DE2235561B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Gases, bei dem das Gas mit einer in Tropfen aufgeteilten Flüssigkeit in Berührung gebracht und das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Reinigung eines Gases, beispielsweise Luft, von Feststoffen, flüssigen und/oder gasförmigen Verunreinigungen wird vielfach mit einem sogenannten Gaswäscher gearbeitet, wobei die zu reinigende Luft oder das zu reinigende Gas durch eine künstlich gebildete Tropfenwolke hindurchgeleitet wird. Hierbei werden Feststoffe als Verunreinigungen durch die Flüssigkeit aus dem Gas entfernt, flüssige Verunreinigungen von der Flüssigkeit adsorbiert und gasförmige Verunreinigungen in der Flüssigkeit gelöst. Durch Trennung des Gases von der Flüssigkeit erhält man dann ein gereinigtes Gas. Da das zu reinigende Gas vielfach nur eine begrenzte Menge von Verunreinigungen enthält, ist im allgemeinen die für die Reinigung erforderliche Wassermenge wesentlich kleiner als die Menge des zu reinigenden Gases. Infolgedessen ist die Reinigung des Wassers wesentlich wirtschaftlicher als eine Trockenreinigung des Gases.
Der große Nachteil dieses bisher allgemein üblichen

ίο Verfahrens besteht jedoch darin, daß infolge eines unzureichenden Kontaktes zwischen dem Gas und der Tropfenwolke nur ein begrenzter Teil der Verunreinigungen aus dem Gas entfernt wird, so daß die Wirksamkeit dieser Reinigung sehr zu wünschen übrig läßt

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, wodurch die vorgenannten Nachteile behoben werden und eine einwandfreie Reinigung eines Gases erzielbar ist

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit mittels eines Zerstäubers in einen Flüssigkeitsnebel umgewandelt, das Gas innig mit dem Flüssigkeitsnebel vermischt und anschließend das Gas zusammen mit dem wenigstens den größten Teil der Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel mit im Vergleich zu den feinen Tröpfchen des Flüssigkeitsnebels dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung gebracht wird, wobei sich der Flüssigkeitsnebel mit den dicken Wassertropfen verbindet.

Der Ausdruck »Flüssigkeitsnebel« bedeutet in diesem Zusammenhang einen Nebel aus feinen Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 20 μηι, die von dem Gasstrom mitgerissen werden.

J5 Ein derartiger Flüssigkeitsnebel ergibt eine äußerst große Kontaktfläche für die im Gase vorhandenen Verunreinigungen, wobei außerdem der Abstand zwischen den Nebeltröpfchen und den aus dem Gas zu entfernenden Verunreinigungen äußerst klein ist.

Infolgedessen besitzt der Flüssigkeitsnebel eine sehr hohe Adsorptionsfähigkeit für die Verunreinigungen des Gases, so daß eine ausgezeichnete Reinigungswirkung erzielt wird. Beim anschließenden Kontakt des den Flüssigkeitsnebel mit sich führenden Gasstromes mit gegenüber den Nebeltröpfchen dicken Flüssigkeitstropfen verbinden sich die feinen Nebeltröpfchen mit den dickeren Flüssigkeitstropfen, so daß auf einfachste Weise das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Zerstäuber derart, auszubilden, daß der Flüssigkeitsnebel ein vom elektrischen Potential der Verunreinigungen abweichendes elektrisches Potential erhält, wodurch die Anziehungskraft zwischen den Nebeltröpfchen und den Verunreinigungen zwangsläufig erhöht wird.

Außerdem kann die dem Zerstäuber zugeführte Flüssigkeit vorgewärmt werden, so daß ein Teil dieser Flüssigkeit verdampft wird und während der Zerstäubung anschließend kondensiert. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Kondensation der Nebeltröpfchen eine ausgezeichnete Gasreinigung erzielbar ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Einrichtungen zur Aufteilung der Flüssigkeit in

h^r) Tropfen und einer Einrichtung zur Trennung des gereinigten Gases von der Flüssigkeit ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen einen Flüssigkeitsnebel erzeugenden Zerstäuber, eine das Gas innig mit dem

