DE102014210560B4 - Verfahren zur optimierten Reinigung eines staubbeladenen Gasstroms durch Nassentstaubung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstromes durch Nassentstaubung in einem Venturiwäscher (1) mittels einer Waschflüssigkeit (W), die durch zumindest eine Einspritzdüse (10) in die Kehle (4) des Venturiwäschers (1) eingedüst wird, wobei in der Kehle (4) Verstellklappen (12) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,dass auf eine Oberfläche der Verstellklappen (12) angrenzend an den Strömungskanal (8) ein Flüssigkeitsfilm (17) aufgebracht wird, wobei der Flüssigkeitsfilm (17) durch eine Interaktion mit dem Gasstrom, der den Strömungskanal (8) durchströmt, von den Verstellklappen (12) an deren Rand (16), der quer zur Strömungsrichtung und angrenzend zu den Einspritzdüsen (10) verläuft, abreisst und einen in Richtung des Diffusors (6) ausgebildeten Wasservorhang (17) bildet, unddass ein Abstand zumindest einer Einspritzdüse (10) zur Kehle (4) quer zur Längsachse (1L) des Strömungskanals (8) in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers (1) eingestellt wird, um eine optimale Eindringtiefe der Waschflüssigkeit (W) in den Gasstrom, der den Strömungskanal (8) durchströmt, zu erzielen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstromes durch Nassentstaubung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Im Stand der Technik ist eine Behandlung von Feinstäuben und Aerosolen industrieller Emissionen durch Nassentstaubung bekannt, bei der eine Waschflüssigkeit in einen Gasstrom eingedüst wird. Die hierzu verwendeten Nassabscheider sind beispielsweise in Form von Venturiwäschern bekannt.
• Der Wirkungsgrad und die Intensität einer Reinigung von Feinstäuben, Rauchgas oder dergleichen mittels der Nasswäscher-Technologie unter Verwendung von Venturiwäschern ist maßgeblich davon beeinflusst, in welchem Maße eine Waschflüssigkeit mit dem im Gasstrom enthaltenen Staub in Kontakt gebracht werden kann. Der Grad der Abscheidung der Partikel durch die Waschflüssigkeit ist z.B. von der Geometrie einer Kehle des Venturiwäschers oder von der Relativgeschwindigkeit zwischen eingedüster Waschflüssigkeit und dem Gasstrom bzw. des Staubes abhängig.
• Herkömmliche Venturiwäscher, bei denen durch Einspritzdüsen eine Waschflüssigkeit in die Kehle eingedüst wird, unterliegen zumeist dem Nachteil, dass sich in der Nähe der Eindüsungsebene und angrenzend an die Einspritzdüsen flüssigkeitsfreie Zonen bilden, die dann zu unerwünscht hohen Reingasstaubkonzentrationen führen. Solche flüssigkeitsfreien Zonen lassen sich selbst dann nicht verhindern, wenn eine effektive Abscheidung kleinster Partikel im zentralen Bereich der Venturikehle durch eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln in dem Rauchgasstrom und der Waschflüssigkeit gewährleistet ist.
• DE 24 29 973 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen aus einem strömenden Gas, mit einem vertikalen Strömungskanal mit einem oberen Einlass und einem unteren Auslass für das zu reinigende Gas und mit die Wand des Strömungskanals im axialen Bereich zwischen Einlass und Auslass durchsetzenden, zur Längsmittelachse des Strömungskanals gerichteten Zeitungsrohren zur Einführung von Waschflüssigkeit in den Gasstrom im Strömungskanal. Hierbei ist ein Teil eines jedes Leitungsrohrs als mit einem offenen Ende zur Längsmittelachse des Strömungskanals gerichtete, durch Seitenwände begrenzte und zum Einlass des Strömungskanals hin offene Rinne ausgebildet ist, die einen Teil der Waschflüssigkeit über das offene Ende abgibt, während die abwärtsgerichtete Gasströmung einen anderen Mengenanteil der Waschflüssigkeit über die Seitenwände jeder Rinne in den Strömungskanal mitführt, wobei die Waschflüssigkeit Flüssigkeitsvorhänge bildet, die sich im Bereich der Rinnen nur über einen der Breite des Strömungskanals erstrecken, so dass dessen Querschnitt Öffnungen für eine unbehinderte Strömung aufweist, die stromab in wenigstens teilweise von den Flüssigkeitsvorhänge begrenzte Kanäle führen, in denen das Gas strömt, wobei die Verunreinigungen im Gasstrom auf die Oberfläche der fallenden Naschflüssigkeit auftreffen und dadurch aus dem Gas entfernt werden.
• Aus DE 10 2011 105 409 A1 ist ein Venturiwäscher bekannt, bei dem die Einspritzdüsen, durch die Waschflüssigkeit in die Kehle des Venturiwäschers eingedüst wird, in einem spitzen Winkel entgegen der Strömungsrichtung des Rauchgases angestellt sind. Dies soll zu einer vergrößerten Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rauchgas und der Waschflüssigkeit führen, mit entsprechend verbesserter Abscheideleistung des Staubes durch die Waschflüssigkeit. Gleichwohl ist es mit einem solchen Venturiwäscher nicht ohne weiteres möglich, eine Veränderung des Auslegungspunktes in Folge variabler Bedingungen des Prozesses einzustellen.
