DE1471628B1

DE1471628B1 - Vorrichtung zum Reinigen von Gasen durch Verwirbelung mit einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1471628B1
Application number: DE19631471628
Authority: DE
Inventors: Paul Liesenhoff
Original assignee: ARTUR SIMON MASCHB GmbH
Current assignee: ARTUR SIMON MASCHB GmbH
Priority date: 1963-12-02
Filing date: 1963-12-02
Publication date: 1970-05-14
Also published as: BE656153A; AT262242B; US3379422A; CH429664A; GB1095049A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird ein Reinigen von Gasen durch Verwirbelung mit einer außerordentlich hoher Reinigungsgrad erzielt, der bei

Flüssigkeit, wobei ein rotationssymmetrisches Ge- baulich und kostenmäßig vergleichbaren bekannten

häuse vorgesehen ist, das einlaßseitig einen Gasein- Vorrichtungen nicht erzielt werden kann. Besonders

trittsstutzen und einen Flüssigkeitszuführstutzen und 5 überraschend ist, daß bei der erfindungsgemäßen Vor-

auslaßseitig einen Auslaßstutzen hat, während im richtung auch lösliche Gasanteile in beträchtlichem

Gehäuse ein Rotor drehbar gelagert ist, der an seinem Ausmaß abgeschieden werden, so daß sich in vielen

Umfang wirbelerzeugende Strömungshindernisse trägt. Fällen ein besonderes Waschen des Gases erübrigt,

Gase können in verschiedener Hinsicht verunreinigt zumal dann, wenn der zu entfernende Gasanteil übersein: sie können z. B. mit Gasanteilen verunreinigt sein, ίο haupt in der verwendeten Flüssigkeit löslich ist, der etwa dann, wenn industrielle Abgase mit Schwefel- Reinigungsgrad bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dioxyd verunreinigt sind. Gase können auch mit höher als beim bekannten Waschen der Gase ist. Flüssigkeitspartikeln verunreinigt sein, z. B. die abge- Schließlich ist ein weiterer sehr überraschender Effekt saugte Luft bei Spritzlackierungsanlagen. Gase können der Erfindung darin zu erblicken, daß auch Verunauch mit Staub verunreinigt sein, wie z. B. Abgase von 15 reinigungen von einer Korngröße bzw. Tröpfchen-Feuerungsanlagen. Die Entstaubung solcher Gase größe unter 1 Mikron, d. h. Verunreinigungen im stellt eines der schwerwiegendsten Probleme dar, vor Kolloidbereich, sicher ausgeschieden werden. Das welche sich die heutige Technik, insbesondere in dicht- war den bekannten Gasreinigungsvorrichtungen unter besiedelten Wohngebieten, gestellt sieht. Aber auch wirtschaftlichen Betriebsbedingungen bisher überhaupt in dünn besiedelten Wohngebieten ist die Gasreinigung ao nicht möglich.

jedenfalls dann ein ungewöhnlich schwieriges Problem, Eine gesicherte physikalische Erklärung für die

wenn Abgase z. B. bakteriell oder radioaktiv vergiftet überraschende Wirkung der Vorrichtung kann zur

sind. Es sind bereits verschiedene Gasreinigungsver- Zeit nicht gegeben werden. Wahrscheinlich ist aber

fahren bekannt, so z. B. das Waschen von Gasen, die folgendes von Bedeutung: bei der Naßreinigung

elektrostatische Enstaubung, die Zyklonabscheidung 35 kommt es darauf an, daß Flüssigkeitspartikeln und

und in Verbindung mit dieser auch die sogenannte Verunreinigungspartikeln möglichst vielfach mitein-

Naßentstaubung. ander in Berührung kommen, wozu feine Verteilung

Alle bekannten Reinigungsvorrichtungen haben den und gute Durchmischung wesentlich ist. Feine VerNachteil, daß für eine befriedigende Reinigung An- teilung und gute Durchmischung kann aber auch mit lagen von solcher Größe und solchen Kosten erforder- 30 bekannten Naßreinigungsvornchtungen erreicht werlich sind, daß die Reinigung meistens aus wirtschaft- den, die keinen hohen Entstaubungsgrad erreichen, liehen Gründen entweder überhaupt nicht oder nicht Wird trotz feiner Verteilung und guter Durchmischung vollkommen durchgeführt wird. kein hoher Entstaubungsgrad erreicht, so darf ge-

Von den bekannten Reinungsvorrichtungen erschei- schlossen werden, daß die Durchmischung doch noch

nen hinsichtlich des Aufwands und der Kosten die 35 nicht in dem wünschenswerten Maße erreicht wird.

