Verfahren und Vorrichtung zur Nassentstaubung von Gasen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nassentstaubung von Gasen.
Das Ziel der Entstaubung kann dabei. sowohl dar- in bestehen, einen ; Feststorf wegen seines Wertes aus dem Trägergas auszuscheiden, als auch darin, dass der Feststoff aus hygienischen Gründen nicht in die Aussenatmoaphäre getangen darf.
Der letzte Fall ist besonders bei industriellen An- lagen erforderlich, die in der Nähe grösaerer Siedlunge. n arbeiten, wobei im allgemeinen die Anforderungen an den Wirkungsgnad der Entstaubungsanlage durch die Art des Staubas beeinflusst wenden.
Zahlreiche Bestrebungen mit dem Ziel einer opti- malen Entstaubung eines gegebenen Gases führten zu einer grossen Zahl von Anlagen, die sich im wesentli- chen in folgendeGruppeneinordnenlassem) :
Trockenverfahren (mechanisch)
Nassverfahren (mechanisch)
Elektrostatische Verfahren Ölbenetzte MetaÜfilter
Verbundverfahren.
Die jeweils einer besonderen Aufgabenstellung angepassten Vorrichtungen haben jedoch generell den Nachteil, dass sie für einen bestimmten Durchsatz ausgelegt sind und daher bei variierendem Durchsatz entweder nicht voll ausgelastet oder überbelastet sind. Im ersten Fall bedingt dies alle Nachteile unausgenützter Kapazität einer Anlage, d. h. einen zu hohen Aufwand'. an Raum, Energie und Wartung ; im zweiten Fall der r Uberbelastung sinkt der Wirkungsgrad der Vorrichtung, d. h. das zu verarbei- tende Gas wird nicht mehr bis zu dem verlangten Grad entstaubt.
Da in vielen Fälle eine mangelhafta Entstaubung unbedingt vermieden weiden muss, beispielsweise bei radioaktiven Anteilen des Staubes, wird man im praktischen Fall häufig eine solche Übeidimensionic- rung der Entstaubungsanlage wählen, dass die Wirt schaftlichkeit des Verfahrens. durch unausgenützte Kapazität erbeblich beeinträchtigt wird.
Die bekannten mechanischen Trockenverfahren, wie betspielsweise Staubkammern, eignen sich nur für gröbere Staub arten. Die ebenfalls zu dieser Gruppe gehörenden Zyklone sind gleichfalls für entsprechend feine Staubarten nicht mehr ausreichend wirksam. Die TuchEltjer dagegen liegen in ihrer Ab scheidungswirkung in einem ähnlichen Bereich wie Elektrofilter und Nassentstajuber.
Diese an sich wirksamen Abscheider der zuletzt erwähnten Gruppe besatzen jedoch durchwegs be- stimmte Nachteile. Der Elektrofilter ist in seiner Anlage sehr aufwendig und die Gefahr von Explosionen bei Gegenwart von brennbaren Dampfen und explosiblen Staubgemischen nur mit Schwierigkeiten auszuschalten. Tuchfilter verlegen sich durch Staubabla gerung, wodurch die Satügwirkung zunehmend schwä- cher wird. Die bekannten ; Nassentstauber wiederum weisen. einem erheblichen Wasserverbrauch auf und besitzen gewöhnlich bewegte Teile mit dadurch be dingtem Aufwand für Wartung und Verschleiss.
Ebenfalls bekannt sind Verbundverfahren, die beispielsweise unter Hiniteramtanderschaltung eines Zyklons und eines anschliessenden Nassentstaubers coder Filters aufgebaut werden. Naturgemäss wird dadurch der apparative Aufwand praktisch verdoppelt, was kostenmässig wie hinsichtlich des Platzbedarfes nachteilig ist.
Gemäss einem bekannten Verbundentstaubungsverfahren wird ein Zyklon als Vorabscheider verwendet, worauf in dem Luftstrom durch ! einen Venti- lator Wasser zerstäubt wind und das zerstäubte Was ser zusammen mit dem restlichen Staub in einem Beruhigungsraum zum Absetzen gebracht wird.
Es ist auch eine Vorrichtung bekannt geworden, die im wesentlichen aus einem Venturi-Rohr besteht, in welches durch Düsen Wasser eingespritzt wird.
