DE2530788C2

DE2530788C2 - Vorrichtung zur Naßreinigung eines staubbeladenen Gases und Verfahren zu ihrer Verwendung

Info

Publication number: DE2530788C2
Application number: DE2530788A
Authority: DE
Inventors: Paul Nilvange Brulhet
Original assignee: Sacilor Acieries Et Laminoirs De Lorraine Sa Hayange Fr
Current assignee: Sacilor Acieries Et Laminoirs De Lorraine Sa Hayange Fr
Priority date: 1974-07-18
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1984-11-22
Also published as: JPS5134472A; NL7508066A; ATA548375A; GB1476265A; IT1039847B; FR2278379A1; BR7504501A; ZA754309B; BE831226A; AT359048B; FR2278379B1; AU496923B2; DE2530788A1; ES439284A1; AU8287975A; LU72944A1; CA1060778A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und ein is Verfahren zu ihrer Verwendung.

Mit Staub beladene Gase entstehen in Kokereien, Stahlwerken und beim Betrieb von Hochöfen, wobei deren Schwebstoffe eine Korngröße von etwa 1 μητ oder weniger aufweisen. Gase und Rauchgase dieser Art, wie sie beispielsweise auch in Zementfabriken entstehen, müssen vor ihrer Weiterverwendung, beispielsweise zu Heizzwecken oder zum Betrieb von Motoren, aber auch ehe sie in die freie Atmosphäre geleitet werden, gereinigt bzw. entstaubt werden.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Naßreinigung solcher Gase bekannt, die auf einer Stoßbeeinflussung der Schwebeteilchen, einer Kondensation, einer Beeinflussung im elektrostatischen Feld, einer Einwirkung von Ultraschall oder auch einer Diffusion in einer zerstäubten Flüssigkeit beruhen.

Die Stoßbeeinflussung beruht auf Zusammenstößen der Schwebeteilchen mit Flüssigkeitströpfchen. Der Wirkungsgrad einer solchen Entstaubung wächst mit dem Geschwindigkeitsunterschied der Tröpfchen und der Schwebeteilchen. Weisen die Schwebeteilchen jedoch nur eine sehr geringe Größe auf, beispielsweise eine Größe unterhalb 1 μπι, so sinkt der Wirkungsgrad praktisch auf Null, da sich die Schwebeteilchen wie Aerosole verhalten.

Die Kondensationsverfahren beruhen auf einer Absenkung der Gastemperatur unterhalb den Taupunkt Dieses Verfahren begünstigt den Abscheidungsgrad bei einer nachfolgenden Reinigung durch Stoßbeeinflussung, setzt jedoch in vereinzelten Fällen eine starke Temperaturerniedrigung voraus, die bei Gasen niedriger Temperatur nur durch eine starke Druckentspannung des Gases erreicht werden kann.

Bei der Entstaubung des flugstaubbeladenen Abgases in einem Gleichstrom-Hochspannungsfeld setzen sich die ionisierten Schwebeteilchen an der Abscheideelektrode entgegengesetzter Polarität ab. Um eine wirksame Reinigung zu erzielen, ist es jedoch erforderlich, daß der Staubgehalt am Eingang der Elektrofilter verhältnismäßig konstant gehalten wird. Abgesehen von den Kosten für zusätzliche Abklopfeinrichtungen sind auch die Kosten für die Unterhaltung, die Wartung und den Ersatz der Elektrofilter dann besonders hoch, wenn es sich ι»; um die Reinigung von korrosiven Gasen, beispielsweise CO2 oder SO2 handelt.

E| Die Ultraschall-Verfahren beruhen auf einer kinematischen Resonanz der Schwebeteilchen und der Flüssig-

:g 40 keitströpfchen. Diese Verfahren benöligen einen verhältnismäßig großen Energieaufwand.

