DE2303039B2 - Vorrichtung zur druckreduzierung und kuehlung von gasen - Google Patents

Description

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!^gegebenen Wassers und der untere dem Auffangen des aus dem Gas abgeschiedenen Wassers dient, und «inen Sammelbehälter in der Niederdruckkammer vorzusehen, in der jedoch keine Sprüheinrichtungen ^geordnet sind und die außerdem als gesonderte Baueinheit neben der Hochdrucidcanuner angeordnet ist and damit allein wegen der erforderlichen Verbindungsleiningen großen Querschnitts einen erhöhten konstruktiven Aufwand bedingt, wie auch insbesondere keinerlei Maßnahmen zur Herabsetzung der Lärmbelästigung beim Betrieb der Anlage vorgesehen sind

Es ist ferner bei Venturiwäschern zur Gasreinigung bekannt (US-PS 29 35 375), eine dem Venturiwäscher nachgeordnete Packung in der Niederdruckkammer vorzusehen, jedoch dient diese hier nicht einer Lärmverringerung, wobei ferner das Venturirohr außerhalb der Packung geführt ist, so daß die bekannte Vorrichtung nicht die nach der Erfindung getroffene besonders raumsparende Anordnung aufweist, bei der das Venturirohr wie auch die Gasauslaßleitung durch die Packung hindurchgeführt sind, wodurch die eingangs erwähnten Vorteile durch den auf diese Weise labyrinthartigen Weg des Gasstroms erreicht werden.

Schließlich ist auch eine Anordnung bekannt (GB-PS 1101743), bei der sich eine venturirohrförmige Kammer durch eine wasserbeaufschlagte Packung hindurcherstreckt, wobei das Gas im Gegenstrom durch die Packung gekühlt wird, jedoch ist hierbei die venturirohrartige Kammer nicht bis dicht an den unterhalb der Packung angeordneten Flüssigkeitssammelbehälter herangeführt und das Gas wird nicht unmittelbar in Richtung nach unten gegen das Kühlwasser im Sammelbehälter, sondern gegen eine oberhalb des Wasserspiegels angeordnete Prallplatte gelenkt, was nicht geeignet ist, eine Herabsetzung des Geräuschpegels herbeizuführen, wie auch ein Labyrinthweg der Gasströme, wie er bei der Vorrichtung nach der Erfindung durch die ebenfalls durch die Packung hindurchgeführte Gasauslaßleitung geschaffen ist, bei der bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen ist.

Das in der Vorrichtung nach der Erfindung gereinigte Gas ist 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.

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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

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 204, in dem eine kreisförmige Drosselklappe 2Ö6 Um eine horizontale Achse zur Durchführung einer Einsteilbewegung schwenkbar angeordnet ist, um auf diese Weise den Gasstrom und den Druckabfall durch den 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, fan 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 Heizbzw. Treibgas verwendet werden.

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

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 Hochdruckkammer 213 sind entsprechende Vorkehrungen getroffen, um schmutzhaltige Feuchtigkeit, die von dem in die Kammer 213 aus dem Wascher 202 eintretenden Gas mitgenommen wird, abzuscheiden. Im unteren Bereich des Turms 212 ist eine Niederdruckkammer 218 vorgesehen, die Einrichtungen zum Kühlen des Gases, aus dem die Schmutzfeuchtigkeit 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 der Niederdruckkammer 218. Der Auslaß 220 steht mit dem Gashauptverteilsystem in Verbindung.

Die Hochdruckkammer 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 zwei dargestellt sind) angeordnet, die eine Gasverbindung von der Hochdruckkammer 213 zur Niederdruckkammer 218 herstellen und eine Verringerung des Gasdruckes zwischen diesen beiden Gefäßen bewirken. Der Sammelbehälter

