CH640147A5

CH640147A5 - A process for scrubbing fine particles out of a gas

Info

Publication number: CH640147A5
Application number: CH362379A
Authority: CH
Inventors: Gregor Klinke
Original assignee: Wiegand Karlsruhe Gmbh
Priority date: 1978-05-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1983-12-30
Also published as: FR2425884B1; NL175142B; FR2425884A1; NL175142C; IT1165677B; AT368909B; ATA272879A; DE2821594C2; IT7968041A0; DE2821594A1; NL7903717A; BE876287A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas, bei dem ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases durch ein Venturirohr geschickt und in das Venturirohr in Stromrichtung vor dessen Engstelle und/oder in dessen Engstelle eine Waschflüssigkeit eingesprüht wird. The invention relates to a method for washing out fine particles from a gas containing these particles, in which a stream of the gas containing the fine particles is passed through a Venturi tube and a washing liquid is sprayed into the Venturi tube in the direction of the stream before its constriction and / or in its constriction .

Verfahren dieser Art sind u.a. nach den deutschen Auslegeschriften 2 640 151 und 2 640 152 bekannt. Sie dienen in erster Linie zum Abscheiden von Stäuben und Aerosolen. Es ist üblich, das die feinen Teilchen enthaltende Gas im Venturirohr auf Geschwindigkeiten von etwa 60 bis 150 m/s zu s beschleunigen. Die in das Venturirohr eingesprühte Waschflüssigkeit wird durch das Zusammentreffen mit dem Gas in kleine Tropfen zerstäubt. Die feinen Teilchen, deren Dichte etwa das Tausendfache der Dichte des Gases beträgt, vermögen den Tropfen kaum auszuweichen, prallen auf die io Tropfen auf und können mit den Tropfen zusammen nach dem Durchströmen des Venturirohrs durch mechanische Abscheider, zum Beispiel Zentrifugalabscheider, abgeschieden werden. Methods of this type include known from the German interpretations 2 640 151 and 2 640 152. They primarily serve to separate dusts and aerosols. It is common to accelerate the gas containing the fine particles in the Venturi tube to speeds of about 60 to 150 m / s. The washing liquid sprayed into the Venturi tube is atomized into small drops when it meets the gas. The fine particles, whose density is approximately a thousand times the density of the gas, are barely able to avoid the drops, impact the io drops and can be separated together with the drops after they have flowed through the Venturi tube through mechanical separators, for example centrifugal separators.

Die zur Zerstäubung der Waschflüssigkeit erforderliche i5 Energie wird dem Strom des Gases entnommen, das dadurch einen Druckabfall über dem Venturirohr erfahrt. Dieser Druckabfall APV ist abhängig vom Quadrat der Gasgeschwindigkeit wE im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und überdies abhängig von dem Verhältnis des 2o dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Waschflüssigkeitsvolumens zu dem dem Venturirohr pro gleicher Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen. (Dieses Verhältnis wird auch als «spezifische Flüssigkeitsmenge» q bezeichnet.) The i5 energy required to atomize the washing liquid is taken from the flow of the gas, which experiences a pressure drop across the venturi. This pressure drop APV is dependent on the square of the gas velocity wE in the smallest flow cross section of the Venturi tube and, moreover, is dependent on the ratio of the volume of scrubbing liquid supplied to the Venturi tube per unit of time to the gas volume supplied to the Venturi tube per same unit of time. (This ratio is also known as the «specific amount of liquid» q.)

Der funktionelle Zusammenhang ist demnach The functional connection is accordingly

Apv = f(w2E, q) (1) Apv = f (w2E, q) (1)

Der Druckabfall Apv ist ein Mass für die Abscheideleistung des Venturirohrs. Je höher der Druckabfall ist, umso 30 höher ist die Abscheideleistung A bei einer vorgegebenen Durchmesserverteilung der feinen Teilchen. Liegen die Durchmesser der feinen Teilchen sehr niedrige so wird eine beachtenswerte Abscheideleistung erst erreicht, wenn der Druckabfall eine bestimmte Grösse überschreitet. 35 Mit dem Druckabfall Apv allein ist jedoch die Abscheideleistung A noch nicht hinreichend zu kennzeichnen. Die Abscheideleistung ist nämlich überdies noch von der Gasgeschwindigkeit wE im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und von der spezifischen Flüssigkeitsmenge q 40 abhängig. Der Zusammenhang ist also The pressure drop Apv is a measure of the separation performance of the Venturi tube. The higher the pressure drop, the higher the separation efficiency A for a given diameter distribution of the fine particles. If the diameter of the fine particles is very low, a remarkable separation performance is only achieved when the pressure drop exceeds a certain size. 35 However, the separation performance A cannot yet be adequately identified with the pressure drop Apv alone. The separation performance is also dependent on the gas velocity wE in the smallest flow cross-section of the Venturi tube and the specific amount of liquid q 40. So the connection is

