<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Nassabscheider mit zumindest einen vertikal angeordneten ringförmigen Gaskanal begrenzenden, konzentrisch angeordneten Sammelrohren, mit einer mit dem Gaskanal zusammenwirkenden Einrichtung zur Erzeugung eines abwärts fliessenden Flüssigkeitsfilmes auf den einander ergänzenden Oberflächen benachbarter Rohre welche den Gaskanal umkleiden und
Flüssigkeitssammler bilden, mit einer in dem Gaskanal im Abstand von den Flüssigkeitssammlern angeordneten Entladungselektrodenanlage, mit einer Einlasseinrichtung zur Zufuhr eines verunreinigten
Gasstromes in das untere Ende jedes Gaskanals,
mit einer an die Entladungselektrodenanlage sowie die
Flüssigkeitssammler angeschlossenen Hochspannungsanlage zum Ionisieren der Verunreinigungen im durch den Gaskanal strömenden Gasstrom zur Bewirkung des Niederschlages der Verunreinigungen an den
Flüssigkeitssammlern und somit zur Reinigung des Gases, und mit einer Auslasseinrichtung am oberen Ende des Gaskanals zum Austragen des gereinigten Gases.
Es sind elektrostatische Nassabscheider bekannt, bei denen die Niederschlagsflächen aus einheitlichen
Wasserfilmen bestehen, die die Partikel ableiten. Derartige Abschneider sind in grossem Masse in sich selbstreinigend. Da sie wartungsfrei sind, sind sie besonders zur Abscheidung solcher komplexer Teilchen geeignet, die in einigen Chemiewerken, Appartmentgebäuden und städtischen Müllverbrennungsanlagen anfallen. Im Falle radioaktiver Niederschläge können sie auch in vorteilhafter Weise zur Abscheidung radioaktiver Teilchen aus der Atmosphäre verwendet werden, denn diese Teilchen werden durch die
Niederschlagsflüssigkeit abgeleitet, die man in sicherer Weise lagern oder entgiften kann.
Nachteilig bei solchen Nassabscheidern ist, dass wegen des Abwärtsströmens des Flüssigkeitsfilmes sowie des Aufwärtsströmens des zu reinigenden Gases dieses ein Abheben oder Verdrängen des Flüssigkeitsfilmes bewirkt, so dass sich auf den Sammelrohroberflächen trockene Stellen oder Tropfen bilden, die in den Gaskanal eintreten und Überschläge oder andere nachteilige Wirkungen mit sich bringen. Je höher nämlich die Gasgeschwindigkeit ist-und eine solche ist wegen des steigenden Wirkungsgrades des Nassabscheiders erwünscht-desto grösser ist die Wirkung des Gases, den Flüssigkeitsfilm von den Rohrwänden abzuheben oder ungleichmässig zu verteilen, wodurch ein Ausfall der Anlage bedingt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und einen Nassabscheider zu schaffen, der überdies bei hoher Betriebskapazität verhältnismässig wenig Platz beansprucht. Ferner soll der Nassabscheider trotz einfacher Konstruktion leistungsfähig und zuverlässig sein und über längere Zeiträume praktisch keine Wartung oder Bedienung erfordern.
Diese Aufgabe wird mit einem Nassabscheider der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die Einlasseinrichtung eine Venturiöffnung zum Expandieren des Gases aufweist, das aufwärts durch den Gaskanal in Gegenrichtung zu dem Flüssigkeitsfilm strömt und diesen an die einander ergänzenden Oberflächen zur Aufrechterhaltung eines einheitlichen Filmes andrückt.
Da die Verunreinigungen durch einen dünnen, gleichförmigen Flüssigkeitsfilm abgeleitet werden, kann der Abscheider gleichzeitig als chemischer Reaktor wirken, mit dem als Nebenprodukte wertvolle Verbindungen extrahiert werden können. Die Flüssigkeiten können entweder sauer oder alkalisch sein oder andere chemische Eigenschaften besitzen, so dass das Aufprallen extrahierter Partikel auf den Flüssigkeitsfilm eine erwünschte Verbindung erzeugen kann. Ausserdem können in den Gasstrom an der Venturiöffnung Dämpfe, Nebel, Aerosole oder Teilchen eingespritzt werden, die die Beschaffenheit der Gase verändern und sie in einigen Fällen in Partikel umwandeln, die abgeschieden werden können, um sie zu erwünschten chemischen Verbindungen zu vereinigen, sobald sie auf den Flüssigkeitsfilm auf den Sammelelektroden auftreffen.
