DE1081614B - Verfahren und Vorrichtung zur Entstaubung von Kupolofengichtgas durch Verspruehen von Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entstaubung von Kupolofengichtgas durch Wasserzerstäubung im Gasweg.

Die Belästigung der Anlieger von Kupolofenanlagen und die Verunreinigung der Gießereidächer -durch den mit dem Gichtgas ausgestoßenen Staub ist groß. An den Entstaubungsgrad der Vorrichtung müssen deshalb hohe Anforderungen gestellt werden. Den ältesten Schutz gegen Aschen- und Staubauswurf aus Kupolofen bilden die als Beruhigungskammern ausgeführten Funkenkammern, in die das staubhaltige Gichtgas durch natürlichen Zug einströmt. Infolge der Querschnittserweiterung vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit, und die gröbsten Staubpartikel fallen aus. Wegen der großen Zähigkeit heißer Gase ist die Abscheidung sehr mängelhaft. Es ergibt sich ein mangelhafter Entstaubungsgrad von etwa 20%, weil nur Partikel von mehr als 150 Mikron Durchmesser abgeschieden werden.

Die beste Staubabscheidung mit mehr als 90% wird durch elektrostatische und Tuchfilter erzielt. Der Kostenaufwand ist jedoch in den meisten Fällen zu groß, besonders da eine Kühlung des Gases erforderlich ist.

Mittlere Entstaubungsgrade erhält man durch Naßabscheider, die einfach auf dem Kupolofenschlot montiert sind. Sie sind topfförmig ausgebildet, haben einen lichten Durchmesser, der einiges größer als der des Kupolofenschlotes ist, und besitzen im Innern ein Kegeldach, das den Kupolofenschlot abdeckt und mittels Sprühdüsen berieselt wird. Der Entstaubungsgrad erreicht etwa 50 %. Der Schwefelgehalt des Gases wird dabei um etwa ¹J₃ herabgesetzt.

Diese Naßabscheider sind billig in der Anschaffung. Die Betriebskosten jedoch sind abhängig vom Wasserpreis und können unter Umständen hoch sein. Ein Entstaubungsgrad von 50% ist jedoch noch nicht zufriedenstellend.

Die Erfindung bezweckt, durch einfache Maßnahmen und ohne wesentliche Kostenerhöhung den Entstaubungseffekt des bekannten Naßabscheiders derart zu verbessern, daß erfindungsgemäße Naßabscheider auch in dicht besiedelten Gebieten den Entstaubungsanforderurigen gewachsen sind.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, daß der Entstaubungsgrad eines Naßabscheiders bei gleichem Wasserverbrauch abhängig von der aus der Wassermenge erzeugten Zahl der Tropfen ist. Je größer die Tropfenzahl im Entstaubungsraum ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit der Zusammenstöße mit Staubpartikeln, und desto größer ist die wirksame Wasseroberfläche für die Absorption der gasförmigen Schwefelverbindungen.

Wird die Tropfenzahl vergrößert, verringern sich Verfahren und Vorrichtung

zur Entstaubung von Kupolofengichtgas

durch Versprühen von Wasser

Anmelder:

STRICO Gesellschaft für Metallurgie

und Wärmetechnik m. b. H.,

Gummersbach, Kaiserstr. 54 a

Dipl.-Ing. Ernst R. Becker, Borries Kahl

und Wilhelm Odendahl, Gummersbach,

sind als Erfinder genannt worden

naturgemäß Tropfendurchmesser und Tropfengewicht. Unterhalb einer gewissen Tropfengröße ist in den bisher bekannten Naßabscheidern keine Entstaubungswirkung mehr zu erwarten, nämlich dann, wenn die Wassertropfen vom Gasstrom mitgerissen werden.

Die Erfindung vermeidet diese ungünstige Erscheinung dadurch, daß im Entstaubungsraum die Tropfengröße in den einzelnen Ebenen verschieden und zwar mit dem Gasweg wachsend gehalten wird. Dies hat zur Folge, daß in irgendeiner Zone die Tropfen eine solche Größe haben, daß sie gerade vom Staubdruck getragen werden. In diese Zone schwebender Tropfen fallen von oben die größeren Tropfen und steigen von unten die kleineren Tropfen hinein. Es bildet sich also ein stationäres Tropfenfilter aus, dessen Wirksamkeit dem eines Tuchfilters entspricht.
Damit zum Kupolofen hin kein Wassernebel entweichen kann, wird der Entstaubungsraum nach unten durch einen Wasserschleier abgeschirmt.

Zur Verringerung des Wasserverbrauches wird erfindungsgemäß der niedergeschlagene Nebel zur Erzeugung des unteren Wasserschleiers verwendet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Abb. 1 stellt einen Längsschnitt und
Abb. 2 die Draufsicht eines Beispieles der erfindungsgemäßen Entstaubungsvorrichtung dar.

