DE2029088B2 - Gaswäscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gaswäscher zum Waschen eines Gasstroms, um mitgeführte Feststoffteilchen und andere Verunreinigungen, wie z. B. Nebel, Dämpfe und übelriechende gasförmige Komponenten zu entfernen.

Zahlreiche Industrieanlagen erzeugen heiße Gasströme, mit mitgeführten Feststoffen, Nebel und Dämpfen, welche vor dem Eintrit'. in die Atmosphäre entfernt werden müssen, um die Verunreinigung der Atmosphäre zu verhindern oder um brauchbare Komponenten abzutrennen. Die in den heißen Abgasströmen mitgeführten Feststoffe können aus Ruß, Flugasche, Eisenoxidteilchen und verschiedenen Staubarten bestehen. Bei älteren Anlagen wird der Gasstrom durch einen Kamin direkt in die Atmosphäre entlassen, wobei der Kamin dazu dient, die mitgeführten Feststoffe, Funken, Nebel und Dämpfe in die obere Atmosphäre zu bringen und sie dort zu verteilen, wodurch eine lokale Ausfällung dieser Verunreinigungen in den umgebenden Bereichen verhindert wird.

Dies ist aus Gründen der Umweltverschmutzung nachteilig. Es sind in der Technik bereits zahlreiche Vorrichtungen für die Naßwäsche von Gasströmen bekannt, durch welche mitgeführte Feststoffteilchen entfernt werden. Vorrichtungen, bei denen ein Venturipassagenwascheffekt oder ein venturiähnlicher Wascheffekt vorliegt, sind in den US-Patentschriften 33 17 197, 32 62 685, 30 85 793 und 31 16 348 beschrieben. Andere Vorrichtungen und Vorrichtungszusammenstellungen sind in der US-Patentschrift 30 77 714 und in den Canadischen Patentschriften 6 84 884 und 6 70 150 angegeben. Weitere Abhandlungen über das Waschen von Gasen oder über die Dispergierung einer Flüssigkeit in ein Gas sind in den US-Patentschriften 20 33 404, 25 75 359, 20 86 671, 33 23 290, 26 61 195, 2354678, 24 09 088, 3045990 und 24 14718 sowie DTPS 2 43 605 zu finden.

Die Erfindung wird im Patentanspruch beschrieben. «j

Es wurde ein Gaswäscher entwickelt, mit welchem Verunreinigungen aus einem Gasstrom entfernt werden können, wie z. B. Feststoffteilchen, Nebel, Dämpfe und übelriechende gasförmige Komponenten, bei welchem ein Venturiwäscher mit einem ringförmigen Hals ^h"> vorgesehen ist, dessen Abmessung einstellbar ist, wodurch eine Änderung der Vcnturiabniessung ermöglicht wird, um Veränderungen in der Gasströmungsgeschwindigkeit auszugleichen oder um einen größeren Druckabfall und eine wirksamere Waschung bei einer im wesentlichen konstanten Gasströmungsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Die Venturipassage wird durch ein zentrales konisches Prallblech, welches mit seinem Scheitel nach oben und entgegen dem Gasstrom weist, und durch ein umgekehrt kegelstumpfförmiges Prallblech, welches zentral außerhalb des konischen Prallblechs angeordnet ist und von diesem konischen Prallblech einen Abstand aufweist, definiert, wodurch eine vertikale ringförmige Venturipassage zwischen dem Prallblech geschaffen wird. Waschflüssigkeit wird auf der äußeren Oberfläche des konischen Prallblechs und der inneren Oberfläche des umgekehrt kegelstumpfförmigen Prallblechs nach unten geführt, und die Wuschflüssigkeitsslröme werden am oder in der Nähe des Halses der Venturipassage in den Gasstrom eingeführt, wodurch eine wirksame Waschung auf Grund einer Dispergierung der flüssigen Phase im Gasstrom in Form kleiner diskreter Tröpfchen entsprechend der Venmriwaschtechnik erzeug! wird. Das zentrale konische Prallblech ist auf einer zentralen Welle befestigt, die vom Scheitel des konischen Prallblechs nach unten geht. Die Welle ist vertikal beweglich oder einstellbar, so daß die Höhe des konischen Prallblechs in geeigneter Weise relativ /um umgekehrt kegelstumpfförmigen Prallblech verändert werden kann, um Änderungen im Gasstrom auszukompensieren oder andere Änderungen durchzuführen, deren Gründe eben erläutert wurden. Eine Änderung der Höhe des konischen Prallblechs dient dazu, die Venturianordnung zu modifizieren, und zwar in erster Linie durch Einstellung der Halsfläche, um die gewünschte Waschwirkung unter veränderlichen Arbeitsbedingungen zu erzielen.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß mit ihr ein Venturiwäscher mit ringförmigem Hals geschaffen wird, wobei dieser Hals verändert oder eingestellt werden kann, um Veränderungen in der Gasströmungsgesch windigkeit auszukompensieren, während gleichzeitig kontinuierlich eine wirksame Gaswaschung und ein erwünschter Druckabfall durch den Venturiwäscher erzielt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Venturiwäscher mit ringförmigem Hals eine wirksame Waschung von Gasen bei hohen Volumengeschwindigkeiten mit einem verhältnismäßig geringen Gasdruckabfall erlaubt. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Gasdruckabfall und die relative Waschwirkung bei einer im wesentlichen konstanten Gasströmungsgeschwindigkeit modifiziert werden kann, um Änderungen in der Gaszusammensetzung oder in der Konzentration der Verunreinigungen auszukompensieren, wie z. B. wenn der verunreinigte Gasstrom in einem zyklischen, periodischen oder absatzweisen Verfahren erzeugt wird.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gaswäschers wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Anwendung auf die Waschung eines heißen verunreinigten Gasstroms;

