DE277904C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M. 277904 KLASSE 18«. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Oktober 1910 ab.

Bekanntlich ist es für viele Zwecke von Bedeutung, daß Gase oder Luft, namentlich bei Verwendung für chemische oder hüttentechnische Zwecke, möglichst rein sind, d. h. möglichst wenig verdampfte Flüssigkeit, wie AVasser. oder andere Dämpfe, enthalten. So ist es auch von großer Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Technik der Eisengewinnung, daß der Gebläsewind der Hochöfen möglichst rein und wasserdampffrei sei. Es sind nun schon Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere das Gayleysche, bekannt geworden, bei denen man die Luft durch starke Abkühlung unterhalb des Gefrierpunktes und damit verbundener Trockene durch wasserentziehende Mittel, wie Chlorcalcium. Schwefelsäure 0. dgl., entwässert, um so die mit Feuchtigkeit gesättigte Luft, die bei 35⁰C etwa 31,6g Wasser auf den Kubikmeter enthält, auf einen Gehalt von 2,2 bis 3,3 g auf den Kubikmeter Luft zurückzuführen, was bei einer Temperatur von 8° C erreicht wird.

Bei den bekannten Verfahrea wird eine Anzahl von eine Chlorcalciumlösung enthaltenden Rohren in Mäntel eingeschlossen, durch die flüssiges Ammoniak eingeleitet wird, und das gekühlte Chlorcalcium oder die Sole enthaltenden Rohre sind an Rohrschlangen in den Kühl- oder Gefrierkammern angeschlossen. Es wird nun durch jede einzelne dieser Kammern eine bestimmte Luftmenge hindurcngeleitet, und deren Feuchtigkeit an der Oberfläche der von der Sole durchflossenen Rohre ausgefroren. Sobald die an den Rohren ausgefrorene Feuchtigkeit eine ent

sprechende dicke Eislage gebildet hat, wird diese Kammer abgestellt, die Sole aus den Rohren in einen Vorratsbehälter gepumpt und durch Leiten von warmem Wasser über die Außenseite der Rohre die Eisschicht abgeschmolzen, was 7 bis 8 Stunden in Anspruch nimmt, und nicht nur die ganze Kammer, sondern auch, die benachbarten Kammern wieder beträchtlich erwärmt, so daß das abwechselnde Abkühlen und Anwärmen der verschiedenen Kammern einen großen Kälte- oder Kraftverlust bedeutet, die Betriebskosten sehr erhöht und den Betrieb umständlich macht.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine weitere Ausbildung des Verfahrens durch eine Entwässerung der Luft oder Gase zwischen Vorkühlkammer und Nachkühlkammer, und die entsprechende Einschaltung eines Zwischenraumes bei der Vorrichtung, wodurch die Wirkung wesentlich erhöht wird, ferner die Verwendung einer drehbaren Schnecke zur Erleichterung der Ausscheidung der Feuchtigkeit, endlich die Anordnung der Nachkühlkammern zwischen den Vorkühlkammern.

Bei der Anwendung des Verfahrens auf das Entwässern von Gebläsewind käme etwa folgende Anordnung in Betracht:

Die Luft wird erst über Kettensiebe fein verteiltem, stark gekühltem Wasser entgegengetrieben, wo sie etwa auf die Temperatur des Wassers gekühlt, also entwässert und von mechanischen Verunreinigungen, z. B. von Ruß, befreit wird. Das Kühlwasser wird dabei über mit flüssigem Ammoniak gespeiste

Kühlrohre geführt und immer wieder verwendet.

Die soweit gekühlte Luft wird dann nach der Z\vischenkammer geleitet, wo ein wasserentziehendes Mittel, z. B. eine Chlorcalciumlösung, trocknend wirkt, was dadurch geschieht, daß die trocknende Lösung durch eine Schnecke aus gelochtem Blech gehoben und mit der Luft in Berührung gebracht wird.

ίο Vor der Einführung in diese Trockenkammer enthält die Luft noch ungefähr 6,2 g Wasser im Kubikmeter, bei ihrem Austritt dagegen nur noch etwa 4,5 g im Kubikmeter.

