuously supplied with gas without interruption, so that the burner flame does not go out. The flow rate of the natural gas is set via the flow control device 11 so that the natural gas-air mixture forming in the line 13 has the same enthalpy flow as the previously introduced hydrogen-air mixture. This is sicherge provides that different gas types can be burned continuously without changing the burner, without the burner flame extinguishing during the switching process.

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. If H ₂ exhaust gas is to be burned again, the shut-off device 4 is opened accordingly, via the rod 8 the control slide 7 is closed and the control slide 6 is opened and then the shut-off device 5 is closed. As a result, hydrogen in turn passes into line 13 , which in turn is led into burner 14 together with the air.

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.A prerequisite for the correct operation of the system is that the gas streams to be burned are different Only slight fluctuations in the composition Have composition, otherwise the Re Increase the gel expenditure of the system, since then, as with be knew mixed gas burnings, first the respective one Gas composition would have to be measured.

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.Of course, the invention is not based on that in the drawing illustrated embodiment limited. Further Ausge Events of the invention are possible without the Grundge thank you leave. So according to the invention Of course, procedures other and more than two Types of gas are burned. In addition, with gas mixtures appropriate composition also on mixing with air before entering the burner will.

Claims

1. A process for the combustion of several gas streams of different composition in a burner, characterized in that the gas streams are fed alternately to the burner with the same enthalpy stream.

2. The method according to claim 1, characterized, that each gas flow with before entering the burner is mixed with an air stream.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, each with a gas supply line for each gas stream, characterized in that in each gas supply line ( 1 , 2 ) a controllable shut-off device ( 6 , 7 ) and a flow control device ( 10 , 11 ) is are arranged, the individual shut-off devices ( 6 , 7 ) being coupled to one another such that only one shut-off device ( 6 , 7 ) is open at a time.

4. The device according to claim 3, characterized in that the shut-off devices as a control slide ( 6 , 7 ) forms out and are connected to one another via a linkage ( 8 ).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that before each shut-off device ( 6 , 7 ) from an additional shut-off device ( 4 , 5 ) in each gas supply line ( 1 , 2 ) is angeord net, which with the respective shut-off device ( 6 , 7 ) is connected.

6. The device according to claim 3 or one of the following, characterized in that the shut-off element is designed as a piston valve ( 4 , 5 ).

7. The device according to claim 3 or one of the following, characterized in that it has a gas supply lines ( 1 , 2 ) parallel GE connected air supply line ( 3 ) with flow control device ( 12 ), the gas supply lines ( 10 , 11 ) and the air supply line ( 12 ) are brought together in a common line ( 13 ) in front of the burner ( 14 ).