DE2032161B2 - Fluegelrad zum verspruehen von fluessigem blei in einem zinkdampfkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kondensation von z. B. in einem Zinkschachtofen erzeugten Zinkdämpfen und betrifft insbesondere ein Flügelrad zum Versprühen von flüssigem Blei aus dem Bleibad in einem Zinkdampfkondensator.

Die Kondensation vcn Zinkdampi in einem Kondensator, der ein flüssiges Bleibad enthält, welches mittels eines Flügelrades oder einer Flügelradgruppe nach oben in den Kondensatorraum laufend versprüht wird, ist bekannt. Das auf diese Weise kondensierte und in dem Blei gelöste Zink wird anschließend dadurch zurückgewonnen daß das zinkhaltige Blei durch eine Kühlrinne geführt und hierbei eine Zinkschicht auf dem flüssigen Blei gebildet wird, die von diesem a Jgezogen wird. Der besondere Vorzug dieses Kondensationsverfahrens besteht in der »Stoßkühlung« des eine relativ hohe Temperatur aufweisenden Zinkdampfes (900 bis 1000^C C), durch welche die sich aus der Reaktion mit dem in den Gasen enthalten :n Kohlendioxyd ergebende Rückumwandlung des Zinkdampfes zu Zinkoxyd weitgehend vermieden wird, weil die Oxydationsneigung des kondensierten und im flüssigen Blei gelösten Zinks wesentlich geringer ist und beim Trennen des Zinks von dem Blei nur eine leichte Oberflächenoxydation eintritt.

Die bisher üblichen Flügelräder zum Hochschleudem und Versprühen des geschmolzenen Bleis bestehen für gewöhnlich aus vier an dem Ende einer Welle befestigten Armen gleicher Länge, die in einer geeigneten Tiefe in das Bleibad eingetaucht und an der von einem Motor angetriebenen Welle gedreht werden.

Zum Hochschleudern des flüssigen Bleis sind die Arme normalerweise mit schiuftiförmigen Enden versehen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß der Kondensatorbetrieb und -wirkungsgrad dadurch wesentlich verbessert werden kann, wenn ein Flügelrad mit ungleich langen Armen benutzt wird.

Demgemäß besteht bei einem Flügelrad zum Hochschleudern und Versprühen von flüssigem Blei aus einem Bleibad in einem Zinkdampfkondensator, das um eine senkrechte Welle drehbar mindestens teilweise in das Bleibad eingetaucht ist, die Erfindung darin, daß das Flügelrad mindestens zwei Arme unterschiedlicher Länge aufweist.

Im allgemeinen ist das Flügelrad mit einer geraden Zahl von Armen, für gewöhnlich vier, gegebenenfalls auch sechs Armen versehen. Es bestehen Anzeichen dafür, daß mit der Zahl der Arme die Feinheit der Sprühstrahlen wächst. Besonders vorteilhaft sind vier Arme, und zwar zwei längere Arme gleicher Länge und zwei kürzere Arme gleicher Länge, die radial und gleichmäßig verteilt um die Vertikalachse in Langkurz-lang-kurz-Anordnung verlaufen, wobei zweck-

mäßigerweise ein Winkel von 90° zwischen den. einzel- Das erfindungsgemäße Flügelrad wird bis zu 27 cm.

nen Armen eingehalten wird. vorzugsweise 17 ±1,3 cm, in das Bleibad eingetaucht

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Radarme und mit 200 bis 500 Umdrehungen pro Minute ge-

nach außen und unten geneigt zur Horizontalen ver- dreht.

laufen zu lassen. Dieser Neigungswinkel der Arme hat 5 Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient das in

offenbar einen geringeren Einfluß auf die Leistungs- der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel.

fähigkeit als die von oben gesehene Verteilung der F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungs-

Arme, die beispielsweise alle im gleichen Winkel nach gemäßes Flügelrad, wie es auf der (nicht dargestellten)

unten geneigt sein können, wobei naturgemäß die Welle befestigt ist, und

Arme ungleicher Länge auch in verschiedenen Höhen- io F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des gleichen, jedoch

lagen enden, oder auch in der Weise schräg nach unten um 180° verschwenkten Flügelrades in Richtung des

verlaufen können, daß sie unabhängig von ihrer Länge Pfeiles A in F i g. 1.

