DE2224824A1

DE2224824A1 - Washing submicron particles from gas - using liquid filter generated at grating

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Publication number: DE2224824A1
Application number: DE19722224824
Authority: DE
Inventors: Joerg Baum
Original assignee: Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
Current assignee: Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
Priority date: 1972-05-20
Filing date: 1972-05-20
Publication date: 1973-11-29

Abstract

Sub-micron suspended particles of low conc. are washed from gases or air, using a water spray in a gas duct is as follows; by impinging highly accelerated water droplets upon a grating to form a uniform layer of liquid lamellae constituting a filter which move over the grating surface, constituting shreds which form a suspended filter as they leave the surface.

Description

Flüssigkeltsfilter zur Abscheidung feinster Schwebe stoffe Die Erfindung ist' ein durch fein unterteilte Flüssigkeit betriebenes Filter zur Abscheidung feinstteiliger Schwebstoffe aus Luft und anderen Gasen. Es ist bekannt, daß solche Filterschichten durch Zerteilung von quer zu einer Gasströmung eingedüsen dünnen Flüssigkeitsstrahlen erzeugt werden können, z.B. Liquid filter for separating the finest suspended matter The invention is' a filter operated by finely divided liquid for the separation of extremely fine particles Suspended particles from air and other gases. It is known that such filter layers by splitting thin jets of liquid that are injected transversely to a gas flow can be generated, e.g.

indem sie auf den zu reinigenden Gasstrom hoher Geschwindigkeit (60 - 120 m/sek.) aufprallen und z.B. in einer Venturi-Kehle durchsetzen. Die Waschflüssigkeit kann hierbei unter kurzfristiger Überwindung ihrer Oberflächenspannung in feine Lamellen (Zellhäute oder Zellwände) aufgelöst werden, in denen die Schwebe stoffe aufgefangen werden. Die anschließende Rückbildung der Lamellen in Uröpfohen schließt die Verunreinigungen sicher ein, die sich auf den großen Oberflächen der Lamellen angeheftet hatten. Die Tröpfchen der Reinigungsflüssigkeit können anschließend, z.B. durch Fliehkraft, abgeschieden werden.by acting on the gas stream to be purified at high speed (60 - 120 m / sec.) And penetrate e.g. in a Venturi throat. The washing liquid can convert their surface tension into fine Lamellae (cell membranes or cell walls) are dissolved, in which the suspended matter be caught. The subsequent regression of the lamellae in Uröpfohen closes the impurities that settle on the large surfaces of the lamellas had attached. The droplets of cleaning fluid can can then be deposited, e.g. by centrifugal force.

Dieses Verfahren hat sich vor allem zur Gas- oder Abgasreinigung bewährt, wenn hohe und höchste Schwebestoffkonzentrationen (10 - 200 g/Nm3) zu bewältigen sind. Dann lassen sich mit zweistufiger Arbeitsweise - Abscheidewirkungsgrade yon 99,5 bis 99,9 % erreichen. In solchen Fällen ist der relativ hohe Energieaufwand für die Zerteilung der Waschflüssigeit durch das Gas bei Druckverlusten von 750 - 1500 mm mit mit 2,5 - 5 Kilo-Watt-Stunde pro 1000 m³ Gas technisch gerechtfertigt.This process has proven itself especially for gas or exhaust gas cleaning, if high and extremely high suspended matter concentrations (10 - 200 g / Nm3) have to be dealt with are. Separation efficiencies can then be achieved with a two-stage procedure Reach 99.5 to 99.9%. In such cases, the energy expenditure is relatively high for the splitting of the scrubbing liquid by the gas in the event of a pressure drop of 750 - 1500 mm with 2.5 - 5 kilo-watt-hour per 1000 m³ of gas technically justified.

