DD287413A5 - Verfahren und vorrichtung zur gaswaesche - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Gaswaesche bzw. zur Reinigung von Luft und Abgasen von staub- und gasfoermigen Verunreinigungen ist in der chemischen Industrie, der metallurgischen und der Bindemittelindustrie anwendbar. Erfindungsgemaesz wird in ein gerades Auszenrohr ein austauschbarer und teilbarer Einbaukoerper eingesetzt, welcher durch seine Formgebung, klar abgegrenzt mit dem Auszenrohr, Konfusor, Kehle und Diffusor bildet. Zur Beseitigung von Ansaetzen in der Trocken-Nasz-Zone vor dem Einbaukoerper kann dieser angehoben werden, bis die Ansaetze abgebaut sind. Zur Verteilung des Verschleiszes auf das gesamte Auszenrohr kann die Lage des Einbaukoerpers auszerdem ueber die Laenge des Auszenrohres veraendert werden. Fig. 1{Reinhaltung der Luft; Luftreinhaltung; Staubabscheider; Naszabscheider; Venturinaszabscheider}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gaswäsche, anwendbar zur Reinigung von Luft und anderen Abgasen von staub- und gasförmigen Verunreinigungen in verschiedenen Zweigen der Wirtschaft, u. a. in der chemischen, der metallurgischen und der Bindemittelindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es gibt Ringspaltventuriabscheider, bei denen durch das Einsetzen von axialverschiebbaren Körpern im Bereich Diffusor/Kehle oder Konfusor/Kehle eines Venturirohres die Anpassung der Kehlengeschwindigkeit an den Gasdurchsatz realisiert wird. Dabei unterscheidet man Ringspaltventuriabscheider mit in Strömungsrichtung abnehmendem und in Strömungsrk-htung zunehmendem Ringquerschnitt (Brinkmann; Aufbau, Wirkungsweise und technische Daten des Ringspaltwäschers; Haus der Technik - Vortragsveröffentlichungen 473 - Naßarbeitende Staubabscheider -; S. 24 ff.).

Während bei Ringspaltventuriabscheidern der Einbaukörper so ausgeführt wird, daß die Winkel des konischen Teiles gleich sind, wodurch die Kehle des Wäschers über ihre Länge keine Durchmesserveränderung erfährt, wird in der DE-PS 2640151 eine Vorrichtung vorgestellt, die von diesem Prinzip abweicht. Dabei wird der Einbaukörper stärker konisch eingezogen als das Ringspaltgehäuse, was bewirkt, daß der Gasstrom im Ringspalt eine Beschleunigung von Null oder kleiner Null erfährt, was eine Erhöhung der Abscheideleistung bewirken soll.

Eine Lösung, welche die Gasgeschwindigkeit im engsten Strömungsquerschnitt, die Wasser-Luft-Zahl und den Druckabfall über den Ringspaltventuriabscheider konstant hält, wird in DE-OS 2821594 beschrieben. Hier sind zwei Verdrängungskörper zur gemeinsamen Verschiebung starr miteinander verbunden, woberein Verdrängungskörper die Gasgeschwindigkeit definiert, während der andere dementsprechend die Waschflüssigkeitsaustrittsöffnung verändert. Nachteilig ist dabei ein sehr komplizierter Aufbau mit vielen beweglichen Teilen, welche ebenso wie die Verdrängungskörper und der Waschflüssigkeitsaustritt stark verschleißgefährdet sind. Bei der Kreislauffahrweise der Waschflüssigkeit und dem Einsatz von Suspension treten außerdem Verstopfungsprobleme auf.

