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Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen"
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen durch
Abtrennen der Verunreinigungen im Fliehkraftfeld einer von einer Durchflußströmung
erzeugten Wirbelsenke, in einem flachzylindrischen Raum mit Öffnungen für den Gaseinlaß,
einem zentralen Gasauslaß für die gereinigten Gase und einer Auslaßkammer zur Aufnahme
der Verunreinigungen, wobei die Wirbelsenke an ihrem Umfang von einer stationären
Strömung umgeben ist, welche von der Durchflußströmung angetrieben wird und um die
Achse der Wirbelsenke rotieren, wobei sich im flachzylindrischen Raum zwei zusätzlich
gegensinnig zueinander um eine Achse senkrecht zum Querschnitt der stationären Strömung
rotierende stationäre Strömungen ausbilden und der Gasauslaß von einer im gleichen
Drehsinn wie
die Wirbelsenke rotierenden Schteudereinrichtung umgeben
ist.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (9T-OS 2 231 789) entsteht
die stationäre Strömung in einem Ringraum, welcher in achsialer Richtung breiter
gestaltet ist als der flachzylindrische Raum für die Wirbelsenke. Die Gaszufuhr
erfolgt über Gaseinlässe in den Seitenwänden Das bekannte Verfahren hat bereits
eine erhebliche Verbesserung der Abscheidung gegenüber anderen, früher bekannten
Vorrichtungen (DT-PS 1 262 921) gebracht. Nachteilig bei der eingangs erwähnten
Vorrichtung ist es jedoch, daß die Ventilator-Kennlinien zur Vermeidung von Kurzschlußströmungen
in der Vorrichtung genau auf die Rohrkennlinie abgestimmt sein müssen. Außerdem
ist der Abscheidegrad der bekannten Vorrichtung noch weiter verbesserungsbedürftig.
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Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs erçähnten Art so auszubilden, daß die Ausbildung von Kurzschlußströmungen
sicher vermieden wird und ein besonders hoher Abscheidegrad erzielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß
der Gaseinlaß tangential zum flachzylindrischen Raum erfolgt.
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Der tangentiale Gaseinlaß hat zur Folge, daß das zu reinigende Gas
eine ausreichende Verweilzeit innerhalb der Reinigungsvorrichtung erhält. Es gelangt
auf einer spiraligen Bahn zum Gasauslaß.
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Dabei wird ein erheblicher Teil der abzuscheidenden Verunreinigung
unmittelbar nach dem Gaseintritt, der zweckmäßigerweise tangential von oben erfolgt,
nach unten in einen Auffangbehälter ausgeschleudert.
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Zur Verbesserung des Abscheidegrades hat es sich als besonders zweckmäßig
erwiesen, daß im flachzylindrischen Raum mit Abstand von dessen zylindrischen Außenwänden
angeordnete gek.rtirmte Leitbleche vorgesehen sind. Die Leitbleche dienen dabei
zur Zwangsführung der Gasströmung und der darin enthalt-nen Flüssigkeitstropfen,
welche in die Vorrichtung eingedüst werden können.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in dem flachzylindrischen
Raum vor dem Gaseinlaß ein Ringraumstück vorgesehen, welches geringere Breite als
der flachzylindrische Raum aufweist.
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Die Außenseite dieses Ringraumstücks wird durch die Außenwand des
flachzylindrischen Raums gebildet und die Innenwand verläuft parallel zur Außenwand,
wobei die beiden Seitenwände parallel zu den Seitenwänden des flachzylindrischen
Raums verlaufen, so daß ein Rechteckquerschnitt des Ringraums entsteht.
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Es hat sich als zecmnig erwiesen, daß das Ringraumstück etwa 900 vor
dem Ende des Einlaufstutzens in den flachzylindrischen Raum beginnt und sich zumindest
bis in die Nähe des Einlaufstutzens erstreckt. Der Einlaßstutzen besitzt vorzugsweise
die gleiche Breite wie das Ringraumstück.