alle in der gleichen Höhe enden, so daß die ungleich Wie insbesondere aus F i g. 1 zu ersehen ist, weist

langen Arme unter verschiedenen Neigungswinkeln das Flügelrad eine Zentralnabe 1 auf, von der vier

nach unten gerichtet sind. i₅ Arme 2, 3, 4, 5 ausgehen. Die Arme 2 und 3 sind län-

AIs geeigneter Werkstoff für das Flügelrad gemäß ger als die Arme 4 und 5. Alle Arme sind an ihren

der Erfindung hat sich ein ferritischer 3%iger Chrom- Enden als Schaufeln 6, 7, 8, 9 ausgebildet, durch

stahl erwiesen, aus dem die Arme und die Nabe zum welche beim Drehen d · Flügelrades das flüssige Blei

Anschließen an die Vertikalwelle einstückig gegossen aus dem Bad hochgeschleuJert und in dem Kondensa-

v.erden können. 20 torraum versprüht wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungs- Die besonderen Vorzüge der Erfindung ergeben sich

form des erfindungsgemäßen Flügelrades weist dieses aus folgenden Versuchsbeispielen, auf weiche die Er-

z\\ei einander gegenüberstehende Arme gleicher Länge findung jedoch nicht beschränkt ist. Die in diesen

sowif. ebenfalls zwei einander gegenüberstehende Beispielen angegebenen Durchmessergrößen beziehen

Arme einer anderen, jedoch unter sich gleichen Länge 25 sich auf die Maße zwischen den Innenrändern der

auf. wobei die Enden aller Arme schaufeiförmig aus- Schaufelaußenkanten an zueinander gegenüberliegen-

gebildet sind und die Durchmesserdifferenz der beiden den Armen.

Armpaare das 0,25- bis 4fache der Schaufelbreite be- B e ' s d i e 1 1
trägt. Diese Durchmesserdifferenz kann praktisch bis

zu 152 mm betragen, doch wird sie gemeinhin auf 51 bis 30 Die Benutzung eines erfindungsgemäßen Flügelrades 76 mm bemessen. mit ungleich langen Armpaaren einer Durchmesser-Für die Enden der Schaufeln gibt es mehrere zweck- differenz vor. 51 mm und mit Schaufeln einer Breite mäßige Ausführungsformen, bei denen lediglich darauf von 63 mm ergab, verglichen mit einem bisher üblichen zu achten ist, daß durch sie die Festigkeit der Schaufeln Flügelrad gleicher Größe, jedoch mit gleich langen nicht beeinträchtigt wird. So können die Schaufeln 35 Armen, bei Eintauchtiefen in das iiässige Bleibad von beispielsweise flach, gerundet oder löffeiförmig ausge- 178 mm in einem Zeitraum von 30 Tagen eine Verbildet sein, um entsprechend ihrer jeweiligen Form das besserung der Kondensatorleistung von 2,46 bis flüssige Blei >n verschiedenen Flugbahnen hochzu- 2,92%. Hierbei wurde eine Verminderung des Zinkschleudern, gehaltes im Zinkstaub, der durch Auswaschen mit

Die Erfindung umfaßt auch einen Bleibrausen- 40 Wasser der den Kondensator verlassenden Gase

Kondensator, der mindestens ein erfindungsgemäßes niedergeschlagen wurde, um 50 bis 53% und eine Zu-

Fliigelrad enthält. nähme des Zinkgehaltes der sich in dem Sumpf der

Vorzugsweise ist die Welle durch die Decke des Bleipumpen für den Umlauf des geschmolzenen Bleis

Kondensators nach unten geführt und das Flügelrad ansammelnden Krätze um 7 bis 18% festgestellt,

am unteren Wellenende befestigt. Für gewöhnlich ist 45 Diese Verbesserung der Kondensatorleistung ist

der Kondensator mit mehreren Flügelrädern ausge- offensichtlich darauf zurückzuführen, daß durch das

rüstet, wobei deren Gruppierung davon abhängt, wel- erfindungsgemäße Flügelrad in dem Kondensator ein

ches Kondensatorvolumen insgesamt zu berieseln ist, Bleitropfenschleier größerer Dichte und Gleichmäßig-

und davon auszugehen ist, daß auf ein Flügelrad eir. keit als im Falle des bekannten Flügelrades gebildet