Die Luft geht dann durch ein Paar ammoniakgekülilte Rohre enthaltende Nachkühlkammern. Der vorher etwa 4,5 g im Kubikmeter betragende Wassergehalt der Luft sinkt in diesen Kammern auf etwa 2,2 bis 3,3 g im Kubikmeter. Aus den Nachkühlkammern gelangt der Wind zu den Saugleitungen der Gebläsemaschinen und von diesen nach den Winderhitzern.

Die Luft ist im oberen Teil der Nachkühlkammern wegen ihrer geringen Temperatur und der Abwesenheit von Feuchtigkeit beträchtlich schwerer wie die zuerst in den Kühlturm eingesaugte Außenluft. Man kann also die Anordnung so treffen, daß sie hauptsächlich durch ihr eigenes Gewicht der Saug-

3.0 leitung der Gebläsemaschinen zuströmt und dadurch saugend wirkt, was Arbeit erspart und den Luftzufluß nach der Gebläsemaschine gleichmäßiger gestaltet.

Vorteilhaft ist besonders die starke Herabminderung der Wärme- oder Kälteausströmung infolge des gedrängten Zusammenbaues der verschiedenen Kammern mit der Zwischenkammer.

Bei einer anderen Ausführung kann man die Vork'ühlkammern an der Außenseite der Nachkühlkammern anordnen, so daß sie die Einstrahlung von Wärme in diese verhindern.

Bei einer Temperatur der Außenluft unter

4,5° C kann man sie unmittelbar den Nachkühlkammern zuführen, wobei durch entsprechende Rohrschaltungen die Vorkühlkammern als Windkessel benutzt werden können.

Sehr vorteilhaft ist es, die in der ersten oder Vorkühlkammer auskondensierte Feuchtigkeit in einer besonderen chemischen Trockenkammer zu entfernen, wodurch die Nachkühlung viel gründlicher und schneller erfolgt.

In den Zeichnungen sind drei Ausführungen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. ι eine schaubildliche Ansicht der Kühlturmanlage,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Kühlturm nach 2-2 von Fig. 4.

Fig· 3 ist ein senkrechter Schnitt nach 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 ein Querschnitt, teilweise Draufsicht, nach 4-4 von Fig. 2,

Fig. S ein Querschnitt nach 5-5 von Fig. 3.

Fig. 6 eine zweite Ausführung in einem senkrechten Schnitt durch den Oberen Teil des Kühlturmes nach 13-13 von Fig. 7,

Fig. 7 ein waagerechter Schnitt nach 14-14 von Fig. 6,

Fig. 8 eine dritte Ausführung in senkrechtem Schnitt,

Fig. 9 ein wagerechter Schnitt nach 18-18 von Fig. 8.

Bei der ersten Ausführung (Fig. 1 bis 5) befindet sich auf dem Sockel des Kühlturmes in der Mitte die Vorkühlkammer 21 und an ihren beiden Seiten die Nachkühlkammern 22, 22. Die Vorkühlkammer hat einen halbkreisförmigen gewellten Boden 23 (Fig. 2). eine Sammelrinne 24, und zwei Öffnungen 25, 25 in dem unteren Teil der Vorder- und Hinterwand, die sie mit der Außenluft verbinden. In ihnen befindet sich je ein Flügelgebläse 31, welche Luft in die Vorkühlkammer 21 hineinsaugen, und deren gemeinsame Welle 30 durch den Motor 33 angetrieben wird. Von dem oberen Teil der Vorkühlkammer führen die an ihrer Vorder- und Hinterseite angeordneten Kanäle 26, 26 um die mit einer Einfassung 27 versehenen öffnungen 25,25 herum nach der unter der Vorkühlkammer 21 gelegenen Trockenkammer 28.

