DE1265135B - Vorrichtung zur Abscheidung fester oder fluessiger Teilchen aus einem Gas - Google Patents

Vorrichtung zur Abscheidung fester oder fluessiger Teilchen aus einem Gas

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DE1265135B
DE1265135B DE1960S0070513 DES0070513A DE1265135B DE 1265135 B DE1265135 B DE 1265135B DE 1960S0070513 DE1960S0070513 DE 1960S0070513 DE S0070513 A DES0070513 A DE S0070513A DE 1265135 B DE1265135 B DE 1265135B
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Werner Bock
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26Drying gases or vapours

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zur Abscheidung fester oder flüssiger Teilchen aus einem Gas Es sind bereits Einrichtungen zur Abscheidung von Schwebeteilchen bekanntgeworden, bei denen in eine zylindrisch gestaltete Wirbelkammer das mit den Schwebeteilchen beladene Gas im mittleren Bereich einer Stirnfläche des Zylinders eintritt und an der entgegengesetzten Stirnfläche als Reingasstrom austritt. Dabei sind am Zylindermantel zusätzliche Gaseinführungen vorgesehen, die schräg nach unten und tangential zur Wirbelkammerwand angeordnet sind und die primär entgegen der Strömungsrichtung des staubführenden Mediums nur im mantelnahen Bereich eine Potentialströmung anregen. Über einen sogenannten »rauhen Grund« wird anschließend diese Potentialströmung in eine koaxiale und gleichsinnig umlaufende Rotationsströmung übergeführt, die im Raum innerhalb der Potentialströmung aufsteigt. Die auszuscheidenden Schwebe oder Staubteilchen, die koaxial und gleichgerichtet zur Rotationsströmung mit dem Trägermedium eingeblasen werden, werden durch die in der Potentialströmung und in der Rotationsströmung wirkenden Kräfte in einer Mischzone im Grenzbereich zwischen diesen beiden Strömungen als Staubring abgeschieden und durch geeignete Mittel in einen unter der Wirbelkammer liegenden Bunker abgeführt. Es ist aber auch möglich, auf eine axiale Einblasung des staubtragenden Mediums zu verzichten und statt dessen das zu reinigende Medium in die im Zylindermantel schräg tangential nach unten gerichteten Gaseinführungen einzublasen, so daß es mit der Potentialströmung umläuft. Die auszuscheidenden Partikeln trennen sich dann von dem tragenden Medium entweder in der Umkehrzone von der Potential- zur Rotationsströmung durch die dort auftretenden Schubkräfte, oder aber sie gelangen von der aufsteigenden Rotationsströmung in die Mischzone.
  • Zum Unterschied zu den bekannten und vielfach gebräuchlichen Zyklonen und anderen Fliehkraftentstaubern, die allein auf der Ausnutzung von Zentrifugalkräften beruhen, werden im oben beschriebenen sogenannten Drehströmungsentstauber nur zum Teil Fliehkräfte zur Anreicherung der abzutrennenden Schwebeteilchen in die Mischzone hingezogen. Während bei allen Zyklonen und Fliehkraftentstaubern die Teilchen an die Außenwandung des Entstaubers geschleudert werden, sammeln sich die Schwebeteilchen bei einem Drehströmungsentstauber in einem gewissen Abstand von der Außenwandung, ohne diese zu berühren.
  • Unter Ausnutzung des geschilderten Drehströmungsprinzips sieht die Erfindung Maßnahmen vor, um eine derartige Abscheidung mit dem Prinzip der Naßabscheidung zu vereinigen. Zur Verbesserung des Abscheidegrades wird in einem gemeinsamen Abscheideraum sowohl die geschilderte Drehströmung erzeugt und ausgenutzt als auch eine Naßabscheidung bewirkt.
  • Die Naßabscheidung ist als solche für Entstaubungszwecke bereits vielfach gebräuchlich. Dabei wird das von einem Gebläse geförderte Gas, z. B.
