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Die Erfindung bezieht sich auf die Einrichtungen zur Stofftrennung und betrifft insbesondere
Apparate zur Gasnassreinigung von mechanischen Beimengungen.
Die Technologie der Gasnassreinigung beruht auf der Ausnutzung des Prozesses der kinemati- sehen Koagulation der im Gas schwebenden Staubteilchen mit Flüssigkeitstropfen, welcher während der Kontaktierung des sich bewegenden Gasstroms mit der aufgeschmolzenen Flüssigkeit zustande kommt. Dieser Prozess besteht darin, dass beim Zusammenstossen der Staubteilchen mit den Flüssig- keitstropfen die erstgenannten die Oberflächenspannungskraft überwinden und in das Tropfeninnere eindringen. Das durch ein Tropfen aufgefangene Staubteilchen kann vom Gas erheblich leichter abgeschieden werden, als das in diesem frei schwebende Staubteilchen, weil der Tropfen ein grösseres Volumen sowie eine Dichte aufweist, die die Gasdichte um das zirka 1000fache übersteigt.
Es ist bisher eine grosse Anzahl der Apparate zur Gasnassreinigung von unterschiedlichster
Bauart bekannt. Eine breite Verwendung haben beispielsweise Nasszyklone gefunden, in welchen das Gas infolge der Gaszuführung durch einen tangential angebrachten Eintrittsstutzen und bzw. oder infolge der Zusammenwirkung mit einem herkömmlicherweise aus Leitschaufeln bestehenden Wirbler in Drehung versetzt wird, und die Flüssigkeit in das Zykloninnere durch Zerstäuberdüsen eingespritzt wird. Feine Tropfen der durch die Düsen zerstäubten Flüssigkeit werden samt durch diese aufgefangenen Staubteilchen unter Einwirkung der während der Drehung des Gasstroms ent- stehenden Zentrifugalkraft an die Zyklonwand geschleudert, von welcher dann die Flüssigkeit in Gestalt eines Flüssigkeitsfilms in einen Schlammsammler abfliesst.
Die einfache bauliche Gestaltung des Zyklons hat zu dessen breiter Verwendung in unter- schiedlichsten Industriezweigen beitragen. Durch derartige Apparate wird jedoch keine ausreichend hohe Reinigungswirksamkeit sichergestellt (ihre Reinigungswirksamkeit übersteigt praktisch nicht
90 bis 92% für feindispersen Staub). Die Hauptursache des genannten Nachteils ist die verhältnis- mässig niedrige Geschwindigkeit des Gasstroms in dem Zyklon. Für die Erhöhung der Geschwindigkeit bis auf den Wert, bei welchem eine hohe Intensität der kinematischen Koagulation sicherge- stellt wird, ist ein beträchtlicher Energieaufwand erforderlich, so dass der Apparat unwirtschaftlich wird.
Eine niedrige Reinigungswirksamkeit wird auch durch die Unvollkommenheit der Berieselungsanlage bedingt, welche keine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeitstropfen im Gasstrom infolge dessen, dass die Düsen im Zyklöngehäuse angeordnet sind, welches ein beträchtliches Fassungsvermögen besitzt, gewährleisten kann. Darüber hinaus erweist sich die Kontaktdauer der dispergierten Flüssigkeit mit dem staubbelasteten Gas in derartigen Apparaten infolge der Anordnung der Düsen in relativer Nähe an den Zyklonaustritt als unzureichend für das Auffangen von sämtlichen in dem Gas schwebenden Teilchen.
Die erwähnten Mängel wurden zum Teil in einem in der US-PS Nr. 3, 696, 590 beschriebenen Apparat zur Gasnassreinigung behoben. Der Apparat enthält einen Zyklon sowie eine Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit, welche als eine gesonderte Baugruppe ausgeführt und mit dem Zyklon mittels eines Kniestutzens gekoppelt ist. Die Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit weist einen mit dem Gaskanal von im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt in Verbindung stehenden Flüssigkeitsverteiler auf (obwohl der Gaskanaleintritt in Form eines Konfusors ausgebildet ist, ist dessen maximaler Querschnitt durch die zylindrische Wand des Flüssigkeitsverteilers überdeckt). Die Berieselungsflüssigkeit wird an den Eintritt des Gaskanals geleitet, dessen Querschnitt erheblich kleiner als der Querschnitt des Zyklongehäuse ist.
Demzufolge kommt es zu gleichmässigerer Verteilung der Flüssigkeitstropfen über den Gasstromquerschnitt, und die Dauer der Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit wird dank der Längenzunahme des Weges, den der Gasstrom zurückzulegen hat (Gaskanal - Kniestutzen - Zyklon), verlängert.
Zu den Vorteilen des Apparates zählt sein verhältnismässig niedriger Strömungswiderstand (zirka 2000 Pa), wodurch sein hoher Wirkungsgrad bedingt wird.
Die unter Verwendung dieses Apparates erreichbare Reinigungswirksamkeit ist etwas grösser, als diese der Nasszyklone, infolge aber einer verhältnismässig niedrigen Geschwindigkeit, mit der sich der Gasstrom in der Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit bewegt, erreicht die Reinigungswirksamkeit nicht den Wert, welcher den modernen Arbeitsschutzbestimmun-
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gen, die bekanntlich einen Wert von 98% übersteigen, entspricht.
Die Vervollkommnung der Apparate zur Gasnassreinigung in Richtung der Erhöhung der
Reinigungswirksamkeit hat die Schaffung der Vorrichtungen zur Folge, welche als Venturi-Ab- scheider bekannt sind.
Zu derartigen Vorrichtungen gehört auch ein bisher bekannter Apparat zur Gasnassreinigung, enthaltend einen Zyklon mit einem Eintrittsstutzen und einem Austrittsrohr sowie eine mit dem
Zyklon gekoppelte Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit, die als ein
Venturi-Rohr ausgebildet und durch Berieselungskanäle mit einem mit dem innerhalb des Venturi- - Rohrs angeordneten Gaskanal in Verbindung stehenden Flüssigkeitsverteiler versehen ist. Der
Gaskanal der Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit ist an dessen Aus- tritt mit dem Stutzen des Zyklons verbunden (s. beispielsweise PL-PS Nr. 68414.
Die durch derartige Apparate sichergestellte hohe Reinigungswirksamkeit von 98% und darüber resultiert aus der sachgemässen geometrischen Form des Gaskanals, welcher eine Verengung besitzt, die sich zwischen dem sich in Richtung von dem Eintritt zu der Verengung hin stetig verengenden Gaskanalabschnitt (Konfusor) und dem sich in Richtung von der Verengung zu dem
Austritt hin stetig erweiternden Gaskanalabschnitt (Diffusor) befindet. Bei einer derartigen geo- metrischen Form ist die Beschleunigung, auf welche das Gas während seines Durchlaufens durch den Konfusor kommt, um das zirka 103-fache höher als die Beschleunigung, die die eingespritzten
Tropfen der Berieselungsflüssigkeit (Wasser) erreichen.