Fig. 2 eine Aufsicht von Fig. 1 an'der Schnittlinie 2-2;

F i g. 3 eine Aufsicht von F i g. 1 an der Schnittlinie 3-3; und

Fig. 4 und 5 alternative Ausführurigsformen des F'ührungsstabs und der Leitflächenzusammenstellung

der vorliegenden Erfindung.

In Fig. I stellt die Einheit I eine Anlage oder eine Vorrichtung dar, welche einen verunreinigten Gasstrom erzeugen. Bei dieser Ausführungslorm der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Einheii 1 aus einer Verbrennungsanlage zum Verbrennen von festen Abfällen, wie z. B. Müll. Der Strom 2, der aus festen Abfallmaterialien besteht, wird in die Verbrennungsanlage 1 eingeführt und auf einem geeigneten beweglichen Rost od. dgl. innerhalb der Einheit 1 verbrannt, wobei ein Luftstrom 3 und ein geeigneter Brennstoffstrom 4 in den unteren Teil der Einheit 1 eingeführt wird. Der Strom 4 kann aus einem fließfähigen Kohlenwasserstoffbrcnnstoff, wie z. B. Erdgas oder Heizöl, bestehen; bei einigen Typen von Verbrernungsanlagen kann der Strom 4 weggelassen werden, wie z. B. wenn der Strom 2 eine geeignete Zusammensetzung aufweist, so daß die Verbrennung unterhalten wird. Die zurückbleibenden Feststoffe wie z. B. Asche, Metallteilchen oder Glas werden als Strom 5 aus der Einheit 1 ausgetragen, und der in der Einheii I durch Verbrennung des Stroms 2 erzeugte Gasstrom wird über dem Austritt 6 als Strom 7 abgelassen, bei welchem es sich um einen heißen Gasstrom handelt, der mitgeführte Feststoffteilchen, wie z. B. Flugasche, Nebel oder Rauch, und giftige gasförmige Komponenten, wie z. B. Schwefeldioxid, enthält. Der Abschnitt 6 kann eine geeignete Wärmerückgewinnungseinrichtung enthalten, wie z. B. eine innere Dampferzeugungsschlangc oder innere Dampferzeugungsrohre. K)

Der Strom 7 wird nunmehr gemäß der Erfindung behandelt und gewaschen, um Verunreinigungen zu entfernen, bevor er in die Atmosphäre entlassen wird. Der Strom 7 wird durch die vertikal angeordnete zylindrische Leitung 8 nach unten geführt, welche den JS Gasstrom in den einstellbaren ringförmigen Venturiwäscher der vorliegenden Erfindung leitet. Geeignete Waschflüssigkeitsströme 9 werden in die Zuführleitungen 10 eingeführt, die sich radial durch die Wandung der Leitung 8 nach innen erstrecken. Die Ströme 9 können aus Wasser, einer wässrigen Waschflüssigkeitslösung, zurückgeführter Waschflüssigkeit einer vorhergehenden Waschung, die filtriert oder anderweitig geklärt oder chemisch behandelt worden sein kann, oder aus einem anderen geeigneten flüssigen Waschmedium bestehen. Die Zuführleilungen 10 führen den Strom 9 in eine Sammelleitung U, von der aus sich ein vertikal orientiertes Rohr 12 zentral nach unten erstreckt, um die Ströme 9 in den Venturiwäscher einzuführen.

