DE20020643U1

DE20020643U1 - Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus Diesel Abgasen

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Publication number: DE20020643U1
Application number: DE20020643U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2010-12-07

Description

- 1 BESCHREIBUNG

VORRICHTUNG ZUR ABTRENNUNG VON FESTSTOFFEN AUS HEISSEN ABGASEN INSBESONDERE ZUR REINIGUNG VON DIESELABGASSTRÖMEN

TECHNISCHES GEBIET

Die Antriebstechnik verwendet heute in großer Anzahl Dieselmotoren, bei Baumaschinen, LKW, PKW und stationär betriebenen Blockheizkraftwerken, diese hinterlassen einen Reststoff bekannt als Dieselabgas, das in beachtlicher Menge anfällt. Die Abgasreinigung im Bereich der Staub und Partikelabscheidung wurde bis jetzt vernachlässigt. Die Folgeschäden sind heute bekannt und müssen umgehend behoben oder mindestens verringert werden, doch der bekannte Stand der Technik war nur bedingt gefragt und kam kaum zur Anwendung, vielleicht war er zu groß, kompliziert und zu teuer.

STAND DER TECHNIK

Derartige Vorrichtungen sind bekannt in der DE-OS 31 22 026 und der DE 38 16 727. Die US Army in Ramstein betreibt seit 1994 in der Panzermotoi— Instandhaltung einen Rauchgaswäscher von mir und ist sehr zufrieden. Das Landeskrankenhaus PLK-Weinsberg betreibt ein Notstromaggregat mit 600 KW, jeden Tag von 7°° bis 12°° zum waschen und trocknen der Bettwäsche von den Plegebedürftigen Personen. Die Geruchsbelästigung und der Rußaustrag waren bei beiden Anlagen der Grund der Anlagenbeschaffung, heute möchte keiner mehr der dort beschäftigten Mitarbeiter auf nachgerüstete Abgasreinigung verzichten,

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Gaswäscher, insbesondere für Rauchgasströme von Dieselmotoren, mit einem vom gasdurchsetzten Behandlungsraum und einer darin als Sprühvorrichtung untei— gebracht um eine etwa horizontale Mittelachse rotierenden Sprühkopf, der vorzugsweise über eine die Sprühkopf tragende Welle mit einer zu versprühende Waschflüssigkeit unter Bildung eines an den Gliedern anhaftenden und von der Gliederanordnung unter Einwirkung zentrifugaler Kräfte nach außen in Form einer ringförmigen Sprühzone Flüssigkeitsbelages beaufschlagbar ist. Der besondere Vorzug dieser Anordung liegt darin, daß Sprühdüsen erübrigt werden, welche andernfalls immer der Gefahr einer Verstopfung ausgesetzt sind.

Die zu versprühende Waschflüssigkeit wird vielmehr von der vergleichsweise schnell umlaufenden Gliedern mit derartiger Geschwindigkeit zerrissen und verwirbelt, daß sehr kleine Flüssigkeitströpfchen gebildet werden.

Durch neue Erkenntnisse und Weiterentwicklung-Handhabung wird die Rauchgaswäsche nachfolgend im einzelnen erläutert und beschrieben.

1. Durch anordnen von zwei oder mehreren querschnittserweiterten Gliederkränze, die mit Distanz auf der Nabe angeordnet sind. Durch diese querschnittserweiterte, auf Distanz angeordneten Gliederkränze wird der Waschflüssigkeits- Sprühbereich vergrössert und im Wirkungsbereich erheblich verbessert stabilisiert.

2. Das Ansaugrohr im Zentrum der Waschkammer mit den Querschnittserweiterungen verringert die Strömungsgeschwindigkeit der Rohgase und vergrößert den Ansaugquerschnitt, stabilisiert die Gasansaugung und erhöht die Verweilzeit der Rohgase im Sprühbereich, was zu einer großflächigen Flüssigkeitsbenetzung führt.

3. Die Vorrichtung wird jetzt vereinfacht durch die zuvorgenannten Maßnahmen ohne das übliche nachgeschaltete Saugzuggebläse betrieben,

4. Diese Vorrichtung in vetrikaler Ausrichtung und kleiner Bauweise ist die ideale Lösung, die in vielen Variationan bei Neuanlagen und Nachrüstungen problemlos eingesetzt werden kann.