In dem unteren Teil der Vorkühlkammer 21. aber oberhalb der Öffnungen 25, hängen Kettensiebe 35, und darüber befinden sich die wagerechten Kühlrohre 37, die irgendwie, z. B. mit flüssigem Ammoniak, gekühlt werden, das etwa aus dem Ammoniaksammelbehälter 48 durch das Rohr 49, den Verdampfer 50, die Leitung 51, die beiden Zweigleitungen 52, die beiden wagerechten Sammelbehälter 53,53, nach den Kühlrohren 37 fließt. Von hier aus gelangt es dann durch die Rohre 56, die wagerechten Sammelstücke 55,55 und die Rohre 57 nach dem Verdampfer 50 zurück. Etwa vergastes Ammoniak wird aus dem oberen Teil des Verdampfers 50 durch das Rohr 58 abgesaugt.

Oberhalb der Kühlrohre 37 sind mit ausreichenden 'Zwischenräumen für das Hindurchstreichen des Windes Tröge 39 gelagert,, die aus den beiden Behältern 45, 45 durch die Rohre 46 fortdauernd mit kaltem Wasser gespeist und gefüllt gehalten werden. Das Wasser für die Behälter 45,45 schafft eine Pumpe von dem Boden der Vorkühlkammer 21 durch Rohre 47, 47. Das Wasser läuft also aus den Behältern 45, 45 durch die Rohre 46, 46 in die Tröge 39, aus denen es überfließt, um über die Rohre 37 und die Kettensiebe 35 rieselnd wieder nach dem Boden der Vorkühlkammer 21 zu gelangen.

Die Vorkühlkammer 21 ist oben trichterfor- I

mig schräg abgedeckt (Fig. 2 und 3) und steht j

oben mit den Kanälen 26 in Verbindung. I

Durchlässige Vorhänge 61,61 bilden einen !

oberen Abschluß der Vorkühlkammer 21.

Wie vorhin erwähnt, führen die Kanäle 26 nach der Trockenkammer 28 kreisförmigen Querschnittes, worin zwei gelochte schraubenförmige, mit Dichtungsstreifen 70 versehene Bleche 67 und 68 so auf der Welle 63 befestigt sind (Fig. 2), daß sie die aus den Kanälen 26 in den Mittelteil der Kammer 28 eingeführte Luft nach den entgegengesetzten Enden der Kammer 28 leiten, wobei Welle 63 ihren Antrieb vom Motor, 33 über Welle 66. Schnecke. 65 und Zahnrad 64 erhält (Fig. 5). Am Boden der Kammer .28 befindet sich ein geeignetes Lufttrocknungsmittel 69, etwa eine konzentrierte Chlorcalciumlösung oder Schwefeisäure o. dgl., die durch die gelochten Schrauben 67 und 68 gehoben wird.

Von jedem Ende der Kammer 28 führt je ein Durchlaß 71 nach einer der Nachkühlkammern 22; dazwischen befinden sich noch einstellbare, drehbare, jalousieartig angeordnete Klappen 73 (Fig. 4), während in den Kammern 22, 22 je eine Reihe von Kühlrohren 78 angeordnet sind.

Jeder Kühlrohrreihe 78 entspricht ein Verdämpfer 83, dem das Ammoniak von der Speiseleitung 49 durch das Rohr 84 zugeführt wird. Vom Verdampfer 83 aus macht das Ammoniak einen Kreislauf durch die Kühlrohre 78, während das aus dem Verdampfer austretende verdampfte Ammoniak durch Rohre 88 nach dem Kompressor zurückgeleitet wird. Um das Befrieren der Rohre 78 zu verhindern, läßt man aus den Rohren 90 (Fig. 4) im Oberen Teil der Kühlkammern 22, 22 Chlorcalciumlösung o. dgl. darüber. rieseln, die aus der Trockenkammer 28 durch, die Pumpe 92 durch Rohre 93 und 91 nach den Rohren 90 befördert \vird, um dann durch Öffnungen 71, 71 nach Kammer 28 zurückzufließen. Gleich-' zeitig wird die Chlorcalciumlösung gekühlt. Von dem oberen Ende jeder Nachkühlkammer 22, 22 führen die Kanäle 96 (Fig. 2) nach der Saugleitung 97.