Das vertikale Rohr 12 ist zentral angeordnet und koaxial mit der Leitung 8 ausgerichtet. Das Rohr 12 ist vorzugsweise mit einer unteren sich nach außen erweiternden Schürze 13 versehen, um ein Spritzen der Waschflüssigkeit zu verhindern. Vorzugsweise ist auch ein im wesentlichen vertikal angeordneter Führungsstab 14 vorgesehen. Der Stab 14 erstreckt sich vom Scheitel des noch zu beschreibenden konischen Prallblechs nach aufwärts in das Rohr 12. Der Stab 14 ist innerhalb des vertikalen Rohrs 12 mit einem Zwischenraum angeordnet, um eine ringförmige Passage für wi einen nach unten gerichteten Flüssigkeitsstrom zwischen dem Stab 14 und dem Rohr 12 zu schaffen. Der Stab 14 wird vorzugsweise dadurch auf Abstand gehalten, daß mindestens ein äußeres Leitblech 15 vorgesehen wird, das am Stab 14 befestigt ist und sich ··■■ nach auswärts in den ringförmigen Raum zwischen dem Slab 14 und dem Rohr 12 erstreckt. Das Leitblech 15 ist vorzugsweise geradlinig und vertikal am Stab 14 befestigt. Wie weiter unten erläutert kann das Leitblech 15 jedoch auch in Spiralenform am Stab 14 befestigt sein; außerdem könnten in der Praxis mehrere Leitbleche vorgesehen werden.

Die Schürze 13 ist koaxial über dem konischen Prallblech 16 angeordnet, das am unteren Austritt der Leitung 8 vertikal und koaxial dazu befestigt ist, wobei der Scheitel des Prallblechs 16 sich nach oben ersteckt und dem nach unten gerichteten Gasstrom aus der Leitung 8 entgegengerichtet ist. Der Waschflüssigkeitsstrom, der aus dem Rohr 12 am Scheitel des konischen Prallblechs 16 austritt, fließt die äußere Oberfläche des Prallblechs 16 als Flüssigkeitsfilm nach unten, der in der Nähe des unteren Endes des Prallblechs 16 nach außen gerichtet wird, an welchem Punkt der Gasstrom auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht wird, wie dies weiter unten erläutert wird.

Das konische Prallblech 16 ist auf einem geeigneten in vertikaler Richtung einstellbaren Träger angeordnet und befindet sich in der Nähe des unteren Austritts der Leitung 8 und ist mit dieser Leitung 8 koaxial ausgerichtet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein zentraler vertikaier Halter für das Leitblech 16 vorgesehen, der aus einer zentralen Welle 17 bjsteht, die vertikal vom Scheitel des Prallblechs 16 herabhängt. Vorzugsweise ist auch eine kreisförmige horizontale Trägerplatte 18 vorgesehen, die das Prallblech 16 auf der Welle 17 festhält. Die Platte 18 erstreckt sich vorzugsweise zwischen der Welle 17 und dem unteren Ende des Prallblechs 16. Zwischen der Welle 17 und der Platte 18 sind Schweißungen 19 vorgesehen, durch welche diese Elemente zusammengehalten werden. Es ist klar, daß noch weitere nicht gezeigte Schweißnähte vorgesehen sind, um die Elemente der Vorrichtung zusammenzuhalten. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin vorzugsweise ein umgekehrt kegelstumpfförmiges Prallblech 20 vorgesehen, das vom unteren Ende des konischen Prallblechs 16 nach unten herabhängt, um eine gleichmäßigere Strömung hervorzurufen, wie dies weiter unten erläutert wird. Zwischen dem unteren Ende des Prallblechs 20 und der Welle 17 erstreckt sich eine kreisförmige horizontale Platte 21, durch welche der Prallblechkombination eine größere Festigkeit und Stabilität vermittelt wird.

