DE2032161C3 - Flügelrad zum Versprühen von flüssigem Blei in einem Zinkdampfkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kondensa-

tion 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 von Zinkdampf 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 dass durch zurückgewonnen, daß das zinkhaltige Blei durch eine Kühlrinne geführt und hierbei eine Zinkschicht auf dem flüssigen Blei gebildet wird, die von diesem abgezogen wird. Der besondere Vorzug dieses Kondensationsverfahrens besteht in der »Stoßkühlung« des eine relativ hohe Temperatur aufweisenden Zinkdampfes (900 bis 1000° C), durch welche die sich aus der Reaktion mit dem in den Gasen enthaltenen Kohlendioxyd ergebende Rückumwandlung des Zinkdampfes zu Zinkoxyd weitgehenH 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 eintri.

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 schaufelförmigen 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-

_mu,₆ · ^ein Winkel von 90 zwischen den ein/cl-

_nen Armen eingehalten wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Radarme nach außen und unten geneigt zur Horizontalen verlaufen zu lassen. Dieser Neigungswinkel der Arme hat offenbar einen geringeren Einfluß auf die LeiMUimsfähigkeit als die von oben gesehene Verteiluns der Arme, die beispielsweise alle im gleichen Winkel" nnc-h unten geneigt sein können, wobei naturgemäß die Arme ungleicher Länge auch in verschiedenen Höhenlagen enden, oder auch in der Weise schräg nach unten verlaufen können, daß sie unabhängig von ihrer Länse alle in der gleichen Höhe enden, so daß die ungleich langen Arme unter verschiedenen Neigungswinkeln nach unten gerichtet sind.

Als geeigneter Werkstoff ir dus Flügelrad gemäß der Erfindung hat sich ein ferritischer 3". „iger Chromstahl erwiesen, aus dem die Arme und die Nabe zum Anschließen an die Vertikalwelle einstückig gegossen werden können.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ah-führungsform des erfindungsgemäßen Flügelr ides v eist dieses zwei einander gegenüberstehende Arme gleicher Länge sowie ebenfalls zwei einander gegenüberstehende Arme einer anderen, jedoch unter sich gleichen Länge auf, wobei die Enden aller Arme schaufeliörmig ausgebildet sind und die Durchmesserdifferenz der beiden Armpaare das 0,25- bis 4fache der Schaufelbreite beträgt. Diese Durchmesserdifferenz kann praktisch uia zul52 mm betragen, doch wird sie gemeinhin auf 51 bis 76 mm bemessen.

Für die Enden der Schaufeln gibt es mehrere zweckmäßige Ausführungsformen, bei denen lediglich darauf zu achten ist, daß durch sie die Festigkeit der Schaufeln nicht beeinträchtigt wird. So können die Schaufeln beispielsweise flach, gerundet oder löffeiförmig ausgebildet sein, um entsprechend ihrer jeweiligen Form das flüssige Blei in verschiedenen Flugbahnen hochzuschlei'dern.

Die Erfindung umfaßt auch einen Bleibrausen-Kondensator, der mindestens ein erfindungsgemäßes Flügelrad enthält.

Vorzugsweise ist die Welle durch die Decke des Kondensators nach unten geführt und das Flügelrad am unteren Wellenende befestigt. Für gewöhnlich isi der Kondensator mit mehreren Flügelrädern ausgerüstet, wobei deren Gruppierung davon abhängt, welches Kondensatorvolumen insgesamt zu berieseln ist, und davon auszugehen ist, daß auf ein Flügelrad ein Volumen von 4,2 bis 5,6 m³ entfällt. Vorteilhaft ist insbesondere auch eine möglichst zentrale Gruppierung der Flügelräder in der Weise, daß die Kond^nsatorwändc und -decke ausreichend von den Sprühstrahlen beaufschlagt, gleichzeitig auch die Wellen und Dichtungen zwecks Verhütung von Ansätzen ausreichend bespült werden und überdies noch genügend Raum am Ausströmende des Kondensators verbleibt, damit hier möglichst wenige von den Bleitröpfchen mitgerissen werden. Diese letztgenannte Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß als letztes Flügelrad vor dem Kondensatorauslaß ein bisher übliches Flügelrad mit gleich langen Armen angeordnet wird. Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zum Kondensieren von Zinkdämpfen, insbesondere von solchen aus den Abgasen eines Zinkschachtofens, mit Hilfe eines Bleibrausen-Kondensators, der mit mindedestens einem cfindungsgemäßen Flügelrad ausgerüstet ist.