• Aus WO 2012/175550 A1 ist ein Venturiwäscher bekannt, in dessen Kehle mindestens ein Einbaukörper vorgesehen ist, der den Strömungsquerschnitt im Strömungskanal um ein bestimmtes Maß verkleinert. Die Bereitstellung eines zusätzlichen Einbaukörpers in der Kehle des Venturiwäschers erfordert zusätzlichen konstruktiven Aufwand, und ermöglicht keine Anpassung des Auslegungspunktes des Venturiwäschers, falls sich die Rahmenbedingungen des Gesamtreinigungsprozesses ändern sollten. Die Anordnung des Einbaukörpers im Bereich einer Kehle eines Venturiwäschers ist nachteilig mit zusätzlichen Wartungsarbeiten verbunden und in der Regel nur für einen Betriebspunkt optimiert. Zudem steht der Teil der Waschflüssigkeit, der mit diesem Einbaukörper in Kontakt gelangt und darauf einen Wand-Flüssigkeitsfilm bildet, effektiv nicht mehr für die Partikelabscheidung in Bezug auf den Gasstrom zur Verfügung.
• In Bezug auf Vorrichtungen, die nach dem Stand der Technik auf dem Gebiet der Abgasentstaubung bekannt sind, wird darauf hingewiesen, dass diese Vorrichtungen im Allgemeinen nur schwer an geänderte Prozess- bzw. Betriebsbedingungen (Gasvolumenstrom) angepasst werden können.
• CN 101963244 A zeigt ein Verfahren zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstromes durch Nassentstaubung in einem Venturiwäscher mittels einer Waschflüssigkeit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasentstaubung mittels Nasswäscher-Technologie zu schaffen, bei der mit technisch einfachen Mitteln eine verbesserte Reinigungsleistung erzielt wird und eine Anpassbarkeit an geänderte Prozessbedingungen möglich ist.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstroms durch Nassentstaubung in einem Venturiwäscher vorgesehen, wobei eine Waschflüssigkeit durch zumindest eine Einspritzdüse in die Kehle des Venturiwäschers eingedüst wird und in der Kehle Verstellklappen vorgesehen sind, wobei auf eine Oberfläche der Verstellklappen angrenzend an den Strömungskanal ein Flüssigkeitsfilm aufgebracht wird, der durch eine Interaktion mit dem Gasstrom, der den Strömungskanal durchströmt, von den Verstellklappen an deren Rand, der quer zur Strömungsrichtung und angrenzend zu den Einspritzdüsen verläuft, abreißt und dabei einen in Richtung des Diffusors ausgebildeten Wasservorhang bildet. Bei Durchführung dieses Verfahrens wird ein Abstand zumindest einer Einspritzdüse zur Kehle quer zur Längsachse des Strömungskanals in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers eingestellt, um eine optimale Eindringtiefe der Waschflüssigkeit in einen Gasstrom, der den Strömungskanal durchströmt, zu erzielen.
• Ein Venturiwäscher, der zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstromes durch Nassentstaubung dient und sich somit sich zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eignet, umfasst einen Strömungskanal, der durch einen Konfusor, eine Kehle und einen Diffusor definiert ist. Hierbei sind Einspritzdüsen vorgesehen, durch die Waschflüssigkeit in die Kehle eingedüst werden kann. Die Einspritzdüsen können insgesamt oder aber auch einzeln quer oder schräg zur Längsachse des Strömungskanals bewegt werden, um den horizontalen Abstand zwischen der Düsenaustrittfläche und der Symmetrielinie der Kehle einstellen zu können und dadurch eine optimale Eindringtiefe der Waschflüssigkeit in einen Gasstrom, der den Strömungskanal durchströmt, zu erzielen. Zweckmäßigerweise können alle Einspritzdüsen des Venturiwäschers quer zur Längsachse von dessen Strömungskanal bewegt werden.
• Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass durch die Einstellbarkeit des horizontalen Abstands zwischen der Düsenaustrittfläche und der Symmetrielinie der Kehle eine optimale Eindringtiefe der Waschflüssigkeit in den Gasstrom erzielt werden kann. Hierdurch wird verhindert, dass sich Bereiche im inneren Bereich des Strömungsquerschnittes bilden, die nicht von der Waschflüssigkeit erfasst und entsprechend durchsetzt werden. Anders ausgedrückt, wird eine solche optimierte Quereindüsung der Waschflüssigkeit in die Kehle des Venturiwäschers allein durch einen geeigneten Abstand der Einspritzdüse in Bezug zur Kehle erzielt, wobei dieser Abstand durch eine Bewegung der Einspritzdüse quer zur Längsachse des Strömungskanals eingestellt bzw. verändert werden kann. Hierbei kann die Menge an eingespritzter Waschflüssigkeit konstant gehalten werden. Ein Vorteil für diese optimierte Beabstandung der Einspritzdüse zur Kehle liegt einerseits darin, dass eine Berücksichtigung von geänderten Prozessbedingungen der Nasswäscher-Abgasentstaubung möglich ist, indem der Abstand der zumindest einen Einspritzdüse zur Kehle daran angepasst wird. Ein weiterer Vorteil einer solch optimierten Beabstandung der Einspritzdüse zur Kehle besteht darin, dass sowohl zu geringe Eindringtiefen der Waschflüssigkeit in die Kehle als auch zu hohe Eindringtiefen der Waschflüssigkeit vermieden werden können.