·§ Die Diffusionsverfahren beruhen auf einer Vermischung des staubbeladenen Gases mit einer Flüssigkeit, die

[f sich im Aerosol-Zustand befindet. Nachteilig wirkt sich bei diesen Verfahren die Schwierigkeit aus, die Flüssig-

·£ keit sehr fein zu zerstäuben. Wird diese Zerstäubung auf mechanischem Weg hervorgerufen, so benötigt man

p hierzu sehr feine Düsen, die bei der Verwendung industrieller Flüssigkeiten der Gefahr einer Verstopfung

45 ausgesetzt sind. Die mechanische Zerstäubung macht darüber hinaus sehr hohe Flüssigkeitsdrucke notwendig.

|1 Bei einer pneumatischen Zerstäubung benötigt man sehr hohe Geschwindigkeiten des zerstäubenden Gases

% und demzufolge einen sehr hohen Energieaufwand. Die Zerstäubung mit einer Zentrifuge unter Verwendung

|; einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Kupelle bereitet schließlich bezüglich der Aufrechterhaltung einer

; einwandfreien Arbeitsweise und bezüglich der Wartung einer solchen Vorrichtung gewisse Schwierigkeiten.

j;, 50 In der industriellen Praxis wird üblicherweise eine vorgängige Grobreinigung der zu entstaubenden Gase

If durch Stoßbeeinflussung vorgenommen, bei der nahezu der gesamte Grobstaub mit einer Teilchengröße über

' ' 10 μπι abgeschieden wird. Ein Verfahren, mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand eine Naßreinigung durchzu-

. führen, bei der auch der Feinstaub mit einer Teilchengröße etwa unter 1 μιτι abgeschieden wird, ist jedoch nicht

■ bekannt. Bei einem gebräuchlichen Verfahren zur Abscheidung von Feinstaub wird ein Venturi-Wäscher ver-

wendet, der jedoch nur bei konstantem Gasdurchsatz zuverlässig arbeitet und bei dem ein beträchtlicher '■/■ Druckverlust von der Größenordnung von 0,3 bar in Kauf genommen werden muß, um dem Gas die zur

Abscheidung des Feinstaubs notwendige Geschwindigkeit zu erteilen.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung ist aus der DE-AS 21 40 130 bekannt, bei der mittels in der Wandung eines Rauchgaskanals starr eingebauter Zerstäuber eine die Gase anfeuchtende Wasser-Dampf-Mischung in den Rauchgaskanal verspritzt wird. Mit einer solchen Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, unter Berücksichtigung der jeweiligen Gegebenheiten eines zu reinigenden Gases, insbesondere seiner Geschwindigkeit und der Größe und der Menge der in ihm enthaltenen Schwebeteilchen die Strahle der einzelnen Zerstäuber hinsichtlich der Strahlrichtung und die Vorrichtung hinsichtlich des Abstandes der Zerstäuberdüsen voneinander so auszubilden, daß durch das Aufeinandertreffen der Strahle die Ausbildung eines Nebels gewährleistet ist, mittels dessen auch Feinstaub mit einer Teilchengröße unter 1 μιη abgeschieden werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art so auszubilden, daß diesen unterschiedlichen Gegebenheiten Rechnung getragen werden kann, die Ausbildung eines Nebeis gewährleistet ist, so daß auch sehr unterschiedliche und wechselnde Mengen eines Pcinstaubs von einer Teilchen-

größe unter 1 μπι enthaltenden Gases bei nur geringem Druckabfall wirksam gereinigt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist, wobei die Vorrichtung vorteilhafterweise so betrieben wird, daß die Geschwindigkeit der FlüssigkeiUstrahle mindestens das 0,6fache der Geschwindigkeit des zu reinigenden Gases beträgt

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung kann die Geschwindigkeit der Strahlflüssigkeit der einzelnen gegeneinander gerichteten Strahle im Auftreffpunkt und damit auch die Durchdringung des zu reinigenden Gases reguliert werden. Die erfindnngsgemäße Ausbildung der Vorrichtung hat dt-n weiteren Vorteil, daß die Strahldüsen in ihrer Winkellage gegeneinander und gegenüber der Strömungsrichtung des Gases verstellbar sind. to

In der Zeichnung sind in schematischer Weise einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung zweier denselben Strahlquerschnitt aufweisender, mit Flüssigkeit unter demselben Druck beaufschlagter Düsen, die einen sich im wesentlichen in einer Ebene ausbreitenden Nebel erzeugen,

Fig.2 die Ausdehnung des Nebels in der senkrecht zur Ebene der Fig. 1 gelegenen Symmetrieebene der Anordnung der F i g. I,

F i g. 3 die Ausbildung eines Nebels in einer im wesentlichen kalottenartigen Fläche bei Verwendung zweier mit gleichem Druck beaufschlagter Strahldüsen ungleichgroßen Düsenquerschnitts,

F i g. 4 die Anordnung zweier Strahlroh, e in der Wandung eines Abgaskanals einer Hochofenanlage, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 die Anordnung zweier gleich ausgebildeter, mit demselben Flüssigkeitsdruck beaufschlagter Strahlrohre in der Achse einer Fördergasleitung,

Fig.6 eine im Prinzip der Fig.5 entsprechende Anordnung zweier mit ungleichgroßem Flüssigkeitsdruck beaufschlagter Strahldüsen.