Auf diese Weise kommt es in dem Venturi- - Rohr, bedingt durch die Geschwindigkeitsdifferenz, zu der Filtration des zu reinigenden Gases durch ein volumetrisches feinkörniges Filter, als dessen Körner Wassertropfen dienen. Während der Strömung durch den Konfusor kommt es zu einem starken Anstieg des Dispersitätsgrades von
Wasser, wodurch eine entsprechende Vergrösserung der Kontaktfläche des Gases mit Wasser verur- sacht wird. In der Gaskanalverengung kommt es zum Abfall des bezogenen Druckgefälles, demzu- folge die Bedingungen für den Ausgleich der Bewegungsgeschwindigkeit von Gas und Wassertropfen entstehen.
In Übereinstimmung mit den hohen Geschwindigkeiten der Zusammenwirkung des Gases mit der Berieselungsflüssigkeit (von 40 bis 150 m/s) geht in der Verengung die Intensivierung des Prozesses der kinematischen Koagulation der im Gasstrom enthaltenen Staubteilchen vor sich.
Darüber hinaus entsteht in der Verengung bei hohen Geschwindigkeiten der Gasströmung ein Hochturbulenzbetrieb, wodurch nicht nur das Auffangen der Staubteilchen durch die Tropfen, sondern auch die gegenseitige Koagulation der Tropfen und sogar das Zusammenkleben der aufeinanderstossenden Staubteilchen verursacht werden, so dass deren darauffolgende Ausscheidung aus dem Gasstrom erleichtert wird.
Ein gewisses zusätzliches Auffangen der Staubteilchen durch die Wassertropfen vollzieht sich auch in dem Diffusor, dessen Hauptaufgabe eine stetige Überführung des Gasstroms in den Querschnitt, in welchem die Gasströmungsgeschwindigkeit dessen erforderlicher Eintrittsgeschwindigkeit in dem Zyklon entspricht, ist.
Es ist hervorzuheben, dass die Tropfen mit aufgefangenen Staubteilchen und die nichtaufge- fangenen Teilchen in den Zyklon über den gesamten Gasstromquerschnitt verteilt gelangen. Dadurch wird deren darauffolgendes Auffangen zu einem gewissen Masse erschwert.
Das Gaskanalprofil, welches zur Intensivierung der Koagulation beiträgt, stellt zur gleichen Zeit die Quelle eines hohen Strömungswiderstandes (von 4000 bis 5000 Pa und darüber) infolge der in dem Gaskanal beim Knicken der Stromlinien an den Grenzen "Konfusor - Verengung" und "Verengung - Konfusor" entstehenden Wirbelbildung. Dies ist die Ursache eines hohen Energieaufwandes für die Bewegung des Gasstroms in derartigen Apparaten.
Ferner ist zu vermerken, dass durch die Venturi-Abscheider eine wirksame Reinigung nur bei gleichbleibender Durchlaufmenge des zugeführten Gases sichergestellt werden kann, was in der Praxis nicht immer erreichbar ist. Deshalb ist in dem beschriebenen Apparat, wie auch in sonstigen Vorrichtungen von diesem Typ, ein Durchlaufmengen-Selbstregelungssystem vorgesehen, wodurch zugleich mit der getrennten Ausführung des Zyklons und der Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit die bauliche Gestaltung des gesamten Apparates kompliziert und sperrig wird.
Ferner, obwohl die Flüssigkeitstropfen über den Gasstromdurchschnitt im gegebenen Apparat
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gleichmässiger, als beispielsweise in dem vorstehend beschriebenen Nasszyklon verteilt werden, bleibt ein Teil des Kanalquerschnitts unumgänglich von den Strömen der Berieselungsflüssigkeit frei, weil diese durch den sich bewegenden Gasstrom abgelenkt werden. In Gaskanälen von grossem
Querschnitt wird durch eine derartige Ungleichmässigkeit der Prozess der kinematischen Koagulation der im Gas schwebenden Teilchen wesentlich beeinträchtigt.
Dies ist insbesondere die Erklärung dessen, dass die Verwendung von Venturi-Rohren mit einem Verengungsdurchmesser von über
500 mm nicht zweckmässig ist (s. darüber in :"Spravochnik pro pyle-i zoloulavlivaniju"/Hand- buch über Staub-und Ascheabscheidung/, herausgegeben von Russanow, Moskau, Verlag "Energie",
1975, S. 118).
Wie es aus dem beschriebenen Stand der Technik ersichtlich ist, ist das Erlangen einer hohen Reinigungswirksamkeit unter der Verwendung der bisher bekannten Apparate mit einem grossen Energieaufwand, baulicher Kompliziertheit und Sperrigkeit verbunden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochwirksamen Apparat zur Gasnassreinigung zu entwickeln, welcher die Herabsetzung des Energieaufwandes bei gleichzeitiger Vereinfachung der baulichen Gestaltung und Verringerung der Aussenabmessungen des Apparates durch Veränderung dessen Form und der Anordnung des Gaskanals sichert.
Diese Aufgabe wurde durch die Schaffung eines Apparates zur Gasnassreinigung gelöst, ent- haltend einen Zyklon mit einem Eintritts- und einem Austrittsrohr sowie eine mit dem Zyklon ge- koppelte Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit, in welchem der Flüssig- keitsverteiler durch Berieselungskanäle mit einem querschnittsveränderlichen Gaskanal verbunden ist. Der Gaskanal veränderlichen Querschnitts ist um die Achse des Zyklons gekrümmt und mündet austrittsseitig ins Zykloninnere ein und ist eintrittsseitig mit dem Eintrittsrohr verbunden. Als äussere Seitenwand des gekrümmten Gaskanals dient die Zyklonwand. Gemäss der Erfindung bildet die innere Seitenwand des um die Achse des Zyklons gekrümmten Gaskanals mit dem Austrittsrohr einen Raum für die Zuführung der Berieselungsflüssigkeit.
Durch eine derartige Ausführung des Gaskanals wird die gleichzeitige Durchführung der Prozesse gewährleistet, die in den Apparaten der bisher bekannten baulichen Gestaltung mit zeitlicher Verschiebung, d. h. aufeinanderfolgend vollzogen werden. Das sind der Prozess der kinematischen Koagulation, welcher sich bei hohen Geschwindigkeiten in der Gaskanalverengung vollzieht, und der Prozess der Zentrifugalabscheidung, welcher dadurch bedingt ist, dass in dem sich krummlinig bewegenden Gasstrom Zentrifugalkräfte entstehen, durch die die im Gas schwebenden und eine hohe Dichte aufweisenden Teilchen an die innere Seitenwand des Gaskanals geschleudert werden.
Als Folge der Zentrifugalabscheidung gruppieren sich die vorstehend erwähnten Teilchen an der Austrittsöffnung des Gaskanals in der an dessen Seitenwand anliegenden Zone, wodurch günstige Bedingungen für deren Auffangen im Zyklon geschaffen werden. Infolge der zeitlichen Übereinstimmung der Erscheinung der kinematischen Koagulation und der Zentrifugalabscheidung wird es möglich, die im Gas freischwebenden Teilchen bei geringeren Gasstromgeschwindigkeiten, als in den bisher bekannten Venturi-Abscheidern, abzuscheiden. Dabei wird der Energieaufwand für die Versetzung des Gasstroms in Bewegung wesentlich herabgesetzt, was der erwähnten Verringerung der Geschwindigkeit zu verdanken ist (wie bekannt, ist die Energie gleich Geschwindigkeit in zweiter Potenz).
