EP0645585A2 - Water seal and its method of operation - Google Patents

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EP0645585A2
EP0645585A2 EP94113810A EP94113810A EP0645585A2 EP 0645585 A2 EP0645585 A2 EP 0645585A2 EP 94113810 A EP94113810 A EP 94113810A EP 94113810 A EP94113810 A EP 94113810A EP 0645585 A2 EP0645585 A2 EP 0645585A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
immersion
gas
flow
annular space
Prior art date
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EP94113810A
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German (de)
French (fr)
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EP0645585B1 (en
EP0645585A3 (en
Inventor
Sebastian Dr. Dipl.-Ing. Muschelknautz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP0645585A2 publication Critical patent/EP0645585A2/en
Publication of EP0645585A3 publication Critical patent/EP0645585A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
    • F23G7/085—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks in stacks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for operating immersion in front of flare systems or in front of exhaust gas burnings, a gas stream being introduced into the immersion via an immersion pipe immersed in a liquid, and immersion.
  • the present invention is therefore based on the object of demonstrating a method of the type mentioned at the outset and immersion which prevent liquid discharge from the immersion by almost 100% separation of the liquid in the immersion. In addition, pulsation of the gas flow is to be effectively prevented.
  • This backflow is achieved through hydrostatic pressure build-up in the plenum.
  • circulation of the liquid is maintained within the immersion via the flow of the liquid entrained by the gas flow and via a backflow into the accumulated liquid.
  • This procedure has the advantage that the liquid circulation (circulation) regulates itself.
  • This is advantageously accomplished in that the liquid strands flow into an outer annular space of the immersion, the liquid flowing from there into a storage space and from the storage space via at least one refill opening, preferably a refill tube, into an inner annular space, where the gas flow through the immersion tube counteracts the liquid is led. Due to its inertia, a liquid circulation operated in this way effectively prevents oscillation of the liquid level in the inner and outer annular space and thus prevents pulsating gas discharge from the immersion associated with the vibrations of the liquid level in the two annular spaces.
  • Baffles are advantageously used as internals that generate streaks of liquid.
  • the strands of liquid can be generated by several rows of deflector plates, preferably by two rows.
  • the rows of deflector plates should be staggered in the vertical direction, so that the strands of liquid from the first flow deflector plates meet the deflector plates of the row of deflector plates arranged below.
  • the gas flow is directed against the pent-up liquid via a dip tube end formed with a sawtooth profile.
  • a swirl flow can be generated by a helical toothing of the saw teeth of the dip tube end. This can support the subsequent separation of the gaseous and liquid phases.
  • the immersion is operated in such a way that a loading of the gas / liquid flow, i.e. a ratio of the mass of the liquid to the mass of the gas, between 3 and 5 occurs.
  • the immersion according to the invention is characterized by a centrally and vertically arranged immersion tube, an inner annular space arranged around the lower immersion tube end, which is delimited on the outside by a guide tube projecting over the lower immersion tube end, one at an angle of 70 to 110 °, preferably perpendicular to Immersion tube arranged baffle screen with a deflector collar arranged at its outer end at an angle of 70 to 110 °, preferably 90 °, on which internals producing fluid streaks are attached, and a collecting space which is fluidically connected to the inner annular space and which is directed outwards from the outer jacket of the immersion is limited.
  • the immersion according to the invention is characterized by a relatively simple construction which enables any person skilled in the art to design the immersion for a special application without any problems.
  • the pressure loss during immersion can be calculated or estimated particularly well in the case of a specific gas flow and liquid load. This can significantly increase the safety of the system.
  • the internals consist of symmetrically arranged deflector plates.
  • the deflector plates are preferably roof-shaped, i.e. in the form of an upside down "V", with an angle of 15 to 90 °, preferably 20 to 40 °.
  • V upside down
  • the advantages of immersion described above result when the lower end of the immersion tube has a sawtooth profile. As already mentioned, the saw teeth can be arranged obliquely to generate a swirl flow.
  • the inner annular space is fluidly connected to the collecting space on its inside by at least one refill opening, preferably a centrally arranged refill tube.
  • a centrally arranged refill tube When using a centrally arranged refill pipe, this should limit the inner annulus on the inside.
  • the diameter of the refill opening or the refill tube advantageously has 20 to 50%, preferably 30 to 40%, of the diameter of the dip tube.
  • the inner annular space and the collecting space are not connected directly via the refill opening (s) or the refill tube (s), but rather the refill opening (s) or the refill tube (s) is / are in an intermediate wall is installed which, together with the guide tube, delimits a storage space which has openings to an outer annular space, ie the collecting space is divided into an outer annular space and a storage space.
  • This can be accomplished, for example, by extending the guide tube to the base of the immersion. In this way, the increased vibration damping can more effectively prevent the risk of vibrations occurring in the liquid during immersion. Openings between the storage space and the outer annular space in the form of slots or rows of holes arranged in the lower region of the storage space have proven particularly suitable.
  • the total area of the openings in the guide tube is advantageously 1 to 5 times the cross-sectional area of the refill opening (s) or the refill tube (s).
  • the refill opening (s) or the refill tube (s) in particular acts as an attenuator for vibrations of the liquid in the inner and outer annular space.
  • a gas flow 1 is introduced into the immersion via a centrally and vertically arranged dip tube 2.
  • the pressure in the gas flow 1 keeps the liquid in the inner annular space 4 at a medium gas load at a liquid level which is below the liquid level in the outer annular space 10.
  • the gas flow 1 is deflected by 180 ° between the saw teeth 3 of the dip tube end, liquid being entrained and ejected from the inner annular space 4.
  • the liquid flows partially upwards under the action of the slightly rotating gas flow 15 as a wall film along the guide tube 8. Liquid drops are absorbed by the gas flow, a gas / liquid flow being formed. This strikes at high speed the baffle screen 12 arranged perpendicular to the immersion tube 2, which is equipped with a deflecting collar 13 which is attached to the outer end of the baffle screen and is arranged parallel to the immersion tube 2. On the inside of the deflector collar 13, deflector plates 14 are mounted in two rows. The flow is deflected by the impact screen 12 and the deflecting collar 13 by approximately 180 °, as a result of which a liquid film is formed. The liquid film is divided into individual liquid strands by the deflector plates 14 acting as flow dividers.
  • the gas can escape from the immersion almost unhindered with little pressure loss and without entraining liquid (17).
  • the strands of liquid flow (16) due to the effect of gravitation and due to the conservation of momentum, into the liquid dammed up in the outer annular space 10, the liquid strands flowing off essentially via the outer jacket 9 of the immersion into the liquid of the outer annular space 10.
  • the phase separation that has already taken place enables an almost pulsation-free operation of the diving.
  • the liquid reaches the storage space 6 from the outer annular space 10 via the slots 11 provided at the lower end of the guide tube 8. This is delimited at the top by the intermediate wall 7, the liquid flowing from the storage space 6 via the refill tube 5 into the inner annular space 4.
  • the outer annular space 10 and the storage space 6 are closed at the bottom by the bottom wall 18.