5. Der Antriebsmotor mit dem Sprühkopf wird mit einem Frequenzumrichter stufenlos geregelt, betrieben und passt sich den jeweiligen Anforderungen der Gesamtanlage an.

Die zuvor genannten Merkmale vereinfachen und verbilligen die Gaswäsche in der Zukunft erheblich.

Bei der basischen Waschflüssigkeit handelt es sich um Kalziumverbindungen, bevorzugt wird Natronlauge verwendet. Die Reinigungswirkung beruht darauf, daß Russ, Staub, saure Schadstoffe, wie zum Beispiel Schwefeldioxyd, schweflige Säuren, Salzsäure mit den Kalziumverbindungen unschädlich schwer lösliche Verbindungen eingehen und mit der Waschflüssigkeit leicht aus den Gasen ausgefiltert absorbiert werden können.

Für die Anwendung in der Diesel-Abgasreinigung und deren angestrebten Wirkung, ist eine Bio-Öl-Zugabe in das Waschwasser nötig, eine Waschwassertemperatur von 50° bis 70° C ermöglicht eine gute Vermischung von Wasser und öl. Das Wasser Ulgemisch, das in grosser Menge versprüht wird stellt einen intensiven Oberflächenkontakt zwischen den Staubteilchen, den naßen Kalziumverbindungen und den sauren Schadstoffen dar und der wiederum wird begünstigt durch eine gute Durchmischung der naßen Kalziumverbindungen mit dem Gas und eine lange Verweildauer des so versetzten Gases im Gaswäscher.

Die Trennung der Schadstoffe von dem Waschwasser kann in mehreren Varianten erfolgen, der Stand der Technik ist vielfältig und daher nicht näher beschrieben.

• ·

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, einen Gasreiniger zu schaffen, welcher sich bei sehr geringem konstruktivem Aufwand durch eine gute Versprühung der Waschflüssigkeit und damit einen besonders hohen Wirkungsgrad bei der Reinigung auszeichnet und mit wenig Aufwand bei Alt- und Neuanlagen nachgerüstet werden kann.

Die Diesel-Abgastemperaturen liegen bei 350° — 550° C, durch Vorschaltung eines Wärmetauschers kann die Abgaswärme bis 200° C kostengünstig genutzt werden, dies ist Stand der Technik. Die Vorrichtung mit der Waschkammer, an deren Vorderwand ein Sprühkopf platziert ist und abströmseitig teils mit der Stauscheibe, dem geschlitzten Stauring, dem gestuft erweiterten Ansaugrohr im Achsbereich teils bergrenzt wird und mit Distanz vor dem Sprühkopf im Sprühbereich endet, wird das heiße Dieselabgas gesaugt. Der Aeromechanische erzeugte Waschwasserschleier, mit den rotierenden feinen ölanhaftenden Waschwassertröpchen, die eine große Oberfläche bilden werden die Staubpartikel benetzt und angelegt. Der rotierende gasdurchsetzte Waschwasserschleier am Gehäusewandbereich strömt schwerkraftbedingt spiralförmig zum Ringraum. Der rotierend endende Wasserschleier, der in eine fließende Wassei— Masse übergeht, belegt den ganzen Gehäusewandbereich rundum und strömt mit den freiwerdenden Gasblasen als Reingas über den Ringraum in die Wendekammer, der Stauring trennt und leitet einen Teilstrom vom Gas- Wassergemisch spiralförmig zum Ansaugrohr rotierend zurück in den Sprühbereich und passiert so endlos den Sprühbereich. Die rotierende Strömung um die Achse, die Translationsströmung längs an der Gehäusewand und der rotierende Rückstrom im Achsbereich zum Sprühkopf, der Aeromechanisch mit dem Sprühkopf erzeugt wird, ist eine dreidimensionale Strömung die erstmals in der Wasserversprühung Anwendung findet.

Die Dreidimensionale Gasströmung bei der Bio-Masse-Verbrennung wird in der Gebrauchsmusterschrift DE 200 01 926 U 1 beschrieben.

Das vom Sprühkopf erzeugt rotierende Gaswassergemisch ist im Sprühbereich so stabil, daß ein konstanter Unterdruck auf das erweiterte Ansaugrohr wirkt und im Peripheriebereich, der Gehäusewandung vor dem Ringraum ein stabiler Überdruck rundum ansteht, so daß ein zusätzliches Saugzuggebläse für die Gasbeförderung nicht mehr nötig ist.