Flüssigkeitsnebel vermischende Einrichtung und eine das den Flüssigkeitsnebel mit sich fahrende Gas mit gegenüber den feinen Tröpfchen des Flüssigkeitsnebcls dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung bringende Einrichtung, wobei der Zerstäuber e»n Gehäuse mit einer darin gelagerten Antriebswelle für ein Schaufelrad besitzt und dieses am hinteren Ende eine rechtwinklig zur Welle liegende Tragscheibe mit einer scharfen Außenkante aufweist, auf welcher eine geringe Anzahl von Schaufeln mit einem kleineren Außendurchmesser als dem Außendurchmesser der Tragscheibe befestigt sind, die durch eine Anzahl von rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ringen mit scharfen Außenkanten untereinander verbunden sind, ein feststehender Käfig koaxial das Schaufelrad umgibt, und wobei zum Inberührungsbringen des Flüssigkeitsnebels mit den dicken Wassertropfen in einer Wanne eine Lochplatte mit einer darüberiiegenden Flüssigkeitsschicht vorgesehen ist

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Reinigung eines Gases;

Fig.2 einen Queischnitt durch den Zerstäuber der Vorrichtung nach F i g. 1; und

Fig.3 einen Querschnitt durch ein abgewandeltes Teil der Vorrichtung gemäß F i g. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung eines Gases, insbesondere von Luft, besitzt einen Zerstäuber 1 in Form eines Ventilators mit einem Gehäuse 2, in welchem ein von einer Welle 4 angetriebenes Schaufelrad 3 gelagert ist Dieses Schaufelrad besitzt am rückwärtigen Ende eine Tragscheibe 5 rechtwinklig zur Welle 4, auf welcher eine geringe Anzahl von Schaufeln 6 befestigt sind. An der Vorderseite sind diese Schaufeln 6 durch einen nicht dargestellten Endring untereinander verbunden. Der Durchmesser der Tragscheibe 5 und des Endringes ist größer als der Außendurchmesser der Schaufeln 6. Dabei besitzen sowohl die Tragscheibe 5 wie der vordere Endring scharfe Außenkanten. Die Schaufeln 6 sind außerdem durch mehrere rechtwinklig zur Welle 4 des Schaufelrades 3 angeordnete Ring 7 untereinander verbunden, welche am Umfang des Schaufelrades 3 verlaufen und von den Schaufeln 6 nach außen weisen und ebenfalls scharfe Außenkanten besitzen. Rund um die Schaufeln 6 ist ein feststehender Käfig aus runden Käfigstäben 8 angeordnet, die koaxial zur Welle 4 des Schaufelrades verlaufen. Die Welle 4 des Schaufelrades 3 trägt außerdem eine Seilscheibe 9, welche über Seile 10 mit einer auf der Welle eines Antriebsmotors 12 befestigten Seilscheibe 11 verbunden ist.

Das Gehäuse 2 besitzt einen EinlaQ 13, durch welchen das zu reinigende Gas, insbesondere Luft, eingeleitet wird. Eine Flüssigkeitsspeiseleitung 114, im allgemeinen für die Zufuhr von Wasser, führt zum Einlaß 13 und speist eine Anzahl von nicht dargestellten Sprühdüsen, welche im Einlaß 13 teilweise radial, teilweise axial und teilweise tangential ausgerichtet sind. Das eingespeiste Wasser wird teilweise direkt und teilweise indirekt über die Schaufeln 6 der Tragscheibe 5, dem vorderen Endring und den Ringen 7 auf den Schaufeln 6 zugeleitet, wodurch das Wasser nach außen fortgeschleudert wird. Das auf diese Weise fortgeschleuderte Wasser trifft auf die runden Käfigstäbe 8 des das Schaufelrad 3 umgebenden Käfigs, wodurch das Wasser teilweise zu einem feinen Nebel umgewandelt wird, der mit der verunreinigten Luft innig vermischt wird und von dieser mitgerissen wird. Dieser Wassernebel hat eine sehr große Kontaktoberfläche für die in der Luft enthaltenden Verunreinigungen, wobei gleichzeitig der Abstand zwischen den Nebeltröpfchen und den Verunreinigungen, die aus der Luft entfernt werden sollen, äußerst gering ist Infolgedessen werden im wesentlichen alle Verunreinigungen aus der Luft an den Wassernebel abgegeben.