Die Vorrichtung wirkt wie folgt:

Das Gebläse 31, 31 saugt die Luft durch die Öffnungen 25, 25 und treibt sie in die Vorkühlkammern 21, wo sie zwischen den Kettensieben 35 und den Kühlrohren 37 aufwärts steigend dem herabrieselnden Wasser begegnet, das fortdauernd· einen Kreislauf durch die Vorkühlkammer 21 macht. Die Luft wird gereinigt, vorgekühlt und teilweise entwässert. Oberhalb der Kühlrohre 37 ist ihre Temperatur auf annähernd 1,6° C und ihr Feuchtigkeitsgehalt auf 6,2 g im Kubikmeter gesunken. Sie strömt dann oben aus, und durch die Siebtücher 6i, 61, die etwa noch mitgeführte. zerstäubte oder nebeiförmige Feuchtigkeit auffangen, in die Kanäle 26 und gelangt schließlich in den mittleren Teil der Trockenkammer 28. Von hier, aus befördern sie die Schraubenbleche 67 und 68 nach den Enden der Trockenkammer 28, wobei die Luft von dem Trockenmittel 69 weiter getrocknet wird, so daß ihr Feuchtigkeitsgehalt von etwa 6,2 g auf etwa 4,5 g im Kubikmeter sinkt.

Die Luft tritt dann durch die Durchlässe 71 und die Klappen 73 in die Nachkühlkammern 22, 22, wo sie, zwischen den Kühlrohren 78 hindurchstreichend, oberhalb dieser nur noch etwa 2,2 bis 3,3 g Wasser im Kubikmeter hat und ihre Temperatur auf etwa — o,6° C gesunken ist. Währenddessen rieselt der Trockenkammer 28 durch das Rohr 91 entnommenes Chlorcalcium aus den Rohren 90 über die Kühlrohre 78 zu, um ihr Befrieren zu verhindern.

Endlich strömt die' Luft aus den Nachkühlkammern 22, 22 in die Kanäle 96, 96 und die Saugleitung 97 der Gebläsemaschinen, wobei sie infolge Abkühlung und Trocknung beträchtlich schwerer geworden ist und so die Saugwirkung der Gebläsemaschine unterstützt.

Bei der zweiten Ausführung (Fig. 6) ist der Kühlturm bis zu den Trögen 39 genau wie vorhin gebaut. Der darüber befindliche Raum oder der Behälter 102 enthält eine Anzahl Kühlschlangen 115, ist mit Wasser gefüllt, und durch seine Mitte führt das gewellte Rohr 104, dessen unteres Ende mehr oder weniger geöffnet werden kann, während sich in ihm eine drehbare, an ihrer Unterseite mit einer Anzahl radialer Rippen 114 ausgerüstete, oben glatte Doppel schraube 106 befindet, die die aufwärts strömende Luft in Drehung versetzt, wodurch etwaige überschüssige Feuchtigkeit aus der Luft ausgeschieden wird. Das ausgeschiedene Wasser fließt dann in die Tröge 39 und die Kühlrohre 37.

Das flüssige Ammoniak gelangt durch die Leitungen 49, 49 und die Rohrschlangen 126, 126 in die Verdampfer 125, 125, von da durch die Rohre 52, 52 und die Sammler 53, 53 nach den Kühlrohren 37. Dann steigt es durch die Sammler 55, 55, die Rohre 124, 124, die Sammlerstücke 120 und 121 und die Rohre 122, 123 in die Kühlschlangen 115, um schließlich durch die Rohre 118, 119, die Sammler 116, 117 und die Rohre 57, 57 nach den Verdampfern 125, 125 zurückzufließen.. Das inzwischen etwa verflüchtigte Ammoniak strömt durch die Rohre 128, 128 aus den Verdampfern 125, 125 nach dem Abscheider 129 und das Rohr 58 zu dem Ammoniakkompressor zurück.