A = g (Apv, wE, q) (2) A = g (Apv, wE, q) (2)

Soll eine möglichst hohe Abscheideleistung A erzielt wer-45 den » müssen alle drei Grössen Apv>wEund qin optimaler Kombination gewählt und eingestellt werden. Eine solche Wahl und Einstellung ist jedoch schwierig, wenn die Stromstärke des dem Venturirohr zugeführten, die feinen Teilchen enthaltenden Gases schwankt. Ist der Strömungsquerschnitt so im Venturirohr unveränderlich, so fallen die Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und der Druckabfall mit sinkender Gasstromstärke ab, während die spezifische Flüssigkeitsmenge ansteigt. If the highest possible separation efficiency A is to be achieved, »all three sizes Apv> wE and q must be selected and set in an optimal combination. Such selection and adjustment is difficult, however, when the current of the gas containing the fine particles supplied to the venturi fluctuates. If the flow cross-section in the Venturi tube is unchangeable, the gas velocity in the smallest flow cross-section of the Venturi tube and the pressure drop decrease with decreasing gas flow strength, while the specific amount of liquid increases.

Um diesem Mangel abzuhelfen, ist es nötig, dem Ven-55 turirohr eine Regeleinrichtung zuzuordnen, die bei schwankender Gasstromstärke stets eine optimale Kombination von Apv, wE und q einstellt, um jeweils eine optimale Abscheideleistung zu erhalten. In order to remedy this deficiency, it is necessary to assign a control device to the Ven-55 turirohr, which always sets an optimal combination of Apv, wE and q in the event of fluctuating gas flow strength in order to obtain an optimal separation performance.

Es ist bekannt, nächst dem kleinsten Strömungsquer-6o schnitt des Venturirohrs Klappen oder birnenförmige Verdrängungskörper anzuordnen, die so verstellt werden, dass sie bei absinkender Gasstromstärke den Kehlenquerschnitt des Venturirohrs verengen. Hierdurch lässt sich der Druckabfall über einen verhältnismässig grossen Bereich unteres schiedlicher Gasstromstärken konstant halten. Da das Volumen der pro Zeiteinheit eingespritzten Waschflüssigkeit bei dieser Art der Regelung meistens unverändert bleibt, ändert sich die spezifische Flüssigkeitsmenge umgekehrt propor It is known to arrange flaps or pear-shaped displacers next to the smallest flow cross-section of the Venturi tube, which are adjusted so that they narrow the throat cross-section of the Venturi tube as the gas flow strength decreases. As a result, the pressure drop can be kept constant over a relatively large range of different gas flow strengths. Since the volume of the washing liquid injected per unit of time usually remains unchanged with this type of control, the specific amount of liquid changes in inverse proportions

tional zur Gasstromstärke. Die Gasgeschwindigkeit wE im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs wird durch die Regelung dieses kleinsten Strömungsquerschnitts zwar günstiger als bei ungeregelt festem kleinstem Strömungsquerschnitt, erreicht aber nie den im Sinne einer möglichst grossen Abscheideleistung optimalen Wert. tional to the gas flow rate. By regulating this smallest flow cross-section, the gas velocity wE in the smallest flow cross-section of the Venturi tube becomes cheaper than with an unregulated, fixed, smallest flow cross-section, but never reaches the optimum value in terms of the greatest possible separation efficiency.

Zur Erläuterung wird auf die beigefügte Fig. 1 verwiesen. Fig. 1 zeigt eine Charakteristik eines Venturiwäschers, nämlich seinen Druckabfall in Abhängigkeit von der spezifischen Flüssigkeitsmenge bei verschiedenen Gasgeschwindigkeiten in seinem kleinsten Strömungsquerschnitt. For an explanation, reference is made to the attached FIG. 1. 1 shows a characteristic of a venturi scrubber, namely its pressure drop as a function of the specific amount of liquid at different gas velocities in its smallest flow cross section.

Der Venturiwäscher nach Fig. 1 ist auf einen Druckabfall Apv = 77 mbar ausgelegt. Bei diesem Druckabfall hat er bei einer spezifischen Flüssigkeitsmenge von 1 Liter pro m3 und einer Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt (FE-const.) Wg = 100 m/s seine maximale Abscheideleistung (Arbeitspunkt ©). The venturi scrubber according to FIG. 1 is designed for a pressure drop Apv = 77 mbar. With this drop in pressure, it has its maximum separation efficiency (working point ©) with a specific liquid quantity of 1 liter per m3 and a gas velocity in the smallest flow cross section (FE const.) Wg = 100 m / s.

