-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialstromwäscher, insbesondere zur Abscheidung von Staub und Schadstoffen aus Nutz- und Abgasen, mit einem Gehäuse, einem Rohgaseintritt, einer Aufgabe für eine Waschflüssigkeit, einer Waschzone, einem Einlauftrichter für die Waschzone, einem Reingasaustritt und einer Abfuhr für die Waschflüssigkeit. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Abscheidung von Staub und Schadstoffen aus Nutz- und Abgasen mit Hilfe eines Radialstromwäschers.
-
Radialstromwäscher sind eine spezielle Bauform von Nassgaswäschern, die den sogenannten Venturi-Effekt ausnutzen. Hierbei wird der zu reinigende Rohgasstrom dazu benutzt, die Waschflüssigkeit in feinste Tröpfchen zu zerlegen, welche dann Staub- und Schadstoffe aus dem zu reinigenden Rohgasstrom einfangen und so ausscheiden.
-
Bei dem gattungsgemäßen Radialstromwäscher handelt es sich um einen regelbaren Wäscher, der prinzipiell die Einstellung auf unterschiedliche Betriebswerte bei zeitlich schwankendem Gasdurchsatz ermöglicht. Ein solcher Radialstromwäscher wird beispielsweise von E. Laibold beschrieben („Aufbau, Wirkungsweise und technische Daten des Radialstromwäschers", Technische Mitteilungen, 76. Jahrgang, Heft 8/9/1983, Seite 452–453).
-
Bei der Abscheidung von Staub und Schadstoffen aus Nutz- und Abgasen ist für die Waschwirkung die Relativgeschwindigkeit zwischen Gas und Waschflüssigkeit ausschlaggebend. Aufgrund des Venturi-Effekts ergibt sich die beste Waschwirkung im engsten Querschnitt der Waschzone. Radialstromwäscher nach dem Venturi-Prinzip reagieren jedoch sehr empfindlich auf Lastschwankungen, da die Abscheidungsleistung stark von der Strömungsgeschwindigkeit und damit vom Gasvolumenstrom abhängt. Bei den bekannten Radialstromwäschern wird diesem Problem dadurch begegnet, dass ein in gewissen Grenzen verstellbarer Diffusorraum in der Waschzone vorgesehen wird. Solche Gaswäscher können allerdings nicht über einen allzu großen Bereich von Gasströmungsraten wirksam eingesetzt werden. Mögliche Lösungen bestehen in Venturi-Gaswäschern, wie sie beispielsweise in der (unveröffentlichten) deutschen Patentanmeldung
10 2009 016 731.5 der Anmelderin beschrieben werden, bei welchen der Verengungsbereich für unterschiedliche Gasvolumenströme in seinem Querschnitt veränderbar ist, um eine ausreichende Abscheidungsleistung zu ermöglichen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Gasgeschwindigkeit und den Druckverlust in der Waschzone eines Radialstromwäschers regelbar einzustellen, um eine gleichmäßige Abscheidungsleistung auch bei stark schwankenden Gasvolumenströmen zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung bei einem Radialstromwäscher der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Radialstromwäscher einen ersten Kreissegmentzylinder mit einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Kreissegmente und einen zweiten Kreissegmentzylinder mit einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Kreissegmente aufweist, welche die Waschzone begrenzen, dass der zweite Kreissegmentzylinder in dem ersten Kreissegmentzylinder angeordnet ist und dass die beiden Kreissegmentzylinder gegeneinander verstellbar sind.
-
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung zweier ineinander angeordneter Kreissegmentzylinder Gasgeschwindigkeit und Druckverlust durch Einstellen des engsten Querschnitts in einfacher Art und Weise optimal verändert werden können. Dabei wird die nach dem Venturi-Effekt optimale Waschwirkung abhängig vom tatsächlichen Volumenstrom eingestellt, indem der zweite innere Kreissegmentzylinder in dem ersten äußeren Kreissegmentzylinder verstellt wird.
-
Durch den konstruktiv einfachen Aufbau ist der erfindungsgemäße Radialstromwäscher kostengünstiger als vergleichbare Wäscher aus dem Stand der Technik. Durch das Vorsehen zweier ineinander angeordneter Kreissegmentzylinder muss zudem keine aufwändige Mechanik zum Verstellen eines Diffusorraums in der Waschzone angeordnet werden.