Das Kühlwasser wird durch die Rohre 47. 47 nach dem Behälter 102 befördert, wo es

sich nach Zerstäubung über die Rohrschlangen 115 rieselnd sammelt und bei gleichbleibender Höhe durch drehbare Flügel 136 (Fig. 7) in Bewegung gehalten wird.
Vom Behälter 102 fließt das Kühlwasser durch Rohre 134 nach den Trögen 39 und weiter wie vorhin.

Diese zweite Ausführung arbeitet wie folgt: Die Luft streicht an den Kühlrohren 37 vorbei und gelangt in das gewellte Rohr 104, wo sie durch die Doppelschraube 106 durcheinandergewirbelt wird, dann in den von den Platten 140 begrenzten Raum und schließlich nach den Kanälen 26 gelangt. Bei dieser Ausführungsform des Apparates wird etwa in der Luft enthaltene Feuchtigkeit durch die Doppelschraube 104 anstatt wie bei der vorgeschriebenen Ausführungsform durch die Siebvorhänge 61 entfernt. Von hier aus legt die Luft denselben Weg wie bei der ersten Ausführung zurück.

Bei der zweiten Ausführung ist das in die Tröge 39 eintretende Wasser viel kalter wie bei der ersten, weil es. durch die Kühlschlangen 115 noch besonders mit Ammoniak gekühlt wird.

Es können also bei der zweiten Ausführung die Kühlrohre i>7 ganz weggelassen werden und durch Roste o. dgl. ersetzt werden.

Bei der dritten Ausführung (Fig. 8 und 9) liegen die Kühlkammern 141, 141, die durch Zwischenwände 142, 142 ihrer Länge nach geteilt sein können, und denen die Luft durch das . Flügelgebläse 143 zugeführt wird, an den Seiten des Kühlturmes.

Oberhalb der einstellbaren Klappen 144 befinden sich Siebe oder Kettenplatten 145 und darüber wagerecht Rohre oder Stangen 146, beide zur besseren Verteilung des herabrieselnden Wassers. Die Rohre 146 können mit Ammoniak gekühlt werden und sind dann an eine Ammoniakleitung angeschlossen.

Unmittelbar über den Rohren 146 sind Tröge 150 gelagert, die mit Wasser aus den Behältern 152 gespeist werden. Das Wasser fließt über und rieselt über die Rohre 146, die Siebe 145 und sammelt sich schließlich in den in den Böden der Kammern 141 angeordneten Trögen .153- Ein vom Schwimmer 155 gesteuertes Ventil regelt die Wasserhöhe in den Trögen 153, aus denen das Wasser in das Rohr 156 fließen kann.

Der Kühlbehälter 157 unterhalb des Kühlturmes enthält außer dem Rohr 156 die Ammoniakrohre 159, die mit flüssigem Ammoniak, wie vorher beschrieben, gespeist werden. Unterhalb des Rohres 156 befinden sich aus ihm gespeiste Tröge 161. Das daraus überfließende Wasser rieselt über die Rohre 159 und wird hierbei gekühlt.

Von dem Boden des Behälters 157 führt das Rohr 162 zur Pumpe 163, von der das Rohr

164 zu den Behältern 152 führt. An der Innenseite jeder Kammer 141 führt ein Kanal

165 abwärts. In der Trennwand zwischen Kammern 141 und Kanälen 165 sind jalousieartige Klappen 166 vorgesehen. Gerade darüber liegt die Abschlußplatte 167, die, in wagerechte Stellung gedreht, die Verbindung zwischen den oberen und unteren Teilen jedes Kanales 165 unterbricht. Zwischen den beiden Kanälen 165 liegen in der Mitte des ■Kühlturmes die beiden Nachkühlkammern, die mit den Kanälen 165 durch die Öffnungen 170 in Verbindung stehen und mit wagerechten, untereinander verbundenen Kühlrohren 171 ausgerüstet sind. Über ihnen sind mit Längsschlitzen ausgestaltete Rohre 175 gelagert, die durch das Rohr 177 aus dem Behälter 178 mit Chlorcalciumlösung gespeist werden. Diese Lösung tritt durch die Schlitze der Rohre 175 aus und rieselt dann über die ammoniakgekühlten Rohre 171, um deren Befrieren zu verhindern, worauf sie aus den Trögen 179 der Kammer 169 durch ein Auslaßrohr 180, die Leitung 181 zum Behälter 178 zurückgepumpt wird.

