DE2640152B1

DE2640152B1 - Ringspaltwascher fuer die Reinigung eines Gasstromes

Info

Publication number: DE2640152B1
Application number: DE2640152A
Authority: DE
Inventors: Guenther Finger; Gerhard Dr-Ing Dr Hausberg; Karl-Rudolf Ing Hegemann; Hans Schaefer; Helmut Dipl-Ing Weissert
Original assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1976-09-07
Publication date: 1978-03-02
Also published as: LU78091A1; JPS5363771A; BE858422A; FR2363361A1; NL186063C; AU2858277A; IT1109470B; ATA640277A; NL7709859A; BR7705947A; GB1561960A; FR2363361B1; ES462157A1; ZA775357B

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Ringspaltwascher für die Reinigung eines Gasstromes mit Ringspaltgehäuse und darin koaxial angeordnetem axial verstellbarem, mit dem Ringspaltgehäuse den Ringspaltkanal definierendem Einbaukörper sowie zumindest einer in Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper angeordneten Waschmitteldüse, wobei das Ringspaltgehäuse des Ringspaltwaschers nach Einlaufkonus und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist. Gasstrom bezeichnet hauptsächlich industrielle Abgasströme, insbesondere Konverterabgasströme, Gichtgasströme u.dgl. Es mag sich im übrigen bei dem zu behandelnden Gasstrom um heterogene oder homogene Systeme handeln.

Bei den bekannten Ringspaltwaschern, die der Klasse der Venturiwäscher angehören (Staub-Reinhalt. Luft 33, 1973, S. 494, 4.1), aber auch bei den gattungsgemäßen Ringspaltwaschern (DT-Gbm 75 25 946.0), sind Strömungskanal, Einbaukörper und Ringspalt konisch eingezogen. Folglich erfährt der Gasstrom bei Einlauf in den Ringspaltwascher insgesamt und auch im Ringspalt eine konvektive, von null erheblich verschiedene, positive Beschleunigung — und darauf beruht der Abscheideeffekt, der im folgenden für ein heterogenes, d. h. staubbeladenes System erläutert wird:

Die Abscheidung von Feststoffteilchen aus einem Gasstrom mit Hilfe eines Naßwäschers, also auch mit Hilfe eines Venturiwaschers oder eines Ringspaltwaschers, wird im wesentlichen durch die Mechanismen Trägheitswirkung und turbulente Diffusion bestimmt. Die Ausnutzung dieser Anteile ist je nach System verschieden. Im Rahmen der Trägheitswirkung wird ein Flüssigkeitstropfen vom staubbeladenen Gas umströmt. Es sind die Feststoffteilchen infolge ihrer großen Masse gegenüber der Masse der Gasmoleküle nicht in der Lage, den Stromlinien zu folgen. Sie treffen auf Flüssigkeitstropfen auf und sind, sofern sie eindringen können, dem Gasstrom entzogen, nämlich von den Flüssigkeitstropfen aufgenommen. Maßgebend für diesen Mechanismus, der unterschiedliche Trägheitskräfte unterschiedlicher Massen nutzt, sind mehrere

ίο Parameter. Zunächst ist zu beachten, daß die Stromlinien des Gases bis zu immer kürzer werdenden Abständen von der angeströmten Fläche des Flüssigkeitstropfens ihre Richtung beibehalten. Sie folgen der Kontur des Tropfens, bis sie schließlich praktisch ohne auszuweichen auf die Kontur des Waschflüssigkeitstropfens auftreffen. Das bedeutet, daß die Trägheitswirkung durch kurzzeitige Richtungsänderung größer wird, mit der Folge, daß immer mehr und auch immer kleinere Feststoffteilchen auf den Tropfen treffen und abgeschieden werden. Mit zunehmendem Impuls sind dann offenbar immer mehr Teilchen in der Lage, die Grenzflächenspannung der Tropfen zu überwinden und einzudringen und dazu wird die beschriebene, konvektive Beschleunigung verwirklicht. Die Wahrscheinlichkeit für Staubteilchen, einen Tropfen zu treffen, steigt ebenfalls mit der Geschwindigkeit des Gasstromes und damit der Staubteilchen relativ zu den Flüssigkeitstropfen. Bei gleichem Gas/Flüssigkeitsverhältnis wächst die dem Staub angebotene Flüssigkeitsoberfläche proportional mit der Anzahl der erzeugten Tropfen und entsprechend der Bereiche für das Wirksamwerden der Trägheitskräfte. Bevorzugt werden offenbar große Feststoffteilchen abgeschieden. An diesen Zusammenhängen ändert sich nichts (JA-PS 39 600 (8/1967)) wenn die Wandung des Ringspaltgehäuses und der Einbaukörper einen schlanken, konisch wenig erweiterten Ringspalt bilden, dessen Strömungsquerschnitt insgesamt gegenüber dem vorgeschalteten Strömungsquerschnitt reduziert ist und folglich eine Beschleunigung bewirkt.