Es sind auch geeignete Einrichtungen vorgesehen, mit denen die Welle 17 und die Prallbleche 16 und 20 entweder nach oben oder nach unten vertikal verschoben werden können, je nachdem wie es die Arbeitsbedingungen erfordern, wie es weiter unten abgehandelt wird. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich die Welle 17 durch eine geeignete Stopfbuchse 22 nach unten, die mit einer geeigneten Dichtung 23 versehen ist, so daß eine vertikale Bewegung der Welle 17 ermöglicht und gleichzeitig ein Entweichen von Flüssigkeit verhindert wird. Die Welle 17 ist an einer geeigneten Schwenkkupplung 24 befestigt, welche die Welle 17 mit der Schiene 25 verbindet, die ihrerseits wieder um das feste Schwenkelement oder um den Stift 26 schwenkbar ist. Das entgegengesetzte Ende der Schiene 25 ist mit einer Schraubenschwenkkupplung 27 verbunden, die durch Drehung der mit einem Gewinde versehenen Einstellwelle 28 verschoben werden kann, die mit einem geeigneten Handrad für die Drehung der Welle 28 von Hand ausgerüstet ist, welche die Schwenkkupplung 27 hebt oder senkt, um die Schiene 25 um das Schwenkelement 26 zu verschwenken und dabei die

Welle 17 und die dazugehörigen Prallbleche 16 und 20 vertikal zu heben oder zu senken. Das obere Ende der Welle 28 und das dazugehörige Handrad sind an einem horizontalen Träger 29 befestigt, der seinerseits wieder starr an einem vertikalen Träger 30 montiert ist.

Eine horizontale kreisförmige Platte 31 erstreckt sich oberhalb des unteren Endes der Leitung 8 nach außen. Eine Hülse 32 hängt vom äußeren Rand der Platte 31 herab, und eine Reihe von im Abstand angeordneten Düsen 33 sind an der Hülse 32 in Reihe befestigt, so daß Waschflüssigkeit, welche eine ähnliche Zusammensetzung wie die Ströme 9 aufweisen kann, aus den Düsen 33 auf die Hülse 32 abgegeben werden kann. Ein umgekehrt kegclstumpfförmiges Prallblech 34 hängt vom inneren Rand der Hülse 32 nach unten und ist nach innen geneigt. Das Prallblech 34 ist konzentrisch um das konische Prallblech 16 angeordnet, so daß die Prallbleche 16 und 34 eine ringförmige Venturipassage definieren. Das Prallblech 34 kann mit seinem unteren Rand etwa in der gleichen Höhe enden, wie der untere Rand des Prallblechs 16, aber in den meisten Fällen erstreckt sich das Prallblech 34 parallel zum koaxialen Prallblech 20 noch weiter nach unten. Die relativen Lagen der Prallbleche hängen im jeweiligen Fall von der vertikalen Einstellung der Welle 17 und der zugeordneten Prallblechelemente 16 und 20 ab.

Die aus den Düsen 33 abgegebene Waschflüssigkeit fließt in kreisförmiger Richtung über den inneren Rand der Hülse 32 und auf die innere Oberfläche des Prallblechs 34. Hierauf fließt sie an der inneren Oberfläche des Prallblechs 34 hinab. Der aus der Leitung 8 nach unten entlassene Gasstrom wird auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, während er durch die ringförmige Venturipassage, die zwischen den Prallblechen 16 und 34 definiert wird, nach unten fließt, und die auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Prallbleche 16 und 34 nach unten fließende Waschflüssigkeit wird am unteren Ende des jeweiligen Prallblechs in den hochbeschleunigten Gasstrom eingeführt, wodurch die Flüssigkeit in den Gasstrom in Form kleiner diskreter Teilchen zerteilt und eine wirksame Waschung des Gasstroms durch die Flüssigkeitsteilchen hervorgerufen wird. Dies hat einen Übergang von Verunreinigungen aus dem Gasstrom in die flüssige Phase zur Folge.