232 erstreckt sich rund um die Venturirohre 233. Jedes Venturirohr 233 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt, eine Einschnürung 235, einen unteren divergierenden Austrittsbereich 237 und einen oberen konvergierenden Eintrittsbereich 239, der sich in die Hochdruckkammer 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 getroffen sein, daß in der waagerechten Stellung ein Ringspalt um die Klappe 241 verbleibt. Die Drosselklappe 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 Welle ist ein Handgriff (nicht dargestellt) angebracht, um die Stellung der Drosselklappe 241 zur bedarfsmäßigen Veränderung des Gasstroms und des Druckabfalls einzustellen. Stattdessen kann eine Einrichtung zur automatischen Verstellung der Drosselklappen 241 in Abhängigkeit 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 241 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 241a konisch ausgeführt oder die Form einer Glocke aufweisen kann, wie dies bei 241 b dargestellt ist. Der Schirm 241a ist mit Abstand über dem zugehörigen Venturirohr 233 angeordnet, während sich der Schirm 2416 nach unten über den oberen Endbereich des zugehörigen Venturirohr 233 erstreckt unc* von diesem einen ringförmigen Abstand hält. Der Schirm 241a bzw. 2416 hat die Funktion, Schmutzwasser an einem 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 241a bzw. 241 b sind nach unten gerichtete Wassersprüheinrichtungen 241c angeordnet, um eine zusätzliche Gaswaschfunktion in den Venturirohren 233 herbeizuführen, obgleich deren Hauptfunktion in der Druckverringerung besteht.

Ein konisches Gasverteilstück 241c/ist zentrisch im Gefäß 213 zwischen dem Wascher 202 und den Schirmen 241a, 241 b angeordnet wobei sich das Verteilbzw. Leitstück 24\dkoaxial zum Wascher 202 erstreckt. Das Leitstück 241 d 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.

Die Niederdruckkammer 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 304, die mit den divergierenden Bereichen 237 der Venturirohre 233 verbunden sind und in die Niederdruckkammer 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 307 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.

Die Niederdruckkammer 218 enthält Cerner zwei mit Abstand voneinander angeordnete Holzpackungen 308, durch die die Rohre 304 and die Leitung 306 oiadBrchgeben. Oberhalb der Packungen 308 liegt ein oberer SaIaS 310 der Leitung 306, während sich aaterhaib der Packungen 308 ontere Auslässe 312 der

Ober den Packungen 308 Segen mehrere WasserchtaBgea 314. ta sateren Endbereich 302 BBterfaaO} der Rohre 304 ist ein kreisförmiger Saaune&ehäker 316 far abgegebenes Kühlwasser mit einem Notüberlauf 318 vorgesehen. Die Rohre 304 enden unten dicht am Flüssigkeitsspiegel des Sammelbehälters 316.
Im Betrieb der Vorrichtung strömt Gas aus den Venturirohren 233 nach unten durch die Rohre 304 und nach oben aus den Rohren 304 durch die Packungen 308, wobei es durch Gegenstromberührung mit reinem Wasser aus den Sprüheinrichtungen 314 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 von der Hochdruckkammer 213 zur Niederdruckkammer 218 aus diesem heraus einem Labyrinthweg folgt, der durch die entsprechende gegenseitige Zuordnung der Rohre 304 und der Leitung _ 306 gebildet ist. Das aus den Rohren 304 in die Niederdruckkammer 218 strömende Gas ist auf das Wasser im Sammelbehälter 316 gerichtet
Sauberes Wasser wird von einer entsprechenden

Quelle S den Sprüheinrichtungen 314 über eine Zuführleitung 351 und den Sprüheinrichtungen 241c über eine Leitung 352a zugeführt, während aus dem Sammelbehälter 316 Wasser über eine Leitung 354 abströmt. Ein Teil dieses Wassers wird den Sprühein-

richtungen 208 des Waschers 202 über eine Leitung 259 im Rücklauf zugeführt, und der Rest wird zur Quelle über eine Leitung 360 und eine Filteranlage (nicht dargestellt) zurückgeleitet.

Die Endbereiche 230, 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 Turm 212 isoliert ist. Der Raum 400 ist mit einer Zugangstür 402 im Seitenwandbereich ausgerüstet so daß die Venturirohre 233 leicht zugängig sind, ohne den Betrieb der Vorrichtung, z. B. für an den Lagern der Drosselklappen

241 auszuführende Wartungsarbeiten, unterbrechen zu müssen.

Der Raum 400 ist an seinem inneren Umfang mit

einem geräuschdämmenden Werkstoff 404, z. B. Polyurethanschaum, ausgekleidet Die Tür 402 besitzt in ihren Kantenbereichen Dichtungseinrichtungen, die gas- und schalldicht sind.

Ferner ist im Raum 400 eine Plattform 408 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

so 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 0,2 bis 24 ata,

SS wobei der Druckabfall durch den Wascher 202 zwischen 0,125 und 03 atü, 2. B. zwischen 0,125 and 0,2 atB, der Druck im Gefäß 213 zwischen 0,5 and 2atS, der Druckabfall durch die Venturirohre 233 zwischen O₁S und 2 atü und der erforderliche Druck am Auslaß 220 der Niederdnickkammer zwischen 0,025 and OJBfS sää, z. B. zwischen 0,03 and 0#5 ata liegt

An allen Punkten im Anschluß an den Wascher 202 bis zum Auslaß 220 and einschließlich desselben ist das Gas mit Wasserdampf gesättigt

6s Im typischen BeispielsfaH besitzt ferner das in den Wascher 202 gelangende Gas eine Temperatur, die nicht größer ist als etwa 1000° C, und das Gas affi AuslaS hat eine Temperatur zwischen 20 and 35° C

(oder 40° C), was bis auf 5° C der Temperatur des Kühlwassers entspricht. Das in die Hochdruckkammer 213 gelangende Gas hat z. B. eine Temperatur zwischen 35° und 40° C.

Während die Hochdruckkammer 213 eine Hochdruckkonstruktion aufweist, ist dies selbstverständlich nicht für den Rest des Turms 212 unterhalb der Hochdruckkammer 213 erforderlich.

Gemäß einer Abwandung ist die Niederdruckkammer über der Hochdruckkammer und der Gaswäscher fern

vom Turm vorgesehen und mit der Höchdruckammer durch ein Leitungssystem verbunden.

Gemäß einer weiteren Abwandlung wird sämtliches Wasser aus der Quelle S direkt den Sprüheinrichtungen 314 zugeführt und diese volle Wassermenge wird vom Sammelbehälter 316 zu den Sprüheinrichtungen 208 und 241c im Kreislauf rückgeführt. Schmutzwasser aus dem Sammelbehälter 232 und Überlaufwasser aus dem Sammelbehälter 316 werden über die Filteranlage zur Quelle S rückgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

«9583/8]

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Druckreduzierung und Kühlung von Gasen, bestehend aus einem Turm mit einer einen Flüssigkeitssammelbehälter enthaltenden Hochdruckkammer zum Abschneiden von Feuchtigkeit aus dem Gas und einer einen weiteren Flüssigkeitssammelbehälter enthaltenden, an einer Gasauslaßleitung angeschlossenen Niederdruckkammer, wobei die Kammern übereinander angeordnet sind. Einrichtungen zur Kühlwasserzufuhr, einem Venturirohr zwischen der Hochdruckkammer und der Niederdruckkammer, das einen sich in die Hochdruckkammer erstreckenden Eintrittsbereich und einen sich in die Niederdruckkammer erstrekkenden Austrittsbereich aufweist, und einer in dem Venturirohr angeordneten Gasdruckreduziereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckkammer (218) eine Packung (308) und eine Kühlwassersprüheinrichtung (314) über dieser zum Kühlen von Gas im Gegenstrom enthält der Sammelbehälter (316) der Niederdruckkammer das aus der Packung (308) abgegebene Kühlwasser sowie die aus dem Gas in der Niederdruckkammer abgeschiedene Feuchtigkeit auffängt, wobei das Venturirohr (233) bis dicht an den Sammelbehälter (316) der Niederdruckkammer herangeführt ist und das Gas unmittelbar in Richtung nach unten gegen das Wasser im Sammelbehälter (316) lenkt, und daß die Gasauslaßleitung (306) von unten in die Niederdruckkammer hinein und durch die Packung (308) in den oberen Bereich der Niederdruckkammer geführt ist und gemeinsam mit dem seinerseits die Packung (308) durchquerend angeordneten Venturirohr (233} dem Gas zwischen dem Übergang von der Hochdruck- zur Niederdruckkammer und dem Gasauslaß (220) einen Labyrinthweg aufprägt.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckreduzierung und Kühlung von Gasen, bestehend aus einem Turm mit einer einen Flüssigkeitssammelbehälter enthaltenden Hochdruckkammer zum Abscheiden von Feuchtigkeit aus dem Gas und einer einen weiteren Flüssigkeitssammelbehälter enthaltenden, an einer Gasauslaßleitung angeschlossenen Niederdruckkammer, wobei die Kammern übereinander angeordnet sind, Einrichtungen zur Kühlwasserzufuhr, einem Venturirohr zwischen der Hochdruckkammer und der Niederdruckkammer, das einen sich in die Hochdruckkammer erstreckenden Eintrittsbereich und einen sich in die Niederdruckkammer erstreckenden Austrittsbereich aufweist, und einer in dem Venturirohr angeordneten Gasdruckreduziereinrichtung.

   Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DT-Gbm 68 12 771) ist im Betrieb eine beträchtliche Lärmbelästigung zu beobachten, die durch die sehr hohen Geräuschpegel verursacht wird, die durch die Vernichtung großer Energiemengen in der dem Gaswäscher der Hochdruckkammer nachgeschalteten Niederdruckkammer entstehen, da sich eine Druckreduzierung der unter hohem Druck z. B. aus einem Hochofen austretenden, staubbeladenen Gase mittels des Gaswäschers in der Hochdruckzone aufgrund der anderenfalls durch den Staub verursachten starken Abnutzungserscheinungen nur in begrenztem Maße erreichen läßt Die Einrichtungen zur Kühlwasserzufuhr sind bei der bekannten Vorrichtung von Düsen gebildet, die das Kühlwasser im wesentlichen quer zum Gasstrom einspeisen, was mit einem verhältnismäßig geringen Kühlungswirkungsgrad verbunden ist Die abschließende Feuchtigkeitsabscheidung erfolgt bei der bekannten Vorrichtung im wesentlichen mittels eines Zyklonabscheiders, der in erhöhtem Maße dadurch störanfällig ,st daß auf den verschiedenen Oberflächen Staub

   koagulieren kann, was manuelle Reinigungsarbehen erfordert .

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung mit einfachen, störunanfälligen Mitteln unter Gewährleistung einer

   kompakten Bauweise so auszubilden, daß eine hochwirksame Druckreduzierung und Kühlung der Gase erreicht wird, während gleichzeitig die Geräuschpegel bei der Druckreduzierung wesentlich herabgesetzt werden.

   Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst daß die Niederdruckkammer eine Packung und eine Kühhvassersprüheinriditung über dieser zum Kühlen von Gas im Gegenstrom enthält, der Sammelbehälter der Niederdruckkammer das aus der Packung abgegebene Kühlwasser sowie die aus dem Gas in der Niederdruckkammer abgeschiedene Feuchtigkeit auffängt, wobei das Venturirohr bis dicht an den Sammelbehälter der Niederdruckkammer herangeführt ist und das Gas unmittelbar in Richtung nach unten gegen das Wasser im Sammelbehälter lenkt und daß die Gasauslaßleitung von unten in die Niederdruckkammer hinein und durch die Packung in den oberen Bereich der Niederdruckkammer geführt ist und gemeinsam mit dem seinerseits die Packung durchquerend angeordne-

   ten Venturirohr dem Gas zwischen dem Übergang von der Hochdruck- zur Niederdruckkammer und dem Gasauslaß einen Labyrinthweg aufprägt.

   Bei dieser Ausgestaltung bietet die in der Niederdruckkammer angeordnete Packung nicht nur in einem großen Bereich einer Gas-Flüssigkeitsberührungsfläche zum Zwecke der Gaskühlung dar. sondern besitzt auch in hohem Maße eine schallschluckende Wirkung. Ferner trägt die Tatsache, daß das Gas aus dem bis dicht an den Sammelbehälter der Niederdruckkammer herangeführten Venturirohr unmittelbar in Richtung nach unten gegen das Wasser im Sammelbehälter gelenkt wird, zu einer weiteren Senkung des Geräuschpegels bei. Diese Maßnahme unterstützt als Teil des Labyrinthwegs, der dem Gas zwischen dem Übergang von der Hochdruckzur Niederdruckkammer und dem Gasauslaß aufgeprägt wird, wiederum die Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Gasstrom, die in dem Sammelbehälter der Niederdruckkammer aufgefangen wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt somit die Nieder-

   SS druckkammer die dreifache Funktion der Herabsetzung des Lärmpegels, der Feuchtigkeitsabscheidung und der Gaskühlung mit einem hohen Wirkungsgrad und einfache, störunanfälligen Mitteln, von denen die über der Packung der Niederdruckkammer angeordnete Kühlwassersprüheinrichtung eine automatische Säuberung der Packung und weiterer in Betracht kommender Oberflächenbereiche bewirkt.

   Es ist schon bei mit Gaswaschvorrichtungen arbeitenden Entstaubungsanlagen für Hochofenabgase bekannt (Zeitschrift »STEEL TIMES«, Februar 1971, S. 148), Sprüheinrichtungen in der Hochdruckkammer und zwei Flüssigkeitssammelbehälter in dieser, von denen der obere dem Auffangen des von der Sprüheinrichtung