DE1444479A1 - Vorrichtung zur Abscheidung von Nebeln und Staeuben durch Anwendung eines Drucksprunges im Gasstrom - Google Patents

Description

• Vorrichtungen zur Abscheidung von Nebeln und Stäubén durch Anwendung eines Drucksprunges im gasstrom Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur mechanischen Abscheidung von flüssigen oder festen Teilchen aus Gasen. Die Wirkung erstreckt sich auch auf Teilchen im Bereich äußerst kleiner Durchmesser, welcher von den meisten bekannten mechanischen Trocken- oder Naßabscheidern nicht mehr erfaßt wird.
• Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung einer Vorrichtung zur Abscheidung von Schwefelsäurenebeln durch Anwendung eines Drucksprunges im Gas strom, welche noch nicht zum bekannten Stand der Technik gehört. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Vorteile der Abscheidungsvorrichtung nicht auf die Anwendung auf Schwefelsäure- oder SO-Nebel beschränkt ist, sondern daß bei entsprechender Anpassung der Vorrichtungen auch bei vielen anderen Anwendungen wesentliche Fortschritte errecht werden.
• Unter dem Drucksprung wird ein Meßwert verstanden, der die Differenz des statischen Druckes des zu reinigenden Gases vor und nach der Nebelniederschlagung darstellt und z. B. in Millimeter Wassersäule ausgedrückt werden kann. Die Reinheit des behandelten Gases verbessert sich mit größerem Drucksprung.
• Die Vorrichtungen nach der Erfindung enthalten keine bewegten Teile. Der Energieaufwand muß von vorhandenen oder von Zusatz eichen Gebläsen aufgebracht werden und liegt in vielen Fällen nicht höher als der Energieaufwand eines Elektrofilters für dasselbe Gasreinigungsproblem. Die Erstellungskosten, die Größe und das Gewicht der neuen Vorrichtungen betragen nur einen Bruchteil der entsprechenden Werte für ein Elektrofilter.
• Es ist bekannt, einen Gasstrom in dünne Schichten aufzuteilen und in zwei- oder mehrfacher Umkehrung der Wirkung der Fliehkraft zwecks Abscheidung von festen Bestandteilen auszusetzen.
• Die Umkehrstrecken werden dabei z. B. durch parallel geschaltete Hohlschaufeln gebildet, in deren Inneres verschiedene Abführstellen einmünden. Es ist auch bekannt, fein verteilte Flüssigkeit aus einem Gasstrom abzuscheiden, in dem man in einer Vielzahl von horizontal angeordneten, nebeneinander liegenden Kammern, die durch leitbleche gebildet werden, das Gas in dünne Schichten aufteilt und zweimal um etwa 180° umlenkt. Dabei werden die Leitbleche so ausgebildet, daß sie eine sich erweiternde und wiederverengende Turbolenzstrecke bilden.
• Aus der Schwefelsäure-Industrie ist es bekannt, daß die Abscheidung besonders feiner Nebel möglich ist, wenn man das Gas durch Schichten aus Glasfasern, Drahtmatten mit Glasfasern oder aus keramischem, porösem Material drückt. Ein Nachteil solcher Vorrichtungen ist die Verstopfung der Gasdurchtritte in relativ kurzer Zeit, wenn das Gas neben flüssigen Verunreinigungen auch feste Teilchen enthält.
• Es wurde gefunden, daß bei aufwand der gleichen Energie in Vorrichtungen, die nur eine scharfe Umlenkung des Gasstromes erzwingen, eine bessere Abscheidung erreicht wird als in porösen Schichten oder Prallplattenapparaten, in denen das Gas vielmals oder zumindest mehrmals druckverbrauchenden Richtungsänderungen ausgesetzt ist. Erfindungsgemäße Vorrichtungen mit einmaliger Umlenkung lassen sich so konstruieren, daß Verstopfungen vermieden werden, indem die festen Teilchen zusammen mit dem flüssigen Kondensat abfließen. Wenn das Gas zu wenig flüssige Bestandteile enthält, muß vor der Filtration eine geeignete Flüssigkeit eingesprüht werden. Bei porösen Schichten würde diese Maßnahme nicht zum Erfolg rühren, denn die Poren lassen die eingesprühte Flüssigkeit ablaufen, halten aber die Feststoffe zurück.
• In den Vorrichtungen nach der Erfindung wird das Gas in Teilströme in Form dünner Schichten zerlegt und dermaßen einem Drucksprung unterworfen, daß Jeder Teilstrom des Gases durch eine scharfe Umlenkung der Strömungsrichtung einem plötzlichen Druckabfall von mindestens 50 mm WS unterworfen wird. Die Dicke der Gasschichten liegt unter 3 mm. Je dünnere Schichten gewählt werden, um so besser ist die Nebelniederschlagung. Feine Nebel erfordern Schichtdicken unter 2 mm. Extrem feine Nebel benötigen Schichtdicken zwischen 0,3 mm und 1,2 mm.