Abstract

As a rule, water seals are installed in front of excess gas burners or in front of waste gas burners. They are intended to serve as flashback arresters but also as a pressure barrier. Previously known water seals fulfil this double function only partially or unsatisfactorily as, during operation, as a result of fluctuations of the state of the liquid level inside the water seal, there are gas pulses or liquid discharge from the water seal. According to the invention, the liquid is discharged upwards (15) from an inner annular space (4) by the gas flowing through. The discharged liquid is separated by an impact screen (12) with a deflecting collar (13), the liquid striking it being deflected downwards. A liquid film which is created in the process is divided into strands by deflecting sheets (14). In the intermediate spaces between the liquid strands, the gas can escape (17) unhindered upwards from the water seal without significant quantities of liquid being taken along. The liquid (16) running off from the deflecting sheets (14) is collected in an outer annular space (10). The liquid can flow back from the outer annular space (10) via at least one backfilling opening (5) into the inner annular space (4), a constant liquid circulation being achieved. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Tauchung vor Fackelsystemen bzw. vor Abgasverbrennungen, wobei ein Gasstrom über ein in eine Flüssigkeit getauchtes Tauchrohr in die Tauchung eingeleitet wird, sowie eine Tauchung.The invention relates to a method for operating immersion in front of flare systems or in front of exhaust gas burnings, a gas stream being introduced into the immersion via an immersion pipe immersed in a liquid, and immersion.

Üblicherweise werden vor Fackeln bzw. vor Abgasverbrennungen aus sicherheitstechnischen Gründen Tauchungen installiert. Die Tauchungen haben dabei eine Doppelaufgabe zu erfüllen. Sie dienen zum einen als Flammenrückschlagsicherung, zum anderen aber auch als Drucksperre. Bisher bekannte Tauchungen erfüllen diese Doppelfunktion nur teilweise und in unbefriedigender Weise, da es beim Betrieb durch Standschwankungen des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Tauchung zu Gaspulsationen bzw. zum Auswurf von Flüssigkeit aus der Tauchung kommt. Der Flüssigkeitsauswurf ist unerwünscht, da hierbei Flüssigkeit, in der Regel Wasser, zur Fackel gelangt und die Verbrennung beeinträchtigt. Die Druckhaltung durch die Tauchung als Drucksperre ist notwendig, damit kein Sauerstoff in die Anlage vor der Tauchung eintreten kann. Bei den bekannten Tauchungen treten Gaspulsationen auf, die die Verbrennung in der Fackel bzw. in einem Ofen erheblich stören und die Betriebssicherheit der Anlage in Frage stellen.For safety reasons, immersions are usually installed before torches or exhaust gas burns. The dives have to fulfill a double task. On the one hand they serve as flame arrester, but on the other hand they act as a pressure lock. Previously known dives only partially and unsatisfactorily perform this double function, since gas fluctuations or ejection of liquid from the dipping occurs during operation due to fluctuations in the level of the liquid during the dipping. Ejection of liquid is undesirable because it causes liquid, usually water, to reach the torch and affect combustion. The pressure maintenance by diving as a pressure lock is necessary so that no oxygen can enter the system before diving. In the known dips, gas pulsations occur which considerably disturb the combustion in the torch or in an oven and question the operational safety of the system.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Tauchung aufzuzeigen, die einen Flüssigkeitsaustrag aus der Tauchung durch eine nahezu 100 %ige Abscheidung der Flüssigkeit in der Tauchung verhindern. Außerdem soll eine Pulsation des Gasstroms wirksam unterbunden werden.The present invention is therefore based on the object of demonstrating a method of the type mentioned at the outset and immersion which prevent liquid discharge from the immersion by almost 100% separation of the liquid in the immersion. In addition, pulsation of the gas flow is to be effectively prevented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Betrieb der Tauchung die folgenden Verfahrensschritte eingehalten werden:

