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Vorrichtung zum Entfernen gasförmiger Komponenten und/oder fester
Verunreinigungen aus einem gasförmigen Mediumstrom und/oder zum Abkühlen des Mediumstroms
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen in einem gasförmigen Mediumstrom
vorhandener gasförmiger Komponenten und/oder fester Verunreinigungen und/oder zum
Abkühlen des Mediumstroms, bei der der Mediumstrom mit einer Waschflüssigkeit in
Berührung gebracht wird.
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Gasförmige ediumströme enthalten bekanntlich oft Verunreinigungen
in Form sowohl gasförmiger Komponenten als auch fester Partikeln, die vor dem Ausblasen
des Mediumstroms oder dessen Wiederverwendung entfernt werden müssen. In der Praxis
findet man auch häufig den Fall, daß ein Gasstrom so viele feste Komponenten enthält,
daß es angebracht ist, diese zu
entfernen, ehe der Gasstrom in einen
Wascher gelangt.
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Es gibt zahlreiche Ausführungsformen von Naßwaschen für einen Gasstrom,
von denen die sehr verbreitet verwendeten sog. Füllbetten zu nennen sind, durch
die der Gasstrom entweder so hinaurchlaufen muß, daß die Waschflüssigkeit im Gegenstrom
einläuft, oder so, daß die Waschflüssigkeit zusammen mit dem Gasstrom eingespritzt
wird. Diese Lösung wird als ziemlich gut erachtet, es gehören aber zu ihren Nachteilen
das Verstopfen des Füllbetts und die sperrigen Konstruktionen. Allgemein verwendet
werden auch die sog. Diffusorwascher, bei denen der Gasstrom durch Einengen des
Strömungsrohrs oder-Kanals auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und gleichzeitig
in den Gasstrom die Waschflüssigkeit eingeführt wird, wobei man einen guten Kontakt
des Gasstroms mit der Waschflüssigkeit erhält. Eine derartige Lösung erfordert hohe
Leistungen und ist außerdem hinsichtlich der Apparaturkosten sehr teuer.
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Als Naßwascher verwendet man auch sog. S-Wellenwascher, in denen
sowohl die Waschflüssigkeit als auch der Gasstrom in einem S-förmigen Rohrkanal
gelangen, wodurch das Gas und die Waschflüssigkeit miteinander in Kontakt kommen.
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Eine Ausführungsform dieses Naßwaschers ist so ausgebildet, daß der
zu reinigende Gasstrom in Berührung mit einer schäumenden Waschflüssigkeit gelangt,
und das Gas durch ein Schaumbett geführt wird, wonach anschließend eine möglichst
vollkommene Tropfenabscheidung erfolgt.
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Alle Naßwascher enthalten als eine ihrer Stufen die Abscheidung der
Tropfen aus dem Gasstrom, da in Zusammenhang mit dem Waschvorgang stets Flüssigkeitstropfen
entstehen, die aus dem Gasstrom entfernt werden müssen. Es werden natürlich umsomehr
solcher Tropfen gebildet, je vollständiger der Kontakt zwischen dem Gas und der
Waschflüssigkeit
ist. Andererseits muß man gegebenenfalls eine reichliche
Tropfenmenge anstreben, da in de mGasstrom vorhandene Verunreinigungen besonders
an diesen Tropfen gebunden werden. Deshalb schließt man einen Tropfenabscheider
nach dem Naßwascher an geeigneter Stelle an, in der Regel vor dem Gebläse. Als Tropfenabscheider
wurden verschiedenartige Fallen, die Strömung rasch verändernde Gitter oder Rillenausführungen
bestimmter Art verwendet. Als Tropfenabscheider benützt man auch Filtermatten. Alle
diese Ausführungsformen haben den Nachteil, daß die Flüssigkeitstropfen den Tropfenabscheider
verstopfen können, was wiederum den Austritt der Verunreinigungen oder zumindest
ungenügende Tropfenabscheidung zur Folge hat. Bekanntermaßen werden auch solche
Tropfenabscheider benutzt, bei denen der Gasstrom so langsam wird, daß sich Tropfen
beispielsweise an der Wand eines Turms abscheiden.