• Eine wesentliche Verbesserung der Abscheidungsleistung beim selben Druckaufwand kann durch eine Formgebung des Schlitzquerschnittes nach den Gesetzen der Aerodynamik erreicht werden, indem die Erzeugung größter Zentrifugalkräfte sichergestellt wird und die Energieverluste durch Reibung und Wirbelbildung beim Zu- und Abströmen möglichst klein gehalten werden.
• Außerlich ähnliche Schlitze, jedoch von meist größerer Dicke als bei den Vorrichtungen nach der Erfindung, sind bereits zum Abscheiden von Tröpfchen aus Gasen verwendet worden. Es konnte jedoch nicht erwartet werden, daß in solchen Schlitzen bei erz in dungsgemäser Bemessung der Dicke der Schlitze und der Höhe des Drucksprunges eine Abscheidungsleistung erreicht wird, die z. B. die Leistung von Gasfilterkerzen aus keramischem Material mit Poren unter 0,1 mm weit übertrifft. Die Vorrichtungen können aus den verschiedenartigsten Materialien gefertigt werden. Besonders bewährt haben sich z. B. Kunststoffe, wie Polyäthylen oder Polypropylen, durch welche eine Korrosionsfestigkeit gegen sehr viele Stoffe erricht wird.
• Schlitze gleichbleibender Dicke und Form werden durch Aneinanderreihen profilierter Bauelemente gebildet, indem zwischen die Bauelemente Distanzstücke gelegt werden, welche die Dicke der Schlitze festlegen. Besonders formbeständige Schlitze, trotz der Verwendung von nicht völlig starren Kunststoffen, werden durch Aneinanderreihen von Düsenringen erhalten. Es entstehen derart Hohlzylinder mit Schleuderschlitzen, die zwischen den Drehflächen durch Distanzstücke fixiert sind und vom Gas von innen nach außen durchströmt werden. Eine solche Vorrichtung wird' durch die Abbildungen 1 - 3 dargestellt. Durch diese Darstellung soll die Erfindung nicht eingeschränkt werden. Zur Anpassung des Filters nach den Abbildungen an wechselnde Gasmengen können Verschlußglocken für einzelne Filterzylinder vorgesehen werden. Die Vorteile der Erfindung werden im Folgenden an Hand mehrerer Beispiele aus der Praxis erläutert.
• Beispiel 1 Angereichertes Uran 235, welches als Nitrat in einer flußsäurehaltigen Lösung enthalten ist, wird durch Zusatz von Ammonkarbonat und Ammoniak gefällt. Die Abgase des Reaktionsgefäßes enthalten wegen der Gasentwicklung bei der Reaktion feinste Flüssigkeitsteilchen, die Uranpartikel mitreißen. In einer Vorrichtung nach der Erfindung mit Spaltbreiten von 0,5 mm und einem Drucksprung von 200 - 250 mm konnte das Abgas bis unter 0,5 . 10 11 Mikrocurie/cm3 gereinigt werden. Vor dem Filter ist eine Druckluftzerstäubungsdüse eingebaut, durch die Wasser eingedüst werden kann. Die abgeschiedenen uranhaltigen Gasbestandteile befanden sich als Kondensat in der Vorrichtung. Die Menge lag unter 1 Liter. Es ist einfach, dieses Kondensat aus dem Filter auszuspülen und mit der Hauptmenge des Urans zu vereinigen. Der Vorteil der neuen Vorrichtungen beschränkt sich nicht auf die höhere Abscheidungsleistung, sondern besteht auch in der leichten, restlosen Rückgewinnung des abgeschiedenen Stoffes. Bei einer Gaswäsche mit Flüssigkeitskreislauf müßte neben dem Filter die Pumpe und der gesamte Flüssigkeitskreislauf nach jeder Charge gereinigt werden, um die flüchtigen Bestandteile mit der Hauptmenge des Urans wieder zu vereinigen.
• Beispiel 2 Abfälle einer Legierung von hochangereichertem Uran und Aluminium wurden zur Aufarbeitung in Natronlauge gelöst.
• Der entweichende Wasserstoff wurde zur Rückgewinnung des mitgerissenen Urans in einem Filter nach der Erfindung gereinigt. Die Radioaktivität der Abgase betrug unter 0,5 . 10-11 Mikrocurie/c2.
• Beispiel 3 In einer Schleifmaschine wird pyrophores Urankarbid unter starker Bespülung mit b1 bearbeitet. Aus der abgedeckten Maschine werden etwa 3 m3/min Schleifnebel abgesaugt. Bisher wurden diese Abgase durch Hintereinanderschalten von grob-, eine und feinstpDrigen Schichtfiltern gereinigt.
• Da eine übliche Ölabscheidnung unzureichend ist, verschmierte das Schichtfilter nach kurzer Zeit. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung konnte bei einem Drucksprung von 250 mm WS und bei einer Schlitzbreite unter 1,2 mm ein Abgas mit unter 7 10 11 Mikrocurie/cm3 erreicht werden. Aus der Vorrichtung fließt ein durch Uranteilchen schwarz gefärbtes 01 ab.