Diese Anordnung neigt jedoch dauz, dass sich die Wasserdüsen-besonders bei. Rezirkulation des Wassers - im Laufe des Betriebes verstopfen. Ein weite rer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass sich bei entsprechend hohem Staubgehalt der zu rei- nigenden Gase Schlammablaigerungen an den Wän- den der Anlage absetzen.
Die vorliegende Erfindung soll nun ein Verfahren und eine Vorrichtung schaffen, die diese Nachteile nicht besitzen, d. h. bei relativ geringen Anlage-, Wartungs- und Betriebskosten und relativ geringem Raumbedarf eine optimale Entstaubungswirkung erzielen lassen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Nassentstaubung von Gasen durch Vernebelung von Wasser in einem staubhaltigen Gasstrom im Diffusorteil einer venturirohrartigen Querschnittsverengung und folgender Trennung von Wasser und Gas ist dadurch gekennzeichnet, dass man das staubhaltige Gas durch einen) eine Wasserzone bildenden Spalt und'in diesem über einen strömenden Wasserfilm leitet, der im Diffusor mindestens zum Teil vom Gas versprüht und mit diesem vermischt wird, und dass man. anschliessend das Gas mit dem versprühten Wasser zur Abscheidung des staubhaltigen Wassers vom Gas in einen Abscheider führt, wobei Mittel vorgesehen sind, um, den.
Strömungsquerschnitt des Gases in dem Spalt in Abhängigkeit von einer gege- benen Gasmenge und Staubkonzentration einstellen zu können.
Die Vorrichtung zur Durchfühlung dieses Ver- fahrens ist gekennzeichnet durch omen Wasserüber- laufbehälter mit einer Uberströmkante, die im Kon fusorteil einer venturirohrartigen Querschnittsveren- gung mündet, welche von zwei in Strömungsrichtung konvergierenden und zwei nachfolgenden, in Strö mungsrichtung divergiierenden Flächen gebildet und deren Querschnitt verstellbar ist.
Die spaltförmige Wasserzone kann) z. B. ringförmig ausgebildet sein, wobei die Vorrichtung im wesentlichen'rotationssymmetBisch ausgebildet ist und z. B. mit einer ringförmigen Überlaufkante ver- sehen sein kann.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung kann ein an sich bekannter Effekt in übencaschend einfa- cher Weise in einer neuen Anordnung ausgeniitzt werden. Dieser b, ekannte Effekt ist der sogenannte Mitschleppeffekt , der sich beispielsweise danin zeigt, dass der Entstaubungsgrad bei einem gegebenen Zyklon mit zunehmendem Staubgehalt steigt. Bei entsprechend hohem Staubgehalt können auch von schwierig abzuscheidenden Staubarten mit massigen bis schlechten Zyklonen bemerkenswert hohe Prozentsätze ausgeschiedem werden.
Die versprühte Flüssigkeit wirkt in ähnlicher Weise wie ein hoher Staubgehalt, indem sie den Staub mitneisst, wobei noch zusätzlich eine Verbesse- rung der Wirkung durch Benetzungseffekte erzielt werden kann.
Die Erfindung ermöglicht die Abscheidung unge- wollter technischer Staubarten, wie sie als Verschleiss- und Verarbeitungsstaub, Abfall- und Feuerungsstaub auftreten, ebenso wie die, die bei der Verarbeitung von staubförmigen Massengütern, bei Vermahlungs- und Zerstäubungsprozessen auftren.
Dabei ist es ohne wesentliche Bedeutung, ob die Staubabscheidung zur Wiedergewinnung eines wertvollen Staubes, beispielsweise von Metalloxyden aus Fers- abgasen (Hochofengichtgas, Blei-und Zinnschmelz- öfen, Siemens-Martin-Öfen, Lichtbogenöfen, Kiesröstöfen oder Blenderöstöfen), zur Verminderiung der oft einige Prozent der Gesamtmenge betragenden Staubverluste vorgenommen wird, oder ob eine aus hygienischen Gründen zu fordernde Entstaubung von Abgasen vorgenommen wird.
Die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens ist besser als die der vergleichbaren be kannten Entstaubungsverfahren. Das erfindungsge- mässe Verfahren stellt ein inners Verbundverfah ren dar.
Verfahren und Vorrichtung dsr Erfindung sollen ansohliessead anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Dabei zeigen :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Entstauber und
Fig. 2 einen Schnitt nach A-A in Fig. 1.