In der schematischen Darstellung der F i g. 1 sind die beiden an eine Druckflüssigkeitsleitung 3 angeschlossenen Strahlrohre 1 und 2 so angeordnet, daß die mit den Strahlrohren fluchtenden Düsen la und 2a einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Aufgrund desselben, in den Strahlrohren herrschenden Flüssigkeitsdruckes bildet sich ein Nebelschleier N in der zur Zeichnungsebene senkrecht stehenden Symmetrieebene aus. Die Ausdehnung des Nebelschleiers in dieser Ebene ist infolge der winkelig zueinander angeordneten Strahldüsen zum Auftreffpunkt G unsymmetrisch und weist, wie dies F i g. 2 zeigt, eine etwa elliptische Form auf.

Verwendet man, wie im Falle des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels, zwei Strahldüsen 4 und 5 mit ungleichgroßer Düsenoffnung, so breitet sich der Nebelschleier 6 längs einer etwa kegelmantelförmigen oder kalottenartigen Fläche mit dem Scheitelpunkt 7, dem Schnittpunkt der beiden Düsenachsen, aus, wobei die konvexe Seite des Nebelschleiers dem Strahlrohr 4 mit der größten Düsenöffnung zugewandt ist, was auf den Unterschied zwischen den Impulsen der beiden Strahlen zurückzuführen ist. Eine ähnliche Ausbildung eines Nebelschleiers erhält man, wenn zwei Strahlrohre mit derselben Düsenoffnung mit ungleichgroßem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt werden. Die auf diese Weise in einem Gaskanal erzeugten Nebelschleier werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Naßreinigungsverfahrens verwendet.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Wandung eines gasführenden Kanals oder Rohres 8 zwei Strahlrohre 9 und 10 mit Düsen 9a und 10a im Winkel zur Längsachse des Kanals 8 angeordnet. Die Strahlrohre sind an einer Montageplatte 11 befestigt, die in die Wandung des Kanals eingesetzt und von dieser nach Bedarf entfernt werden kann. Die Sirahlrohre weisen einen nach Art eines Teleskops ausgebildeten Teil 12 und 13 auf, um die Düsen mehr oder weniger weit in den Kanal 8 einführen zu können. Über die Rohrstutzen 14 und 15 sind die Strahlrohre 9 und 10 an eine Druckflüssigkeitsleitung angeschlossen.

Wenn die beiden Strahlrohre und die Düsen denselben Durchmesser aufweisen und mit demselben Flüssigkeitsdruck beaufschlagt sind und die Düsen darüber hinaus mit der Längsachse der Gasleitung 8 fluchtend angeordnet sind, wie dies F i g. 5 zeigt, so bildet sich ein Nebelschleier 19 etwa in Gestalt eines Kegelmantels mit einem ballig ausgebildeten Scheitel oder auch eines Paraboloids aus. Die beiden Strahlrohre 9 und 10 sind rechtwinklig abgebogen und bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Platte U befestigt, die in eine Aussparung der Wandung der Gasleitung 8 eingesetzt und mittels Schrauben 16 an dieser angeflanscht werden kann. Der Druck in der Flüssigkeitsleitung wird mittels des Manometers 17 gemessen und kann mittels eines Ventils 18 geregelt werden.