Eine andere Art von Ringspaltventuriabscheidern mit Anpassung der Gasgeschwindigkeit an den Gasdurchsatz wird in der SU-PS 336039 vorgestellt. Abweichend von den bereits beschriebenen Ausführungsvarianten wird hier ein Teil der Waschflüssigkeit über Bohrungen im Einbaukörper dem Gasstrom zugeführt, während ein anderer Teil über eine ringförmige Verdüsungseinrichtung im Bereich des Rohgaseintritts versprüht wird. Der Nachteil dieser Apparatur besteht darin, daß es bei feststoffbeladener Waschflüssigkeit zur Verstopfung der Bohrungen im Einbaukörper kommt. Alle beschriebenen Varianten haben gleichermaßen den Nachteil, daß sie in Venturidüsen realisiert werden, welche gegenüber geraden Rohren relativ schwierig zu fertigen sind.

In der US-PS 4073832 wird vorgeschlagen, eine Venturidüsenströmung in einem geraden Rohr zu erzeugen. Hierbei wird ein definierter, stromlinienförmiger Körper ohne abgegrenzte Konturen an drei Strömungsleitschaufeln befestigt und zentral in die Gasströmung eingebracht. Die Waschflüssigkeitszuführung erfolgt von außen über die Leitschaufeln und über Bohrungen im Einbaukörper. Nachteilig wirkt sich hierbei die komplizierte Strömungsführung für die Waschflüssigkeit und die damit •.erbundene Verschleiß- und Verstopfungsgefahr der Strömungskanäle beim Einsatz feststoffbeladener Waschflüssigkeiten aus. Weiterhin kann der Einbaukörper geometrisch nicht variiert werden, so daß keine Möglichkeit der Anpassung der Gasströmungsführung an wechselnde Anforderungen bezüglich Abscheidegrad und Druckverlust besteht. Der Einbaukörper besitzt einen sehr komplizierten Aufbau, was einen hohen fertigungstechnischen Aufwand zu seiner Herstellung bedingt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Sch jffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen von staub- und/oder gasförmigen Verunreinigungen, die im Vergleich zu bisherigen Düsenformen gleiche oder bessere Abscheideleistungen, aber einen geringeren Fertigungsaufwand, insbesondere bei Anpassung der Düsenform an die Gas- und Staubverhältnisse, und einen geringeren Raumbedarf sowie niedrigere Wartungskosten hat. Letztere sollen im Zusammenhang mit der Erhöhung der Zuverlässigkeit der neuen Ringspaltdüsen durch Verringerung der Verstopfungsanfälligkeit und Verminderung der Verschleißanfälligkeit gesehen werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, den wechselnden Anforderungen der Beseitigung von staub- und gasförmigen Verunreinigungen in Ringspaltventuridüsen gerecht zu werden. Dabei ist eine hohe Staubbindung und Gasabsorption und durch eine relativ einfache Bauweise ein geringer Fertipungsaufwand zu erreichen und die Flüssigkeitszufuhr so zu gestalten, daß keine Verstopfungsprobleme auftreten können und der Verschleiß minimiert wird oder daß trotz Verschleiß eine lange Standzeit des Apparates gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das in einem geraden Außenrohr mit einem leichten Drall, der beispielsweise durch eine asymmetrische Einströmung erzeugt werden kann, strömende Gas durch einen besonders geformten, fest oder axial verschiebbar angeordneten, Einbaukörper auf Geschwindigkeiten von 30... 150 m/s beschleunigt wird. Der Einbaukörper kann in seiner Formgebung jeweils den optimalen Bedingungen der Abscheidung angepaßt werden. Die Waschflüssigkeit kann dabei über ein Zentralrohr oberhalb des Einbaukörpers oder über ein Halterohr und eine Durchgangsbohrung von unterhalb oder über mehrere das Außenrohr durchdringende Düsen oder einen Ringschlitz im Außenrohr oberhalb oder in der Kehle des Ringspaltes in den Gasstrom eingebracht werden, wobei es ontlang des Konfusors zur Kehle des Ringspaltes strömt und dabei vom Gasstrom in Lamellen und Tropfen zerrissen wird. Dieser Vorgang kann durch sich infolge der Gasströmung und der konstruktiven Gestaltung einstellende kurze seitliche Auslenkungen bzw. Schwingungen des Einbaukörpers unterstützt werden. Nach dem intensiven Wärme- und Stoffaustausch in der Kehle und im Diffusor werden die schadstoffbeladenon Tropfen in einem Tropfenabscheider aus dem Gasstrom entfernt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus dem geraden Außenrohr und dem austauschbaren kompakten oder teilbaren Einbaukörper. Dieser Körper ist in seiner Formgebung klar abgegrenzt und bildet daher mit dem Außenrohr in Gasströmungsrichtung nacheinander im Ringspalt einen konfusor, eine Kehle und einen Diffusor. Der Durchmesser der Kehle ist dabei unter Berücksichtigung des Außendurchmessers so zu wählen, daß die Gasgeschwindigkeit in der Kehle 30... 150m/s erreicht. Eine Veränderung des Diffusorwinkels in den Grenzen von 3...30* gestattet die Optimierung von Abscheidevorgang und Druckverlust durch eine gezielte Beeinflußbarkeit von Wasserverteilung und Tropfenverzögerungsvorgang im Diffusor. Die Befestigung des Einbaukörpers Kann starr oder federnd sein, wobei letzteres einen günstigen Einfluß auf die Wasserdispergierung hat.