Handelt es sich dagegen um Gase oder Abgase mit geringer Schwebestoffkonzentration (t,1 - 5 g/1#3), so ist der hohe spezifische Energieaufwand, also der kinetischen Energie -zur Wasserzerteilung, für die meist sehr großen strömenden Gasmengen wirtschaftlich nicht vertretbar. Die Erfindung geht daher einen anderen Weg zwecks Bildung einer Flüssigkeitsfilterschicht aus derartigen Lamellen (Zellhäuten).If, on the other hand, it is a question of gases or exhaust gases with a low concentration of suspended matter (t, 1 - 5 g / 1 # 3), then the high specific energy expenditure, i.e. the kinetic one Energy - for dividing water, economical for the mostly very large amounts of gas flowing not justifiable. The invention therefore takes a different route for the purpose of forming a Liquid filter layer made of such lamellae (cell membranes).

In mehreren Techniken sind Rieselkühler hoch entwickelt worden, z.B. zur Milch- und Würzekühlung läßt man die flüssigkeit über die Oberfläche von Hetallformstücken laufen, auf denen sie sich von selbst in äußerst dünnen Häuten ausbreitet.Trickle coolers have become highly developed in several techniques, e.g. To cool the milk and wort, the liquid is allowed to run over the surface of metal fittings on which it spreads by itself in extremely thin skins.

Hier setzt die Erfindung ein. die besteht darin, das zu reinigende Gas im Gleichstrom mit der Flüssigkeit durch einen Kanal zu führen. In diesem ist ein Spaltgitterwerk angeordnet. Die Reinigungsflüssigkeit wird unter hohem Druck auf dies Gitterwerk aufgesprüht. Auf diesen Oberflächen breitet sich die Flüssigkeit zu sehr gleichmäßigen dünnen Häuten aus. Diese Häute werden vom Druck des strömenden Gases ständig und gleichförmig auf ihrer Unterlage verschoben. Sie werden bis zu den Außenkanten des Gitterwerks weiterbewegt und in das zu reinigende Gas verblasen. In diesem bilden sie eine Filterschicht aus Flüssigkeitslamellen von der Höhe und Breite des gewählten Gitterwerks.This is where the invention comes in. that consists in that which is to be purified gas to lead in cocurrent with the liquid through a channel. In this one is Split lattice arranged. The cleaning fluid is applied under high pressure sprayed this latticework. The liquid spreads on these surfaces into very even, thin skins. These skins are from the pressure of the pouring Gases constantly and uniformly shifted on their base. You will be up to moved along the outer edges of the latticework and blown it into the gas to be cleaned. In this they form a filter layer of liquid lamellae from the height and Width of the selected latticework.

Die Filterschicht hat also eine beliebig wählbare Raumerfüllung in Querschnitt und Länge entsprechend dem åeweiligen freien Kanalraum.. Auf diese Weise entsteht eine mehrstufige Feinstwäsche. Zunächst werden gröbere Fremdteilcnen des im Gleichstrom strömenden Gases mittels der versprühten Tröpfchen ausgewaschen; anschließend durch. die innige Reibung längs der Spalten des Gitterwerks auf den Häuten, dann jedoch und sehr wesentlich in dem Flüssigkeitsfilter aus Lamellen, das sich im Kanal hinter dem Spaltgitterwerk bildet.The filter layer has an arbitrarily selectable space filling in Cross-section and length according to the respective free duct space. In this way the result is a multi-level, ultra-fine wash. First of all, larger foreign parts of the washed out in cocurrent flowing gas by means of the sprayed droplets; then through. the intimate friction along the crevices of the latticework on the Skinning, but then and very essentially in the liquid filter made of lamellas, which forms in the channel behind the slotted lattice work.

Es ist ganz bekannt, in Kanälen strömende Luft und andere Gase zur Befreiung von Fremdstoffen mit Flüssigkeitstropfen zu besprühen und diese Reinigungswirkung zu verbessern, indem die Tropfen Filter verschiedener Formgebung benetzen, die dann mit ihrer nassen Oberfläche eine zweite Reinigungsstufe bilden, von der der Feinschlamm herabrieselt.It is well known to use air and other gases flowing in ducts Spraying the removal of foreign matter with drops of liquid and this cleaning effect to improve by wetting the droplet filters of various shapes, which then with their wet surface form a second cleaning stage, from which the fine sludge trickles down.