Geht die Gasstromstärke auf die Hälfte zurück, sinkt bei festem kleinstem Strömungsquerschnitt des Venturirohrs die Gasgeschwindigkeit ebenfalls auf die Hälfte (wE = 50 m/s), der Druckabfall sinkt auf Apv = 20 mbar, und die spezifische Flüssigkeitsmenge erhöht sich auf den doppelten Wert (q = 2 1/m3). In dem dadurch neu gegebenen Arbeitspunkt <D hat daher der Venturiwäscher eine sehr schlechte Arbeitsleistung. Diese Arbeitsleistung lässt sich mittels der beschriebenen Regelung des kleinsten Strömungsquerschnitts des Venturirohrs verbessern. Der Druckabfall wird dadurch auf den ursprünglichen Wert Apv = 77 mbar angehoben. Es bleibt jedoch bei der spezifischen Flüssigkeitsmenge q = 2 1/ m3. Infolgedessen kann mit dieser Regelung nicht die optimale Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt wE = 100 m/s erreicht werden, sondern nur etwa 80 m/s (Arbeitspunkt ®). Die Abscheideleistung im Arbeitspunkt ® ist somit zwar besser als im Arbeitspunkt ®, aber immer noch nicht so hoch wie im Arbeitspunkt ©. If the gas flow strength drops to half, the gas velocity also drops to half (wE = 50 m / s), the pressure drop drops to Apv = 20 mbar, and the specific amount of liquid increases to twice the value with a fixed minimum flow cross-section of the Venturi tube. q = 2 1 / m3). At the new operating point <D, the venturi scrubber therefore has a very poor work performance. This work performance can be improved by means of the described regulation of the smallest flow cross section of the Venturi tube. This increases the pressure drop to the original value Apv = 77 mbar. However, the specific amount of liquid remains q = 2 1 / m3. As a result, this regulation cannot achieve the optimum gas velocity in the smallest flow cross-section wE = 100 m / s, but only about 80 m / s (working point ®). The separation efficiency at the working point ® is therefore better than at the working point ®, but still not as high as at the working point ©.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, bei dem mit einer verhältnismässig einfachen Regelung die Abscheideleistung möglichst hoch gehalten wird. The object of the invention is to provide a method of the type mentioned, in which the separation efficiency is kept as high as possible with a relatively simple regulation.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren durch den Patentanspruch 1 definiert. To achieve this object, the method is defined by claim 1.

Bevorzugte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 4 bis 9 angegeben. Darin erfolgt die Regelung aller drei Grössen (Apv, wE, q) mittels eines oder zweier verschiebbarer Verdrängungskörper. Preferred devices for carrying out the method are specified in claims 4 to 9. This controls all three variables (Apv, wE, q) using one or two displaceable displacement bodies.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 2 shows a preferred device for carrying out the method.

Fig. 3 zeigt eine zweite bevorzugte Vorrichtung. Fig. 3 shows a second preferred device.

Fig. 4 zeigt eine dritte bevorzugte Vorrichtung. Fig. 4 shows a third preferred device.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung dient zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas. Ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases wird in Pfeilrichtung 2 durch einen Stutzen 4 in ein Venturirohr 6 geschickt. In das Venturirohr 6 wird in Stromrichtung vor dessen Engstelle 8 und in dessen Engstelle 8 eine Waschflüssigkeit durch eine Düse 10 eingesprüht. Diese Düse 10 wird durch ein Rohr 12 und einen Stutzen 14 mit der Waschflüssigkeit in Pfeilrichtung 16 beschickt. The device shown in Fig. 2 is used to wash out fine particles from a gas containing these particles. A stream of the gas containing the fine particles is sent in the direction of arrow 2 through a nozzle 4 into a Venturi tube 6. A washing liquid is sprayed through a nozzle 10 into the venturi tube 6 in the flow direction upstream of its constriction 8 and in its constriction 8. This nozzle 10 is fed through a pipe 12 and a nozzle 14 with the washing liquid in the direction of arrow 16.