Eine mögliche Form der Erfindung ordnet ein Zentralrohr direkt am Konfusoranfang an, wobei als Waschflüssigkeitsaustritt zwischen Konfusorwandung und Zentralrohrinnenwand ein freier Ringquerschnitt ausgeführt wird und die Mindestdifferenz der Radien dabei 10mm beträgt. Um die sich in der Trocken-Naß-Grenze vor dem Ringspalt bildenden Ansätze zu beseitigen, kann der Einbaukörper über das Zuführungsrohr angehoben werden, wobei durch die höheren Geschwindigkeiten in der Kehle und

die Waschflüssigkeitszufuhr ein Abbau der Ansätze erfolgt. Nach der Beseitigung der Ansätze kann der Einbaukörper wieder inseine alte Stellung zurück geführt werden.

Für die Abscheidung stark schleißender Stäube ist die Wasserzuführung über ein Halterohr und eine Durchgangsbohrung im Einbaukörper auszuführen, wobei das Zentralrohr so angeordnet ist, daß es am Diffusorende fest mit dem Einbaukörper

verbunden ist und damit der freie Ringquerschnitt als Waschflüssigkeitsaustritt entfällt.

Bei einer weiteren Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Einbaukörper stabil an Seilen oder Stäben befestigt und zur Flüssigkeitszufuhr durchdringen ein Ringspalt oder mehrere Düsen als Zuführungselemente für die Waschflüssigkeit das Außenrohr oberhalb der Kehle. Die freien Strömungsquerschnitte der Zuführungselemente sind so zu wählen, daß zwischen

zwei begrenzenden Wandungen ein Mindestabstand von 10mm besteht. Der Ringspalt muß mit einer äußeren Ringkammer zur

Zuführung der Flüssigkeit verbunden sein und es sind mindestens 3 Düsen erforderlich, deren Austritt auf den Konfusor gerichtet

ist und die in tangentialer Richtung angestellt sind, um eine bessere Bespülung des Konfusors zu erreichen.

Um den Verschleiß des Außenrohres zu vermindern, kann in Höhe des Einbaukörpers eine Panzerung durch ein eingezogenes Rohr erfolgen, welches auswechselbar ist. Es ist aber bei den Ausführungen mit Zuführungs- und Halterohr auch möglich, die Lage des Einbaukörpers in gewissen Zeitabständen systematisch über die Außenrohrlänge zu verändern und so den Verschleiß

auf das gesamte Außenrohr zu verteilen, was zu langen Standzeiten führt, ohne unvertretbar große Wandstärken für das

Außenrohr zu fordern. Die allgemein bei Venturinaßabscheidern realisierte Gasbehandlung mit Beschleunigung des Gasstromes und Verzögerung

nach dem Passleren der engsten Stelle unter Zuführung von Waschflüssigkeit kann mit der dargelegten Vorrichtung besonderswirkungsvoll durchgeführt werden, wobei als großer Vorteil die geringe Baugröße und der einfache Aufbau auffällt. Die

Vorrichtung ist für Gasströme von 1000 bis 15000OmVh geeignet, wobei je m³ Gas 0,4 bis 4,Ol Waschflüssigkeit zugeführt

werden können.