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bei der Tropfenabscheidung wurden auch Zyklonabscheider verwendet.
Alle vorstehend genannten Wascher-Tropfenabscheider-Ausführungsformen haben große
Dimensionen und stellen andererseits eine gesonderte Lösung des Problems hinsichtlich
des Waschers sowie dementsprechend eine gesonderte Lösung hinsichtlich des Tropfenabscheiders
dar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Vergleich zu bekannten Lösungen
wirksamere Vorrichtung zum Entfernen in einem Mediumstrom vorhandener gasförmiger
Komponenten und/oder fester Verunreinigungen zu schaffen, bei der der Wascher und
der Tropfenabscheider sowie das den Mediumstrom hervorrufende Gebläse wirksamer
als früher so vereinigt sind, daß insbe-.
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sondere die Tropfenabscheidung völlig sichergestellt ist. Die Vorrichtung
soll ferner möglichst geringe Ausmaße haben und einfach sowie hinsichtlich ihrer
Kosten im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen wirtschaftlicher sein, aber trotzdem
eine Abscheideleistung ermöglichen, welche über der der meisten bekannten Naßwascher
liegt. Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Kühler für den Mediumstrom
verwendbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen rohrartigen Einlaßteil
für den Mediumstrom mit einer öffnung in der zum Eintritt des Mediumstroms gegenüberliegenden
Endplatte, einen innerhalb des Einlaßteils untergebrachten Gebläsetropfenabscheider,
ein außerhalb der öffnung in der Endplatte des Einlaßteils angebrachtes Gebläse
mit größerem Durchmesser als der Gebläsetropfenabscheider und ein durch die öffnung
in der Endplatte des Einlaßteils hindurchgehendes Verbindungsrohr oder ähnliches
Verbindungsteil gelöst, das am unteren Ende mit dem Gebläsetropfenabscheider und
am oberen Ende mit dem Gebläse in Verbindung steht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich am besten zum Einbau
in einen Zyklonabscheider, bei dem der eintretende gasförmige Mediumstrom im wesentlichen
vor seinem Eintritt in die Wascherflüssigkeit gereinigt wird. Durch den erfindungsgemäßen
Aufbau, bei dem der Wascher, das als Tropfenabscheider arbeitende Gebläse mit kleinerem
Durchmesser sowie das den Mediumstrom hervorrufende Gebläse mit größerem Durchmesser
auf ein und derselben Welle als einzige rotierende Einheit vereinigt werden konnten,wird
vor allem sichergestellt, daß die Tropfenabscheidung vollkommen ist und daß das
Gas vor seinem Eintritt in das Gebläse mit größerem Durchmesser von der Waschflüssigkeit
gereinigt ist. Die geringen Ausmaße der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen
es, selbst große Gasmengen sogar in den Arbeitsräumen zu bearbeiten.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels.
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Fig. 2 zeigt den Schnitt längs der Linie II-II in Fig.1.
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Fig. 3 zeigt den Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1
Fig.
4 zeigt den Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1.
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Fig. 5 zeigt den Schnitt längs der Linie V-V in Fig.1.
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Fig. 6 zeigt den Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 1.
