DE1926651C - Verfahren und Vorrichtung zur Agglomeration und Niederschlagung von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen und/oder zur Absorption von Gasbestandteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Agglomeration und Niederschlagung von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen und/oder zur Absorption von Gasbestandteilen auf nassem Weg unter Einwirkung einer Zentrifugalbeschleunigung in sich um eine Welle drehenden Behandlungskammern, die radiale Trennwände aufweisen, wobei die zu behandelnden Gase radial von außen nach innen in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung des Schwerefeldes geleitet werden.

Alle bisher bekannten Verfahren arbeiten nach dem Prinzip, Stäube und Nebel an festen Flächen anschlagen zu lassen und sie auszuschleudern. So ist z. B. eine Vorrichtung zur Grob- und Feinstaubabschiidung in geschlossenen Räumen durch Filterung der Luft in umlaufenden Filtern bekannt, die mit derartigen Geschwindigkeiten umlaufen, daß die Staubteilchen nach außen abgeschleudert werden. Vor und hinter dem Ventilator dieser bekannten Vorrichtung, durch den die Luft angesaugt wird, sind Nebeldüsen angeordnet. Die zu entstaubende Luft wird durch ein Axialgebläse angesaugt. Vorher wird eine Befeuchtung vorgenommen. Die feuchte staubhaltige Luft wird dann durch auf der gleichen Welle sitzende rotierende Filter gepreßt, so daß sich der feuchte Staub an dem Filtermaterial abscheidet und durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert und entfernt wird.

Bei einer anderen bekannten V rrichtung zur Abscheidung von Schwebeteilchen, wie Staub. Nebel u. dgl., aus Gasen werden düsenart% sich verengende Kanal·: verwendet, durch die das Gas hindurchgeleitet und in denen es umgelenkt wird. Die sich verengenden Kanäle werden durch Düsenstabe gebildet, die mit ihrer Längsrichtung parallel zur Achse eines rotierenden Zylinders verlaufen. Auf dieser Achse ist eine Scheibe befestigt und im Abstand von dieser ein Ring /'wischen diesen Elementen sind die nebeneinunderliegenden Düsenstäbe zu einem rotierenden, zweckmäßigervveisc liegenden Zylindermantel zusammengefaßt. Der Zylinder ist drehbar in einem Gehäuse angeordnet, das einen Einlaß, der senkrecht /ur Wellenrichtiing angeordnet ist. und einen Auslaß, der parallel zur Welle verläuft, aufweist. Die genannten Kanäle sind als Zwischenräume zwischen den Düsenstähen ausgebildet. Der durch die Düsenstäbe gebildete Düsenkanal ist venturiartig ausgebildet, besitzt in seinem Hauptabschnitt einen engem Querschnitt und weist abgerundete Ahlcnkflädicn auf. Am Boden ei es Gehäuses ist die Waschflüssigkeit angeordnet, in ueiche die Stäbe infolge der Rotation des Zylinders periodisch eintauchen. Dadurch wird die Flüssigkeit von den kontrollierten Stäben mitgenommen und im Gehäuse versprüht. Di Gase durch strömen die Diiscnkanäle, wobei die in den Gasen enthaltenen Nebel und Schwebeteilchen an die Wandungen des Kanals geschleudert werden, wo sie am Austritt desselben abfallen.

Die bekanntun Verfahren und Vorrichtungen weisen (Ic^ Nachtteil auf, daß die feinen auszuscheidenden Teilchen nicht erfaßt werden, so daß der Reinigungseffekt über ein gewisses Maß nicht hinuusgetricben werden kann, auch nicht durch Steigerung der Drehzahl der bekannten Maschinen. Eine weiterhin lickannle Vorrichtung verwendet spiralig ausgebildete Vcntilatorgchiiuse, wodurch sich eine Entstaubungsanlage ergibt, die aus einem Ventilator mit Vrtfiü.'ilorgchausc und in dieses einmündende Wasserzuführungsdüsen besteht. Das zu reinigende Gas wird axial angesaugt, in den Läufer geführt, von diesem bewegt und radial nach außen entlang den Wänden des spiralig ausgebildeten Ventilatorgehäuses umgelenkt und herausgeführt. Während des Vorbeistreichens an den äußeren Ventilatorgehäus^wänden wird Flüssigkeit auf den Umfangsmantel gespritzt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Reinigungseffekt, insbesondere für feine Nebel, gering.