Der erfindungsgemässe Abscheider kann daher drei Funktionen erfüllen, nämlich Luftreinigung, Veränderung der Beschaffenheit des Gasstromes und Vereinigung von Teilchen mit Flüssigkeiten zu weiter verwertbaren wertvollen Produkten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevprzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des elektrostatischen Nassabscheiders, Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Abscheider, Fig. 3 im Schnitt Details der Sammelrohrkonstruktion, Fig. 4 einen Grundriss der in Fig. 3 gezeigten Sammelrohrkonstruktion, Fig. 5 ein weiteres Detail dieser Sammelrohrkonstruktion, Fig. 6 den oberen Abschluss der Sammelrohrkonstruktion, Fig. 7 eine Variante der Sammelrohrkonstruktion, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des elektro-
<Desc/Clms Page number 2>
statischen Nassabscheiders, Fig. 9 einen Querschnitt durch diese Ausführungsform, Fig. 10 einen Schnitt durch eine der in Fig.
9 gezeigten Entladungselektroden, Fig. 11 eine Draufsicht auf dieselbe und Fig. 12 eine Variante der Sammelrohrkonstruktion, die erhitzt oder gekühlt werden kann.
Gemäss Fig. 1 und 2 weist der elektrostatische Nassabscheider drei konzentrisch angeordnete
Sammelrohre --10, 11 und 12-- auf, die zwei konzentrische, ringförmige Gaskanäle --A und B-- mit gleichen Radialdimensionen bzw. Querschnittsweiten begrenzen.
Die Sammelrohre --10, 11, 12-- sind senkrecht angeordnet, wobei sich der Einlass für den zu reinigenden Gasstrom am unteren Ende und die Gasaustrittsöffnung am oberen Ende der Sammelrohre --10, 11, 12-- befindet. Zwar ist ein Abscheider mit zwei Gaskanälen --A, B-- gezeigt, doch ist einsichtig, dass sich der Abschneider insofern vergrössern lässt, als drei oder mehr konzentrische Gaskanäle vorgesehen sind, die alle die gleiche Radialdimension haben, womit die Betriebskapazität ohne Raumverschwendung und ohne Erhöhung der erforderlichen Spannung gesteigert wird, da der Luftspalt konstant bleibt.
Die Sammelrohre --10, 11 und 12-- sind doppelwandig oder hohl, um Raum für die Installationen zur Flüssigkeitszufuhr zu den Sammelrohren --10, 11 und 12-- zu schaffen. Ein Satz Leitungen --13-- führt dem oberen Ende der Sammelrohre-10, 11 und 12-- durch das Rohrinnere frisches Wasser oder irgendeine andere Flüssigkeit zu, wobei die Flüssigkeit gegen ringförmige, konkave Ablenkhauben --14, 15 und 16-- geführt ist, die in kleinem Abstand über den oberen Enden der Sammelrohre --10, 11, 12-angeordnet und dafür bestimmt sind, die Flüssigkeit an die Wände der Sammelrohre-10, 11, 12- umzulenken.
Die Anordnung sieht so aus, dass die nur an einer Seite offene Ablenkhaube --14-- die Flüssigkeit nur an die Aussenfläche des Sammelrohres --10-- leitet, während die an beiden Seiten offene Ablenkhaube --15-- Flüssigkeit sowohl zur an beiden Seiten offene Ablenkhaube --15-- Flüssigkeit sowohl zur Innen- als auch zur Aussenfläche des Sammelrohres --11-- leitet und die nur auf einer Seite offene Ablenkhaube --16-- Flüssigkeit an die Innenfläche des Sammelrohres --12-- umlenkt.
Die abwärts fliessende Flüssigkeit auf diesen einander ergänzenden Oberflächen fliesst in eine Leitung - -17--, die verunreinigte Flüssigkeit in einen Abfluss oder, falls dieselbe wertvolle Nebenprodukte enthält, in einen geeigneten Behälter abführt. Die die Gaskanäle --A und B-- umkleidenden Rohroberflächen weisen somit Flüssigkeitsfilme auf, die als Sammelelektroden dienen.
Es ist zu erwähnen, dass die Frischwasserleitung --13-- innerhalb der Leitung --17-- für die verunreinigte Flüssigkeit verläuft, und diese wieder verläuft innerhalb einer Leitung --18--, die der Anschlussklemme-19-- eines Spülaggregats-20-- einer Elektrodenhalterung-21-gefilterte Luft zuführt, um deren Verunreinigung durch Schmutz oder anderweitige Fremdstoffe zu verhindern. Dieses
EMI2.1
6) entnehmbar ist. Die Anordnung ist derart getroffen, dass Luft zyklonal gerichtet und gegen die freiliegende Oberfläche der Halterung --21-- gepresst wird, um jegliche Verkrustung und Schmutz davon zu entfernen und die isolierenden Eigenschaften derselben zu erhalten.
