DE2821594A1 - METHOD OF WASHING FINE PARTICLES FROM A GAS - Google Patents
METHOD OF WASHING FINE PARTICLES FROM A GASInfo
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Din.-Ing. F. A.Weick:£ann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA 2821 59Din.-Ing. F. A. Weick: Ann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing.H. LiSKA 2821 59
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Verfahren zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem GasMethod for scrubbing fine particles from a gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas, bei dem ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases durch ein Venturirohr geschickt und in das Venturirohr in Stromrichtung vor dessen Engstelle und/oder in dessen Engstelle eine Waschflüssigkeit eingesprüht wird.The invention relates to a method for washing out fine particles from a gas containing these particles, in which a stream of the gas containing the fine particles sent through a Venturi tube and into the Venturi tube in the flow direction in front of its constriction and / or in its constriction a Washing liquid is sprayed.
Verfahren dieser Art sind u. a. nach den deutschen Auslegeschriften 2 640 151 und 2 640 152 bekannt. Sie dienen in erster Linie zum Abscheiden von Stäuben und Aerosolen. Es ist üblich, das die feinen Teilchen enthaltende Gas in dem Venturirohr auf Geschwindigkeiten von etwa 60 bis 150 m/s zu beschleunigen. Die in das Venturirohr eingesprühte Waschflüssigkeit wird durch das Zusammentreffen mit dem Gas inProcedures of this type are inter alia. according to the German interpretative documents 2 640 151 and 2 640 152 known. They are primarily used to separate dust and aerosols. It is usual, to accelerate the gas containing the fine particles in the venturi to speeds of about 60 to 150 m / s. The scrubbing liquid sprayed into the venturi tube is in
kleine Tropfen zerstäubt. Die feinen Teilchen, deren Dichte etwa das Tausendfache der Dichte des Gases beträgt, vermögen den Tropfen kaum auszuweichen, prallen auf die Tropfen auf und könnensmall droplets atomized. The fine particles, the density of which is about a thousand times the density of the gas, are capable of Drops can hardly be avoided, they hit the drops and can
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mit den Tropfen zusammen nach dem Durchströmen des Venturirohrs durch mechanische Abscheider, zum Beispiel Zentrifugalabscheider, abgeschieden werden.with the drops together after flowing through the venturi tube through mechanical separators, for example centrifugal separators, to be deposited.
Die zur Zerstäubung der Waschflüssigkeit erforderliche Energie" wird dem Strom des Gases entnommen, das dadurch einen Druckabfall über dem Venturirohr erfährt. Dieser Druckabfall hp ist abhängig vom Quadrat der Gasgeschwindigkeit w im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und überdies abhängig von dem Verhältnis des dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Waschflüssigkeitsvolumens zu dem dem Venturirohr pro gleicher Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen. (Dieses Verhältnis wird auch als "spezifische Flüssigkeitsmenge" q bezeichnet.)The energy required to atomize the scrubbing liquid "is taken from the gas flow, which experiences a pressure drop across the venturi. This pressure drop hp depends on the square of the gas velocity w in the smallest flow cross-section of the venturi and also depends on the ratio of the venturi per unit of time supplied volume of washing liquid to the volume of gas supplied to the Venturi tube per equal unit of time. (This ratio is also referred to as the "specific amount of liquid" q.)
Der funktioneile Zusammenhang ist demnachThe functional relationship is accordingly
ÄPV = f (Wg , q) (1)ÄP V = f (Wg, q) (1)
Der Druckabfall Δ ρ ist ein Maß für die Abscheideleistung des Venturirohrs. Je höher der Druckabfall ist, umso höher ist die Abscheideleistung A bei einer vorgegebenen Durchmesserverteilung der feinen Teilchen. Liegen die Durchmesser der feinen Teilchen sehr niedrig, so wird eine beachtenswerte Abscheideleistung erst erreicht, wenn der Druckabfall eine bestimmte Größe überschreitet.The pressure drop Δ ρ is a measure of the separation efficiency of the venturi. The higher the pressure drop, the higher the separation efficiency A for a given diameter distribution of fine particles. If the diameter of the fine particles is very small, the separation efficiency is remarkable only reached when the pressure drop exceeds a certain size.
Mit dem Druckabfall Δ ρ allein ist jedoch die Abscheideleistung A noch nicht hinreichend zu kennzeichnen. Die Abscheideleistung ist nämlich überdies noch von der Gasgeschwindigkeit w„ im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und vonWith the pressure drop Δ ρ alone, however, is the separation efficiency A not yet to be adequately identified. In addition, the separation efficiency depends on the gas velocity w "in the smallest flow cross-section of the Venturi tube and of
der spezifischen Flüssigkeitsmenge q abhängig. Der Zusammenhang ist alsothe specific amount of liquid q dependent. So the connection is
A = g (Δρν, WE, q) (2)A = g (Δρ ν , W E , q) (2)
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.5..5.