  • a) Der Gasstrom wird durch die aufgestaute Flüssigkeit mit einer Umkehr der Strömungsrichtung um 160 bis 200°, vorzugsweise um 180°, umgelenkt, wobei ein Teil der Flüssigkeit durch die Gasströmung mitgerissen wird und Gas und Flüssigkeit verwirbelt werden.
  • b) Die resultierende Gas/Flüssigkeitsströmung wird gegen einen Prallschirm mit Abweiskragen geführt und erfährt an diesen eine Umlenkung der Strömungsrichtung um 140 bis 200°, vorzugsweise um 180°.
  • c) Durch die Umlenkung der Strömungsrichtung bildet sich ein Flüssigkeitsfilm aus.
  • d) Der Flüssigkeitsfilm wird durch Einbauten in einzelne Flüssigkeitssträhnen aufgespalten.
  • e) Die Flüssigkeitssträhnen fließen in einen Sammelraum der Tauchung ab, während das Gas bei erneuter Umkehr der Strömungsrichtung durch die Zwischenräume zwischen den Flüssigkeitssträhnen nach oben abströmt.
This object is achieved in that the following process steps are followed during operation of the immersion:
  • a) The gas flow is deflected by the pent-up liquid with a reversal of the direction of flow by 160 to 200 °, preferably by 180 °, part of the liquid being entrained by the gas flow and gas and liquid being swirled.
  • b) The resulting gas / liquid flow is guided against an impact screen with a deflection collar and undergoes a deflection of the flow direction by 140 to 200 °, preferably by 180 °.
  • c) A deflection of the flow direction forms a liquid film.
  • d) The liquid film is split up into individual strands of liquid.
  • e) The strands of liquid flow into a collecting space of the immersion, while the gas flows upward through the spaces between the strands of liquid when the flow direction is reversed again.

Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß trotz der verhältnismäßig einfachen Betriebsweise der Tauchung eine nahezu vollständige Abscheidung der Flüssigkeit vom Gasstrom zur Fackel bzw. zur Abgasverbrennung erreicht werden kann. Die Abscheidung der Flüssigkeit wird im wesentlichen durch das Umlenken der Strömung erzielt. Dabei entsteht ein Flüssigkeitsfilm, der in einzelne Flüssigkeitssträhnen aufgespalten wird, damit die Flüssigkeit nicht erneut durch das nach oben abströmende Gas zerstäubt wird. Dabei wird zur Erhöhung des Abscheidegrades ausgenutzt, daß die einzelnen Flüssigkeitssträhnen in der Gasströmung mitgeführte Tropfen aufnehmen und ansammeln können, während gleichzeitig durch den Zwischenraum zwischen Flüssigkeitssträhnen die Gasströmung nach oben aus der Tauchung abströmen kann, ohne in nennenswertem Maße Flüssigkeit aus der Tauchung auszutragen.Surprisingly, it has been shown that, despite the relatively simple operation of the immersion, an almost complete separation of the liquid from the gas stream to the flare or to the exhaust gas combustion can be achieved. The separation of the liquid is essentially achieved by redirecting the flow. This creates a liquid film that is split into individual strands of liquid so that the liquid is not atomized again by the gas flowing upwards. To increase the degree of separation, use is made of the fact that the individual strands of liquid can pick up and collect droplets entrained in the gas flow, while at the same time the gas flow can flow upward out of the immersion through the space between the liquid strands without discharging any significant amount of liquid from the immersion.

Beim Betreiben der Tauchung sollte beachtet werden, daß über einen bestimmten Zeitraum hinweg die Menge an Flüssigkeit aus dem Sammelraum abgezogen wird, die über die Gasströmung aus der aufgestauten Flüssigkeit ausgeworfen wird. Gleichzeitig muß, um die Drucksperre wirksam aufrechtzuerhalten, eine gleichgroße Menge Flüssigkeit in den aufgestauten Bereich unterhalb des Tauchrohrs eingeleitet werden.When operating the immersion, it should be noted that the amount of liquid that is ejected from the accumulated liquid via the gas flow is withdrawn from the collecting space over a certain period of time. At the same time, in order to effectively maintain the pressure lock, an equal amount of liquid must be introduced into the pent-up area below the dip tube.

Diese Rückströmung wird durch hydrostatischen Druckaufbau im Sammelraum erreicht.This backflow is achieved through hydrostatic pressure build-up in the plenum.

Mit Vorteil wird innerhalb der Tauchung über die Strömung der durch die Gasströmung mitgerissenen Flüssigkeit und über eine Rückströmung in die aufgestaute Flüssigkeit ein Umlauf der Flüssigkeit aufrechterhalten.Advantageously, circulation of the liquid is maintained within the immersion via the flow of the liquid entrained by the gas flow and via a backflow into the accumulated liquid.

Diese Verfahrensführung hat den Vorteil, daß sich der Flüssigkeitsumlauf (Zirkulation) selbst regelt. Vorteilhafterweise wird dies dadurch bewerkstelligt, daß die Flüssigkeitssträhnen in einen äußeren Ringraum der Tauchung abfließen, wobei die Flüssigkeit von dort in einen Speicherraum und vom Speicherraum über mindestens eine Rückfüllöffnung, bevorzugt ein Rückfüllrohr, in einen inneren Ringraum strömt, wo die Gasströmung durch das Tauchrohr gegen die Flüssigkeit geführt wird. Ein so betriebener Flüssigkeitsumlauf verhindert durch seine Massenträgheit wirksam ein Schwingen des Flüssigkeitsspiegels im inneren und äußeren Ringraum und unterbindet damit einen mit den Schwingungen der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Ringräumen verbundenen pulsierenden Gasaustrag aus der Tauchung.This procedure has the advantage that the liquid circulation (circulation) regulates itself. This is advantageously accomplished in that the liquid strands flow into an outer annular space of the immersion, the liquid flowing from there into a storage space and from the storage space via at least one refill opening, preferably a refill tube, into an inner annular space, where the gas flow through the immersion tube counteracts the liquid is led. Due to its inertia, a liquid circulation operated in this way effectively prevents oscillation of the liquid level in the inner and outer annular space and thus prevents pulsating gas discharge from the immersion associated with the vibrations of the liquid level in the two annular spaces.