Die Halterung --21-- besteht aus einer isolierenden Stange, an deren oberem Ende ein leitfähiger Stern --22-- befestigt ist, der von drei waagrechten Kragarmen --22A, 22B und 22C-- gebildet wird, an denen zwei zylindrische, käfigartige Entladungselektrodenanlagen --23, 24-- aufgehängt sind. Die Entladungselektrodenanlage --23-- ist im Gaskanal --A-- und Entladungselektrodenanlage --24-- im Gaskanal-B-- angeordnet.
Die Versorgung mit Hochspannung geeigneter Stärke erfolgt durch eine Gleichstromquelle --25--, deren ein Pol über ein Kabel --26-- an die Anschlussklemme --19-- angeschlossen, die elektrisch mit dem leitfähigen Stern --22-- und damit den Entladungselektrodenanlagen --23, 24-- verbunden ist. Der andere Pol der Stromquelle --25-- ist bei --27-- geerdet, so dass auch das den Sammelrohren --10, 11, 12-zugeführte Wasser auf Erdpotential liegt. Es wird daher zwischen den Flüssigkeitsfilmen, die die ringförmigen Gaskanäle --A und B-- umgeben und den dazugehörigen Entladungselektrodenanlagen --23 und 24-- ein elektrostatisches Feld aufgebaut.
Verunreinigtes Gas wird am unteren Ende der Gaskanäle --A und B-- durch radiale schlitzförmige Venturiöffnungen --28 und 29-- eingeleitet, wobei das Gas dem elektrostatischen Hochspannungsfeld unterworfen wird, welches bewirkt, dass die Fest- und Halbfeststoffe in dem Gasstrom ionisiert werden und zu den Flüssigkeitsfilmen auf den Oberflächen der die Gaskanäle --A, B-- umgebenden Sammelrohre - "-10, 11, 12-- hinwandern. Diese Flüssigkeitsfilme leiten die abgeschiedenen Stoffe durch die Leitung - nach unten in den Abfluss bzw. Behälter ab.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Venturiöffnungen --28 und 29-- bewirken, dass das in die Gaskanäle --A, B-- eintretende Gas sich ausdehnt, wobei das expandierende Gas aufwärts im Gegenstrom zu der abwärts fliessenden
Flüssigkeit strömt und die Flüssigkeit gegen die Oberfläche der Sammelrohre --10, 11, 12--presst und hiedurch an ihnen einen gleichförmigen Film erzeugt, wodurch trockene Stellen an den Oberflächen vermieden werden und verhindert wird, dass Flüssigkeitstropfen, die zu Bogenbildungen und andern schädlichen Erscheinungen führen, in die Gaskanäle --A, B-- geraten.
Um die Vielseitigkeit des Nassabscheiders zur Rückgewinnung von Stoffen zu steigern, ist der
Abscheider mit kreisförmigen konzentrischen Leitungen --31A-- versehen, die einerseits mit Steigrohren --31-- in Verbindung stehen und anderseits an einen Behälter --32-- angeschlossen sind, der eine chemische Verbindung oder ein erwünschtes Aerosole enthaltendes Gas enthält. Diese chemischen
Verbindungen oder Aerosole werden durch eine geeignete Gas- oder Flüssigkeitspunpe --33-- in die
Leitungen --31A-- gepumpt und mittels der Steigrohre --31-- in den Gasstrom im Bereich der Venturi- öffnungen --28, 29-- eingespritzt. Falls nötig, können die flüssigen Verbindungen durch geeignete Düsen am oberen Ende der Steigrohre --31-- zerstäubt werden.
Die zerstäubten chemischen Stoffe oder Aerosole sind dazu bestimmt, sich mit den ausströmenden
Gasen zu vermischen, um eine vorbestimmte chemische Reaktion herbeizuführen. Dieses Nebenprodukt wird seinerseits in einem Flüssigkeitsfilm vorbestimmter chemischer Eigenschaften an den Sammelelektroden abgeschieden, um eine erwünschte chemische Sekundärreaktion zu verursachen. Ammoniakgas kann z. B. nicht ausgefällt werden ; wenn jedoch ein Salzsäureneben durch die Steigrohre --31-- in durch die Gaskanäle --A, B-- strömendes ammoniakhaltiges Gas gesprüht wird, reagiert die zerstäubte Salzsäure mit dem Ammoniak und bildet Ammoniakhydrochlorid, welches ein fester Stoff ist und daher ausgefällt werden kann.