Durch die Krummlinigkeit des Gaskanals und dessen Anordnung um die Zyklonachse herum wird die bauliche Kompaktheit des Apparates gesichert.
Zu den Vorteilen des Apparates zählt auch seine Unempfindlichkeit gegenüber den Schwankungen des Durchsatzes des zu reinigenden Gases. Auf experimentellem Wege wurde festgestellt, dass durch Schwankungen des Gasdurchsatzes in einem Bereich von 50% von der rechnerischen Leistung in der Praxis keine Änderung der Reinigungswirksamkeit hervorgerufen wird. Dies kann durch die Wirkung der Zentrifugalkraft bedingt werden, welche den Gasstrom derart zusammendrückt, dass der wirksame Querschnitt des Gaskanals, d. h. dessen vom Gasstrom erfasster Querschnitt, in der Wirklichkeit ein und derselbe bleibt und von dem geometrischen lichten Querschnitt des Gaskanals unabhängig ist.
Demzufolge entfällt in dem erfindungsgemässen Apparat die Notwendigkeit, ein Gasdurchsatzmengen-Selbstregelungssystem einzusetzen, so dass die bauliche Gestaltung des Apparates vereinfacht werden kann.
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Das bedeutet, dass der erfindungsgemässe Apparat zur Gasnassreinigung, ohne dass er dabei in der Reinigungswirksamkeit den bisher bekannten Apparaten desselben Verwendungszweckes nicht gleichsteht, einen geringeren Energieaufwand hat und diese Apparate in der Einfachheit der baulichen Gestaltung sowie in der Kompaktheit übertrifft.
Für die gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit über den Gasstromquerschnitt ist es zweck- mässig, die Berieselungskanäle in den Gaskanal vom Inneren des Zyklons aus einzuführen. Die
Flüssigkeitsströme verlagern sich dabei unter der Wirkung der Zentrifugalkraft zu der äusseren
Seitenwand des Gaskanals hin und durchdringen seinen ganzen Querschnitt unabhängig von dessen
Grösse. Dadurch wird es möglich, die Apparate der vorstehend beschriebenen baulichen Gestaltung mit beliebigem Gaskanalquerschnitt einzusetzen. Die gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt des Gasstroms trägt zu deren besserem Kontakt mit Gas bei, wodurch die Intensität des Prozesses der kinematischen Koagulation erhöht wird.
Darüber hinaus entfällt dabei die Not- wendigkeit der Schaffung eines für die Flüssigkeitszuführung erforderlichen Hochdruckes, weil die Funktion des letztgenannten (die Überwindung des Gasströmungstandes) die Zentrifugalkraft übernimmt. Dies hat eine zusätzliche Verringerung des Energieaufwandes für den Apparat zur
Folge.
Zum Zwecke der Vereinfachung der baulichen Gestaltung des Apparates kann als eine der
Seitenwände des Gaskanals die Wand des Zyklons dienen. Wenn die Zyklonwand den Gaskanal von aussen einschränkt, so stellt es sich heraus, dass die Vorrichtung für die Kontaktierung des
Gases mit der Flüssigkeit in das Zykloninnere eingebaut und der gesamte Apparat im Zyklonge- häuse untergebracht ist.
Die Decke und der Boden des Gaskanals können über die sie verbindende innere Seitenwand in Richtung der Zyklonachse hinausragen und mit dessen Austrittsrohr verbunden sein, welches in der Achsenrichtung des Zyklons derart angeordnet ist, dass sich dessen Eintrittsöffnung unterhalb der Austrittsöffnung des Gaskanals befindet. Dabei ist die Kammer, welche durch die Wand des Austrittsrohrs, durch die mit dieser verbundenen Abschnitte der genannten Decke und des Bodens sowie durch die innere Seitenwand des Gaskanals gebildet wird, mindestens mit einem
Eintrittsstutzen versehen und kann als Flüssigkeitsverteiler dienen.
Es steht klar, dass bei einer derartigen Ausführung des Verteilers die bauliche Gestaltung des gesamten Apparates vereinfacht wird, weil die Notwendigkeit der Verwendung eines zusätzlichen Behälters sowie der Anschlussleitungen entfällt. Als Berieselungskanäle dienen in diesem Fall die in der inneren Seitenwand des Gaskanals vorhandenen Öffnungen.
Diese Wand stellt eine Zwischenwand dar, welche im Längsschnitt des Gaskanals die Form einer der bekannten krummlinigen geometrischen Figuren haben kann. Durch eine derartige Ausführung werden stetige Übergangsstellen von dem Konfusor zu der Verengung und von der Verengung zu dem Diffusor hin sichergestellt, so dass die nachteilige Wirbelbildung an diesen Stellen ausgeschlossen wird. In der einfachsten Ausführungsvariante kann sie die Form eines Zylinders mit runder Grundfläche haben, wobei die Zylinderachse nicht mit der Achse des Zyklons zusammenfällt. Dabei ist der Gaskanal mit einer Verengung (an der Anordnungsstelle einer über die Achsen dieses Zylinders und des Zyklons verlaufenden Ebene) versehen und kann dem an sich bekannten Venturi-Rohr ähnlich ausgeführt werden.
Gemäss einer andern Ausführungsvariante der Erfindung kann die innere Seitenwand des Gaskanals im Längsschnitt die Form einer Ellipse haben. In diesem Fall weist der Gaskanal zwei Verengungen (an der Anordnungsstelle einer über die Hauptachse der Ellipse verlaufenden Ebene) auf und kann als zwei nebeneinander angeordnete Venturi-Rohre ausgeführt werden, welche eine zweistufige Reinigung des Gases für die Fälle, wenn die Reinigungswirksamkeit besonders hoch sein soll, sicherstellt.
Der optimale Winkel, den die Hauptachse der Ellipse und die Mantellinie der Innenfläche des tangential im Zyklon angebrachten Eintrittsstutzens bildet, beträgt 600. Dadurch wird das von dem Gesichtspunkt der Intensität der kinematischen Koagulation als bestmögliches Verhältnis der Längenmasse des Konfusors und des Diffusors der jeweiligen Gaskanalstufe gesichert, welches, wie es versuchsweise festgestellt worden ist, 1 : 4 gleich ist.
Vorzugsweise hat die innere Seitenwand des Gaskanals, in dessen Längsschnitt betrachtet,
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die Form einer geometrischen Figur, welche im wesentlichen durch zwei sich schneidende Archi- medische Spiralen gebildet wird, die derart gelegen sind, dass eine durch die Schnittpunkte der beiden Spiralen verlaufende Linie im wesentlichen senkrecht zu der Mantellinie der Innenfläche des tangential am Zyklon angebrachten Eintrittsstutzens gelegen ist. Auf experimentellem Wege wurde festgestellt, dass bei bestimmten geometrischen Parametern durch eine solche Form der in- neren Seitenwand des Gaskanals ein optimales Verhältnis der Gasströmungsgeschwindigkeiten in dem erweiterten und dem verengten Abschnitt des durch diese Wand eingeschränkten zweistufigen
Gaskanals gewährleistet wird.