ίο Bei der schließlich noch bekannten Vorrichtung zum Reinigen staubhaltigerGase mittels umlaufender, g '.saurchlässiger, von außen nach innen durchströmender Hohltrommel ist die Trommel durch radial stehende Zwischenwände in einzelne Kammern unterteilt. Durch die Hohltrommel wird die bereits tangential eingeführte staubhaltige ^r uft in dem Gehäuse herumgewirbelt, und dadurch werden die groben Staubpartikel durch die Zentrifugalwirkung, wie in einem Zyklon, bereits abgeschieden. Die Trommel

so ist mit gasdurchlässigem Stoff bespannt, an dem eine Filtration der feinen Staubpartikeln auftritt. Der sich ansammelnde Staub auf der Filterfläche kann kontinuierlich oder periodisch durch eine Luftdüse abgereinigt werden. Eine Filterwirkung wird auch noch durch die mit Gewebe bespannten Zwischenwände erreicht. Die bei dieser bekannten Vorrichtung empfohlene Benetzung der gasdurchlässigen Gewebe erhöht die Filtrationswirkung. Der Reinigungseffekt läßt wiederum zu wünschen übrig.

Es besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, um die Naßreinigung erheblich zu steigern und auch feinste Nebelteilchen in zufriedenstellendem Maß abzuscheiden.

Gemäß der Erfindung wird dir 'Xufgabe dadurch gelöst, daß die Behandlungskammern mit einer ein solches Schwerefeld erzeugenden Drehzahl rotiert werden, daß die Schwebesloffteilchen infolge der Zentrifugalbeschleiinigung agglomerieren und cn'-gegen der Stromrichtung des Gases abgeschieden werden. Gegenüber den vorstehend beschriebenen. bekannten Vorrichtungen und Verfahren geht die Erfindung einen ganz neuen Weg, indem das Hauptaugenmerk auf die Agglomeration gerichtet wird. Entgegen den bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß cias Ausschlagen der gmßcn Nebclteilchen peinlich vermieden, weshalb erst durch die Erfindung die Reinigung von Feinstpartikeln in zufriedenstellendem Maß ermöglicht wird. Die erfinderischen Maßnahmen zielen darauf ab. ein großes Schwerefeld zu crrcii hen. vva·- / U. durch die Rotation der Gase in den Hehandlungskainmern geschieht und durch die Trennwände oder Mitnahmeschaufeln unterstützt wird. Man ist bestrebt, die Niederschlagung derGrobteilchen so gering wie möglich /u hallen, denn sonst kann die Agglomeration nicht stattfinden. Diese kann dann erreicht werden, wenn die Teilchen sich gegeneinander bewegen, was bei Feinsttcilchfn durch die Braunsche Bewegung gegeben sein mag. Bei Teilchen mit Durchmessern von 0.1 μηι hört diese Braunsche Bewegung aber auf, und sie schweben durch die großen Schlcppkräftc im Gas mit. Wenn man nun gemäß der Erfindung die Schwebekräfte vervielfacht, vergrößert man damit auch den Unterschied in den Falles geschwindigkeiten. Bei einem tausendfachen g werden nicht nur die Fallgeschwindigkeiten tausendmal so groß, sondern auch die Differenz der Fallgeschwindigkeiten, und damit wird der Zusammenstoß, d.h.

die Agglomeration, beschleunigt. Femer verstärkt m,mi die Agglomeration dadurch, dall η-in die Anzahl J₁ I eilchen vervielfacht. Durch die erfinderischen Ni alnahmen werden in überraschender Weise die N, IuI vergröbert, bis sie von allein ausfallen.

