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Verfahren und Einrichtung zur Entfernung von Schwebeteilchen aus einem Rohgasstrom
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von Schwebeteilchen aus einem Rohgasstrom durch Bindung derselben an Waschflüssigkeitströpfchen und nachfolgende Abscheidung der Tröpfchen, wobei der Rohgasstrom durch einen Verdrängungskörper aufgespalten wird und die Teilströme in gegenseitige Berührung gebracht werden.
Es sind bereits Entstauber bekannt, die nach dem Fliehkraftprinzip arbeiten. Bei diesen wird das Rohgas um einen Strömungskörper geführt, verwirbelt und sein spezifisch leichterer Teil einem Zyklon zugeführt, wo es gegebenenfalls auch angefeuchtet werden kann.
Ferner gibt es Nasswäscher, in denen das Rohgas bei seinem Eintritt angefeuchtet, durch einen Verdrängungskörper mehrfach umgeleitet und eine Reinigung hauptsächlich durch die Fliehkraftwirkung erreicht wird. Dabei soll durch Expansion und daraus resultierender Abkühlung der Luft eine Taupunktsunterschreitung bewirkt werden, so dass die Staubteilchen die aus der dampfförmigen Phase ausfallenden Flüssigkeitsmengen absorbieren.
Es ist hinsichtlich des Energiebedarfes sehr aufwendig, eine Vereinigung der Waschflüssigkeitströpfchen mit den Schwebestoffteilchen zu bewirken. Die bekannten Nasswäscher erzeugen in der Regel die notwendige Relativgeschwindigkeit, indem sie den Rohgasstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die praktisch ruhenden Wasserteilchen auftreffen lassen. Zur Erzeugung einer bestimmten Relativgeschwindigkeit ist hiebei ein Energieaufwand notwendig, der etwa proportional dem Quadrat der erzeugten Relativgeschwindigkeit ist. Hiezu kommt noch jene Energie, die für die Zerreissung der Flüssigkeit in kleine und kleinste Teilchen notwendig ist.
Weiters wurde bei bekannten Konstruktionen beobachtet, dass die Einbindung der Staubpartikeln bei abnehmender Rohgasmenge und damit kleiner werdender Relativgeschwindigkeit sich verschlechtert.
Die Erfindung versucht, diese Nachteile zu vermeiden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilströme vorzugsweise in einer Kammer gegeneinanderprallen gelassen werden und der Rohgasstrom vor dem Aufeinanderprallen der Teilströme mit möglichst gleichmässig verteilten Waschflüssigkeitströpfchen versehen wird.
Die Erfindung ist in den Fig. l bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. l zeigt einen Nasswäscher in einer Einkammerbauweise, Fig. 2 in einer Mehrkammerbauweise. Fig. 3 zeigt eine ähnliche Bauweise.
In Fig. l ist ein Nasswäscher in der Einkammerbauweise dargestellt. Der Rohgasstrom
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Zweistoffdüse verwendet werden, bei welcher ein gasförmiges Medium höheren Druckes in einen Flüssigkeitsstrahl eingeblasen wird. Der Flüssigkeitsstrahl kann auch in einem Schallfeld hoher Frequenz zerstäubt werden. Es ist anzustreben, dass der Flüssigkeitsnebel den Gasstrom möglichst gleichmässig erfüllt. Der wesentliche Unterschied gegenüber den bisher bekannten Verfahren liegt darin, dass im Augenblick des Zusammentreffens von Rohgas und Waschflüssigkeit keine Relativgeschwindigkeit
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zwischen den Flüssigkeitströpfchen und den Schwebeteilchen vorhanden sein muss.
Ist eine solche jedoch vorhanden, so bringt sie einen gewissen Vereinigungseffekt zwischen Tröpfchen und Staub und ist daher für die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Abscheiders nicht nachteilig.
Nach Versetzen des Rohgasstromes mit den Waschflüssigkeitströpfchen wird derselbe in Teilströme geteilt. Dies geschieht bei dieser Ausführungsform durch einen Verdrängungskörper --5--,
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Rohgase unmittelbar vor dem Zusammenprall. Nach Umfliessen des Verdrängungskörpers --5-prallen also Teilströme zusammen, wobei bei gleichem kinetischen Energieaufwand die doppelte Relativgeschwindigkeit zwischen den Staubpartikeln und den Flüssigkeitströpfchen erreicht wird, wie bei den bisher bekannten Ausführungen. Bei gleichem Energieaufwand wirkt sich dies in einer Erhöhung des Reinigungseffektes aus. Gemäss der gezeigten Anordnung treffen die Gasteilchen, welche mit Wassertröpfchen und Staub beladen sind, unter einem Winkel von etwa 1800 aufeinander, wobei die Relativbewegung zwischen Tröpfchen und Staubteilchen erzwungen wird.