Mit Vorteil werden als Flüssigkeitssträhnen erzeugende Einbauten Abweisbleche eingesetzt. Die Flüssigkeitssträhnen können dabei durch mehrere Reihen von Abweisblechen, bevorzugterweise durch zwei Reihen, erzeugt werden. Die Reihen von Abweisblechen sollten dabei in vertikaler Richtung versetzt angeordnet sein, so daß die Flüssigkeitssträhnen von den zuerst angeströmten Abweisblechen auf die Abweisbleche der darunter angeordneten Reihe von Abweisblechen treffen.Baffles are advantageously used as internals that generate streaks of liquid. The strands of liquid can be generated by several rows of deflector plates, preferably by two rows. The rows of deflector plates should be staggered in the vertical direction, so that the strands of liquid from the first flow deflector plates meet the deflector plates of the row of deflector plates arranged below.

Dies wird dadurch erreicht, daß die an einer in Strömungsrichtung ersten bis vorletzten Reihe von Abweisblechen entstehenden Flüssigkeitssträhnen auf die in Strömungsrichtung nachfolgende Reihe von Abweisblechen geführt wird. Das bewirkt eine gute Trennung der flüssigen von der gasförmigen Phase bei geringer Reibung und gewährleistet einen hohen Abscheidegrad in der Tauchung bei einem relativ niedrigen Druckverlust.This is achieved in that the strands of liquid formed on a first to penultimate row of deflector plates in the direction of flow are guided onto the row of deflector plates that follow in the flow direction. This results in a good separation of the liquid from the gaseous phase with low friction and ensures a high degree of separation in the immersion with a relatively low pressure drop.

In Weiterbildung der Erfindung wird der Gasstrom über ein mit einem Sägezahnprofil ausgebildetes Tauchrohrende gegen die aufgestaute Flüssigkeit geleitet. Der Vorteil dieser Verfahrensführung wird deutlich, wenn zunächst die Funktionsweise der Tauchung bei unterschiedlich starken Gasströmungen betrachtet wird. Ohne Gasströmung (in Ruhe und ohne Vordruck) stellt sich im inneren und äußeren Ringraum ein gleicher Flüssigkeitsspiegel ein. Bei beginnender und leichter Gasströmung wird der Spiegel im inneren Ringraum abgesenkt, bis die ersten Gasblasen aus den Ecken der Sägezähne austreten können. Durch das Volumen der aufsteigenden Gasblasen steigt der Gemischspiegel im inneren Ringraum über die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im äußeren Ringraum an. Bei einer mittleren Gasbelastung, bei der die Tauchung betrieben werden sollte, wird ein großer Teil der Flüssigkeit aus dem inneren Ringraum in den äußeren Ringraum verdrängt, wobei durch den hydrostatischen Druck im äußeren Ringraum die Flüssigkeit durch die Rückfüllöffnung(en) in den inneren Ringraum zurückfließt. Dabei stellt sich ein pulsationsfreier Betrieb ein. Oberhalb einer maximalen Gasbelastung schließlich ist der Staudruck des Gases an der bzw. den Rückfüllöffnung(en) so groß, daß die umlaufende Flüssigkeit gestaut wird und nicht mehr durch die Rückfüllöffnung(en) in den inneren Ringraum zurückfließen kann. Das Gas kann dann ohne Flüssigkeit und mit geringem Druckverlust durch die Tauchung strömen. Durch die Sägezähne am Tauchrohrende wird also erreicht, daß bei relativ kleinen Gasbelastungen bereits ein Betriebszustand einer mittleren Gasbelastung erreicht wird, bei welcher der Flüssigkeitsspiegel im äußeren Ringraum über dem des inneren Ringraumes steht.In a further development of the invention, the gas flow is directed against the pent-up liquid via a dip tube end formed with a sawtooth profile. The advantage of this procedure becomes clear when the operation of the immersion with differently strong gas flows is first considered. Without gas flow (at rest and without pre-pressure) arises inside and outside Annulus an equal liquid level. When the gas flow begins and flows gently, the mirror in the inner annulus is lowered until the first gas bubbles can emerge from the corners of the saw teeth. Due to the volume of the rising gas bubbles, the mixture level in the inner annulus rises above the height of the liquid level in the outer annulus. At a medium gas load at which the immersion should be carried out, a large part of the liquid is displaced from the inner annular space into the outer annular space, the liquid flowing back through the filling opening (s) into the inner annular space due to the hydrostatic pressure in the outer annular space . This ensures pulsation-free operation. Finally, above a maximum gas load, the dynamic pressure of the gas at the refill opening (s) is so great that the circulating liquid is stowed and can no longer flow back into the inner annular space through the refill opening (s). The gas can then flow through the immersion without liquid and with little pressure loss. By means of the saw teeth at the end of the dip tube, it is achieved that, with relatively small gas loads, an operating state of a medium gas load is already reached, in which the liquid level in the outer annular space is above that of the inner annular space.