Die nach dem Ringraum beginnende Gehäusewandeinschnürung zur Wendeammer, lenkt die rotierende anströmende Waschwassermasse zum Achsbereich und beendet deren Rotation.

Das Waschwasser fließt über das Waschwasserrücklaufrohr in das Waschwasserbecken ab, das wassergesättigte Reingas, entspannt und im Volumen erheblich reduziert, strömt mit ca. 50° - 60°C umgelekt über den Reingasaustritt in die Atmosphäre ab.

- 4 KURZE
BESCHREIBUNG PER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird in folgenden mit Bezugsziffern anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele dargestellt, Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Eine Gas-Waschbatterie 20 dient zur Reinigung von heissen Dieselabgasströmen.

Eine Gas-Waschbatterie 20 stellt eine kompakte Baueinheit dar. Die Gas-Waschbatterie 20 besitzt eine äußere Gehäusewand 28, die in ihrem Umfang kreiszylinderförmig ausgebildet ist und den Sprühkopf 33, die Waschkammer 21, die Stauscheibe 38, die Wendekammer 22 und ein Ansaugrohr 25 das mit Erweiterungen 26 und 27 und den Achsbereich 30 zylinderförmig einhüllt. Auf der, bezogen auf die Wendekammer 22 abgewandten Seite, ist die Gehäusewand 28 durch eine Vorderwand 72 verschlossen. In der Vorderwand 72 ist eine zentrale Öffnung in der eine Welle 32 drehbar gelagert ist, die über einen motorischen Antrieb 31 um die Längsachse 30 der Gas-Waschbatterie 20 in Rotation versetzt werden kann. An der Welle 32 ist im vorliegendem Fall ein Sprühkopf 33, der Kettenglieder 52, bestehend aus den Gliederelementen 56 und 57, besitzt, welche gestuft als Gliederkränze 53, 54, 55 angeordnet sind, die zusammen mit der Welle 32 um die Achse 30 rotieren.

In der Waschkammer 21, an der Vorderwand 72 ist der Sprühkopf platziert, der Freiraum der Waschkammer 21 um den Sprühkopf 33 bis zum Ansaugrohr 25 ist als Sprühbereich 35 bezeichnet. Abströmseitig wird die Waschkammer 21 von der Stauscheibe 38, ausgerüstet mit einem Stauring 41 mit Schlitzen 42, den Querschnittwerweiterungen (26, 27), dem Ansaugrohr 25 im Achsbereich 30, das die Stauscheibe 38 durchstösst, begrenzt, über den Ringraum 40 ist die Waschkammer 21 gasseitig direkt mit der Wendekammer 22 verbunden, die Waschwasserrücklaufrohre sind mit 51, der Reingasaustritt mit 50 bezeichnet.

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der'Linie A-A, bei der die Erweiterungen 26 und 27 vom Ansaugrohr 25, die Stauscheibe 38 und der Ringraum 40 mit der Gehäusewand 28 dargestellt ist.

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Die Vorrichtung wird wie folgt .betrieben.

Der Sprühkopf 33 wird rotierend angetrieben, gleichzeitig startet die Waschtlüssigkeitspumpe (nicht dargestellt). über die Waschwasserzuleitung 45 strömt Waschflüssigkeit in den Hohlraum des Sprühkopfes 33, über die Öffnungen 47 und den Ringspalt 46 werden die Gliederkränze 53, 54, 55 mit Waschflüssigkeit beaufschlagt.

Der erzeugte rotierende Waschwasserschleier ist kompakt bis zum Ansaugrohr 25 und bildet somit den Sprühbereich 35. Der Wasserschleier, bestehend aus Waschwassertröpfchen welche sich mit dem angesaugten Rohgas beladen, vermischen und schwerkraftbedingt zur Gehäusewand 28 geschleudert werden, erzeugt im Achsbereich 30 einen stabilen konstanten Unterdruck, der die Rauchgase zum Sprühbereich 35 saugt, umlenkt und bis zur Stauscheibe 38 rotieren läßt.

