DD212575A5

DD212575A5 - PROCESS FOR COOLING A HOT PARTICLE PROCESSING FLOW

Info

Publication number: DD212575A5
Application number: DD82240833A
Authority: DD
Inventors: Allan C Morgan
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1982-06-17
Publication date: 1984-08-15
Also published as: NZ200776A; AU556481B2; CA1198364A; PL236994A1; PT75012A; DD239343A5; ES513258A0; YU132982A; IT1152419B; LU84208A1; ES8400036A1; SE457058B; ES524480A0; SE8203768L; DK274382A; FR2508155A1; FR2508155B1; IT8221932A0; KR880001994B1; NL8202333A

Abstract

Ein heisser, teilchenfuehrender Verfahrensstrom wird vor dessen Tuchfiltration vermittels Hindurchleiten durch eine venturirohrfoermige Leitung gekuehlt, wobei diese Leitung dergestalt ausgelegt ist, dass der Strom auf eine Mach-Zahl von mindestens etwa 0,25 beschleunigt wird. Vermittels einer Vorrichtung wird eine Vielzahl von Fluessigwasserstrahlen innerhalb der Halsregion der venturirohrfoermigen Leitung in Querrichtung in den Verfahrensstrom eingespritzt, wobei die Gesamt-Durchflussmenge des so eingefuehrten Wassers ausreicht, um den Verfahrensstrom auf die erwuenschte Temperatur zu kuehlen.A hot, particulate process stream is cooled prior to its cloth filtration by passage through a venturi tube, which conduit is designed to accelerate the stream to a Mach number of at least about 0.25. By means of a device, a plurality of liquid jets of water within the neck region of the venturi tube are transversely injected into the process stream, the total flow rate of the water thus introduced being sufficient to cool the process stream to the desired temperature.

Description

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Verfahren zur Kühlung eines heißen teilchenführenden Verfahrensströme s.Method for cooling a hot particle-carrying process streams s.

Field of application of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kühlung von teilchenführenden Verfahrensströ'men, speziell besieht sie sich auf ein integriertes Verfahren,»The present invention relates generally to the cooling of particulate process streams, and more particularly to an integrated process, "

Characteristics of the known technical solutions

In vielen industriellen Prozessen werden Produkte oder Nebenprodukte in suspendierter Teilchenform erzeugt, d* h, in Gestalt einer aus festen teilchenförmigen Material bestehenden Komponente, die in einer heißen Gasstrom-Komponente mitgeführt wird# Ss werden beispielsweise Ofenruße durch thermische Zersetzung und/oder teilweise Verbrennung kohlenwasserstoff reicher Einsatzinassen hergestellt und dabei normalerweise anfangs in Gestalt eines Aerosols oder einer Suspension des teilchenförmigen Rußproduktes in heißen Hebenprodukt-Ofengasen erzeugt· Der Fuß-Verfahrensstrom wird im Rußbildungsreaktor zwecks Beendigung der rußbildenden Reaktion abgelöscht, sodann gekühlt, um anschließend zwecks Sammlung des Rußproduktes einer Tuchfiltration unterzogen zu werden» Einige andere Beispiele für industrielle Verfahren in denen ein heißer teilchenführender Verfahrensstrom gekühlt wird, um dann einer Tuchfiltration unterzogen zu werden, in denen die vorliegende Erfindung also mit guter Wirkung angewendet werden kann, sind die Behandlung der Kesselfeuerungsabgase von Kohlekraft werken vor dem Abfiltrieren der in ihnen enthaltenen Teilchenlasten, das Kühlen von trockenenIn many industrial processes, products or by-products are produced in suspended particulate form, d * h, in the form of a solid particulate component entrained in a hot gas stream component. For example, furnace soot by thermal decomposition and / or partial combustion hydrocarbon The foot process stream is quenched in the carbon black reactor to complete the soot forming reaction, then cooled, and then clothed to collect the carbon black product Some other examples of industrial processes in which a hot particle-carrying process stream is cooled to then be subjected to cloth filtration, in which the present invention with can be applied to the treatment of the boiler combustion exhaust gases from coal power plants before filtering off the particle loads contained therein, the cooling of dry

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ZementkalziriieiTmgs-Verfahrensströmen, das Kühlen von gebranntes Erz- oder Gesteinsmehl enthaltenden Strömen und dergleichen*Cement calcination process streams, the cooling of streams containing calcined ore or rock flour, and the like *

Wenn der teilchenführende Terfahrensstrom einer Tuchfilteranlage zugeführt werden soll, ist es wichtig, daß der hineingeleitete teilchenführende Verfahrensstrom eine Temperatur aufweist, die den Tuchfilterelementen nicht schadet« Andererseits ist es ebenso wichtig, daß die Temperatur des in die !Filteranlage eingeleiteten Verfahrensstromes hoch genug ist, um die Atmosphäre innerhalb der Anlage oberhalb des Taupunktes der gasförmigen Komponente des Verfahrensstromes zu halten und so einer Kondensation kondensierbarer Stroinbestandteile entgegenzuwirken* Das Zulassen zu hoher Temperaturen führt·verständlicherweise zu starker Verkürzung der Lebensdauer der Pilterelemente; das Unterschreiten des geeigneten Temperaturbereiches kann dagegen zur Ansammlung von verschnittenem und/oder angefeuchtetem teilchenfö'rmigem Produkt und zum Zusetzen der Tuchfilterelemente führen» Im Falle von Ofenrujß beeinträchtigt die Ansammlung von feuchtem Huß in der Tuchfilteranlage nicht nur die Wirksamkeit des Sammlungsvorganges, sie kann darüber hinaus auch die Wirksamkeit und Qualität der stromab durchzuführenden Abschlußarbeiten, wie etwa des Pelletierens, des Kompaktierens oder der chemischen nachbehandlung des gesammelten Bußes und damit auch die Qualität und Gleichmäßigkeit des entstehenden finalen Rußpro-duktes verschlechtern.When it is desired to deliver the particulate stream of bottoms to a cloth filter unit, it is important that the particle bearing process stream introduced therein be at a temperature that will not harm the cloth filter elements. On the other hand, it is also important that the temperature of the process stream introduced into the filter system be high enough to maintain the atmosphere within the plant above the dew point of the gaseous component of the process stream and thus to counteract condensation of condensable straw components * Allowing too high temperatures leads, understandably, to a considerable shortening of the life of the filter elements; On the other hand, falling below the appropriate temperature range may result in the accumulation of blended and / or wetted particulate product and clogging of the cloth filter elements. In the case of furnace black, the accumulation of moist slurry in the cloth filter unit will not only affect the efficiency of the collection process; Also, the effectiveness and quality of the downstream work to be carried out, such as pelleting, compacting or chemical post-treatment of the collected penance and thus deteriorate the quality and uniformity of the resulting final Rußpro-product.

Wenngleich es möglich ist, einen heißen teilchenführenden Verfahrensstrom mittels indirekter Wärmeaustauscher in dem vorgenannten Temperaturbereich au halten, erhebt sich hier das Problem der wirkungsvollen und wirtschaftlichen Betriebs-Although it is possible to keep a hot particle-carrying process stream in the aforementioned temperature range by means of indirect heat exchangers, this raises the problem of effective and economical operation.