Durch eine Schrägverzahnung der Sägezähne des Tauchrohrendes kann eine Drallströmung erzeugt werden. Dadurch kann die anschließende Auftrennung der gasförmigen und flüssigen Phase unterstützt werden.A swirl flow can be generated by a helical toothing of the saw teeth of the dip tube end. This can support the subsequent separation of the gaseous and liquid phases.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Tauchung so betrieben, daß eine Beladung der Gas/Flüssigkeitsströmung, d.h. ein Verhältnis von Masse der Flüssigkeit zur Masse des Gases, zwischen 3 und 5 auftritt.In a further embodiment of the method according to the invention, the immersion is operated in such a way that a loading of the gas / liquid flow, i.e. a ratio of the mass of the liquid to the mass of the gas, between 3 and 5 occurs.

Die erfindungsgemäße Tauchung ist gekennzeichnet durch ein zentral und vertikal angeordnetes Tauchrohr, einen um das untere Tauchrohrende angeordneten inneren Ringraum, der nach außen durch ein über das untere Tauchrohrende ragendes Führungsrohr begrenzt ist, einen unter einem Winkel von 70 bis 110°, vorzugsweise senkrecht, zum Tauchrohr angeordneten Prallschirm mit einem an dessen äußeren Ende unter einem Winkel von 70 bis 110°, vorzugsweise 90°, angeordneten Abweiskragen, auf dem Flüssigkeitssträhnen erzeugende Einbauten angebracht sind, und einen mit dem inneren Ringraum strömungstechnisch verbundenen Sammelraum, der nach außen vom Außenmantel der Tauchung begrenzt wird.The immersion according to the invention is characterized by a centrally and vertically arranged immersion tube, an inner annular space arranged around the lower immersion tube end, which is delimited on the outside by a guide tube projecting over the lower immersion tube end, one at an angle of 70 to 110 °, preferably perpendicular to Immersion tube arranged baffle screen with a deflector collar arranged at its outer end at an angle of 70 to 110 °, preferably 90 °, on which internals producing fluid streaks are attached, and a collecting space which is fluidically connected to the inner annular space and which is directed outwards from the outer jacket of the immersion is limited.

Die erfindungsgemäße Tauchung zeichnet sich durch eine relativ einfache Bauweise aus, die es jedem Fachmann problemlos ermöglicht, die Tauchung für einen speziellen Anwendungsfall auszulegen. Insbesondere kann dabei besonders gut der Druckverlust der Tauchung bei einer bestimmten Gasströmung und Flüssigkeitsbeladung berechnet bzw. abgeschätzt werden. Damit läßt sich die Sicherheit der Anlage wesentlich erhöhen.The immersion according to the invention is characterized by a relatively simple construction which enables any person skilled in the art to design the immersion for a special application without any problems. In particular, the pressure loss during immersion can be calculated or estimated particularly well in the case of a specific gas flow and liquid load. This can significantly increase the safety of the system.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tauchung bestehen die Einbauten aus symmetrisch angeordneten Abweisblechen. Bevorzugt sind die Abweisbleche dachförmig, d.h. in Form eines auf den Kopf gestellten "V", mit einem Winkel von 15 bis 90°, vorzugsweise 20 bis 40°, ausgebildet. Die oben beschriebenen Vorteile der Tauchung ergeben sich, wenn das untere Ende des Tauchrohres ein Sägezahnprofil aufweist. Wie bereits erwähnt, können die Sägezähne zur Erzeugung einer Drallströmung schräg angeordnet sein.In the embodiment of the immersion according to the invention, the internals consist of symmetrically arranged deflector plates. The deflector plates are preferably roof-shaped, i.e. in the form of an upside down "V", with an angle of 15 to 90 °, preferably 20 to 40 °. The advantages of immersion described above result when the lower end of the immersion tube has a sawtooth profile. As already mentioned, the saw teeth can be arranged obliquely to generate a swirl flow.

In der erfindungsgemäßen Tauchung wird der innere Ringraum auf seiner Innenseite durch zumindest eine Rückfüllöffnung, vorzugsweise ein zentral angeordnetes Rückfüllrohr, mit dem Sammelraum strömungstechnisch verbunden. Bei der Verwendung eines zentral angeordneten Rückfüllrohres sollte dieses den inneren Ringraum auf seiner Innnenseite begrenzen.In the immersion according to the invention, the inner annular space is fluidly connected to the collecting space on its inside by at least one refill opening, preferably a centrally arranged refill tube. When using a centrally arranged refill pipe, this should limit the inner annulus on the inside.

