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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tropfenabscheidereinheit zum
Abscheiden von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gasstrom
für Rauchgaswäscher u. dgl. Einrichtungen mit
mindestens einem in einem Gasströmungskanal angeordneten
Tropfenabscheider, der als Stab- oder Rohrabscheider ausgebildet
ist.
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Derartige
Stab- oder Rohrabscheider sind bekannt. Sie weisen eine Vielzahl
von parallelen und mit gleichen Abständen voneinander angeordneten Stäben
oder Rohren auf, wobei die Durchtrittsbereiche zwischen den Stäben
oder Rohren vom Gasstrom durchströmt werden. Hierbei scheiden
sich die im Gasstrom enthaltenen Flüssigkeitspartikel an
den Stäben bzw. Rohren des Stab- bzw. Rohrabscheiders ab.
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Es
ist ferner bereits bekannt, derart bekannte Stab- oder Rohrabscheider
in Kombination mit weiteren Tropfenabscheidern, beispielsweise Lamellenabscheidern,
einzusetzen. Hierbei sind nacheinander im Gasströmungskanal
mehrere Tropfenabscheiderlagen angeordnet, wobei der Stab- oder Rohrabscheider
in der Regel der erste Tropfenabscheider ist, der vom Gasstrom kontaktiert
wird.
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Ferner
ist aus der
DE
10 2006 011 185 A1 eine Tropfenabscheideranordnung bekannt,
die mindestens eine Tropfenabscheiderlage und eine in Gasströmungsrichtung
vorgeschaltete Gleichrichterlage aufweist. Bei den Gleichrichterelementen
der Gleichrichterlage handelt es sich um Stäbe oder Rohre,
die mit gleichen Querschnitten in gleichen Abständen über
den Querschnitt des Gasströmungskanals angeordnet sind.
Die Gleichrichterelemente der Gleichrichterlage sind in der Form
eines V oder eines umgedrehten V mit entgegengesetzter Neigung zu der
der Tropfenabscheiderprofile der Tropfenabscheiderlage angeordnet.
Auf diese Weise wird für einen Wasserablauf gesorgt und
eine rasche Verunreinigung der vorgesehenen Gleichrichterlage vermieden.
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Aus
der
EP 1 601 442 B1 ist
eine Tropfenabscheidereinheit zum Abscheiden von Flüssigkeitspartikeln
aus einem Gasstrom für Rauchgaswäscher u. dgl.
Einrichtungen bekannt, die einen Tropfenabscheider aufweist. Die
Tropfenabscheidereinheit besitzt im Abstand von der Auslassseite
des Tropfenabscheiders hinter derselben eine sich über
einen Teilabschnitt der Fläche des Tropfenabscheiders erstreckende
Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
des Gasstromes an diesem Flächenteilabschnitt des Tropfenabscheiders.
Die Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
des Gasstroms ist vorzugsweise als mehrere Durchtrittsöffnungen
aufweisendes Flächengebilde ausgebildet, insbesondere als
Lochplatte bzw. Lochblech.
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Der
vorstehend beschriebenen Lösung liegt der Gedanke zugrunde,
eine Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit über
den Tropfenabscheider dadurch herbeizuführen, dass diesem
eine Einrichtung nachgeschaltet ist, die zu einer Verringerung der
Strömungsgeschwindigkeit am Tropfenabscheider führt,
und zwar ist diese Einrichtung dem Bereich des Tropfenabscheiders
zugeordnet, der im Vergleich zum übrigen Bereich des Tropfenabscheiders
eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit aufweist.
Dadurch wird in diesem Bereich des Tropfenabscheiders die erhöhte
Strömungsgeschwindigkeit reduziert und vorzugsweise an
die Strömungsgeschwindigkeit des übrigen Tropfenabscheiderbereiches
angepasst, so dass sich insgesamt über die Fläche
des Tropfenabscheiders eine relativ gleichmäßige
Strömungsgeschwindigkeit ergibt. Der durch die Einrichtung
zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit erzeugte
zusätzliche Strömungswiderstand wird zweckmäßigerweise
an die Betriebsdaten und die Geometrie des jeweiligen Tropfenabscheiders
angepasst, so dass eine Reduzierung von Geschwindigkeitsspitzen
am Tropfenabscheider erreicht und damit die Leistung des Tropfenabscheiders
erheblich verbessert wird.