-
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der erste, äußere Kreissegmentzylinder bezogen auf das Gehäuse feststeht und der zweite, innere Kreissegmentzylinder drehbar gelagert ist. Dabei sind vorzugsweise die Kreissegmente des ersten, äußeren Kreissegmentzylinders fest mit dem Einlauftrichter verbunden, während die Kreissegmente des zweiten, inneren Kreissegmentzylinders verstellbar auf einer Scheibe angebracht sind.
-
Obwohl die einzelnen Kreissegmente erfindungsgemäß verschleißfest ausgeführt sind, ist es von Vorteil, wenn diese ausgetauscht und gegen neue Kreissegmente ersetzt werden können. Vorzugsweise sind daher die Kreissegmente lösbar an dem Einlauftrichter bzw. der Scheibe angebracht. Dies eröffnet zusätzlich die Möglichkeit, abhängig von durch andere Einsatzbedingungen veränderten Gasvolumenströmen Kreissegmente verschiedener Größen in dem erfindungsgemäßen Radialstromwäscher einzubauen.
-
Um eine optimale Öffnungsweite zwischen den beiden Kreissegmentzylindern zu erreichen, weisen die Kreissegmentzylinder vorteilhafterweise Kreissegmente zwischen 4° und 30° auf. Insbesondere haben die Kreissegmente vorzugsweise eine Breite von 100 mm bis 400 mm. Die Höhe der Kreissegmentzylinder und damit der einzelnen Kreissegmente ist in Abhängigkeit vom beabsichtigten Volumenstrom und der geplanten Anzahl der Kreissegmente zu ermitteln. Sie beträgt vorzugsweise 100 mm bis 600 mm. Der Durchmesser der Kreissegmentzylinder richtet sich ebenfalls nach den Einsatzparametern und liegt bevorzugt zwischen 300 mm und 3000 mm.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite, innere Kreissegmentzylinder mit einem Verstellantrieb mit Schubstange versehen, die mit dem Rand der Scheibe beweglich verbunden ist. Damit kann der zweite, innere Kreissegmentzylinder gegenüber dem feststehenden ersten, äußeren Kreissegmentzylinder stufenlos verstellt und so eine optimale Öffnungsweite der Waschzone geregelt werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens wird dabei die Schubstange aus Gründen des Verschleißschutzes in einem Schutzrohr geführt.
-
Um das Gemisch aus Gas und Waschflüssigkeit am Ausgang der Waschzone in Rotation zu versetzen und damit die Waschwirkung weiter zu erhöhen, sind die Öffnungen des ersten, äußeren Kreissegmentzylinders nach außen hin bevorzugt mit Leitschaufeln versehen. Insbesondere ist der Winkel, in dem die Leitschaufeln zu dem ersten, äußeren Kreissegmentzylinder stehen, variabel.
-
Der zweite, innere Kreissegmentzylinder wird vorteilhafterweise durch ein Gleitlager in axialer und radialer Richtung gelagert, um eine optimale Beweglichkeit zu erreichen. Bevorzugt wird das Gleitlager dabei durch Streben an einem Mantel des Radialstromwäschers gehalten. Alternativ dazu kann das Gleitlager durch Halterungen am Einlauftrichter befestigt werden.
-
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der zweite, innere Kreissegmentzylinder im Wesentlichen formschlüssig in dem ersten, äußeren Kreissegmentzylinder angeordnet ist, um ein unkontrolliertes Austreten des Gas-Flüssigkeits-Gemischs aus der Waschzone zu verhindern.
-
Insbesondere bevorzugt sind das Gehäuse und/oder der Mantel des Radialstromwäschers im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Radialstromwäscher zur weiteren Verbesserung der Waschwirkung eine integrierte Tropfenabscheidung aufweisen.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Abscheidung von Staub und Schadstoffen aus Nutz- und Abgasen, insbesondere mit Hilfe des oben beschriebenen Radialstromwäschers, bei dem ein Gas einer Waschzone eines Radialstromwäschers zugeführt wird, in welcher das Gas mit einer Waschflüssigkeit vermischt und anschließend das Gas-Flüssigkeits-Gemisch radial beschleunigt und getrennt wird, und wobei das gereinigte Gas aus dem Radialstromwäscher herausgeleitet wird. Bei diesem Verfahren durchströmt das Gas-Flüssigkeits-Gemisch zwei ineinander angeordnete, die Waschzone begrenzende Kreissegmentzylinder von innen nach außen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs durch Einstellen eines Strömungsquerschnitts zwischen einzelnen Kreissegmenten der Kreissegmentzylinder geregelt wird, indem die Kreissegmentzylinder gegeneinander verstellt werden.