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Bei dem. Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 6 tritt ein Mediumstrom
11 von unten her in einen rohrförmigen Einlaßteil 10 ein, der an der gegenüberliegenden
Endplatte eine öffnung 29 aufweist. Der Einlaßteil 10 ist am geeignetsten das Zentralrohr
eines Zyklonabscheiders, er kann aber allgemein betrachtet jeder beliebige, am gegenüberliegenden
Ende durch eine öffnung gedrosselte rohrförmige Raum sein. In den Einlaßteil 10
wird die Waschflüssigkeit von einem Strömungsrohr 13 eingeleitet, dessen Mündungsöffnung
in der Nähe von Zerstreuerflügeln 14 für die Waschflüssigkeit legt. Die Zerstreuerflügel
14 sind vorteilhafterweise an einer Platte 16 eines Gebläses 15 befestigt. Die Platte
16 ist ihrerseits am unteren Rand von Flügeln 15a des Gebläses bzw. Gebläsetropfenabscheiders
15 befestigt, während der obere Rand der Flügel 15a wiederum an einem Plattenring
17 befestigt ist. Ein Zentralloch des Plattenrings 17 steht in Verbindung mit einem
Verbindungsrohr 18, das oberhalb des Plattenrings 17 befestigt ist. Das obere Ende
des Verbindungsrohrs 18 ist seinerseits an einem Plattenring 20 befestigt, der am
unteren Rand von Flügeln 19a eines Gebläses 19 sitzt. Dadurch steht das Verbindungsrohr
18 nach oben zu mit dem Gebläse 19 in Verbindung. Der obere Rand der Flügel 19a
des Gebläses 19 ist dann einer Rückplatte 21 des Gebläses 19 befestigt. Das Gebläse
19 hat einen größeren Durchmesser als der Gebläset#ropfenabscheider 15 und ist außerhalb
der öffnung 29 in der Endplatte des Einlaßteils 10 angebracht, während der Gebläsetropfenabscheider
15 innerhalb des Einlaßteils 10 und vorzugsweise nahe der öffnung 29 angebracht
ist. Das das Gebläse 19 und den Gebläsetropfenabscheider 15 verbindende Verbindungsrohr
18
hat einen etwas geringeren Durchmesser als die Offnung 29 und ist so angeordnet,
daß es dicht sitzend durch die Öffnung 29 hindurchgeht. Der erfindungsgemäße Aufbau,
bei dem der Gebläsetropfenabscheider 15 und das Gebläse 19 aus einem Gebläserad
mit Ansaugöffnung bestehen und bei dem die Ansaugöffnungen mit dem Verbindungsrohr
18 als gemeinsames Ansaugrohr sowohl für den Gebläsetropfenabscheider 15 als auch
für das Gebläse 19 einander gegenüberliegen, ist als Einheit auf ein und derselben
rotierenden Welle 22 zusammengefaßt, die in der vorliegenden Ausführungsform von
einem Motor 23 über ein Riemenvorgelege 24,25 und 26 angetrieben wird. Es ist selbstverständlich,
daß das Rotieren der Welle 22 ebensogut mittels anderer, an sich bekannter Transmissionsmechanismen
bewirkt werden kann. Die Lagerungen der Welle 22 sind mit den Bezugszeichen 27 und
28 bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 muß der gasförmige Mediumstrom
11 zuerst von unten her in den rohrförmigen Einlaßteil 10 eintreten, anschließend
durch die Flügel 15a des Gebläsetropfenabscheiders 15 hindurch in das Verbindungsrohr
18, durch das Verbindungsrohr 18 in das Laufrad des Gebläses 19 hinein und durch
die Flügel 19a des Gebläses 19 hindurch hinausgelangen. Der austretende Mediumstrom
ist in Fig. 1 mit 12 bezeichnet. Daß der Mediumstrom 11 eine Strömungsrichtung vom
Gebläsetropfenabscheider 15 auf das Gebläse 19 zu und durch das Gebläse 19 hindurch
hinaus erhält, beruht darauf, daß das Gebläse 19 größeren Durchmesser als der Gebläsetropfenabscheider
15 hat. Die Waschflüssigkeit läuft durch das Strömungsrohr 13 zu den Zerstreuerflügeln
14, wobei die Waschflüssigkeit durch die von der Welle 22 bewirkte Rotation aus
den Zerstreuerflügeln 14 auf die Wände des rohrförmigen Einlaßteils 10 geschleudert
wird. Damit muß der Mediumstrom 11 durch einen kräftigen Waschflüssigkeitsstrahl
hindurchtreten und wird gründlich benetzt. Da die Waschflüssigkeit die Wand des
Einlaßteils 10 entlang herabfließt, kommt der eintretende Mediumstrom auch aus diesem
