DE1102109B

DE1102109B - Verfahren zur Saeuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase

Info

Publication number: DE1102109B
Application number: DER21678A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-08-13
Filing date: 1957-08-13
Publication date: 1961-03-16

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Säuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase durch Einwirkung von versprühtem Wasser oder Flüssigkeiten.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei welchen zur Säuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase Wasser zur Anwendung kommt. So ist z. B. allgemein das Verfahren des Auswaschens von Gasen bekannt, bei welchem die zu reinigenden Gase durch einen frei herabrieselnden Regenvorhang oder Schleier von Wasser hindurchgeführt werden. Dabei wird durch das Wasser ein Teil der zu entfernenden Stäube oder Verunreinigungen des Gases gebunden. Neben dem verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad dieser Vorrichtungen weisen sie ein sehr ungünstiges Wasser-Staub-Verhältnis auf, welches im besten Falle etwa 1 : 2 beträgt, normalerweise aber bedeutend ungünstiger liegt und einen erheblichen Unkostenfaktor im Dauerbetrieb darstellt.

Es wurde auch vorgeschlagen, die zu reinigenden Gase mit zerstäubtem Salzwasser zu durchsetzen. Die zugrunde liegende Absicht war, die zu entfernenden Stäube und Partikel unter Zuhilfenahme der Brownschen Molekularbewegung mit den Salzwassertröpfchen zu treffen und zur Ablagerung 2u bringen. Man verwendet hierfür Salznebelteilchen mit einer maximalen Größe von 0,2 Mikron. Durch Behandlung der Gase mit diesem Nebel wurde in Versuchen eine Koagulation der Staubteilchen von allerdings sehr geringer Wirksamkeit erreicht, welche für die Praxis keinerlei technische Bedeutung hat.

Ferner kennt man ein stufenweise durchgeführtes Verfahren zur Feinreinigung gasförmiger Körper durch Bildung von Übersättigungshilfsnebeln, in welchem auf eine Vorreinigung des Gases mittels Elektrofilters oder Waschanlagen eine Übersättigungsphase mit Nebelbildung folgt, an welche sich wiederum eine Abscheidungsphase anschließt, in welcher der Übersättigungsnebel mit bekannten Mitteln, z. B. im Elektrofilter mit Sprühelektroden oder in Zentrifugen, ausgeschieden wird. Die Verunreinigungen stellen dabei die Kondensationskerne für die Übersättigungsnebel dar und vergrößern durch Flüssigkeitsanlagerung ihr Gewicht, bis sie mechanisch oder elektrisch abscheidbar werden. Die Vorreinigung ist erforderlich, weil das Verfahren bei einer gleichzeitigen Verunreinigung durch grobe und feine Schwebekörper keinen befriedigenden Abscheidungsgrad erreicht.

Des weiteren ist ein elektrischer Apparat zur Entfernung von Stäuben aus Gasen bekanntgeworden, in welchem zur Staubniederschlagung eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, in den Gasstrom eingesprüht wird. In diesem Apparat werden zunächst die Stäube elektrisch aufgeladen und gelangen dann mit dem Gasstrom in die Sprühzone, in welcher gegenpolig aufgeladene Verfahren zur Säuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase

Anmelder:

Georg Ronge, Hammer bei Fischbachau,

und Horst Gerlach,
München 23, Ohmstr. 11

Tröpfchen dem Gas beigemischt werden. Durch Anziehungskräfte infolge der gegenpoligen Aufladung binden dann die Tröpfchen Staubteile an sich, welche mit ihnen anschließend aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Die Größen der Sprühtröpfchen liegen in diesem Apparat vorteilhaft etwa zwischen 100 bis 500 Mikron, können aber auch kleiner oder größer sein. Dabei kommt es offenbar nicht auf ein bestimmtes Tropfenspektrum an, wichtig ist nur, daß die Tröpfchen größer als Nebelteilchen sind. Die den Staub enthaltende Wasch- bzw. Reinigungsflüssigkeit wird aus diesem Apparat als Abwasser abgeleitet.

Durch zahlreiche Versuche wurde gefunden, daß die Bewegung eines jeden kleinen Teilchens, auch die eines Staubteilchens, eine von Art, Zahl und Ort der Nachbarteilchen bestimmte Relativbewegung ist und daß hauptsächlich die elektrischen Feldkräfte der Teilchen und ihrer Nachbarn oder die der benachbarten Apparatteile für diese Bewegungen verantwortlich sind.