ίο Die Reinigungswirkung des Wassernebels wird noch durch den Einsatz des vorbeschriebenen Zerstäubers 1 erhöht, da das elektrische Potential der Nebeltröpfchen von dem der Verunreinigungen abweicht Tatsächlich sind die großen Wassertropfen, welche sofort entfernt werden, positiv geladen, während die den Wassernebel bildenden feinen Wassertröpfchen negativ geladen sind. Die Reinigungswirkung des Wassernebels läßt sich außerdem noch dadurch erhöhen, daß das der Flüssigkeitsspeiseleitung 14 zugeführte Wasser derart erwärmt wird, daß wenigstens ein Teil dieser Wassermenge verdampft wird und anschließend während der Zerstäubung kondensiert Es wurde festgestellt, daß die kondensierenden Nebeltröpfchen eine äußerst gute Reinigungswirkung auf die Luft ausüben.

Druckseitig ist der Zerstäuber 1 mit einer Sprühkammer 15 verbunden, welche eine Einrichtung zum Versprühen von Wasser aufweist Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese Sprüheinrichtung aus einem Sprührohr 16, welches eine große Anzahl von Sprühdüsen besitzt welche das Sprühwasser in relativ dicken Tropfen abgeben.

Alternativ kann das Wasser der Sprühkammer 15 auch durch eine Lochplatte zugegeben werden, wodurch in der Sprühkammer 15 ein regelrechter Wasserregen erzeugt wird.

In dieser Sprühkammer 15 vereinigen sich die von dem Luftstrom mitgerissenen feinen Nebeltröpfchen mit den dicken Wassertropfen, so daß die gereinigte Luft auf einfachste Weise von dem Wasser getrennt werden kann.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck an die Sprühkammer 15 über ein Anschlußteil 18 ein Flüssigkeitsabscheider 19, d. h. also ein Wasserabscheider, mit nicht dargestellten Zickzackplatten angeschlossen. In diesem Wasserabscheider 19 wird das Wasser zurückgehalten, während die gereinigte Luft den Wasserabscheider am Auslaßende verläßt.

Alternativ kann dieser Wasserabscheider auch aus einer Füllkörpersäule oder dergl. bestehen, welche beispielsweise mit kleinen Kugeln gefüllt ist, welche fortlaufend oder periodisch gereinigt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 sind der Zerstäuber 1 und der Antriebsmotor 12 auf einem Wasserbehälter 20 montiert, von welchem das Reinigungswasser fortlaufend mittels einer Pumpe 21 über eine Saugleitung 22 entnommen wird. Druckseitig ist diese Pumpe 21 über eine Druckleitung 23 mit einem Anschlußkrümmer 24 verbunden, von welchem über einen Schieber 25 die Flüssigkeitsspeiseleitung 14 abgeht, ferner eine Speiseleitung 26, welche zum Sprührohr 16 mit den Sprühdüsen 17 in der Sprühkammer 15 führt. Von diesem Anschlußkrümmer 24 führt außerdem eine Rücklaufleitung 27 über ein Regelventil ?8 zum Wasserbehälter 20 zurück, durch welche eine

b5 einstellbare Wassermer:ge diesem Wasserbehälter wieder zugeführt werden kann. Das Regelventil dient zum Regeln des Wasserdruckes, welcher durch die Speiseleitung 14 dem Zerstäuber 1 und durch die Speiseleitung 26

dem Sprührohr 16 mit seinen Sprühdüsen 17 in der Sprühkammer 15 zugeführt wird. Dieser Druck läßt sich mit einem Manometer 29 überprüfen.

Der Zerstäuber 1 besitzt eine Ablaufleitung 30, durch welche von der Luft nicht mitgerissenes überschüssiges Wasser dem Wasserbehälter 20 wieder zufließt. Auch der Wasserabscheider 19 besitzt eine derartige Ablaufleitung 31, durch welche das in ihm zurückgehaltene Wasser dem Wasserbehälter 20 wieder zufließt. Infolgedessen läuft das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf um. Falls erforderlich, kann der Wasserbehälter 20 periodisch über eine Speiseleitung 33 mit einem Schieber 32 nachgefüllt werden.