  • Staubluft oder Industriegas, durch einen Flüssigkeitssprühschleier hindurchgeleitet. Bei diesem Vorgang werden die feinen Schwebeteilchen und Gaspartikeln befeuchtet und gebunden. Das mit dem Staub angereicherte Abwasser kann dann in ein Absatzbecken geleitet werden, aus dem nach Entfernen des Schlammes die Sprühflüssigkeit teilweise dem Kreislauf wieder zugeführt werden kann. Um eine gute Wirksamkeit des Naßabscheiders zu erzielen, kommt es darauf an, den Sprühregen und den Vermischungsprozeß so zu beeinflussen, daß der mit auszuscheidenden Partikeln beladene Gasstrom die Befeuchtung möglichst nicht umgeht.
  • Außerdem sind Fliehkraftentstauber im Sinne von Zyklonanordnungen bekanntgeworden, bei denen eine Naßabscheidung ohne Vorhandensein eines Flüssigkeitssprühschleiers vorgenommen wird. Derartige Einrichtungen arbeiten mit einem im unteren Teil des Abscheidebehälters befindlichen Wasserbad, in das die abgetrennten Teilchen entweder unmittelbar geschleudert werden oder nach Auftreffen auf Wandungsteile gelangen. In dem Wasserbad findet dann die Einschlämmung der dort gebundenen Staubteilchen statt.
  • Demgegenüber wird eine neue Vorrichtung zur Abscheidung fester oder flüssiger Teilchen aus einem Gas vorgeschlagen, bei der die Vorrichtung aus einem zylindrischen, in eine Flüssigkeit eintauchenden Gefäß mit einem schräg von oben und tangential wirkenden Einlaßrohr für das Gas und einem konzentrischen oberen Gasauslaß besteht. Dabei ist im Übergangsteil des Gefäßes zum Auslaß in bekannter Weise konzentrisch ein Strömungskörper vorgesehen, der am unteren Ende eine Sprühdüse zur Erzeugung eines Sprühschleiers aufweist.
  • Derartige konzentrisch zur Wirbelkammer angeordnete Strömungskörper sind bei herkömmlichen Zyklonabscheidern bekannt, jedoch wirken sie dort als Drosselkörper im Bereich des Teilchenauslasses zum Bunker.
  • Je nach Art der zu reinigenden Abgase kann als Spruhflüssigkeit Wasser oder eine wässerige Lösung mit entsprechenden Chemikalienzusätzen verwendet werden.
  • An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen, wobei Fig. 1 zunächst den Aufbau in stark vereinfachter, schematischer Form veranschaulicht und F i g. 2 den Verlauf der Strömungen versinnbildlicht. In beiden Figuren sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Naßabscheider äußerlich bis auf die unteren Aufbauteile im wesentlichen zylindrisch gestaltet. Mit 1 ist dabei die eigentliche Abscheidekammer bezeichnet, die von dem zylindrischen Gehäuse 18 umgeben ist. Der untere Teil der Abscheidekammer 1 wird durch den Sprühregenbereich 2 gebildet. Zwischen diesen beiden Bereichen können ringförmige Mantelflächen 3 vorgesehen sein. Im unteren Teil des Entstaubers bildet sich ein Wasserstand aus, woran sich ein Schlammabsatzbecken mit selbsttätigem Schlammreiniger anschließt, wobei weitgehend das Wasser im Kreislauf immer wieder verwendet wird. Bei dieser Einrichtung, bei der es um die Abscheidung von Industrieabgasen geht, ist gegebenenfalls ein Chemikalienzusatz im Sprühwasser erforderlich.
  • Mit 4 ist ein Strömungskörper bezeichnet, der in seinem Innern mit der Wasserzuführung versehen ist.
  • Mit 5 ist dabei eine Sprühdosenanordnung bezeichnet, die einen Sprühregen hervorruft und die abzuscheidenden Partikeln an das Wasser bindet. Der Rohgaseintritt 6 befindet sich oberhalb seitlich an der Abscheidekammer und mündet schräg tangential ohne besonderen Übergang. Die Saugleitungen für den Rohgaseintritt sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel rund und sind mit glatten Innenflächen versehen.
  • Im oberen Teil der Abscheidekammer verjüngt sich die Wandung an der Stelle 19 in steilerer oder flacherer Weise konisch zu einem Saugrohr7, welches gleichzeitig Ausblaserohr für das Reingas ist.
  • In diesem Rohr ist ein Saugzug, z. B. ein Axiallüfter 8, eingebaut.
  • Der untere konische Teil 20 der Abscheidekammehr 18 dient als Schlammsammelbehälter9. Gleichzeitig stellt er den Verbindungsraum zwischen Abscheidekammer und Absatzbecken 10 dar. Die Säuberung des Beckens wird mittels eines selbsttätig arbeitenden Schlammräumers 11 durchgeführt. Durch Umwälzen des Wassers in ein Klärbecken 12 kann das Wasser aus einem Vorratsbehälter 13 wieder verwendet werden. Ein geringer Fris chwass erzus atz durch die Leitung 14 kann hier erforderlich sein.
  • Da ein Wasserverlust durch die ausgeschiedenen Schlammbestandteile eintritt, muß der Wasserspiegel im Vorratsbehälter durch geregelte Frischwasserzufuhr mittels eines Schwimmers 15 auf einem konstanten Wasserstand gehalten werden. Mit 16 ist eine Förderpumpe für den Sprühregen bezeichnet. Diese Pumpe ist für die benötigte Wassermenge ausgelegt.
  • Die mit 17 bezeichnete Impfstelle dient der Zufuhr von Chemikalien, die durch eine Dosierpumpe 48 zugeführt werden.
  • In F i g. 2 ist der Verlauf der Strömung näher versinnbildlicht. Der Naßabscheider arbeitet im Unterdruck, was sich für die Naßabscheidung als besonders vorteilhaft auswirkt. Auf diese Weise geht der Strömungsablauf zügiger vonstatten. Auf Grund des Unterdruckes im Abscheideraum wird sich, wie F i g. 2 zeigt, der Wasserspiegel in der Abscheidekammer etwas anheben. Dieser Vorgang gleicht sich aber wieder aus, weil eine Wasservorlage im Absatzbecken vorhanden ist.
  • Der Naßentstaubungsvorgang setzt sich aus der Bindung der abzuscheidenden Partikeln an Wasserteilchen oder andere Flüssigkeitsteilchen einerseits und aus den Einwirkungen kombinierter Strömungen andererseits zusammen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann man mit einer an sich hohen Strömungsgeschwindigkeit arbeiten, wodurch ein guter Gesamtentstaubungsgrad erreicht wird. Wichtig ist dabei, daß das zuzuführende Rohgas durch glatte Rohrleitungen zum Naßabscheider strömt und der Winkel der schräg tangentialen Einführung so gewählt wird, daß sich die Drehströmung in dem dargestellten Sinn vollzieht.
  • Durch die dem Rohgasstrom aufgezwungene Bahn, die aus der schräg tangential nach unten gerichteten Anordnung des Rohgaseintritts 6 resultiert, und durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Rohgasstromes kommt es zur Ausbildung der Rotationsströmung 29, die in einer schraubenlinienförmigen Bahn nach unten verläuft. Innerhalb dieser Zone findet eine erste Abscheidung statt, vor allem beim Übergang der abwärts gerichteten Wendel der Potentialströmung 29 in die aufwärts gerichtete Wendel 21 in Form einer Potentialströmung am Ort 30 des »rauhen Grundes« dicht auf dem Flüssigkeitsspiegel. Die abzuscheidenden Partikeln sind hier schon weitgehend an Wasserteilchen gebunden, wobei die spezifisch schwereren Tröpfchen bei diesem Übergang der Strömung nicht mehr hinreichend folgen können und somit mehr und mehr zurückbleiben, so daß sie in das Wasser geschleudert und dort festgehalten werden. Ebenso werden auch Abscheideteilchen, die nicht vom Sprühregen direkt erfaßt werden, abgetrennt und nachträglich durch den Sprühregen befeuchtet und fortgeschwemmt, ehe sie sich zu einem Staubring vereinigen können.