Naßreinigungsvornchtungen noch am erträglichsten. Es erscheint dann nicht ausgeschlossen, daß gerade

Dabei wird dem zu reinigenden Gas Flüssigkeit in bei feinverteilten Flüssigkeitspartikeln durch Ober-

feinstverteilter Form beigegeben, woraufhin das aus flächenspannung eine besonders stabile Haut gebildet

Verunreinigung, Flüssigkeit und Gas bestehende Ge- wird, die sich dem Eindringen selbst unmittelbar

misch einen Zyklon durchläuft, in welchem ein be- 40 benachbart liegender Verunreinigungspartikeln in das

trächtlicher Anteil von Verunreinigungen, die sich mit Innere des Flüssigkeitströpfchens widersetzt. Wahr-

Flüssigkeitspartikeln bleibend verbunden haben, ab- scheinlich ist es dieser Übelstand, welcher nach der

geschieden wird, so daß ein mehr oder weniger ge- Erfindung überwunden wird, indem Flüssigkeitspar-

reinigtes Gas entweicht. Der Reinigungsgrad ist aber tikeln und Verunreinigungspartikeln außerordentlich

nicht befriedigend. Verunreinigungen in Form von 45 großen Zerreißkräften und Prallkräften ausgesetzt sind,

Gasanteilen können auch mit der bekannten Naßreini- die dadurch überhaupt erst möglich werden, daß an

gung bisher kaum abgeschieden werden. Selbst Ver- den Kammer wandungen besonders energiereiche Wirbel

unreinigung in Staubform oder Tröpfchenform können erzeugt werden.

dann, wenn eine bestimmte Korngröße oder Tropfen- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird größe unterschritten wird, mit bekannten Naßreini- 50 vorgeschlagen, daß der Rotor axial verschiebbar im gungsvorrichtungen nicht mehr abgeschieden werden. Gehäusemantel angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, Darüber hinaus haben die bekannten Naßreinigungs- daß die Spaltbreite zwischen Rotor und Gehäusevorrichtungen den Nachteil, daß sie wegen der zur mantel in einfachster Weise verstellt werden Durchmischung erforderlichen Wirbelbildung nur kann.

innerhalb bestimmter Betriebsbedingungen arbeiten 55 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird können und hinsichtlich des mengenmäßigen Anfalles vorgeschlagen, daß im Rotor mehrere Scheiben im verunreinigter Gase kaum anpassungsfähig sind. Der Abstand voneinander vorgesehen sind, zwischen denen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile sich jeweils am Umfang die Kammern befinden. Dazu überwinden. durch ergibt sich eine besonders einfache und stabile

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer 60 Konstruktion für den Rotor.

Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nachfolgend

gelöst, daß auf dem Umfang des Rotors nach außen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Hand von

hin offene und zur Drehachse hin geschlossene Ausführungsbeispielen näher beschrieben:

Kammern vorgesehen sind, deren quer zur Dreh- F i g. 1 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausfüh-

richtung liegende Wandungen die Strömungshinder- 65 rungsform für eine Naßreinigungsvorrichtung in Ver-

nisse in dem ringförmigen Spalt zwischen Gehäuse bindung mit einem Zyklon;

und Rotor bilden, wobei Gehäusemantel und Rotor F i g. 2 zeigt einen Teilabschnitt durch die Naß-

nach unten hin weiter werdend konisch ausgebildet sind. reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1;

ORIGINAL INSPECTED

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F i g. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie I-I in sigkeitspartikeln in Richtung zum Boden 5 hin ge-F i g. 2 im Ausschnitt; trieben werden, was durch die Gasströmung allein nicht

F i g. 4 zeigt in perspektivischer und teilweise ge- in solchem Maße sichergestellt werden könnte, daß ein brochener Darstellung die Ansicht eines Teiles des Flüssigkeitsstau in dem engen Spalt zwischen Rotor 14 Rotors in F i g. 2 und 3, und 5 und Gehäusemantel 13 verhindert wird. Die konische

