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Vorrichtung zum Abscheiden von flüssigen oder festen Teilchen aus
Gasen Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Abscheiden von flüssigen
oder festen Teilchen aus Gasen, welche aus einer Hauptleitung zum Heranführen des
Gases von oben, einer Sammelleitung, aus der das gereinigte Gas nach oben abgeführt
wird, und einer Abfuhrleitung bestehen, mit der die Verunreinigungen nach unten
weggeführt werden, wobei die Hauptleitung über eine Vielzahl von über ihre Länge
verteilten Öffnungen mit der Sammelleitung in Verbindung steht.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht der Nachteil,
daß das zu reinigende Gas während des gesamten Reinigungsprozesses praktisch mit
gleicher Geschwindigkeit durch die Vorrichtung strömt. Hierdurch ist es nicht möglich,
das Gas vollständig von Verunreinigungen zu befreien; vielmehr wird stets ein nicht
gereinigter Reststrom aus der Vorrichtung austreten. Die in diesen Vorrichtungen
vorgesehenen Abscheidplatten od. dgl. reichen nicht aus, das Gas vollständig von
flüssigen oder festen Teilchen zu befreien.
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In anderen bekannten Vorrichtungen zum Reinigen von Gasen werden
die Tropfen oder die festen Teilchen aus dem Gasstrom ausgeschleudert, wie das z.
B. in Zyklonen oder Wirbelkammern der Fall ist.
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Bei diesen Vorrichtungen besteht jedoch der Nachteil, daß in den aus
ihnen austretenden Gasströmen Flüssigkeitstropfen und/oder Feststoffteilchen zurückbleiben.
Diese Nachteile versucht man zu beheben, indem man beispielsweise Vielfachzyklone
oder Serienwirbelkammern anwendet, die von dem zu reinigenden Gas durchströmt werden.
Dadurch wird die erforderliche Anlage jedoch kompliziert und äußerst kostspielig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache Vorrichtung
zum Abscheiden von flüssigen oder festen Teilchen aus Gasen zu schaffen, die ein
weitgehendes Abscheiden der in einem Gasstrom enthaltenen Flüssigkeitstropfen und/oder
Feststoffteilchen ermöglicht und dabei sogar die mit Zyklonen erreichbaren Resultate
übertrifft.
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Die Wirkung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung beruht
darauf, daß Gasteilströme aus einem rasch strömenden Gasstrom abgezweigt werden,
der flüssige oder feste Teilchen enthält. Dieses Abzweigen erfolgt in einer Weise,
daß die flüssigen und/oder festen Teilchen in dem Hauptstrom verbleiben, da ihre
Bewegungsenergie größer als die des sie umgebenden Gases ist, wodurch sie an den
Abzweigstellen nicht abgelenkt werden. Die abgezweigten Gasströme sind somit von
flüssigen und/ oder festen Teilchen befreit, während die Strömungs-
geschwindigkeit
des Hauptgasstromes nach jeder Abzweigung verringert wird. Vom Hauptgasstrom werden
Teilgasströme so lange abgezweigt, bis der verbleibende Hauptgasstrom eine so geringe
Geschwindigkeit erhalten hat, daß er die flüssigen und/oder festen Teilchen nicht
mehr mitführen kann. Die Wirkung der vorgeschlagenen Vorrichtung ist von dem Gasdruck
und von der Gasgeschwindigkeit unabhängig. Versuche mit Naßdampf haben nachgewiesen,
daß die zum Mitführen von flüssigen und festen Teilchen unzulängliche Geschwindigkeit
des Hauptstromes meistens unter 50 cm pro Sekunde liegt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Vorrichtung zum Abscheiden
von flüssigen oder festen Teilchen aus Gasen derart auszubilden, daß die Öffnungen
in der Hauptleitung durch in einem Winkel zur Hauptleitung liegende Abzweigleitungen
mit der Sammelleitung für das gereinigte Gas verbunden sind, wobei diejenige Leitung,
die dem Einlaß der Hauptleitung am nächsten liegt, an einer Stelle der Sammelleitung
mündet, welche dem Auslaß der Sammelleitung an nächsten liegt, und die anderen Leitungen
entsprechend daneben angeordnet sind, und daß die Hauptleitung an ihrem anderen
Ende, das auch der niedrigste Punkt der Vorrichtung ist, in die Abfuhrleitung für
die Verunreinigungen übergeht und einen Verschluß aufweist.