Jede'Nachkühlkammer 169 ist oben mit dem mittleren Kanal 183 verbunden. Der Kanal 183 führt zum Rohr 186, das in die Saugleitung 187 der Gebläsemaschinen mündet.

Diese dritte Ausführung wirkt wie folgt:

Die Luft wird zuerst durch die Flügelgebläse 143 nach den Vorkühlkammern 141, .141 getrieben, wo sie durch das abwärts rieselnde gekühlte Wasser gereinigt und gekühlt wird. An den oberen Enden dieser Kammern ist die Lufttemperatur auf etwa 4,5° C gesunken.

Die Luft strömt dann durch die Kanäle 165 abwärts und tritt in die Nachkühlkammern 169 ein, wo ihre Temperatur inzwischen von 4,5° C auf ungefähr 3,4° C gesunken ist.

Hier strömt sie zwischen den ammoniakgekühlten, mit Chlorcalcium benetzten Kühlrohren 171 wieder aufwärts und wird dabei bis auf annähernd — J,J° C abgekühlt, um schließlich durch den mittleren Kanal 183 und das Rohr 186 in die zu den Gebläsemaschinen führende Saugleitung 187 zu gelangen. .

Falls die Außenluft kalt ist und etwa zwischen — 6,6° C und —4,5° C liegt, kann man die Vorkühlkammern ausschalten. Es werden dann die Abschlußklappen 167 wagerecht gestellt und die Klappen 168 geöffnet, sowie'die Vorkühlkammern 141, 1.41 ausgeschaltet sind und die Luft unmittelbar von den Flügelgebläsen durch die offenen Klappen 166 und die Öffnungen 170 unten in die Nachkühlkammern 169 eintreten kann.

Man kann dabei die Klappen 144 ebenfalls schließen, doch kann man sie auch offen lassen,

so daß die Vorkühlkammern als Windkammern dienen und die durch die Gebläsemaschinen verursachten Luftschwingungen verringern.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zum Kühlen und Entwässern von Gasen oder Luft, insbesondere für hüttentechnische Zwecke, wobei

   ίο die Gase oder Luft zuerst durch Berieselung mit einem ammoniakgekühlten flüssigen Kühlmittel vorgekühlt und vorentwässert, und dann durch Leiten über ammoniakgekühlte, mit Chlorcalcium benetzte Rohre nachgekühlt und weiter entwässert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase oder Luft zwischen Vorkühlkammer und Nachkühlkammer durch einen besonderen Raum — etwa einen Kanal oder eine Zwischenkammer — geleitet werden, wo die beim Vorkühlen ausgeschiedene Feuchtigkeit in bekannter Weise mechanisch oder chemisch beseitigt werden kann.
2. 2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen die Vorkühlkammer und die Nachkühlkammer eingebaute besondere Zwischenkammer für die Abscheidung der im Vorkühlverfahren aus- -30 geschiedenen Feuchtigkeit, wobei in der Zwischenkammer Feuchtigkeit aufnehmende chemische Mittel oder Feuchtigkeit abscheidende mechanische Mittel, z. B, gitterförmige Schnecken, angeordnet sein können.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine in dem oberen Teil der Vorkühlkammer gelagerte Schnecke mit wellenförmigen Ansätzen an ihrer Unterseite, die die Feuchtigkeit aus den durch diesen Durchlaß hindurchtretenden Gasen abscheiden.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die '45 Nachkühlkammern innerhalb der Vorkühlkammern angeordnet sind, und daß die die Nachkühlkammern mit den Vorkühlkammern verbindenden.Kanäle an der Innenseite jeder Vorkühlkammer gelegen sind, sowie daß der Auslaßkanal zwischen den Nachkühlkammern angeordnet ist.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.