Am Kupolofenschlot 1, 1 α ist das Gehäuse 2 fest und konzentrisch angebracht. Im Gehäuse 2 ist das Ringblech 3 mit der ringförmigen Rinne 4 befestigt. Mittels Ketten 5 od. ä. ist am Ringblech 3 das Kegeldach 6 angehängt. Die Rinne 4 hat an meh-OOT· 509/183

reren Stellen Durchbrüche 7, an die sich radiale Rinnen 8 anschließen. Oberhalb des Ringbleches 3 ist eine Nebeldüse 9 vorgesehen, die von der Hauptleitung 10 über das Drosselventil 11 und die Leitung 12 mit Wasser gespeist wird. Oberhalb der Nebeldüse 9 können weitere Nebeldüsen mit gemeinsamer oder besonderer Zuleitung angebracht sein, wobei die jeweils höher liegende Düse vorzugsweise größere Tropfen erzeugt. Am oberen Ende des Gehäuses 2 befindet sich die Grobdüse 13, die von der Hauptleitung 10 über das Drosselventil 14 und die Leitung 15 gespeist wird. Das Gehäuse 2 hat einen schrägen Boden 16 und den Abfluß 17. Die Düsen 9 und 13 werden zweckmäßigerweise als Bündeldüsen ausgeführt, wobei vorzugsweise die einzelnen Düsenbohrungen Wassertropfen verschiedener Größe erzeugen, und zwar derart, daß die mittlere Düsenbohrung die feinsten Tropfen bildet und die Tropfengröße mit der Schräglage der Düsenbohrungen wachst.

Das aus dem Kupolofenschlot austretende Gas 18 strömt durch den Ringspalt 19 und den Wasser schleier 20 in die untere Kammer 21 des Gehäuses 2 und von dort durch die zentrale Öffnung des Ringbleches 3 in die obere Kammer 22 des Gehäuses 2. In der oberen Kammer 22 bewegt es sich durch das mittels der Grobdüse 13 versprühte Wasser derart, daß es aus der Zone feinsten Wassernebels in die Randzone relativ großer Wassertropfen gelangt. Im Bereich des feinen Nebels werden die Staubpartikel benetzt und dadurch so schwer, daß sie absinken.

Wie aus den Forschungsergebnissen über Isotopentrennrohre bekannt ist, haben in einem heterogenen Gasgemisch die schwereren Teilchen die Neigung, entlang den Temperaturgradienten an die Kühlflächen zu wandern. Das Wasser ist relativ zum Gas kalt. Die Temperaturgradienten für die einzelnen Wassertröpfchen sind infolge der Kugelform und der kleinen Durchmesser der Tropfen sehr groß. Der Massenunterschied zwischen den Staubpartikeln und den Gasmolekülen ist ebenfalls sehr groß. Demzufolge entstehen zwischen den Wassertropfen und den Staubpartikeln Anziehungskräfte, die um so stärker sind, je kleiner die Wassertropfen sind. Obwohl die relative Oberfläche der Wassertropfen mit kleiner werdendem Durchmesser wächst, besteht keine Gefahr vorzeitiger Verdampfung, da die Oberflächenspannung der Tropfen ebenfalls wächst und damit der innereDampfdruck steigt. Ähnlich wie Staubteilchen in mit Wasserdampf übersättigter Luft als Kondensationskerne Regen auslösen, bewirken die feinen Wassertröpfchen eine Koa- 50 ■ gulation der Staubpartikel. Die mittlere Teilchengröße des S taubes wächst infolge der Koagulation mit dem Gasweg. Also darf bei gleicher Wirksamkeit ebenfalls die Größe der Wassertropfen mit dem Gasweg zunehmen. Der unwirksam gewesene Anteil der feinen Nebeltröpfchen wird mit dem noch zu leichten Anteil des koagulierten Staubes zusammen vom Gasstrom nach oben mitgeführt und von den größeren Wassertropfen eingefangen und niedergeschlagen. Das in der oberen Kammer 22 niedergeschlagene Wasser rinnt an der Innenseite des Gehäuses 2 herab und über das Ringblech 3 in die Rinne 4. Von dort fließt es durch die Durchbrüche 7 und die Rinnen 8 über das Kegeldach 6 auf den schrägen Boden 16, um als Schlammwasser durch den Abfluß 17 auszutreten. Dadurch, daß das in der oberen Kammer 22 niedergeschlagene Wasser durch die Rinnen 8 zentral auf das Kegeldach 6 geleitet wird, bleibt das Kegeldach ständig gut gekühlt und vor Überhitzungsschäden geschützt. Der am Rande des Kegeldaches 6 abströmende Wasserschleier 20 verhindert ein Austreten des Wassernebels in den Kupolofenschlot I₁ 1 a, was unter Umständen bei Abschalten des Ofenwindes möglich wäre. Die Richtung des Abflusses 17 wird so gewählt, daß eine möglichst krümmer freie Leitung für das Schlammwasser verlegt werden kann, da erfahrungsgemäß Rohrkrümmer infolge des gemeinsamen Angriffs durch schmirgelnde Ascheteilchen und verdünnte Schwefelsäure innerhalb einiger Wochen zerstört werden, während gerade Leitungen jahrelang halten.

