DD145860A3 - METHOD AND DEVICE FOR COMPRESSING GASING GASES - Google Patents

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DD145860A3 DD78208156A DD20815678A DD145860A3 DD 145860 A3 DD145860 A3 DD 145860A3 DD 78208156 A DD78208156 A DD 78208156A DD 20815678 A DD20815678 A DD 20815678A DD 145860 A3 DD145860 A3 DD 145860A3
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Helmut Peise
Reinhard Brausse
Klaus Lucas
Claus-Otto Kuhlbrodt
Friedrich Berger
Peter Goehler
Manfred Schingnitz
Dieter Koenig
Aleksandr I Jegorov
Vasiltj G Fedotov
Vladimir P Gavrilin
Ernest A Gudymov
Vladimir P Semenov
Igor G Achmatov
Nikolaj P Majdurov
Evgenij V Avraamov
Original Assignee
Helmut Peise
Reinhard Brausse
Klaus Lucas
Kuhlbrodt Claus Otto
Friedrich Berger
Peter Goehler
Manfred Schingnitz
Dieter Koenig
Aleksandr I Jegorov
Vasiltj G Fedotov
Vladimir P Gavrilin
Ernest A Gudymov
Vladimir P Semenov
Igor G Achmatov
Nikolaj P Majdurov
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung, insbesondere zur gleichzeitigen direkten Kuehlung und Teilentstaubung sowie der Wasserdampfsaettigung von Gasen, die bei der Druckvergasung von staubfoermigen Brennstoffen entstehen. Die Aufgabe besteht in der Kuehlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsaettigung von staubhaltigen, unter hoeherem Druck, vorzugsweise zwischen 5 und 70 bar, stehenden Gasen mit hoher Temperatur, vorzugsweise zwischen 800 Grad C und 1600 Grad C, in einem Wasserbad. Erfindungsgemaesz wird das zu behandelnde Rohgas durch ein Gaszufuehrungsrohr in eine in einem Wasserbad haengende Glocke geleitet und von dieser ueber die Austrittsoeffnungen der Glocke gleichmaeszig in das Wasserbad verteilt, wobei zylindrische, ueber den Austrittsoeffnungen frei angeordnete Fuehrungsrohre die Fuehrung des aufsteigenden Gases und die staendige Umwaelzung des Wasserbades bewirken.Ueber den zylindrischen Fuehrungsrohren frei angeordnete Hauben verhindern das Wallen der Wasseroberflaeche.The invention relates to a method and a device for the treatment, in particular for the simultaneous direct cooling and partial dedusting as well as the Wasserdampfsaettigung of gases that arise in the pressure gasification of Staubfoermigen fuels. The task consists in the cooling, partial dedusting and Wasserdampfsaettigung of dusty, under higher pressure, preferably between 5 and 70 bar, standing high-temperature gases, preferably between 800 degrees C and 1600 degrees C, in a water bath. According to the invention, the raw gas to be treated is passed through a Gaszufuehrungsrohr in a hanging in a water bath bell and evenly distributed from this over the outlet openings of the bell in the water, with cylindrical, over the outlet openings freely arranged guide tubes the leadership of the rising gas and the constant Umwälzung Wasserbades wirk.Ueber the cylindrical Fuehrungsrohren freely arranged hoods prevent the walls of the Wasseroberflaeche.

Description

Titel der liirfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von DruckvergasungsgasenProcess and apparatus for the treatment of pressure gasification gases