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Das Vorsehen eines Ringraumstücks der vorerwähnten Art hat den Vorteil,
daß die gegensinnig rotierenden Strömungen sich zwischen Wirbelsenke und S-.-itenwänden
des flach zylindrischen Raumes ausbilden. Die gegensinnig rotierenden Strömungen
besitzen dabei etwa elliptische Querschnittsform. Die Längsachse der Ellipse verläuft
dabei senkrecht zur Drehachse der Wirbelsenke.
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Unterhalb des flachzylindrischen Raums befindet sich ein mit Flüssigkeit
gefüllter Auffangbehälter. Die Flüssigkeit dient einerseits zur Aufnahme der abgeschiedenen
ausgeschleuderten Teilchen und andererseits zur Abdichtung der Vorrichtung gegen
den Umgebungsdruck. Schließlich schlägt die Erfindung noch vor, daß der Auffangbehälter
eine Austragvorrichtung für die ausgeschiedenen Stoffe aufweist. Diese Austragvorrichtung
ist vorzugsweise
eine Druckschnecke für den aussedimentierten Feststoff.
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qachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch
die Vorrichtung entlang Ebene A-B gemäß Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt entlang
Ebene C-D gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein Verfahrensschema mit der in Figuren 1 u. 2 dargestellten
Vorrichtung zur Abgasentschwefelung.
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Zunächst zu Figuren 1 und 2: Durch den Einlaßstutzen 3 gelangt das
zu reinigende Abgas 1 tangential in das Innere eines flachzylindrisc#on Gehäuses
2.
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In dem flachzylindrischen Gehäuse ist ein Ringraumstück 4 mit re&nteckigem
Querschnitt vorgesehen, das sich mit dem Einlaßstutzen 3 vereinigt und in Eföhe
der waagerechten Ebene gemäß Fig. 2 durch die Drehachse 5 endet. Im Zentrum des
flachzylindrischen Raumes befinden sich einander gegenüberliegende Absaugstutzen
6 und 7, welche von einer gemeinsamen Welle 8 durchsetzt werden. Die Enden der Absaugstutzen
6 und 7 halten einen Abstand voneinander. In dem freibleibenden Zwischenraum ist
eine auf der Welle 8 sitzende Schleudereinrichtung 9 mit radial verlaufenden Schaufeln
vorgesehen. Am Ende der gemeinsamen Welle 8 sitzen Lüfterräder 12 und 13 von zwei
Absaugvorrichtungen, welche von einem Elektromotor 17 über Keilriemen 16 und eine
Keilriemenscheibe 15 angetrieben werden. Die Lüfterräder 12 und 13 laufen in Lüftergehäusen
15a und 18.
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Das flachzylindrische Gehäuse 2 ist in seinem unteren Bereich offen.
In der Öffnung sitzen parallel verlaufende Stäbe 19, welche die zylindrische Außenkontur
des flach zylindrischen Gehäuses fortsetzen. Die Stäbe 19 sind mit Abstand voneinander
angezrdnet.
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Unterhalb der Öffnung, in der sich die Stäbe 19 befinden, ist ein
Behälter 20 vorgesehen, der mit Flüssigkeit, beispielsweise Wasser gefüllt ist.
In dem Auffangbehälter 20 sitzt ein trichLerartiger Einsatz 21. Die Flüssigkeit
im trichterartigen Einsatz 21 steht höher als im Auffangbehälter 20. Dieser unterschiedliche
Flüssigkeitsstand ergibt sich aus der Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und
Innendruck in der Vorrichtung. Die Flüssigkeit dient also also als Abdichtung gegen
den Umgehunasdruck.
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Am anderen Ende des Auffangbehälters 20 ist eine in Fig. 2 nicht dargestellte
Druckschnecke für den Abtransport des aussedimentierten Feststoffs vorgesehen.
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An der Seite des Auffangbehälters 20 ist ein Uberlauf 21a für die
Schwebstoffe und Flüssigkeit vorgesehen.