In Fig. 1 tritt das zu entstaubende Gas zdurch das Spiralgehäuse 1 mit Drall m die ventunirobrartige Querscbnitfsverengung 2 ein ! während über die kreisförmige Überlaufkante 3b ein nach unten strömender Wasserfilm gebildet wird. Mindestens ein Teil dlieses Wassers wind vom Gasstrom zerstäubt und benetzt im Diffuser 2 der venturirohrartigen Querschnittsver- engung 2 die im Gas befindlichen Staubpartikeln Infolge der auf die benetzten Teilchen wirkenden Zentrifugalkraft wenden diese. an den Aussenmantel 4 des anschliessenden Zyklonabscheiders geschleudert, während das gereinigte Gas'durch das Tauchrobr 5 nach aussen gelangt.
Der abgeschiedene Staub verlässt den Zyklonabscheider durch den Schlammablauf 6.
Durch Verschieben des Konus 7 kann der engste Strömungsquerschnitt 2a der Gasmenge und deren Staubkonzentration derart angepasst worden, dass die Staubabscheidung optimal wird. Insbesondere kann auf diese Weise bai veränderlicher Gasmenge die Strömungsgeschwindigkeit an'dieser Steile konstant gehalten werden. Die Bewegung des Konus 7 kann auf bekannte Weise über eine selbsttätige Regulie- rungerfolgen. In dieser AusNihrungsfomn tritt dlas Gas spiralförmig in das Venturi-Rohr ein, wobei die Mittelachse, der Gasspirale mit der Mittelachse des Venturi-Rohres identisch ist.
Die Wassetzugaha kann dabei so reguliert wer den, dass ein Teil des zugegebenen Wassers auch an der Wand des Zyklonabscheiders entlang strömt und dz, ausgeschiedenen Staub abspült.
Für manche Betriebsarten kann es vorteilhaft sein, das Wasser im Überlafufbebälter 3 in rotierender Bewegung zu halten, so dass es an der Überlaufkante 3b spiralförmig an der Wand) des Venturi-Rohres entlang strömt. Diese spiralförmige Bewegung kann dabei sowohl gleichsinnig sein, wie die spiralförmige Gasströmu, als auch gemäss einer bevorzugten Arbeitsweise der Gasströmung (entgegengesetzt sein.
Die rotierende Bewegung im Überlaufgefäss 3 kann entweder durch eine Pumpe, einen Rübrer oder durch entsprechende Anordnung der Wassereinströ- mungsöffnungen 3 a bewirkt werden.
Das verwendete Wasser kann rezirkuliert werden, d. h. das stiaubhaMge Wasser wird erneut in den Abscheider zurückgeleitet. Überraschenderweise zeigt nämlich wiederverwendetes, staubhaltiges Wasser eine bessere Wirkung als reines Wasser. Offenbar spielt daher die Benetzungswirkung und/oder die Dichteveränderung eine gewisse Rolle. Bei besonders schw, abzuscheidenden Staubarten können gegebenenfalls noch oberflächenaktive Substanzen, wie Netzmittel, zugesetzü wenden, um die Abscheidungs- wirkung zu erhöhen.
Durch die Rezirkulation des Wassers kann der effektive Wasserverbrauch vermindert werden.
Der Wasserzuaatz an der Uberlaufkante kann entsprechend'den Betriebsbedingungen variiert wer- den. Gute Abscheidungsleistungen wurden mit einem Zusatz von etwa 1, 5 kg Wasser pro Nm3 Gas erzielt.
In der Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss der in der Zeichnung dargestellten Aus führungsform auf die Abgase von Ellektrostahlöfen mit einem Staubgehalt von etwa 10 000 mg Staub/ Nm3 Gas mit Staubpartikeln bis zu einer Abmes suumg von 0. 2 Mikron enthielt das den Entstauber verlassende Gas noch 200 mg/Nm3 Staub, was einem Wirkungsgrad von 0, 98 bei 600 mm WS Druckverlust entsprach. Bei Erhöhung des Wasserzusatzes lässt sich die Abschsidungswirkung ebenso erhöhen wie durch entsprechende Veränderung des Druckgefälles. bzw. der Druckdifferenz.