Als neu und erfinderisch wird å jedoch betrachtet, planmäßig die Sprühbenetzung innerhalb eines Gitterwerks in gleichförmige Flüssigkeitshäute umzuformen, diese Häute ununterbrochen mittels des Strömungsdruckes aus den Sprühdüsen (und der Grenzströmung des zu reinigenden Gases) in Richtung auf die Außenkanten des Gitterwerkes zu verschieben und dabei in ein sich ständig erneuerndes freischwebendes Filter aus Flüssigkeitslwnellen vom wählbaren Querschnitt des Gitterwerks und einer ebenso wählbaren Tiefe bis zu einer Auffangschicht auszubilden.However, the planned spray wetting is considered to be new and inventive to transform them into uniform membranes of liquid within a latticework Skins continuously by means of the flow pressure from the spray nozzles (and the boundary flow of the gas to be cleaned) in the direction of the outer edges of the latticework and at the same time into a constantly renewing free-floating filter made of liquid waves from the selectable cross-section of the latticework and an equally selectable depth up to to form a collecting layer.

Durch Aufprall hoch beschleunigter Flüssigkeitstropfen auf ein etwa senkrecht zum Gasstrom angeordnetes feinspaltiges Membrangitter werden also aus den Tropfen Lamellen erzeugt, während das zu reinigende Gas bei diesem Vorgang nur eine niedrige Geschwindigkeit (2 - 20 m/Sek) hat, so daß der gasseitige Druckverlust sehr gering ist und kein nennenswerter Widerstand überwunden werden muß. Der Energieaufwand ist dementsprechend niedrig.Highly accelerated drops of liquid collide with an approx Fine-gap membrane grids arranged perpendicular to the gas flow are thus made up the drop creates lamellae, while the gas to be cleaned only during this process has a low speed (2 - 20 m / sec), so that the pressure loss on the gas side is very low and no significant resistance has to be overcome. The energy expenditure is accordingly low.

Dies bezieht sich auch auf den sich letztlich anschließenden, die aus den Lamellen zurückgebildeten Feinstschlammteilchen aufnehmenden Tropfenabscheider, der vorzugsweise in Form fein verteilter Umlenkungskanäle mit geringem Strömungswiderstand ausgefu~hrt ist. Der gasseitige Gesamtdruckverlust beträgt dabei etwa 75 - 150 mm WS, was einem spezifischen Energieaufwänd von 0,25 bis 0,5 Watt-Stunde pro m3 etwa nur 1/10 gegenüber dem bekannten Venturi-Prinzip entspricht.This also relates to the ultimately subsequent that fine sludge particles absorbing droplet separators that have formed back from the lamellae, the preferably in the form of finely distributed deflection channels with low flow resistance is executed. The total pressure loss on the gas side is around 75 - 150 mm WS, which corresponds to a specific energy expenditure of 0.25 to 0.5 watt-hour per m3 approximately corresponds to only 1/10 compared to the known Venturi principle.

Die Energie zur Erzeugung der Flüssigkeitsfilterschicht wird bei diesem Verfahren in das Wasser gesteckt, d.h. die Waschflüssig keit wird in einer Düse zerteilt und die austretenden Flüssigkeitstropfen mit hoher Geschwindigkeit auf das feinspaltige Gitterwerk geschleudert. Der spezifische Energieaufwand beträgt bei Druckverlusten von 10 - 15 kg/cm2 etwa 0,4 - 0,6 Watt-Stunde/m3, oder Kilo-Watt-Stunde pro 1000 m3 Gas, während er bei dem bekannten Venturi-Verfahren sich auf 0,1 Watt-Stunde/m3 bei gleichem Wasser- zu-Gas-Verhältnis (1 l/m3) beläuft.The energy to generate the liquid filter layer is in this Process put into the water, i.e. the washing liquid is in a nozzle divided and the exiting drops of liquid at high speed the finely fissured latticework is hurled. The specific energy consumption is with pressure losses of 10 - 15 kg / cm2 about 0.4 - 0.6 watt-hour / m3, or kilo-watt-hour per 1000 m3 of gas, while in the known Venturi process it is 0.1 watt-hour / m3 with the same water to gas ratio (1 l / m3).