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weise derartiger .Wärmeaustauscher« Normalerweise liegen die anzustrebenden !Temperaturen für einen teilchenführenden Verfahrens st rom, der durch Tuchfiltrierung behandelt v/erden soll, im Bereich zwischen etwa 149 ⁰C und etwa 371 ⁰C. Gewöhnlich ist ein indirekter Wärmeaustausch nur dann ein wirtschaftlicher Weg des Wärmeentzuges, wenn der zu erreichende Wärmeabfall verhältnismäßig groß ist, beispielsweise im Bereich von 300 ⁰C und darüber und wenn der zu kühlende heiße Verfahrensstrom eine Temperatur von deutlich über etwa 538 ⁰C aufweist· Um beispielsweise einen 538 ⁰C heißen teilchenführenden Verfahrensstrom mit einem indirekten Wärmeaustauscher auf etwa 260 ⁰C zu kühlen, bedarf es einer umfangreichen und kostspieligen Ausrüstung, wobei die Verfahrenskosten gewöhnlich auch dann nicht zu rechtfertigen sind, wenn eine vollständige Rückgewinnung der entzogenen Wärmeenergie unterstellt wird* Hinzu kommt, daß Vorrichtungen für den indirekten Wärmeaustausch gewöhnlich für das Arbeiten unter verhältnismäßig statischen Verfahrensbedingungem ausgelegt sind und daher eine hinlänglich genaue Steuerung in bezug auf sich 'verändernde Verfahrensbedingungen im allgemeinen nicht möglich ist. In Anbetracht der vorgenannten Mangel besteht die herkömmliche Praxis beim Fahren chemischer Anlagen somit darin, zunächst so viel Wärme durch indirekten Wärmeaustausch aus dem heißen Verfahrensstrom zu entziehen und zurückzugewinnen, als dies ökonomisch sinnvoll erscheint, um daran anschließend den Verfahrensstrom durch Eingabe von zerstäubtem Wasser weiter auf die geeigneten Tuchfiltrationstemperaturen abzulöschen,.as such .Wärmeaustauscher "Normally are the aspired! temperatures for a teilchenführenden process st rome, the treated by Tuchfiltrierung to v / ground, in the range between about 149 ⁰ C and about 371 ⁰ C. Usually, an indirect heat exchange is only an economical way the heat removal, when the heat loss to be achieved is relatively large, for example in the range of 300 ⁰ C and above and when the hot process stream to be cooled has a temperature of well above about 538 ⁰ C. · For example, a 538 ⁰ C hot particle-carrying process stream with a cooling indirect heat exchanger to about 260 ⁰ C, it requires a large and expensive equipment, and the process costs are usually not justifiable even if a complete recovery of the extracted heat energy is assumed * In addition, that devices for the indirect Wärmeausta are usually designed for working under relatively static process conditions, and therefore, a sufficiently precise control with respect to changing process conditions is generally not possible. Thus, in view of the above shortcomings, the conventional practice in driving chemical plants is to initially extract and recover as much heat by indirect heat exchange from the hot process stream as economically expedient, and then continue the process stream by introducing atomized water to extinguish the appropriate cloth filtration temperatures ,.

Dieses Ablöschen des Verfahrensstromes auf passende Tuchfiltrationstemperatüren erfolgt normalerweise durch Druck- oder Doppelfluß-Zerstäubung des flüssigen Wassers in den Verfah-This quenching of the process stream to appropriate cloth filtration temperatures is normally accomplished by pressure or double flow atomization of the liquid water in the process.

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rensstrom hinein an irgendeinem Punkt des Systems, der verhältnismäßig weit stromauf vom Einlauf des gekühlten Stromes in die Tuchfilteranlage gelegen ist* Das Zerstäuben erfolgt im Gegensatz zum Sprühen, um sehr kleine Tröpfchen zu erzeugen, die schneller verdampfen als die relativ größeren Tröpfchen, die durch die üblichen Sprühtechniken erzeugt werden können* Die zwischen dem Punkt der Kühlwasserzerstäubung in den Verfahrensstrom sowie der Filteranlage liegende Leitung ist so lang, daß eine hinreichend lange Zeitspanne für die vollständige Verdampfung des zerstäubten flüssigen Wassers vor dem Eintritt des gekühlten Yerfahrensstromes in die Tuchfilteranlage entsteht. Es ist offensichtlich, daß ein nicht vollständiges Verdampfen des Plüssigwassers im Verfahrensstrom zu ähnlichen Schwierigkeiten führen kann, wie die bereits diskutierte Kondensation des gasförmigen Terfahrensstromanteiles innerhalb der Tuchfilteranlage·Injecting takes place in contrast to spraying to produce very small droplets which evaporate faster than the relatively larger droplets passing through the nozzle The line between the point of cooling water atomization in the process stream and the filter system is so long that a sufficiently long time for the complete evaporation of the atomized liquid water before the entry of the cooled Yerfahrensstromes in the cloth filter plant. It is obvious that incomplete evaporation of the liquid water in the process stream can lead to similar difficulties as the already discussed condensation of the gaseous stream fraction within the fabric filter system.

Die Gründe für eine verhältnismäßig lange Verweilzeit nach dem Zerstäuben des flüssigen Kühlwassers in den Verfahrensstrom sind nach Kenntnis des Anmelders die, daß in der industriellen Verfahrenstechnik gegenwärtig weder Doppelflußnoch Druckzerstäubungstechniken verfügbar sind, die. die Bildung sehr kleiner Tröpfchen über einen hinlänglich breiten Bereich von Verfahrensbedingungen gestatten und damit die rasche und vollständige Verdampfung dieser Tröpfchen innerhalb des Yerfahrensstromes garantieren· Bei der Druckzerstäubung wird Wasser durch eine Düse mit verjüngter Öffnung gepreßt, wobei die Wirksamkeit der Zerteilung des eingespeisten Wassers in Tröpfchen wie auch die Größe der auf diese Weise gebildeten Tröpfchen weitgehend von der Öffnungsweite der Zerstäuberdüse und dem Wirkdruck im Öffnungs-The reasons for a relatively long residence time after sputtering the liquid cooling water in the process stream to the knowledge of the Applicant, that in the industrial process engineering currently no double-flow or pressure sputtering techniques are available. to allow the formation of very small droplets over a sufficiently wide range of process conditions, thus guaranteeing the rapid and complete evaporation of these droplets within the process stream. In the atomization process, water is forced through a tapered orifice, whereby the efficiency of the dispersion of the injected water into droplets as well as the size of the droplets formed in this way are largely dependent on the opening width of the atomizer nozzle and the effective pressure in the opening