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Die
vorstehend geschilderte Lösung funktioniert zufriedenstellend.
Hiermit kann insbesondere durch einfache Nachrüstung von
bestehenden Einrichtungen die gewünschte Strömungsgeschwindigkeitsvergleichmäßigung
erreicht werden. Allerdings ist hierbei die Einrichtung zur Verringerung
der Geschwindigkeit in Gasströmungsrichtung hinter dem Tropfenabscheider
angeordnet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tropfenabscheidereinheit
der angegebenen Art zu schaffen, mit der eine Strömungsgeschwindigkeitsvergleichmäßigung
möglichst nahe am Tropfenabscheiderwirkungsbereich erzielt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Tropfenabscheidereinheit
der angegebenen Art dadurch gelöst, dass zur Vergleichmäßigung
der Gasströmungsgeschwindigkeit über den Gasströmungskanalquerschnitt
die Gasdurchtrittsbereiche zwischen den Stäben/Rohren des
Stab/Rohrabscheiders unterschiedlich groß ausgebildet und
an die Gasströmungsgeschwindigkeitsverteilung im Gasströmungskanal
angepasst sind.
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Im
Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Stand der Technik, bei der
eine Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
hinter einem Tropfenabscheider angeordnet ist, sieht die vorliegende
Erfindung vor, den Tropfenabscheider selbst so auszugestalten, dass
hiermit eine Vergleichmäßigung der Gasströmungsgeschwindigkeit über
den Gasströmungskanalquerschnitt erreicht wird. Dies wird
erfindungsgemäß so erreicht, dass die Gasdurchtrittsbereiche
zwischen den einzelnen Stäben/Rohren des Stab/Rohrabscheiders
unterschiedlich groß ausgebildet werden, und zwar derart, dass
im Bereich einer hohen Strömungsgeschwindigkeit kleine
und im Bereich einer niedrigen Gasströmungsgeschwindigkeit
große Gasdurchtrittsbereiche vorgesehen werden. Durch diese
Maßnahmen findet eine entsprechende Kompensation von Strömungsgeschwindigkeitsspitzen
statt, was insgesamt zu einer Vergleichmäßigung
der Strömungsgeschwindig keit führt. Diese Lösung
hat den Vorteil, dass die entsprechende Vergleichmäßigung
im Tropfenabscheiderwirkungsbereich selbst erreicht wird.
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Um
die Gasdurchtrittsbereiche auf erfindungsgemäße
Weise zu variieren, sieht die Erfindung im Wesentlichen zwei bevorzugte
Lösungen vor: zum einen sind die Abstände zwischen
den Stäben/Rohren des Stab/Rohrabscheiders verschieden groß ausgebildet
und zum anderen sind die Querschnitte der Stäbe/Rohre des
Stab/Rohrabscheiders verschieden groß ausgebildet. Beide
Lösungen können natürlich miteinander
kombiniert werden. Die hier beschriebenen Gasströmungskanäle,
beispielsweise von Rauchgaswäschern, weisen oftmals Umlenkungen
auf, die entsprechende Strömungsgeschwindigkeitsspitzenwerte
erzeugen. So sind derartige Gasströmungskanäle
beispielsweise vertikal angeordnet und weisen eine Umlenkung in
Horizontalrichtung auf, die vor und/oder nach dem Tropfenabscheider
vorgesehen sein kann. Bei derartigen Umlenkungen kommt es vorzugsweise
zu Strömungsgeschwindigkeitsspitzen im Innenbereich einer
Umlenkung. Die Erfindung sieht daher bei einer speziellen Ausführungsform
vor, dass die Gasdurchtrittsbereiche zwischen den Stäben/Rohren
des Stab/Rohrabscheiders im Innenbereich einer Umlenkung des Gasströmungskanals
klein sowie im Außenbereich groß ausgebildet sind.