Bei dem in Fig.6 dargestellten, im wesentlichen dieselbe Anordnung wie in Fig.5 aufweisenden Ausführungsbeispiel, weist der aus der Düse 9a austretende Flüssigkeitsstrahl einen höheren Druck auf als der aus der Düse 10a austretende Flüssigkeitsstrahl, was die Ausbildung eines Nebelschleiers 22 zur Folge hat, dessen Scheitel eine Einbuchtung in Richtung auf die Düse 10a aufweist. Zur Regelung des Flüssigkeitsdrucks im Strahlrohr 9 ist ein zusätzliches Ventil 20 und ein zusätzliches Manometer 21 vorgesehen.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig.4, 5 und 6, bei denen die Strahldüsen einen stumpfen Winkel miteinander bilden oder auch miteinander fluchtend angeordnet sind, haben ihre speziellen, unter den jeweiligen Bedingungen sich auswirkenden Vorteile. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fi g. 5 und 6 besteht dieser so Vorteil in der Symmetrie und der gleichmäßigen Ausbildung des erzeugten Nebelschleiers. Nachteilig wirkt sich jedoch bei diesen Anordnungen aus, daß eine Reinigung der G.-Oeitung auf Schwierigkeiten stößt, wenn sich in der Gasleitung ein Pfropfen bildet, den man mittels einer in die Gasleitung eingeführten Stange nicht entfernen kann, da man hieran durch die in der Achse der Gasleitung angeordneten Düsen gehindert ist. Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besieht der Vorteil einer leichten Reinigung der Gasleitung, der jedoch durch einen Verzicht auf eine symmetrische Ausbildung des Nebelschleiers erkauft werden muß. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung der Strahlrohre besteht jedoch darin, daß man die Lage der Düsen einzeln, oder auch beider Düsen zugleich, verändern kann, um eine optimale Ausbildung des Nebelschleiers zu erreichen.

Hochofengang	Gasdurchsat/. mVh	Düsen 0 mm	Druck - verlust πι bur	Staubgehalt ing/m¹ Eingang	Ausgang	Wasser Menge in Vh	Druck bar	Verhält niszahl R
nahezu normal reduziert	ca. 80/90 000 ca. 40 000/16 000	20 20	160 <80	ca. 200 bis /u 200	ca. 7 15/30	95 95	13 13	1,4 8/13

Bei der Reinigung der Abgase eines Hochofens wird zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades angestrebt, daß das Verhältnis

„ _m Sttahlgetchwindigkeit
s Gasgeschwindigkeit

einen möglichst großen Wert annimmt. Zufriedenstellende Ergebnisse werden bei einem Wert von 7?>O,6 erzielt, wobei der Abscheidungsgrad bei Ä-0,8 etwa 80% beträgt. Je größer jedoch der Verhältniswert R ist, desto größer ist auch der Druckverlust in der Gasleitung. Mit einer Anordnung gemäß Fig.4 werden bei der Naßreinigung der Abgase eines Hochofens die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte erreicht:

Bei Versuchen, die an einem bodenblasenden, mit Sauerstoffzufuhr betriebenen Konverter durchgeführt wurden, hat man unter Zugrundelegung vergleichbarer Maßstäbe die im folgenden aufgeführten Ergebnisse erhalten. Diese unterscheiden sich deshalb von den an einer Hochofenanlage erhaltenen Ergebnissen, weil der angestrebte Abscheidungsgrad ein unterschiedlicher war.

Die Konzentration an Schwebeteilchen war nach einer Reinigung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 mg/Normal m³ bei einem Druckverlust < 400 mm WS, während bei demselben Konverter mit dem bekannten Reinigungsverfahren derselbe Abscheidungsgrad bei einem Druckverlust von 1500 mm WS erzielt wurde. Dies bedeutet, auf das industrielle Ausmaß bezogen, eine beträchtliche Energieeinsparung für den Betrieb des bei einer Entstaubungsanlage vorgesehenen Gasabsauggebläses.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind insbesondere deshalb besonders beachtlich, weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die aus Sicherheitsgründen übliche Nachschaltung elektrostatischer Filter verzichtet werden kann. Der auftretende Druckverlusl ist sehr gering, so daß auch die Energiekosten für den Betrieb des Gebläses wesentlich geringer sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch nur wenig störanfällig, benötigt daher nur eine geringe Wartung und hat den weiteren Vorteil, daß sie in einem weilen Bereich unterschiedlich großen Durchsatzes an zu reinigendem Gas zufriedenstellend arbeitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Naßreinigung eines staubbeladenen Gases, bei der in der Wandung eines Abschnitts einer das Gas fördernden Leitung zwei in die Förderleitung hineinreichende Strahlrohre mit gerichtete Flüssigkeitsstrahlen erzeugenden Düsen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrohre (9,10) einen in die Förderleitung (8) hineinreichenden teleskopartig ausfahrbaren Teil (1?, 13) aufweisen und in Gelenkpfannen gelagert sind.

2. Verwendungsverfahren der Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsstrahlen mindestens das 0,6fachc der Gasgeschwindigkeit beträgt.