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querschnitt abhängen« Andererseits ist die Durahflußmenge von Wasser durch eine Öffnung mit gegebenen Abmessungen eine Punktion des Wirkdruckes: je größer der Wirkdruck, desto höher ist die Durchflußmenge* Selbst eine geringfügige Veränderung eines der genannten Parameter hat einen starken Einfluß auf die Gleichförmigkeit und Größe der gebildeten Tröpfchen* Pur die meisten großtechnischen Chemieanlagen kann die Öffnungsweite einer gegebenen Druckzerstäuberdüse als ein invarianter Parameter angesehen werden« Dies ist normalerweise jedoch hinsichtlich der Durchflußmengen und Wirkdrücke nicht der Pail. Beim Fahren von großtechnischen Anlagen sind der Wasserleitungsdruck und die Durchflußmenge wie auch die Temperatur und Durchflußmenge des abzulöschenden Verfahrensströmes normalerweise beträchtlichen Änderungen ausgesetzt· Wird die Temperatur und/oder Durchflußmenge •des heißen Terfahrensstromes etwa infolge einer Veränderung der Heaktorbedingungen zwecks Änderung von Produkteigen- · schäften variiert, dann ist es gewöhnlich auch erforderlich, die Durchflußmenge des Ablöschwassers zu verändern, welches zwecks Erreichung der gewünschten Zieltemperatur bezüglich der Tuchfiltrationsbehandlung des Verfahrensstromes diesem durch Zerstäuben zugeführt wird* Somit kann es spontan oder konstruktiv bedingt zu erheblichen Variationen dea Wasserdruckes an den Zerstäuberdüsen kommen, was. zu Phasen beim Fahren des Prozesses führen kann, in denen die Druckzerstäubungsdüsen nicht bis zu ihren konstruktiv vorgegebenen Wirkdrücken und Durchflußmengen gefahren werden bzw* gefahren werden können* Unter derartigen Bedingungen können.die durch Druckzerstäubungstechniken erzeugten Tröpfchen stark vergrößert sowie die Tropfchengleichinäßigkeit verringert werden, wodurch beträchtlich verlängerte Verweilzeiten innerhalb des abgelöschten Verfahrensstromes erforderlichOn the other hand, the flow rate of water through an orifice of given dimensions is a puncture of the differential pressure: the greater the differential pressure, the higher the flow rate. Even a slight change in one of these parameters has a strong influence on the uniformity and size of the formed one Droplets * For most large-scale chemical plants, the opening width of a given pressure atomizer nozzle can be considered as an invariant parameter. "However, this is usually not the pail in terms of flow rates and effective pressures. When driving large-scale plants, the water line pressure and the flow rate as well as the temperature and flow rate of the process stream to be extinguished are normally subjected to considerable changes. If the temperature and / or flow rate of the hot stream is varied, for example as a result of a change in the conditions of the reactor to change product characteristics , then it is also usually necessary to change the flow rate of Ablöschwassers which is supplied to achieve the desired target temperature with respect to the cloth filtration treatment of the process stream this by sputtering * Thus, there may be spontaneous or constructive due to significant variations in water pressure at the nebulizer nozzles, which , can lead to phases in driving the process in which the atomizing nozzles can not be driven to their design effective pressures and flow rates. * Under such conditions, the droplets produced by the atomizing techniques can be greatly increased and the droplet uniformity reduced, thereby significantly reducing extended residence times within the quenched process stream required

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werden, wenn gesichert v/erden soll, daß das darin befindliche Wasser vollständig verdampft· Doppelfluß-Zerstäuberdüsen verwenden Treibgas zur Zerlegung eines Wasserstromes in sehr kleine Tröpfchen innerhalb der Düse sowie zur Übertragung der vom Treibgas mitgerissenen Tröpfchen in den Verfahrens-Gasstrom· Um effektiv zu arbeiten, verwenden derartige Doppelflußdüsen im allgemeinen relativ große Durchflußmengen des Treibgases, wobei dieses Gas nicht unbedingt für das Verfahren erforderlich ist und eine zusätzliche Gaslast im Verfahrensstrom darstellt, die durch die stromab gelegene Tuchfilteranlage verarbeitet werden muß·if it is to be ensured that the water therein is completely vaporized. Dual-flow atomizing nozzles use propellant gas to break down a stream of water into very small droplets within the nozzle and transfer the droplets entrained by the propellant gas into the process gas stream In general, such dual-flow nozzles generally use relatively large flow rates of the propellant gas, which gas is not necessarily required for the process and constitutes an additional gas load in the process stream which must be processed by the downstream cloth filter unit.

Um die Verweilzeit des druck- oder doppelflußzerstäubten Ablöschwassers im Verfahrensstrom su maximieren, ist normalerweise, wie erwähnt, zwischen dem Punkt des Zerstäubens von Ablöschwasser in den Verfahrensstrom sowie der Tuchfiltrationsanlage ein großvolumiges Leitungsstück oder ein sog· "Dampfkamin" eingebaut. Bei verhältnismäßig großen Tröpfchengrößen des zerstäubten Ablöschwassers kann dessen Verdampfungsgeschwindigkeit innerhalb des durch den Dampfkamin fließenden Verfahrensstromes stark vermindert werden* Bei der Ofenrußaufbereitung können derartige verminderte Verdampfungsgeschwindigkeiten in verstärktem Maße dazu führen, daß sich die teilchenförmige Komponente des Verfahrensstromes innerhalb des Dampfkamins befeuchtet und agglomeriert und daß es zur Ansammlung eines Rußproduktes mit erheblichen Anteilen darin befindlicher harter und grober Agglomerate kommt« Darüber hinaus muß die Dampfkamin-Leitung in Anbetracht der Tatsache, daß der Verfahrensstrom häufig hoch korrosiv sein kann, in vielen Fällen aus hoch korrosionsfesten Legierungen hergestellt werden* Nichtsdestoweniger hat indes bislang die Notwendigkeit der VermeidungIn order to maximize the residence time of the pressure- or double-flow atomized discharge water in the process stream su, a large-volume pipe section or a so-called "steam chimney" is normally installed, as mentioned, between the point of sputtering of quenching water into the process stream and the cloth filtration plant. With relatively large droplet sizes of atomized quenching water, its rate of evaporation within the process stream flowing through the steam stack can be greatly reduced. In furnace soot processing, such reduced rates of evaporation can result in greater moistening and agglomeration of the particulate component of the process stream within the steam chimney Moreover, in view of the fact that the process stream can often be highly corrosive, the steam chimney duct must in many cases be made of highly corrosion resistant alloys. Nevertheless, so far the need for avoidance

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des Vorhandenseins von !Flüssigkeiten innerhalb der Tuchfiltervorrichtung den hohen Kostenaufwand aufgewogen, der durch den Einbau und den Betrieb eines vorgeschalteten großvolumigen, aus korrosionsfester legierung bestehenden Dampfkamins sowie durch die Gefahr des darin zustandekommenden vorerwähnten Phänomens der Agglomeration der teilchenförmigen Komponente aufgetreten sind* Bisher hat die Industrie diese Nachteile im Interesse der Sicherung einer vollständigen Verdampfung des über einen breiten Bereich von Verfahrensbedingungen hinweg in den Verfahrensstrom eingespeisten Ablöschwassers widerwillig hingenommen«the presence of liquids within the cloth filter apparatus has offset the high cost incurred by the installation and operation of an upstream large volume stainless steel refractory flue and the risk of the aforementioned particulate component agglomeration phenomenon These disadvantages have been reluctantly accepted in the interest of ensuring complete vaporization of the demolition water fed into the process stream over a wide range of process conditions. "

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, viele der vorerwähnten Schwierigkeiten entweder vollständig aufzuheben oder aber zumindest wesentlich zu verringern*The aim of the present invention is either to completely eliminate many of the aforementioned difficulties or at least substantially to reduce them *

Explanation of the essence of the invention;

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Verfahrens zur Kühlung eines heißen, teilchenführenden Gasstromes,, iObject of the present invention is to provide a novel method for cooling a hot, particle-conducting gas stream ,, i