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Ist
der Gasströmungskanal vertikal ausgebildet, ist es im Wesentlichen
gleich, in welche Richtung die Stäbe/Rohre des Stab/Rohrabscheiders
in der Querschnittsebene des Abscheiders positioniert sind. Weist
der Gasströmungskanal eine entsprechende Umlenkung auf,
wie vorstehend beschrieben, sind die Längsachsen der Stäbe/Rohre
des Stab/Rohrabscheiders vorzugsweise senkrecht zur Gasströmungsrichtung
im horizontalen Teil des Gasströmungskanals angeordnet.
Bei einer anderen Lösung sind die Längsachsen
der Stäbe/Rohre des Stab/Rohrabscheiders parallel zur Gasströmungsrichtung
im horizontalen Teil des Gasströmungskanals angeordnet.
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Die
Stäbe/Rohr des Stab/Rohrabscheiders können eben,
geneigt, dachförmig oder V-förmig ausgebildet
sein. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich.
Bei einer speziellen Ausführungsform, die insbesondere
bei einer geneigten, dachförmigen oder V-förmigen
Anordnung Anwendung findet, sind die Stäbe/Rohre schalenförmig
ausgebildet und dienen zur Wasserabführung. Die Stäbe/Rohre
bilden daher in diesem Falle Wasserabführrinnen. Auch der Innenraum
von Rohren kann hierbei zur Wasserabführung genutzt werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Stab/Rohrabscheider
mehrere Stab/Rohr-Pakete auf, die jeweils gleiche Gasdurchtrittsbereiche,
jedoch von Paket zu Paket unterschiedliche Gasdurchtrittsbereiche
aufweisen. Hierdurch ergeben sich Montageerleichterungen. So müssen
nicht einzelne Stäbe/Rohre in Bezug auf ihre Abstände
austariert werden, sondern es können fertige Pakete installiert
werden, die von Paket zu Paket unterschiedlich große Gasdurchtrittsbereiche
aufweisen. So wird beispielsweise im Innenbereich einer Umlenkung
ein Paket angeordnet, bei dem die Gasdurchtrittsbereiche klein sind,
während im Außenbereich ein Paket angeordnet wird,
bei dem die Gasdurchtrittsbereiche groß sind.
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Die
erfindungsgemäß ausgebildete Tropfenabscheidereinheit
kann einen einzigen Stab/Rohrabscheider oder mehrere hintereinandergeschaltete Stab/Rohrabscheider
aufweisen. Bevorzugt wird jedoch eine Lösung, bei der die
Tropfenabscheidereinheit einen vorgeschalteten Stab/Rohrabscheider
und mindestens einen nachgeschalteten Lamellentropfenabscheider
aufweist. Der nachgeschaltete Tropfenabscheider und der Rohr/Stababscheider
können dabei V-förmig oder dachförmig
mit entgegengesetzter Neigung ausgebildet sein, um eine verbesserte Spülung
der Abscheider durch ein vorgesehenes Spül/Bedüsungssystem
zu erreichen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform kann der Stab/Rohrabscheider
mehrere nacheinander angeordnete Stab/Rohrlagen umfassen. Hierbei
können die mehreren Stab/Rohrlagen im Wesentlichen identisch
ausgebildet sein. Die Stäbe/Rohre einer Lage können
jedoch auch zu denen einer anderen Lage versetzt angeordnet sein.
Hierdurch ergeben sich keine geradlinigen Gasdurchtrittsbereiche,
sondern schlangenförmig gekrümmte. Natürlich
sind auch diese Gasdurchtrittsbereiche durch mehrere Stab/Rohrlagen
erfindungsgemäß ausgebildet, d. h. unterschiedlich
groß.