F i g. 5 zeigt in teilweise geschnittener Darstellung Ausbildung des Gehäusemantels 13 ermöglicht desdie Halterung und Lagerung für den Rotor in Fig. 2, halb die Herstellung eines besonders engen Spaltes 3 und 4. zwischen Rotor 14 und Gehäusemantel 13. Die ko-

Bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 5 besteht nische Ausbildung des Gehäusemantels ermöglicht in. der Reinigungskanal im wesentlichen aus dem Ge- io Verbindung mit der ebenfalls konischen Ausbildung häusemantel 13, der einlaßseitig durch einen Deckel 2 des Rotors 14 weiter, daß die Spaltbreite zwischen mit Gaseintrittsstutzen 3 und Flüssigkeitszuf ührstut- Rotor 14 und Gehäusemantel 13 verstellt werden kann, zen 4 verschlossen ist. Auslaßseitig ist der Gehäuse- Zu diesem Zweck ist der Rotor 14 (in nicht gezeichnemantel 13 durch einen Boden 5 mit einem Gasaus- ter Weise) gegenüber dem Gehäusemantel 13 relativ laßstutzen 6 und einem Flüssigkeitsauslaßstutzen 7 15 axial verschiebbar eingerichtet. Durch die Regulierung verschlossen. Im Gehäusemantel 13 ist um eine durch der Spaltbreite kann ein optimales Verhältnis zwischen einen Motor 8 angetriebene Achse 9 ein Rotor 14 Reinigungsgrad und Leistungsaufnahme eingestellt drehbar gelagert, der an seinem Umfang scharfkantige werden.
Strömungshindernisse trägt. Der Rotor 14 ist aus mehreren im Abstand vonein-

Bei der Naßreinigung wird der Motor 8 eingeschal- 20 ander liegenden Scheiben 15, 16, 17, 18, 19 aufgebaut, tet. Sodann wird durch den Flüssigkeitszuführstutzen 4 wobei jeweils die untere Scheibe einen größeren Flüssigkeit auf die Mitte des Rotors 14 geleitet. Infolge Durchmesser als die obere Scheibe hat. Die Scheiben der Reibung zwischen der Flüssigkeit bzw. dem Gas sind auf einen Scheibenträger 20 (vgl. F i g. 5), aufge- und dem Rotor 14 werden unter der Wirkung der legt, der seinerseits mit der Achse 9 fest verbunden und Zentrifugalkraft Flüssigkeit und Gas im wesentlichen 25 zusammen mit dieser in der Lagersäule 21, die auf dem radial nach außen geschleudert. Dabei wird der Flüs- Boden 5 sitzt, gelagert ist. Die oberste Scheibe 15 ist als sigkeitsfilm in kleine Flüssigkeitsvolumina zerrissen durchgehende Vollscheibe ausgebildet und auf dem und gewissermaßen zerstäubt, so daß sich in der ober- obersten Auflager 22 des Scheibenträgers 20 befestigt, halb des Rotors 14 befindlichenVormischkammer bereits Die darunterliegenden Scheiben 16 bis 19 sind als Ringein feinverteiltes Gemisch von verunreinigtem Gas 30 scheiben ausgebildet und auf die entsprechenden und Flüssigkeitspartikeln bildet. Gelangt dieses Ge- treppenförmig abgesetzten Auflager des Scheibenträmisch unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in den Be- gers 20 aufgesetzt, z.B. die Scheibe 19 auf das Aufreich der Strömungshindernisse 28, 29, so erzeugen lager 23. Zwischen je zwei Scheiben 15/16,16/17,17/18 die scharfen Kanten in dem engen Querschnitt des und 18/19 liegt ein kegelstumpfförmiger Ring, z. B. ' Reinigungskanals sehr viele energiereiche und örtlich 35 zwischen den Scheiben 15/16 der Ring 24 und zwischen begrenzte Wirbel. In diesen sehr energiereichen Wirbeln den Scheiben 18/19 der Ring 25. Die so gebildeten und binden sich viele Verunreingungspartikeln bleibend an nach außen hin offenen Ringräume zwischen den Flüssigkeitspartikeln. Das Gemisch wird sodann durch Scheiben 15 bis 19 sind durch radiale Wirbelkanten, den Spalt zwischen Rotor 14 und Gehäusemantel 13 z. B. 26, 27 bzw. 28, 29 in Zellen 30 (vgl. F i g. 4), abwärts gedrückt, wobei die Flüssigkeit zum größten 40 unterteilt, die nur nach außen hin offen sind. Diese Teil zusammen mit den gebundenen Verunreinigungen Zellen 30 wirken im Betrieb gewissermaßen als Vakuin Form eines Flüssigkeitsfilmes an der Innenwandung umzellen. Bei der hohen Drehzahl des Rotors 14 wird des Gehäusemantels 13 abwärts läuft. Aus dem Gas- die Luft aus den Vakuumzellen 30 nach außen geauslaßstuzten 6 tritt dann gereinigtes Gas aus, während drückt, so daß das Vakuum in den Zellen die Ausbilaus dem Flüssigkeitsauslaßstutzen 7 verunreinigte 45 dung und die Umfangsgeschwindigkeit der Wirbel, Flüssigkeit abläuft. welche sich hinter den Wirbelkanten 26, 27 bzw. 28, 29