Zu derartigen Parametern zählt die Drallrichtung der Spiralen und die Anordnung deren Pole. Die Archimedischen Spiralen in der erwähnten geometrischen Figur sollen derart gelegen sein, dass ihre Radiusvektoren zur Seite der Austrittsöffnung des Gaskanals hin wachsen. Dabei ist eine erforderliche Bedingung zu befolgen, der gemäss die Länge des Kon- fusors kleiner als die Länge des Diffusors sein soll. Die Pole der Spiralen sollen um einen Abstand von 0, 4. D voneinander entfernt sein, wobei D der Innendurchmesser des Zyklons ist. Sie sollen sich ferner auf einer Geraden befinden, welche durch die Achse des Zyklons geht und mit der
Mantellinie der Innenfläche des Eintrittsstutzens einen Winkel von 60 bildet.
Dadurch wird ein optimales Verhältnis zwischen den Längenmassen des Konfusors und des Diffusors (1 : 4) sowie ein optimales Verhältnis zwischen dem engsten (Verengung) und dem breitesten Gaskanalquerschnitt (1 : 5) gesichert.
Es ist zweckmässig, dass die Berieselungskanäle in den Gaskanal tangential in bezug auf die dem Gasstrom zugekehrte Oberfläche der inneren Seitenwand eingeführt und zur Seite der Aus- tritsöffnung des Gaskanals gerichtet sind. Die dem Gaskanal in Tangentialrichtung zugeführten
Flüssigkeitsströme vermitteln den an der inneren Seitenwand des Gaskanals gehemmten Gasteilchen eine zusätzliche Energie. Es erfolgt das sogenannte Ausblasen der Grenzschicht, welches der in der Technik bekannten Erscheinung der Grenzschichtablösung vorbeugt, die bei hohen Gasstromge- schwindigkeiten zum Vorschein kommt und die Vergrösserung des Strömungswiderstandes zur Folge hat.
Die tangentiale Anordnung der Berieselungskanäle stehen der gleichmässigen Verteilung der
Flüssigkeitstropfen über den Glasstromquerschnitt nicht im Wege, da unter der Wirkung der Zentri- fugalkräfte diese Tropfen an die gegenüberliegende Wand gelangen und somit den Gasstrom auf dessen gesamter Dicke durchdringen.
Die tangential angeordneten Berieselungskanäle können in bezug auf ihre bauliche Gestaltung verschieden ausgeführt werden.
Gemäss der einfachsten Ausführungsvariante kann der jeweilige Berieselungskanal durch einen Spalt zwischen der dem Gasstrom zugekehrten Oberfläche der inneren Seitenwand des Gaskanals und einem an dieser Wand tangential zu ihr am Austritt einer in der Wand ausgeführten Öffnung angebrachten Schild gebildet werden.
Gemäss einer andern Ausführungsvariante der Erfindung kann die innere Seitenwand des Gaskanals aus einzelnen Platten ausgeführt sein, welche mit der Decke und dem Boden des Gaskanals verbunden sind und die Berieselungskanäle können Spalte zwischen den benachbarten, sich teilweise überlappenden Platten darstellen. In diesem Fall erfolgt Ausblasen der Grenzschicht auf der gesamten Höhe des Kanals.
Zweckmässigerweise besitzt die äussere Seitenwand des Gaskanals mindestens einen tangential angeordneten Kanal zur Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen, welcher insbesondere durch einen Spalt zwischen der Aussenfläche dieser Wand und einem an dieser Wand tangential zu ihr am Austritts einer in der Wand ausgeführten Öffnung angebrachten Schild gebildet wird.
In diesem Fall fliegen die schwersten der im Gasstrom schwebenden Teilchen, welche durch die Zentrifugalkraft an die äussere Seitenwand des Gaskanals bereits auf der Anfangsstrecke des krummlinigen Weges des Gasstroms geschleudert worden sind, unter der Einwirkung derselben Kraft über den erwähnten Kanal zur Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen heraus, wodurch der Gefahr deren wiederholten Gelangens in den Gasstrom vorgebeugt und somit die Reinigungswirksamkeit erhöht werden können.
Zum Zwecke der Erhöhung der Reinigungswirksamkeit kann der Apparat ferner mit einem konzentrisch mit dem in Achsenrichtung des Zyklus angebrachten Austrittsrohr angeordneten Austrittsstutzen sowie einem den Ringraum zwischen dem Austrittsstutzen und dem Austrittsrohr mit
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der Verengung des Gaskanals verbindenden Rückumlaufkanal versehen werden.
Dabei werden in das Austrittsrohr durch den sich weiterdrehenden Gasstrom mitgenommenen und infolge dieser Drehung in der peripheren Zone des Austrittsrohrs angesammelten nichtaufge- fangenen Teilchen in die Verengung des Gaskanals abgesaugt, in welcher bei dem mit einer hohen
Geschwindigkeit stattfindenden Durchlaufen des Gasstroms eine Unterdruckzone entsteht. In der
Verengung gelangen diese Teilchen wiederholt in den Strom des zu reinigenden Gases und durch- laufen zusammen mit diesem sämtliche nachfolgende Reinigungsstufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen :
Des weiteren wird die Erfindung an deren konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugsnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig. l einen erfindungsgemässen Apparat in Gesamtansicht mit teilweisem Ausschnitt ; Fig. 2 den Schnitt IV-IV gemäss Fig. l ; Fig. 3 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Apparates mit rechteckigem Querschnitt des Gaskanals und seitlicher tangentialer Zuführung der Berieselungsflüssigkeit, in Gesamtansicht mit teilweisem Ausschnitt ; Fig. 4 den Längsschnitt des Gaskanals in dem in Fig. 3 dargestellten Apparat in vergrössertem Massstab, dessen innere Seitenwand der Form eines Zylinders mit runder Grundfläche gleicht ;
Fig. 5 den Längsschnitt des Gaskanals in dem in Fig. 3 dargestellten Apparat in vergrössertem Massstab, für den Fall, wenn dessen innere Seitenwand der Form einer Ellipse gleicht ; Fig. 6 den Längsschnitt des Gaskanals in dem in Fig. 3 dargestellten Apparat in vergrössertem Massstab, für den Fall, wenn dessen innere Seitenwand der Form einer geometrischen Figur gleicht, welche im wesentlichen durch zwei sich schneidende Archimedische Spiralen gebildet wird ; Fig. 7 den Längsschnitt des Gaskanals in einem erfindungsgemässen Apparat mit seitlicher tangentialer Zuführung der Be- rieselungsflüssigkeit ; Fig. 8 den Längsschnitt des Gaskanals in einem erfindungsgemässen Apparat mit seitlicher tangentialer Zuführung der Berieselungsflüssigkeit und einer aus einzelnen Platten ausgeführten inneren Seitenwand des Gaskanals ;
Fig. 9 den Längsschnitt des Gaskanals in einem erfindungsgemässen Apparat mit vorhergehender Abführung der aufgefangenen Teilchen ; Fig. 10 den teilweisen Längsschnitt des erfindungsgemässen Apparates in dessen Ausführungsvariante mit einem Austrittsstutzen sowie einem Rückumlaufkanal ; Fig. l1 den Schnitt XIII-XIII gemäss Fig. 10.
Bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung :
Der Apparat zur Gasreinigung enthält einen für die Abscheidung der im Gas schwebenden Teilchen bestimmten Zyklon--1-- (Fig. l) sowie eine mit dem Zyklon --1-- gekoppelte Vorrichtung - für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit, in welcher das Auffangen der Staubteilchen durch die Wassertropfen sichergestellt wird.
Der Zyklon --1-- weist ein durch einen Deckel--4--verschliessbares Gehäuse--3--auf.
Das Gehäuse --3-- schliesst einen Teil --5-- ein, welcher als ein senkrecht ausgerichteter Zylinder ausgebildet und für die rotierende Bewegung des zu reinigenden Gases bestimmt ist. Von
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wendungszweck und Anordnung nachstehend detailliert erläutert werden, sowie mit einem im Oberteil des Gehäuses --3-- befindlichen und für die Abführung des gereinigten Gases bestimmten Austrittsrohr --8-- versehen.
Die Vorrichtung --2-- für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit weist einen querschnittsveränderlichen Gaskanal --9-- mit einer Verengung--10-- (Fig. 2) sowie einen mit dieser stetig gekoppelten, von der Eintrittsöffnung zu der Verengung --10-- hin sich verengenden Kanalabschnitt--11-- (des weiteren Konfusor genannt) und einen von der Verengung --10-- zu der Austrittsöffnung hin sich erweiternden Kanalabschnitt--12-- (des weiteren Diffusor genannt) auf.
Der Gaskanal --9-- ist um die Achse des Zylinders --1-- gekrümmt. Dabei ist die Austritts- öffnung des Kanals --9-- mit dem Zykloninneren über eine Öffnung --13-- verbunden und die Austrittsöffnung dieses Kanals steht mit dem bezüglich der krummlinigen Seitenwände des Kanals - tangential angeordneten und mit diesem im wesentlichen als ein Ganzes ausgeführten Ein- trittsstutzen--7--in Verbindung. Eine derartige Anordnung des Stutzens --7-- wird bevorzugt, weil dieser dem sich drehenden Gasstrom den Anfangsumlaufsinn vermittelt und bei einer stetigen Kopplung mit dem Gaskanal --9-- keinen überflüssigen Strömungswiderstand im Wege des zu reinigenden Gases bildet.
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Gemäss der Erfindung ist die innere Seitenwand --16-- um die Achse des Zyklons-l- des Gaskanals --9-- gekrümmt und bildet mit dem Austrittsrohr --8-- einen Raum für die Zuführung der Berieselungsflüssigkeit. In einem allgemeinen Fall kann der Querschnitt des Kanals --9-- von einer beliebigen Form und der Kanal --9-- in ein gesondert ausgeführtes, ausserbzw. innerhalb des Zyklons --1-- verlegtes krummliniges Rohr eingeschlossen sein.
Die Vorrichtung --2-- enthält auch einen Flüssigkeitsverteiler --14--, welcher mit dem Gaskanal --9-- durch Berieselungskanäle --15-- verbunden ist. Gemäss der in Fig. l und 2 dargestellten Ausführungsvariante des Apparates ist der Verteiler --14-- als eine innerhalb des Ein-
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Gemäss den in Fig. l bis 6 gezeigten Ausführungsvarianten des Apparates ist der Gaskanal --9-- entlang einer Schraubenlinie angeordnet (was aus der Hinsicht der hydrodynamischen Eigenschaften bevorzugt werden soll, weil dadurch eine stetigere Ausführung des Gasstroms in das Innere des Zyklons --1-- gesichert wird, in welchem der Gasstrom seine entlang der Schraubenlinie rotierende Bewegung fortgesetzt) und befindet sich in dem Oberteil des Zyklons --1--. Die Wand des Zyklons --1-- in dem zylindrischen Teil --5-- des Gehäuses --3-- bildet die Seitenwand dieses Kanals. Durch eine derartige bauliche Gestaltung wird die konstruktive Einfachheit und Kompaktheit des Apparates sichergestellt.
Gemäss der in Fig. l und 2 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Apparates ist die innere Seitenwand --16-- im Querschnitt des Kanals-9-von krummlinigem Profil.
Zu den Besonderheiten dieser Variante, im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen, zählt auch die Anordnung des Austrittsrohrs --8-- in Achsenrichtung des Zyklons --1--. Dabei befindet sich dessen Eintrittsöffnung --17-- unterhalb der Anordnungshöhe der Austrittsöffnung --13-- des Gaskanals --9--, wodurch dem Abgang des Gases vorgebeugt wird, das sämtliche Reinigungsstufen nicht durchgelaufen hat.
Der Deckel --4-- des Zyklons --1-- ist als eine Wendeplatte ausgebildet, durch welche das Gehäuse --3-- des Zyklons --1-- mit dem Austrittsrohr --8-- verbunden wird.
Gemäss der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante des Apparates ist der Kanal --9-- von rechteckigem Querschnitt (Fig. 3), was, eigentlich gesagt, aus der Hinsicht der Herstellungseinfachheit des Apparates bevorzugt werden soll. Die Decke des Kanals --9-- stimmt mit dem Deckel --4-- des Zyklons überein, welcher, wie auch in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsvariante, als eine Wendeplatte ausgebildet ist. Die innere Seitenwand --16-- im Längs-
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--9--,- exzentrisch angeordnet ist. Es steht klar, dass eine diese Form aufweisende Seitenwand --16-- am einfachsten aus der Hinsicht deren Herstellungstechnologie ist.
In der über die geometrischen Achsen der Wand des Zyklons --1-- und der Wand --16-- des Kanals --9-- verlaufenden Ebene A-A entstehen der engste Querschnitt (Verengung --10--) und der weiteste Querschnitt des Kanals --9--, wobei der weiteste Querschnitt vorzugsweise gleich dem Querschnitt des Eintrittsstutzens --7-- gewählt wird (in diesem Fall verläuft die Ebene A-A senkrecht zu der Mantellinie der Innenfläche dieses Stutzens).