• Bei der Eindüsung von Waschflüssigkeit quer oder schräg zur Gasströmungsrichtung mittels einer Vielzahl von Einspritzdüsen ergeben sich konstruktionsbedingt freie Flächen zwischen den Einspritzdüsen und im Nahbereich der Düsenaustrittsfläche, die nicht von der Waschflüssigkeit erfasst werden. Selbst eine optimierte bzw. adaptierte Flüssigkeitsverteilung im inneren Bereich des Strömungsquerschnittes, die somit optimale Voraussetzungen für eine effiziente Abscheidung von Staubpartikeln bietet, kann in der Gesamtbilanz zu hohen Reingasstaubgehalten führen, da durch die soeben genannten konstruktiv bedingten freien Flächen Gas und somit Staub ungereinigt den Venturiwäscher passieren kann.
• Im Hinblick auf die soeben erläuterten freien Flächen zwischen einer Mehrzahl von Einspritzdüsen ist es deshalb wichtig, neben einer optimalen Flüssigkeitsverteilung im Inneren des Strömungsquerschnittes auch die freien Flächen in Düsenaustrittsnähe zu betrachten. Hierzu sieht die Erfindung nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vor, dass in der Kehle stromaufwärts der Einspritzdüsen Verstellklappen zur Veränderung des Strömungsquerschnitts der Kehle vorgesehen sind, wobei Wasserzufuhrmittel vorgesehen sind, um auf eine an den Strömungskanal angrenzende Oberfläche der Verstellklappen einen Flüssigkeitsfilm aufzubringen.
• Eine weitere Ausgestaltung eines Venturiwäschers, der ebenfalls eine Eliminierung von freien Stellen zwischen einer Mehrzahl von Einpritzdüsen betrifft und sich somit zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eignet, sieht einen Venturiwäscher vor, der einen durch einen Konfusor, eine Kehle und einen Diffusor definierten Strömungskanal umfasst, wobei eine Mehrzahl von Einspritzdüsen vorgesehen sind, durch die Waschflüssigkeit in die Kehle eingedüst werden kann. Des Weiteren umfasst dieser Venturiwäscher Verstellklappen, die in der Kehle stromaufwärts der Einspritzdüsen zur Veränderung des Strömungsquerschnitts der Kehle vorgesehen sind. Hierbei sind Wasserzufuhrmittel vorgesehen, um auf eine an den Strömungskanal angrenzende Oberfläche der Verstellklappen einen Flüssigkeitsfilm aufzubringen.
• Das vorstehend genannte Merkmal, wonach auf eine an den Strömungskanal angrenzende Oberfläche der Verstellklappen ein Flüssigkeitsfilm aufgebracht wird, erfüllt den Zweck, dass dieser Flüssigkeitsfilm von den Verstellklappen angrenzend zur Kehle hin durch die Interaktion mit dem Gasstrom definiert abreißt und dadurch einen „Wasservorhang“ bildet, der hinter der Abrisskante der Verstellklappen in Richtung der Gasströmung zum Diffusor hin ausgebildet ist. Dieser Wasservorhang erfüllt hierbei zwei Funktionen: Zum einen wird hierdurch der Gasstrom mit der Waschflüssigkeit durchsetzt, so dass innerhalb des Gassstroms enthaltene Staubpartikel mit der Waschflüssigkeit benetzt werden. Des Weiteren kanalisiert dieser Wasservorhang die Gasströmung in Richtung des Diffusors in der Weise, dass die Gasströmung nicht ungereinigt zur Seite hin in die Zwischenräume der im Bereich der Kehle vorgesehenen Einspritzdüsen gelangen kann. Dies bewirkt, dass die Gasströmung beim Eindüsen der Waschflüssigkeit in die Kehle durch die Einspritzdüsen vollständig mit der Waschflüssigkeit in Kontakt gelangt und in Folge einer Benetzung der Staubpartikel mit der Waschflüssigkeit intensiv gereinigt wird.
• Wie vorstehend bereits erläutert, gewährleistet der Wasservorhang vorteilhaft eine Kanalisierung der Gasströmung dergestalt, dass sie nicht in die Zwischenräume der Einspritzdüsen hineingelangt. Entsprechend kommt der Gasstrom vollständig in Kontakt mit der eingedüsten Waschflüssigkeit, was zu einem hohen Abscheidegrad und einer entsprechend guten Reinigungswirkung führt.