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur gleichzeitigen direkten Kühlung und Teilentstaubung sowie der Y/asserdampf Sättigung von Gasen, die bei der Druckvergasung von staubförmigen Brennstoffen entstehen.The invention relates to a method and a device for the treatment of gases, in particular for the simultaneous direct cooling and partial dedusting and the Y / asserdampf saturation of gases that arise in the pressure gasification of dust-like fuels.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei der Vergasung von staubförmigen Brennstoffen unter Druck entstehen staubhaltige Gasgemische, die den Vergaser mit hoher !Temperatur verlassen. Führt man die Vergasimg als Flamnienreaktion bei Temperaturen durch, die über dem Schmelzpunkt der Brennstoffasche liegen, so ist es vorteilhaft, das heiße Gas zusammen mit der flüssigen Asche (Schlacke) abzuführen, wonach unter Hinzufügen von Wasser eine Abkühlung des Gases unter gleichzeitiger Verfestigung der Schlacke (Granulierung) erfolgt,The gasification of dusty fuels under pressure produces dusty gas mixtures that leave the gasifier at a high temperature. Carrying out the Vergasimg as Flamnienreaktion at temperatures that are above the melting point of the fuel ash, it is advantageous to dissipate the hot gas together with the liquid ash (slag), after which, with the addition of water, a cooling of the gas with simultaneous solidification of the slag (Granulation) takes place,

Diese direkte Kühlung des Gases bewirkt gleichzeitig eine Teilverdampfung von V/asser, wodurch sich im gekühlten Gas ein bestimmter Wasserdampfgehalt einstellt.This direct cooling of the gas simultaneously causes a partial evaporation of water, whereby a certain water vapor content is established in the cooled gas.

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Es ist bekannt, daß für die Kühlung und/oder Teilentstaubung von Gasen Wascher eingesetzt werden, bei denen das zu kühlende Gas insbesondere im Gegenstrom mit Wasser ."berieselt oder bedüst v/ird.It is known that for the cooling and / or partial dedusting of gases scrubbers are used, in which the gas to be cooled in particular in countercurrent with water. "Irrigated or sprayed v / ird.

Durch Waschereinbauten oder Leiteinrichtungen erfolgt eine Vergrößerung der Eontaktoberfläche. Es sind für diesen Zweck auch Wirbelwascher, wobei eine Verwirbelung der Gase und Flüssigkeiten erreicht wird, sowie Rotationswascher mit rotierenden Einbauten bekannt. Auch werden Venturi-Wascher unterschiedlicher Bauart - jedoch vorrangig für drucklose Gase - zur Kühlung und Teilent staubung eingesetzt.By Waschereinbauten or Leiteinrichtungen increases the Eontaktoberfläche. There are also vortex washer for this purpose, wherein a turbulence of the gases and liquids is achieved, as well as rotary washers with rotating internals known. Also, Venturi scrubbers of different types - but primarily for unpressurised gases - used for cooling and Teilent dust.

Die Anwendung dieser Verfahren und Apparate ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet.The application of these methods and apparatus, however, has some disadvantages.

So v/erden bei Gegenstromwaschern für staubhaltiges Gas relativ hohe spezifische Wassermengen von 1- 5 l/m Gas benötigt, um die Benetzung der Kontaktoberfläche zu gewährleisten und um den Feststoffanteil im V/asser niedrig zu halten, da sonst die Gefahr der Feststoffablagerung an Einbauten und in Leitungssystemen etc. besteht. Werden diese Waschertypen ohne Einbauten betrieben und das Wasser verdüst, so kommt es häufig zu Verschmutzungen an Düsen und in der Folge zu ungleichmäßiger Wasserverteilung* Zur Einsparung von Kühlwasser speist man einen Teil des ablaufenden Wassers wieder in den Wascher zurück, wobei dann die Pumpen außer der Verschmutzung noch dem Verschleiß durch Erosion unterliegen«Thus, countercurrent washing machines for dusty gas require relatively high specific amounts of water of 1-5 l / m of gas in order to ensure wetting of the contact surface and to keep the solids content in the water low, otherwise the risk of solid deposits on internals and in piping systems etc. If these types of washing machines operated without internals and atomized the water, it often comes to soiling of nozzles and as a result to uneven water distribution * To save cooling water fed back a portion of the running water back into the washer, in which case the pump except Pollution still subject to wear due to erosion «

Bei Wirbelwaschern wird zur Umgehung dieser genannten Schwierigkeiten weitestgehend auf Einbauten und Düsen verzichtet.; dafür v/erden aber größere Waschervolumen benötigt und eine niedrigere Kontaktzone für Gas und Wasser realisiert.For vortex washers to circumvent these difficulties largely dispensed with internals and nozzles .; for this purpose, however, larger washing volumes are needed and a lower contact zone for gas and water is realized.

