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Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Klebefähigkeit feuchter
staubförmiger Teilchen im strömenden Gas Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung des Anklebens von Staubteilchen,
die aus Naßfiltern infolge hoher Gasgeschwindigkeit herausgetragen werden, an den
Schaufeln von Gebläsen. Durch die Erfindung lassen sich aber auch andere von dem
Gas durchströmte Mechanismen vor der Bildung von Anlagerungen schützen.
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Es sind besondere Gas-,und zwar insbesondere Expansionsturbinen bekannt,
welche den Druck eines Gases verarbeiten, das als leebenprodukt bei einem Fertigungsprozess
entsteht, aber ein technologisch notwendiges Produkt darstellt. Das bekannteste
Beispiel ist die Ausnutzung des Überdruckes von hochofengas, welches beim Druckbetrieb
des iiochofens entsteht. Es können auch Gase verwendet werden, welche beim Rösten
von Erzen oder bei anderen
Quellen entstehen. Das gemeinsame Merkmal
dieser Gase bildet ein hoher Staubgehalt, welcher ihre unmittelbare Einführung in
die Turbine ausschließt. Das Gas muß voerst gereinigt werden, was üblicherweise
in Maßreinigern erfolgt. Das aus diesen austretende feuchte Gas enthält zwar nur
noch unbedeutende Restmengen-an Staub, trotzdem kommt es jedoch während des Betriebes
zur Ausbildung-von Anlagerungen an den Schaufeln der Rotationsmaschinen, an den
Wänden der Wärmeaustauscher und dergleichen. Das wirkt begreiflicherweise ungünstig
auf den Gang der Vorrichtung ein. In unverhältnismäßig kurzen Zeitabschnitten muß
die Maschine abgestellt und gereinigt werden. Eine der üblichen Reaktionen auf diese
Tatsache ist der kostspielige Baueiner zusätzlichen Reinigungsvorrichtung zwecks
weiterer Verminderung des Staubgehaltes im Gas. In dieser Weise wird zwar die Betriebsdauer
verlängert, jedoch ist eine der hauptsächlichsten Ursachen unerwünschter Pausen
dadurch nicht beseitigt.
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Die Ursache für das Anhaften des Staubes liegt vor allem in der Feuchtigkeit
des Reststaubes. Es handelt sich hier um Teilchen von unbedeutenden Ausmaßen, welche
vom Elektrofilter nicht einmal nach Anfeuchtung aufgefangen werden können und erst
nach dem Durchgang durch das Schaufelgitter oder durch den Austauscher bei großen
Geschwindigkeiten und Richtungsänderung mit der Schaufelwand oder der Heizfläche
des Austauschers in Berührung gelangen. Auf diesen bleiben sie infolge ihrer Feuchtigkeit
haften und werden so getrocknet. Dabei können entsprechend der Zusammensetzung des
Staubes auch gewisse chemische Reaktionen vor sich gehen. Dadurch entsteht eine
unerwünschte schwer zu beseitigende Anlagerung.
wenn der Staub trocken
ist, kann es zwar gleichfalls infolge von elektrischen oder auch anderen Kräften
zu einem .haften der Teilchen an den Wänden kommen, jedoch - wie die praktische
Erfahrung zeigt - in einem weit geringerem Ausmaß. Eine solche Anlagerung kann leichter
beseitigt werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn feuchte Staubteilchen erst getrocknet
werden.
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Die Temperaturerhöhung der Staubteilchen durch Konvektion, zu welcher
es übrigens z'. B. bereits bei der Er-.wärmung des Gases vor der Expansion kommt,
ist wenig wirksam--J-Mit Rücksicht auf ihr unbedeutendes Gewicht folgen nämlich
die Teilchen genau den Stromlinien des Gases. Ihre relative Geschwindigkeit in bezug
auf das Gas ist daher praktisch gleich null und aus diesem Grunde ist der Wärmeübergangsfaktor
sehr niedrig. Die Dauer der Erwärmung und Trocknung des Staubes ist wegen der Geschwindigkeit
des Gases in der Rohrleitung und wegen der zur Verfügung stehenden Längen
sehr kurz und genügt nicht zur Übergabe einer genügenden, zum Verdampfen des Wassers
aus den Staubteilchen erforderlichen Wärmemenge. -Zur Trocknung von pulverförmigem
Gut ist eine Anlage bekannt geworden, bei der in einem Luftstromkreislauf ein sich
erweiternder Trockenraum mit in der Mitte des Raumes angeordneter Infrarotstrahlungsquelle
angeordnet ist. Dieser Raum ist aus zwei Kegeln zusammengesetzt. Er ist abgeschlossen
durch ein Elektrofilter. Der Luftstrom ist so einzustellen, daß möglichst wenig
Pulver den Trockenraum verlässt, damit die Trocknung ordnungsgemäß vonstatten gehen
kann. Zur Lösung des Problems der vorliegenden Erfindung eignet sich die bekannte
Trockeneinrichtung
nicht, da bei Hochofenanlagen sich der gewünschte Gasstrom nicht auf einen bestimmten
Wert einstellen lässt. Auch wäre die Strahlungsenergie nicht wirtschaftlich genutzt.
Für eine wirtschaftlichere Ausnutzung der Strahlung ist es bekannt geworden, und
zwar bei einer Papiertrocknungsmaschine, den Strahler in einem Brennpunkt einer
reflektierenden elliptischen Reflektionsfläche anzuordnen und.das zu trocknende
Papier im andern Brennpunkt der Ellipse anzuordnen. Durch die Reflexionen der Strahlung
wird die Strahlungsenergie wirtschaftlich genutzt. Die Erfindung löst das ihr zugrunde
liegende Problem der Vermeidung des Anklebens feuchter Staubteilchen an Ventilatorschaufeln
dadurch, daß kurz vor dem Eintritt der Gase in das Gebläse das Gas mit den Staubteilchen
mit einer Infrarotstrahlung bestraht wird, wobei die Bestrahlung über einen eo langen
Weg erfolgt, daß die Oberfläche der Staubteilchen getrocknet ist, Für die Lösung
des Problems wird eine Vorrichtung benutzt, bei der in dem Rohrstück vor dem Gebläse
zentral eine Wärmestrahlungsquelle angeordnet ist, die durch eine Abdeckung aus
einem diathermischen Material umgeben ist und daß die Innenwandung des Rohrstückes
über die Länge der Wärmestrahlungsquelle mit einer Reflexionaober flache versehen
ist.
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Durch die Wirkung der Strahlung, welche dem Unterschied der vierten
Potenzen der absoluten Temperaturen proportional ist, werden-die feuchten Teilchen
getrocknet, wodurch ihre Klebefähigkeit wesentlich vermindert wird. Durch die Strahlungswärme
wird vorerst die Oberfläche
der Teilchen intensiv getrocknet, der
Kern, insbesondere bei porösem Material, kann jedoch noch Feuchtigkeit enthalten.
Deshalb ist es vorteilhaft, den erwähnten Trockenkanal nahe vor der zu schützenden
Vorrichtung anzuordnen, so daß die Feuchtigkeit nicht genügend Zeit besitzt, um
durch Diffusion zur Oberfläche vorzudringen; daher verhalten sich die Teilchen beim
Durchgang durch das Gitter praktisch fast ebenso wie trockene Teilchen. Aus den
an^;eführten Gründen wird der erfindungegemäße Trockenkanal derart angeordnet, daß
er einen möglichst großen Teil der lii(::t,rme durch Strahlung übergibt und möglichst
wenig durch Konvektion in das strömende Gas. Dies wird erreicht einerseits durch
Verminderung der Gasgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verminderung der Turbulenz
im Kanal, andererseits dadurch, daß die eigentliche Iitrahlungsfläche vom strömenden
Gas durch ein Abdeckrohr aus einem diathermischen ix:aterial getrennt ist und die
Kanalwände von einer die Strahlung reflektierenden Reflexionseinlage bedeckt sind.
Ein geeignetes Lterial für das Deckrohr ist Glas, und zwar insbesondere Quarzglas,
jedoch ist auch ein anderes material nicht ausgeschlossen.
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Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung ein Trockenkanal mit
einem einzigen Strahler schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt;
Fig. 2 einen Querschnitt.
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her Trockenkanal 1 von kreisförmigem Querschnitt ist an beiden ,Enden
an die Rohrleitung durch konische Übergänge
7 angeschlossen. Von
diesen wirkt der Eintrittübergang als Diffusor. Der innere Umfang des Trockenkanals
1 ist mit einer Reflexionsoberfläche 2, zum Beispiel aus glänzendem Blech, versehen.
Innerhalb des Trockenkanals 1 ist eine Strahlungseinlage, gegebenenfalls ein Strahler
4, vorgesehen, welcher zum Beispiel durch die Wärme von durch Rohranschlüsse 5,
6 geführten Verbrennungsprodukten erwärmt wird. Der Strahler ¢ ist gegen eine gonvektionsabkühlung
durch das strömende Gas durch ein Deckrohr 3 aus einem diathermischen Katerial,
zum Beispiel aus Quarzglas, isoliert. Grundsätzlich soll ein Material gewählt werden,
welches im gegebenen Wellenlängenspektrum der ausgegegebenen Strahlung ihre größte
Durchlässigkeit gewährleistet.
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Der Strahler kann auch elektrisch geheizt werden. Das ist viel bequemer,
bedeutet jedoch die Verwendung einer wertvolleren Energieart. Im Trockenkanal 1
können natürlich auch mehrere Strahler ¢ nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet
werden. Die durch die Strahlungskonvektion abgeführte Wärme geht nicht verloren,
denn sie trägt zur Erhöhung der Gastemperatur vor der Turbine bei. Das Gas, mit
Ausnahme von Kohlendioxyd und Wasserdampf, ist praktisch vollkommen diathermisch;
die Strahlung werden daher vor allem die Staubteilchen auffangen, gegebenenfalls
die mitgerissenen und bisher urverdampften mikroskopischen Viassertropfen.
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Die Vorschaltung des beschriebenen Trockenkanals mit Strahler ermöglicht
die Verwendung eines in üblicher Weise nach dem NaBverfahren gereinigten Gases,
wobei die Ausbildung von unerwünschten Anlagerungen infolge der Feuchtigkeit des
restlichen Staubes wesentlich vermindert wird.