Der Boden-18- (Fig. 3) des Kanals welcher genau so, wie der Deckel --4--, eine Wendelplatte darstellt, ragt über die innere Seitenwand --16-- in Richtung zu der Achse des Zyklons-l-aus und ist genau so, wie der Deckel --4--, mit dem Austrittsrohr --8-- verbunden. Dabei wird zwischen den herausragenden Abschnitten des Deckels --4-- und der Wand - einerseits sowie zwischen der Wand --16-- des Kanals --9-- und der Wand des Austrittsrohrs ein Raum gebildet, welcher als Flüssigkeitsverteiler --14-- dient. Der Flüssigkeitsverteiler --14- ist mit einem Eintrittsstutzen --19-- versehen, welcher auf dem Deckel --4-- angeordnet ist und für die Zuführung der Berieselungsflüssigkeit in das Innere des Flüssigkeitsverteilers --14-- dient.
Die in der Wand --16-- im Bereich der Verengung --10-- des Kanals --9-- ausgeführten Öffnungen dienen als Berieselungskanäle --15--.
In Fig. 5 ist der Gaskanal eines erfindungsgemässen Apparates im Längsschnitt dargestellt, in welchem die innere Seiten wand --16-- des Gaskanals --9-- die Form einer Ellipse hat, demzu-
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Oberfläche der Wand --16-- und einem eine krummlinige Form aufweisenden und an dieser Wand tangential zu ihr am Austritt einer in der Wand ausgeführten Öffnung angebrachten Schild --20-- dar.
In Fig. 10 ist eine andere Ausführungsvariante der baulichen Gestaltung der tangential ge- richteten Berieselungskanäle --15-- veranschaulicht. Die innere Seitenwand --16-- des Gaskanals --9-- in dieser Modifikation des Apparates ist aus einzelnen Platten --21-- ausgeführt, welche mit der Decke und dem Boden des Gaskanals derart verbunden sind, dass der Anfang der jeweiligen nächstfolgenden Platte durch das Ende der vorhergehenden Platte überlappt wird. Als Berieselungs- kanäle --15-- dienen die zwischen den sich überlappenden Partien der aneinanderliegenden Platten - vorhandenen Spalte.
Gemäss der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsvariante des Apparates weist die äussere Seiten- stufe des Gaskanals --9--, welche mit der Wand des Zyklons --1-- im zylindrischen Teil --5-- dessen Gehäuses --3-- zusammenfällt, ebenfalls tangential gerichtete Kanäle --22-- auf, deren
Verwendungszweck jedoch ganz anders ist. Die Kanäle dienen für die Zwischenabführung der auf- gefangenen Teilchen. Die Anzahl und die Anordnung derartiger Kanäle kann unterschiedlich sein, am zweckmässigsten sind aber diese je nach der Anzahl der Verengungen --10-- im Kanal --9-- zu wählen.
Am zweckmässigsten wird der jeweilige Kanal --22-- unmittelbar hinter der Verengung --10- in Laufrichtung des Gasstroms angeordnet, weil in dieser Zone die Geschwindigkeit der
Teilchen am höchsten ist und deren Energie für die Fortbewegung entlang des Kanals --22-- aus dem Zyklon --1-- ausreicht. Der jeweilige Kanal --22-- stellt einen zwischen der Aussenfläche der Wand des Zyklons-l-und einem eine krummlinige Form aufweisenden und an dieser Wand tangential zu ihr am Austritt einer in dieser Wand ausgeführten Öffnung angebrachten Schild - bestehenden Spalt dar. Es sind auch andere Ausführungsvarianten des Kanals --22-- mög- lich, beispielsweise als eine in der Wand des Zyklons-l-tangential angeordnete Düse.
In den Fig. 10 und 11 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Apparates darge- stellt, in welchem ein Rückumlaufkanal --24-- für die Rückführung der nichtaufgefangenen Staubteilchen in den Strom des zu reinigenden Gases vorgesehen ist. Der Kanal --24-- wird durch eine Buchse gebildet, die die Wand des Austrittsrohrs --8-- mit der inneren Seitenwand-16- des Gaskanals --9-- verbindet. Für das Einsammeln der nichtaufgefangenen, im emporsteigenden Strom des aus dem Zyklon-l-zu entfernenden Gases schwebenden Staubteilchen ist in dem Apparat ein eigenartiger Fänger vorgesehen, welcher einen von oben abgedeckten Ringraum --25-innerhalb des Austrittsrohrs --8-- darstellt.
Von der Mittenpartie des Rohrs --8-- ist dieser Raum durch den Austrittsstutzen --26-- abgetrennt, welcher in das Rohr --8-- teilweise eingesenkt und in dieser Lage mittels des mit ihm verbundenen Deckels --4-- befestigt ist. Die Eintrittsöffnung des Stutzens --26-- ist unterhalb der Anordnungshöhe des Rücklaufkanals --24-- angeord- net. Der Rückumlaufkanal --24-- steht mit der Verengung --10-- des Gaskanals --9-- in Verbindung, weil bei dem mit einer hohen Geschwindigkeit stattfindenden Durchlaufen des Gasstroms in dieser eine Unterdruckzone entsteht, die eine unumgängliche Bedingung für das Absaugen der Teilchen aus der peripheren Zone des Rohrs --8-- ist.
Es geht klar hervor, dass bei Vorhandensein von zwei und mehr Verengungen --10-- im Kanal --9-- jede von diesen mit dem Rohr --8-durch den Rückumlaufkanal --24-- verbunden sein kann.
Die Wirkungsweise des Apparates zur Gasreinigung besteht im folgenden.
Über den Eintrittsstutzen-7- (Fig. l und 2) gelangt der Gasstrom in den Gaskanal --9-des Apparates und wird unterwegs durch die Ströme der Berieselungsflüssigkeit angefeuchtet, welche in den Stutzen --7-- über den Verteiler --14-- und die Berieselungskanäle --15-- geleitet werden. In dem Gaskanal --9-- geht der an sich bekannte Prozess der kinematischen Koagulation vor sich, der dem in an sich bekannten Venturi-Rohren durchgeführten Prozess analog ist. Gleichzeitig mit diesem Prozess vollzieht sich im Gaskanal --9--, verursacht durch seine krummlinige Form, ein an sich bekannter Prozess der Trennung der Schwebeteilchen (sowohl der flüssigen als auch der festen Schwebeteilchen), welcher dem in an sich bekannten Zyklonen stattfindenden Prozess analog ist.
Infolge des gleichzeitigen Ablaufs der erwähnten Prozesse fangen die im Gas schwebende Teilchen an, sich unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte in die periphere Zone schon während des Durchlaufens des Konfusors --11-- des Kanals --9-- zu verlagern. In der Verengung--10--
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kommt es zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der Gas- und Flüssigkeitsteilchen, was zu einer prompten Vergrösserung der auf diese Teilchen einwirkenden Zentrifugalkräfte, die mit der Geschwindigkeit durch eine quadratische Abhängigkeit verbunden sind, führt. Unter der Ein- wirkung dieser Kräfte gruppieren sich die schwebenden Teilchen, die schwerer als die Gasteilchen sind, an der äusseren Seitenwand des Kanals--9--.