Die Mischung aus gewaschener Gasphase und flüssigen Tröpfchen, die Verunreinigungen enthalten, wird aus der ringförmigen Venturiwaschpassage in den unteren Flüssigkeitsauffangbehälter 35 abgegeben, der sich vom Prallblech 34 nach unten erstreckt und am Boden einen Sumpf 36 für Flüssigkeitsaufnahme besitzt, der die Trennung der Waschflüssigkeit vom gewaschenen Gasstrom unterstützt. Die Flüssigkeit kann direki aus dem Abschnitt 36 entnommen werden. |cdoch wire überschüssige Flüssigkeit vorzugsweise aus dem ßchäl tcr 35 an der Unterseite der Gasaustrittslcitung 3/ entfernt, die den gewaschenen Gasstrom 38 und dit damit verbundene Flüssigkeit zu einer Einrichtung füi Gas/Flüssig-Trennung (nicht gezeigt) führt. Der gewä scherte und gereinigte Gasstrom wird nunmehr zui Atmosphäre entlassen, während die Waschflüssigkeit ir

ίο geeigneter Weise durch Filtration oder auf chemischen Wege behandelt werden kann, um eine Flüssigkeit zi erzeugen, die sich für die Rückführung über die Strönu 9 und die Düsen 33 eignet. Wenn Wasser al; Waschflüssigkeit verwendet wird, dann kann in einiger Fällen ein Teil oder die Gesamtmenge der über dit Leitung 37 entfernten wässrigen Lösung in einer Abwasserkanal oder in eine andere geeignete Bescili gungsanlagc geführt werden, wobei das erforderlicht Ergänzungswasser zugesetzt wird.

In der Praxis treten Veränderungen in der Strö inungsgeschwindigkeit des Stroms 7 oder des Gehalt! oder der Zusammensetzung der Verunreinigungen in Strom 7 oder beides während des Betriebs dci Waschvorrichtung auf. In diesem Fall wird die mit einen Gewinde versehene Welle 28 gedreht, um die Welle Ii zu verrücken, wobei die Form der Venturipassage line die Waschwirkung auf Grund einer Verrückung de: Prallblechs 16 in bezug auf das Prallblech 34 modifizier wird.

jo In F i g. 2 ist die konzentrische koaxiale Anordnung der einzelnen Elemente der Vorrichtung in Aufsicht zi sehen. Es sind Waschflüssigkcitsströmc 39 gezeigt, dit durch die Düsen 33 auf die Hülse 32 strömen.

Fig. 3 zeigt die bevorzugte Form der Leitbleche Ii auf dem Stab 14. Es handelt sich hier um vertikale lineare Lcitbleche, die dazu dienen, den Stab 14 innerhalb de Rohrs 12 auszurichten. Sie führen den Stab 14 und da: Prallblech 16 während der vertikalen Verrückung de zentralen Anordnung. F i g. 4 zeigt eine alternativi Ausführungsform der Leitblcche 15, wobei mehren Leitbleche 15 spiralförmig an der äußeren Obcrflächi des Stabs 14 befestigt sind, um einen kreisenden FIuI. der Waschflüssigkeit auf die äußere Oberfläche de: Prallblechs 16 zu schaffen. In einigen Fällen, wie z. B. ii Fig. 5, kann ein einziges spiralenförmiges Leitblech Ii an der äußeren Oberfläche des Stabs 14 angeordne sein, um eine Ausrichtung des Stabs 14 im Rohr 12 zi erzielen und um eine zentrale Ausrichtung dei Vorrichtung aufrechtzuerhalten, wobei es gleichzeitig

5(i der aus dem Rohr 12 austretenden und auf da; Prallblech 16 auftreffenden Flüssigkeit eine kreisend^ Bewegung erteilt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gaswäscher mit einer vertikalen zylindrischen Leitung, ein darin befestigtes zentrales, koaxiales nach oben gerichtetes konisches Prallblech, ein umgekehrt kegelstumpfförmiges Prallblech rund um die Wandung der Leitung, wobei das unlere Ende vom konischen Prallblech einen Abstand aufweist und eine sich verjüngende Passage definiert, erste und zweite Flüssigkeitseintritte, durch welche Flüssigkeiten auf die Oberflächen der einzelnen Prallbleche abgegeben werden können, und einen Gas/Flüssig-Abscheider unterhalb der Prallbleche, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Prallblech (16) auf einer vertikalen Welle (17), die koaxial zur Leitung (8) verläuft, befestigt ist, und koaxial und vertikal von unten mittels der Wellen (17) und (28) bewegbar angeordnet ist.

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