Erfindungsgemäß ist zur lösung der Aufgabe das Verfahren zur Kühlung eines heißen, teilchenführenden Gasstromes während der Vorbereitung zum Sammeln der darin befindlichen teilchenförmigen Komponente, bestehend aus dem Zerstäuben von Flüssigwasser in den genannten Strom in einer solchen Menge, daß dem genannten Strom durch Verdampfen des in ihnAccording to the invention is to solve the problem, the method for cooling a hot, particle-leading gas stream during preparation for collecting the particulate component therein, consisting of the sputtering of liquid water in said stream in such an amount that the said stream by evaporation of the in him

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hinein zerstäubten Flüssigwassers Wärme entzogen und der Strom auf eine oberhalb seines Taupunktes liegende Temperatur gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße, teilchenführende Gasstrom durch eine relativ kompakte venturirohrförmige leitung hindurchgeleitet wird, wobei diese leitung aus einem stromauf gelegenen, sich verengenden Teil, einem stromab gelegenen, sich b'ffenden Teil und einer dazwischenliegenden Halsregion besteht· Der Yerfahrensstrom wird in der genannten Halsregion auf eine Mach-Zahl von mindestens etwa 0,25 beschleunigt und dem Strom ebenfalls in der genannten Halsregion das zu zerstäubende Kühlwasser im wesentlichen im Querrichtung in Gestalt einer Vielzahl von Strahlen zugesetzt·into nebulized liquid water heat withdrawn and the stream is cooled to a temperature above its dew point, characterized in that the hot, particle-carrying gas stream is passed through a relatively compact venturi tube, said line from an upstream, narrowing part, downstream The driving current is accelerated in said throat region to a Mach number of at least about 0.25, and the stream also in said throat region is shaped substantially in the transverse direction by the cooling water to be atomized a variety of rays added ·

Es kann auch von Vorteil sein, daß der heiße, teilchenführende Verfahrensstrom in der Halsregion auf eine Mach-Zahl von mindestens etwa 0,4 beschleunigt wird«It may also be advantageous to accelerate the hot, particle carrying process stream in the throat region to a Mach number of at least about 0.4. "

Das genannte Flüssigwasser wird vorteilhaft in Querrichtung sowie auswärts gerichtet aus einem zentral angeordneten Bauteil innerhalb der Halsregion in den Verfahrensstrom eingeführt, wobei das genannte Bauteil eine Vielzahl von radial ausgerichteten unverjungten Öffnungen aufweist·Said liquid water is advantageously introduced transversely and outwardly from a centrally located component within the neck region into the process stream, said component having a plurality of radially aligned, unprimed openings.

Zweckmäßig ist die Geschwindigkeit des aus dem Bauteil eingeführten Wassers groß genug, um jeden der in den Verfahrensstrom abgegebenen Flüssigwasserstrahlen zumindest über eine kleine Strecke über die Oberfläche des Bauteils hinaus in den Strom treten zu lassen, bevor es zu seiner eigentlichen Zertrennung und Zerlegung kommt*Conveniently, the velocity of the water introduced from the component is large enough to allow each of the liquid water jets delivered into the process stream to enter the stream at least a small distance beyond the surface of the component before it is actually separated and decomposed.

Der genannte stromab gelegene, sich öffende Abschnitt desThe said downstream located, opening section of the

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Venturirohrs schließt einen Winkel im Bereich, von etwa 6 Ms etwa 14° ein*Venturi tube includes an angle in the range of about 6 Ms to about 14 ° *

Es kann vorteilhaft sein, daß zumindest der stromab gelegene und sich öffnende Abschnitt der venturirohrförmigen Leitung thermisch isoliert ist.It may be advantageous that at least the downstream and opening section of the Venturubehrförmigen line is thermally insulated.

Ee ist zweckmäßig, wenn der Pluß des genannten heißen, teilchenführenden Verfahrensstromes unmittelbar vor seinem Einführen in den sich verjüngenden, stromauf gelegenen Abschnitt der venturirohrförmigen Leitung einer Ausrichtung unterzogen wird, um darin befindliche Wirbelströmungen und Turbulenzen au reduzieren»Ee is useful when the tip of said hot, particulate process stream is aligned immediately prior to its introduction into the tapered upstream portion of the venturi-shaped conduit to reduce turbulence and turbulence therein.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens, wenn es sich bei dem heißen, teilchenführenden Gasstrom um einen Ofenruß-Verfahrensstrom handelt·Particularly advantageous is the use of the process when the hot, particle-passing gas stream is a furnace black process stream.

Auaführun ^ SExample

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben« In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be described in more detail below with reference to embodiments shown in the accompanying drawings

Pig· 1: im Fließschema in den durchgezogenen Linien einen in eine typische Ofenruß-Aufbereitungslinie integrierten erfindungsgemäßen Kühlapparat, während in den gestrichelten Linien eine maßstäblich vergleichbare herkömmliche Kühlanlage nach dem bisherigen Stand der Technik aufgezeichnet ist,Pig · 1: in the flow chart in solid lines, a cooling apparatus according to the invention integrated in a typical furnace soot preparation line, while in the dashed lines a scale comparable conventional cooling system is recorded according to the prior art,

Pig· 2: einen schematischen Längsschnitt der in Pig· 1 gezeigten erfindungsgemäßen Kühlanlage,FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of the cooling system according to the invention shown in FIG.

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Pig· 3: einen schematischen Längsschnitt eines Seiles der in Pig. 2 gezeigten Kühlanlage*Pig · 3: a schematic longitudinal section of a rope in Pig. 2 shown cooling system *

Pig« 1 zeigt eine herkömmliche OfenruS-Terfahrenslinie, bestehend aus den Hauptbauteilen 1; 9; 14 und 15· Sine kohlenwasserst of frei ehe Sintragmasse, Yerbrennungsöl und ein gasförmiges Oxydationsmittel (gewöhnlich Luft) werden in einen Rußreaktor 1 geleitet· In diesem Reaktor wird im Brennraum das entstehende Gemisch gezündet, und das brennende Reaktionsgemisch wird in die feuerfest ausgekleidete Reaktionskammer 5 geleitet, in der die rußbildenden Bedingungen aufrechterhalten werden* Herkömmlicherweise wird die Temperatur innerhalb der Reaktionskammer 5 zwischen etwa 1315 ⁰C und etwa 1760 ⁰C gehalten, wobei der genaue Temperaturwert primär von den erwünschten Eigenschaften des Rußproduktes bestimmt wird* Die Steuerung der Temperatur innerhalb der Reaktionskammer 5 erfolgt gewöhnlich durch entsprechende Proportionierung des dem Reaktor 1 augeführten Oxydationsmittels, Brennstoffes und lintragstoffes. Das Beenden der rußbildenden Reaktion wird durch ein sogenanntes "primäres Ablöschen" eingeleitet, wobei Wasser durch die Düse β in dem Moment in das Reaktionsgemisch eingesprüht wird, da es durch den stromab gelegenen Teil der Reaktionskammer 5 hindurchtritt· Die Menge des in die Reaktionsmischung eingesprühten AbIöschwassers wird derart bemessen, daß die Temperatur des Verfahrensströmes rasch auf etwa 1204 ⁰C oder darunter verringert wird* Da an diesem Punkt die im Reaktionsgemisch vorhandene thermische Energie verhältnismäßig hoch ist, erfolgt eine schnelle Verdampfung des primären Ablöschwassers, das Betreiben der Ablöschdüse 6 ist normalerweise nicht kritisch*Fig. 1 shows a conventional furnace rolling T-line consisting of the main components 1; 9; 14 and 15 · Sine kohlwasserst of freely before Sintragmasse, Yerbrennungsöl and a gaseous oxidant (usually air) are passed into a carbon black reactor 1 · In this reactor, the resulting mixture is ignited in the combustion chamber, and the burning reaction mixture is passed into the refractory lined reaction chamber 5 in which the carbon black forming conditions are maintained * Conventionally, the temperature is maintained within the reaction chamber 5 between about 1315 ⁰ C and approximately 1760 ⁰ C, the exact temperature value is primarily determined by the desired properties of the carbon black * the control of the temperature within the reaction chamber 5 is usually carried out by appropriate Proportionierung of the reactor 1 eye led oxidant, fuel and lintragstoffes. The completion of the soot-forming reaction is initiated by a so-called "primary quenching" wherein water is sprayed into the reaction mixture through the nozzle β at the moment as it passes through the downstream part of the reaction chamber 5. The amount of quench water sprayed into the reaction mixture is dimensioned so that the temperature of the process stream is rapidly reduced to about 1204 ⁰ C or below * Since at this point the thermal energy present in the reaction mixture is relatively high, there is a rapid evaporation of the primary discharge water, the operation of the quenching nozzle 6 is not normally critical*