• In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können ein Abstand der zumindest einen Einspritzdüse in Bezug zur Kehle quer zur Längsachse des Strömungskanals und/oder eine Winkelposition der Verstellklappen in Bezug zur Kehle jeweils in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers eingestellt werden, vorzugsweise durch eine programmtechnisch entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung, mittels der die zumindest eine Einspritzdüse bzw. die Verstellklappen geeignet angesteuert werden können.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
• Es zeigen:
• 1 eine Längs-Querschnittsansicht durch einen Venturiwäscher, der sich zur Durchführung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung eignet;
• 2.1 einen Teilbereich des Venturiwäschers von 1 in einer vergrößerten Darstellung,
• 2.2 einen Teilbereich des Venturiwäschers von 1 in einer vergrößerten Darstellung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
• 3 eine Draufsicht auf den Schnitt A-A von 1, zur Veranschaulichung der Flüssigkeitsverteilung einer quereingedüsten Waschflüssigkeit,
• 4.1 eine Draufsicht entlang des Schnitts B-B von 1 auf einen Randbereich von Verstellklappen,
• 4.2 eine Draufsicht entlang des Schnitts B-B von 1 auf eine alternative Ausführungsform des Randbereichs der Verstellklappen,
• 5 eine schematisch vereinfachte Vergrößerung des Bereichs I von 1,
• 6 eine schematisch vereinfachte Vergrößerung des Bereichs II von 1, und
• 7 eine vereinfachte Längs-Querschnittsansicht durch den Venturiwäscher nach der Ausführungsform von 6.
• In 1 ist ein Venturiwäscher 1, der sich zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eignet, in einer Längs-Querschnittsdarstellung gezeigt, d.h. in einer Querschnittsansicht entlang seiner Längsachse 1 L. Der Venturiwäscher 1 umfasst einen Konfusor 2, eine Kehle 4 und einen Diffusor 6, wobei der Konfusor 2, die Kehle 4 und der Diffusor 6 gemeinsam einen Strömungskanal 8 entlang der Längsachse 1L des Venturiwäschers 1 definieren.
• Im Bereich der Kehle 4 sind Einspritzdüsen 10 vorgesehen, durch die Waschflüssigkeit W in die Kehle 4 eingedüst werden kann. Die Einspritzdüsen 10 können quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 bewegt werden, wie nachstehend noch im Detail erläutert.
• In der Kehle 4 sind stromaufwärts der Einspritzdüsen 10 Verstellklappen 12 vorgesehen, mit denen der Strömungsquerschnitt der Kehle 4 verändert werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Winkel α zwischen den Verstellklappen 12 und der Vertikalen veränderlich, wozu geeignete Verstellmittel für die Verstellklappen vorgesehen sind.
• Im Bereich des Konfusors 2 sind Wasserzufuhrmittel 14 vorgesehen, durch die auf eine an den Strömungskanal 8 angrenzende Oberfläche der Verstellklappen 12 einen Flüssigkeitsfilm aufgebracht werden kann. Diese Wasserzufuhrmittel 14 können entweder in Form von zumindest einer Zentraldüse 14.1 ausgebildet sein, die in einen mittigen Bereich des Konfusors 2 angeordnet ist. Es können auch mehrere solcher Zentraldüsen vorgesehen sein, durch die die Waschflüssigkeit gleichmäßig verteilt über die Breite des Konfusors eingebracht wird. Ergänzend und/oder alternativ hierzu ist es auch möglich, die Wasserzufuhrmittel 14 in Form von Zufuhrleitungen 14.2 auszubilden, die jeweils an einem oberen Bereich der Verstellklappen 12 münden. Der auf die Oberfläche der Verstellklappen 12 aufgebrachte Flüssigkeitsfilm ist in 1 jeweils gestrichelt dargestellt und mit „15“ bezeichnet. Die Zentraldüse 14.1 bzw. die Zufuhrleitungen 14.2 sind mit einem (nicht dargestellten) Wasserreservoir verbunden, um eine Wasserversorgung sicherzustellen.
• 3 zeigt eine Draufsicht auf den Schnitt A-A von 1, zur Veranschaulichung der Verteilung der Waschflüssigkeit W in und unterhalb der Ebene, in der die Waschflüssigkeit W durch die Einspritzdüsen 10 in die Kehle 4 eingedüst wird. Bei der Draufsicht gemäß 3 handelt es sich nur um einen Ausschnitt der Kehle 4. Die Kehle 4 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei an gegenüberliegenden Rändern der Kehle 4 jeweils eine Mehrzahl von Einspritzdüsen 10 angeordnet sind.
• Das Spritzbild der Einspritzdüsen 10 ist gemäß 3 derart gewählt, dass die Waschflüssigkeit W nach einem Austreten aus einer jeweiligen Düsenaustrittsfläche 10a der Einspritzdüsen 10 sich fächerförmig ausbreitet. Ab einem bestimmten horizontalen Abstand 16 zur Düsenaustrittsfläche strömen diese Fächer der Waschflüssigkeit W zusammen und bilden dabei einen geschlossenen Flüssigkeitsfilm.
• Die 4.1 und 4.2 zeigen jeweils eine Draufsicht entlang des Schnitts B-B von 1, nämlich auf einen Rand 16 der Verstellklappen 12, welcher Rand 16 quer zur Strömungsrichtung und angrenzend zu den Einspritzdüsen 10 verläuft. Dieser Rand 16 der Verstellklappen 12 bildet eine Abrisskante für den Flüssigkeitsfilm, der wie bereits erläutert auf eine Oberfläche der Verstellklappen 12 aufgebracht wird. Mit „t“ ist in den 4.1 und 4.2 jeweils eine Tiefe der Kehle 4 angedeutet.