Die erzeugte dreidimensionale Gas-Wassergemischströmung führt in der Waschkammer 21 vor der Stauscheibe 38 zur Trennung von Reingas und Waschwasser.

Ein Teilstrom vom feuchten rotierenden Reingas strömt mit Druck über den Ringraum 40 zur Wendekammer 22, wird entspannt und strömt über den Reingasaustritt 50 ab.

Der restliche Teilstrom vor der Stauscheibe 38 wird rotierend um das Ansaugrohr 25 zum Sprühbereich 35 gesaugt und passiert stabilisierend den kontinuierlichen Waschprozess. Das rotierende Waschwasser fließt über den Ringraum 40 am Gehäusewandbereich 28 in die Wendekammer 22 über das Waschwasserrücklaufrohr 51 in das Waschwasserbecken, das nicht dargestellt ist, ab.

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BEZUGSZIFFERN ZUR "GAS WASCHBATTERIE" GEBRAUCHSMUSTER ANMELDUNG

20	Gas-Waschbatterie
21	Waschkammer
22	Wendekammer
23	Einschnürung
24
25	Ansaugrohr
26	1. 0 Erweiterung
27	2. 0 Erweiterung
28	Gehäusewand
29
30	Achse
31	Antriebsmotor
32	Welle
33	Sprühkopf
34
35	Sprühbereich
36
38	Stauscheibe
39
40	Ringraum
41	Stauring
42	Schlitze
43
44
45	WaschwasserZuleitung
46	Ringspalt
47	Öffnungen- Sprühkopf
48	Nabe
49
50	Reingasaustritt
51	Waschwasserrücklauf- Rohre
52	Kettenglieder
53	1. Gliederkranz
54	2. Gliederkranz
55	3. Gliederkranz
56	Gliederelemente
57	Gliederelemente
58
59
60

70 Pfeile Gasströmung 71

72 Vorderwand

73 Rückwand 74

75 Gehäusewandbereich

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79

80

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Claims

1. Vorrichtung (20) zur Abtrennung von Rußpartikel aus heissen Dieselabgasströmen durch versprühen von Waschflüssigkeit, mit

- einem Sprühkopf (33) zum Erzeugen eines rotierenden Gas-Wassergemisches in der Waschkammer (21),

- einem Ansaugrohr (25), das die Rückwand (73) und die Stauscheibe (38) im Achsbereich (30) durchstösst und querschnittserweitert mit Distanz vor dem Sprühkopf (33) im Sprühbereich (35) endet,

- einer dem Sprühkopf (33) abströmseitig begrenzenden Stauscheibe (38) zumindest teilweise Abschotten des Sprühkopfes (33) von der nachgeschalteten Wendekammer (22),

- einer der Stauscheibe (38) radial umgebendem Ringraum (40) und einer den Ringraum (40) umgebenden Gehäusewandung (28),

dadurch gekennzeichnet, daß
in der Waschkammer (21) ein Sprühkopf (33) mit zwei oder mehreren querschnittserweiterten Gliederkränze (53, 54, 55), ist, die mit Distanz auf der Nabe (48) angeordnet sind,
daß ein Ansaugrohr (25) mit Querschnittserweiterungen (26, 27), die Rückwand (73), die Wendekammer (22), die Stauscheibe (38) im Achsbereich (30) durchstösst und querschnittserweitert vor dem Sprühkopf (33) mit Distanz im Sprühbereich (35) endet,
daß ein Ringraum (40) zwischen der Stauscheibe (38) und der Gehäusewand (28) ist, mit der die Waschkammer (21) und die Wendekammer (22) strömungsmässig verbunden ist, daß die Waschkammer (21) durch das Ansaugrohr (25) und der Stauscheibe (38) zur Wendekammer (22) großflächig begrenzt ist und die Wendekammer (22) der Waschkammer (21) nachgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (28) als ein konstruktives Bauteil querschnittsverjüngt durch die Einschnürung (23) an der Rückwand (73) bündig endet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendekammer (22) nach unten Waschwasserrücklauf-Rohre (51) und nach oben ein Reingasaustritt (50) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (38) anströmseitig im Peripheriebereich als Stauring (41) ausgebildet ist und zusätzlich rundum Schlitze (42) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschwasserzuleitung (45) axial mit einem Ringspalt (46) vor dem hohlen Sprühkopf endet.