Anders bei der turbulenten Diffusion. Das Charakteristikum einer turbulenten Strömung ist, daß Querbewegungen zur Hauptströmung ausgeführt werden, die umso stärker sind, je höher der Turbulenzgrad ist.

Dadurch wird ein gegenüber einer laminaren Strömung wesentlich stärkerer Kontakt zwischen benachbart strömenden Teilchen erreicht, der für die Reinigung des Gasstromes ausgenutzt wird. Dominierende Parameter für diesen Effekt der turbulenten Diffusion sind einerseits der Turbulenzgrad einer Strömung und andererseits, wie bei der Trägheitsabscheidung, die Flüssigkeitsverteilung. Aber auch Staubzusammensetzung, Strömungsgeometrie und Verweilzeit spielen eine Rolle.

Ein besonderes Charakteristikum der venturiartigen Wascher besteht nun darin, daß die Energie zum Zerteilen der Flüssigkeit vom Gasstrom aufgebracht wird. Das ist nur über hohe Strömungsgeschwindigkeiten möglich. Je kleiner jedoch die erzeugten Flüssigkeitstropfen sind, desto schneller werden sie vom Gas beschleunigt, so daß für das Platzgreifen des Trägheitseffektes nur eine begrenzte Strecke nutzbar ist. Um eine wirkungsvolle Staubabscheidung zu erreichen, sind folglich zwei unterschiedliche Prozeßführungen möglieh: Entweder man nutzt ausschließlich den Trägheitseffekt, dann muß mit sehr hohen Gasgeschwindigkeiten gearbeitet werden, wie es bei Venturiwaschern mit kurzer Kehle geschieht. Man kann sich aber zusätzlich

ORIGINAL INSPECTED

der turbulenten Diffusion bedienen, die dann besonders für sehr kleine Staubteilchen wirkungsvoll wird. In diesem Falle müssen jedoch größere Verweilzeiten geschaffen werden, wie es bei den üblichen Ringspaltwaschern und auch bei den gattungsgemäßen Ringspaltwaschern der Fall ist.

Die Druckverluste, die ein Gasstrom in einem Venturiwäscher, einem klassischen Ringspaltwascher mit eingezogenem Einbaukörper oder auch bei einem gattungsgemäßen Ringspaltwascher erfährt, liegen (bei einer üblichen Reinigungsaufgabe an z. B. Gichtgasen) bei 1200 mm Wassersäule und höher. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein gattungsgemäßer Ringspaltwascher auszulegen ist, damit gleiche Reinheitsgrade bei wesentlich reduzierten Druckverlusten erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Ringspaltgehäuse zwischen Eintrittsquerschnitt und Austrittsquerschnitt eine Erweiterung aufweist, welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt. Dabei können die Wandungen von Ringspaltgehäuse und Einbaukörper äquidistant geführt sein. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist jedoch die Anordnung so getroffen, daß die Wandungen von Ringspaltgehäuse und Einbaukörper einen in Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden Ringspalt bilden. Um eine gute Benetzung abzuscheidender Staubteilchen zu erreichen, empfiehlt sich eine weitere Maßnahme, die dazu dient, das Waschwasser der vorgeschalteten Waschmitteldüse auf den Einbaukörper zu bringen. Dazu lehrt die Erfindung, daß zwischen Waschmitteldüse und dem Einbaukörper ein zentraler Hohlzylinder angeordnet ist, dessen Durchmesser etwa dem der Einlaufeinschnürung entspricht.

