DE2303039A1 - Vorrichtung zur druckreduzierung und kuehlung von gasen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-INe.DR.IUR. DIPL.-ΙΝβ.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück., 22. Janunr 1975

MÖSERSTRASSE 2O/24 L/iJ^ " ■

LODCtS-COTTRELL LIMITED

George Street Parade, Birmingham, England'

Vorrichtung zur Druckredusierung und Kühlung von Gasen

Beispielsweise beim Reinigen von Gas, ζ. B. Gas aus einem Hochofen, einer anderen Schmelz- bzw. Verhüttungsanlage oder einer Stahlerzeugungsanlage, das nachfolgend als Heiz- bzw. Treibgas verwendet werden kann, wird das Gas bisweilen durch Waschen mit V/asser gereinigt. Vor dem Abgeben des gewaschenen Gases an die Atmosphäre oder eine andere Bedarfsstelle wird mitgenommene Feuchtigkeit (die aus dem Gas durch das Waschen entfernten Staub oder dergleichen enthält) aus dem Gas abgeschieden, und das Gas wird ferner gekühlt.

Eine Gasreinigungsvorrichtung ist in der GB-PS 1 290 3^3 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.

Mit dem Auftreten sehr hoher Gasdrücke z. B. bei Hochöfen sind Probleme bei der Reduzierung des Gasdruckes in der Gasreinigungs-

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uT.iC aufgetreten. Beispielsweise ist neben den bei Hochdruckanlagen auftretenden Konstrüktionsproblemen als Randoroblem das bei plötzlichen Druckverringerungen auftretende Geräusch zu verzeichnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gas-=· druckreduzier- und -kühlvorrichtung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Turm mit einer Hochdruckkammer zum Abscheiden von Feuchtigkeit vom Gas und einer Niederdruckkammer, wobei die Kammern übereinander angeordnet sind. Einrichtungen zur Kühlwasserzuführung in der Niederdruckkammer, einer Verbindung zwischen der Ho chdruckka.'timer und der Niederdruckkammer, die einen sich in die Hochdruckkammer erstreckenden 'Eintrittsbereich und einen sich in die Niederdruckkammer erstreckenden Austrittsbereich aufweist, und einer in der Verbindung angeordneten Gasdruckreduziereinrichtung.

Dem Turm kann ein Gaswäscher für das zu reinigende Gas vorgeschaltet sein. In der Hochdruckkammer wird hierbei die Schmutzfeuchtigkeit von dem aus dem Wascher austretenden Gas abgeschieden. Die Druckreduziereinrichtung weist vorzugsweise eine einstellbare Drosselklappe auf, die schwenkbar "in der Verbindung angeordnet ist, Die Niederdruckkammer enthält vorzugsweise eine Packung, die beispielsweise aus Holz bestehen kann. Die Kühlwasserzuführeinrichtungen in der Niederdruckkammer sind zweckmäßigerweise als Kühl-

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wasserspruheinrj chtungen ausgebildet, wobei das Gas, von de;n die Feuchtigkeit im Betrieb der Vorrichtung abgeschieden worden ist, durch direkte Berührung gekühlt wird. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung kann ein Sammelbehälter in der Niederdruckkammer
unterhalb der Verbindung zum Sammeln abgegebener Kühlflüssigkeit vorgesehen sein und die Verbindung unten dicht am Sammelbehälter enden, wobei der Gasstrom aus der Verbindung durch die Niederdruckkammer nach oben gerichtet ist. Hierbei besitzt die Niederdruckkammer ferner eine Gasauslaßleitung, die sich aus einem oberen Bereich der Kammer nach unten aus dieser heraus erstreckt, v/obei der- Gasstrom durch die Leitung nach unten gerichtet ist. Von dem Sammelbehälter in der Niederdruckkammer kann zweckmMßigerweise Wasser zum Gasvmscher zurückgeführt werden.

Die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer und der Niederdruckkammer kann zweckmäßigerweise aus mehreren parallelen senkrechten Rohren bestehen. Hierbei ist eine Drosselklappe in jedem Rohr angeordnet und zur Durchführung der Einstellbewegung um eine horizontale Achse schwenkbar, die sich im wesentlichen zentrisch zum Rohrquerschnitt durch das Rohr erstreckt.

Wach der Erfindung ist die Anordnung der Einzelelemente vorzugsweise so getroffen, daß das in der"Hochdruckkammer abgeschiedene Schmutzwasser daran gehindert wird, sich mit dem abgegebenen Kühlwasser im Kühlwassersammelbehälter im Betrieb der Vorrichtung zu mischen.