Insgesamt ergibt sich somit eine Verbesserung des spezifischen Energieaufwande s von Venturi-Szstem Flüssigkeitsfilter gasseitig 2,5 - 5,0 kW/1000 m3 Gas 0,25 - 0,5 kW/1000 m3 Gas wasserseitig 0,1 - 0,1 kl/1000 m3 Gas 0,4 - 0,6 kW/1000 m3 Gas 2,6 - 5,1 kW/1000 m3 Gas 0,65 - 1,1 kW/1000 m3 Gas d.h. eine Verminderung des spezifischen Energieaufwandes auf ein 1/4 - 1/5 gegenüber dem Venturi-Prinzip.Overall, there is thus an improvement in the specific energy expenditure s of Venturi system liquid filter on the gas side 2.5 - 5.0 kW / 1000 m3 gas 0.25 - 0.5 kW / 1000 m3 gas on the water side 0.1 - 0.1 kl / 1000 m3 gas 0.4 - 0.6 kW / 1000 m3 Gas 2.6 - 5.1 kW / 1000 m3 gas 0.65 - 1.1 kW / 1000 m3 gas i.e. a reduction in the specific energy expenditure to 1/4 - 1/5 compared to the Venturi principle.

DAS neue Flüssigkeitsfilter ist in der Zeichnung als beispielsweise, aber bevorzugte Ausführung dargestellt: Figur 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt; Figur 2 ist eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilansicht; Figur 3 ist eine wiederum#vergrößerte Einzelheit.THE new liquid filter is shown in the drawing as, for example, but preferred embodiment shown: Figure 1 is a side view, partially on average; FIG. 2 is a partial view enlarged with respect to FIG. 1; Figure 3 is again an enlarged detail.

Im einzelnen ergibt sich aus der Zeichnung der im folgenden beschriebene Aufbau und die anschließend erläuterte Wirkiings weise.In detail, the drawing described below results from the drawing Structure and the subsequently explained action.

Das neue Filter besteht aus einem vorzugsweise quadratischen Kanal, an dessen Eingang (0) sich eine Düsenzone (1) befindet, in der die Waschflüssigkeit in Gasrichtung z.B. mit Hohl- oder Vollkegeldüsen (2) unter hohem Druck verdüst und die gebildeten Wassertröpfchen mit hoher Geschwindigkeit auf das sich anschließende Spaltgitter (5) geschleudert werden. Durch den heftigen Aufprall der ~#assertropfen auf die Gitterstäbe (4) werden diese zu Lamellen (Zellhäuten) zerteilt, die in dem Gitterwerk ein Flüssigkeitsfilter bilden, das in der Lage ist, feinste Schwebe stoffe aufzunehmen.The new filter consists of a preferably square channel, at the inlet (0) of which there is a nozzle zone (1) in which the washing liquid atomized in the gas direction e.g. with hollow or full cone nozzles (2) under high pressure and the water droplets formed onto the subsequent one at high speed Split grille (5). Due to the violent impact of the ~ # water drops on the bars (4) these are divided into lamellae (cell membranes), which in the Lattice work forms a liquid filter that is able to remove the finest suspended matter to record.