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Dadurch erreicht man, daß der die flüssigen und die festen Teilchen
enthaltende Hauptgasstrom etwa
am unteren Ende der Vorrichtung eine
derart geringe Geschwindigkeit besitzt, daß die Teilchen aus ihm ausfallen. Diese
Ausscheidungen können dann über den Verschluß von Zeit zu Zeit abgelassen werden,
ohne daß ein Gasstrom aus der Vorrichtung austritt. Das gereinigte Gas selbst wird
am oberen Ende der Vorrichtung abgeführt.
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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung hat die Hauptleitung
beispielsweise gebogene Form, während die Abzweigleitungen von der Hauptleitung
an in der Innenkurve der Hauptleitung liegenden Stellen abzweigen. Ferner sind in
der Sammelleitung zwischen den Mündungsstellen der Abzweigleitungen oder am Beginn
der Abzweigleitungen den Durchlaßquerschnitt verengende Elemente angeordnet.
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Diese verhindern, daß an den Wänden der Hauptleitung abgebremste flüssige
und feste Teilchen in die Abzweigleitungen gelangen können.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der vorgeschlagenen Vorrichtung im Längsschnitt dargestellt, bei der die Gashauptleitung
mit der Sammelleitung für das gereinigte Gas über mehrere Abzweigleitungen verbunden
ist.
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In der Zeichnung ist eine Zufuhrleitung 1 zum Heranführen von Naßdampf,
z. B. von einem Dampfkessel, dargestellt. Eine Hauptdampfleitung 2 wird von dem
Naßdampf durchströmt, und es werden aus ihr Seitenströme durch eine Anzahl von Abzweigleitungen
3 abgezweigt. Der in diesen Leitungen 3 strömende Dampf ist von Flüssigkeitstropfen
befreit. Zungen 4 sollen die Flüssigkeitstropfen in der Hauptleitung außer Bereich
der Leitungen 3 halten.
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Auch ohne diese Zungen oder Abschrägungen oder Biegungen erzeugt die
Vorrichtung mit einem überraschenden Effekt Trockendampf. Die Leitungen 3 und die
Hauptleitung 2 münden in eine Sammelleitung 5. Unten in der Sammelleitung 5 nahe
dem Punkt, an dem die Hauptleitung 2 in die Leitung 5 mündet, ist für Verunreinigungen
eine Abfuhrleitung 6 mit einem Verschluß 7 angeordnet. Der Trockendampf entweicht
über die Sammelleitung 5 nach der Leitung 8. Gegebenenfalls können in der Sammelleitung
5 noch ein oder mehrere den Durchlaß verengende Elemente 9 zwischen den Zweigmündungen
in den Sammelleitungen oder in den Abzweigleitungen 3 oder in der Hauptleitung 2
angeordnet werden.
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Der überraschende Effekt der beschriebenen Vorrichtung zeigt sich
z. B., wenn in den Naßdampf eine Sodalösung dispergiert wird. Uber den Verschluß
7 kann man Flüssigkeit ablassen und darin mit Phenolphthalein das Soda nachweisen,
weil die abgelassene Flüssigkeit durch ihre alkalische Reaktion das Phenolphthalein
rot färbt, mit anderen Worten, die Flüssigkeitstropfen werden mit dem Hauptstrom
der Ablaßleitung 6 zugeführt. Der Leitung 8 entnommene Dampfproben vermögen hingegen
nicht Phenolphthalein rot zufärben, weil sie keine Flüssigkeitstropfen enthalten.
Der hier austretende Dampf ist somit völlig trocken und von den ursprünglich in
ihm vorhandenen Flüssigkeitstropfen befreit.
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Aus Versuchen an Zyklonen und Wirbelkammern ergab sich immer, daß
in den in diesen Vorrichtungen behandelten Gasen, nachdem diese vorher mit einer
Sodalösung in Tropfenform beladen wurden, durch Phenolphthalein noch eine Rotfärbung
entstand.
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In verschiedenen Fällen kann man mit einer einzigen Abzweigleitung
3 auskommen, aber es hat sich gezeigt, daß die besten Resultate erzielt wurden,
wenn eine Vielzahl dieser Abzweigungen angewendet wird. Zumal bei Leitungen mit
großem Durchmesser, wie sie z. B. beim Abfangen von Flugasche und bei Absauganlagen
für Holzsägereien usw. angewendet werden, ist es wichtig, den Zweigströmen eine
niedrige Geschwindigkeit zu geben. Die Zahl der Zweigströme kann variieren. Vorzugsweise
wird immer derart abgezweigt, daß der Hauptstrom z. B. halbiert wird oder, z. B.
beim Flugascheabfangen, geviertelt wird. Geht man beim Halbieren von einem Gasstrom
mit Anfangsgeschwindigkeit 16 m pro Sekunde aus, so ist dieser nach der ersten Abzweigung
in zwei Ströme mit 8 m pro Sekunde geteilt, nach der zweiten Abzweigung in Ströme
mit 4 m pro Sekunde und nach der dritten Abzweigung in Ströme mit 2 m pro Sekunde
usw., wenn die Querschnitte der Zweigleitungen den Querschnitten der Hauptleitung
gleich sind.
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Dem braucht jedoch nicht immer so zu sein.
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Durch Anwendung von Zweigleitungen mit einem anderen Durchmesser als
der Hauptleitung, z. B. mit größerem Durchmesser, verzögert sich die Geschwindigkeit
des Gasstromes in den Zweigleitungen in bezug auf die des Hauptstromes in größerem
Maße, was den Effekt günstig beeinflußt. Auch gehört die Anwendung von Zweigleitungen
mit geringerem Durchmesser als der der Hauptleitungen zu den Möglichkeiten, noch
eine leidliche Ausscheidung der Verunreinigungen zu erhalten. Weiter können die
Durchmesser der Zweigleitungen auch unter sich verschieden sein. Der Durchmesser
der Hauptleitung kann immer gleich bleiben oder sich über die Länge der Leitung
ändern. Die Abzweigleitungen 3 münden in eine Sammelleitung, in welche auch die
Hauptleitung mündet. Die Leitungen 3 brauchen nicht waagerecht angeordnet zu werden,
sondern können im Winkel zur Horizontalebene stehen, z. B. derart, daß das niedrigste
Ende der Abzweigleitungen in die Hauptleitung und das andere höher liegende Ende
der Abzweigleitungen in die Sammelleitung mündet.
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Sollten bei dieser Anordnung somit infolge irgendeiner Betriebsstörung
doch noch Flüssigkeitstropfen und/oder Feststoffteilchen in die Abzweigleitungen
gelangen, so fallen diese wieder in die Hauptgasleitung zurück. Auch kann es seinen
Nutzen haben, wenn z. B. nur eine oder eine beschränkte Zahl der Abzweigleitungen
von der Horizontallage abweicht.
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Diese Abzweigleitungen und die Sammelleitung und die Hauptleitung
können zur Förderung der gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten in der Hauptleitung
und in den Abzweigleitungen mit einem oder mehreren den Durchlaß verengenden Elementen
versehen werden. Auch können die Durchlässe der Sammelleitung zwischen den in sie
führenden Mündungen der Abzweigleitungen verengt oder erweitert sein. An der Stelle,
an der die Abzweigleitungen an die Hauptleitungen angeschlossen sind, können Abschirmplatten,
Klappen, Siebe oder Zungen an der Oberseite einer oder mehrerer dieser Abzweigleitungen
angeordnet sein. Solche Elemente verhindern, daß über die Wand der Hauptleitung
an der Seite der Abzweigung ankommende Flüssigkeitstropfen und/oder Feststoffteilchen
in die Abzweigungen gelangen. Weiter kann die Unterseite der Abzweigleitungen nahe
der Mündung der Hauptleitung
schräg oder gerundet verlaufen, was
eine Rückfuhr der von dem Normalweg abgewichenen Flüssigkeitstropfen und/oder Feststoffteilchen
in die Hauptleitung fördert. Die abgetrennte Flüssigkeit und/oder Feststoffe werden
vorzugsweise an dem niedrigsten Punkt aus der Vorrichtung entfernt. Weiter können
mehrere Hauptleitungen angewendet werden, die selbst und über eine beliebige Zahl
von Abzweigleitungen in eine oder mehrere Sammelleitungen münden. Die Hauptleitung
verläuft vorzugsweise in gebogener Form zu der Sammelleitung, während die Sammelleitung
in diesem Falle gerade verlaufen kann. Notwendig ist das nicht. So kann z. B. die
Hauptleitung auch, ebenso wie die Sammelleitung, gerade verlaufen; bei geradem Verlauf
der Hauptleitung kann die Sammelleitung gebogen sein.