Das Gas strömt dann durch
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Die Staubteilchen sind in den Wassertröpfchen eingeschlossen und können mit diesen zusammen verhältnismässig leicht z. B. in einem nachgeschalteten, hier nicht dargestellten Zyklon abgeschieden werden.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Einrichtung dargestellt. Der Raum --3-- der Fig. 1 ist hier in mehrere
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aufeinander. Die aufeinanderprallenden Rohgasströme bewirken bei gleicher kinetischer Energie eine grössere Relativgeschwindigkeit zwischen Tröpfchen und Staub, als bei jenen bekannten Ausführungen erreicht wird, bei welchen die Rohgasströme gegen einen ruhenden Flüssigkeitsschleier geführt werden.
In der Vereigungskammer --10-- treffen bei der erfindungsgemässen Ausführung vier Teilströme des Rohgases aufeinander. Die Verbindungskanäle-9-sind an ihrer Einmündungsstelle in die Kammer
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der Vereinigungskammer--10--geregelt werden kann. Die nun vereinigten Teilgasströme werden durch den Austrittskanal --6-- abgeleitet und einem Flüssigkeitsabscheider zugeführt. Die hier dargestellte Einrichtung gibt die Möglichkeit, Rohgasströme verschiedener sekundlicher Menge in ihren Ausströmgeschwindigkeiten so aufeinander abzustimmen, dass jeweils die kinetische Energie aller Gasströme etwa gleich gross ist, wodurch die bestmögliche Ausbeute an Relativgeschwindigkeit erzielt und das beim Zusammenprall entstehende Wirbelfeld gleichmässig verteilt wird.
Der Hauptvorteil des Verfahrens liegt in geringem Energiebedarf zur Erzeugung der notwendigen Relativgeschwindigkeit. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch Änderung der Absolutgeschwindigkeiten auch die Relativgeschwindigkeiten durch sehr einfache Mittel, wie z. B. Düsen mit Düsennadeln od. ähnl. geregelt werden können, so dass bei Teillast, d. h. bei geringerem Rohgasdurchsatz der Nasswäscher denselben Abscheidegrad aufweist wie bei Vollast. In weiterer Konsequenz heisst dies, dass ein derartiger Apparat für einen grösseren Lastbereich einsatzfähig ist und damit der Erzeuger mit einer geringeren Anzahl von Standardgrössen das Auslangen findet. In Fig. 3 ist eine Abscheideeinrichtung nach dem Prinzip der Fig. 2 dargestellt.
Der Rohgasstrom--l--strömt durch
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--12--Wände wirkt der Verdrängungskörper--14--wie eine Düsennadel, indem er in den Austrittsquerschnitt des Rohres --16-- eindringt und diesen erweitert oder verengt. Bei dieser Ausführung strömen die Rohgasteilströme unter einem kleineren Winkel als 1800 gegeneinander. Die Begrenzungsflächen des Verdrängungskörpers--14--sind in der Figur gekrümmt dargestellt. Sie können jedoch auch eben ausgeführt werden.
Es ist für das Verfahren unwesentlich, ob die beiden Rohgasströme durch Teilung nach der Beladung mit dem Tröpfchennebel gebildet werden oder ob die Beladung erst in den Teilströmen
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erfolgt. Ebenso hat die Art der Tröpfchenbildung auf die Güte des Verfahrens keinen Eindruck. Es zeigt sich jedoch, dass die Zerstäubung mittels einer Ultraschalldüse Vorteile bringt. Hier kann durch eine einfache Änderung des Ultraschallfeldes die Tröpfchenfeinheit in weiten Grenzen reguliert werden.
Ferner kann die Waschflüssigkeit in einem verhältnismässig dicken Strahl mit kleiner Geschwindigkeit in dieses Schallfeld eingebracht werden. Dies hat Vorteile bei der Verwendung einer Umlaufwaschflüssigkeit, wobei die abgeschiedene Flüssigkeit nach Reinigung wieder dem Prozess zugeführt wird. Andere Zerstäuber haben meist sehr feine Düsenbohrungen, die sich bei Verwendung von Umlaufwaschflüssigkeit leicht verstopfen. Durch die Erniedrigung der Strömungsgeschwindigkeit der Waschflüssigkeit wird auch die Erosion in diesen Düsen gegenüber andern Zerstäubungsdüsen bedeutend vermindert.
Die erfindungsgemässen Einrichtungen sind auf die gezeigten Beispiele nicht beschränkt. Jede Einrichtung, die geeignet ist, staubführende Gasmassen so aufeinanderprallen zu lassen, dass eine starke Verwirbelung entsteht, bringt den erfindungsgemässen Effekt hervor, sofern gleichzeitig Mittel vorgesehen sind, welche vor dem Zusammenprall der Gasmassen eine gleichmässige Beladung derselben mit feinsten Tröpfchen einer Waschflüssigkeit bewirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entfernung von Schwebeteilchen aus einem Rohgasstrom durch Bindung derselben an Waschflüssigkeitströpfchen und nachfolgende Abscheidung der Tröpfchen, wobei der Rohgasstrom durch einen Verdrängungskörper aufgespalten wird und die Teilströme in gegenseitige
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einer Kammer gegeneinanderprallen gelassen werden und der Rohgasstrom vor dem Aufeinanderprallen der Teilströme mit möglichst gleichmässig verteilten Waschflüssigkeitströpfchen versehen wird.
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