Beim Einsatz von Venturiwaschern besteht gleichfalls das Problem der Verschmutzung und Ablagerung von Feststoffen sowie Erosion an Pumpen bei der Zirkulation von Schmutzwasser. Dies v/ird noch dadurch verstärkt, daß die Wassermengen apparatebedingt begrenzt sind. Rotationswascher werden auf Grund derWhen using Venturi washers, there is also the problem of contamination and deposition of solids as well as erosion of pumps in the circulation of wastewater. This is further compounded by the fact that the quantities of water are limited by apparatus. Rotary washers are due to the

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Nachteile mit rotierenden Teilen und des Elektroenergiebedarfs für deren Antrieb nur sehr selten eingesetzt und sind für die Gasbehandlung unter Druck nicht bekannt·Disadvantages with rotating parts and the electric energy requirement for their drive are used very rarely and are not known for the gas treatment under pressure.

Um zu erreichen, daß die Kühlung neben einer möglichst großen Staubentfernung und maximalen Sättigung von Gasen mit Wasserdampf abläuft, wurden Apparateanordnungen aus 2 Stufen - einem Vorwascher und einem nachgeschalteten Venturirohr oder Desintegrator vorgeschlagen. Die Nachteile der Peststoffablagerung werden dabei aber nicht aufgehoben und der spezifische Wasserverbrauch ist sehr hoch (ausführliche Darlegung der bekannten technischen Lösungen findet man bei W. Strauß: "Industrial Gas Cleaning", Pergamon Press, 1975 und bei E. Weber/'//. Brocke: "Apparate der industriellen Gasreinigung, Bd. 1 Feststoffabscheidung", R. Oldenburg Verlag, 1973).In order to achieve that the cooling proceeds in addition to the largest possible dust removal and maximum saturation of gases with water vapor, apparatus arrangements of 2 stages - a pre-washer and a downstream venturi or disintegrator have been proposed. However, the disadvantages of the deposition of plutonium are not removed and the specific water consumption is very high (detailed explanation of the known technical solutions can be found in W. Strauss: "Industrial Gas Cleaning", Pergamon Press, 1975 and E. Weber / '//. Brocke: "Apparatuses of industrial gas purification, Vol. 1 solids separation", R. Oldenburg Verlag, 1973).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung, Teilentstaubung und maximalen WasserdampfSättigung von heißen, staubhaltigen Druckgasen, die bei der Vergasung staubförmiger Bronnstoffe in der Flugwolke entstehen, wobei mit geringem Apparate- und Energieaufwand die Ablagerung von Feststoffen vermieden wird.The object of the invention is a method and a device for cooling, partial dedusting and maximum water vapor saturation of hot, dust-containing compressed gases, which arise during the gasification of dust-like Bronnstoffe in the flying cloud, with low equipment and energy expenditure, the deposition of solids is avoided.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsättigung von staubhaltigen, unter höherem Druck vorzugsweise zwischen 5 und 70 bar stehenden Gasen mit hoher Temperatur vorzugsweise zwischen 800 0G und 1600 0C in einem Wasserbad vorzuschlagen.The invention is based on the object to propose a method and a device for cooling, Teilentstaubung and water vapor saturation of dust, under higher pressure, preferably between 5 and 70 bar standing high temperature gases preferably between 800 0 G and 1600 0 C in a water bath.

- Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe wie folgt gelöst: Das zu kühlende und zu reinigende Gas strömt aus dem Vergaserunterteil durch eine Leitung, in der durch Wasserzuführung erreicht wird, daß die flüssige Schlacke erstarrt und zerteilt wird.- According to the invention the object is achieved as follows: The gas to be cooled and to be purified flows from the carburetor bottom through a line in which is achieved by supplying water that the liquid slag is solidified and divided.