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In dem flachzylindrischen Innenraum wird über Einlässe 22 Neutralisationsflüssigkeit
eingesprüht. Im flachzylindrischen Raum befindet sich ein Leitblech 23, dessen Rolle
später beschrieben wird Nun zu Figur 3: Die gezeigte Anlage dient zur Reinigung
von schwefelhaltigen Kesselabgasen, welche durch den Pfeil 1 sybolisiert sind.
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Die Kesselabgase 101 werden bei ihrem Eintritt in die Konditionierungsstrecke
102 mit einem Neutralisationsmittel, zum Beispiel mit verdünnter Natronlauge geimpft.
Die Pumpe 104 saugt dieses Neutralisationsmittel aus dem Behälter 105 an, fördert
es mit etwa 5 atü Druck zu den Düsen 103, die es als Nebel in die Konditionierungsstrecke102
einspritzen. Hierbei erfolgt eine erste Abkühlung der Kesselabgase mit Dampfbildung.
Da auch das Neutralisationsmittel mitverdampft, werden die Schwefelanteile der Abgase
neutralisiert.Es entsteht deshalb keine Schwefelsäure und damit werden Tieftemperaturkorrosionen
vermieden.
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Auf ihrem Weg durch dle Konditionierungsstrecke 102 werden die Ge
durch Wasservernebelung mit Hilfe mehrerer Düsenpaare 106 weiL-r r:bgokL:hlt Die
~4enge des verdüsten Wassers wird in Abhängigkeit von der Gasmenge und Gas temperatur
reguliert.
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Bei dieser Behandlung fällt der Schwefel bzw. das Neutralisationsprodukt
Natr#um-Sulfit flockenförmig an und werden in der Abscheidevorrichtung restlos abgeschieden.
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Die Wasserpumpe 108 fördert das Wasser sowohl zu den Einspritzdüsen
22 als auch zu den Einspritzdüsen 106 in der Konditionierungss trecke.
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Der Abscheidevorrichtung ist ein Zyklon 112 nachgeschaltet, der Zyklon-Rücklauf
gelangt über die gestrichelt dargestellte Leitung 119 zur Druckschnecke 114. Der
aussedimentierte Feststoff wir mittels des Wagens 115 abgefahren. Das gereinigte
Abgas wird über cen Abgaskamin 113 abgeführt. Der Überlauf 21a des Auffangbehälters
20 steht mit einem Filter 116 für die Schwebstoffe in Verbindung. Das Schwebstoffiltrat
wird abgezogen und über den Wagen 120 abtransportiert.
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Die konditionierten Gase mit dem flockenförmigen Reaktinnsprodukt
(Schwefel + Natron) und den Staubbeimengungen treten beim Einlaßstutzen 3 in die
Vorrichtung 2, durchqueren diese in Spiralbahnen und verlassen sie durch die Auslaßstutzen
6 u.7.
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Unter dem Einfluß der Fliehkräfte wird der größte Teil der Beimengungen
schon kurz nach dem Eintritt in die Vorrichtung an die zylindrische Wand 2a ausgeschleudert.
Von dort gelangen sie durch den Trichter 21 in den Aufrangbehälter 20, der mit Wasser
gefüllt ist. Feinere Anteile der Beimengungen werden jedoch zunächst von der Gas
strömung in Richtung auf den zentralen Auslaß mitgenommen. Der Weg dorthin wird
ihnen versperrt, weil sie sich in einem rotierenden Feld aus Flüssigkeitsnebel befinden,
das zum zentralen Auslaß hin immer dichter wird. Die vom Gasstrom mitgeführten Beimengungen
haben die Geschwindigkeit des
Gasstromes angenommen, der Flüssigkeitsnebel
rotiert jedoch mit einer anderen GeschwLw?icrkeit als der Gasstrom. Die Weinen Beimengungen
des Gasstroms werden vom Flüssigkeitsnebel ei.^aefangen und von diesem, den Fli&nkriften
folgend, in Richtung auf die Umtangswand ausgeschleudert. Durch die so erfolgte
Vergrößerung mit hilfe von Flüssigkeitstropfen können auch noch Teilchen abgeschieden
werden, die wegen ihrer Kleinheit mit üblichen Fliehkraftabscheidern nicht abzuscheiden
sind.