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Das in der Vorrichtung nach der Erfindung gereinigte Gas iuc beispielsweise Gas aus einem Hochofen, einer anderen Schmelz- bzw. Verhüttungsanlage oder einer Stahlerzeugungsanlage, das anschließend als Heiz- bzw. Treibgas verwendet werden kann. Wenn das Gas ein Abgas ist, wird es z. B. aus der Vorrichtung nach der Erfindung an einen Essenschaft abgegeben. Wenn das Gas als Heiz- bzw. Treibgas verwendet werden soll, kann es aus der Vorrichtung nach der Erfindung einer Heizgasleitung zugeführt werden, wobei irgendwelche erforderliche Nachbehandlungen durchgeführt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung folgen aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung aus der sich auch Verfahrensaspekte der Erfindung ergeben, in Verbindung mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung im Seitenschnitt zeigt.

Die Vorrichtung dient dem Reinigen von verunreinigtem Gae, das Staub od. dgl. enthält, z. B. Abgase von Hochöfen.

Die Vorrichtung verfügt über einen Gaswäscher 202, der im oberen Endbereich eines senkrechten Turms 212 angebracht ist.

Der Wascher'202 besitzt ein senkrechtes zylindrisches Rohr 20*1, in dem eine kreisförmige Drosselklappe 206 um eine horizontale Achse zur Durchführung einer Einstellbewegung schv/enkbar angeordnet ist, um auf diese Weise den Gasstrom und den Druckabfall

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durch, der: Wascher 202 zu regulieren. Auch in horizontaler Stellung der Drosselklappe 206 ist ein Ringspalt zwischen dieser und dem Rohr 204 vorhanden. Der Gaswäscher 202 weist ferner mehrere Wassersprühvorrichtungen 208 auf, die in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 206 angeordnet sind. Im Betrieb der Vorrichtung strömt zu reinigendes, unter hohem Druck stehendes Gas durch den Wascher 202 nach unten. Das zu reinigende Gas kommt von einem Hochofen, einer anderen Schmelz- bzw. Verhüttungsanlage oder einer Stahlerzeugungsanlage und kann nachfolgend als Heiz bzw. Treibgas verwendet werden.

Die Stellung der Drosselklappe 206 kann automatisch zur Erzielung eines konstanten Druckabfalls in ihrem Bereich geregelt werden.

In einer abgewandelten Ausführungsform ist der Gaswäscher 202 durch einen Gaswäscher ersetzt, der in Aufbau und Anordnung dem Gaswascner nach der GB-PS 940 930 oder einem der Gaswäscher nach der GB-PS 1 100 275 entspricht, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.

Der senkrechte Turm 212 besitzt kreisförmigen Querschnitt. Im oberen Bereich des Turms 212 liegt ein Hochdruckgefäß bzw. eine Hochdruckkammer 213 unmittelbar unter und in direkter Verbindung mit dem Gaswäscher 202 vor. Im Hochdruckgefäß 213 sind entsprechen de Vorkehrungen getroffen, um schmutzhaltige .Feuchtigkeit, die von dem in das Gefäß 213 aus dem Wascher 202 eintretenden Gas mitge-

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nommen wird, abzuscheiden. Im unteren Bereich des Turms 21>: ist ein Niederdruckgefäß bzw. eine Niederdruckkammer 218 vorgesehen, die Einrichtungen zum Kühlen des Gases, aus dem die Schirmt zfeuchtigkeit abgeschieden worden ist, aufweist, indem Kühlwasser direkt in das Gas eingeführt wird. Der Turm 212 besitzt einen waagerechten Auslaß 220 für das gekühlte Gas aus dem Gefäß 218. Der Auslaß 220 steht mit dem Gashauptverteilsystem in Verbindung.

Das Hochdruckgefäß 213 weist einen unteren umgekehrt konischen Endbereich 230 und einen konischen oberen Endbereich 231 auf. Durch den konischen unteren Endbereich 230 wird ein' Sammelbehälter

232 gebildet, in dem sich Schmutzwasser ansammelt. Im Endbereich 230 sind ferner drei symmetrisch angeordnete, parallele, senkrechte Venturirohre 233 (von denen nur zxvei dargestellt sind) angeordnet, die eine Gasverbindung vom Gefäß 213 zum Gefäß 218 herstellen und eine Verringerung des Gasdruckes zxvischen diesen bei-

ί den Gefäßen bewirken. Der Sammelbehälter 232 erstreckt sich rund um die Venturirohre 233. Jedes Venturirohr 233 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt, eine Enschnürüng 235» einen unteren divergierenden Austrittsbereich 237 und einen oberen konvergierenden Eintrittsbereich 239i der sich in das Hochdruckgefäß 213 hineinerstreckt. In der Einschnürung 235 ist eine kreisförmige Drosselklappe 241 zur Veränderung des Gasstroms und des Druckabfalls durch das jeweilige Venturirohr 233 angeordnet. Bei waagerechter Stellung der Drosselklappe 241 ist das Venturirohr

233 vollständig geschlossen. Stattdessen kann die Anordnung so

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getroffen sein, daß in der waagere-chten Stellung ein Ringspalt ' um die Klappe 241 verbleibt. Die DrosselklapDe 241 ist zur Durchführung einer Einstellschwenkbewegung auf einer Welle angebracht, : die sich durch die Einschnürung 235 im wesentlichen zentrisch ' zu-deren Querschnitt und über geeignete Dichtungen (nicht dargestellt) aus dem Rohr 233 heraus erstreckt. An der W-elle ist ein Handgriff (nicht dargestellt) angebracht, um die Stellung der Drosselklappe 241 fcur bedarfsmäßigen Veränderung des Gasstroms und des Druckabfalls einzustellen. Stattdessen kann eine Einrichtung zur automatischen Verstellung der Drosselklappen 241 in Abhänigkeit von den in Strömungsrichtung hinter dem Auslaß 220 herrschenden Bedingungen vorgesehen sein, so daß der Druck am Auslaß 220 im wesentlichen konstant gehalten wird. Als weitere Möglichkeit können die Drosselklappen 2¹Il außerdem oder anstatt im Hinblick auf die in Strömungsrichtung hinter dem Auslaß 220 herrschenden Bedingungen in Abhängigkeit von den in Strömungsrichtung vor dem Wascher "202 herrschenden Bedingungen verstellt werden.

Dicht über jedem Venturirohr 233 ist ein Schirm angeordnet, der entsprechend der Darstellung bei 24la konisch ausgeführt oder die Form einer Glocke aufweisen kann, wie dies bei 24Ib dargestellt ist. Der Schirm 24la ist mit Abstand über dem zugehörigen. Venturirohr 233 angeordnet, während sich der Schirm 24lb nach unten über den oberen Endbereich des zugehörigen Venturirohrs 233 erstreckt und von diesem einen ringförmigen Abstand hält. Der Schirm 241a bzw. 24Ib hat die Punktion, Schmutzwasser an einem

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Eintreten in die Venturirohre 233 zu. hindern und ferner Schmutzwasser aus dem Gas abzuscheiden. Das abgeschiedene Schmutzwasser gelangt in den Sammelbehälter 232.

Zwischen den Venturirohren 233 und den Schirmen 2^1a bzw. 2'41b sind nach unten gerichtete Wassersnrüheinrichtungen 2*11 angeordnet, um eine zusätzliche Gaswaschfunktion in den Venturirohren 233 herbeizuführen, obgleich deren Hauptfunktion in der Druckverringerung besteht.

Ein konisches Gasverteilstück 24Id ist zentrisch im Gefäß 213 zwischen dem Wascher 202 und d'en Schirmen 24la, 24lb angeordnet, wobei sich das Verteil- bzw. Leitstück 24ld koaxial zum Wascher 202 erstreckt. Das Leitstück 2hId kann mit radialen Rippen (nicht dargestellt) versehen sein, die von seiner Oberfläche hochstehen und die Gasverteilung stabilisieren.

Im Betrieb der Vorrichtung befinden sich die oberen Bereiche der drei Venturirohre 233 größtenteils im Wasser des Sammelbehälters 232, wobei sich die konvergierenden Bereiche 239 gerade über den Wasserspiegel erheben.

Bei 251 ist'ein Notüberlauf für den Sammelbehälter 232 und bei 251a ein unterer Schmutzwasserauslaß vorgesehen; hierbei sind geeignete Druckdichtungen vorgesehen.