In dieser Weise können unerwünschte Gasanteile, bei der Drehung des Rotors 14 bilden, erheblich unter-Stäube sowie chemisch, bakteriell oder radioaktiv ver- stützt. An der untersten Scheibe 19 sind noch Ventigiftete Gasverunreinigungen abgeschieden werden. latorschaufeln 31 angebracht, welche das Druckge-Welche Flüssigkeit durch den Flüssigkeitszufuhr- 50 fälle erzeugen, welches das Gas durch den Reinistutzen 4 zuzuführen ist, richtet sich nach dem Einzel- gungskanal strömen läßt.

fall. Bei den meisten Anwendungsfällen kann Wasser Der Gehäusemantel 13 ist mit einer genuteten oder

verwendet werden. Wenn aber Wasser aus irgendwelchen geriffelten Auskleidung 32 versehen. Dadurch wird be-Gründen nicht verwendet werden darf, können auch wirkt, daß die Reibung zwischen den strömenden andere Flüssigkeiten, wie z. B. Öl, verwendet werden. 55 Gas- und Flüssigkeitspartikeln größer wird und daß Die Verwendung anderer Flüssigkeiten ist sogar vorzu- der Aufprall der Gas- und Flüssigkeitspartikeln auf ziehen, wenn z. B. die abzuscheidenden Staubanteile den Stator 13, 32 härter wird. Beides unterstützt die sich leichter mit öl als mit Wasser verbinden. Ausbildung der Wirbel ebenso wie die Vergrößerung

Sehr gute Ergebnisse werden mit einer Ausführung der beim Aufprall frei werdenden Energien, wodurch nach den F i g. 2 bis 5 erzielt. Der wesentliche Vorteil 60 die Wahrscheinlichkeit einer bleibenden Vereinigung liegt darin, daß eine Vielzahl von wirbelerzeugenden von Verunreinigungspartikeln mit Flüssigkeitspartikeln Kanten am Rotor vorgesehen ist, wobei diese Kanten wächst.

in Verbindung mit Vakuumkammern und einer im Der Flüssigkeitszuführstutzen 4 weist auf den Bereich

übrigen mehrstufigen Anordnung einen besonders der Lagerung des Rotors 14 hin. Die Lagerung, die in hohen Reinigungsgrad liefert. Der Gehäusemantel 13 65 F i g. 5 nur schematisch und sehr vereinfacht dargeist bei dieser Ausführungsform nach unten weiter stellt ist, befindet sich in der Mitte des Rotors und werdend konisch ausgebildet. Das hat zunächst zur reicht bis kurz unter das obere Ende des Rotors hinauf, Folge, daß die vom Rotor 14 abgeschleuderten Flüs- Durch die genannte Anordnung des Flüssigkeitszu-

f ührstutzens 4 wird gleichzeitig eine Kühlung der Rotorlagerung erreicht. Das ist besonders wichtig, wenn heiße Gase, z. B. heiße Abgase, gereinigt werden müssen. Die heißen Gase würden sonst infolge der Erhitzung der Rotorlagerung diese übermäßig belasten, weswegen eine vorherige Kühlung der heißen Gase erforderlich wäre. Erfolgt aber die Kühlung der Rotorlagerung durch die zugeführte Flüssigkeit, so erübrigt sich eine vorherige Kühlung der heißen Gase. An den Flüssigkeitszuführstutzen 4 ist noch ein Dosierbehälter 33 angeschlossen, in den Zusatzstoffe eingegeben werden können, die beim Gasreinigungsvorgang anwesend sein sollen. Bei der Ausführung nach F i g. 1 ist der eigentlichen erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung noch ein an sich bekannter Zyklon 34 nachgeschaltet, der oben den Gasauslaßstutzen 6 und unten den Flüssigkeitsauslaßstutzen 7 hat. Die Anordnung mit Zyklon 34 ist dann vorteilhaft, wenn das auftretende Gas im Verbindungsstutzen 35 noch viel Flüssigkeit in zerstäubter Form mit sich führt.