Die Leitung ragt als Tauchrohr in ein Wasserbad, wodurch das Schlackegranulat in dieses Wasserbad fällt und diskontinuierlich am Sumpf des Druckbehälters, in dem das Tauchrohr angeordnet ist, ausgeschleust v/erden kann« Der Gasstrom verdrängt das im Rohr stehende Wasser und gelangt in eine Glocke, auf deren Oberseite Austrittsöffnungen angebracht sind, um das Gas gleichmäßig als kleinere Blasen in das Wasserbad zu bringen. 'Jeweils senkrecht über diesen öffnungen sind freihängende Führungsrohre angeordnet, die den aufsteigenden Gasblasen die Richtung vorgeben und eine willkürliche Verteilung im Wasserbad verhindern. Diese Zwangsführung bewirkt, daß nach dem Grundarbeitsprinzip einer Mammutpumpe ständig Wasser an der unteren Öffnung dieser Rohre eingezogen und am oberen Ende wieder herausgedrückt wird, so daß als resultierender Effekt eine ständige Wasserumwälzung erfolgt.The line protrudes as a dip tube in a water bath, whereby the slag granules fall into this water bath and intermittently at the bottom of the pressure vessel in which the dip tube is arranged, discharged / the earth «The gas flow displaces the water standing in the tube and enters a bell, on the top of which outlet openings are attached to bring the gas evenly as smaller bubbles in the water bath. Each vertically above these openings free-hanging guide tubes are arranged, which dictate the direction of the rising gas bubbles and prevent an arbitrary distribution in the water. This forced operation causes, according to the basic working principle of a mammoth pump, water is constantly drawn in at the lower opening of these tubes and pushed out again at the upper end, so that a permanent water circulation takes place as the result of the effect.

Die aufsteigenden Gasblasen gelangen danach bis zur Wasseroberfläche des Wasserbades und werden als vereinigter Gasstrom abgeführt. Unmittelbar unter der Wasseroberfläche sind senkrecht über ä.en freihängenden Gasführungsrohren kegelförmige Hauben angeordnet, um eine starke Bewegung des Wasserspiegels (Wallen) zu dämpfen. Das Uberschußwasser, d. h. die Wassermenge, die zusätzlich zur erforderlichen Wasserverdampfung bis zum Sättigungswert entsprechend der vorherrschenden Druck- und Temperaturbedingungen zugeführt "wird, nimmt einen Teil des Staubes aus dem Gas auf und läuft kontinuierlich aus dem Wasserbad ab, wobei did Höhe des Überlaufrohres den Wasserstand des Wasserbades bestimmteThe rising gas bubbles then reach the water surface of the water bath and are discharged as a combined gas stream. Immediately below the water surface, conical domes are arranged vertically above the free-hanging gas guide tubes in order to damp a strong movement of the water level (walls). The excess water, ie the amount of water supplied in addition to the required water evaporation to the saturation value according to the prevailing pressure and temperature conditions, absorbs a portion of the dust from the gas and runs continuously from the water bath, wherein the height of the overflow pipe was the water level of the water bath

Das Wasserbad ist nach unten als Konus ausgeführt, wodurch Ablagerungen des Schlackegranulates und des abgeschiedenen Staubes verhindert werden.The water bath is designed as a cone downwards, whereby deposits of the slag and the deposited dust are prevented.

Alle genannten Einbauten, wie Tauchrohr, Tauchglocke, Gasführungsrohre, die Hauben zum Dämpfen der Wallung und unterer . Konus sind in einem Druckbehälter angeordnet·.All mentioned internals, such as dip tube, diving bell, gas guide tubes, the hoods to dampen the whirl and lower. Cone are arranged in a pressure vessel.

Das Verhältnis von Eintauchtiefe des Gaszuführungsrohres zur Wasserstandshöhe ist etwa 1 : 1 bis 1 t 2a The ratio of immersion depth of the gas supply pipe to the water level is about 1: 1 to 1 t 2 a

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Die Gasaustrittsöffnungen in der Glocke, die sich im Wasserbad "befinden, sind in einem Teilkreis angeordnet. Das Verhältnis der üinze!durchmesser dieser Austrittsöffnungen zu den Durchmessern der jeweils darüber angeordneten Führungsrohre der aufsteigenden Gasblasen ist 1 : 1,5 "bis 1 '· 2>5» vorzugsweise 1:2..The gas outlet openings in the bell, which are located in the water bath, are arranged in a graduated circle The ratio of the diameters of these outlet openings to the diameters of the respectively arranged guide tubes of the rising gas bubbles is 1: 1.5 "to 1 'x 2 > 5 »preferably 1: 2 ..