Mit dem erfindur.gsgemäßen Verlahren laut sich ,-in rusher nicht erreichter intensiver Reinigungseffekt ii -hesondere für die Niederschlagung feinster :·,. i.webeteiichen, erreichen.

Das für die Gasbehandlung erforderliche Schwereu;,i wird dadurch erzeugt, daß die an der Drehachse .,gebrachten Behandlungskammern in Rotation ver-

;/i werden, wodurch das zu behandelnde Gas in ■:h :i Kammern der gewünschten Besdileuniaun» aus- ^ setzt wird. Die Größe des Schwerefeldes wird durdi ,₅ iiic Umfangsgeschwindigkeit sowie die Dimension der Hehandlungskammern bestimmt. Die zu reinigenden Oase werden durch die in Rotation befindliche-1 Belundlungskammem geleitet und nehmen — durch aie virgesehenen Trennwände bedingt —an der Rotation KiI. Die Führung der Gase erfolgt radial von außen nach innen. Die Geschwindigkeit, mit der die Gase diese Behandlungskammern radial durchstreichen, wird entsprechend der gewünschten 'V'enveilzeit im Schwerefeld gewählt. Um eine möglichst gute Reinillung zu erzielen, wird "ine radiale Geschwindigkeit in den Reinigungskammern zwischen zwei und "acht !*■ letern pro Sekunde gewählt.

Bei vorteilhafter Weiterbildung des erfinderischen Verfahrens werden die zu behandelnden Gase vor Eintritt in die in Rotation befindlichen Behandlungskammern in dem diese Kammern in bekannter Weise umgebenden Spiralgehäuse durch eine hohe Gaseintrittsgeschwindigkeit und/oder durch Mitnahmeschaufeln auf 'ie gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Behandlungskammern gebracht. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß durch die sich drehenden Behandlungskammern, insbesondere durch die Trennwände derselben, keine vorzeitig Niederschlagung der zusätzlich verdüsten Flüssigkeit vorgenommen -viid. Vorteilhaft ist es auch, die Trennwände der einzelnen Behandlungskammern nicht r.idial auf den Mittelpunkt zeigen zu lassen, sondern in !Jrehrichtung vorwärts geneigt und/oder gekrümmt auszuführen, so daß die höhere anfängliche Umfarigsgeschwindigkeit der nach dem Zentrum strömenden (i;is durch elie Trennwände nicht abgebremst wird.

Die Verdüsung der Flüssigkeit im Gas erfolgt beispielsweise durch in den Behandlungskammern untergebrachte und mit diesen mitdrehendc Düsen. Auch in diesem Fall schweben die feinsten Flüssigkeiistriipfchcn iiic'nt mit dem Gas mit, sondern werden durch das siarke .Schwerefeld radial, dein Gas cntgegengeset/t. nach außen bewegt. Durch geeignete Erhöhung des Schwerefeldes bis auf Werte, die das Hundertfache des Schwerefeldes der Erde betragen, fallen auch die feinsten Tröpfchen in diesen Behandlungskammern mit dem Hundertfachen ihres Normalgcwichtes durch das Gas hindurch y\\u\ bringen ein Niederschlagen und Koagulieren der feinsten Schwebeteilchen mit sich.

Die Flüssigkeitszerstäubung kann auch mechanisch vorgenommen werden. Wählt man nämlich erfindungsgemäß die Drehricl'lutig der Pchandlungskammern entgegengesetzt zur Richtung der tangential mit iohcr Geschwindigkeit in das Spiralgehäuse eintretenden Gase, so wird die niedergeschlagene Fliiseiokpit :im Hantle der Mitnahmeschaufeln sehr fein auf mechanische Weise zerteilt und verdüsl und kann in diesem Fall, wie die feinsten Schwebeteilchen, mit dem Gas in die Behandlungskammern eingeführt werden, wodurch in'vorteilhafter Weise die Koagulation und Niederschlagung der primär im Gas vorhandenen Schwebeteilchen verstärkt wird.