  • Die aufwärts gerichtete Bahn der Wendel 21 gelangt nun in die Nähe der Unterseite des Strömungskörpers 4, wo die Sprühdüsenanordnung 5 einerseits als »hohler Grund« wirksam ist, andererseits das hier austretende Wasser sich dem aufsteigenden Strom als breit gefächerter Strahl entgegenbewegt, so daß hier möglicherweise eine Reflexion der Wendel 21 stattfindet. Dann erfolgt durch diese Spiegelung ein Übergang in eine zweite Potentialströmung 22, und bei diesem Strömungswechsel tritt abermals ein starker Abscheidungseffekt auf. Größtenteils werden die abgeschiedenen Partikeln auch hier durch den Flüssigkeitsstrom sogleich abgeführt.
  • Der nicht gespiegelte Teil der aufsteigenden Wendel oder - bei hier noch nicht zustande kommender Reflexion - die gesamte Wendel 21 gelangt nun in den durch die Mantelfläche 3 verengten Raum, der infolge der zunächst zunehmenden Dicke des Strömungskörpers 4 sich stetig weiter verengt. Auch dort, wo nach oben hin die Dicke des Strömungskörpers 4 wieder abnimmt, bewirkt die konische Verjüngung 19 der Außenwandung ein laufendes Verengen des wirksamen Querschnittes. Die aufsteigende Wendel wird daher in eine sich radial stetig verengende kegelförmige Strömungsbahn 23 übergeführt. Die dabei auftretenden Relativkräfte rufen wiederum einen außerordentlich wirksamen Abscheideeffekt hervor, wobei der Flüssigkeits-Sprühschleier auch hier für einen sofortigen Abtransport der abgeschiedenen Partikeln sorgt.
  • Hierzu kommt es darauf an, den Sprühschleier weit genug aufzufächern, um den Bereich der kegelförmig verlaufenden Strömungsbahn 23 noch ausreichend lerfassen zu können. Gegebenenfalls kann der Strömungskörper 4 auch weiter oben angeordnet sein, wobei dann die ihm zugewandten Mantelflächen3, ähnlich den Wandungsteilen 19 ausgebildet, sich bereits unterhalb des Strömungskörpers 4 verjüngen, so daß dadurch eine zunehmende Verengung des Raumes gewahrt bleibt. Der durch die Sprühdüsenanordnung 5 gebildete »hohle Grund« an der Unterseite des Strömungskörpers 4 kann dann in der oben geschilderten Weise gegebenenfalls wieder einen Übergang in eine abwärts gerichtete Potentialströmung 22 mit starker Abscheidewirkung zur Folge haben.
  • Schließlich verläßt das gereinigte Gas längs der Strömungsbahn 24 den Abscheideraum und wird durch den Axiallüfter 8 abgezogen. Das Reingas 32 verläßt dann das Ausblaserohr.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Abscheidung fester oder flüssiger Teilchen aus einem Gas, bestehend aus einem zylindrischen, in eine Flüssigkeit eintauchenden Gefäß mit einem schräg von oben und tangential wirkenden Einlaßrohr für das Gas und einem konzentrischen oberen Gasauslaßrohr, d a -durch gekennzeichnet, daß im Übergangsteil des Gefäßes (18) zum Auslaß (7) in bekannter Weise konzentrisch ein Strömungskörper (4) vorgesehen ist, der am unteren Ende eine Sprühdüse(5) zur Erzeugung eines Sprühschleiers aufweist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (4) einen oder mehrere Hohlräume aufweist und daß er insbesondere an seiner Unterseite hohl ausgebildet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß seitlich oder unterhalb des Strömungskörpers (4) eine nach oben hin vorzugsweise konisch verlaufende Einengung (19) des Abscheideraumes (1) vorgesehen ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 904261, 850593, 695 632; französische Patentschrift Nr. 1 096 283; britische Patentschrift Nr. 422 865; USA.-Patentschriften Nr. 1 754 126, 1 734677.
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