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Der resultierende Yerfahrensstrom, bestehend aus in 7erfahrens-Ofengas suspendiertem Ruß, wird dann vom Reaktor 1 einem indirekten Wärmeaustauscher 9 zugeführt, in welchem der genannte Verfahrensstrom weiter abgekühlt wird, gewöhnlich auf eine Temperatur zwischen etwa 426 ⁰C und 648 ⁰C* Der indirekte Wärmeaustauscher 9 wird in herkömmlicher Weise durch das im Eußbildungsprozeß verwendete Verbrennungs-Qxydationsmittel gekühlt, wobei er selbiges vor der Einleitung in den Reaktor 1 vorwärmt und dabei eine beträchtliche Menge an Wärmeenergie wiederverwertet, die sonst als Abwärme verlorengegangen wäre· Auf diese Weise wird die thermische Effizienz des Gesamtverfahrens verbessert«The resulting process stream, consisting of soot suspended in 7-process kiln gas, is then fed from reactor 1 to an indirect heat exchanger 9, in which said process stream is further cooled, usually to a temperature between about 426 ⁰ C and 648 ⁰ C * The indirect heat exchanger 9 is conventionally cooled by the combustion oxidant used in the annealing process, preheating the same prior to introduction into the reactor 1, thereby recycling a considerable amount of heat energy that would otherwise be lost as waste heat Overall procedure improved «

Wenn dieser Verfahrensstrom einer Tuchfiltervorrichtung 15 zugeführt werden soll, ist es zunächst erforderlich, den aus dem indirekten Wärmeaustauscher 9 austretenden und mit gewöhnlich etwa 149 bis 371 ⁰C noch immer verhältnismäßig heißen Verfahrensstrom weiter abzukühlen, wobei die genaue Zieltemperatur weitgehend unter Berücksichtigung des Taupunktes der gasförmigen Verfahrenskomponente sowie der thermischen Stabilität der in der Tuchfilteranlage 15 jeweils verwendeten Tuchfilterelemente festzulegen ist»When this process stream is to be fed to a cloth filter device 15, it is first necessary to further cool the process stream leaving the indirect heat exchanger 9 and still usually relatively hot at about 149 to 371 ^° C., the exact target temperature largely taking into account the dew point of the gaseous The process component and the thermal stability of the cloth filter elements used in the cloth filter system 15 is to be defined »

Herkömmlicherweise erfolgt dieses zusätzliche Kühlen oder "sekundäre Ablöschen" des Ofenruß—Verfahrensstromes vor seiner Tuchfiltration, indem der teilweise gekühlte Yerfahrensstrom vom indirekten Wärmeaustauscher 9 durch eine vertikale, lange und großvolumige Leitung 14, genannt Dampfkamin, geleitet wird, wobei gleichzeitig Wasser in dessen stromauf gelegenen Endteil hineingestäubt wird« Der Dampfkamin 14 besitzt im typischen Pail eine Länge von etwa 30 m und einen Durchmesser von etwa 1,5 m und ist gewöhnlich aus einer teuren korrosionsfesten Legierung hergestellt· Am stromauf ge-Conventionally, this additional cooling or "secondary quenching" of the furnace soot process stream occurs prior to its cloth filtration by passing the partially cooled process stream from the indirect heat exchanger 9 through a vertical, long and large volume conduit 14, called a steam chimney, simultaneously with water in its upstream The steam chimney 14 has a length of about 30 m and a diameter of about 1.5 m in the typical pail and is usually made of an expensive corrosion-resistant alloy.

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legenen Bndteil des Dampfkamins 14 sind eine oder mehrere Druckzerstäuber- oder Doppelflußzerstäuberdüsen 16 angeordnet, durch die das Ablöschwasser in einer Menge in den 7erfahrensstrom hinein gestäubt wird, welche ausreicht, den Verfahrensstrom auf die festgelegte Zieltemperatur abzukühlen« Der stromab von den Düsen 16 angeordnete verlängerte Teil des Dampfkamins 14 dient vornehmlich der Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit des darin befindlichen abgelöschten Verfahrensstromes, um die Verdampfung des zerstäubten Ablöschwassers vor Eintreten des Verfahrensstromes in die Tuchfiltervorrichtung 15 zu gewährleisten* Sind die Tröpfchen des zerstäubten Wassers verhältnismäßig groß, etwa im Bereich von 300 ζ 10** m oder darüber, wird deren Verdampfungsgeschwindigkeit im Verfahrensstrom verhältnismäßig niedrig sein, wodurch eine wesentliche Gelegenheit zu massivem Kontakt der suspendierten teilchenförmigen Komponente Ruß mit flüssigem Wasser während der Hindurchleitung des Verfahrensstromes durch den Dampfkamin 14 geschaffen wird# Sollte es zu einem solchen Befeuchten der Rußteilchen kommen, dann kann es - wie bereits erwähnt - zum Kollidieren der befeuchteten Partikel unter Bildung von groben Agglomeraten kommen· Darüber hinaus können sich die befeuchteten Rußteilchen an der 7/andung des Dampfkamins 14 absetzen und damit ein Zusetzen des Rohres bzw· ein Anbacken von Ruß am Rohr verursachen*one or more Druckzerstäuber- or Doppelflußzerstäuberdüsen 16 are arranged, through which the Ablöschwasser is dusted in an amount in the 7erfahrensstrom sufficient to cool the process stream to the specified target temperature «the downstream of the nozzles 16 arranged extended part the steam chimney 14 serves primarily to ensure a sufficient residence time of the extinguished process stream therein, in order to ensure the evaporation of the atomized discharge water before the process stream enters the cloth filter device 15 * are the droplets of the atomized water relatively large, approximately in the range of 300 ζ 10 * * m or above, their rate of vaporization in the process stream will be relatively low, thereby providing a substantial opportunity for solid contact of the suspended particulate component with liquid water during the soot If the soot particles are moistened in such a way, then - as already mentioned - the moistened particles may collide to form coarse agglomerates. In addition, the humidified soot particles may be at the 7 settling of the steam chimney 14 and thus causing clogging of the pipe or caking of soot on the pipe *