Die Erfindung erreicht einen überraschenden Effekt, nämlich gegenüber bekannten Ringspaltwaschern eine beachtliche Reduzierung der Druckverluste bei gleichen Reinigungsaufgaben und gleichen sowie sogar verbessertem Reinigungsgrad. Die Druckverluste können um 30% und häufig weit mehr reduziert werden. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem erfindungsgemäßen Ringspaltwascher im Bereich der Einschnürung sehr günstige Verhältnisse für die auf Trägheitswirkung beruhende Abscheidung, insbesondere grober Staubteilchen, geschaffen werden, während danach infolge der beschriebenen Einstellung der Beschleunigung des Gasstromes auf kleine·· ?Is null die Turbulenzdiffusion besonders wirksam wird, — was alles bei insgeamt kleinen Druckverlusten funktioniert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ringspaltwascher,

Fig.2 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach F i g. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F ig. 1.

Der in den Figuren dargestellte Ringspaltwascher ist für die Reinigung eines Gasstromes bestimmt. In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht er aus einem Ringspaltgehäuse 1 und einem darin koaxial angeordneten, verstellbaren und mit dem Ringspaltgehäuse 1 den Ringspaltkanal 2 definierenden Einbaukörper 3. In Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper 3 befindet sich zumindest eine Waschmitteldüse 4. Das Ringspaltgehäuse 1 des Ringspaltwaschers ist nach Einlaufkonus 5 und Einlaufeinschnürung 6 in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper 3 ist mit einer angepaßten Erweiterung 7 versehen. Die Auslegung ist im ganzen so getroffen, daß der Gasstrom in dem Ringspaltkanal 2 eine Beschleunigung erfährt, die kleiner als null, d.h. negativ ist. Mit anderen Worten wird der Gasstrom verzögert.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 ist dazu die Anordnung so getroffen, daß die Wandungen 8, 9 vom Ringspaltgehäuse 1 und Einbaukörper 3 äquidistant geführt sind. Hier wird der angestrebte Effekt also dadurch erreicht, daß das Ringspaltgehäuse 1 zwischen Eintrittsquerschnitt 10 und Austrittsquerschnitt 11 eine Erweiterung erfährt, welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt. Anders die Ausführungsform nach F i g. 3. Hier bilden die Wandungen 8,9 von Ringspaltgehäuse 1 und Einbaukörper 3 einen in Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden Ringspaltkanal 2. Diese Spaltweite stellt zusammen mit der Erweiterung des Ringspaltgehäuses 1 bzw. des Einbaukörpers 3 die Beschleunigung auf kleiner als null ein. Im Ausführungsbeispiel ist vor dem Einbaukörper 3 ein zentraler Zylinder 12 angeordnet, dessen Durchmesser etwa der Einlaufeinschnürung 6 entspricht. Im übrigen ist der Einlaufkonus 5 mit einem Durchmesser versehen, der mit dem der ankommenden Gasleitung 13 übereinstimmt, während umgekehrt das konisch erweiterte Ringspaltgehäuse 1 in einem nachgeschalteten und nicht gezeichneten Abscheideturm od. dgl. mündet.

Die Verstellrichtung des Einbaukörpers 3 ist durch den Doppelpfeil 14 angedeutet und Pfeile 15 zeigen die Strömungsrichtung an.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringspaltwascher für die Reinigung eines Gasstromes mit Ringspaltgehäuse und darin axial verstellbarem mit dem Ringspaltgehäuse den Ringspalt definierendem Einbaukörper sowie zumindest einer in Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper angeordneten Waschmitteldüse, wobei das Ringspaltgehäuse des Ringspaltwaschers nach Einlaufkonus und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringspaltgehäuse (1) zwischen Eintrittsquerschnitt (10) und Austrittsquerschnitt (11) eine Erweiterung aufweist, welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt.

2. Ringspaltwascher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (8, 9) von Ringspaltgehäuse (1) und Einbaukörper (8) einen in Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden Ringspaltkanal (2) bilden.

3. Ringspaltwascher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Waschmitteldüse (4) und Einbaukörper (3) ein zentraler Hohlzylinder (12) angeordnet ist, dessen Durchmesser etwa dem der Einlaufeinschnürung (6) entspricht