Grunde mit der
Waschflüssigkeit in Berührung, wodurch die Benetzung
des Mediumstroms weiter vermehrt wird. Anschließend kommt der im wesentlichen vollständig
befeuchtete Mediumstrom 11 in den Gebläseabscheider 15, dessen Satz von Flügeln
15a bei Verwendung für ein Gasströmungsgebläse normaler Drehzahlen bei den Flüssigkeitstropfen
eine so hohe Fliehkraft erzeugt, daß diese den Atmosphärendruck vielfach übertrifft
und dadurch der gasförmige Mediumstrom 11 bis an die Sättigungsgrenze von seinen
Flüssigkeitstropfen befreit wird. Diese Sättigungsgrenze ihrerseits hängt von der
Temperatur und vom Gasdruck der Waschflüssigkeit ab. Die Flügel 15a des Gebläsetropfenabscheiders
15 schleudern also die Flüssigkeitstropfen nach außen zu gegen die Wand des Einlaßteils
10, so daß der aus den Flügeln 19a des Gebläses 19 austretende Mediumstrom 12 sowohl
von Verunreinigungen gereinigt als auch von der Waschflüssigkeit befreit, d.h. getrocknet
ist. Dies wird alles mit Hilfe der erfindungsgemäßen, auf der Welle 22 zusammengestellten
Einheit erreicht; ferner wird dem Nediumstrom 11 eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit
und eine Druckdifferenz zugeführt, die sich entweder vor oder nach dem Wascher im
Rohrsystem ergeben hat.
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Die Rückführung der Waschflüssigkeit bei deren Ausströmen aus dem
Einlaßteil 10 kann entweder in an sich bekannter Weise oder vorzugsweise so erfolgen,
daß das Strömungsrohr 13 und die Zerstreuerflügel 14 in Kombination bei einer geeigneten
Einstellung einen Sog, d.h. den Sog einer Zentrifugalpumpe erzeugen, mittels dessen
die Waschflüssigkeit nach (nicht gezeigten) Absetzzellen in den geschlossenen Kreislauf
zurückkehrt. Das letztgenannte Verfahren ermöglicht einen geschlossenen Kreislauf
der Waschflüssigkeit ohne gesonderte und häufig auch kostspielige Pumpenanordnungen.
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Die vorstehend dargestellte Ausführungsform ist in erster Linie eine
Grundausführung, auf deren Grundlage für jeden Sonderfall eine eigene angepaßte
Modifikation möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist vor allem der Anwendung bei einem
Zyklonabscheider angepaßt, bei dem die gröbste Komponente in dem Mediumstrom bereits
vor dem Waschen abgesetzt ist. Ebensogut kann aber die erfindungsgemäße Vorrichtung
oben auf Verdampfungstürmen angebracht werden. Es gibt auch zahlreiche andere, in
ihrem Prinzip mit der erfindungsgemäßen Lösung verknüpfte Anwendungen; als eine
derselben ist die Ausbildung der Mündung des Strömungsrohrs 13 für die Waschflüssigkeit
als Sprühdüse zu nennen, die damit den Zerstreuerflügeln 14 entspricht. Ein auf
diese Weise erzeugter Strahl muß mit der Welle 22 und dem rotierenden Gebläsetropfenabscheider
15 konzentrisch sein. Bei einer solchen Ausführung wird jedoch die ausreichend wirksame
Versprühung der Flüssigkeit bis auf die Wandung des rohrförmigen Einlaßteils 10
durch die Zerstreuerflügel 14 nicht erreicht Vorstehend sind nur einige günstige
Ausführungsformen beschrieben; es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß aufgrund
der Prinziplösung der Erfindung zahlreiche odifikationen im Rahmen des Erfindungsschutzes
möglich sind. Der Laufdurchmesser der Flügel beim Tropfenabscheider im Verhältnis
zum Laufdurchmesser der Flügel beim Gebläse kann je nach Bedarf und jeweils in.-gewünschter
Weise verändert werden.
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Ebenso kann man den Laufdurchmesser der Zerstreuerflügel zum Erzielen
des gewünschten Ergebnisses verändern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch
zum Abkühlen der im Strömungsrohr fließenden Flüssigkeit Verwendung finden, wobei
der Verbrauch der zu kühlenden ruder der kühlenden Flüssigkeit aufgrund der wirksamen
Tropfenabscheidung gering ist.