Mit Vorteil weist dabei der Durchmesser der Rückfüllöffnung bzw. des Rückfüllrohres 20 bis 50 %, vorzugsweise 30 bis 40 %, des Durchmessers des Tauchrohres auf.The diameter of the refill opening or the refill tube advantageously has 20 to 50%, preferably 30 to 40%, of the diameter of the dip tube.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tauchung sind der innere Ringraum und der Sammelraum nicht direkt über die Rückfüllöffnung(en) bzw. das/die Rückfüllrohr(e) verbunden, sondern die Rückfüllöffnung(en) bzw. das/die Rückfüllrohr(e) ist/sind in eine Zwischenwand eingebaut, die zusammen mit dem Führungsrohr einen Speicherraum begrenzt, der Öffnungen zu einem äußeren Ringraum aufweist, d.h. der Sammelraum wird unterteilt in einen äußeren Ringraum und einen Speicherraum. Dies kann beispielsweise durch eine Verlängerung des Führungsrohres zum Standboden der Tauchung bewerkstelligt werden. Auf diese Art kann durch die erhöhte Schwingungsdämpfung die Gefahr auftretender Schwingungen der Flüssigkeit in der Tauchung noch wirksamer verhindert werden. Als besonders geeignet haben sich dabei Öffnungen zwischen Speicherraum und äußerem Ringraum in Form von im unteren Bereich des Speicherraumes angeordneten Schlitzen oder Lochreihen bewährt.In a further development of the immersion according to the invention, the inner annular space and the collecting space are not connected directly via the refill opening (s) or the refill tube (s), but rather the refill opening (s) or the refill tube (s) is / are in an intermediate wall is installed which, together with the guide tube, delimits a storage space which has openings to an outer annular space, ie the collecting space is divided into an outer annular space and a storage space. This can be accomplished, for example, by extending the guide tube to the base of the immersion. In this way, the increased vibration damping can more effectively prevent the risk of vibrations occurring in the liquid during immersion. Openings between the storage space and the outer annular space in the form of slots or rows of holes arranged in the lower region of the storage space have proven particularly suitable.

Vorteilhafterweise beträgt die Gesamtfläche der Öffnungen im Führungsrohr das 1- bis 5-fache der Querschnittsfläche der Rückfüllöffnung(en) bzw. des/der Rückfüllrohre(s). In diesem Fall wirkt bzw. wirken insbesondere die Rückfüllöffnung(en) bzw. das/die Rückfüllrohr(e) als Dämpfungsglied für Schwingungen der Flüssigkeit im inneren und äußeren Ringraum.The total area of the openings in the guide tube is advantageously 1 to 5 times the cross-sectional area of the refill opening (s) or the refill tube (s). In this case, the refill opening (s) or the refill tube (s) in particular acts as an attenuator for vibrations of the liquid in the inner and outer annular space.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tauchung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment of a diving according to the invention.

Hierbei zeigt:

Fig. 1:
eine erfindungsgemäße Tauchung.
Here shows:
Fig. 1:
a dive according to the invention.

Eine Gasströmung 1 wird über ein zentral und vertikal angeordnetes Tauchrohr 2 in die Tauchung eingeleitet. Durch den Druck der Gasströmung 1 wird die Flüssigkeit im inneren Ringraum 4 bei einer mittleren Gasbelastung auf einem Flüssigkeitsstand gehalten, der unterhalb des Flüssigkeitsstandes des äußeren Ringraumes 10 liegt. Die Gasströmung 1 wird zwischen den Sägezähnen 3 des Tauchrohrendes um 180° umgelenkt, wobei Flüssigkeit aus dem inneren Ringraum 4 mitgerissen und ausgeworfen wird.A gas flow 1 is introduced into the immersion via a centrally and vertically arranged dip tube 2. The pressure in the gas flow 1 keeps the liquid in the inner annular space 4 at a medium gas load at a liquid level which is below the liquid level in the outer annular space 10. The gas flow 1 is deflected by 180 ° between the saw teeth 3 of the dip tube end, liquid being entrained and ejected from the inner annular space 4.

Die Flüssigkeit strömt teilweise unter Einwirkung der leicht rotierenden Gasströmung 15 als Wandfilm am Führungsrohr 8 entlang nach oben. Flüssigkeitstropfen werden von der Gasströmung aufgenommen, wobei sich eine Gas/Flüssigkeitsströmung bildet. Diese trifft mit hoher Geschwindigkeit auf den senkrecht zum Tauchrohr 2 angeordneten Prallschirm 12, der mit einem am äußeren Ende des Prallschirmes befestigten, parallel zum Tauchrohr 2 angeordneten Abweiskragen 13 ausgestattet ist. Auf der Innenseite des Abweiskragens 13 sind in zwei Reihen Abweisbleche 14 montiert. Die Strömung wird durch den Prallschirm 12 und den Abweiskragen 13 um etwa 180° umgelenkt, wodurch sich ein Flüssigkeitsfilm ausbildet. Der Flüssigkeitsfilm wird durch die als Strömungsteiler wirkenden Abweisbleche 14 in einzelne Flüssigkeitssträhnen zerteilt.The liquid flows partially upwards under the action of the slightly rotating gas flow 15 as a wall film along the guide tube 8. Liquid drops are absorbed by the gas flow, a gas / liquid flow being formed. This strikes at high speed the baffle screen 12 arranged perpendicular to the immersion tube 2, which is equipped with a deflecting collar 13 which is attached to the outer end of the baffle screen and is arranged parallel to the immersion tube 2. On the inside of the deflector collar 13, deflector plates 14 are mounted in two rows. The flow is deflected by the impact screen 12 and the deflecting collar 13 by approximately 180 °, as a result of which a liquid film is formed. The liquid film is divided into individual liquid strands by the deflector plates 14 acting as flow dividers.