Das erfindungsgemäße Flügelrad wird bis zu 27 cm· vorzugsweise 17 i 1.3 cm, in das Bleibad eingetaucht und mit 200 bis 500 Umdrehuneen pro Minute cedreht.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Flügelrad, wie es auf der (nicht dargestellten) Welle befestigt ist, und

ίο F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des gleichen, jedoch um 180" verschwenkten Flügelrades in Richtung des Pfeiles A in F i g. 1.

Wie insbesondere aus F i g. 1 zu ersehen ist. weist das Flügelrad eine Zentralnabe 1 auf, von der vier = 5 Arme 2, 3, 4, 5 ausgehen. Die Arme 2 und 3 sind länger als die Arme 4 und 5. Alle Arme sind an ihren Enden als Schaufeln 6. 7. 8, 9 ausgebildet, durch welche beim Drehen des Flügelrades das flüssige Blei aus dem Bad hochgeschleudert und in dem Kondensatorraum versprüht wird.

Die besonderen Vorzug, uer Erfindung ergeben sich aus folgenden Versuchsbeispkien, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die in diesen Beispielen angegebenen Durchmesserp.rößen beziehen sich auf die Maße zwischen den Innenrändern der Schaufelaußenkanten an zueinander gegenüberliegenden Armen.

Beispiel 1

Die Benutzung eines erfindungsgemäßen Flügelrades mit ungleich langen Armpaaren einer Durchmesserdifferenz von 51 mm und mit Schaufeln einer Breite von 63 mm ergab, verglichen mit einem bisher üblichen Flügelrad gleicher Größe, jedoch mit gleich langen Armen, bei Eintauchtiefen in das flüssige Bleibad von 178 mm in einem Zeitraum von 30 Tagen eine Verbesserung der Kondensatorleistung von 2,46 bis 2,92%. Hierbei wurde eine Ve.-minc'nrung des Zinkgehaltes im Zinkstaub, der durch Auswaschen mit

Wasser der den Kondensator verlassenden Gase niedergeschlagen wurde, um 50 bis 53% und eine Zunahme des Zinkgehaltes der sich in dem Sumpf der Bleipumpen für den Umlauf des geschmolzenen Bleis ansammelnden Krätze um ^Ί bis 18% festgestellt.

Diese Verbesserung der Kondensatorleistung ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß durch das erfindungsgemäße Flügelrad in dem Kondensator ein Bleitropfenschleier größerer Dichte und Gleichmäßigkeit als im Falle des bekannten Flügelrades gebildet

wird, obgleich auch noch andere Faktoren mitsprecnen können.

Beispiel 2

Es wui de ein Flügelrad mit \\e^r gleicn langen Armen eines Durchmessers von 42,7 cm mit einem Flügelrad verglichen, welches zwei Arme eines Durchmessers von 42,7 cm <ind zwei Arme eines Durchmessers von 48 cm aufwies, wie es in der Zeichnung veranschaulicht worden ist.

Dieser Versuch wurde in einem Wasserbehälter durchgeführt, und zwar deshalb, weil solche mit Wasser vorgenommenen Versuche eine gute Vergleichsgrundlage mit den entsprechenden Verhältnissen in einem Bleibrausen-Kondensator bilden, denn

a) geschmolzenes Blei hat ähnliche physikalische

Eigenschaften wie Quecksilber bei Raumtemperatur, 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 -größen;

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°/₀ stärkeres Herausspritzen des Flüssigkeitsschleiers aus dem Wasserbad,

2. Eine gleichmäßigere Strahlenverteilung 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. Eine intensivere Deckenbesprühung und -reinhaltung, durch die eine stärkere Versprühungsintensität zufolge des Abpralles von der Behälterdecke erreicht wird.

Beispiel 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.

B e i s ρ i e I 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	Zinkverlustc	Bleiverluste
30	langen Armen	im Zinkstaub	im Zinkstaub
	Zwei Flügelräder mit un-	(kg/t Zink	(kg/t Zink
	gicich langen Armen ...	ausbringen)	ausbringen)
Vier Flügelräder mit un
gleich langen Armen ...	51,6	33,4
44,9	32,2
36,0	27,1

£inkstaub 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 Wirtschaftlichkeit 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 Winkelabstand 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, daß 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, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad aus ferritischem, 3°/_oigem Chromstahl besteht und daß die λπηε (2 bis 5) einstückig an eine für eine Befestigung des Schleuderrades auf einer senkrechten Welle geeigneten, in der Mitte angeordneten Nabe (I) 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 Arme (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.