Volumen von 4,2 bis 5,6 m³ entfällt. Vorteilhaft ist 50 wird, obgleich auch noch andere Faktoren mitsprechen

insbesondere auch eine möglichst zentrale Gruppie- können.

rung der Flügelräder in der Weise, daß die Konden- Beispiel 2
satorwände und -decke ausreichend von den Sprühstrahlen beaufschlagt, gleichzeitig auch die Wellen und Es wirde ein Flügelrad mit vier gleich langen Armen Dichtungen zwecks Verhütung von Ansätzen aus- 55 eines Durchmessers von 42,7 cm mit einem Flügelrad reichend bespült werden und überdies noch genügend verglichen, welches zwei Arme eines Durchmessers von Raum am Ausströmende des Kondensators verbleibt, 42,7 cm und zwei Arme eines Durchmessers von 48 cm damit hier möglichst wenige von den Bleitröpfchen aufwies, wie es in der Zeichnung veranschaulicht wormitgerissen werden. Diese letztgenannte Wirkung kann den ist.

auch dadurch erzielt werden, daß als letztes Flügelrad 60 Diesel Versuch wurde in einem Wasserbehälter

vor dem Kondensatorauslaß ein bisher übliches durchgeführt, und zwar deshalb, weil solche mit

Flügelrad mit gleich langen Armen angeordnet wird. Wasser vorgenommenen Versuche eine gute Ver-

Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zum gleichsgrundlage mit den entsprechenden Verhältnissen

Kondensieren von Zinkdämpfen, insbesondere von in einem Bleibrausen-Kondensator bilden, denn
solchen aus den Abgasen eines Zinkschachtofens, mit 65

Hilfe eines Bleibrausen-Kondensators, der mit minde- a) geschmolzenes Blei hat ähnliche physikalische destens einem erfindungsgemäßen Flügelrad ausgerü- Eigenschaften wie Quecksilber bei Raumtemperastet ist. tür. und die in der Literatur beschriebenen

experimentellen Vergleiche zwischen Quecksilberund Wasserstrahlen aus gleichen Düsen und unter gleichen Bedingungen zeigen eine Ähnlichkeit hinsichtlich der Tropfenbildung und -großen;

b) es besteht eine weitgehende Übereinstimmung zwischen dem Betriebsverhalten neuer Flügelräder unter verschiedenen Arbeitsbedingungen (wie Eintauchtiefe und Drehzahl) mit den Versuchsergebnissen in einem mit Wasser betriebenen Behälter hinsichtlich des Kraftbedarfs und der Kondensatordeckenberieselung.

Es ergaben sich folgende Vorzüge des mit ungleich langen Armen versehenen und mit der normalen Drehzahl von 300 Umdrehungen pro Minute betriebenen Flügelrades:

1. Ein um etwa 30% stärkeres Herausspritzen des Flüssigkeitsschleiers aus dem Wasserbad,

2. Eine gleichmäßigere Strahlenveiteilung in der Kammer bei höheren Eintauchtiefen im Bereich der normalerweise in einem Bleibrausen-Kondensator üblichen Eintauchtiefen. Diese günstige Strahlenverteilung wird nur unwesentlich durch Änderungen der Eintauchtiefe innerhalb des Normalbereiches zwischen 18 und 23 cm beeinträchtigt.

3. hme intensivere Deckenbesprühung und -reinhaltung, durch die eine stärkere Versprühungsintensität zufolge des Abpralles von der Behälterdecke erreicht wird.

B e i s ρ i e 1 3

Ein Bleibrausen-Kondensator wurde mit einem in der ersten Stufe, d. h. am nächsten zum Gaseinlaß angeordneten Flügelrad betrieben, welches zwei Arme eines Durchmessers von 48 cm und zwei rechtwinklig zu diesen stehende Arme eines Durchmessers von 42,7 cm hatte. Es ergab sich eine Verminderung der Ansätze an der Welle, und es wurden niedrigere Temperaturen an den Deckensteinen und am Kondensatorabzug festgestellt. Dies ist auf die bessere Besprühung des Kondensatorraumes zurückzuführen und stimmt mit den Ergebnissen der im Wasserbehälter durchgeführten Versuche überein.