Dem Gehäuse --3-- des Zyklons --1-- wird das zu reinigende Gas aus dem Diffusor--12--des Kanals--9-unmittelbar über die Öffnung --13-- zugeführt, wodurch, im Unterschied zu den Anschlussstutzen der an sich bekannten
Apparate, kein zusätzlicher Strömungswiderstand im Strömungsweg geschaffen wird. Am Eintritt in das Innere des Zyklons --1-- werden die Teilchen in der an dessen Wand anliegenden Zone angesammelt. An der Wand des zylindrischen Teils --5-- und des Trichters --6-- des Gehäuses --3-- des Zyklons --1-- fliessen die Flüssigkeitstropfen mit den durch diese aufgefangenen Staubteilchen in einen Bunker bzw. in einen andern zu diesem Zweck bestimmten Behälter ab (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Das gereinigte Gas steigt empor und wird über das Austrittsrohr--8-- abgeführt.
Der gleichzeitige Ablauf von zwei Hauptprozessen der Gasreinigung, welche im Gaskanal --9-- vor sich gehen, ermöglicht es, die Abscheidung der Schwebeteilchen mit einem vergleichbaren Dispersitätsgrad bei wesentlich kleineren Geschwindigkeiten, als in den an sich bekannten Venturi- - Rohren mit geradliniger Achse, durchzuführen. Demzufolge wird der gleiche Reinigungsgrad, wie in den an sich bekannten Apparaten, für dieselbe Staubart in dem erfindungsgemässen Apparat bei wesentlich geringeren Strömungsverlusten und folglich bei geringerem Energieaufwand erreicht.
Dabei üben, wie es die Versuche ergaben, die ziemlich bedeutenden Schwankungen der Durchsatzmenge des zu reinigenden Gases (in einem Bereich von 50%) keinen Einfluss auf die Reinigungswirksamkeit aus, was dem erfindungsgemässen Apparat einen zusätzlichen Vorteil verleiht, da dieser ohne jegliche Stabilisierungsvorrichtungen eingesetzt werden kann, welche die Quelle eines zusätzlichen Strömungswiderstandes darstellen und die bauliche Gestaltung des Apparates komplizieren.
Der Gaskanal --9-- übernimmt die Funktionen von zumindest drei Baugruppen eines an sich bekannten Apparates zur Gasnassreinigung. Er dient als der eigentliche Kanal der Vorrichtung für die Kontaktierung des Gases mit der Flüssigkeit, als Tropfenfänger, dessen Funktion in den an sich bekannten Apparaten der Zyklon übernimmt, und als Wirbler, der dem Gas eine rotierende Bewegung um die Achse des Zyklons vermittelt. Durch eine solche Überlagerung der Funktionen wird die bauliche Gestaltung des Apparates offenkundig vereinfacht.
Die Besonderheit des Betriebs des erfindungsgemässen Apparates, wie er in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, besteht darin, dass die Berieselungsflüssigkeit dem Gaskanal --9-- über die vom Zentrum zu der Peripherie hin radial gerichteten Berieselungskanäle --15-- zugeführt wird, welche als in der Seitenwand --16-- des Kanals --9-- im Bereich der Verengung des letzteren ausgeführte Öffnungen ausgestaltet sind.
Da die Flüssigkeit schwerer als das Gas ist, verlagert sich diese in dem in sich krummlinig bewegenden Gasstrom entstehenden Zentrifugalfeld in Richtung der äusseren Seitenwand des Kanals--9--, durchdringt dabei den gesamten Querschnitt der Ver-
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sondere die Zweckmässigkeit der Verwendung eines Apparates einer derartigen baulichen Gestaltung für die einen grossen Querschnitt aufweisenden Kanäle (von über 250 cm2) bedingt. Das Vorhandensein von auf die Flüssigkeitsströme einwirkenden Zentrifugalkräften ermöglicht es auch, den Druck an der Eintrittsöffnung des Verteilers --14-- herabzusetzen und demzufolge den Energieaufwand für die Schaffung eines solchen Druckes zu verringern.
In einem Apparat, dessen Gaskanal --9-- auf die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Weise ausgestaltet ist, durchläuft der Gasstrom zweimal die Reinigungsstufen, die er im Gaskanal --9-durchlief, welcher in seinem Längsschnitt die in Fig. 4 veranschaulichte Form aufwies. Das heisst, dass der Gasstrom aus dem Diffusor --12-- der ersten Stufe des Kanals in den Konfusor --11-dessen zweiter Stufe gelangt, in der Verengung --10-- dieser Stufe bis auf die maximale Geschwindigkeit beschleunigt wird, mit den Strömen der Berieselungsflüssigkeit durchdrungen wird, die die in der ersten Stufe des Kanals --9-- nicht aufgefangenen Teilchen an die äussere Seitenwand des letzteren treiben, und entweicht über die Öffnung --13-- in das Innere des Zyklons --1--.
Es ist offenkundig, dass eine solche zweistufige Reinigung wirksamer, als eine einstufige Reini-
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gung ist. Ein ähnlicher Effekt wird in den an sich bekannten Apparaten durch Verwendung von zwei hintereinandergeschlossenen Venturi-Rohren erreicht (s. beispielsweise : Bogdanow. L. R.,
Kropp. L. I., 1Powyschenije effektiwnosti mokroj otschistki gasow ot letutschej soly TES putjom ispolsowanija dwuchstupentschatych koaguljatorow Venturi". Tesisy dokladow Wsesojusnoj konferenziji utschonych/Leistungsteigerung der Gasnassreinigung von der Flugasche in Wärmekraft- werken durch Verwendung von zweistufigen Venturi-Koagulatoren. Leitsätze zu den Berichten der wissenschaftlichen Allunionskonferenz/, Moskau, Ausstellung der Errungenschaften der Volkswirt- schaft, Mai 1978, S. 10 bis 11).
In einem Apparat gemäss Fig. 6 wird die aus der Hinsicht der Intensität der kinematischen
Koagulation optimale Geschwindigkeitsführung der Bewegung des Gasstroms sichergestellt, und insbesondere das Verhältnis zwischen dessen Geschwindigkeiten in den Verengungen --10-- sowie in den weitesten Abschnitten des Kanals --9--, welches 1 : 5 ist.
Das Unterscheidungsmerkmal des Apparates, dessen Querschnitt in Fig. 7 bzw. Fig. 8 veran- schaulicht ist, besteht darin, dass die Berieselungsflüssigkeit über die Kanäle --15-- in Tangentialrichtung zugeführt wird (in Richtung der Austrittsöffnung für den Gasstrom).
Die dem Kanal --9-- in Tangentialrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit zugeführten
Flüssigkeitsströme übernehmen ausser deren Hauptfunktion (Gasnassreinigung) auch noch eine weitere
Funktion. Sie vermitteln den an der durch diese umflossenen Oberfläche der inneren Seitenwand --16-- gebremsten Gasteilchen eine zusätzliche Energie. Somit wird einer gefährlichen Erscheinung der Grenzschichtablösung vorgebeugt, welche in einem Gasstrom zutage tritt, wenn dieser mit einer hohen Geschwindigkeit einen Festkörper umfliesst. (Diese Erscheinung ist insbesondere in der Luftfahrt gut bekannt im Zusammenhang mit dem Umströmen des Flugzeugflügels durch den Luftstrom).