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In
Weiterbildung der Erfindung und in Kombination mit der in der
EP 1 601 442 B1 beschriebenen Lösung
weist die Tropfenabscheidereinheit zusätzlich zu den vorstehend
beschriebenen Merkmalen im Abstand von der Auslassseite der Einheit
hinter derselben eine sich über einen Teilabschnitt der
Fläche der Einheit erstreckende Einrichtung zur Verringerung
der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes an diesem Flächenteilabschnitt
der Tropfenabscheider auf. Bei dieser Ausführungsform sind
somit die erfindungsgemäße Lösung und
die aus der vorstehend genannten Veröffentlichung bekannte
Lösung miteinander kombiniert, so dass sich sowohl im Vorderbereich
der Tropfenabscheidereinheit als auch stromab derselben eine Regulierung
der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes durchführen
lässt.
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Es
versteht sich, dass auch hierbei die Gasdurchtrittsbereiche der
nachgeschalteten Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
vorzugsweise unterschiedlich groß und an die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung
am Tropfenabscheider angepasst sind. Die Einrichtung zur Verringerung
der Strömungsgeschwindigkeit selbst kann hierbei ebenfalls
als mehrere Durchtrittsöffnungen aufweisendes Flächengebilde
ausgebildet oder durch mehrere parallel zueinander angeordnete oder sich
kreuzende Stäbe, Platten, Rohre u. dgl. gebildet sein.
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Ferner
kann die erfindungsgemäß ausgebildete Tropfenabscheidereinheit
in Bezug auf die nachgeschaltete Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
sämtliche Merkmale aufweisen, die in der vorstehend genannten
Veröffentlichung aufgeführt sind. Die Offenbarung
dieser Veröffentlichung wird daher durch Bezugnahme in
die vorliegende Offenbarung eingearbeitet, ohne dass hier speziell
auf jedes Merkmal Bezug genommen werden muss.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Rauchgaswäscher, der eine
Tropfenabscheidereinheit der vorstehend beschriebenen Art aufweist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Vertikalschnitt durch den Gasströmungskanal
eines Rauchgaswäschers;
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2 ein
Diagramm, das die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über
den Querschnitt des Gasströmungskanals vor und nach der
Vergleichmäßigung zeigt;
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3 einen
schematischen Vertikalschnitt in einer um 90° gegenüber 1 gedrehten
Ansicht des Gasströmungskanals der 1;
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4 eine
schematische räumliche Ansicht des Stab/Rohrabscheiders
der 1 und 3; und
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5 einen
Vertikalschnitt durch ein als Schale ausgebildetes Rohr des Stab/Rohabscheiders
der 4.
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1 zeigt
im schematischen Vertikalschnitt den Gasströmungskanal 1 eines
Rauchgaswäschers, der einen vertikalen Abschnitt 10 sowie
einen unteren horizontalen Abschnitt 11 und einen oberen
horizontalen Abschnitt 12 besitzt. Die Umlenkung zwischen
dem vertikalen Abschnitt 10 und dem oberen horizontalen
Abschnitt 12 ist mit 8 bezeichnet, während
die Umlenkung zwischen dem vertikalen Abschnitt 10 und
dem unteren horizontalen Abschnitt 11 mit 9 bezeichnet
ist. Die Gasströmungsrichtung ist durch entsprechende Pfeile
angedeutet.
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Im
vertikalen Abschnitt 10 des Gasströmungskanals 1 befindet
sich ein Tropfenabscheider, der als Stab/Rohrabscheider 2 ausgebildet
ist. Der Abscheider 2 besitzt eine Vielzahl von Rohren 7,
die sich in 1 senkrecht zur Bildebene erstrecken. Über
den Querschnitt des Gasströmungskanals 1 ist der
Stab/Rohrabscheider 2 in drei Bereiche unterteilt, nämlich
einen inneren Bereich 4 (auf der Innenseite der Umlenkungen 8, 9),
einen mittleren Bereich 5 und einen äußeren
Bereich 6. In den jeweiligen Bereichen besitzen die Rohre 7 bei
gleichem Rohrdurchmesser unterschiedliche Abstände voneinander,
so dass sich für jeden Bereich unterschiedliche Gasdurchtrittsbereiche
ergeben. Im inneren Bereich 4 sind die Rohre 7 mit
geringem Abstand voneinander angeordnet, während der Abstand
im mittleren Bereich 5 größer ist. Am
größten ist der Abstand im äußeren
Bereich 6.