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Durch die Eindüsung von kaltem Wasser bei 22 wird der Taupunkt des
Abgases herabgesetzt. Hierdurch kommt es ZU zusätzlicher Tropfenbi ldung.
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Die Vorrichtung besitzt Leitbleche für den mehrmaligen Flüssigkeitsumlauf
innerhalb der Vorrichtung. hierdurch wird erreicht, da die Flüssigkeit mehrmals
versprüht wird und somit mehrfach als Fänger für die abzuscheidenden Teilchen wirkt.
Dies wird unter anderem dadurch erzie1t, daß ein Teil der rotierenden Gase durch
das Ringraumstück 4 wieder in den Kreislauf zu@ückgeführt wird.Durch das Ringraumstück
4 gelangt auch ein Teil der an die Umfangswand 2a ausgeschleuderten Flüssigkeit
wieder in den Kreislauf zurück. Sie wird in Tropfenform von dem zuströmenden Abgas
mitgerissen und bindet dabei die abzuscheidenden Teilchen. Die relativ großen Tropfen
werden dann leicht abgeschieden.
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Dem gleichen Zweck der Wiedereinbringung von Flüssigkeit in den Kreislauf
dienen auch das Leitblech 23 und die Innenwand 33 des Ringraumstücks. Die an diesen
Wänden als Film sich anlagernde Flüssigkeit wird beim Abtropfen vom Gasstrom erneut,
jedoch zu größeren Tropfen versprüht. Durch den mehrmaligen Umlauf und das mehrmalige
Versprühen der Flüssigkeit innerhalb der Vorrichtung werden die Abscheidebedingungen
wesentlich verbessert, bei gleichzeitiger Verminderung der für das Gesamtsystem
erforderlichen Wasserkreislaufmenge
Unt#rhalb der Vorrichtung sind
der bereits zrwåhnte Auffanqbehalter 20, der Fallschacht 21 und der Überlauf 21a
vorgesehen.
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Di2 im Fliehkraftfeld ausgeschleuderten Beimengungen der Gase und
auch dia ausgeschleuderte Flüssigkeit wandern durch den Fallschacht abwärts, jedoch
mit unterschiedlicher Sinkgeschwindigkeit. Die größte Sinkgeschwindigkeit haben
die Feststoffteilchen. Sie sammeln sich in dichter Packung am Boden des Auffangbehälters
und werden dort mit einem Austragorgan, beispielsweise mit der Druckschnecke aus
dem Behälter entfernt.
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Da aus dem Überlauf Ilaständiy Flüssigkeit abfließt, wandert auch
die Flüssigkeit innerhalb des Fallschachtes 21 sttindig abwärts. Sie führt dabei
auch die in Schwebe befindlichen, flockenförmigen Reaktionsprodukte des Schwefels
mit. Die Flocken folgen auch der Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit in dem Raum zwischen
Fallschacht 21 und Auffangbehälter 20. Eine Ablagerung dieser Flocken zusammen mit
dem am Behälterboden aussedimenti-rten Staub- und Ascheteilc@@n ist nicht möglich,
weil die spezifisch schwereren Asche- nd Staubteilchen die Flocken verdrängen würden.
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Die Absaugstutzen 6 und 7 der Vorrichtung stehen über die flachen
Seitenwände des flachzylindrischen Raums 2 nach innen vor Dabei ist es besonders
zweckmäßig, daß die Stirnwände 6a und 7a mit der Projektion der Seitenwände 3a des
Einlaßstutzens fluchten. Auf diese Weise bilden sich zwischen den Seitenwänden 2a
des flachzylindrischen Raums 2 und der Wirbelsenke die gegensinnig rotierenden stationären
Strömungen.
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-Patentansprüche-