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Das Nied&vdruckp;efäß 213 besitzt einen oberen konischen Endbereich 300 und einen unteren umgekehrt konischen Endbereich 302. Durch den oberen konischen Endbereich 300 erstrecken sich drei senkrechte kreiszylindrische Rohre 30¹I, die mit den divergierenden· Bereichen 237 der Venturirohre 233 verbunden sind und in das Niederdruekgefäß 218 hineinragen. Eine axiale kreiszylindrische Auslaßleitung 306 ist im unteren konischen Endbereich 302 angebracht und erstreckt sich vom oberen Bereich des Gefäßes 208 nach unten aus diesem heraus. In der Leitung 306 ist ein propellerförmiges Glied 30? angeordnet, um Feuchtigkeit abzuscheiden, die in dem in die Leitung 306 eintretenden Gas enthalten ist. Die abgeschiedene Feuchtigkeit wird über einen abgedichteten Auslaß 309 abgeführt. Der Gasauslaß 220 ist von der Leitung 306 abgezweigt.

Das Niederdruckgefäß 218 enthält ferner zwei mit Abstand voneinander angeordnete Holzpackungen 308, durch die die Rohre 304 und die Leitung 306 hindurchgehen. Oberhalb der Packungen 308 liegt ein oberer Einlaß 310 der Leitung 306, Während sich unterhalb der Packungen 308 untere Auslässe 312 der Rohre 304 befinden.

Über den Packungen 308 liegen mehrere Wassersprüheinrichtungen 314. Im unteren Endbereich 302 unterhalb der Rohre 304 ist ein kreisförmiger Sammelbehälter 316 für abgegebenes Kühlwasser mit einem Notüberlauf 318 vorgesehen. Die Rohre 304 enden unten dicht am Flüssigkeitsspiegel des Sammelbehälters 316.

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Im Betrieb der Vorrichtung strömt Gas aus den Venturiröhreπ 233 nach unten durch die Rohre 30¹J und nach oben aus den Rohren 304 ^λ durch die Packungen 308, wobei es durch Gegenstromberuhrung mit reinem Wasser aus den Sprüheinrichtungen 31¹I gekühlt wird. Das gekühlte saubere Gas strömt dann nach unten über die Leitung 306 zum Auslaß 220.

Es zeigt sich somit, daß das Gas auf seinem Strömungsweg vom Hochdruckgefäß. 213 zum Niederdruckgefäß 218 und aus diesem heraus einem Labyrinthweg folgt, der durch die entsprechende gegenseitige Zuordnung der Rohre 30A und der Leitung 306 gebildet ist. Das aus den Rohren 304 in das -Niederdruckgefäß 218 strömende Gas ist auf das Wasser im Sammelbehälter 316 gerichtet.

Sauberes Wasser wird von einer entsprechenden Quelle S den St>rüheinrichtungen 314 über eine Zuführleitung 352 und den Sprüheinrichtungen 24le über eine Leitung 352a zugeführt, während aus dem Sammelbehälter 316 Wasser über eine Leitung 354 abströmt. Ein Teil dieses Wassers wird den Sprüheinrichtungen 208 des Waschers 202 über eine Leitung 359 im Rücklauf zugeführt, und der Rest wird zur Quelle über eine Leitung 360 und eine Filteranlage (nicht dargestellt) zurückgeleitet.

Die Endbereiche 23O₃ 300 sind mit Abstand voneinander angeordnet und begrenzen zwischen sich im Verein mit einem Seitenwandbereich des Turms 212 einen Raum 400, der von Gas und Wasser im

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Turn 212 isoliert ist. Der Raum 400 ist mit einer ZugangstO" 402 im Seitenwandbereich ausgerüstet, so daß die Venturirohre 233 leicht zugängig sind, ohne den Betrieb der Vorrichtung, z. B. für j an den Lagern der Drosselklappen 241 auszuführende Wartungsarbeiten,unterbrechen zu müssen.

Der Raum 400 ist an seinem inneren Umfang mit einem geräuschdämmenden Werkstoff 4θ4, z. B. Polyurethanschaum, ausgekleidet. Die Tür 402 besitzt in ihren Kantenbereichen Diehtungseinrinhtungen, die gas- und schalldicht sind.

Ferner ist im Raum 400 eine Plättform 4θ8 für die Arbeiter vorgesehen.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung sind die Venturirohre 233 durch Rohre mit gleichmäßig kreisförmigem Querschnitt ersetzt. Gemäß einer weiteren Abwandlung sind die Holzpackungen 308 fortgelassen oder durch Plastikkugeln enthaltende Wirbel-Kontaktbetten ersetzt.