Beispiel 4

In einem Bleibrausen-Kondensator wurden in einem Vergleichsversuch (a) zwei und in einem zweiten Vergleichsversuch (b) vier der bisher üblichen Flügelräder mit gleich langen Armen durch solche mit ungleich langen Armen eines Durchmessers von 48 cm und 42,7 cm (wie im Beispiel 3) ersetzt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:

	Alle Flügelräder mit gleich	Zinkverluste	Bleiverluste
20	langen Armen	im Zinkstaub	im Zinkstaub
	Zwei Flügelräder mit un	(kg/t Zink	(kg/t Zink
	gleich langen Armen ...	ausbringen)	ausbringen)
Vier Flügelräder mit un
gleich langen Armen ...	51,6	33,4
44,9	32,2
36,0	27,1

Zinkstaub ist oxydiertes Zink (ZnO), das als Pulver mit den Abgasen aus dem Kondensator austritt und zurückgewonnen wird. Die erzielte Verminderung des Zinkstaubes bedeutet eine wesentliche Verbesserung der Kondensatorleistung und der Wirtschaftlichkeil des Verfahrens. Außerdem wurde eine Verminderung der Ansätze und der Deckentemperatur festgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schleuderrad für einen Bleisprühkondenser zur Kondensation von Zinkdämpfen, welches zum Hochschleudern eines aus Bleitröpfchen bestehenden Sprühstrahles drehbar, mindestens teilweise in das Bleibad eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad eine Anzahl im wesentlichen radial von seiner senkrechten Achse ausgehenden Armen (2 bis 5) aufweist und daß die jeweils benachbarten Arme eine unterschiedliche Länge aufweisen.

2. Schleuderrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei längere Arme (2, 3) gleicher Länge und je zwei kürzere Arme (4, 5) gleicher Länge vorgesehen sind, wobei die Arme (2 bis 5) um die senkrechte Achse in einer Folge von lang-kurz-lang-kurz angeordnet sind.

3. Schleuderrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (2 bis 5) im wesentlichen in einem Wmkelabstand von 90° zwischen den Armen (2, 3) oder (4, 5) jedes benachbarten Paares angeordnet sind.

4. Schleuderrad nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d.-.ß die Arme (2 bis 5) des Schleuderrades zur horizontalen von der senkrechten Drehachse hinweg geneigt verlaufen.

5. Schleuderrad nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dauurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad aus ferritischem, 3°/_oigem Chromstahl besteht und daß die Arme (2 bis 5) einstückig an eine für eine Befestigung des Schleuderrades auf einer senkrechten Welle geeigneten, in der Mitte angeordneten Nabe (1) angegossen sind.

6. Schleuderrad nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar einander gegenüberliegender Arme (2, 3) oder (4, 5) auf einem ersten Drehkreisdurchmesser und ein weiteres Paar gegenüberliegender Arme (4, 5) oder (2, 3) auf einem zweiten Drehkreisdurchmesser angeordnet ist, daß die Enden der Anne (2 bis 5) als Schaufeln (6 bis 9) ausgebildet sind und daß der Unterschied zwischen den beiden Drehkreisdurchmessern das 0,25- bis 4fache der Schaufelbreite beträgt.

7. Schleuderrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den Drehkreisdurchmessern bis zu 152 mm, insbesondere 51 bis 76 mm beträgt.

8. Bleisprühkondenser, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schleuderräder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 je an einer drehbaren Welle befestigt sind, die nach unten hängend durch die Kondensordecke geführt ist und derart angeordnet sind, daß eine ausreichende Besprühung der Kondenserwände und -decke gewährleistet ist.

9. Bleisprühkondenser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schleuderräder in einer die gegenseitige Besprühung ihrer Wellen gewährleistenden Anordnung vorgesehen sind.

10. Verfahren zur Kondensation von Zinkdämpfen, insbesondere von in den Abgasen eines bei der Zinkgewinnung verwendeten Schachtofens vorhandenen Zinkdämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Schleuderrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 ausgestatteter Bleisprühkondensor verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad mit einer Drehzahl zwischen 200 und 500 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.