Gemäß der Erfindung besteht nun das neue Verfahren zur Säuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase durch Einwirkung von versprühtem Wasser oder Flüssigkeiten darin, daß das zu reinigende Gas mit einem Nebel der Teilchengröße 0,5 bis 25 Mikron versetzt wird, dessen Schwebteile durch Wirkung elektrischer Eigenfeldkräfte die Stäube und Verunreinigungen einfangen, an sich binden und dann der Masse nach vervielfachte Koagulationsprodukte bilden, wobei die Koagulationsprodukte im wesentlichen die zugeführten Nebelmengen an sich binden.

Bei dem neuen Verfahren werden also die elektrischen Feldkräfte kleiner Substanzteilchen für die Entstaubung nutzbar gemacht, indem das staubhaltige bzw. verunreinigte Gas mit einer vernebelten Flüssig-

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keit versetzt wird. Hierbei ist Bedingung; daß die Teilchengröße der für die Entstaubung vernebelten Flüssigkeiten nicht größer als etwa 25 Mikron ist, damit sich die Nebelteilchen als Schwebkörper in dem verunreinigten Gas halten. Andererseits dürfen die Nebelteilchen nicht kleiner als etwa 0,5 Mikron sein,' damit trotz einer möglichst ausgebreiteten, räumlich weitreichenden und dichten Repräsentation der auf die Stäube wirkenden Eigenfeldkräfte der Nebelteilchen die Feldkraft des einzelnen Nebelteilchens groß genug ist, um die benachbarten Staubteilchen energetisch zu beeinflussen. Diese Bedeutung eines Nebels mit dem genannten Teilchenspektrum von 0,5 bis 25 Mikron ist bisher noch von keiner Seite erkannt worden.

Wesentlich ist also bei dem neuen Verfahren, daß die Schwebteile des Nebels durch Wirkung elektrischer Eigenfeldkräfte die Stäube und Verunreinigungen einfangen und daß hierdurch vervielfachte Koagulationsprodukte entstehen, welche im wesentlichen die zugeführten Nebelmengen an sich binden.

Die Herstellung eines Nebels mit dem im neuen Verfahren angewendeten Größenspektrum der Teilchen ist an sich bekannt und kann unter anderem durch ein Gerät vorgenommen werden, in welchem die zu zerstäubende Flüssigkeit unter hohen Druck gebracht und beim Austritt einer Düse zu einem Aerosol zerrissen wird.

Das neue Verfahren schlägt ferner vor, gegebenenfalls die Koagulationswirkung der elektrischen Eigenfeldkräfte durch ein mittels einer Hochspannungselektrode erzeugtes, vom Gas-Nebel-Gemisch zu durchströmendes Hochspannungsfeld zu verstärken.

Es handelt sich hierbei um ein statisches Hochspannungsfeld, welches lediglich eine Verstärkung der elektrischen Eigenfeldkräfte der Schwebteile bewirkt, solange diese es durchwandern. Das neue Verfahren macht keinen Gebrauch von den in den bekannten Verfahren gebräuchlichen Sprühelektroden oder aufeinanderfolgenden gegenpoligen Aufladungen von Staubund Wassertröpfchen. Daraus ergibt sich, daß im Gegensatz zu den bekannten Verfahren auch nur ein sehr geringer Stromverbrauch für die Aufrechterhaltung des Feldes benötigt wird.

Der Erfolg dieser Verstärkung der elektrischen Eigenfeldkräfte der Nebelteile ist eine Beschleunigung und Verstärkung der Koagulation und damit eine Verkürzung der Sedimentationszeit bzw. Intensivierung der Abscheidung. Die erzielten Koagulationsprodukte von Staub und Nebel sind große Gebilde beträchtlichen Gewichtes.

Bei besonders schwierigen verunreinigten Gasen können diese in an sich bekannter Weise mehrmals hintereinander mit gleichen oder verschiedenartigen Nebeln gemäß der Erfindung versetzt werden. Hierbei kann zum Zweck erhöhter Koagulation zwischen zwei Einnebelungsbereichen ein Hochspannungsfeld angeordnet werden, im übertragenen Sinne etwa in der Art, wie sie bereits für die Ausbildung von Mehrstufen-Näß-Elektrofiltern bekannt ist.

Infolge der starken Wirksamkeit der Eigenfeldkräfte des Reinigungsnebels mit einem Spektrum zwischen 0,5 und 25 Mikron ist es nach dem neuen Verfahren ausreichend, den Gasen Nebel im Gewichtsverhältnis Flüssigkeit zu Staub wie 1 :2 bis 1 : 12 zuzusetzen. Die unterschiedliche Flüssigkeitsmenge richtet sich nach dem Charakter des aus den Gasen zu entfernen- ^; den Staubes und nach den elektrischen Eigenschaften des Flüssigkeitsnebels. Bei einer diesen Eigenschaften entsprechenden Nebel dosierung sind in der abströmenden Luft keinerlei gesonderte Flüssigkeitsteilchen mehr enthalten. Diese sind nach erfolgter Sedimentation des Staubes oder Abscheidens des Staubes durch diesen gebunden, so daß eine leicht angefeuchtete Ablagerung von verhältnismäßig verfestigter Struktur entstanden ist.

Weiterhin können nach dem neuen Verfahren das zu vernebelnde Wasser oder die Flüssigkeiten in an sich bekannter Weise mit Chemikalien versetzt werden, welche eine Verstärkung der elektrischen Eigenfeldkräfte der schwebenden Nebel teile bewirken, z. B. Salze, Netzmittel, Öle od. dgl. je nach Art des Staubes oder der Verunreinigungen bzw. der späteren Verwendung des Sedimentationsgutes.

Die angehäuften Koagulationskomplexe, welche in nach dem neuen Verfahren arbeitenden Anlagen anfallen, können durch an sich bekannte Vorrichtungen aus dem Trägergas abgeschieden werden, z. B. durch Staubabscheider, Blenden, Luftfänge, Prallwände, Bürsten und Zyklone od. dgl.

Den jeweiligen örtlichen Bedürfnissen entsprechend kann das Verfahren in vertikaler, geneigter oder hori* zontaler Richtung angewendet werden, ohne daß die Wirkungsweise sich ändert.

Beispiel

Ein durch einen Strömungskanal bestimmten Querschnittes mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,7 m/Sek. strömendes Abgasgemisch trägt etwa 2 kg Flugasche pro Minute mit sich. Nach dem Verfahren wird in dieses Abgas eine Wassernebelmenge von 260 g pro Minute im Größenspektrum von 0,5 bis 25 Mikron eingeführt. Etwa 55 °/o der im Gas anwesenden Flugasche sedimentieren auf eine Strecke von etwa 2,50 m, gerechnet vom Berührungspunkt des Gases mit dem Nebel. Dieser Sedimentationsstrecke ist ein mechanischer Abscheider aus Bürsten und Blenden nachgeordnet, hinter welchem über 99 °/o der vom Gas ursprünglich mitgeführten Flugasche abgeschieden sind. Der Kraftbedarf beträgt 2 kW für die Reinigung von 15 000cbmGas.

Befindet sich die Einwirkungszone des Nebels auf die Flugasche in einem negativen Hochspannungsfeld von beispielsweise 45 000 Volt, so "ist die Strecke mit dem Maximum der Sedimentation auf die Hälfte verkürzt.

Claims

Patentansprüche:

■" 1. Verfahren zur Säuberung staubhaltiger und verunreinigter Gase durch Einwirkung von versprühtem Wasser oder Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas mit einem Nebel der Teilchengröße 0,5 bis 25 Mikron versetzt wird, dessen Schwebteile durch Wirkung elektrischer Eigenfeldkräfte die Stäube und Verunreinigungen einfangen, an sich binden und dann der Masse nach vervielfachte Koagulationsprodukte bilden, wobei die Koagulationsprodukte im wesentlichen die zugeführten Nebelmengen an sich binden.

■ 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulationswirkung der elektrischen Eigenfeldkräfte durch ein mittels einer Hochspannungselektrode erzeugtes, vom Gas-Nebel-Gemisch zu durchströmendes Hochspannungsfeld verstärkt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Gas in an sich bekannter Weise mehrmals hintereinander mit gleichen oder verschiedenartigen Nebeln versetzt wird.

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4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck erhöhter Koagulation zwischen zwei Einnebelungsbereichen ein Hochspannungsfeld angeordnet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Gasen Nebel im Gewichtsverhältnis Flüssigkeit zu Staub wie 1 :2 bis 1 :12 zugesetzt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu vernebelnde Wasser oder die Flüssigkeiten in an sich bekannter Weise mit Chemikalien versetzt werden, welche eine Verstärkung der elektrischen Eigenfeldkräfte der schwebenden Nebelteile bewirken,

z.B. Salze, Netzmittel, Öle od.dgl. je nach Art des Staubes oder der Verunreinigung bzw. der späteren Verwendung des Sedimentationsgutes.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die angehäuften Koagulationskomplexe durch an sich bekannte Vorrichtungen aus dem Trägergas abgeschieden werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 270 757, 300 589,
079, 596 591, 597 577, 826 486;

französische Patentschriften Nr. 976 551, 1 108 538; USA.-Patentschrift Nr. 2 357 355.