Gemäß der vorliegenden Erfindung und unter Bezug auf den durchgezogenen gezeichneten Teil der Pig. 1 bzw· unter Bezug auf Mg« 2 und 3 wird der den indirekten Wärmeaustauscher verlassende verhältnismäßig heiße, teilchenführende Verfahrensstrom durch eine venturirohrförmige Leitung 20 geführt, deren geometrische Anordnung und Gestaltung so ausgelegtAccording to the present invention and with reference to the solid drawn part of Pig. 1 and referring to Mg 2 and 3, the relatively hot, particle-carrying process stream leaving the indirect heat exchanger is passed through a venturi-shaped conduit 20, the geometric arrangement and design of which are thus designed

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sind, den genannten Strom innerhalb ihrer Halsregion 24 auf eine Mach-Zahl von mindestens etwa 0,25 zu beschleunigen* Mit der "Mach-Zahl^M ist der dimensionalοse numerische Quotient der tatsächlichen Geschwindigkeit des Verfahrensstromes geteilt durch die lokale Schallgeschwindigkeit innerhalb des genannten Stromes gemeint* Somit ist die Mach-Zahl des Verfahrensstromes sowohl temperatur- als auch, zusamniensetzungsabhängig; sie kann leicht für jeden gegebenen Pail von Verfahrensumständen ermittelt werden, indem die Temperatur und Zusammensetzung des jeweiligen Verfahrensstromes in die Gesamtbetrachtung einbezogen werden.are to accelerate said stream within its neck region 24 to a Mach number of at least about 0.25 . The Mach number ^{M means} the dimensional numerical quotient of the actual velocity of the process stream divided by the local velocity of sound within said stream * Thus, the Mach number of the process stream is both temperature- and composition-dependent, and can easily be determined for any given process circumstance by including the temperature and composition of the particular process stream in the overall consideration.

Wünschenswerter Weise werden Größe und geometrische Anordnung der venturirohrförmigen Leitung 20 so ausgewählt, daß der Verfahrensstrom innerhalb der Halsregion 24 auf eine Mach-Zahl von mindestens 0,4.beschleunigt wird*Desirably, the size and geometry of the venturi tube 20 are selected to accelerate the process flow within the neck region 24 to a Mach number of at least 0.4.

Die venturirohrförmige Leitung 20 umfaßt einen sich verhältnismäßig rasch verjüngenden, stromauf gelegenen Abschnitt 22, einen Halsteil 24 und einen sich verhältnismäßig allmählich aufweitenden, stromab gelegenen Abschnitt 26, In der abgebildeten speziellen erfindungsgemäßen Ausführung ist eine Ver-' sorgungsleitung 25 zentral entlang der Längsmittellinie der Halsregion 24.angebracht, welche in einer Endkappe 27 ausläuft· Die Versorgungsleitung 25 wird in ihrer mittigen Stellung durch eine Strebe 28 gehalten, welche aus der Wandung des sich verjüngenden Abschnittes 22 der venturirohrförmigen Leitung 20 herausragt« Die Endkappe 27 enthält eine Vielzahl nicht eingeengter Öffnungen 29, welche im Verhältnis zur Längsmittellinie der venturirohrförmigen Leitung 20 radial ausgerichtet sind und durch welche das flüssige Ablöschwasser im wesentlichen quer in den die Halsregion 24 durchfließenden Ve rf ahrens strom eingeführt wird* Die Steuerung der Ablösc.h-The venturi tube 20 includes a relatively rapidly tapered upstream section 22, a neck portion 24, and a relatively gradually expanding downstream section 26. In the particular embodiment of the invention depicted, a supply line 25 is central along the longitudinal centerline of the neck region 24. The supply line 25 is held in its central position by a strut 28 which protrudes from the wall of the tapered portion 22 of the venturi-shaped conduit 20. The end cap 27 includes a plurality of non-constricted openings 29 which are radially aligned relative to the longitudinal centerline of the venturi-shaped conduit 20 and through which the liquid quenching water is introduced substantially transversely into the flow stream passing through the neck region 24. * The control of the detachment h

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wassermenge kann durch die Kombination des Wasserzulaufν entils 50 und der Steuervorrichtung 51 erfolgen* Die Steuervorrichtung 51 empfängt die Verfahrensstrom-Temperaturwerte vom Auslauf-Temperaturmeßfühler T , integriert die genannten Daten im Hinblick auf eine vorgewählte Ziel- oder Solltemperatur und reagiert durch das für die Erlangung der Sollwerttemperatur des abgelöschten Verfährensstromes erforderliche Einstellen des Wasserzufuhrventils 50. Da die vorliegende Erfindung primär von der kinetischen Energie des beschleunigten Yerfährensstromes abhängt, das Ablöschwasser in sehr kleine Tröpfchen zu zerlegen, und diese Tröpfchen innerhalb des genannten Stromes zu dispergieren, so ist/sind der/die Durchmesser der unverjüngten öffnungen 29 wie auch der Druck (oder die Durchflußmenge) des durchzusetzenden Ablöschwassers in hohem Maße variierbar und in bezug auf die Schaffung sehr kleiner, gleichmäßiger und rasch verdampfbarer Tröpfchen innerhalb des Verfahrensstromes normalerweise nicht von kritischem Charakter* Dieses nutzbringende Merkmal der vorliegenden Erfindung stellt eine deutliche Abweichung von den Schwierigkeiten dar, die den Einsatz von Druck- oder Doppelfloßzerstäuberdüsen in bisherigen Verfahrenslösungen normalerweise begleiten* Wünschenswerter Weise werden Anzahl und Durchmesser der Öffnungen 29 derart ausgewählt, daß im beabsichtigten Bereich der in das jeweilige Verfahren einbezogenen Ablöschwasser-Durchflußmengen an jeder der genannten Öffnungen 29 ein hinreichend hoher Druck entwickelt wird, um den entstehenden Ablöschwasserstrom dergestalt in den Verfahrensstrom zu richten, daß zumindest eine geringfügige Strahlstrecke von der Oberfläche der Endkappe 27 an erhalten bleibt, bevor der genannte Ablöschwasserstrom im wesentlichen zerlegt und zerkleinert wird*amount of water can be provided by the combination of the water inlet valve 50 and the control device 51. The control device 51 receives the process flow temperature values from the outlet temperature sensor T, integrates said data with respect to a preselected target or setpoint temperature and responds by Adjusting the Water Supply Valve 50 As required by the present invention primarily disaggregates the quench water into very small droplets and disperse these droplets within said stream, because of the kinetic energy of the accelerated jet stream Diameter of the unequal openings 29 as well as the pressure (or the flow rate) of the discharge water to be passed through highly variable and with respect to the creation of very small, uniform and rapidly vaporizable droplets within the Verfahrensstro This noteworthy feature of the present invention represents a significant departure from the difficulties normally associated with the use of pressure or double-jet atomizing nozzles in previous process solutions. Desirably, the number and diameter of the orifices 29 are selected such that the A sufficiently high pressure is developed at the intended area of the quenching water flow rates involved in the respective process at each of the said openings 29 in order to direct the resulting quenching water flow into the process stream in such a way that at least a slight jet distance is maintained from the surface of the end cap 27, before said quenching water stream is essentially decomposed and comminuted *