Entsprechen.! einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich je nach Wahl der Größe des Schwerefeldes und der Menge und Art der Flüssigkeitseindüsung ein bestimmter Druckveriusi der Gase beim Durchleiten durch die Vorrichtung. Gemäß der Erfindung ist es daher von besonderem Vorteil, wenn die Vorrichtung bei einem Druckverlust des Gases von 50 bis 400 mm WS betrieben wird. Der Kraftbedarf für die Überwindun5 der Gasförderung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, verglichen mit anderen Systemen gleicher L.istung, sehr viel niedriger.

Betreibt man die Vorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise mit 3000 U/min, wobei der Radius der Vorrichtung auf 0,2 m angenommen wird, so erhält man eine Umfangsgeschwindigkeit von 62,8 m/s². Dies ist gleich ungefähr der 2000fachen Erdbeschleunigung. Bei größeren Radien von z. B. 0,4 m genügen bereits kleinere Tourenzahlen, um auf die gleiche Zentrifugalbeschleunigung zu kommen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Versuche ergeben überraschend gute Abscheidungswerte.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in zweckmäßiger Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammern an ihrem äußeren Umfang Mitnahmeschaufeln tragen und daß Düsen zum Einsprühen zusätzlicher Flüssigkeit vorgesehen sind, die sich vorzugsweise in den Behandlungskamniern befinden und sich mit diesen mitdrehen. Günstig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die radialen Trennwände der Behandlungskammern in Drehrichtimg vorwärts gekrümmt sind.

Die Gasförderung durch die Vorrichtung wird durch ein vor- oder nachgesc'.altcles Gebläse vorgenommen. Dieses läßt sich ohm: weiteres auch mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch kombinieren, daß das für die Gasförderung erforderliche Flügelrad auf der gleichen Welle angebracht wird wie die Behandlungskammern und die erforderliche Gas förderung unter Überwindung des Gaswiderstandes der Vorrichtung übernimmt. Auch in diesem F-"a 11 dei Kombination des Venlilators mit der Vorrichtung zur Niederschlagung der Schwebestoffe kann das Flügelrad zur Gasförderung, gasscitig gesehen, vor oder nach der Behandlungsvorrichtung geschaltet sein.

Das vorliegende Verfahren läßt sich auch mit großem Hrfolg für die Absorption von Gasen verwenden. Die Absorptionsflüssigkeit ist in diesem Fall in das Gas ein/udüsen. Beim Niederschlagen der Flüssigkeitsnebel tritt dann rine begierige, schnell verlaufende Absorption auf.

Weitere Merkmale. Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen

F i g. 1 schematisch die Ansicht der im Schnitt dargestellten Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g.2 einen Schnitt durch die Behandlungskammern .nit radial gekrümmten Trennwänden.

Die in F i g. I im Schnitt dargestellte erfindungsiemnße Vorrichtung besteht aus der Antriebswelle 1, auf der die zentral angeordneten Behandlungskammern 2 angebracht sind. Diese Kammein weiden durch die scheibenartigen Begrenzungen 3 und die radialen Trennungswände 4 begrenzt.

Die Antriebswelle 1 wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor in Umdrehung versetzt und treibt die Bchandlungskammern 2 mit an. Die Vorrichtung befindet sich in einem Spiralgehäuse 7 mit dem tangentialen Gaseintritt 6 sowie dem axialen Gasaustritt 8. Damit das Gas nicht unbehandelr. die Kammern umgehen kann, sorgt ein Tauchversch!uB9 für die Abdichtung. Zur Antriebswelle hin ist der Apparat durch eine Stopfbuchse 11 gasdicht nach außen verschlossen.