Die Grenzschichtablösung wird durch hohe hydrodynamische Verluste begleitet, deshalb ist ein erfolgreicher Kampf gegen diese Erscheinung von grosser Bedeutung. Da die Kanäle --15-- in den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Erfindung auf der ganzen Länge des Kanals - angeordnet sind, wird die durch sie geleistete Arbeit - die der Grenzschicht - entlang des gesamten Weges, den der Gasstrom zurückzulegen hat, vollzogen. Es ist zu vermerken, dass die Zuführung der Ströme der Berieselungsflüssigkeit in Tangentialrichtung deren Durchdringen unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte bis zu der gegenüberliegenden Wand des Kanals --9-hin nicht im Wege steht. Deshalb vollzieht sich die Kontaktierung der Flüssigkeitstropfen mit den Staubteilchen gleichmässig über die gesamte Dicke des Gasstroms.
In einem Apparat gemäss Fig. 9 werden die schwersten der im Gas schwebenden, durch die auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte in die periphere Zone des Kanals --9-- geschleuderten und in der Verengung --10-- der ersten Stufe auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigten Staubteilchen über den Kanal --22-- für die Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen aus dem Apparat abgeführt. Zusammen mit den infolge des vorstehend beschriebenen Zusammenklebens der feineren Teilchen in dem Hochturbulenzstrom vergrösserten Staubteilchen wird über den Kanal --22-auch ein bedeutender Anteil an Schlamm (Flüssigkeit mit Staub) abgeführt. Demzufolge wird bereits dem Konfusor --11-- der zweiten Stufe des Kanals --9-- das Gas mit einer wesentlich geringeren Staubkonzentration zugeführt.
Dementsprechend kommt es zur Herabsetzung der Staubkonzentration nach dem Durchlaufen der Verengung --10-- der zweiten Stufe, wenn aus dem Gasstrom über den nächstfolgenden Kanal --22-- eine neue Menge der abgeschiedenen Staubteilchen und Tropfen abgeführt wird. Durch die Zwischenabführung der Teilchen wird die Wahrscheinlichkeit eines wiederholten Gelangens des Staubs in den Gasstromkern herabgemindert, was bei hohen Staubkonzentrationen durchaus möglich ist. Somit wird zur Steigerung der Gasreinigungswirksamkeit beigetragen.
Darüber hinaus trägt das Vorhandensein von Kanälen --22-- zur Verlängerung der Lebensdauer des Apparates bei, weil die an der äusseren Seitenwand sich angesammelten festen Teilchen bei deren Bewegung entlang dieser Wand auf die letztere als Schleifmittel einwirken, wodurch das Abschleifen deren Innenfläche hervorgerufen wird, welches desto intensiver vor sich geht, je schwerer die Teilchen und höher ihre Geschwindigkeit sind. In den bisher bekannten Apparaten wird manchmal die Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen vorgesehen.
Diese wird mit Hilfe einer zusätzlichen Vorrichtung zur zwangsläufigen Absaugung vollzogen, welche zwischen den Venturi-Rohren in den Apparaten mit mehrstufiger Gasreinigung angeordnet werden (s. beispielsweise Prospekte der Firma Chemico-Chemical Construction (GB) Limited, Regal House,
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Twickenham, Middlesex, England, S. 8). Dadurch wird das Reinigungsschema kompliziert gemacht und ein zusätzlicher Strömungswiderstand geschaffen.
In dem gegebenen Apparat kann die Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen auf einer beliebigen Reinigungsstufe durchgeführt werden, da bei den vorstehend beschriebenen, Anordnung und Richtungssinn der Kanäle --22-- für die Abführung der Teilchen die durch die letzteren in dem Kanal --9-- entwickelte Geschwindigkeit ausgenutzt wird, welche zu dem Gasstrom tangen- tial gerichtet ist.
Die Betriebsbesonderheit der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Apparates kommt auf der letzten Reinigungsstufe zum Vorschein, wenn das von den meisten Beimengungen befreite Gas in das Austrittsrohr --8-- geleitet wird. Das Gas steigt im Rohr --8-- empor und setzt dabei seine rotierende Bewegung um die Zyklonachse fort, so dass die im Gas nach der Reinigung zurückgebliebenen schwebenden Teilchen unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte in die an der Peripherie dieses Rohrs liegende Zone geschleudert werden und in den von oben geschlossenen Ringraum --25-- zwischen den konzentrisch angeordneten Wan- dungen des Rohrs --8-- und des Austrittsstutzens --26-- gelangen.
Aus dem Ringraum--25-- werden diese Teilchen über den Rückumlaufkanal --24-- dem Kanal --9-- für das wiederholte
Durchlaufen sämtlicher nachfolgenden Reinigungsstufen wieder zugeführt. Das Absaugen der Teil- chen erfolgt als Folge des zwischen dem Ringraum--25--, in dem die Gasströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, und der Verengung --10--, in welche der Kanal --24-- einmündet und in der infolge einer hohen Gasströmungsgeschwindigkeit eine Unterdruckzone entsteht, bestehenden Druckgefälles.
Für den Vergleich mit den bisher bekannten Apparaten muss hervorgehoben werden, dass das in diesen verwendete Rückumlaufsystem herkömmlicherweise eine Vorrichtung zum zwangsläufigen Absaugen der Teilchen und zu deren Zuführung in den Gaskanal enthält (s. beispielsweise den vorstehend zitierten Prospekt der Firma Chemico, S. 8,9, 12 und 13).
Es ist zu vermerken, dass, obwohl die jeweilige Ausführungsvariante der Erfindung mit tangential gerichteten Berieselungskanälen, Kanälen für die Zwischenabführung der aufgefangenen Teilchen und den Rückumlaufkanal getrennt beschrieben und dargestellt worden ist (Fig. 7 bis 11), was der bestehenden Möglichkeit deren getrennter Anwendung entspricht, nicht ausser Acht gelassen werden darf, dass diverse erwähnten Elemente in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung, die in den Zeichnungen zum Zwecke der Kürze nicht gezeigt sind, zusammen verwendet werden können.
Die vorstehend beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen verschiedenartige Änderungen und Ergänzungen zu, die für den Fachmann auf diesem Gebiet der Technik offenkundig sind. Auch weitere Ausführungen des erfindungsgemässen Apparates sind möglich, wobei der Erfindungstatbestand und-Inhalt im Rahmen der beigelegten Patentansprüche erhalten bleiben.
Der erfindungsgemässe Apparat zur Gasnassreinigung ist hochwirksam, gedrungener Bauart, einfach in baulicher Hinsicht und wirtschaftlich. Die Wirksamkeit der Reinigung eines Gasstroms beträgt 99, 4 bis 99, 99%. Die Druckhöhenverluste betragen höchstens 2000 Pa.
Die Erfindung kann in der chemischen Industrie, der Energiewirtschaft sowie in der Hüttenindustrie für die Gasnassreinigung von den mechanischen Beimengungen eine breite Verwendung finden. Der Apparat eignet sich auch für andere Zwecke, die einen intensiven Wärme- und Masseaustausch erfordern.
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