-
Dadurch, dass das Gemisch aus Gas und Waschflüssigkeit die ineinander angeordneten Kreissegmentzylinder von innen nach außen durchströmt, ergibt sich am engsten Querschnitt zwischen den einzelnen Kreissegmenten die optimale Waschwirkung. Dabei kann durch Verstellen der beiden Kreissegmentzylinder gegeneinander auf Lastschwankungen des zu reinigenden Gasvolumenstroms optimal reagiert werden, wobei die Abscheidungsleistung des Radialstromwäschers gleichmäßig aufrecht erhalten werden kann.
-
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Radialstromwäschers nach einer bevorzugten Ausführungsform,
-
2 eine Querschnittsansicht des in 1 dargestellten Radialstromwäschers entlang der Schnittlinie A-A,
-
3 eine Detailansicht der Kreissegmentzylinder in Ausschnitt X des in 1 dargestellten Radialstromwäschers,
-
4 eine schematische Darstellung des Verstellantriebs für den zweiten, inneren Kreissegmentzylinder in Ausschnitt Z der 2,
-
5 eine vergrößerte Darstellung des den zweiten, inneren Kreissegmentzylinder tragenden Gleitlagers in Ausschnitt Y' der 1 in einer ersten Ausführungsform, und
-
6 eine vergrößerte Darstellung des den zweiten, inneren Kreissegmentzylinder tragenden Gleitlagers in Ausschnitt Y'' der 1 in einer zu 5 alternativen Ausführungsform.
-
Der in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemäße Radialstromwäscher 1 dient zur Abscheidung von Staub und Schadstoffen aus Nutz- und Abgasen, wobei eine einstellbare Waschzone 5 für eine gleichmäßig hohe Abscheidungsleistung sorgt, indem bei schwankendem Gasdurchsatz eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit des Gasvolumenstroms und folglich ein gleichmäßiger Druckabfall erzielt wird.
-
Der Radialstromwäscher 1 umfasst in der in 1 abgebildeten Ausführungsform ein Gehäuse 2, einen an dessen oberem Ende angeordneten Rohgaseintritt 3, eine Aufgabe 4 für die Waschflüssigkeit und eine Waschzone 5. Dabei wird das Rohgas vom Eintritt 3 vertikal nach unten durch einen Einlauftrichter 6 in die Waschzone 5 eingeführt, während gleichzeitig aus der Aufgabe 4 Waschflüssigkeit zugegeben, beispielsweise eingesprüht wird. In der Waschzone 5 werden das Rohgas und die Waschflüssigkeit von der Vertikalen in die Horizontale umgelenkt. Anschließend wird das Gemisch radial durch die Öffnungen zwischen den einzelnen Kreissegmenten 7 des ersten, äußeren Kreissegmentzylinders 8 und des zweiten, inneren Kreissegmentzylinders 9 beschleunigt.
-
Die hohe Geschwindigkeit in den schmalen Kreissegmentöffnungen erzeugt eine große Anzahl von sehr feinen Waschflüssigkeitströpfchen. Die in dem Rohgas enthaltenen Partikel aus Staub und Schadstoffen werden mit dem Nebel dieser sehr feinen Tröpfchen intensiv vermischt. Aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Tröpfchen, Partikeln und Gas werden die Partikel von den Tröpfchen eingefangen. Außerhalb der beiden Kreissegmentzylinder 8, 9 findet die Trennung von Gas und Waschflüssigkeit statt.
-
Um den Gasdruckabfall auch bei schwankendem Gasdurchsatz konstant zu halten, wird der Strömungsquerschnitt zwischen den Kreissegmenten 7 eingestellt, insbesondere proportional zum Gasdruckgefälle. Diese Einstellung kann automatisch, beispielsweise geregelt von Sollwerten der Gasdruckdifferenz über der Waschzone 5, erfolgen.