Anstelle des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Zerstäubers 1 kann man auch einen andersartigen Nebelerzeuger verwenden, beispielsweise einen Preßluftzerstäuber, welcher in einer Zerstäuber- und Mischkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet ist. Die zu reinigende Luft wird dem Einlaß dieser Zerstäuber- und Mischkammer eingespeist und in dieser Kammer innig mit dem Wassernebel in Berührung gebracht, wodurch die Verunreinigungen wenigstens größtenteils aus der Luft an den Wassernebel abgegeben werden. Die Luft verläßt die Zerstäuberund Mischkammer durch den Auslaß, und zwar zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenen Wassernebel, und wird einer Sprühkammer 15 und anschließend einem Wasserabscheider 19 zugeleitet.
Es ist außerdem möglich, die Luft zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenden Wassernebel entweder von dem Zerstäuber 1 gemäß F i g. 1 und 2 oder von der vorbeschriebenen Zerstäuber- und Mischkammer mit einem Preßluftzerstäuber oder dergl. durch eine

to vertikale Leitung 34 zu leiten, welche am oberen Ende aufgeweitet ist (Fig.3) und in diesem aufgeweiteten Ende eine Wasserschicht 35 über einer Lochplatte 37 in einer Wanne 36 aufweist Hierbei werden die Nebeltröpfchen und die Verunreinigungen von der Wasserschicht 35 adsorbiert, während die gereinigte Luft durchgelassen wird. Die Lochplatte 37 kann Lochungen mit einem Durchmesser von 1,5 mm aufweisen und die Mächtigkeit der Flüssigkeitsschicht kann beispielsweise 25 mm betragen. Da die Mächtigkeit dieser Flüssigkeitsschicht 35 ständig durch die Adsorption des Wassernebels zunimmt, kann in der senkrechten Seitenwandung 39 der Wanne 36 ein Oberlauf 38 vorgesehen werden, um damit den Wasserspiegel konstant zu halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung eines Gases, bei dem das Gas mit einer in Tropfen aufgeteilten Flüssigkeit in Berührung gebracht und das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mittels eines Zerstäubers in einen Flüssigkeitsnebel umgewandelt, das Gut innig mit dem Flüssigkeitsnebel vermischt und anschließend das Gas zusammen mit dem wenigstens den größten Teil der Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel mit im Vergleich zu den feinen Tröpfchen des Flüssigkeitsnebels dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung gebracht wird, wobei sich der Flüssigkeitsnebel mit den dicken Wassertropfen verbindet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zerstäuber zugeführte Flüssigkeit derart vorgewärmt wird, daß wenigstens ein Teil der Flüssigkeit während des Zerstäubens verdampft und anschließend kondensiert.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit Einrichtungen zur Aufteilung der Flüssigkeit in Tropfen und einer Einrichtung zur Trennung des gereinigten Gases von der Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen einen Flüssigkeitsnebel erzeugenden Zerstäuber (1), eine das Gas innig mit dem Flüssigkeitsnebel vermischende Einrichtung (3—8), und eine das den Flüssigkeitsnebel mit sich führende Gas mit gegenüber den feinen Tröpfchen des Flüssigkeitsnebels dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung bringende Einrichtung (16, 17 bzw. 36), wobei der Zerstäuber (1) ein Gehäuse (2) mit einer darin gelagerten Antriebswelle (4) für ein Schaufelrad (3) besitzt und dieses am hinteren Ende eine rechtwinklig zur Welle liegende Tragscheibe (5) mit einer scharfen Außenkante aufweist, auf welcher eine geringe Anzahl von Schaufeln (6) mit einem kleineren Außendurchmesser als dem Durchmesser der Tragscheibe befestigt sind, die durch eine Anzahl von rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ringen (7) mit scharfen Außenkanten untereinander verbunden sind, ein feststehender Käfig (8) koaxial das Schaufelrad umgibt, und wobei zum Inberührungbringen des Flüssigkeitsnebels mit den dicken Wassertropfen in einer Wanne (36) eine Lochplatte (37) mit einer darüberliegenden Flüssigkeitsschicht (35) vorgesehen ist.