Die Düse 10 mündet in Stromrichtung axial vor der Engstelle 8 des Venturirohrs. In der Düse 10 ist ein axial verschiebbarer, den effektiven Austrittsquerschnitt der Düse 10 definierender erster Verdrängungskörper 18 angeordnet. Dieser Verdrängungskörper 18 verläuft sich konisch verjüngend in Stromrichtung. In Stromrichtung vor der Engstelle des Venturirohrs 6 und hinter der Düse 10 ist ein zweiter axi- The nozzle 10 opens axially in front of the constriction 8 of the Venturi tube. An axially displaceable first displacement body 18, which defines the effective outlet cross section of the nozzle 10, is arranged in the nozzle 10. This displacement body 18 tapers conically in the flow direction. In the flow direction in front of the constriction of the venturi tube 6 and behind the nozzle 10, a second axial

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al verschiebbarer Verdrängungskörper 20 vorgesehen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 definiert den kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs in jeder seiner Betriebsstellungen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 erweitert sich in Stromrichtung konisch und weist an seinem grössten Durchmesser eine Ablösekante 22 für die auf ihn in Stromrichtung treffende Waschflüssigkeit auf. al displaceable displacement body 20 is provided. This second displacement body 20 defines the smallest flow cross section of the Venturi tube in each of its operating positions. This second displacement body 20 widens conically in the flow direction and has a detaching edge 22 at its largest diameter for the washing liquid which strikes it in the flow direction.

Beide Verdrängungskörper 18,20 sind zur gemeinsamen Verschiebung durch ein Verbindungsstück 24 starr miteinander verbunden. An der Rückseite des ersten Verdrängungskörpers 18 ist eine das Rohr 12 durchsetzende und aus einem Kopfstück 26 des Rohrs herausgeführte Steuerstange 28 angesetzt, deren axiale Lage mittels eines Stellglieds 30, das mit einem Innengewinde ein Aussengewinde 32 am freien Ende der Steuerstange umfasst, verstellbar ist. Both displacement bodies 18, 20 are rigidly connected to one another for joint displacement by a connecting piece 24. On the back of the first displacement body 18 there is attached a control rod 28 which passes through the tube 12 and leads out of a head piece 26 of the tube, the axial position of which can be adjusted by means of an actuator 30 which, with an internal thread, comprises an external thread 32 at the free end of the control rod.

Die beiden Verdrängungskörper sind so ausgelegt und die Verschiebung der beiden Verdrängungskörper 18,20 erfolgt derart, dass das Verhältnis des effektiven Durchlassquerschnitts der Düse 10 zum kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs bis auf 20%, besser bis auf 10%, am besten bis auf 5%, konstant bleibt. Dadurch ist eine stets gleichbleibende spezifische Flüssigkeitsmenge gewährleistet. Im Sinne der Erläuterung der Fig. 1 bleibt auch die optimal gewählte Gasgeschwindigkeit konstant, wenn der Druckabfall konstant bleibt. The two displacement bodies are designed in such a way and the displacement of the two displacement bodies 18, 20 takes place in such a way that the ratio of the effective passage cross section of the nozzle 10 to the smallest flow cross section of the Venturi tube is up to 20%, better down to 10%, best down to 5%, remains constant. This ensures that the specific amount of liquid remains constant. In the sense of the explanation of FIG. 1, the optimally selected gas velocity also remains constant if the pressure drop remains constant.

Bei Anwendung der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel ist es möglich, lediglich an Hand des einfach zu messenden Druckabfalls Apv über das Venturirohr 6 die Abscheideleistung durch Betätigung eines einzigen Stellglieds 30 laufend auf ein Maximum einzustellen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die Ablösekante 22 den kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs definiert, also zwischen der Ablösekante 22 und der ihr gegenüberliegenden konvergierenden Fläche 34 des Venturirohrs die maximale Gasgeschwindigkeit herrscht und sich die Waschflüssigkeit an der Ablösekante 22 von dem Verdrängungskörper 20 ablöst und in den Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases gesprüht wird. When using the device according to the exemplary embodiment, it is possible to continuously set the separation power to a maximum by actuating a single actuator 30 simply by means of the pressure drop Apv via the Venturi tube 6, which is easy to measure. It is particularly important here that the detaching edge 22 defines the smallest flow cross section of the venturi tube, that is to say the maximum gas velocity prevails between the detaching edge 22 and the converging surface 34 of the venturi tube opposite it, and the washing liquid detaches from the displacer 20 at the detaching edge 22 and in the stream of the gas containing the fine particles is sprayed.