Ausführungsbeispiel Nachfolgend soll die Erfindung an Beispielen erläutert werden. In den Figuren sind dargestellt:

Figur 1: Ringspaltventuriabscheider mit oberer Befestigung des Einbaukörpers und Flüssigkeitszufuhr über das Zentralrohr Figur 2: Ringspaltventuriabscheider mit unterer Befestigung des Einbaukörpers und Flüssigkeitszufuhr über das Halterohr und

eine Durchgangsbohrung Figur 3: Ringspaltventuriabscheider mit Befestigung des Einbaukörpers über Seile oder Stäbe und Zuführung der Flüssigkeitüber auf den Umfang des Außenrohre!; verteilte Düsen.

Nach Figur 1 wird in ein gerades Außenrohr 1 ein Einbaukörper 2 axialsymmetrisch eingesetzt. Die Waschflüssigkeitszuführung erfolgt über ein mit dem Einbaukörper 2 fest verbundenes Zentralrohr 6, das mit dem Einbaukörper 2 einen Ausströmschlitz 8 bildet. Das Zentralrohr 6 wird durch das Führungsrohr 7 geführt, wodurch nur geringe seitliche Auslenkungen und Schwingungen des Zentralkörpers 2 zugelassen werden. Das zu reinigende Gas strömt über den nicht symmetrisch angebrachten Einströmstutzen 13 in das gerade Außenrohr 1 und erhält so einen geringen Drall, der sich positiv auf die Abscheideleistung auswirkt, da er die Flüssigkeitsverteilung im Ringspalt verbessert. Der Einbaukörper 2 ist in drei Bereiche gegliedert, die mit dem Außenrohr 1 zusammen einen Konfusor 3, eine Kehle 4 und einen Diffusor 5 bilden. Der Einbaukörper kann aus einem Teil oder entsprecher d diesen Zonen aus drei Teilen bestehen, die je nach gewünschten Ringspaltabmessungen (verfahrenstechnische Optimierungen für unterschiedliche Einsatzgebiete) zusammengefügt werden. Das kann je nach Materialwahl durch Schweißen, Schrauben oder Kleben erfolgen. Als Material kommen Baustahl, Cr-Ni-Stahl, Kunststoff, Glas oder Keramik zum Einsatz. Das periodische Anheben des Einbaukörpers zur Beseitigung der Ansätze in der Trocken-Naß-Zone erfolgt über das Zentralrohr beispielsweise durch Getriebemotor mit Nockenscheibe oder mittels hydraulischer Vorrichtung. Die in der Figur 2 dargestellte Variante des Ringspaltventuriabscheiders ist insbesondere für die Abscheidung stark schleißender Stäube geeignet. Hierbei wird die Zuführung der Waschflüssigkeit über das Halterohr 9 vorgenommen, welches fest mit dem Einbaukörper 2 verbunden ist. Die Flüssigkeil tritt über eine Durchgangsbohrung 14 oben am Einbaukörper aus und bespült den oberen Teil desselben, was eine Verschleißminderung mit sich bringt. Die Figur 2 zeigt auch den Aufbau des Einbaukörpers 2 aus drei Einzelteilen. Bei einer ausreichenden Länge des Halterohres 9 kann der Einbaukörper 2, beginnend unten, kontinuierlich oder diskontinuierlich nach oben geschoben werden, womit eine lange Standzeit des Außenrohres 1 bei gleichzeitiger selbständiger Beseitigung der Ansätze in der Trocken-Naß-Zone erreicht wird.