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Der eingeschlossene Öffnungswinkel des sich öffnenden Abschnittes 26 der venturirohrförmigen Leitung 20 ist im allgemeinen nicht kritisch* Trotzdem wird ein Öffnungswinkel im Bereich von etwa 6 bis etwa 14 - besser noch im Bereich von etwa 7° bis etwa 10° - bevorzugt« Bei diesen bevorzugten Grenzen wirkt der sich.öffnende Abschnitt 26 generell als Verteiler, wodurch der über die Leitung 20 hinweg für eine gegebene Beschleunigung des Yerfahrensstromes erzeugte Druckabfall minimiert wird und es gleichzeitig zu einer Verlängerung jener Strecke kommt, über welche der genannte Verfahrensstrom seine hohe Geschwindigkeit beibehält. In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zumindest der.sich öffnende Abschnitt 26 der venturirohrförmigen Leitung 20 thermisch isoliert, zum Beispiel durch Anbringen der Rohrisolierung 30* Diese Isolierung 30 dient der Verringerung thermischer, ein Absetzen fördernder Kräfte des heißen Verfahrensstromes, welche ande-rafalls dazu neigen könnten, zumindest eine gewisse Ablagerung der teilchenförmigen Komponente des Verfahrensstromes an den unmittelbar stromab der Halsregion 24 liegenden Oberflächen hervorzurufen»The included aperture angle of the opening portion 26 of the venturi tube 20 is generally not critical. Nevertheless, an aperture angle in the range of about 6 to about 14, more preferably in the range of about 7 ° to about 10 °, is preferred the opening portion 26 generally functions as a manifold, minimizing the pressure drop across the conduit 20 for a given acceleration of the process flow, and at the same time, extending the distance over which the process stream maintains its high velocity. In another preferred embodiment of the invention, at least the opening portion 26 of the venturi tube 20 is thermally insulated, for example, by attaching the tube insulation 30. This insulation 30 serves to reduce thermal, settling promoting forces of the hot process stream, which otherwise could tend to cause at least some deposition of the particulate component of the process stream at the surfaces immediately downstream of the neck region 24. "

In einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das stromauf gelegene Ende des sich verengenden Abschnittes 22 der venturirohrförmigen Leitung 20 durch ein kurzes Stück einer Leitung 18 ergänzt, welche mit Hilfsmitteln 19 zur Ausrichtung der Fließbewegung bestückt ist. Da3 Vorschalten derartiger, das Fließen ausrichtender Mittel unmittelbar vor der venturirohrförmigen Leitung 20 minimiert das Auftreten von Turbulenzen und Wirbelströmen innerhalb des Verfahrensstromes bei dessen Eintreten in die Leitung. 20, wodurch die effektive Beschleunigung des Verfahrensstromes gesichert wird·In another preferred embodiment of the invention, the upstream end of the narrowing portion 22 of the venturi-shaped conduit 20 is supplemented by a short length of conduit 18 equipped with flow-control means 19. Pre-connection of such flow directing means immediately before the venturi-shaped conduit 20 minimizes the occurrence of turbulence and eddy currents within the process stream as it enters the conduit. 20, whereby the effective acceleration of the process flow is ensured ·

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Angesichts der extrem..schnellen Zerkleinerung und Verdampfung des erfindungsgemäß in den Verfahrensstrom eingeführten Ablöschwassers können sowohl die ventürirohrförmige Leitung 20 als auch die Leitung 31» welche die Verbindung zwisehen dem stromab gelegenen Ende der genannten Leitung 20 und dem Einlauf zur Tuchfilteranlage 15 darstellen, wesentlich kompakter ausgelegt sein, als dies bei sekundären Dampfkamin-Ablöschsystemen bisheriger Bauart der Pail ist# Dies stellt einen erheblichen Vorteil der erfindungsgemäßen Praxis dar, da - wie vorstehend schon vermerkt - die sekundären Dampfkamin-Ablöschsysterne der bisherigen Bauart gewöhnlich Apparaturen von verhältnismäßig sehr großen Längen und Volumen umfassen« Bei Anwendung von Verfahren und Apparatur gemäß vorliegender Erfindung kann beispielsweise ein Ofenruß-Verfahrensstrom des in bezug auf die Größenbemessung des Dampfkamins 14 gleichen Typs, wie er vorstehend im Abschnitt "Stand der Technik" beschrieben wurde, effektiv in einer erfindungsgemäßen venturirohrförmigen Leitung 20 auf die Zieltemperatur heruntergekühlt werden, die Einlauf- und Auslaufdurchmesser von etwa 0,8m, einen Halsdurchmesser von etwa 0,4 m und eine Gesamtlänge von etwa 3₉6 m bis etwa 4,5 m aufweist. Darüber hinaus werden Länge oder Volumen der Leitung 31 im wesentlichen nur durch die Notwendigkeit einer flüssigkeitsdichten Überleitung des gekühlten Verfahrensstromes in die Tuchfilteranlage 15 bestimmt,. Außerdem muß die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht wie die Dampfkamine gemäß bisherigem Stand der Technik unbedingt vertikal ausgerichtet sein, sie kann vielmehr in jeder einer guten Raumausnutzung und vorteilhaften Konstruktion dienenden Ausrichtung eingebaut werden*In view of the extremely rapid comminution and evaporation of the discharge water introduced according to the invention into the process stream, both the venturi-shaped conduit 20 and the conduit 31 which constitute the connection between the downstream end of said conduit 20 and the inlet to the cloth filter unit 15 can be substantially more compact This is a significant advantage of the practice of the present invention because, as noted above, the prior art secondary steam chiller quenching system typically employs relatively large lengths and volumes of equipment For example, using the method and apparatus of the present invention, a furnace soot process stream of the same type of size as the steam stack 14 of the type described in the "Background Art" section above may be used Rde, are effectively cooled down in a Venturubehrförmigen line 20 according to the invention to the target temperature, the inlet and outlet diameter of about 0.8m, a neck diameter of about 0.4 m and a total length of about 3 ₉ 6 m to about 4.5 m , Moreover, the length or volume of the conduit 31 is determined substantially only by the need for a liquid-tight transfer of the cooled process stream into the cloth filter unit 15. In addition, unlike the prior art steam chimneys, the device of the present invention need not necessarily be vertically oriented, but rather can be installed in any orientation that is good for space utilization and advantageous design *

Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Anlage eine beträchtlich geringere Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Ver-In addition, the system according to the invention has a considerably lower sensitivity to changes in the

