DE2303039C3 - Vorrichtung zur Druckreduzierung und Kühlung von Gasen - Google Patents

Description

abgegebenen Wassers und der untere dem Auffangen des aus dem Gas abgeschiedenen Wassers dient, und einen Sammelbehälter in der Niederdruckkamrner vorzusehen, in der jedoch keine Spriiheinrichtungen angeordnet sind und die außerdem als gesonderte Baueinheit neben der Hochdruckiuimmer angeordnet ist und damit allein wegen der erforderlichen Verbindungsleitungen 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 hindurcherslreckt, wobei das Gas im Gegenstrom durch die Packung gekühlt wird, jedoch ist hierbei die ventunrohrartige Kammer nicht bis dicht π η 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 206 um eine horizontale Achse zur Durchführung einer Einstellbewegung 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 7wischen 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 Wuscher 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 desTurms 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 Venturirohr 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 Hochdruckkanimer 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 durcli 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 Strömlingsrichtung 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 2416 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 Venturirohrs 233 erstreckt und von diesem einen ringförmigen Absland hält. Der Schirm 241a bzw. 241fa 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. 241b sind nach unten gerichtete Wasscrsprühcinriehlungcn 241c· angeordnet, um eine zusätzliche Gaswaschfunktion in den Venturirohren 233 herbeizuführen, obgleich deren Hauplfunktion in der Druckverringerung besteht.

Ein konisches Gasverleilstück 241d ist zentrisch im Gefäß 213 zwischen dem Wascher 202 und den Schirmen 241 a, 241 b angeordnet, wobei sich das Verteii- bzw. Leitstück 241c/ koaxial zum. Wascher 202 erstreckt. Das Leitstück 241c/ 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 251 <■> ein unterer Schmulzwasserauslaß vorgesehen; hierbei sind geeignete Druckdichtungen vorgesehen.

Die Niedcrdruckkammer 213 besitzt einen oberen konischen Endbereich 300 und einen unteren umgekehrt konischen Endbereich 302. Durch den oberen konischen Endbercich 300 erstrecken sich drei senkrechte kreiszylindrischc Rohre 304, die mit den divergierenden Bereichen 237 der Venturirohre 233 verbunden sind und in die Niedcrdruckkammer 218 hineinragen. Eine axiale kreiszylindrischc 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 propcllerförmiges Glied 307 angeordnet, um Feuchtigkeit abzuscheiden, die in dem in die Leitung 306 eintretenden Gas enthalten ist. Die abgeschiedene Feuchtigkeit w"ird über einen abgedichteten Auslaß 309 abgeführt. Der Gasauslaß 220 ist von der Leitung306 abgezweigt.

Die Niedcrdruckkammer 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 Wasscrsprühcinrichtungcn 314. Im unteren Endbercich 302 unterhalb der Rohre 304 ist ein kreisförmiger Sammelbehälter 31h für nbpepcbcncs Kühlwasser mil 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

ίο 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 Sprühcinrichtungen 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 Sprüheinrichtungen 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 Endberciche 230, 300 sind mit Abstand voneinander angeordnet und begrenzen zwischen sich im Verein mit einem Seitcnwandbereich 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 mil einem geräuschdämmenden Werkstoff 404, z. B. Polyurethanschaum, ausgekleidet. Die Tür 402 besitzt ir ihren Kantenbereichen Dichtungscinrichtungen, dk gas- und schalldicht sind.

Ferner ist im Raum 400 eine Plattform 408 für dit Arbeiter vorgesehen.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform dei Erfindung sind die Venturirohre 233 durch Rohre mi gleichmäßig kreisförmigem Querschnitt ersetzt. Gemät einer weiteren Abwandlung sind die Holzpackungci 308 fortgelassen oder durch Plaslikkugcln enthaltend! Wirbel-Koni«iktbetten ersetzt.

In einem typischen Anwendungsfall steht bcispiels

weise das in den Wascher 202 gelangende Gas tinte einem Druck, der nicht größer ist als etwa 0,2 bis 2,5 ati wobei der Druckabfall durch den Wascher 202 zwischc 0,125 und 0,5 atü, /.. B. zwischen 0,125 und 0,2 atü, de Druck im Gefäß 213 zwischen 0,5 und 2 atü, de Druckabfall durch die Venturirohre 233 zwischen 0, und 2 atü und der erforderliche Druck am Auslaß 22 der Niederdriickkammer zwischen 0,025 und 0,075 ati

z. B. zwischen 0,03 und 0,05 atü liegt.

An allen Punkten im Anschluß an den Wascher 20 bis zum Auslaß 220 und einschließlich desselben ist de Gas mil Wasserdampf gesättigt.

Im typischen Bcispiclsfall besitzt ferner das in de Wascher 202 gelangende Gas eine Temperatur, tli nicht größer ist als etwa 1000" C. und das Gas ui Auslaß hai eine Temperatur /wischen 20 um! i^ri"

(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 Hochdruckammer durch ein Leitungssystem verbunden.

Gemäß einer weiteren Abwandlung wird sämtliches

Wasser aus der Quelle 5 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

ίο Quelle S rückgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709637/2

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 Gasausiaßleitung 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 Flüssigkeitssammelbehäller 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 beooachten, 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 ist, daß auf den verschiedenen Oberflächen Staub

   ίο koagulieren kann, was manuelle Reinigungsarbeiten 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 Kühlwassersprüheinrichiung über dieser zum Kühlen von Gas im Gegenstroin 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-

   S5 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