In den entstehenden Zwischenräumen zwischen den Flüssigkeitssträhnen kann das Gas nahezu ungehindert bei geringem Druckverlust und, ohne Flüssigkeit mitzureißen, nach oben aus der Tauchung entweichen (17). Die Flüssigkeitssträhnen strömen (16), durch die Wirkung der Gravitation und durch Impulserhaltung bedingt, in die im äußeren Ringraum 10 aufgestaute Flüssigkeit ab, wobei die Flüssigkeitssträhnen im wesentlichen über den Außenmantel 9 der Tauchung in die Flüssigkeit des äußeren Ringraumes 10 abfließen. Die bereits erfolgte Phasentrennung ermöglicht dabei einen nahezu pulsationsfreien Betrieb der Tauchung. Die Flüssigkeit gelangt vom äußeren Ringraum 10 über die am unteren Ende des Führungsrohres 8 angebrachten Schlitze 11 in den Speicherraum 6. Dieser wird nach oben durch die Zwischenwand 7 begrenzt, wobei die Flüssigkeit vom Speicherraum 6 über das Rückfüllrohr 5 in den inneren Ringraum 4 fließt. Der äußere Ringraum 10 und der Speicherraum 6 sind nach unten durch die Bodenwand 18 abgeschlossen.In the resulting gaps between the strands of liquid, the gas can escape from the immersion almost unhindered with little pressure loss and without entraining liquid (17). The strands of liquid flow (16), due to the effect of gravitation and due to the conservation of momentum, into the liquid dammed up in the outer annular space 10, the liquid strands flowing off essentially via the outer jacket 9 of the immersion into the liquid of the outer annular space 10. The phase separation that has already taken place enables an almost pulsation-free operation of the diving. The liquid reaches the storage space 6 from the outer annular space 10 via the slots 11 provided at the lower end of the guide tube 8. This is delimited at the top by the intermediate wall 7, the liquid flowing from the storage space 6 via the refill tube 5 into the inner annular space 4. The outer annular space 10 and the storage space 6 are closed at the bottom by the bottom wall 18.

Claims (19)