Soll eine möglichst hohe Abscheideleistung A erzielt werden, müssen alle drei Größen Δρν, wE und q in optimaler Kombination gewählt und eingestellt werden. Eine solche Wahl und Einstellung ist jedoch schwierig, wenn die Stromstärke des dem Venturirohr zugeführten, die feinen Teilchen enthaltenden Gases schwankt. Ist der Strömungsquerschnitt im Venturirohr unveränderlich, so fallen die Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und der Druckabfall mit sinkender Gasstromstärke ab, während die spezifische Flüssigkeitsmenge ansteigt.If the highest possible separation efficiency A is to be achieved, all three variables Δρ ν , w E and q must be selected and set in an optimal combination. However, such a choice and adjustment is difficult when the flow rate of the fine particle-containing gas supplied to the venturi fluctuates. If the flow cross-section in the Venturi tube is invariable, the gas velocity in the smallest flow cross-section of the Venturi tube and the pressure drop decrease with decreasing gas flow strength, while the specific amount of liquid increases.
Um diesem Mangel abzuhelfen, ist es nötig, dem Venturirohr eine Regeleinrichtung zuzuordnen, die bei schwankender Gasstromstärke stets eine optimale Kombination von ^ ρ , w„ und q einstellt, um jeweils eine optimale Abscheideleistung zu erhalten. In order to remedy this deficiency, it is necessary to assign a control device to the Venturi tube, which can be used when the gas flow rate fluctuates always an optimal combination of ^ ρ, w „and q adjusts in order to obtain an optimal separation performance in each case.
Es ist bekannt, nächst dem kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs Klappen oder birnenförmige Verdrängungskörper anzuordnen, die so verstellt werden, daß sie bei absinkender GasStromstärke den Kehlenquerschnitt des Venturirohrs verengen. Hierdurch läßt sich der Druckabfall über einen verhältnismäßig großen Bereich unterschiedlicher Gasstromstärken konstant halten. Da das Volumen der pro Zeiteinheit eingespritzten Waschflüssigkeit bei dieser Art der Regelung meistens unverändert bleibt, ändert sich die spezifische Flüssigkeitsmenge umgekehrt proportional zur Gasstromstärke. Die Gasgeschwindigkeit wE im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs wird durch die Regelung dieses kleinsten Strömungsquerschnitts zwar günstiger als bei ungeregelt festem kleinstem Strömungsquerschnitt, erreicht aber nie den im Sinne einer möglichst großen Abscheideleistung optimalen Wert.It is known to arrange flaps or pear-shaped displacement bodies next to the smallest flow cross-section of the venturi, which are adjusted so that they narrow the throat cross-section of the venturi when the gas flow rate drops. This allows the pressure drop to be kept constant over a relatively large range of different gas flow rates. Since the volume of the scrubbing liquid injected per unit of time usually remains unchanged with this type of control, the specific amount of liquid changes inversely proportional to the gas flow strength. The gas velocity w E in the smallest flow cross-section of the Venturi tube is more favorable due to the regulation of this smallest flow cross-section than with an uncontrolled fixed smallest flow cross-section, but never reaches the optimal value in terms of the highest possible separation efficiency.
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Zur Erläuterung wird auf die beigefügte Fig. 1 verwiesen. Fig. 1 zeigt eine Charakteristik eines Venturiwäschers, nämlich seinen Druckabfall in Abhängigkeit von der spezifischen Flüssigkeitsmenge bei verschiedenen Gasgeschwindigkeiten in seinem kleinsten Strömungsquerschnitt.Reference is made to the attached FIG. 1 for an explanation. Fig. 1 shows a characteristic of a venturi scrubber, namely its pressure drop as a function of the specific amount of liquid at different gas velocities in its smallest flow cross-section.
Der Venturiwäscher nach Fig. 1 ist auf einen Druckabfall Ap =77 mbar ausgelegt. Bei diesem Druckabfall hat er bei einer spezifischen Flüssigkeitsmenge von 1 Liter pro m3 und einer Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt w = 100 m/s seine maximale Abscheideleistung (Arbeitspunkt ® ). The venturi scrubber according to FIG. 1 is designed for a pressure drop Ap = 77 mbar. With this pressure drop, it has its maximum separation efficiency (operating point ®) with a specific amount of liquid of 1 liter per m 3 and a gas velocity in the smallest flow cross-section w = 100 m / s.