Ammoniakhydrochlorid, das wasserlöslich ist, wird dann durch die Leitung --17-- in einen geeigneten Behälter zur wirtschaftlichen Verwertung abgeleitet. Es ist ausserdem möglich, den Betrag an Salzsäure zu dosieren, so dass der Ammoniak- und Chlorgeruch neutralisiert wird. Dieser Abscheider kann somit erfolgreich in Düngemittelfabriken verwendet werden, die im allgemeinen wegen des Ausstosses von Ammoniakgasen mit ihren für Tiere und Pflanzen schädlichen Wirkungen berüchtigt sind.
Durch die Verwendung verschiedener chemischer Stoffzusammensetzungen in der die Sammelelektroden bespülenden Flüssigkeit samt der Einspritzung diverser chemischer Verbindungen und Aerosole kann der Abscheider daher als chemische Anlage eingesetzt werden, in der diese chemischen Verbindungen und Aerosole mit abgeschiedenen Stoffen zusammengebracht werden und wertvolle Stoffe bilden, die sich ohne weiteres rückgewinnen und wirtschaftlich verwerten lassen.
Da dieser elektrostatische Abscheider ein Nassabscheider ist, in dem Flüssigkeit als Sammelelektrode fungiert, können die Sammelrohre --10, 11 und 12-- aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, dass ausreichende strukturelle Eigenschaften aufweist, unabhängig davon, ob es isolierend oder leitfähig ist.
Es ist jedoch die Verwendung von Materialien vorzuziehen, die poröse Eigenschaften sowie einen hohen Grad von Benetzbarkeit haben.
Eine bevorzugte Form des Sammelrohres ist in Fig. 3 gezeigt ; dieses Sammelrohr --10-- weist zwei konzentrische zylindrische Wände --10A und 10B-auf, deren Durchmesser in solchem Verhältnis zueinander stehen, dass sie einen dazwischenliegenden Spalt--OC-- bilden, durch den Flüssigkeit in eine Wanne --100-- am oberen Ende des Sammelrohres --10-- geleitet werden kann. Um der Anlage Steifigkeit zu geben, sind wie in Fig. 4 gezeigt, senkrechte Stege --W-- bzw. Distanzstücke an den Innenflächen der Wände --10A und 10B-- angebracht.
Sobald die Flüssigkeit die Wanne --10D-- ausfüllt, läuft sie an deren Rädern --10E und 10F-- an beiden Seiten über, und bildet einen Film --F--, in den unter dem Einfluss der an die Entladungselektrodenanlage angelegten Hochspannung Teilchen eindringen. Dieser Flüssigkeitsfilm fliesst zwischen der Wand des Sammelrohres --10-- und der Venturiöffnung --28-- zu der Leitung - -17--.
Die Flüssigkeit kann in die Anlage entweder direkt durch den Spalt --10C-- eingeführt werden oder, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, durch in den Spalt-IOC-eingesetzte Wellungen-Co-, um die Flüssig-
EMI3.1
sind die Wellungen-Co-- wie in Fig. 5 gezeigt, schräg angeordnet.
Die Flüssigkeit kann in einer weiteren Variante durch eine Reihe von Steigrohren-St-gemäss Fig. 6 eingeleitet werden, die im Bereich der Wanne --10D-- ungefähr rechtwinkelig gekrümmt sind, um Wasser
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
ausgebaut werden können. Um jedoch die Wartung auf ein Minimum zu reduzieren, werden sowohl die Wellungen --Co-- als auch die Steigrohre--St--aus Materialien wie Kunststoff od. dgl. hergestellt, an denen Calcium und andere im Wasser vorhandene Teilchen nicht haften bleiben.
Der Spalt--10C--und die
EMI4.2
--11-- einepilzartige Ablenkhaube--15--angeordnet. Diese Ablenkhaube ist gemäss Fig. 6 an dem Sammelrohr--11-- mittels Stützen --30-- von stromlinienförmigem Querschnitt befestigt, um die Störung der kreisförmigen
Strömung der Flüssigkeit gering zu halten. Diese pilzförmige Ablenkhaube --15-- verhindert, dass der
Flüssigkeitsfilm durch schnellströmende Gase von den Rändern --11E und 11F-- abgelöst wird. Bei
Verwendung der pilzförmigen Ablenkhaube --15-- ist es möglich, die Flüssigkeit mit einem Druck durch den Spalt --1OC-- zu drücken, der ausreicht, um sie an der Innenfläche der Ablenkhaube --15-- seitwärts umzulenken, so dass sie auf den Sammelrohren den Flüssigkeitsfilm bildet.