-
In einer besonderen Ausgestaltung des Radialstromwäschers 1 sind außen an den Öffnungen des ersten, äußeren Kreissegmentzylinders 8 Leitschaufeln 12 vorgesehen (vgl. 2), um das Gemisch aus Gas und Waschflüssigkeit zusätzlich in Rotation zu versetzen. Hierdurch erhält das Gemisch aus gereinigtem Gas und Flüssigkeitströpfchen einen Drall bzw. Spin, wodurch ein zusätzlicher Zyklon-Effekt zur Abtrennung eintritt. Die durch den Drall vorhandene Fliehkraft bewirkt eine weitere Agglomeration von Partikeln und Flüssigkeitströpfchen, welche am Mantel 13 des Radialstromwäschers 1 abgeschieden werden. Das gereinigte Gas wird über den Reingasaustritt 10 aus dem Radialstromwäscher abgeführt, während die verunreinigte Waschflüssigkeit durch eine Abfuhr 11 entfernt wird.
-
Durch die erfindungsgemäße Anordnung treten keine unkontrollierten Turbulenzen in dem Radialstromwäscher 1 auf und ein Verschleppen von Tröpfchen in den Reingasstrom wird minimiert. Es können ferner bestimmte Reinigungseffekte vorgewählt werden und die Regulierung des Abscheidungseffektes kann von außen erfolgen.
-
In einer Weiterbildung sind die einzelnen Kreissegmente 7 des ersten, äußeren Kreissegmentzylinders 8 austauschbar an dem Einlauftrichter 6 befestigt. Im Fall des zweiten, inneren Kreissegmentzylinders 9 sind die einzelnen Kreissegmente 7 austauschbar auf einer Scheibe 14 angebracht. Die Scheibe 14 mit den Kreissegmenten 7 wird durch einen Verstellantrieb 15 (der in 4 dargestellte Ausschnitt Z aus 2) über eine Schubstange 16 um die vertikale Achse des Radialstromwäschers gedreht, um die Öffnung zwischen den Kreissegmenten 7 der beiden Kreissegmentzylinder 8, 9 einzustellen. Im Betrieb ist es vorteilhaft, wenn die Schubstange 16 durch ein Schutzrohr 17 abgedeckt ist. Die Schubstange 16 ist über ein Gelenk mit dem Rand der Scheibe 14 beweglich verbunden (der in 3 dargestellte Ausschnitt X aus 1).
-
Der zweite, innere Kreissegmentzylinder 9 wird durch ein Gleitlager 18 sowohl in axialer wie in radialer Richtung gelagert. Das Gleitlager 18 ist dabei durch Streben 19 am Mantel 13 des Radialstromwäschers 1 abgestützt, wie in 1 und im Detail in 5 (Ausschnitt Y') dargestellt wird. 6 stellt mit Ausschnitt Y'' aus 1 eine alternative Befestigung des Gleitlagers 18 dar, indem dieses über Halterungen 20 direkt am Einlauftrichter 6 befestigt ist.
-
Je nach Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Radialstromwäschers 1 können der Waschzone 5 noch Quench- und/oder Sättigungszonen beziehungsweise ein Venturi-Kopf mit oder ohne Ausmauerung vorgeschaltet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radialstromwäscher
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rohgaseintritt
- 4
- Aufgabe für die Waschflüssigkeit
- 5
- Waschzone
- 6
- Einlauftrichter
- 7
- Kreissegmente
- 8
- erster, äußerer Kreissegmentzylinder
- 9
- zweiter, innerer Kreissegmentzylinder
- 10
- Reingasaustritt
- 11
- Abfuhr für Waschflüssigkeit
- 12
- Leitschaufeln
- 13
- Mantel
- 14
- Scheibe
- 15
- Verstellantrieb
- 16
- Schubstange
- 17
- Schutzrohr
- 18
- Gleitlager
- 19
- Streben
- 20
- Halterungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- „Aufbau, Wirkungsweise und technische Daten des Radialstromwäschers”, Technische Mitteilungen, 76. Jahrgang, Heft 8/9/1983, Seite 452–453 [0003]