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindimg soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, wozu Figur 1 herangezogen wird.The invention will be explained with reference to an exemplary embodiment, to which FIG. 1 is referred.

1. Das heiße staubhaltige Kohgas gelangt mit hoher Temperatur und erhöhtem Druck durch das Gaszuführungsrohr 1 in die erfindungsgeinäße Vorrichtung. Die miteingeführte flüssige Schlacke granuliert durch das Hinzufügen von Wasser in diesem Gaszuführungsrohr 1 und sinkt durch das Wasserbad 2 in den Konus 3» der diskontinuierlich über die Asche/V/asser-Austrittsöffnung 4 entleert wird. Das Gas gelangt unter Verdrängung des Wassers aus dem Gaszuführungsrohr 1 in die Glocke 5 und tritt durch zehn kreisrund angeordnete Austrittsöffnungen 6 aus. Die im iVasserbad 2 aufsteigenden Gasströme werden durch die Führungsrohre 7 geführt, wodurch es zu einer ständigen Umwälzung des Wasserbades kommt. Die jeweils über den P-ührungsrohren 7 angeordneten Hauben verhindern ein übermäßiges V/allen. Die Abführung des nunmehr weitgehend entstaubten und bis zum Gleichgev/icht mit Wasserdampf gesättigten Gases erfolgt über den Austrittsstutzen 9> während die Abführung des staubhaltigen Wassers über das Überlaufrohr (11) mit Ablaufstutzen 10 kontinuierlich erfolgt.1. The hot dusty Kohgas passes with high temperature and elevated pressure through the gas supply pipe 1 in the erfindungsgeinäße device. The co-introduced liquid slag granulated by the addition of water in this gas supply pipe 1 and sinks through the water bath 2 in the cone 3 »is discontinuously discharged through the ash / V / eras outlet opening 4. The gas passes under displacement of the water from the gas supply pipe 1 in the bell 5 and exits through ten circularly arranged outlet openings 6. The ascending in iVasserbad 2 gas flows are guided by the guide tubes 7, whereby it comes to a constant circulation of the water bath. The hoods respectively disposed above the P-guide tubes 7 prevent excessive V / all. The discharge of the now largely dusted and saturated to Gleichgev / with steam saturated gas via the outlet pipe 9> while the removal of the dusty water via the overflow pipe (11) with discharge nozzle 10 is continuous.

In einer diesem Ausführungsbeispiel entsprechenden Anlage zur Kühlung, Teilentstaubung und WasserdampfSättigung von Gas aus der Druckvergasung von staubförmiger Braunkohle werden folgende Betriebsergebnisse erreicht: ·.-.In a plant according to this embodiment for cooling, partial dedusting and water vapor saturation of gas from the pressure gasification of pulverized lignite, the following operating results are achieved:.

Gaseinganggas input

RohgasvoluraenstromRohgasvoluraenstrom 4000040000 0O 0 o (trocken)(dry) Rohgastemperaturraw gas 14001400 barbar Rohgasdruckraw gas 2525 bM\b M \ Staubgehaltdust content 125125 Gasaussang WtPliiiUP.1 Ii HIT.« . n !Wj«^—AlgiGas outlet WtPliiiUP.1 Ii HIT. «. n! Wj «^ - Algi rnVhrnVh GasvolumenstromGas flow 4000040000 0C 0 C (trocken)(dry) Gastemperaturgas temperature 200200 barbar Gasdruckgas pressure 24,924.9 g/ai\g / ai \ Staubgehaltdust content 1010 beiat WasserdampfgehaltWater vapor content gesättigtsaturated 200 0C200 0 C Wasserwater