Welch entscheidenden Einfluß die erfindungsgemäße Anpassung der Tropfengröße an den Gasweg auf den Entstaubungsgrad und den Wasserverlust hat, soll noch einmal klar herausgestellt werden: Ist, wie in den bisher bekannten Naß entstaubern, die Tropfengröße überall gleich, so wird im ganzen Entstauber bei einer bestimmten Gasgeschwindigkeit der für diese Tropfengröße zum Austragen erforderliche Staudruck erzeugt. Bei Erreichen dieser Gasgeschwindigkeit wird das gesamte Wasser ausgeworfen. Die Tropfengröße darf in den bisher bekannten Vorrichtungen also einen bestimmten relativ großen Wert nicht unterschreiten.

Bei der erfindungsgemäß en Anordnung ist die Tropfengröße nach unten nicht beschränkt, denn alle mitgerissenen kleinen Tropfen gelangen in eine Zone mit schwebenden und fallenden Tropfen, mit denen sie sich zu größeren Tropfen zusammenschließen. In der Zone der schwebenden Tropfen treffen sich fallende Tropfen von oben und aufsteigende Tropfen von unten, und es bildet sich eine Schicht mit sehr großer Tropfendichte aus, die wie ein Tuchfilter wirkt und noch die Vorteile hat, sich ständig zu erneuern, die gasförmigen Schwefelverbindungen zu lösen und für ungekühltes Gas geeignet zu sein.

Die Erfindung ermöglicht also mit relativ einfachen und billigen Mitteln eine sehr gute Entstaubung heißer Gase, wie sie bisher nur mit Tuchfiltern möglich war.

Die Bildung der stationären Filterschicht aus den schwebenden, fallenden und aufsteigenden Wassertropfen kann durch zweckmäßige Formgebung des Gehäuses 2 unterstützt werden. Wenn z. B. das Gehäuse 2 nach oben konisch erweiternd ausgeführt wird, sinkt die Gasgeschwindigkeit und damit der auf die Wassertropfen wirkende Staudruck mit dem Gasweg.

Das am Abfluß 17 austretende Schlammwasser kann in eine Klärgrube geleitet werden und nach evtl. Neutralisation durch Kalk od. ä. erneut den Düsen 9 und 13 zugeleitet werden.

Da häufig die Kupolofenschlote nicht hoch genug sind, um einen natürlichen Zug zu erzeugen, der in der Lage ist, den durch den Entstauber verursachten zusätzlichen Strömungswiderstand zu überwinden, wird in solchen Fällen zweckmäßigerweise der Kupolofenschlot 1 um ein mit dem Boden 16 und dem Gehäuse 2 fest verbundenes Verlängerungsstück 1 α erhöht, wodurch sich gleichzeitig eine einfachere Montage ergibt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entstaubung von Kupolofengichtgas durch Versprühen von Wasser in einer Kammer mit aufsteigender Gasströmung, gekennzeichnet durch derartige örtliche Anpassung der Wassertropfengröße an den Staudruck des strömenden Gases und/oder derartige örtliche Anpassung des Staudruckes an die Wassertropfen-

größe, daß im Sprühbereich eine stationäre Schicht aus schwebenden Wassertropfen aufrechterhalten wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer für aufwärtsgerichtete Gasströmung geeigneten Kammer Düsen zur Erzeugung verschieden großer Wassertropfen derart übereinander angeordnet sind, daß die Größe der versprühten Wassertropfen in Richtung der Gasströmung zunimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) nach oben erweiternd ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in durch eine Öffnung miteinander verbundene Kammern (21, 22) unterteilt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die das niedergeschlagene Wasser der oberen Kammer (22) zentral auf das über dem Gaseintritt der unteren Kammer (21) angeordnete Kegeldach (6) leiten.

6. Düse für das Verfahren nach Anspruch 1 oder die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mehrere Düsenbohrungen vorgesehen sind, die unter verschiedenen Winkeln das Wasser in den Raum versprühen, wobei die Düsenbohrungen derart für die Erzeugung verschieden großer Wassertropfen ausgebildet sind, daß die Tropfengröße mit dem von der Mittelachse gemessenen Spritzwinkel der jeweiligen Düsenbohrung wächst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 0O9 5G9/1S3 5.60