• Eine Verstopfung trat nicht ein. Eine Nachreinigung in feinstporigen Schichtfiltern ist im Anschluß an die neue Vorrichtung möglich, da das Gas praktisch ölfrei ist.
• Beispiel 4 Abgase einer Schwefelsäure-Turmanlage wurden in parallelen Versuchafiltern gereinigt. Ein Filter enthielt ein zylinderförmiges Filterelement nach der Erfindung mit Schlitzen von o, 6 mm. Das zweite Filter enthielt eine Gasfilterkerze mit einer Wandstärke von 10 mm und einer mittleren Porengröße unter 0,1 mm. Die Filterkerze verstopfte nach einer Woche und ließ kaum noch Gas durchtreten. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung änderte sich während des Betriebes weder die Gasmenge noch der Gaswiderstand. Bei einem Drucksprung von 150 mm WS betrug der Säuregehalt als S03 nach der Filterkerze 1,28 g/m3, nach der neuen Vorrichtung hingegen nur 0,66 g/m3.
• Beispiel 5 Die sauren Abgase eines Beizereibetriebes werden durch einen Waschturm-geleitet. Die Wirkung des Turmes ist ungenügend, und die Endgase enthielten noch unzulässig große Mengen an Säure. Durch Zusatz von kleinen Mengen gasförmigem NH3 vor dem Waschturm gelang es zwar, die Gase zu neutralisieren, die Abgase des Waschturmes enthielten jedoch einen weithin sichtbaren weißen Nebel. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung gelang es, mit einem Druckaufwand unter 400 mm WS die Nebel praktisch restlos zu beseitigen. Auch bei einer Schlitzbreite bis hinauf zu 3 mm wird ein nur wenig sichtbares Endgas erreicht.
• Beispiel 6 In einer Abfallschmelze wird Leichtmetall in Drehrohröfen mit Gasfeuerung eingeschmolzen. Das flüssige Metall ist durch eine Salzschmelze abgedeckt. Die Abgase, welche neben sauren' Dämpfen auch Salzteilchen enthalten, werden in einem Waschturm gekühlt. Aus diesem Turm entweicht ein dicker Nebel, der-die Umgebung belästigt. Versuche mit verschiedenen bekannten mechanischen Abscheidern führten auch bei einem Druckaufwand bis zu 800 mm WS zu keinem Erfolg, weil ein hoher Anteil der Nebel teilchen einen Durchmesser unter 10 4 cm hat. Ein Eldktrofilter wäre wegen des Korrosionsproblems extrem teuer. Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung gelingt es, schon bei einem Drucksprung unter 300 mm WS und einer Schlitzbreite von 0,5 mm den Nebel praktisch vollkommen niederzuschlagen.
• Wenn mit den Metallabfällen Öle und andere organische Stoffe in die Drehrohröfen gelangen, entstehen Nebel, die ein teerartiges, zähes Kondensat ergeben. Eine Verstopfung der Schleuderschlitze der neuen Vorrichtung kann dadurch vermieden werden, daß vor den Filterelementen in das Gas mit einem Druckluftzerstäuber Wasser eingesprüht wird, welches ein geeignetes Netzmittel zur Reinigung von ölhaltigen Verschmutzungen enthält. Durch säurebeständige Netzmittel entsteht auf den Polyäthylenoberflächen, welche die Schlitze bilden, ein zusammenhängender Flüssigkeitsfilm, welcher die Abscheidung der Nebel verbessert und ein Festbacken von Verunreinigungen auf dem Kunststoff verhindert.

Claims (3)

1. P a t e n t an s p r ü c h e 1. Vorrichtung zum Abscheiden von Nebeln und Stäuben aus Gasen, bestehend aus einem Gefaß, welches durch mindestens eine, mit einer oder mehreren Offnungen versehene Zwischenwand, in einen Rohgas- und einen Reingasteil getrennt ist, mit mindestens einem Gaseinlaß für den Rohgasteil und mindestens einem Auslaß für den Reingasteil sowie mit einem oder mehreren Hohlkörpern, welche sich an die Öffnung oder die Öffnungen der Trennwand anschließen und dünne Schlitze für den Gasdurchtritt besitzen, wobei die Schlitzform eine Querschnittsverengung, anschließend eine Querschnittserweiterung und an der engsten Stelledes Querschnitts eine stärkste Krümmung des Gasstromes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze aus aneinandergereihten profilierten Bauelementen gebildet werden, deren Oberflächen die Leitflächen der Schlitze bilden, wobei zur Fixierung der Dicke der Schlitze Distanzstücke vorgesehen sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß'die Dicke der Gasschlitze an der engsten Stelle weniger als 1,2 mm beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Schlitze ringförmige Bauelemente aneinandergereiht werden.