Um die Bildung dieses
Films zu erleichtern, ist die Ablenkhaube--15--, wie in Fig. 6 gezeigt, an ihrem unteren Rand mit einem einwärts gekrümmten Rand --15A-- versehen, um die Flüssigkeit zum Sammelrohr --11-- hinzulenken. Die
Ablenkhaube des äussersten Sammelrohres ist ortsfest an einer an der Aussenfläche des Sammelrohres gelegenen Stelle befestigt, so dass Flüssigkeit nur an der Innenwand dieses Sammelrohres fliesst.
Fig. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Nassabscheiders, die sich von der eben erläuterten hauptsächlich durch die Art und Weise unterscheidet, in der der Stern --22-für die Entladungselektrodenanlagen --23, 24-- gelagert ist. Gemäss Fig. 1 und 2 befindet sich die
Sternlagerung in der Mitte des Sterns --22--, wogegen der Stern n22-- nach Fig. 8 und 9 an den Enden der Kragarme --22A, 22B und 22C-- durch Säulen --2lA, 21B und 21C--getragen wird, die sich ausserhalb des äussersten Sammelrohres --12-- befinden und mit Spüleinrichtungen entsprechend den oben gezeigten versehen sind.
In der Spülanlage wird, wie am besten aus Fig. 10 und 11 ersichtlich, atmosphärische Luft durch ein Filter --33-- angesaugt, an dem die isolierende Säule --21A-- angebracht ist, wobei das Filter --33-- aus schrägliegenden Lamellen --34-- gebildet ist, um einen zyklonischen Luftstrom zu bewirken, der gegen die Säule --21A-- gelenkt wird. Die Saugkraft wird von dem durch die Gaskanäle aufwärts strömenden Gasstrom hervorgerufen, der einen Unterdruck bewirkt und daher atmosphärische Luft durch die Einlassöffnungen des Filters --33-- ansaugt.
Es ist ausserdem zu bemerken, dass es hier auf Grund der Tatsache, dass sich im Zentrum des Abscheiders keine Säule befindet, möglich ist, diesen Raum für Abscheidungszwecke als rohrförmigen Gaskanal --C-- zu benutzen. Eine stabförmige Entladungselektrode --35-- ist gleichachsig innerhalb des Gaskanals--C--an dem Stern --22-- aufgehängt, wobei die Ablenkplatte --l4-- am oberen Ende des mittleren Sammelrohres --10-- in diesem Fall so angeordnet ist, dass sie sowohl an der Innen- als auch an der Aussenfläche einen Wasserfilm aufweist, um sowohl einen Sammler für Gaskanal --C-- als auch einen Sammler für Gaskanal --A-- zu schaffen.
Wenn dieser Nassabscheider heisse Gase zu verarbeiten hat, müssen die Sammelrohre gekühlt werden, um eine übermässige Verdunstung der Flüssigkeit zu verhindern ; anderseits kann die Anlage in kaltem Klima benutzt werden, wobei dann die Sammelrohre geheizt werden müssen, um Gefrieren zu verhindern. Um dies zu erreichen, werden, wie in Fig. 12 gezeigt, entweder in dem Spalt --lOC-- oder in den Wänden --1osa und 10B-- der Sammelrohre Rohrschlangen --36-- eingesetzt, die entweder ein Kühlmittel zur Kühlung der Rohranlage führen oder eine Heizflüssigkeit zum Erhitzen der Anlage.
Diese Rohrschlangen - sind miteinander durch Rohre --37-- verbunden, die durch den Halterungsrahmen hindurch zu einer Kühl- oder Heizanlage --38-- führen. Als Alternative können parallel zu den Kühlschlangen Heizelemente vorgesehen sein, um ein Gefrieren der Flüssigkeit der Sammelrohre zu verhüten. In Situationen, in denen gemässigte Temperaturschwankungen vorkommen, könnte die Flüssigkeit, die den Film auf den Sammelrohren bildet, zur Erzielung ähnlicher Resultate vorgewärmt oder vorgekühlt werden.
Es ist ersichtlich, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen
EMI4.3
<Desc/Clms Page number 5>
vorausgesetzt, dass die an die Entladungselektroden in den Gaskanälen angelegten Spannungen diesen Dimensionen angepasst sind.