Um eine besonders gute Verteilung und Zerstäubung der Flüssigkeit bereits in der Vormischkammer 13 zu erzielen, ist es zweckmäßig, auf der obersten Scheibe 15 mehrere radiale Leisten 36 anzubringen, welche die auf die Scheibe 15 geleitete Flüssigkeit mechanisch zerteilen, in kleine Volumina zerreißen und zerstäuben.

In F i g. 2 sind der Motor 8 und die Achse 9 nicht gezeichnet. Es ist lediglich die Achsbohrung 37 sowie eine Gewindebohrung 38 für die Befestigung des Motors 8 zu sehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist auch von den Leisten 36 und von den Ventilatorschaufeln 31 jeweils nur ein Stück eingezeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll mit solchen Rotordrehzahlen arbeiten, daß sich in den Vakuumkammern 30 Wirbel mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 500 bis 1000 m/s ausbilden. Nach vorliegenden Erfahrungen wird das erreicht, wenn der Rotor Umfangsgeschwindigkeiten von 110 bis 140 m/s hat. Es ist anzunehmen, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 5 nicht nur die Wirbelbildung allein das günstigte Ergebnis bewirkt, sondern auch der ständige und sehr schnelle Wechsel zwischen Unterdruck und Überdruck bzw. die schnelle Folge des Aufbauens und Abbauens von Wirbeln, wie es sich durch die Vielzahl der voneinander getrennten Vakuumkammern 30 ergibt.

Nach der Erfindung ist eine 99 bis 100°/_oige Abscheidung von Stäuben und auch von Kolloiden und niedermolekularen Dispersionen, z. B. SO₂, möglich.

Nachfolgend wird das Ergebnis einer praktisch durchgeführten Entstaubung gemäß der Erfindung in einem Industriebetrieb aufgeführt. Die Entstaubungsanlage war einer Glühtrommel nachgeschaltet, in welcher Lithopone verarbeitet wurden:

Staubanfall

mg/1001

kg/24 h

Teilgröße in Mikron

Zusammensetzung in °/o:
ZnCl₂ (Zinkchlorid)
NH₄Cl (Ammonchlorid)

ZnS (Zinksulfid)

BaSO₄ (Bariumsulfat) ..

SO₂mg/1001

Vor der Entstaubung

669 2542

61,0 0,001 bisO,l

33,6 23,6 29,2 13,6

100,0 160 mg

Nach der

Entstaubung

64 mg

Bei dieser praktisch durchgeführten Entstaubung wurden die Stäube und Kolloide vollständig abgeschieden. Das anfallende SO₂ konnte etwa zu 60% im Schlammwasser gebunden werden. Ein solches Ergebnis konnte bisher in wirtschaftlicher Weise nicht erzielt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Reinigen von Gasen durch Verwirbelung mit einer Flüssigkeit, wobei ein rotationssymmetrisches Gehäuse vorgesehen ist, das einlaßseitig einen Gaseintrittsstutzen und einen Flüssigkeitszuführstutzen und auslaßseitig einen Auslaßstutzen hat, während im Gehäuse ein Rotor drehbar gelagert ist, der an seinem Umfang wirbelerzeugende Strömungshindernisse trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Rotors (14) nach außen hin offene und zur Drehachse (9) hin geschlossene Kammern (30) vorgesehen sind, deren quer zur Drehrichtung liegende Wandungen (28, 29) die Strömungshindernisse in dem ringförmigen Spalt zwischen Gehäuse und Rotor bilden, wobei Gehäusemantel (13) und Rotor (14) nach unten hin weiterwerdend konisch ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14) axial verschiebbar im Gehäusemantel (13) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und gegebenenfalls Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotor (14) mehrere Scheiben (15,16,17,18,19) im Abstand voneinander vorgesehen sind, zwischen denen sich jeweils am Umfang die Kammern (30) befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen