DE2708805C3 - Vorrichtung zur Naßreinigung von mit Staub beladenem Gas unter Druck - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Naßreinigung von mit Staub beladenem Gas mit einem Behälter, der mit einem an den Hochdruckkreis des staubbeladenen Gases angeschlossenen Einlaß, mit einem an einen Niederdruckkreis angeschlossenen Auslaß und wenigstens einer Trennwand ausgerüstet ist, in der eine öffnung angebracht ist und die zwei Kammern bildet, deren eine mit dem Hochdruckkreis verbunden ist, wobei ein Verschlußstück zum Regulieren des Durchlaßquerschnitts des Gases durch die Öffnung, wenigstens eine Wasserspritzdüse in der Nähe des Verschlußstücks und Mittel zum Zentrifugieren des Gases im Behälter und zum Sammeln des Spritzwassers und der Stäube vorgesehen sind.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders zur Sekundärreinigung des Hochofengases auf nassem Wege und zur Regulierung des Gegendrucks an der Gicht bestimmt.

Bei der Naßreinigung verwendet man Benetzungswasser zum Beschweren der Stäube und zu ihrer anschließenden Wiedergewinnung nach klassischen Verfahren. Das Benetzungswasser schlägt sich an den Stäuben aufgrund insbesondere der den Stäuben und den Wassertröpfchen vermittelten kinetischen Energie nieder. Die Festlegung des Benetzungswassers hängt zum großen Teil von der Geschwindigkeit der Gase in der Waschzone ab und wird durch die turbulente Strömung des Gases begünstigt Die adiabatische Entspannung, die das Gas durchmacht, wenn es warm ist, fuhrt zu einer erheblichen Abkühlung und begünstigt die Kondensation der Feuchtigkeit an den Stäuben.

Bei einigen industriellen Verfahren sind die Durchsatzschwankungen des zu reinigenden Gases erheblich und stören die Regelmäßigkeit und den Wirkungsgrad der Reinigung infolge der Geschwindigkeitsschwankungen des Gases, die dabei auftreten. Um diesen Nachteil zu verringern, hat man Vorrichtungen zur Gasreinigung angeregt, in denen die Geschwindigkeit des Gases in der Waschzone als Funktion des Durchsatzes derart geregelt werden kann, daß sie relativ konstant bleibt

So beschreibt die US-PS 38 34 127 einen Gasreiniger, in dem die Waschzone einen Ring aufweist, unter dem eine Ringscheibe angeordnet ist. Die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gas und der Waschflüssigkeit, die die Wirksamkeit des Wascnens bestimmt, wird im zwischen diesen Ringen gebildeten engen Ringraum bestimmt. Die Strömung wird nach diesen Ringen langsamer. Die Speisung mit Waschflüssigkeit erfolgt durch eine Zentraldüse, was zwei Vorteile bietet: Die Düsen sind nicht in Gefahr zu verstopfen, da die Flüssigkeit durch eine einzige Düse eingeführt wird. Anderersei's wird die Flüssigkeit in einer Zone mit geringer Geschwindigkeit vor der Beschleunigung derart zugeführt, daß die Flüssigkeit gleichmäßig verteilt wird. Die Steuermechanismen der Ringscheiben sind notwendigerweise stromab an der Seite des geringsten Drucks angeordnet. Eine Wanne befindet sich unier der öffnung, um die bewegliche Ringscheibe aufzunehmen und eine Abdichtung zu schaffen. Der Steuermechanismus jeder Ringscheibe weist einen Motor auf, der elektrisch oder pneumatisch sein kann. Wenn man die bewegliche Ringscheibe steuern will, damit der Druck stromauf konstant bleibt, benötigt man ein besonderes elektrisches Regelsystem, so daß die Wirksamkeit des Gasreinigers konstant bleiben kann.

Außerdem ist aus der FR-PS 14 24 981 eine Vorrichtung zur Reinigung auf nassem Wege bekannt, die zwei Platten aufweist, deren eine mit einer zentralen öffnung versehen ist, die von dem Gas durchströmt wird, das nach der Anfeuchtung zwischen den beiden Platten von der Mitte zum Umfang strömt. Eine der Platten kann bezüglich der anderen derart verschoben werden, daß der Durchlaßquerschnitt des Fluids verändert wird und sich die Geschwindigkeit des Gases auf einem praktisch konstanten Wert, wie hoch auch immer der Gasdurchsatz sei, halten läßt. Die Verschiebung der beweglichen Platte erfolgt durch einen an der der Platte mit der öffnung zugewandten Seite der beweglichen Platte und an der Seite des Niederdruckkreises angeordneten Mechanismus. Dieser Mechanismus muß geschützt und durch eine elektrische Regeleinrichtung gesteuert werden.

Das an diesen Reinigungsvorrichtungen vorgesehene Regelungssystem hat außer der günstigen Wirkung auf die Reinigung den Vorteil, den Druck des Gases stromauf auf einem bestimmten Druck zu halten und das Gas für seine Abführung im stromab befindlichen Gaskreis zu entspannen. Dies ist für die Verwendung dieser Vorrichtung in Netzen zur Reinigung der Gase der sog. Gegendruck-Hochöfen interessant. In diesen Hochöfen ist der Druck an der Gicht hoch. Er fördert die Erhöhung der Leistung des Hochofens durch Verbesserung der Kinetik der Reaktionen und der Slrömungsbedingungen der Gase vor allem im oberen

Teil des Schachts. Er begünstigt ebenfalls die Strömung des Gases stromab des Hochofens. Die Regulierung des Gegendrucks vermeidet gewisse Störeffekte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Naßreinigungsvorrichtung zu entwickeln, in der man die Entspannung eines mit Stäuben beladenen Gases unter Druck zwecks Entstaubung unter relativ konstanten Bedingungen vornimmt und die ohne elektrische Regelung mit rein mechanischen, gegenüber den schwierigen Betriebsbedingungen wenig empfindlichen Mitteln funktioniert, gleichzeitig zur Beibehaltung des stromauf herrschenden Gasdrucks auf einem praktisch konstanten Wert dient und auch die Entspannung eines Gases unter Druck unter Beibehaltung des stromauf herrschenden Drucks auf einem im wesentlichen konstanten Wert ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemä3 dadurch gelöst, daß sie einen metallischen Faltenbalg aufweist, der am oberen Ende des Behälters angeordnet ist und dessen einer Rand am Behälter dicht befestigt und dessen anderer Rand mit einer Abschlußplatte zur Bildung einer mit dem Hochdruckkreis verbundenen Kammer verbunden ist, daß eine Stange die Abschlußplatte und das Verschlußstück verbindet und daß jedes 2s Verschlußstück zwischen der zugehörigen Öffnung und dem Faltenbalg so montiert ist, daß der zwischen dem Verschlußstück und der Öffnung gebildete Gasdurchlaßquerschnitt für den Strom des Gases vom Umfang zur Mitte wächst, wenn der hohe Druck ansteigt.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß sie einen den Faltenbalg und die Abschlußplatle derart umgebenden Mantel aufweist, daß damit eine dichte, von einem Fluid regulierbaren Drucks gefüllte Kammer gebildet wird.

Die Erfindung wird anhand eines in der Figur der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wo die Vorrichtung im Axialschnitt gezeigt ist.

Die Vorrichtung hat einen dichten Behälter 1, der ao einerseits ein Einlaßrohr 2 und andererseits ein Auslaßrohr 3 aufweist. Das Einlaßrohr 2 ist an einen Hochdruckkreis von mit Stäuben beladenem Gas anschließbar. Das Gasauslaßrohr 3 wird an einen Niederdruckgaskreis angeschlossen.

Der Behälter 1 enthält Trennwände 4 und 5, in denen Öffnungen 6 bzw. 7 angebracht sind, die den Durchstrom des Gases ermöglichen. Die Zahl von im Behälter enthaltenen Trennwänden ist je nach den Bedürfnissen variabel.

Die Öffnungen 6 und 7 zum Durchlaß des Gases sind mit je einem Verschlußstück 8 bzw. 9 kombiniert. Diese Verschlußstücke sind gegenüber den Öffnungen beweglich und regulieren die Ringräume 12 bzw. 13, die nacheinander das Gas durchlassen. Die ringförmigen Räume sind derart bemessen, daß sich die zum Durchstrom durch diese möglichen Gasdurchsätze von stromauf nach stromab aufgrund der Tatsache erhöhen, daß sich das Gas entspannt. Die Verschlußstücke ermöglichen das Schließen der Durchlaßräume des Gases vor allem, wenn man den Gasdurchsatz zu unterbrechen wünscht. Zu diesem Zweck sind die Verschlußstücke mit Dichtungsbelägen 81 bzw. 91 zur Anlage an den Trennwänden 4 und 5 versehen, so daß eine völlige Abdichtung erfolgen kann. Das Verschlußstück 9 trägt unten einen sich nach unten kegelstumpfförmig erweiternden Ansatz 14, der den Gasstrom nach außen umlenkt.

Die Verschlußstücke 8 und 9 sind untereinander durch eine Stange 10 verbunden und werden mit Hilfe dieser Stange 10 betätigt. Der Mechanismus zur Betätigung der Verschlußstücke weist einen metallischen Faltenbalg 19 mit mindestens einer Falte nach Art des Faltenbalgkompensators auf. Ein kreisförmiger Rand der Wand des Faltenbalgs ist unter Abdichtung am Behälter derart befestigt, daß das Innere des Faltenbalgs mit der Hochdruckzone des Behälters stromauf der Trennwand 4 in Verbindung steht

Der zweite Rand der Wand des Faltenbalgs ist unter Abdichtung an einer Abschlußplatte 15 befestigt, die die Öffnung des Faltenbalgs so abschließt daß eine dichte Hochdruckkammer 16 gebildet wird, die durch das Einlaßrohr 2 mit dem Hochdruckkreis in Verbindung steht. Die innere Wand des Faltenbalgs ist demnach dem Hochdruck des Gases ausgesetzt

Die Abschlußplatte 15 dient zur Betätigung der Verschlußstücke 8 und 9 und ist zu diesem Zweck starr mit der Stange 10 verbunden, die ihrerseits starr mit den Verschlußstücken verbunden ist. Vorzugsweise sind die Achse des Faltenbalgs 19 und die Achse der Stange 10 vertikal, was vor allem das Führungsproblem löst.

Die Stellungen der Abschlußplatle 15 und der Verschlußstücke 8 und 9 werden durch den Druck des Gases in der Kammer 16, d. h. im Hochdruckkreis, durch die Elastizitäts- und Abmessungsmerkmale des Faltenbalgs 19 und durch das Gewicht der beweglichen Einrichtung bestimmt. Eine Druckerhöhung in der Kammer 16 verformt den Faltenbalg 19, der sich verlängert und die Abschlußplatte 15 verlagert. Gleichzeitig entwickelt der Faltenbalg eine Rückholkraft.

Jedem Wert des Drucks entspricht eine wohlbestimmte Lage der Platte 15. Jede Schwankung des Gasdurchsatzes im Hochdruckkreis ergibt, verschiebt die Platte 15 und verschiebt damit gleichzeitig die Verschlußstücke 8 und 9. Die ringförmigen Räume 12 und 13 vergrößern sich, wenn der Druck steigt, und umgekehrt. Dies erfordert, daß jedes Verschlußstück zwischen der öffnung und dem Fallenbalg an der Seite des höchsten Drucks angeordnet ist. Wenn sich die ringförmigen Räume vergrößern, lassen sie einen größeren Gasdurchsatz durchströmen. Das Gas entspannt sich und strömt in die zwischen den Trennwänden 4 und 5 vorhandene Kamme^r 25 und dann in den Niederdruckkreis. Diese Entspannung läßt den Druck in der Hochdruckkammer 16 und im Hochdruckkreis fallen. Der Faltenbalg nimmt dann seine Anfangslage wieder ein, wobei sich gleichzeitig die Verschlußstücke derart verlagern, daß sich die dem Durchstrom des Gases dienenden ringförmigen Räume 12 und 13 verkleinern. Wenn der Druck und der Durchsatz des Stromaufkreises variieren, führt die Verlagerung der Verschlußstücke zur Dämpfung der Geschwindigkeitsänderungen des Gases beim Durchströmen der ringförmigen Räume 12 und 13. Der Vorgabewert des Drucks in der Hochdruckkammer 16 ist einstellbar.

Die Vorrichtung weist einen Mantel 17 auf, der äußerlich den Faltenbalg und die Abschlußplatte umgibt. Dieser Mantel bildet mit dem Faltenbalg und der Abschlußplatte eine dichte Kammer 18. Diese Kamiiier wird mit einem flüssigen oder gasförmigen Fluid gefüllt.

Der Druck dieses Fluids ist derart regulierbar, um die Elastizitätscharakteristik des Faltenbalgs 19 zu verändern und den Vorgabewert in der Hochdruckkammer 16 zu regulieren. Die Kammer 18 steht in Verbindung mit

Leitungen 191, 192 zum Einlassen und Abführen des Fluids und mit Mitteln zum Regeln des Drucks des Fluids, die an sich bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Man kann auch den Vorgabewert des Hochdrucks durch den Abstand der Verschlußstücke 8 und 9 gegenüber den Trennwänden 4 und 5 voreinstellen, was durch Änderung des Abstandes zwischen den Verschlußstücken und der Platte 15 mittels eines an sich bekannten und nicht dargestellten mechanischen Systems erreichbar ist.

Das Gas strömt in den ringförmigen Räumen 12 und 13 aufgrund der mit den Verschlußstücken 8 und 9 erzielten Regulierung mit einer hohen und praktisch konstanten Geschwindigkeit. Da die Verschlußstücke zwischen den öffnungen und dem Faltenbalg und zwar an der Seite des höchsten Druckes angeordnet sind, erfolgt die Strömung des Gases in den ringförmigen Räumen 12 und 13 vom Umfang zur Mitte und anschließend durch die Öffnungen 6 und 7. Am Ausgang jeder der Öffnungen 6 und 7 entspannt sich das Gas.

Die Strömungsbedingungen des Gases begünstigen die Benetzung der Staubteilchen.

Spritzdüsen 20 sind im Behälter 1 in der Nähe der Verschlußstücke und der ringförmigen Räume 12 und 13 angebracht. In diesem Bereich ist die Geschwindigkeit des Gases gering, und die Flüssigkeit wird gleichmäßig verteilt. Die Mischung von Wassertröpfchen, Staubteilchen und Gas strömt mit hoher und relativ konstanter Geschwindigkeit in den ringförmigen Räumen 12 und 13, was den Waschvorgang fördert und eine relativ konstante Wirksamkeit des Verfahrens ermöglicht. Die Einführung von Benetzungswasser in den Behälter 1 erfordert, daß der Mechanismus zur Betätigung der Verschlußstücke am oberen Ende des Behälters 1 angeordnet ist. Die Verschlußstücke und die Spritzdüsen befinden sich unter dem Faltenbalg 19, dessen Funktion durch das Benetzungswasser nicht gestört wird.

Am Ausgang der Öffnung 7 sind Spritzdüsen 21 angeordnet, die die Befeuchtung der Stäube vervollständigen.

Diese Spritzdüsen sind zur Achse der Öffnung 7 gerichtet, wodurch das Gas austritt. Der kegelstumpfförmig erweiterte Ansatz 14 unter dem Verschlußstück 9 lenkt den Gasstrom nach außen um.
Am Ausgang der Befeuchtungszone sind Zentrifugiermittel zum Zentrifugieren des Gases gegen die Innenwand des Behälters 1 angeordnet. Diese Gaszentrifugiermittel weisen einen Kasten 211 auf, der nach unten durch einen zylindrischen Ring 222 verlängert ist.

Der Ring 222 hat einen kleineren Durchmesser als der Behälter 1. Der zwischen dem Ring 222 und dem Behälter 1 gebildete ringförmige Raum 24 kanalisiert das Gas. Das Gas wird durch Leitschaufeln 23, die starr im Raum 24 zwischen dem Ring und dem Gehäuse 1 montiert sind, in eine Zentrifugal- und Rotationsbewegung versetzt. Die Wassertropfen und die benetzten Staubteilchen werden an bzw. auf der Innenwand des Behälters 1 erfaßt.
Der Kasten 211 hat die Form eines Kegels, dessen Spitze zur Achse der unteren öffnung 7 zentriert ist, die wie die Stange 10 vertikal ist. Diese konische Form lenkt den Gasstrom zum Ringraum 24 ab und fördert den Abfluß des Benetzungswassers. Ebenso sind die Trennwände 4 und 5 nach unten und zu den öffnungen 6 und 7 hin geneigt. Da die öffnungen in der Mitte sind, haben die Trennwände jeweils eine Kegelstumpfform. Diese Form begünstigt den Strom des Wassers zur zugehörigen öffnung und ermöglicht die Schaffung einer Wasserdichtung, wenn das dieser öffnung

ω zugeordnete Verschlußstück geschlossen ist.

Das mit Staubteilchen verunreinigte Benetzungswasser strömt längs der inneren Wand des Behälters i. Es wird am unteren Ende des Behälters 1 gesammelt. Hierzu endet der Behälter an seinem unteren Ende in einem nach unten verengten Kegel 11.

Das Gas wird nach der Reinigung durch das Auslaßrohr 3 abgezogen. Die Eintrittsöffnung 31 des Auslaßrohres 3 befindet sich höher als der untere Rand 223 des Ringes 222. In dieser Weise wird das Gas gezwungen, wieder aufzusteigen, was die Gefahren des Mitreißens von Stäuben verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Naßreinigung von mit Staub beladenem Gas mit einem Behälter, der mit einem an den Hochdruckkreis des staubbeladenen Gases angeschlossenen Einlaß, mit einem an einen Niederdruckkreis angeschlossenen Auslaß und wenigstens einer Trennwand ausgerüstet ist, in der eine Öffnung angebracht ist und die zwei Kammern bildet, deren eine mit dem Hochdruckkreis verbunden ist, wobei ein Verschlußstück zum Regulieren des Durchlaßquerschnitts des Gases durch die Öffnung, wenigstens eine Wasserspritzdüse in der Nähe des Verschlußstücks und Mittel zum Zentrifugieren des Gases im Behälter und zum Sammeln des Spritzwasstrs und der Stäube vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen metallischen Faltenbalg (19) aufweist, der am oberen Ende des Behälters (1) angeordnet ist und dessen einer Rand am Behälter (1) dicht befestigt und dessen anderer Rand mit einer Anschlußplatte (15) zur Bildung einer mit dem Hochdruckkreis (Einlaß 2) verbundenen Kammer (16) verbunden ist, daß eine Stange (10) die Abschlußplatte (15) und das Verschlußstück (8 oder 9) verbindet und daß jedes Verschlußstück (8 oder 9) zwischen der zugehörigen Öffnung (6 oder 7) und dem Faltenbalg (19) so montiert ist, daß der zwischen dem Verschlußstück (8 oder 9) und der öffnung (6 oder 7) gebildete Gasdurchlaßquerschnitt (12 oder 13) für den Strom des Gases vom Umfang zur Mitte wächst, wenn der hohe Druck ansteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen den Faltenbalg (19) und die Abschlußplatte (15) derart umgebenden Mantel (17) J5 aufweist, daß damit eine dichte, von einem Fluid regulierbaren Drucks gefüllte Kammer (18) gebildet wird.