Die Vorrichtungen nach den Fig. 3 und 4 sind derjenigen nach Fig. 2 ähnlich. Diese Vorrichtungen werden daher im folgenden im wesentlichen nur insoweit beschrieben, als es für die Unterschiede bedeutsam ist. 3 and 4 are similar to that of FIG. 2. These devices are therefore essentially only described to the extent that they are significant for the differences.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist die Steuerstange 42 mit einem Handrad 40 zu verstellen. Durch Verdrehen des Handrades 40 ist der Druckabfall über das Venturirohr 44 einzustellen. Der Druckabfall wird durch ein Differenzdruckmanometer 46 angezeigt, dessen zwei Messanschlüsse 48, 50 in der Nähe der Eintrittsöffnung 52 und der Austrittsöffnung 54 des Venturirohrs 44 liegen. Der Venturiwäscher hat dann seine richtige Einstellung, wenn der vom Differenzdruckmanometer 46 angezeigte Messwert einem vorher ermittelten Sollwert entspricht. In the embodiment according to FIG. 3, the control rod 42 can be adjusted with a handwheel 40. By turning the handwheel 40, the pressure drop across the Venturi tube 44 can be set. The pressure drop is indicated by a differential pressure manometer 46, the two measuring connections 48, 50 of which are in the vicinity of the inlet opening 52 and the outlet opening 54 of the Venturi tube 44. The venturi washer has its correct setting when the measured value indicated by the differential pressure manometer 46 corresponds to a previously determined target value.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird die Steuerstange 60 mittels eines pneumatischen Stellgliedes 62 betätigt. Wiederum ist ein Differenzdruckmanometer 64 vorgesehen. Dieses Differenzdruckmanometer 64 ist aber in diesem Fall als ein Wandler ausgebildet, der ein dem Differenzdruck entsprechendes Signal an einen das Stellglied 62 verstellenden Regler-Stellmotor 66 gibt. Das Differenzdruckmanometer 64 mit zugehörigem Wandler übernimmt im Zusammenwirken mit dem Regler-Stellmotor die Überprüfung der Abweichung des Ist-Wertes des Druckabfalls mit dem vorgeschlagenen Soll-Wert und führt die Verstellung der Steuerstange 60 entsprechend dem Überprüfungsergebnis selbsttätig aus. In the embodiment according to FIG. 4, the control rod 60 is actuated by means of a pneumatic actuator 62. Again, a differential pressure gauge 64 is provided. In this case, however, this differential pressure manometer 64 is designed as a converter, which outputs a signal corresponding to the differential pressure to a controller / servomotor 66 which adjusts the actuator 62. The differential pressure manometer 64 with associated transducer, in cooperation with the controller servomotor, checks the deviation of the actual value of the pressure drop with the proposed target value and automatically adjusts the control rod 60 in accordance with the result of the check.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

640147 PATENT CLAIMS

1. A process for washing out fine particles from a gas containing these particles, in which a stream of the gas containing the fine particles is passed through a venturi tube and a washing liquid is sprayed into the venturi tube in the direction of the stream before its constriction and / or in its constriction , characterized in that both the pressure drop of the gas over the Venturi tube and the speed of the gas in the smallest flow cross section of the Venturi tube as well as the ratio of the washing liquid volume supplied to the Venturi tube per unit of time to the gas volume supplied to the Venturi tube per unit of time are kept constant up to 20% becomes.

2. The method according to claim 1, characterized in that said pressure drop of the gas and said gas velocity at said points and said ratio is kept constant at 10%.

3. The method according to claim I, characterized in that said pressure drop of the gas as well as said gas velocity at said points and said ratio is kept constant at 5%.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, in which in the flow direction before the constriction (8) of the Venturi tube (6) axially opens a nozzle (10) from which the washing liquid is sprayed, characterized by an axially displaceable , the effective outlet cross section of the nozzle (10) defining the first displacement body (18) and / or by means of a second displacement body (20) which is axially displaceable in the flow direction in front of the constriction of the venturi tube and behind the nozzle (10) and which has the smallest flow cross section of the venturi tube (6 ) Are defined.

5. The device according to claim 4, characterized in that only the first displacement body is present.

6. The device according to claim 4, characterized in that only the second displacement body is present.

7. The device according to claim 4 or 6, characterized in that the second displacement body (20) widens conically in the flow direction and has a detaching edge (22) at its largest diameter for the washing liquid striking it in the flow direction.

8. The device according to claim 4, characterized in that the two displacement bodies (18, 20) are rigidly connected to one another for common displacement.

9. The device according to claim 4 or 8, characterized in that the two displacement bodies (18, 20) are designed and the displacement of the two displacement bodies (18, 20) is controlled such that the ratio of the effective passage cross section of the nozzle (10) for the effective flow cross-section of the Venturi tube (6) remains constant up to 20%, better down to 10%, preferably down to 5%.