Wasserzulaufstrom Wasseraulauf teraperaturWater inlet flow Water outlet teraperatur

80 15080 150

Claims (2)

2QSfS 6 -* Erfindungsanspriich2QSfS 6 - * In accordance with the invention 1, Verfahren zur Behandlung von Druckvergasungsgasen, insbesondere zur Kühlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsättigung von Gasen unter Druck, vorzugsweise zwischen 5 und 7o bar und hoher Temperatur, die vorzugsweise zwischen 8oo und 16oo C liegt, in einem Wasserbad, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße staubhaltige Rohgas durch ein Gaszuführungsxohr (1) gemeinsam mit mindestens einem Teil des zur Kühlung, Entstaubung und Sättigung des Gases benötigten V/assers in eine, in einem Wasserbad hängende Glocke (5) geleitet und von dieser über die Austritts Öffnung en der Glocke (6) gleichmäßig in das Wasserbad verteilt wird, das Gas durch zylindrische, oberhalb der Austrittsöffnungen frei angeordnete Führungsrohre (7) in Gemisch mit aus dem Wasserbad angesaugtem Wasser aufsteigt und somit eine ständige Umwälzung des Wasserbades erzeugt, über den zylindrischen Pührungsrohren (7) frei angeordnete Hauben (8) das Wallen der Wasseroberfläche verhindern, der Wasserablauf kontinuierlich über ein Überlaufrohr (11) mit Ablaufstutzen (1o) erfolgt und das behandelte.. Gas über einen Austrittsstutzen (9) austritt. 1, Process for the treatment of compressed gas gases, in particular for cooling, partial dedusting and water vapor saturation of gases under pressure, preferably between 5 and 7o bar and high temperature, which is preferably between 8oo and 16oo C, in a water bath, characterized in that the hot dust-containing Crude gas through a Gaszuführungsxohr (1) together with at least a part of the required for cooling, dedusting and saturation of the gas V / assers in a hanging in a water bath bell (5) and passed from this through the outlet opening en the bell (6) is evenly distributed in the water bath, the gas through cylindrical, above the outlet openings freely arranged guide tubes (7) rises in mixture with the sucked water from the water bath and thus generates a constant circulation of the water bath, on the cylindrical Pührungsrohren (7) freely arranged hoods ( 8) prevent the walls of the water surface, the water drain kont Inertially via an overflow pipe (11) with outlet nozzle (1o) takes place and the treated .. gas via an outlet nozzle (9) emerges. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt I, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Vergaserunterteil austretendes Gasauführungsrohr (1) in ein Wasserbad (2), das im unteren Teil die Form eines Konus (3) besitzt, eintaucht, die Leitung (1) im Bereich des eintauchenden Endes ringförmig von einer Glocke (5) mit Austrittsöffnungen (6) für das Gas umgeben ist, senkrecht über diesen Austrittsöffnungen nacheinander Führungsrohre (7) zur Zwangsführung des Gases und unmittelbar unterhalb der Wasseroberfläche kegelförmige Hauben (8) angeordnet sind, der Austrittsstutzen (9) für da,s behandelte Gas oberhalb der Wasseroberfläche'und ein Überlaufrohr (11) zum Abführen für das mit Staub angereicherte Wasser in Höhe der Hauben (8) liegt und in den Ablaufstutzen (1o) mündet«2. A device for carrying out the method according to item I, characterized in that a gas inlet tube (1) emerging from a carburetor immersed in a water bath (2) having the shape of a cone (3) in the lower part, the line (1 ) in the region of the immersed end is annularly surrounded by a bell (5) with outlet openings (6) for the gas, vertically above these outlet openings successively guide tubes (7) for positive guidance of the gas and immediately below the water surface conical domes (8) are arranged the outlet nozzle (9) for gas treated above the water surface and an overflow pipe (11) for discharging the dust-enriched water at the level of the hoods (8) and discharging into the outlet nozzle (10) « Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings ') η U A! ion r, , ο > > ( ·. ι < · -- ') η UA! ion r,, ο>> (·. ι <· -
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