Verfahren zum Betreiben einer Tauchung vor Fackelsystemen bzw. vor Abgasverbrennungen, wobei ein Gasstrom (1) über ein in eine Flüssigkeit getauchtes Tauchrohr (2) in die Tauchung eingeleitet wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte a) bis e), nämlich a) daß der Gasstrom (1) durch die aufgestaute Flüssigkeit (4) mit einer Umkehr der Strömungsrichtung um 160 bis 200°, vorzugsweise um 180°, umgelenkt wird, wobei ein Teil der Flüssigkeit durch die Gasströmung mitgerissen wird und Gas und Flüssigkeit verwirbelt werden (15). b) daß die resultierende Gas/Flüssigkeitsströmung (15) gegen einen Prallschirm (12) mit Abweiskragen (13) geführt wird und an diesen eine Umlenkung der Strömungsrichtung um 140 bis 200°, vorzugsweise um 180°, erfährt, c) daß sich durch die Umlenkung der Strömungsrichtung ein Flüssigkeitsfilm ausbildet, d) daß der Flüssigkeitsfilm durch Einbauten (14) in einzelne Flüssigkeitssträhnen aufgespalten wird und e) daß die Flüssigkeitssträhnen in einen Sammelraum (10 + 6) der Tauchung abfließen (16), während das Gas bei erneuter Umkehr der Strömungsrichtung durch die Zwischenräume zwischen den Flüssigkeitssträhnen nach oben abströmt (17). Method for operating immersion in front of flare systems or in front of exhaust gas burnings, a gas stream (1) being introduced into the immersion via an immersion pipe (2) immersed in a liquid, characterized by method steps a) to e), namely a) that the gas stream (1) is deflected by the pent-up liquid (4) with a reversal of the flow direction by 160 to 200 °, preferably by 180 °, part of the liquid being entrained by the gas flow and gas and liquid being swirled (15). b) the resulting gas / liquid flow (15) is guided against a baffle screen (12) with a deflector collar (13) and there is a deflection of the flow direction by 140 to 200 °, preferably by 180 °, c) that a liquid film forms due to the deflection of the direction of flow, d) that the liquid film is broken up by internals (14) into individual strands of liquid and e) that the strands of liquid flow into a collecting space (10 + 6) of the immersion (16), while the gas flows upward when the flow direction is reversed through the spaces between the strands of liquid (17). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Tauchung über die Strömung der durch die Gasströmung mitgerissenen Flüssigkeit und über eine Rückströmung aus dem Sammelraum (10 + 6) in die aufgestaute Flüssigkeit ein Umlauf der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.A method according to claim 1, characterized in that circulation of the liquid is maintained within the immersion via the flow of the liquid entrained by the gas flow and via a backflow from the collecting space (10 + 6) into the accumulated liquid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssträhnen in einen äußeren Ringraum (10) der Tauchung abfließen, wobei die Flüssigkeit von dort in einen Speicherraum (6) und vom Speicherraum (6) über zumindest eine Rückfüllöffnung (5) in einen inneren Ringraum (4) strömt, wo die Gasströmung durch das Tauchrohr (2) gegen die Flüssigkeit geführt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the liquid strands flow into an outer annular space (10) of the immersion, the liquid from there into a storage space (6) and from the storage space (6) via at least one refilling opening (5) flows into an inner annular space (4), where the gas flow through the immersion tube (2) is directed against the liquid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abweisbleche (14) als Flüssigkeitssträhnen erzeugende Einbauten eingesetzt werden.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that deflector plates (14) are used as internals which produce strands of liquid. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssträhnen durch mehrere, bevorzugt zwei, Reihen von Abweisblechen (14) erzeugt werden.A method according to claim 4, characterized in that the strands of liquid are generated by several, preferably two, rows of deflector plates (14). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer in Strömungsrichtung ersten bis vorletzten Reihe von Abweisblechen (14) entstehenden Flüssigkeitssträhnen auf die in Strömungsrichtung nachfolgende Reihe von Abweisblechen (14) geführt wird.Method according to Claim 5, characterized in that the strands of liquid which are formed on a first to penultimate row of deflector plates (14) in the flow direction are guided onto the row of deflector plates (14) which follows in the flow direction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (1) über ein mit Sägezahnprofil ausgebildetes Tauchrohrende (3) gegen die aufgestaute Flüssigkeit geleitet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas stream (1) is directed against the accumulated liquid via a dip tube end (3) formed with a sawtooth profile. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Schrägverzahnung der Sägezähne des Tauchrohrendes (3) eine Drallströmung erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a swirl flow is generated by a helical toothing of the saw teeth of the dip tube end (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas/Flüssigkeitsströmung (15) eine Beladung, d.h. ein Verhältnis von Masse der Flüssigkeit zur Masse des Gases, von 3 bis 5 aufweist.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gas / liquid flow (15) a loading, i.e. has a ratio of the mass of the liquid to the mass of the gas, from 3 to 5. Tauchung gekennzeichnet durch ein zentral und vertikal angeordnetes Tauchrohr (2), einen um das untere Tauchrohrende (3) angeordneten inneren Ringraum (4), der nach außen durch ein über das untere Tauchrohrende (3) ragendes Führungsrohr (8) begrenzt ist, einen unter einem Winkel von 70 bis 110°, vorzugsweise senkrecht, zum Tauchrohr (2) angeordneten Prallschirm (12) mit einem an dessen äußerem Ende unter einem Winkel von 70 bis 110°, vorzugsweise 90°, angeordneten Abweiskragen (13), auf dem Flüssigkeitssträhnen erzeugende Einbauten (14) angebracht sind, und einen mit dem inneren Ringraum (4) strömungstechnisch verbundenen Sammelraum (10 + 6), der nach außen vom Außenmantel (9) der Tauchung begrenzt wird.Diving characterized by a centrally and vertically arranged dip tube (2), an inner annular space (4) arranged around the lower dip tube end (3), which is delimited on the outside by a guide tube (8) projecting over the lower dip tube end (3) at an angle of 70 to 110 °, preferably perpendicular, to the immersion tube (2) arranged baffle screen (12) with at its outer end at an angle of 70 to 110 °, preferably 90 °, arranged deflector collar (13) on the liquid streaks generating Baffles (14) are attached, and a collecting space (10 + 6) which is fluidically connected to the inner annular space (4) and which is delimited from the outside by the outer casing (9) of the immersion. Tauchung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Einbauten am Abweiskragen (13) symmetrisch angeordnete Abweisbleche (14) befestigt sind.Immersion according to claim 10, characterized in that symmetrically arranged deflector plates (14) are fastened as internals on the deflector collar (13). Tauchung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweisbleche dachförmig mit einem Winkel von 15 bis 90°, vorzugsweise 20 bis 40°, ausgebildet sind.Immersion according to claim 11, characterized in that the deflector plates are roof-shaped with an angle of 15 to 90 °, preferably 20 to 40 °. Tauchung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Tauchrohres (2) ein Sägezahnprofil (3) aufweist.Immersion according to one of claims 10 to 12, characterized in that the lower end of the immersion tube (2) has a sawtooth profile (3). Tauchung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne (3) schräg angeordnet sind.Dipping according to claim 13, characterized in that the saw teeth (3) are arranged obliquely. Tauchung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringraum (4) durch zumindest eine Rückfüllöffnung, bevorzugt ein Rückfüllrohr (5), mit dem Sammelraum (10 + 6) strömungstechnisch verbunden ist.Immersion according to one of claims 10 to 14, characterized in that the inner annular space (4) is connected to the collecting space (10 + 6) in terms of flow technology by at least one refilling opening, preferably a refilling tube (5). Tauchung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Rückfüllöffnung bzw. des Rückfüllrohres (5) 20 bis 50 %, vorzugsweise 30 bis 40 %, des Durchmessers des Tauchrohres (2) aufweist.Immersion according to claim 15, characterized in that the diameter of the refilling opening or the refilling tube (5) has 20 to 50%, preferably 30 to 40%, of the diameter of the immersion tube (2). Tauchung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfüllöffnung(en) bzw. das/die Rückfüllrohr(e) (5) in eine Zwischenwand (7) eingebaut ist/sind, die zusammen mit dem Führungsrohr (8) einen Speicherraum (6) begrenzt, der Öffnungen (11) zu einem äußeren Ringraum (10) aufweist.Immersion according to one of claims 15 or 16, characterized in that the refill opening (s) or the refill tube (s) (5) is / are built into an intermediate wall (7) which together with the guide tube (8) Limited storage space (6), which has openings (11) to an outer annular space (10). Tauchung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11) zwischen Speicherraum (6) und äußerem Ringraum (10) in Form von im unteren Bereich des Speicherraumes (6) angeordneten Schlitzen (11) oder Lochreihen ausgebildet sind.Immersion according to Claim 17, characterized in that the openings (11) between the storage space (6) and the outer annular space (10) are designed in the form of slots (11) or rows of holes arranged in the lower region of the storage space (6). Tauchung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der Öffnungen (11) das 1- bis 5-fache der Querschnittsfläche der Rückfüllöffnung(en) bzw. des/der Rückfüllrohre(s) (5) beträgt.Immersion according to one of claims 17 or 18, characterized in that the total area of the openings (11) is 1 to 5 times the cross-sectional area of the refill opening (s) or the refill tube (s) (5).
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