Die zu behandelnden Gase treten am äußeren Umfang tangential mit hoher Geschwindigkeit in das Spiralgehäuse 7 ein, werden dann radial durch die Bchandlungskammern 2 hindurchgesaugt und ver- ao lassen in gereinigtem Zustand die Vorrichtung durch den zentral vorgesehenen Gasaustritt 8. Während die gereinigten Gase entgegengesetzt der Richtung des Schwerekraftfeldes die Behandlungskammern 2 verlassen, werden die mitgeführlen Schwebeteilchen wie »5 auch die zusätzlich eingedüsten Flüssigkeitströpfchen dem Gasstrom entgegengesetzt nach außen abgeschieden. Durch die verschieden große Geschwindigkeit der einzelnen Teilchen bedingt, findet eine starke Agglomeration und Vergröberung der feinsten Nebelteilchen in diesen Behandlungskammern 2 statt, die dann letzthin zur Abscheidung der gröberen Tropfen führen.

Die Eindüsung der Flüssigkeit erfolgt durch in den Behandlungskammern 2 angebrachte und sich mitdrehende Eindüsungsvorrichtungen 14. Die. einzudüsende Flüssigkeit wird durch die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hohle Antriebswelle zugegeben und gelangt durch entsprechende Rohrleitungen in die Behandlungskammern, wo sie dann ♦<> durch Düsen unter Druck zerstäubt wird. Man erreicht durch diese Eindüsung, daß die Flüssigkeit bereits an der Rotation der Behandlungskammern teilnimmt und damit beim Eintritt der Gase in dieselben nicht durch die Wände der Behandlungskammem ausgeschlagen werden kann und somit für die Agglomeration der Schwebeteilchen verlorengeht.

In F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Behandlungskammem in Drehrichtung vorwärts gekrümmte, radiale Trennwände 4 aufweisen. Das Gas wird durch den tangentialen Gaseintritt 6 mit der Sprühvorrichtung 10 in das Spiralgehäuse 7 eingeleitet, durchstreicht die in gleicher Drehrichtung umlaufenden Behandlungskammem 6 und verläßt sie in gereinigtem Zustand durch den Gasaustritt 8. Am äußeren Ende der Behandlungskammem sind Mitnahmefinger 13 angebracht, die in den im unteren Ted des Gehäuses 7 angestauten Flüssigkeitssumpf 15 eintauchen und hierdurch eine mechanische Versprühung der Flüssigkeit bewirken. Zur Überwindung des Gaswiderstandes der Vorrichtung ist ein Ventilator vor oder nachzuschalten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Agglomeration und Niederschlagung von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen und/oder zur Absorption von Gasbestandteilen auf nassem Weg unter Einwirkung einer Zentrifugalbeschleunigung in sich um eine Welle drehenden Behandlungskummern, die radiale Trennwände aufweisen, wobei die zu behandelnden Gase radial von außen nach innen in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung des Schwerefeldes geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammem mit einer ein solches Schwerefeld erzeugenden Drehzahl rotiert werden, daß die Schwebestoffteilchen infolge der Zentrifugalbeschleunigung agglomerieren und entgegen der Stromrichtung des Gases abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Gase vor Eintritt in die in Rotation befindlichen Behandlungskammern in dem diese Kammern in bekannter Weise umgebenden Spiralgehäuse durch eine hohe Gaseintrittsgeschwindigkeit und/oder durch Mitnahmeschaufeln auf die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Behandlungskammem gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Behandlungskammem entgegengesetzt zur Richtung der tangential mit hoher Geschwindigkeit in das Spiralgehäuse eintretenden Gase gewählt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung bei einem Druckverlust des Gases von 50 bis 400 mm WS betrieben wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit an einer sich drehenden horizontal oder vertikal gelagerten Welle angebrachten Behandlungskammem, die von einem Spiralgehäuse für den äußeren tangentialen Gaseintritt umgeben und die mit Mitteln zum Zuführen von Flüssigkeit versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammern (2]i an ihrem äußeren Umfang Mitnahmeschaufeln (13) tragen und daß Düsen (3) zum Einsprühen zusätzlicher Flüssigkeit vorgesehen sind!, die sich vorzugsweise in den Behandlungskammem (2) befinden und sich mit diesen mitdrehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Trennwände der Behandlungskammem in Drehrichtung vorwärts gekrümmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen