DE1071673B

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Publication number: DE1071673B
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Beim Reinigen von strömenden Gasen
Waschflüssigkeit, die in den Gasstrom
wird, werden die Partikeln der Verunreinigungen des Gases angefeuchtet, um sie sodann zusammen mit den Flüssigkeitstropfen, sei es durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, sei es durch die der Schwerkraft, abzuscheiden. Eine Schwierigkeit hierbei liegt darin, eine hinreichende Anfeuchtung der kleinsten Verunreinigungspartikeln zu erzielen. Eine Mischung von Gas und Flüssigkeit herbeizuführen, erfordert einerseits einen ziemlich erheblichen Energieaufwand, andererseits muß die Flüssigkeit sehr fein gesprüht werden, um den Flüssigkeitscharakter solange wie möglich zu wahren.When cleaning flowing gases
Washing liquid entering the gas stream
is, the particles of the impurities in the gas are moistened in order to then separate them together with the liquid droplets, either by the action of centrifugal force or by the force of gravity. One difficulty here is to achieve adequate moistening of the smallest contaminant particles. Bringing about a mixture of gas and liquid, on the one hand, requires a considerable amount of energy, on the other hand, the liquid must be sprayed very finely in order to preserve the liquid character for as long as possible.

Verschiedene Wege zur Lösung dieses Problems sind bekannt.Various ways of solving this problem are known.

Man hat z. B. mit Schaufeln oder umlaufenden Teilen versehene Platten verwendet, welche die Flüssigkeit aufrühren und zerteilen, wodurch gleichzeitig eine innige Vermischung des Gases mit den Flüssigkeitstropfen erfolgt.One has z. B. used with blades or rotating parts provided plates, which the Stir the liquid and divide it, whereby an intimate mixing of the gas with the Liquid drop occurs.

Eine andere bekannte Vorrichtung sieht die Durchführung des Gases durch einige Sprühdüsen unter Druck vor, wobei unvermittelt eine Richtungsänderung erfolgt. Die Nachteile dieser Vorrichtung sind ihre Anlagekosten, ihr großes Raumbedürfnis sowie der erhebliche Aufwand an für die Zerteilung der Flüssigkeit in kleine Partikeln erforderlicher Energie. Außerdem können diese Vorrichtungen im allgemeinen nicht zusammen mit Kühlanlagen gebraucht werden, da die größere Menge der für den Kühlprozeß des Gases benötigten Flüssigkeit den Energieaufwand zu sehr erhöht. In diesen Fällen muß eine getrennte Kühlanlage benutzt werden, die das Gas kühlt, ehe es in die Reinigungsvorrichtung gedrückt wird. Auch dadurch erwachsen zusätzliche Anlagekosten.Another known device provides for the gas to be passed through some spray nozzles Pressure ahead, with a sudden change in direction. The disadvantages of this device are their investment costs, their large space requirements and the considerable effort involved in dividing the Liquid in small particles of required energy. In addition, these devices can generally are not used together with cooling systems, as the larger amount of the Gas required liquid increases the energy expenditure too much. In these cases a separate Cooling system can be used, which cools the gas before it is pushed into the cleaning device. This also results in additional investment costs.

Es sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen Flüssigkeit in einen durch ein Venturirohr geleiteten Gasstrom gespritzt wird. Der Nachteil bei diesen bekannten Konstruktionen, bei denen die Flüssigkeit auf verschiedene Weise und bei unterschiedlichem Abstand von der Verengung des Venturirohres eingeführt wird, ist der, daß zwischen dem Gas und der eingespritzten Flüssigkeit stets ein Geschwindigkeitsunterschied auftritt. Obgleich die Flüssigkeit diesen bekannten Konstruktionen gemäß in derselben oder hauptsächlich in derselben Bewegungsrichtung wie das Gas eingeführt wird, bewirken die verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen den Stoffen einen Stoß, der beträchtliche Energieverluste hervorruft.There are also constructions are known in which liquid is passed into a venturi tube Gas stream is injected. The disadvantage with these known constructions, in which the liquid introduced in different ways and at different distances from the narrowing of the venturi is that there is always a speed difference between the gas and the injected liquid. Although the liquid does this known constructions according to in the same or mainly in the same direction of movement as the gas is introduced, the different velocities between the substances cause a shock, which causes considerable energy losses.

Es sind auch solche Konstruktionen bekannt, bei denen man vorgeschlagen hat, die Waschflüssigkeit in den zu reinigenden Gasstrom senkrecht zu der Strömungsrichtung des Gases einzuspritzen. DieseThere are also known constructions in which it has been proposed to use the washing liquid to be injected into the gas stream to be cleaned perpendicular to the direction of flow of the gas. These

mittelsby means of

eingebracht Verfahren zur Naßreinigung,
Kühlung oder Trennung von Gasenintroduced process for wet cleaning,
Cooling or separation of gases

Anmelder:Applicant:

Tor Fjalar Holmberg,
Imatrankoski (Finnland)Gate Fjalar Holmberg,
Imatrankoski (Finland)

Vertreter: Dr. jur. R. Rothe, Rechtsanwalt, Düsseldorf 1, Alexanderstr. 32Representative: Dr. jur. R. Rothe, lawyer, Düsseldorf 1, Alexanderstr. 32

Tor FjalaT Holmberg, Imatrankoski (Finnland), ist als Erfinder genannt wordenTor FjalaT Holmberg, Imatrankoski (Finland), has been named as the inventor

Lösung entspricht besonders der sogenannten Pease-Anthony-Waschanordnung gemäß dem britischen Patent 655 038, wo die Flüssigkeit in ein von dem Gas durchgeströmtes Venturirohr an der engsten Stelle des Rohres senkrecht zu der Rohrachse eingeleitet wird.The solution corresponds in particular to the so-called Pease-Anthony washing arrangement according to the British patent 655 038, where the liquid enters a venturi tube through which the gas flows at the narrowest point of the Pipe is introduced perpendicular to the pipe axis.

Bei dieser Anlage ist jedoch neben der nicht voll zufriedenstellenden Reinigung des Gases ebenfalls ein verhältnismäßig großer Leistungsbedarf festzustellen, der die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens beeinträchtigt.In this system, however, in addition to the not fully satisfactory cleaning of the gas, there is also a to determine a relatively large power requirement, which makes the entire process economically viable impaired.

Die obenerwähnten Nachteile sind durch die vorliegende Erfindung beseitigt worden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Naßreinigung, Abkühlung oder Trennung von Gasen, bei dem die Gase durch ein Venturirohr geleitet werden und die Reinigungsflüssigkeit an dessen engster Stelle oder unmittelbar in der Nähe der engsten Stelle hauptsächlich in der Bewegungsrichtung der Gase in den Gasstrom eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit in den Gasstrom mit derselben oder praktisch derselben Geschwindigkeit wie der des Gasstromes erfolgt.The above-mentioned disadvantages have been eliminated by the present invention. The invention relates to a method for wet cleaning, cooling or separation of gases, in which the gases through a Venturi tube are passed and the cleaning liquid at its narrowest point or directly is injected into the gas stream in the vicinity of the narrowest point mainly in the direction of movement of the gases is characterized in that the cleaning liquid is injected into the gas stream takes place at the same or practically the same speed as that of the gas flow.

Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß diese Stoßverluste vermieden werden können, wenn die Flüssigkeit in den engsten Teil des Venturirohres, dort, wo der Gasstrom seine größte Geschwindigkeit erreicht, eingespritzt wird, und zwar in Richtung des Gasstromes sowie mit derselben oder hauptsächlich der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes. Der großeAccording to the invention it has been found that these shock losses can be avoided if the Liquid in the narrowest part of the venturi, where the gas flow is at its greatest velocity reached, is injected, in the direction of the gas flow as well as with the same or mainly the Flow velocity of the gas stream. The great

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Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Stoßverlust zwischen dem strömenden und dem eingespritzten Stoff ausgeschaltet wird. Bekanntlich ist der Verlust an kinetischer Energie bei einem vollkommen unelastischen Stoß:The advantage of this arrangement is that the shock loss between the flowing and the injected Fabric is turned off. It is well known that the loss of kinetic energy is complete in one inelastic collision:

E =E =

m_x m₂ m _x m ₂ Qf₁ — Qf ₁ - V₂)² V ₂ ) ² In₁ ^jTfn₂ In ₁ ^j Tfn ₂ 22

wobei W₁ und m₂ die Massen und und V₂ die Geschwindigkeiten vor dem Stoß bei den beiden Stoffen bezeichnet. Wenn V₁ = V₂ wird, so ist der Stoßverlust £ = 0.where W ₁ and m ₂ denote the masses and V ₂ denotes the velocities before the collision for the two substances. If V ₁ = V ₂ , then the shock loss is £ = 0.

Die Stoßverluste sind von ganz entscheidender Bedeutung, was aus dem schlechten Wirkungsgrad der üblichen Injektorkonstruktion hervorgeht. Dies ergibt sich ebenfalls aus der obenstehenden Formel, denn E ist proportional zu (V₁-V₂)², und in einen gewöhnlichen Injektor wird die Flüssigkeit bei Beginn der Zuführungsdüse eingespritzt, wo das Gas eine sehr geringe Geschwindigkeit hat und die Differenz V₁-V₂ somit groß ist. Nach dem Stoß erreicht die Mischung die gleiche Geschwindigkeit. Da aber die Gasgeschwindigkeit im Bereich der Verengung zunimmt, so entsteht wiederum ein Geschwindigkeitsunterschied, der auf der geringeren Beschleunigung der Flüssigkeitstropfen beruht und neue Verluste hervorruft. The shock losses are of crucial importance, which is evident from the poor efficiency of the usual injector design. This also follows from the above formula, because E is proportional to (V ₁ -V ₂ ) ² , and in an ordinary injector the liquid is injected at the beginning of the feed nozzle, where the gas has a very low velocity and the difference V ₁ -V _{2 is} thus large. After the impact, the mixture reaches the same speed. However, since the gas speed increases in the area of the constriction, a speed difference again arises which is based on the lower acceleration of the liquid droplets and causes new losses.

Erfindungsgemäß werden diese Verluste ganz vermieden, da die Flüssigkeit mit derselben oder doch angenähert derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung, die das Gas in diesem Abschnitt hat, erst in den engsten Abschnitt eingeführt wird. Ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Flüssigkeit und Gas entsteht erst in dem divergierenden Teil (Auslauf), in dem das Gas danach strebt, seine Geschwindigkeit zu vermindern, hingegen die Flüssigkeitstropfen, die sich nicht ausdehnen können, versuchen, ihre Geschwindigkeit beizubehalten und so das Gas mitreißen, wobei ein Teil der Energie der Flüssigkeit in erhöhtem Druck des Gases umgesetzt wird.According to the invention, these losses are completely avoided, since the liquid with the same or at least approximately the same speed and in the same direction as the gas in this section, is only introduced into the narrowest section. A speed difference between liquid and Gas only arises in the diverging part (outlet) in which the gas strives to achieve its speed try to reduce, on the other hand, the drops of liquid, which cannot expand, try to maintain their speed and thus entrain the gas, taking some of the energy of the liquid is implemented in increased pressure of the gas.

Eingehende Vergleichsversuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren haben eindeutig dargelegt, daß das Verfahren sowohl hinsichtlich des erreichten Reinigungsgrades des Gases wie des benötigten Energieaufwandes bedeutend vorteilhaftere Resultate ergab als die vorbekannten Verfahren. Somit ergaben Versuche, die bei einem Kalkbrennofen mit einer Abgasmenge von 30 000 Nm³ pro Stunde, Temperaturen an der Reinigungsstelle von 220° C und einer Verunreinigung von 12 g pro Nm³, ausgeführt wurden, bei einem Kraftverbrauch von 0,6 kWh pro 1000 Nm³ ein gereinigtes Gas, das nur noch 0,15 g Verunreinigungen pro Nm³ aufwies.Detailed comparative tests with the method according to the invention have clearly shown that the method gave significantly more advantageous results than the previously known methods, both in terms of the degree of purification of the gas achieved and the energy consumption required. Tests carried out in a lime kiln with an exhaust gas quantity of 30,000 Nm ³ per hour, temperatures at the cleaning point of 220 ° C. and a contamination of 12 g per Nm ³ resulted in a power consumption of 0.6 kWh per 1000 Nm ³ a purified gas which only had 0.15 g of impurities per Nm ³ .

Ein Pease-Anthony-Wäscher gemäß dem britischen Patent 655 038, der unter denselben Verhältnissen und bei derselben Kalkbrennanlage erprobt wurde, ergab bei einem fünffachen Energieverbrauch ein Reinigungsresultat, das 0,4 g Verunreinigungen pro Nm³ entsprach und somit annähernd die dreifache Verunreinigungsmenge des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung aufwies.A Pease-Anthony scrubber according to British patent 655 038, which was tested under the same conditions and in the same lime kiln, gave a cleaning result with five times the energy consumption that ^{corresponded to 0.4 g of impurities per Nm 3} and thus approximately three times the amount of impurities in the process according to the present invention.

Wie aus der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennen läßt, hervorgeht, ist in die Leitung 1 ein doppelt konischer Teil 7-2-6 eingeführt. DieserTeil weist zwischen den beiden konischen Abschnitten 6 und 7 eine engere Leitungsstrecke 2 auf, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Leitung 1. In die engere Leitungsstrecke 2 ragen durch die Wandung der Leitung in deren Innenraum einige Düsen hinein, die so eingestellt sind, daß ihre Ausspritzöffnung in der Richtung des Gasstromes gerichtet sind, um in diesen engsten Leitungsteil des Venturirohres die Waschflüssigkeit in der Bewegungsrichtung des Gasstromes mit der Geschwindigkeit des Gasstromes einzuführen. Diese Düsen stehen mit einem um den engsten Teil des Leitungskonus 7 herumlaufenden, in sich geschlossenen Leitungsring 4, aus dem sie mit Druck gespeist werden, in Verbindung. Dieser Leitungsring 4 wiederum ist an eine ZuführungsleitungAs can be seen from the drawing, which shows an example of an embodiment of the method according to the invention , a double-conical part 7-2-6 is introduced into the line 1. This part has between the two conical sections 6 and 7 a narrower line section 2 , the diameter of which is smaller than that of the line 1. In the narrower line section 2, some nozzles protrude through the wall of the line in its interior, which are set so that their ejection opening are directed in the direction of the gas flow in order to introduce the scrubbing liquid in the direction of movement of the gas flow at the speed of the gas flow into this narrowest line part of the Venturi tube. These nozzles are connected to a closed conduit ring 4 which runs around the narrowest part of the conduit cone 7 and from which they are fed with pressure. This line ring 4 in turn is connected to a supply line

ίο für die Reinigungsflüssigkeit 5 angeschlossen.ίο connected for the cleaning liquid 5.

Die Arbeitsweise ist folgende: Das durch die Leitung in Pfeilrichtung strömende Gas wird durch den sich verjüngenden Leitungskonus 7 zu der engen Leitungsstrecke 2 geführt, wo es durch den engeren Durchmesser eine sehr große Geschwindigkeit, beispielsweise 60 bis 80 m/sec, erhält. In diese Leitungsstrecke wird die zur Kühlung oder Reinigung bestimmte Flüssigkeit, in wohl den meisten Fällen Wasser, in annähernd derselben Geschwindigkeit wie derjenigen des Gases an denselben Stellen durch die Düsen 3 hineingespritzt, wodurch Verluste durch Aufprall vermieden werden.The mode of operation is as follows: The gas flowing through the line in the direction of the arrow is guided through the tapering line cone 7 to the narrow line section 2 , where it receives a very high speed, for example 60 to 80 m / sec, due to the narrower diameter. The liquid intended for cooling or cleaning, in most cases water, is injected into this line section at approximately the same speed as that of the gas at the same points through the nozzles 3 , thereby avoiding losses due to impact.

Da die Geschwindigkeit des Gases in der engen Leitungsstrecke sehr hoch und dessen Verwirbelung demgemäß groß ist, werden die durch die Düsen 3 verteilten dünnen Flüssigkeitsstrahlen sehr schnell zersprüht und die einzelnen Tropfen gut mit dem Gas vermischt. Sobald danach das Gas durch den sich erweiternden Leitungskonus 6 hindurchströmt, verwandelt sich die Geschwindigkeitsenergie, dabei die Geschwindigkeit verringernd, in Druckenergie. Wegen der in dem sich erweiternden Leitungskonus zwischen den Flüssigkeitstropfen und dem Gas bestehenden Spannung ändert sich die Bewegungsenergie der Flüssigkeitstropfen wie bei dem Gas ebenfalls in Druckenergie, wobei durch die verringerte Geschwindigkeit des Gases eine Bewegungsbeziehung zwischen Flüssigkeitstropfen und Gas besteht. Auf diese Weise wird einerseits eine sehr innige Mischung zwischen Gas und Flüssigkeit erzielt, während andererseits ein Teil der für die Verspritzung der Flüssigkeit aufgewendeten Energie gleichzeitig für die Erhöhung des Gasdruckes verwendet werden kann. Im Ergebnis wird damit eine Reinigungsvorrichtung von guter Reinigungswirkung unter tragbarem Energieaufwand erzielt; sie kann gleichzeitig als Kompressor und als Kühlvorrichtung dienen.Since the speed of the gas in the narrow conduit is very high and its turbulence is accordingly great, the thin liquid jets distributed by the nozzles 3 are sprayed very quickly and the individual drops are well mixed with the gas. As soon as the gas then flows through the widening line cone 6 , the speed energy is converted into pressure energy, thereby reducing the speed. Because of the tension existing in the widening conduit cone between the liquid droplets and the gas, the kinetic energy of the liquid droplets also changes into pressure energy, as in the case of the gas, with a movement relationship between the liquid droplet and the gas due to the reduced velocity of the gas. In this way, on the one hand, a very intimate mixture between gas and liquid is achieved, while, on the other hand, part of the energy expended for spraying the liquid can be used at the same time to increase the gas pressure. As a result, a cleaning device with a good cleaning effect is achieved with a portable expenditure of energy; it can serve as a compressor and a cooling device at the same time.

Die von dem Gas mitgeführten, mit der Verunreinigungen des Gases geladenen Flüssigkeitstropfen können später in bekannter Weise in einem gebräuchlichen Flüssigkeitsseparator, z. B. einem Zyklon, oder in einem Turm mit Raschigringen abgeschieden werden. Diese Verunreinigungen können sowohl feste Teilchen als auch Flüssigkeitstropfen, z. B. Teertropfen u. a., sein.The liquid droplets carried by the gas and charged with the impurities in the gas can later in a known manner in a conventional liquid separator, for. B. a cyclone, or be deposited in a tower with Raschig rings. These impurities can be both solid Particles as well as drops of liquid, e.g. B. tar droplets and others.

Die beschriebene Vorrichtung kann in bekannter Weise ebensogut zur Trennung eines mit dem Gas vermischten anderen Gases benutzt werden, indem eine Reinigungsflüssigkeit gewählt wird, in der das zu trennende andere Gas löslich und aus der dieses nach Abscheidung entfernt werden kann. Als Beispiel ist eine Abscheidung von S O₂-Dampfen aus Rauchgasen anzuführen, wobei Wasser als Reinigungsflüssigkeit verwendet wird.The device described can just as well be used in a known manner for separating another gas mixed with the gas by choosing a cleaning liquid in which the other gas to be separated is soluble and from which it can be removed after separation. An example is the separation of SO ₂ vapors from flue gases, with water being used as the cleaning fluid.

Da die Vorrichtung einfach und klein ist, kann sie auch leicht und wirtschaftlich aus einem gegen korrodierend wirkende Gase beständigen Stoff angefertigt werden, so daß auch Gase mit korrodierenden Eigenschaften leicht gereinigt werden können.Since the device is simple and small, it can also be easily and economically made in one anti-corrosive manner acting gases resistant substance are made, so that also gases with corrosive properties can be easily cleaned.

In vielen Fällen kann es auch wünschenswert sein,In many cases it can also be desirable

Claims

that the same cleaning liquid circulates again or continuously after the liquid it has taken with it or impurities dissolved in it have been separated.

Patentanspruch-.Claim-.

Process for wet cleaning, cooling or separation of gases in which the gases pass through a Venturi tube are passed and the cleaning liquid at its narrowest point or directly mainly near the narrowest point

is injected into the gas flow in the direction of movement of the gases, characterized in that that the injection of the cleaning liquid into the gas stream with the same or practically the same Speed as that of the gas flow takes place.

Considered publications:
German Patent No. 682 149;
British Patent Nos. 655 038, 492 042;
French patent specification No. 565 906.

1 sheet of drawings