In einem typischen Anwendungsfall steht beispielsweise das in den Wascher 202 gelangende Gas unter einem Druck, der nicht größer ist als etwa" 2,0 bis 2,5 atü, v-' ei der Druckabfall durch den Wascher 202 zwischen 0,125 und J,5 atü (50 und 200" Wassersäule), z. B. zwischen 0,125 und 0,2 atü (50 und 80" Wassersäule), der Druck im Gefäß 213 zwischen 0,5 und 2 atü, der Druckabfall durch

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die Venturirohre 233 zwischen 0,5 und 2 atü und der erforde-rliche Druck am Auslaß 220 des Niederdruckgefäßes zwischen 0,025 und 0,075 atü (10 und 30" Wassersäule), z. B. zwischen 0,03 und 0,05 atü (12 und 20" Wassersäule), liegt.

An allen Punkten im Anschluß an den Wascher 202 bis zum Auslaß und einschließlich desselben ist das Gas mit Wasserdampf gesättigt.

Im typischen Beispielsfall besitzt ferner das in den Wascher gelangende Gas eine Temperatur, die nicht größer ist als etwa 1000 C, und das Gas am Auslaß hat eine Temperatur zwischen 20 und 35° C (oder 40° C), was bis auf 5° C der Temperatur des Kühlwassers entspricht. Das in das Hochdruckgefäß 213 gelangende Gas hat z. B. eine Temperatur zwischen 35°und ^iO C.

Während das Gefäß 213 eine Hochdruckkonstruktion aufweist, ist dies selbstverständlich nicht für den Rest des Turms 212 unterhalb des Gefäßes 213 erforderlich.

Gemäß einer Abwandlung ist das Niederdruckgefäß über dem Hochdruckgefäß und der Gaswäscher fern vom Turm vorgesehen und mit dem Hochdruckgefäß durch ein Leitungssystem verbunden.

Gemäß einer weiteren Abwandlung wird sämtliches Wasser aus der Quelle S direkt den Sprüheinrichtungen 31Ί zugeführt und diese volle Wassermenge wird vom Sammelbehälter 316 zu den Sprühein-

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richtungen 208 und 24le im Kreislauf rückpreführt, Schmutzwasser aus dem Sammelbehälter 232 und Oberlaufwasser aus dem Sammelbehälter 316 werden über die Filteranlage zur Quelle S rückgeführt

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Vorrichtung zur Druckreduzierung und Kühlung von Gasen, gekennzeichnet durch einen Turm (212) mit einer Hochdruckkammer (213 zürn Abscheiden von Feuchtigkeit vom Gas und einer Niederdfuckkämmer (218), wobei die Kammern (213,218) übereinander angeordnet sirtdj Einrichtungen (51¹O zur Kühlwasserzufuhr in der Niederdruckkammer ("218), einer Verbindung (233) zwischen der Hochdrückkammer (213) und der Niederdruckkammer (2l8), die einen sich in die Hochdruckkammer (213) erstreckenden Eintrittsbereich (239) und einen sich in die Niederdruckkammer (218) erstreckenden Austrittsbereich (237j304) aufweist, und einer in der Verbindung (233) angeordneten Gasdruckreduziereinrichtung

   2, Vorrichtung nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß di Druckreduziereinrichtung (2*il) eine einstellbare Drosselklappe aufweist j die schwenkbar in der Verbindung (233) angeordnet ist.

   3» Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitssammelbehälter (232) in der oberen Kammer (213) rund um die Verbindung (233) vorgesehen ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckkammer (218) eine Packung (308) enthält,

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   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis H, gekennzeichnet durch einen auf dem Turm (212) direkt über der Hochdruckkammer" (213) angeordneten Gaswäscher (202).

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet , daß ein Sammelbehälter (316) in der Miederdruckkammer (218) unterhalb der Verbindung (233) zum Sammeln abgegebener Kühlflüssigkeit vorgesehen ist und die Verbindung (233) unter dicht am Sammelbehälter (316) endet, wobei der Gasstrom aus der Verbindung (233) durch die Niederdruckkammer (218) nach oben gerichtet ist.

   7- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckkammer (218) eine Gasauslaßleitun? (306) besitzt, die sich aus einem oberen Bereich der Kammer (II8) nach unten aus dieser heraus erstreckt, wobei der Gasstrom durch die Leitung (306) nach unten gerichtet ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7_S dadurch gekennzeichnet, u„2 die Verbindung (233) im wesentlichen in der Flüssigkeit des Sammelbehälters (23^) der oberen Kammei (213) angeordnet ist.

   9. Vorrichtur : nach e±nem aer Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine dem aus der Hochdruckkammer (213) zur Niederdruck- ^rmmer (218) und aus dieser strömenden Gas einem labyrinthartigen Ve. vorgebende Ausbildung.

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