• Der Rand 16 der Verstellklappen 12 weist eine profilierte Form auf. Dies bedeutet, dass der Rand 16 in seiner Längsrichtung nicht-linear ausgebildet ist. Im Einzelnen ist gemäß der Darstellung von 4.1 z.B. eine zick-zack-förmige Ausbildung des Randes 16 möglich. Alternativ kann der Rand 16 in Entsprechung der Darstellung von 4.2 auch wellenförmig ausgebildet sein. Jedenfalls bewirkt eine solche profilierte Ausbildung des Randes 16 eine vergrößerte Oberfläche für die Abrisskante, an der der Flüssigkeitsfilm an dem Rand 16 der Verstellklappen 12 abreißt und anschließend in Kontakt mit dem Gasstrom gelangt, der die Kehle 4 des Venturiwäschers 1 in Richtung des Diffusors 6 durchströmt.
• Die 5 und 6 zeigen jeweils die Bereiche I und II von 1 in einer schematisch vereinfachten Vergrößerung. Gleiche Merkmale in den 5 und 6 sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In einer Kehlenwand 18 des Venturiwäschers 1 sind erste Verstellmittel 20 eingebracht, die sich quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8, d.h. in horizontaler Richtung Q bewegen lassen. Die ersten Verstellmittel 20 umgreifen jeweils eine Einspritzdüse 10, wodurch die Einspritzdüse 10 in ihrer Position bezüglich der Kehle 4 gehalten ist. Bei einer Betätigung der ersten Verstellmittel 20 in der horizontalen Richtung Q, d.h. quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8, wird automatisch ein Abstand der Einspritzdüse 10 zur Kehle 4 verändert. Bei dem ersten Verstellmittel 20 kann es sich um einen translatorisch oder rotatorisch betätigten Verstellzylinder handeln, mit dem ein präzises Bewegen bzw. Justieren der Einspritzdüse in der horizontalen Richtung Q möglich ist.
• Die Einspritzdüsen 10 sind durch vereinfacht dargestellte Verbindungsleitungen 22 mit dem Wasserreservoir verbunden. Hierdurch ist eine Wasserversorgung für die Einspritzdüsen 10 gewährleistet. Die Waschflüssigkeit, die durch die Einspritzdüsen 10 in die Kehle 4 bzw. den Strömungskanal 8 des Venturiwäschers 1 eingedüst wird, ist in den 5 und 6 jeweils durch gestrichelte Linien und mit dem Bezugszeichen „W“ symbolisiert.
• Die Darstellung gemäß 5 ist dahingehend zu verstehen, dass angrenzend an die Kehle 4 eine Mehrzahl von Einspritzdüsen 10 lediglich in einer Ebene angeordnet sind. Unter Bezugnahme auf die Darstellung in 3 können hierbei eine Mehrzahl an Einspritzdüsen 10 an jeweils gegenüberliegenden Rändern der Kehle 4 angeordnet sein. Im Unterschied hierzu ist die Darstellung gemäß 6 dahingehend zu verstehen, dass Einspritzdüsen 10 in zwei übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind, die mit „E₁“ und „E₂“ bezeichnet sind. Es ist ersichtlich, dass diese Ebenen E₁ und E₂ zueinander parallel und jeweils quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 sind. Durch die Anordnung von Einspritzdüsen 10 in zwei übereinanderliegenden Ebenen ist es möglich, die Waschflüssigkeit W in den Strömungskanal 8 des Venturiwäschers 1 über einen größeren Längenbereich einzudüsen.
• In 6 ist durch eine weitere Ebene E_n angedeutet, dass auch mehr als zwei Ebenen für die Einspritzdüsen 10 vorgesehen sein können. Dies bedeutet, dass Einspritzdüsen 10 in drei, vier oder noch mehr Ebenen angeordnet sind, wobei diese Ebenen jeweils parallel zueinander und quer zur Längsachse 1L des Venturiwäschers 1 verlaufen. Diesbezüglich darf darauf hingewiesen werden, dass alle Einspritzdüsen 10, egal in welcher Ebene E₁, unabhängig voneinander quer zur Längsachse 1L bewegt werden können, um den Abstand der Düsenaustrittsfläche 10a zur Symmetrielinie der Kehle 4 gezielt einzustellen.
• 7 zeigt die Ausführungsform von 6 in einer vereinfachten Längs-Querschnittsansicht durch den Venturiwäscher 1. Durch die jeweils nach innen gerichteten Pfeile sind die Einspritzdüsen 10 symbolisiert, die in den beiden übereinander liegenden Ebenen E₁, E₂ angeordnet sind. In Ergänzung zu 6 darf darauf hingewiesen werden, dass diese Einspritzdüsen 10 horizontal, d.h. quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals, und unabhängig voneinander verstellt werden können, um den Abstand zur Kehle 4 gezielt einzustellen. In dieser Weise lässt sich die Injektionsebene horizontal verstellen, beidseitig der Kehle 4. Die Strecke, um die die Einspritzdüsen 10 horizontal verstellbar sind, ist in 7 mit dem Pfeil „b“ symbolisiert. Die Einspritzdüsen 10 können alle unabhängig voneinander quer zur Längsachse 1L verstellt werden. Des Weiteren versteht sich für die Darstellung von 7, dass Einspritzdüsen 10 auch in drei oder mehr übereinander angeordneten Ebenen vorgesehen sein können.
