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Die Erfindung betrifft einen Naßreiniger für staubhaltige Gase, insbesondere
Gichtgase eines Hochofens, mit einer nahe den Sprühvorrichtungen angeordneten Drosselvorrichtung,
die zur Berücksichtigung veränderlicher Gasmengen pro Zeiteinheit mittels selbsttätiger
Steuerung durch Druckmeßgeräte nach Maßgabe des sich an ihr ergebenden Differenzdrucks
einstellbar ist.
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Ein aus der britischen Patentschrift 764429 bekannter Naßreiniger
dieser Art für staubhaltige Gase benutzt als Drosselvorrichtung eine Venturi-Düse
bzw. ein Venturi-Rohr, dessen Durchtrittsquerschnitt durch verschwenkbar angeordnete
Leitbleche veränderlich einstellbar ist. Dabei können Druckmeßgeräte die Steuervorrichtung
des Durchtrittsquerschnitts so beeinflussen, daß die Strömungsgeschwindigkeit pro
Flächeneinheit dieses Querschnitts im wesentlichen konstant bleibt, obwohl die Gasquelle
unterschiedliche Gasmengen pro Zeiteinheit verlassen.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß in einer Gasreinigungsvorrichtung,
in der zur Berücksichtigung veränderlicher Gasmengen pro Zeiteinheit nur ein einziges
Drosselglied vorgesehen ist und dieses Drosselglied nur von einer einzigen Regelgröße,
z. B. nur vom Druckgefälle der Drosselvorrichtung her, gesteuert wird, keine optimalen
Bedingungen für die Gasreinigung herrschen. Wird nämlich z. B. zwecks Konstanthaltens
der Strömungsgeschwindigkeit des Gases das Druckgefälle vom Eintritt bis zum engsten
Querschnitt des Venturirohrs konstant gehalten, so ändert sich gleichwohl der Gasdruck
bzw. Gasrückdruck unmittelbar vor dem Eintritt in das Venturirohr. Es wurde aber
gefunden, daß es nur einen Rückdruck unmittelbar vor der Drosselvorrichtung gibt,
bei dem die Gasreinigungsvorrichtung am günstigsten arbeitet, daß aber das bekannte
Konstanthalten der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselvorrichtung diesen
Rückdruck abhängig von der pro Zeiteinheit anfallenden Gasmenge auch dann unvorteilhaft
ändert, wenn dazu das Druckgefälle in der Gasreinigungsvorrichtung abhängig von
dem vor ihr und in oder hinter ihr herrschenden Druck durch Drosselglieder geregelt
wird. Überdies weist das bekannte Venturirohr auf Grund seiner besonderen Konstruktion
einen sehr hohen Druckverlust auf. Insgesamt ist also die Wirksamkeit (Entstaubungsgrad)
der bekannten Gasreinigungsvorrichtung gering und erfordert die Nachschaltung zusätzlicher
Entstaubungseinrichtungen.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile des vorstehend beschriebenen und
ähnlicher Naßreiniger für staubhaltige Gase stellt bereits ein nicht zum Stande
der Technik gehörender Vorschlag (älteres Patent 1 188560) für einen Naßabscheider
in einer Rohrleitung, in der im oberen Teil einer vertikalen Rohrstärke von gleichbleibendem
Querschnitt eine Einrichtung zur Zuführung und Verteilung einer Flüssigkeit im Gleichstrom
mit dem staubhaltigen Gasstrom angeordnet ist, die Aufgabe, an Stelle eines sogenannten
Venturiwäschers der vorgenannten Art eine Vorrichtung zu schaffen, die eine äußerst
einfache Konstruktion mit einer guten Regelbarkeit aufweist und mit der eine hohe
Prozentausbeute an Partikelchen mit verschiedenen Geschwindigkeiten des Gasstroms
und bei verschiedener Belastung mit Partikelchen erreichbar ist, auch bei besonders
niedrigem Druckverlust. Außerdem soll nach dem früheren Vorschlag die
Änderung des
Druckverlusts als Basis für die Regelung der Vorrichtung benutzt werden.
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Die spezielle Aufgabenstellung geht im übrigen von der allgemeineren,
bekannten Aufgabe aus, daß beim Reinigen von Feuerungen in Dampfanlagen oder beim
Öffnen von Ofentüren zum Chargieren oder beim Ändern der Prozeßführung in einer
chemischen Anlage in den abgeführten Gasmengen große Unterschiede und somit große
Geschwindigkeitsänderungen in den Leitungen auftreten, während auch die Menge an
verunreinigten Partikelchen erhebliche Anderungen erfahren kann. In diesem Zusammenhang
hat es sich nach dem Stand der Technik gezeigt, daß Naßabscheider bekannter Bauarten
sich diesen Geschwindigkeitsänderungen nur sehr begrenzt anpassen, wie am Beispiel
des bekannten Venturiwäschers bereits ausgeführt wurde. Da bei den bekannten Naßreinigern
in der Regel die Anordnung der Zerstäuber bei einer Änderung der Geschwindigkeit
des Gasstroms nicht geändert wird, wird ein angestrebter Ausgleich zwischen einem
minimalen Druckverlust und einer maximalen Prozentausbeute an Partikelchen nur bei
einer ganz bestimmten Geschwindigkeit des Gases erreicht.
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Nach dem erwähnten Vorschlag wird die genannte spezielle Aufgabe
dadurch gelöst, daß am oberen Ende einer vertikalen Rohrstrecke des Naßreinigers,
in die die Gaszuführungsleitung mündet, die Einrichtung zum Zuführen und Verteilen
einer Flüssigkeit in dem staubhaltigen Gasstrom aus einem an sich bekannten Düsenrahmen
hergestellt ist, der aus einer zur Bildung einer geschlossenen, frei fallenden Flüssigkeitsschürze
geeigneten Düse besteht und dessen lichter Querschnitt dem Querschnitt der Gaszuführungsleitung
an der Gaseintrittsstelle in den Rahmen entspricht.
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Nur in Kombination mit dieser Lösung der genannten speziellen Aufgabe
ist hierbei auch noch vorgeschlagen, unterhalb des Düsenrahmens in der Rohrleitung
eine Blende anzubringen, die mit an sich bekannten Mitteln derart regelbar sein
kann, daß der Druckverlust des Gasstroms über der Blende nahezu konstant gehalten
werden kann.
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Ausgehend von der eingangs genannten Merkmalkombination des skizzierten
Vorschlags liegt auch der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den in vielen Fällen,
insbesondere bei Gichtgasen eines Hochofens, auftretenden starken Schwankungen der
zu reinigenden Gasmengen Rechnung zu tragen und dennoch bei einfacher konstruktiver
Gestaltung nur einen geringen Druckverlust und einen hohen Zerstäubungsgrad im Naßreiniger
zu erzielen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht indessen die Erfindung einen anderen
Weg, bei dem die Mängel der bekannten Naßreiniger durch die Bildung einer geschlossenen,
frei fallenden Flüssigkeitsschürze mittels eines Düsenrahmens behoben werden sollen,
dessen lichter Querschnitt dem der Rohrleitung an der Gaseintrittsstelle in den
Rahmen entspricht, wobei in der Ausführung lediglich eine selbsttätig regelbare
Blende vorgesehen ist. Es ist in dem älteren Patent auch beschrieben, aber nicht
beansprucht, daß die Blende sowohl durch eine Druckmessung im Gaskanal regelbar
ist als auch durch eine Druckänderung an der Gasquelle beeinflußt wird.
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Abweichend von dem gekennzeichneten Lösungsgedanken des älteren Patents
ist die Lösung des Erfindungsproblems bei einem Naßreiniger der eingangs genannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung
aus mehreren,
in Strömungsrichtung des Gases hintereinander angeordneten Blenden besteht und daß
lediglich der Durchtrittsquerschnitt an der ersten Blende über den Differenzdruck
vor und hinter der Drosselvorrichtung, der Durchtrittsquerschnitt mindestens einer
der folgenden Blenden aber durch eine bzw. je eine gesonderte, auf Druckänderung
an der Gasquelle ansprechende Steuereinrichtung selbsttätig einstellbar ist.
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Die Erfindung und der patentbegründende Unterschied sowohl gegenüber
dem bekannten Stand der Technik als auch gegenüber dem älteren Patent 1 188560 beruhen
somit auf der Anwendung der Erkenntnis, daß es zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades
der Gasreinigungsvorrichtung notwendig ist, nicht nur die Druckdifferenz vor und
hinter der Gasreinigungsvorrichtung unabhängig von den pro Zeiteinheit von der Gasquelle
her zuströmenden Gasmengen auf einen konstanten Wert zu regeln, sondern auch den
Eintrittsdruck unmittelbar vor der Gasreinigungsvorrichtung zusätzlich zu der darin
erzeugten Druckdifferenz auf Konstanz zu regeln. Als erwünschter Nebeneffekt ergibt
sich somit, daß zugleich mit dem Eintrittsdruck vor der Drosselvorrichtung auch
der entsprechende Rückdruck an der Gasquelle konstant gehalten wird. Das schafft,
insbesondere dann, wenn ein Hochofen als Gasquelle dient, die vorteilhafte Möglichkeit,
den Hochofen unter einem vorgegebenen Überdruck (z. B. Hochdruckhochofen) unabhängig
von den Schwankungen der erzeugten Gichtgasmengen zu betreiben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der
zur Gasquelle führenden Verbindungsleitung der Steuereinrichtungen der nachgeschalteten
Blenden ein Regler angebracht, der auf den Druck an der Gasquelle anspricht.
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Es ist vorteilhaft, die Drosselvorrichtung des erfindungsgemäßen
Naßreinigers derart auszubilden, daß die erste Blende der Drosselvorrichtung und/oder
jede der ihr in Reihe nachgeschalteten Blenden an sich bekannte gegeneinander verschiebbare
Platten aufweisen, die zwischen sich eine rechteckige Gasdurchtrittsöffnung von
größerer Länge als Breite bilden.
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Zur Erhöhung des Entstaubungsgrades sind zweckmäßigerweise die nachgeschalteten
Blenden mit zusätzlichen Sprühvorrichtungen versehen.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 schematisch die Ausbildung und Anordnung
der Erfindung (ohne die nachgeschalteten Blenden der Drosselvorrichtung) in einer
Gichtgasreinigungsanlage, F i g. 2 in größerem Maßstab einen waagerechten Schnitt
durch die in einer Rohrleitung mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehene Drosselvorrichtung,
F i g. 3 eine der F i g. 1 in etwa entsprechende Darstellung unter Einbeziehung
der nachgeschalteten Blenden der Drosselvorrichtung.
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Eine Gasquelle, der zu reinigendes staubhaltiges Gas entströmt, z.
B. die Gicht eines Hochofens 1, ist über eine Leitung 2 an einen Staubabscheider
4 angeschlossen. Die im Staubabscheider vorgereinigten Gase gelangen über eine Leitung
6 in den im wesentlichen senkrecht angeordneten Leitungsabschnitt 5, in dem die
erfindungsgemäße Drosselvorrichtung zur Naßreinigung der Gase vorgesehen ist. Aus
dem Leitungsabschnitt 5 strömen die naßgereinigten Gase in
einen Wasserabscheider
7 und verlassen diesen über einen Auslaß 8. Der Auslaß 8 kann (Fig. 3) mit einem
Gaskühler 48 zur Kühlung und Speicherung des Gases vor seiner weiteren Verwendung
in Verbindung stehen.
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Der senkrechte Leitungsabschnitt 5 ist zwischen dem Staubabscheider
4 und dem Wasserabscheider 7 mittels Flanschen 9 und 10 mit der Leitung 6 bzw. mit
der (nicht bezeichneten) Zuleitung zum Wasserabscheider 7 verbunden. In dem Leitungsabschnitt
5 sind im Bereich einer ersten als Blende 13 ausgebildeten Drosselstelle zwei halbkreisförmige
Platten derart im Abstand voneinander angeordnet, daß zwischen ihnen eine Öffnung
20 vorhanden ist, deren Länge 14 größer ist als deren Breite 15, wobei die Breite
über die ganze Länge der Öffnung konstant ist.
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Wie dargestellt, ist die Öffnung vorzugsweise rechteckig und besitzt
anfänglich eine Länge 14, die zweimal so groß ist wie die Breite 15.
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Das flüssige Waschmedium wird in dem Leitungsabschnitt 5 oberhalb
der Platten 11 und 12 und der öffnung 20 mittels Sprühköpfen 16 eingeführt, die
über Rohre 17 gespeist werden.
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Der Durchtrittsquerschnitt der Blende 13 ist mittels zweier einander
gegenüberliegend angeordneter verschiebbarer Platten 19 einstellbar. Die beiden
Platten 19 sind über die Öffnung 20 aufeinander zu und voneinander weg bewegbar
gelagert, so daß die Länge der Durchtrittsöffnung 20 verringert bzw. vergrößert
werden kann. Zur Verschiebung ist jede der beiden Platten 19 mit je einem hydraulischen
Zylinder 22 versehen, der derart betätigbar ist, daß die Platten 19 den Durchtrittsquerschnitt
der Öffnung 20 durch und nach Maßgabe der Änderungen der Geschwindigkeit der Gasströmung
vom Ofen her so ändern, daß trotz Änderungen in dem Volumen des pro Zeiteinheit
aus der Gasquelle zuströmenden Gases an der Blende das gleiche Druckgefälle aufrechterhalten
wird.
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Die Gleitplatten 19 können bis zur Mittellinie des Leitungsabschnitts
5 vorgeschoben werden, so daß sie in dieser Stellung die Durchtrittsöffnung 20 vollständig
schließen und der Gasstrom vollständig unterbrochen ist. Die Öffnung 20 ist längs
ihrer längsseitigen Begrenzungskanten mit Lagerflächen 23 für die Platten 19 ausgestattet.
Um in der Schließstellung der Schieberplatten 19 eine vollständige Abdichtung der
Durchtrittsöffnung 20 zu erzielen, kann mittels der Sprühköpfe 16 fortgesetzt Waschflüssigkeit
zugeführt werden, so daß eine bis zu einer nicht gezeigten in der Wandung des Leitungsabschnitts
5 vorgesehenen Oberlaufdichtung reichende Flüssigkeitssäule entsteht.
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Die vorstehend beschriebene Drossel anordnung kann selbstverständlich
auch bei entsprechenden Abänderungen in einem Leitungsabschnitt mit rechteckigem
Querschnitt vorgesehen werden.
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Die Schieberplatten 19 werden automatisch mittels der Arbeitszylinder
22 von kraftgesteuerten Einrichtungen betätigt, die auf Änderungen der Geschwindigkeit
des der Blende 13 zuströmenden Gases so ansprechen, daß sie in der Drosselvorrichtung
für alle Strömungsgeschwindigkeiten des pro Zeiteinheit aus der Gasquelle 1 strömenden
Gases automatisch ein vorbestimmtes Druckgefälle aufrechterhalten. Zu diesem Zweck
werden übliche Steuervorrichtungen 24 verwendet, die durch und nach Maßgabe von
Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des der Gasquelle entströmenden Gases
so betätigbar sind, daß
sie die Kolben der Arbeitszylinder 22 zur
Steuerung des Druckgefälles in der Drosselvorrichtung und nach Maßgabe von Änderungen
der Geschwindigkeit des von der Gasquelle zur Blende 13 strömenden Gases antreiben.
Eine solche Steuervorrichtung 24 für die Blende 13 steht mit einer bekannten Betätigungseinrichtung
25 in Wirkverbindung, wobei die Betätigungseinrichtung 25 auf die Kolben der Arbeitszylinder
22 derart einwirkt, daß die Platten 19 in der Richtung und in dem Maße verschoben
werden, daß infolge der jeweiligen Stellung der Platten 19 der Blende 13 ein konstantes
Druckgefälle in der Drosselvorrichtung gewährleistet ist, und zwar unabhängig von
der Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des der Gasquelle 1 entströmenden Gases.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt die Steuervorrichtung 24 Impuisleitungen
26, 27, die von Stellen in der Hauptleitung, und zwar von dem Staubabscheider 4
und von dem Wasserabscheider 7, zu den beiden gegenüberliegenden Seiten einer Membran
28 führen. Die Membran steuert eine Betätigungseinrichtung 25, die über ein Düsenrohr
29 ein hydraulisches Leitungssystem 30, 40 zur Umkehrung der Strömungsrichtung des
hydraulischen Arbeitsmediums steuert.
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Das System weist, wie ersichtlich, ein Hebelsystem 31, eine Gegenfeder
32, einen Ölvorrat 34 für das Düsenrohr 29, ein Entlastungsventil 35, einen Motor
36, eine Pumpe 37 und einen Tank 38 auf. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des der
Gasquelle entströmenden Gases abnimmt, betätigt die von dem Wasserabscheider7 herkommende
Impulsleitung 26 das Düsenrohr 29 derart, daß Öl in die Leitung 40 ein-und aus der
Leitung 30 abfließt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zunimmt, betätigt
die von dem Staubabscheider 4 herkommende Impulsleitung 27 das Düsenrohr 29 derart,
daß Öl in die Leitung 30 ein- und aus der Leitung 40 abfließt Wenn in der Leitung
40 Öl zu den Zylindern 22 hinfließt, werden die Platten 19 geschlossen; fließt in
der Leitung 30 Öl zu den Zylindern 22, dann werden die Platten 19 geöffnet. Durch
eine Verbindungsleitung 39 wird ermöglicht, daß sich die Platten in Übereinstimmung
miteinander aufeinander zu oder voneinander weg bewegen.