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Der
Gasströmungskanal 1 kann bei dieser Ausführungsform
im Horizontalschnitt rund oder quadratisch oder rechteckig ausgebildet
sein.
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2 zeigt
in 2a die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über
den Querschnitt des vertikalen Abschnittes 10 des Gasströmungskanals 1.
Man erkennt, dass aufgrund der unteren Umlenkung bei 9 die
Strömungsgeschwindigkeit im inneren Bereich des vertikalen
Abschnittes 10 des Gasströmungskanals am größten
ist und zur Außenseite hin abfällt.
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Dies
ist unerwünscht, da man eine gleichmäßige
Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt
des Gasströmungskanals wünscht. Durch den als
Stab/Rohrabscheider 2 mit unterschiedlichen Rohrabständen
ausgebildeten Tropfenabscheider wird eine Vergleichmäßigung
der Strömungsgeschwindigkeit über den Strömungskanalquerschnitt
erreicht, wie dies in 2b dargestellt
ist. Durch den Abscheiderbereich 3 auf der Innenseite mit
den geringen Rohrabständen wird die in diesem Bereich vorhandene
Strömungsgeschwindigkeitsspitze abgebaut. Alle drei Bereiche 4, 5 und 6 zusammen
erzeugen die in 2b schematisch dargestellte
gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeitsverteilung.
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Dem
Stab/Rohrabscheider 2 nachgeschaltet ist ein Lamellenabscheider 3,
der durch die erzielte Gasströmungsgeschwindigkeitsvergleichmäßigung über
den Querschnitt des Gasströmungskanals relativ gleichmäßig
angeströmt wird, so dass der zweite Tropfenabscheider 3 (Lamellenabscheider)
optimal arbeiten kann. Durch Variation der Rohrabstände
im Abscheider 2 lassen sich die Strömungsverhältnisse im
Abscheider 3 so beeinflussen, dass sich wünschenswerte
optimale Verhältnisse erreichen lassen.
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3 zeigt
einen Vertikalschnitt durch den Gasströmungskanal 1 der 1 in
einer um 90° gegenüber 1 gedrehten
Ansicht. Man erkennt, dass der Stab/Rohrabscheider 2 V-förmig
ausgebildet ist, wobei die einzelnen Rohre 7 geneigt angeordnet
sind und sich am tiefsten Punkt in der Mitte des Kanals treffen.
Der dem Stab/Rohrabscheider 2 nachgeschaltete zweite Tropfenabscheider 3 (Lamellenabscheider)
ist dachförmig ausgebildet, und zwar mit entge gengesetzter
Neigung zum Stab/Rohrabscheider 2. Das Spülwasser
eines Spülsystems (nicht gezeigt) kann daher entlang den
Lamellen des Abscheiders 3 nach außen laufen und
gelangt auf die Rohre 7 des Stab/Rohrabscheiders 2,
von wo es mittig abgeleitet wird.
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4 zeigt
eine schematische räumliche Ansicht des Stab/Rohrabscheiders 2 der 1 und 3.
Man erkennt die in 1 gezeigten drei Bereiche 4, 5 und 6,
in denen die Rohre 7 mit unterschiedlichem Abstand angeordnet
sind.
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Die
einzelnen Rohre 7 sind bei der in den Figuren gezeigten
Ausführungsform nicht als Vollrohre ausgebildet, sondern
als oben offen Schalen, wie in 5 im Querschnitt
gezeigt. Das entlang den Rohren 7 des Stab/Rohrabscheiders 2 von
außen nach innen fließende Wasser läuft
daher in den Schalen zur Mitte und wird von dort über ein
geeignetes Rinnensystem abgeführt. Durch den Ablauf des
Wassers innerhalb der Schalen des Stab/Rohrabscheiders 2 wird
vermieden, dass die Gasströmung bereits abgeschiedenen
Flüssigkeitspartikel bzw. Spülflüssigkeit mitreißt
und damit wieder den nachgeschalteten zweiten Tropfenabscheider 3 beaufschlagt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006011185
A1 [0004]
- - EP 1601442 B1 [0005, 0017]