• Wie vorstehend bereits erläutert, können die Verstellklappen 12 bezüglich des Winkels α zur Vertikalen verstellt werden. Hierzu sind zweite Verstellmittel 24 am oberen Rand der Verstellklappen 12 vorgesehen, bei denen es sich um Elektromotoren oder dergleichen handeln kann. In 1 sind die zweiten Verstellmittel 24 vereinfacht durch einen Vollkreis symbolisiert.
• Der Venturiwäscher 1 kann mit einer Steuereinrichtung 26 ausgerüstet sein, die in 1 vereinfacht durch ein Rechteck 26 symbolisiert ist. Bezüglich der Steuereinrichtung 26 darf darauf verwiesen werden, dass diese mit den Einspritzdüsen 10, den Wasserzufuhrmitteln 14, den ersten Verstellmitteln 20 und den zweiten Verstellmitteln 24 steuerungstechnisch verbunden ist. Auf Grundlage dessen ist es möglich, die ersten Verstellmittel 20 durch die Steuereinrichtung 26 anzusteuern, um einen gewünschten Abstand der Einspritzdüsen 10 in der Richtung Q zur Kehle 4 einzustellen. Gleiches gilt für die Ansteuerung der zweiten Verstellmittel 24, durch die eine gewünschte Winkelposition der Verstellklappen 12 innerhalb der Kehle 4 eingestellt werden kann. Schließlich ist es mittels der Steuereinrichtung 26 ebenfalls möglich, die Wassermenge einzustellen, die aus den Einspritzdüsen 10 und/oder den Wasserzufuhrmitteln 14 in die Kehle 4 eingedüst bzw. auf die Oberfläche der Verstellklappen 12 aufgebracht wird.
• Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
• Ein staubbeladener Gasstrom wird zur Reinigung mittels einer Nasswäscher-Technologie durch den Strömungskanal 8 des Venturiwäschers 1 geleitet. Dieser Gassstrom ist in 1 mit „Ġ_gas“ bezeichnet. Durch die Wasserzufuhrmittel 14, d.h. durch die Zentraldüse(n) 14.1 und/oder Zufuhrleitungen 14.2 wird ein Flüssigkeitsfilm 15 auf die Oberseite der Verstellklappen 12 angrenzend an den Strömungskanal 8 aufgebracht. In Folge dessen reißt dieser Flüssigkeitsfilm an dem Rand 16 der Verstellklappen 12 durch die Interaktion mit dem Gasstrom ab und bildet dabei einen „Wasservorhang“ 17, der in Richtung des Diffusors 6 verläuft. In der Darstellung von 3 ist der Wasservorhang 17, der sich in der Kehle 4 angrenzend zu den Einspritzdüsen 10 bildet, jeweils durch doppelt getrichelte Linien symbolisiert.
• Mittels der Einspritzdüsen 10 wird Waschflüssigkeit W gezielt in die Kehle 4 eingedüst, nämlich stromabwärts der Verstellklappen 12. Die hieraus resultierende Verteilung der Waschflüssigkeit innerhalb der Kehle 4 ist in der Darstellung von 3 gezeigt. Diesbezüglich darf darauf hingewiesen werden, dass hierbei der Wasservorhang 17 eine kanalisierende Wirkung erfüllt, mit der Folge, dass der Gasstrom innerhalb des Strömungskanals 8 nicht ungereinigt in die Düsenzwischenräume 11 hinein gelangt. Entsprechend kommt der Gasstrom vollständig mit der eingedüsten Waschflüssigkeit W in Kontakt und wird dadurch intensiv gereinigt.
• Die in 3 dargestellte Flüssigkeitsverteilung repräsentiert ein optimiertes resultierendes Beaufschlagungsmuster, das durch eine Kombination des an dem Rand 16 der Verstellklappen 12 abreißenden Flüssigkeitsfilms in Form des genannten „Wasservorhangs“ 17 und der durch die Einspritzdüsen 10 quer zur Längsachse 1L eingedüsten Waschflüssigkeit W entsteht. Im Ergebnis kann ungereinigtes Gas nicht in die Düsenzwischenräume 11 strömen, wodurch offene Bereiche, in denen die Gasströmung nicht wie gewünscht durch Waschflüssigkeit benetzt wird, vermieden werden.
• Die Eindüsung von Waschflüssigkeit W in die Kehle durch die Einspritzdüsen 10 ist vereinfacht auch in der 2.1 dargestellt, die einen vergrößerten Teilbereich des Venturiwäschers 1 von 1 zeigt. Hierbei sind die Trajektorien T der eingedüsten Waschflüssigkeit vereinfacht durch gestrichelte Linien symbolisiert. Der Abstand der Einspritzdüsen 10 bzw. von deren Düsenaustrittsflächen 10a von der Symmetrielinie 1L der Kehle ist derart gewählt, dass die beiden Trajektorien T sich überlappen, was zu einer intensiven Benetzung von in dem Gassstrom enthaltenen Staubpartikeln in der Kehle 4 führt. Jedenfalls ist der Abstand der Einspritzdüsen 10 so gewählt, dass die Trajektorien weder an die gegenüberliegende Wandung der Kehle 4 prallen noch zwischen sich einen Freiraum lassen.