Die erfmdüngsgemässe Vorrichtung kann aus Metall ader Nichtmetall hergestellt werden. Besonders für A, bgase mit canem Gebalt an chemisch agressiven Substanzen, wie Sous, kann es vorteilhaft sein, die Anlage entweder aus einem geeigneten Polyme ren,wiePolyvinylchlorid!,Polyäthylenoderderglei- chen, herzustellen oder bei Verwendung eines metallischen Werkstoffes mit semer Schicht eines solchen Stoffes auszukleiden.
Process and device for wet dedusting of gases
The present invention relates to a method and a device for wet dedusting of gases.
The goal of dedusting can be. consist of one; To eliminate solid peat from the carrier gas because of its value, as well as the fact that the solid may not get into the outdoor atmosphere for hygienic reasons.
The latter case is particularly necessary for industrial plants in the vicinity of larger settlements. n work, whereby in general the requirements for the efficiency of the dedusting system are influenced by the type of dust.
Numerous efforts with the aim of an optimal dedusting of a given gas led to a large number of plants, which are essentially classified into the following groups:
Dry process (mechanical)
Wet process (mechanical)
Electrostatic processes Oil-wetted metal filters
Composite process.
However, the devices that are each adapted to a particular task generally have the disadvantage that they are designed for a specific throughput and are therefore either not fully utilized or overloaded when the throughput varies. In the first case, this brings about all the disadvantages of unused capacity of a plant, i. H. too much effort '. in terms of space, energy and maintenance; in the second case of overloading, the efficiency of the device decreases, i.e. H. the gas to be processed is no longer dedusted to the required degree.
Since in many cases inadequate dedusting must be avoided at all costs, for example in the case of radioactive parts of the dust, in the practical case one will often choose such an oversized design of the dedusting system that the economic viability of the process. is hereditary impaired by unused capacity.
The well-known mechanical drying processes, such as dust chambers, are only suitable for larger types of dust. The cyclones, which also belong to this group, are also no longer sufficiently effective for correspondingly fine types of dust. The TuchEltjer, on the other hand, are in a similar range to electrostatic precipitators and wet dust collectors.
However, these separators of the last-mentioned group, which are effective per se, all have certain disadvantages. The installation of the electrostatic precipitator is very complex and the risk of explosions in the presence of flammable vapors and explosive dust mixtures can only be eliminated with difficulty. Cloth filters are clogged by dust deposits, which means that the satug effect becomes increasingly weaker. The known; Wet dust extractors, in turn, show. a considerable amount of water and usually have moving parts with a consequent effort for maintenance and wear.
Composite processes are also known, which are set up, for example, by connecting a cyclone and a subsequent wet dust extractor or filter. Naturally, this practically doubles the outlay on equipment, which is disadvantageous in terms of cost and space requirements.
According to a known composite dedusting process, a cyclone is used as a pre-separator, whereupon the air flow through! water is atomized by a fan and the atomized water is brought to settle together with the remaining dust in a calming room.
A device has also become known which essentially consists of a Venturi tube into which water is injected through nozzles.
This arrangement tends, however, that the water nozzles-especially with. Recirculation of water - clog in the course of operation. Another disadvantage of this device is that if the dust content of the gases to be cleaned is correspondingly high, sludge deposits are deposited on the walls of the system.
The present invention seeks to provide a method and an apparatus which do not have these drawbacks, i. H. can achieve an optimal dedusting effect with relatively low system, maintenance and operating costs and relatively low space requirements.
The method according to the invention for wet dedusting of gases by atomizing water in a dust-containing gas stream in the diffuser part of a venturi-like cross-sectional constriction and subsequent separation of water and gas is characterized in that the dust-containing gas is passed through a gap forming a water zone and over it conducts a flowing film of water that is at least partially sprayed in the diffuser by the gas and mixed with it, and that one. then leads the gas with the sprayed water to separate the dusty water from the gas in a separator, means are provided to, the.
To be able to adjust the flow cross-section of the gas in the gap as a function of a given amount of gas and dust concentration.
The device for carrying out this method is characterized by an omen water overflow tank with an overflow edge which opens into the cone part of a venturi-like cross-sectional constriction, which is formed by two surfaces converging in the flow direction and two subsequent surfaces diverging in the flow direction and whose cross-section is adjustable is.
The gap-shaped water zone can) z. B. be ring-shaped, wherein the device is designed essentially'rotationssymmetBisch and z. B. can be provided with an annular overflow edge.