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Bei der Gasreinigung unter Verwendung eines Naßreinigers gemäß Fig.
3 kann das Druckgefälle an der Blende 13 in der Größenordnung von etwa 0,14 kg/cm2
liegen. Zum weiteren Reinigen und gleichzeitig zum Regeln des Rückdrucks an der
Gasquelle 1 werden der Blende 13 Hilfsblenden 44, 45, 46 in Reihe nachgeschaltet.
Die Durchtrittsöffnung jeder der Hilfsblenden ist, in gleicher Weise wie es im Zusammenhang
mit der Blende 13 beschrieben wurde, mittels Schieberplatten 19 einstellbar. Während
die Blende 13 nach Maßgabe der Strömungsgeschwindigkeit des Gases gesteuert wird,
werden die Hilfsblenden 44, 45, 46 durch und nach Maßgabe von Sinderungen des Drucks
in der Gasquelle 1 geregelt.
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Zu diesem Zweck betätigt eine Druckimpulsleitung 41 einen üblichen
Regler 42, der über Leitungen 43 mit Betätigungseinrichtungen in Verbindung steht.
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Diese Betätigungseinrichtungen entsprechen der vorstehend beschriebenen
Betätigungseinrichtung 25 und wirken derart auf die Zylinder22 für die Schieberplatten
19 der nachgeschalteten Blenden 44, 45, 46 ein, daß diese den Druck in der Gasquelle
1 steuern.
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Auf diese Weise dienen die nachgeschalteten Blenden 44, 45, 46 der
Reinigung des Gases und gleichzeitig
dazu, den gewünschten Rückdruck an der Gasquelle
aufrechtzuerhalten, so daß die Gasreinigung insgesamt unter optimalen Druckbedingungen
abläuft.
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Im Bereich der nachgeschalteten Blenden 44, 45, 46 können, wie dargestellt,
zusätzliche Sprühköpfe 16 angeordnet werden.
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Das Druckgefälle an den nachgeschalteten Blenden 44, 45, 46 ist ebenfalls
so eingestellt, daß es in der Größenordnung von 0,14 kg/cm2 liegt. Die Zahl dieser
Blenden ist nicht auf vier beschränkt, sondern es können je nach dem an der Gasquelle
1 gewünschten Rückdruck mehr oder weniger Blenden verwendet werden.
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Es ist sehr zweckmäßig, die Betätigungseinrichtungen für die Einstellung
der Größe der Blendendurchtrittsöffnungen in der oben beschriebenen Weise so zu
steuern, daß die erste Blende 13, durch die Strömungsgeschwindigkeit des Gases automatisch
derart eingestellt wird, daß ein dem gewünschten Mindestmaß der Gasreinigung entsprechendes
Druckgefälle aufrechterhalten wird. Die Größe des Durchtrittsquerschnitts der nachgeschalteten
Blenden 44, 45, 46 wird dann automatisch durch Änderungen des Drucks der Gasquelle
so eingestellt, daß der gewünschte Gesamtrückdruck aufrechterhalten wird, während
jeder der Durchtrittsquerschnitte das Maß der Gasreinigung verbessert.
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Die Kraftquellen für die nachgeschalteten Blenden 44, 45 und 46 werden
in Reihe oder parallel zueinander von einem üblichen Gichtdruckregler gesteuert.
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Der Gichtdruckregler wird durch das Bedienungspersonal des Hochofens
eingestellt, das den Gichtdruck während des Abstichs oder zu einer anderen Zeit
um etwa 0,14 kg/cm2 auf »normal« reduzieren kann, ohne den durch die Einstellung
der ersten Blende 13 bestimmten Mindestgrad der Gasreinigung zu beeinträchtigen.
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In Betriebsversuchen zur Reinigung von Hochofen-(Gicht)gas wurden
mit dem erfindungsgemäßen Naßreiniger trotz stark schwankender Gichtgasmengen in
der Regel 99 O/o des Staubgehalts aus dem in den Naßreiniger eintretenden Gas entfernt.