• Die Reinigungsintensität einer staubbeladenen Gasströmung kann bei der vorliegenden Erfindung zusätzlich dadurch verbessert werden, dass die effektive Flüssigkeitsoberfläche an dem Rand 16 der Verstellklappen 12 vergrößert wird, nämlich durch die erläuterte profilierte bzw. nicht-lineare Ausgestaltung in Zick-Zack-Form gemäß 4.1 oder durch eine wellenartige Form gemäß 4.2.
• Mittels der Erfindung ist es möglich, eine Anpassung an variable Gasströme innerhalb des Strömungskanals 8 und an veränderliche Betriebszustände innerhalb der Venturikehle 4 bzw. an veränderte Prozessparameter des Venturiwäschers 1 vorzunehmen. Dies kann wie erläutert durch eine Veränderung des Abstands der Einspritzdüsen 10 zur Kehle 4 erzielt werden, indem die ersten Verstellmittel 20 geeignet durch die Steuereinrichtung 26 für ein Bewegen in der Richtung Q angesteuert werden, um die Einspritzdüse(n) horizontal und quer zur Längsachse 1L zu bewegen. In diesem Zusammenhang darf darauf verwiesen werden, dass, falls die Einspritzdüsen 10 gemäß der Darstellung von 5 in zwei übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind, eine separate und unabhängige Ansteuerung der Einspritzdüsen 10 in einer jeweiligen Ebene E₁ bzw. E₂ möglich ist. Die Verstellbarkeit der Einspritzdüsen 10 quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 vermeidet zusätzlichen Wartungsaufwand und führt zu einer erhöhten Reinigungsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Venturiwäschern, bei vergleichbarem Druckverlust.
• Des Weiteren ist es möglich, die Menge an Waschflüssigkeit W, die aus den Einspritzdüsen 10 in die Kehle 4 eingedüst wird, gezielt einzustellen, nämlich in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers (1) bzw. der Winkelstellung α der Verstellklappen 12.
• 2.2 verdeutlicht eine weitere Auführungsform der Erfindung, in stark vereinfachter Darstellung, und zeigt in gleicher Weise wie 2.1 einen vergrößerten Teilbereich des Venturiwäschers 1, wobei zur Vereinfachung der Wasservorhang 17 nicht dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß 2.2. ist es möglich, die Einspritzdüsen 10 in ihrer Neigung zu verstellen, so dass sie mit ihrer Längsachse 10L entgegen der Strömungsrichtung des Gassstromes angestellt werden und dadurch die Waschflüssigkeit W aus den Einspritzdüsen 10 schräg nach oben in den Gassstrom hinein eingedüst wird.
• Die Neigungsverstellung bezüglich der Einspritzdüsen 10 erfolgt in der Weise, dass zwischen der Horizontalen und der Längsachse 10L der Einspritzdüsen 10 ein Winkel β gebildet wird. Hierzu können motorische Mittel (nicht gezeigt) vorgesehen sein, mit denen die Neigung der Einspritzdüsen 10 und ein vorbestimmter Wert für den Winkel β eingestellt wird. Die Einstellung des Winkels β kann in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers 1 erfolgen. Des Weiteren kann die Einstellung des Winkels β für die Einspritzdüsen 10, die sich in einer Ebene an den Rändern der Kehle 4 gegenüberliegen, entweder synchron in gleicher Weise durchgeführt werden. Alternativ hierzu ist es möglich, den Winkel β für jede Einspritzdüse 10 einzeln einzustellen.
• Bei der Ausführungsform gemäß 2.2 erfolgt die Einstellung des Winkels β in Abstimmung mit einem Austrag der Waschflüssigkeit W aus den Einspritzdüsen 10 derart, dass die Trajektorien T von gegenüberliegenden Einspritzdüsen 10 sich überlappen, wie in 2.2 durch die gestrichelten Linien „T“ angedeutet.
• Unter Bezugnahme auf die 2.2 darf darauf hingewiesen werden, dass es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch möglich ist, die Einspritzdüsen 10 mit ihrer Längsachse 10L permanent in einem vorbestimmten Winkel β bezüglich der Horizontalen anzuordnen, ohne dass dabei eine Veränderung dieses Winkels β vorgesehen ist. Hierbei können die Einspritzdüsen 10 in Richtung ihrer Längsachse 10L, d.h. schräg zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 bewegt werden, um dadurch einen horizontalen Abstand zwischen einer Düsenaustrittsfläche 10a und der Symmetrielinie der Kehle 4 einzustellen bzw. zu verändern.
• Schließlich darf darauf hingewiesen werden, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, dass die Einspritzdüsen 10 in mehreren Ebenen E_n anzuordnen, wobei die Einspritzdüsen 10 in einer Ebene mit ihrer Längachse 10L quer zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 (vgl. 2.1), und in einer weiteren Ebene mit ihrer Längachse 10L schräg zur Längsachse 1L des Strömungskanals 8 - mit oder ohne Verstellbarkeit des Winkels β - angeordnet sind.
• Die Erfindung eignet sich sowohl zur Optimierung bzw. Modifizierung von bereits bestehenden Anlagen für die Abgasentstaubung mittels Nasswäscher-Technologie, als auch zur Ausrüstung von Neuanlagen.
• Bezugszeichenliste