Die Figur 3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Gestaltung des Ringspaltventuriabscheiders durch Aufhängung des Einbaukörpers 2 an Seilen oder Stäben 10. Hierbei erfolgt die Waschflüssigkeitszuführung über mindestens 3 Düsen 11, die im Außenrohr zum Einbaukörper 2 geneigt und in tangentialer Richtung angestellt angebracht sind. Bei dieser Ausführung ist die Verschiebung des Einbaukörpers 2 nur eine kurze Strecke möglich, was zur Reinigung der Trocken-Naß-Zone ausreichen wird. Der Verschleißschutz des Außenrohres sollte daher über eine Panzerung 12 erfolgen, da es nicht sinnvoll ist, das gesamte Außenrohr 1 in größeren Wandstärken zu fertigen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Gaswäsche in einem Ringspalt, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem geraden Rohr durch asymmetrische Einströmung mit einem geringen Drall versehene strömende und zu reinigende Gas durch einen besonders geformten, fest oder axial verschiebbar angeordneten Einbaukörper auf Geschwindigkeiten von 30... 150m/s beschleunigt wird, wobei die Waschflüssigkeit über ein Zentralrohr oberhalb des Einbaukörpers oder über eine Durchgangsbohrung durch den Einbaukörper und ein Zentralrohr von unterhalb und/oder über mehrere dasAußenrohrdurchdringende Düsen odereinen Ringschlitz im Außenrohroberhalb oder in der Kehle des Ringspaltes in den Gasstrom eingebracht wird, entlang des Konfusors zur Kehle strömt und dabei vom Gasstrom in Lamellen und Tropfen zerrissen wird, was von auf Grund der Gasströmung sich einstellenden kurzen seitlichen Auslenkungen bzw. Schwingungen des Einbaukörpers unterstützt wird, und wobei sich Gas und Flüssigkeit bei hohem Wärme- und Stoffaustausch innig vermischen, und daß anschließend in einem Tropfenabscheider die schadstoffbeladenen Flüssigkeitstropfen aus dem Gasstrom entfernt werden.

2. Vorrichtung zur Gaswäschö, gekennzeichnet dadurch, daß in einem geraden Außenrohr (1) ein austauschbarer kompakter oder teilbarer Einbaukörper (2) axialsymmetrisch fest oder axial verschiebbar angeordnet ist, welcher durch seine Formgebung klar abgegrenzt mit dem Außenrohr einen Konfusor (3), eine Kehle (4) und einen Diffusor (5) bildet und daß der Einbaukörper infolge seiner Befestigung geringe seitliche Ablenkungen und Schwingungen erfährt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (2) an einem Zentralrohr (6) aufgehängt ist, was durch das Rohr (7) geführt wird, und wobei zwischen der Spitze des Einbaukörpers und dem Zentralrohr ein Ausströmschlitz (8) für die Flüssigkeit gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (2) auf ein Halterohr (9) aufgesetzt ist und eine axialsymmetrische Durchgangsbohrung zur oberen Spitze besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (2) stabil an Seilen oderStäben (10) befestigt ist und zur Flüssigkeitszufuhr mindestens4 Düsen (11) das Außenrohr (1) durchdringen oder daß das Außenrohr von einem Ringschlitz zur Flüssigkeitszufuhr durchdrungen wird, welcher mit einer äußeren Ringkammer verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens 3 Düsen (11) im Außenrohr oder ein Ringspalt mit äußerer Ringkammer zur besseren Flüssigkeitszufuhr angebracht sind, wobei die Düsen zur besseren Bespülung des Konfusors tangential angestellt sein können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (2) in gewissen Zeitabständen zur Beseitigung der Ansätze in derTrocken-Naß-Zone nach oben angehoben und wieder in seine alte Stellung abgesenkt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2,3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung des Verschleißes des Außenrohres (1) in der Höhe des Einbaukörpers (2) eine Panzerung (12) angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung des Verschleißes an einer Stelle des Außenrohres (1) die Lage des Einbaukörpers (2) in gewissen Zeitabständen systematisch über die Außenrohrlänge verändert wird.