Die Schwebestoff-Abscheidung ist mit dem bekannten Vorgang in einer Venturi-Kehle mit Quereindüsung von Wasserstrahlen vergleichbar, wobei in den engen Spalten (5) zwischen den Gitterstäben eine intensive Mischung des die Schwebe stoffe enthaltenden Gases mit den fein zerteilten Lamellen stattfindet- und sich im anschließenden erweiternden Kanal (Diffusor) (6) die Zusammenballung (Agglomeration) der fein zerteilten Flüssigkeitsteilchen ergibt. Die gebildeten Flüssigkeitströpfchen fallen auf grund der Schwerkraft herab und sammeln sich im Auslauf (7) oder werden vom Gasstrom mitgetragen und werden in dem sich anschließenden Trö#fchenabscheider# (8) an den Umlenkungskanalen abgeschieden und sammeln sich ebenfalls im Auslauf (7), den sie über den Austrittsstutzen (-9) verlassen. Das Gas tritt aus dem Tropfenabscheider (8) in den fortgeführten Kanal, an den sich der Austrittsflansch (10) anschließt.The separation of suspended matter is in one with the known process Venturi throat comparable to the cross injection of water jets, whereby in the narrow gaps (5) between the bars an intense mixture of the die The gas containing suspended matter takes place with the finely divided lamellae. and in the subsequent widening channel (diffuser) (6) the agglomeration (Agglomeration) of the finely divided liquid particles results. The educated Liquid droplets fall due to gravity and collect in the Outlet (7) or are carried along by the gas flow and are in the subsequent Droplet separator # (8) deposited on the deflection channels and collect also in the outlet (7), which you leave via the outlet nozzle (-9). That Gas emerges from the droplet separator (8) into the continued channel, to which the outlet flange (10) connects.

Entscheidend für die Funktion des Flüssigkeitsfilters ist die Bemessung des feinmaschigen Gitterwerkes und die Geschwindigkeit (kinetische Energie), Tropfengröße und Tropfenverteilung der Waschflüssigkeit sowie Abstand der Waschflüssigkeitsdüsen vom Gitterwerk.The dimensioning is decisive for the function of the liquid filter of the fine-meshed latticework and the speed (kinetic energy), droplet size and drop distribution of the washing liquid as well as the spacing of the washing liquid nozzles from the latticework.

Alle diese Größen lassen sich nach den jeweiligen technischen Bedingungen innerhalb eines weiten Bereiches auswählen und aufeinander abstimmen. Im besonderen kann der Diffusorteil (6), der an den Venturikehlen (5) beginnt und sich bis zur Vorderfront der Tropfenabscheider (8) fortsetzt, auch noch im Betrieb leicht und genau abgestimmt werden.All these sizes can be changed according to the respective technical conditions Select and coordinate within a wide range. In particular can the diffuser part (6), which begins at the venturi throats (5) and extends to The front of the droplet separator (8) continues, even during operation, and easily be precisely coordinated.

Claims

- claims

Process for washing out submicron suspended matter in low concentration from exhaust gas or exhaust air quantities that are passed through a channel sprayed with washing liquid flow, characterized in that high in a slotted lattice work by impact accelerated water droplets create a uniform filter layer of liquid lamellae which the flow pressure constantly shifts along the grid surfaces and forming a free-floating filter from scraps of lamella from the surfaces replaces.

2.) Device for performing the method according to claim 1, characterized by appropriately arranged vertically lattice bars in the manner of airfoil profiles and distances between the profiles venturi-like gaps with an aperture ratio from 1: 5 to 1: 10 based on the remaining duct cross-section.

3.) Device according to claim 1 and 2, characterized by a such uniform exposure of the entire surface of Slotted lattice work by the liquid droplets and a high acceleration such that a free-floating filter of liquid lamellas extends from the venturi throats (5) up to the front of the separator (8).

4.) Device according to claims 1 to 3, characterized by a zone (6) beyond the grating (3-5) in which the finest water particles including the suspended matter, closed drops are formed and the rest of the finest droplets can precipitate into one through deflection channels formed separator (8) for the finest water droplets is deposited, 5.) device according to claims 1 to 4, characterized by operation with a liquid-side Pressure loss of 10 to 20 kg / cm2, a latticework of 3.2 mm thick bars and Gap widths of 0.4 or 8 mm and a water-gas ratio of 1 l / m3 gas.