1

Venturiwäscher

1 L

Längsachse des Venturiwäschers 1

2

Konfusor

4

Kehle

6

Diffusor

8

Strömungskanal

10

Einspritzdüse

10a

Auslass einer Einspritzdüse

11

Düsenzwischenraum

12

Verstellklappen

14

Wasserzufuhrmittel

14.1

Zentraldüse(n)

14.2

Zufuhrleitung

15

Flüssigkeitsfilm, auf Oberfläche der Verstellklappen

16

Rand (der Verstellklappen)

17

Wasservorhang

18

Kehlenwandung

20

Erste Verstellmittel

22

Verbindungsleitung

24

Zweite Verstellmittel

26

Steuereinrichtung

a

Abstand zwischen Einspritzdüse 10 und Rand 16 der Verstellklappe 12

b

Strecke, um die die Einspritzdüsen 10 horizontal verstellbar sind

h

Horizontaler Abstand zur Düsenaustrittsfläche

E1; E2; En

Jeweilige Ebene, in der Einspritzdüsen 10 angeordnet sind

W

Waschflüssigkeit

Claims (3)

1. Verfahren zur Reinigung eines staubbeladenen Gasstromes durch Nassentstaubung in einem Venturiwäscher (1) mittels einer Waschflüssigkeit (W), die durch zumindest eine Einspritzdüse (10) in die Kehle (4) des Venturiwäschers (1) eingedüst wird, wobei in der Kehle (4) Verstellklappen (12) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Oberfläche der Verstellklappen (12) angrenzend an den Strömungskanal (8) ein Flüssigkeitsfilm (17) aufgebracht wird, wobei der Flüssigkeitsfilm (17) durch eine Interaktion mit dem Gasstrom, der den Strömungskanal (8) durchströmt, von den Verstellklappen (12) an deren Rand (16), der quer zur Strömungsrichtung und angrenzend zu den Einspritzdüsen (10) verläuft, abreisst und einen in Richtung des Diffusors (6) ausgebildeten Wasservorhang (17) bildet, und dass ein Abstand zumindest einer Einspritzdüse (10) zur Kehle (4) quer zur Längsachse (1L) des Strömungskanals (8) in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers (1) eingestellt wird, um eine optimale Eindringtiefe der Waschflüssigkeit (W) in den Gasstrom, der den Strömungskanal (8) durchströmt, zu erzielen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge des auf die Oberfläche der Verstellklappen (12) ausgebrachten Flüssigkeitsfilms (17) und/oder die Position der Verstellklappen (12) bezüglich der Kehle (4) jeweils in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers (1) eingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Waschflüssigkeit (W), die durch die Einspritzdüse (10) in die Kehle (4) des Venturiwäschers (1) eingedüst wird, in Abhängigkeit von Prozessparametern des Venturiwäschers (1) eingestellt wird.

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