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fahrensstroin-Einlauf temperatur aufweist, als dies bei. der mit Druckzerstäubung des AbIδschwassers arbeitenden bisherigen Dampf kamin-Technik der Fall ist» Bei Anwendung der letztgenannten konventionellen Technik reduziert beispielsweise eine Veränderung der Einlauf tempera tür des dem Dampfkamin 14 eingespeisten Verfahrensstroines um etwa 38 ⁰G die ' Wasserdurchflußmenge, die zur Druckzerstäubung in den Verfahrensstrom zwecks Erlangung der Zieltemperatur erforderlich ist, um etwa 20 %· Wird der Wasserdruck indes verringert, um die Wasserdurchflußmenge um 20 % zu senken, dann wird die mittlere Tröpfchengröße einer druckzerstäubten Sprühmenge deutlich gesteigert, wodurch die zur Verdampfung derartiger größerer Tröpfchen erforderliche Verweilzeit sowie das Volumen jener sich stromab anschließenden Leitung zunehmen, die erforderlich sind, um eine derart verlängerte Verweilzeit zu gewährleisten· Bei Anwendung von Verfahren und Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat demgegenüber eine ähnliche Reduzierung der Einlauftemperatür des Verfahrensstromes und eine ähnliche Reduzierung der Ablöschwasser-Durchflußmenge lediglich eine geringfügige Zunahme der Tröpfchengröße und lediglich eine verhältnismäßig geringfügige Steigerung der zur vollständigen Verdampfung der Tröpfchen erforderlichen Verweilzeit zur Polge» Somit muß im Gegensatz zu bisherigen Dampfkaminsystemen nur wenig oder keine zusätzliche Länge bzw· nur wenig oder kein zusätzliches Volumen .an stromab führender Leitung in die erfindungsgemäße Anlage eingebaut werden, um einen ausreichenden Verweil zeitpuff er für die vollständige Ablöschwasser-Verdampfung in Abhängigkeit von Temperatur- und PIießSchwankungen in den Verfahrens- und Ablöschwasserströmen zu schaffen* Weil darüber hinaus das Abscheren und die Zerlegung des erfindungsgemäß in den Verfahrensstrom eingeführten Ablöschwassersfahrensstroin inlet temperature than this. the working with pressure atomization of AbIδschwassers recent vapor chimney technique is the case "When using the latter conventional technique, for example, a change of the inlet tempera door of the vapor chimney 14 fed Verfahrensstroines to about 38 ⁰ G reduces the 'water flow leading to the pressure atomization into the process stream is required for the purpose of obtaining the target temperature by about 20% · If, however, decreased to decrease the water flow to 20% of the water pressure, then the average droplet size of a druckzerstäubten spray amount is significantly increased, whereby the required for evaporation of such larger droplets residence time and the volume In contrast, when using the method and apparatus of the present invention, a similar reduction in run-in will occur emperatur of the process stream and a similar reduction of Ablöschwasserdurchflußmenge only a slight increase in the droplet size and only a relatively slight increase in the time necessary for complete evaporation of the droplets residence time to Polge »Thus, in contrast to previous Dampfkaminsystemen little or no additional length or only little or no additional volume .an downstream pipe are installed in the plant according to the invention to provide a sufficient residence time for complete extinguishing water evaporation in response to temperature and flow fluctuations in the process and quench water streams * because, moreover, shearing and the decomposition of the discharge water introduced according to the invention into the process stream

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als eine Art von Doppelflußzerstäubung angesehen werden kann, handelt es sich bei dem Treibgas für die Zerstäubung nicht um ein externes Verdünnungsmittel, der Verfahrensstrom und das Treibgas stellen vielmehr ein und dieselbe Einheit dar. Somit vermeidet das vorliegende Verfahren und die Vorrichtung die weitere Verdünnung des Verfahrensstromes sowie die Hotwendigkeit einer Steigerung der Gasdurchlaßkapazität der Tuchfiltervorrichtung 15»can be considered as a type of Doppelflußzerstäubung, it is the propellant for the atomization is not an external diluent, the process stream and the propellant gas represent one and the same unit. Thus, the present method and apparatus avoids the further dilution of the process stream and the need to increase the gas transmission capacity of the cloth filter device 15 »

Wenn auch im vorangegangenen Text die vorliegende Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung lediglich in bezug auf eine Ofenruß-Verfahrenslinie beschrieben wurde, so wird dochdeutlich, daß die vorliegende Erfindung auch in vielen anderen chemischen Verfahrenslinien nutzbringend angewendet werden kann, in denen es darauf ankommt, einen heißen gasförmigen Verfahrensstrom mit darin suspendierten teilchenförmigen Feststoffen.zu kühlen·Although in the foregoing text the present invention has been described by way of illustration only with reference to a furnace soot process line, it will be understood that the present invention may be used to advantage in many other chemical processing lines where it matters gaseous process stream with particulate solids suspended therein.

Wenn darüber hinaus die vorliegende Erfindung im bisherigen Text hinsichtlich bestimmter bevorzugter Ausführung beschrieben worden ist, so ist hierzu anzumerken, daß die vorstehende Beschreibung der Veranschaulichung dienen und die Erfindung in keiner Weise eingrenzen soll.Moreover, if the present invention has been described in the foregoing text with respect to certain preferred embodiments, it is to be understood that the foregoing description is intended to be illustrative and not in any way limiting of the invention.

Während beispielsweise die gezeigte und beschriebene spezielle Vorrichtung eine mittig angeordnete Endkappe 27 innerhalb der Halsregion 24 der venturirohrförmigen leitung 20 aufweist, wobei die Endkappe 27 als das Endbauteil für die Einführung des Ablöschwassers in den Verfahrensstrom dient, so ist doch offensichtlich, daß auch andere funktionale Äquivalente dieser Anordnung gefunden werden können«For example, while the particular apparatus shown and described includes a centrally located end cap 27 within neck region 24 of venturi tube 20, with end cap 27 acting as the end member for introduction of escape water into the process stream, it will be understood that other functional equivalents are also contemplated this arrangement can be found «

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Beispielsweise können die Hilfsmittel .zur Einleitung des Ablöschwassers auch, die Porm einer Vielzahl radialer Ablöschwasser-Öffnungen annehmen, welche durch die Wandung hindurchgehen und um die Peripherie der Halsregion 24 der venturirohrförmigen Leitung 20 herum angeordnet sind* Die genannten öffnungen können dann an eine gewöhnliche Verteilerleitung angeschlossen werden, die ihrerseits mit einer Wasserversorgungsleitung verbunden ist·For example, the discharge water discharge means may also take the form of a plurality of radial quenching water ports which pass through the wall and are disposed around the periphery of the neck region 24 of the venturi-shaped conduit 20. The said ports may then be connected to a common distribution conduit be connected, which in turn is connected to a water supply line ·

Claims

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A method of cooling a hot, particulate process stream while preparing to collect the particulate component therein, consisting of sputtering liquid water into said stream in an amount such that heat is removed from said stream by vaporization of the liquid water atomized therein and the stream is cooled to a temperature above its dew point, characterized in that the hot, particle bearing stream of streams is passed through a relatively compact venturi pipe (20), said pipe being formed from an upstream, narrowing portion (22 ), a downstream opening part (26), and an intermediate neck region (24), the process stream in said throat region (24) is accelerated to a Mach number of at least about 0.25, and the stream also in said neck region (24), the cow to be nourished water is added substantially in the transverse direction in the form of a plurality of jets *

2 * Method according to item 1, characterized in that the hot, particle-carrying process stream in the neck region (24) is accelerated to a Mach number of at least about 0.4.

The method of item 1, characterized in that said liquid water is introduced into the process stream substantially transversely and outwardly from a centrally located member (27) within the neck region, said member (27) having a plurality of radially aligned ones non ^ üngten

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Has openings (29) *

Method according to "Item 3 * characterized in that the velocity of the water introduced from the component (27) is high enough to cause each of the pluper waters discharged into the process stream at least a small distance beyond the surface of the member (27) to let the current flow before it comes to its actual separation and decomposition *

5. The method of item 1, characterized in that said downstream located opening portion (26) includes an angle in the range of about 6 to about 14 ° *

Method according to item 1, characterized in that at least the downstream and opening section (26) of the venturi-shaped conduit (20) is thermally insulated,

A method according to item 1, characterized in that the flow of said hot, particulate process stream β is subjected to orientation immediately prior to its introduction into the tapered upstream section (22) of the venturi duct (20) to contain eddy currents therein and reduce turbulence *.

A process according to any one of items 1 to 7, characterized in that the hot, particle-passing process stream is a furnace black process stream.

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