In the method according to the invention, an effect known per se can be exploited in an extremely simple manner in a new arrangement. This known effect is the so-called entrainment effect, which can be seen, for example, in the fact that the degree of dedusting in a given cyclone increases with increasing dust content. With a correspondingly high dust content, remarkably high percentages can also be eliminated from difficult to separate types of dust with massive to poor cyclones.
The sprayed liquid acts in a similar way to a high dust content in that it entrains the dust, and the effect can also be improved through wetting effects.
The invention enables the separation of undesired technical types of dust, such as those that occur as wear and processing dust, waste and furnace dust, as well as those that occur during the processing of pulverulent bulk goods, during grinding and atomization processes.
It is irrelevant whether the dust separation is used to recover valuable dust, for example metal oxides from heel gases (blast furnace top gas, lead and tin smelting furnaces, Siemens-Martin furnaces, electric arc furnaces, gravel roasting furnaces or blender roasting furnaces), to reduce the often a few percent of the total amount of dust is lost, or whether a dedusting of exhaust gases, which is required for hygienic reasons, is carried out.
The economy of the process according to the invention is better than that of the comparable, known dedusting process. The method according to the invention represents an internal composite method.
The method and device of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example. Show:
Fig. 1 shows a longitudinal section through a dust extractor and
FIG. 2 shows a section along A-A in FIG. 1.
In Fig. 1, the gas to be dedusted enters z through the spiral housing 1 with swirl m the ventunirobr-like transverse constriction 2! while a downwardly flowing water film is formed over the circular overflow edge 3b. At least part of this water is atomized by the gas flow and wets the dust particles in the gas in the diffuser 2 of the venturi-tube-like cross-sectional constriction 2. As a result of the centrifugal force acting on the wetted particles, they turn. hurled against the outer jacket 4 of the subsequent cyclone separator, while the cleaned gas passes through the immersion tube 5 to the outside.
The separated dust leaves the cyclone separator through the sludge drain 6.
By moving the cone 7, the narrowest flow cross section 2a can be adapted to the amount of gas and its dust concentration in such a way that the dust separation is optimal. In particular, the flow rate at this point can be kept constant in this way with a variable amount of gas. The movement of the cone 7 can take place in a known manner via an automatic regulation. In this embodiment, the gas enters the venturi tube in a spiral shape, the central axis of the gas spiral being identical to the central axis of the venturi tube.
The Wassetzugaha can be regulated in such a way that part of the added water also flows along the wall of the cyclone separator and rinses away the separated dust.
For some operating modes, it can be advantageous to keep the water in the overflow tank 3 in a rotating motion, so that it flows along the overflow edge 3b in a spiral along the wall) of the Venturi tube. This spiral-shaped movement can be in the same direction as the spiral-shaped gas flow and, according to a preferred mode of operation, the gas flow (opposite).
The rotating movement in the overflow vessel 3 can be brought about either by a pump, an agitator or by an appropriate arrangement of the water inflow openings 3a.
The water used can be recirculated, i.e. H. the stubborn water is returned to the separator again. Surprisingly, reused, dusty water shows a better effect than pure water. The wetting effect and / or the change in density therefore obviously play a certain role. In the case of particularly difficult types of dust to be separated, surface-active substances such as wetting agents can optionally be added in order to increase the separation effect.
The effective water consumption can be reduced by the recirculation of the water.
The addition of water at the overflow edge can be varied according to the operating conditions. Good separation performance was achieved with an addition of around 1.5 kg of water per Nm3 of gas.
In the application of the inventive device according to the embodiment shown in the drawing, the exhaust gases from electric steel furnaces with a dust content of about 10,000 mg dust / Nm3 gas with dust particles up to a dimension of 0.2 microns still contained the gas leaving the dust extractor 200 mg / Nm3 dust, which corresponds to an efficiency of 0.98 at 600 mm water column pressure loss. By increasing the addition of water, the separation effect can be increased as well as by changing the pressure gradient accordingly. or the pressure difference.
The device according to the invention can be made of metal or non-metal. Especially for A, b gases with canemic content of chemically aggressive substances, such as Sous, it can be advantageous to manufacture the system either from a suitable polymer, such as polyvinyl chloride!, Polyethylene or the like, or if a metallic material is used with a layer of such a substance to undress.