Geht die Gasstromstärke auf die Hälfte zurück, sinkt bei festem kleinstem Strömungsquerschnitt des Venturirohrs die Gasgeschwindigkeit ebenfalls auf die Hälfte (w„ = 50 m/s ),If the gas flow strength is reduced by half, if the smallest flow cross-section of the Venturi tube is fixed, the Gas speed also to half (w "= 50 m / s),
SLSL
der Druckabfall sinkt auf Δρ = 20 mbar und die spezifischethe pressure drop drops to Δρ = 20 mbar and the specific
vv
Flüssigkeitsmenge erhöht sich auf den doppelten Wert (q = 2 l/m ) In dem dadurch neu gegebenen Arbeitspunkt (2) hat daher der Venturiwäscher eine sehr schlechte Arbeitsleistung. Diese Arbeitsleistung läßt sich mittels der beschriebenen Regelung des kleinsten Strömungsquerschnitts des Venturirohrs verbessern. Der Druckabfall wird dadurch auf den ursprünglichen Wert Δ ρ =77 mbar angehoben. Es bleibt jedoch bei der spezifischen Flüssigkeitsmenge q = 2 l/m . Infolgedessen kann mit dieser Regelung nicht die optimale Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt w„ = 100 m/s erreicht werden, sondernThe amount of liquid increases to twice the value (q = 2 l / m) Venturi scrubbers do a very poor job. This work performance can be achieved by means of the regulation described of the smallest flow cross-section of the Venturi tube. The pressure drop will return to the original value Δ ρ = 77 mbar increased. It remains specific, however Liquid quantity q = 2 l / m. As a result, with this regulation, the optimal gas velocity in the smallest Flow cross-section w "= 100 m / s can be achieved, but
SZ,SZ,
nur etwa 80 m/s (Arbeitspunkt (3) ). Die Abscheideleistung im Arbeitspunkt @ ist somit zwar besser als im Arbeitspunkt © , aber immer noch nicht so hoch wie im Arbeitspunkt only about 80 m / s (working point (3)). The separation efficiency in the working point @ is thus better than in the working point ©, but still not as high as in the working point
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, bei dem mit einer verhältnismäßig einfachen Regelung die Abscheideleistung möglichst hoch gehalten wird.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset, in which with a relatively simple one Control the separation efficiency is kept as high as possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Druckabfall des Gases über dem Venturirohr, als auch die Geschwindigkeit des Gases im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs, als auch das Verhältnis des dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Waschflüssigkeitsvolumens zu dem dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen jeweils bis auf 20 %, besser bis auf 10 %, am besten bis auf 5 %, konstant gehalten wird. Die Regelung aller drei Größen (Δ.Ρ ι w„, q) erfolgt dabei anhand einer einzigen Meßgröße, nämlich dem einfach zu messenden Druckverlust Δρ .To solve this problem, the method is characterized in that both the pressure drop of the gas over the Venturi tube and the speed of the gas in the smallest flow cross-section of the Venturi tube, as well as the ratio of the volume of washing liquid supplied to the Venturi tube per unit of time to that supplied to the Venturi tube per unit of time Gas volume is kept constant up to 20%, better up to 10%, best up to 5%. The regulation of all three variables (Δ. ι w ″, q) takes place on the basis of a single measured variable, namely the pressure loss Δρ, which is easy to measure.
Bevorzugte Vorrichtungsmerkmale zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred device features for performing the method are specified in the subclaims.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Fig. 2 shows a preferred device for performing the method.
Fig. 3 zeigt eine zweite bevorzugte Vorrichtung. Fig. 4 zeigt eine dritte bevorzugte Vorrichtung.Fig. 3 shows a second preferred device. Fig. 4 shows a third preferred device.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung dient zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas. Ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases wird in Pfeilrichtung 2 durch einen Stutzen 4 in ein Venturirohr 6 geschickt. In das Venturirohr 6 wird in Stromrichtung vor dessen Engstelle 8 und in dessen Engstelle 8 eine Waschflüssigkeit durch eine Düse 10 eingesprüht. Diese Düse 10 wird durch ein Rohr 12 und einen Stutzen 14 mit der Waschflüssigkeit in Pfeilrichtung 16 beschickt.The apparatus shown in Fig. 2 is used to scrub fine particles from a gas containing these particles. A flow of the gas containing the fine particles is initiated in the direction of arrow 2 through a nozzle 4 into a Venturi tube 6 sent. A washing liquid is introduced into the Venturi tube 6 in the direction of flow in front of its constriction 8 and in its constriction 8 sprayed through a nozzle 10. This nozzle 10 is through a pipe 12 and a nozzle 14 are charged with the washing liquid in the direction of arrow 16.
Die Düse 10 mündet in Stromrichtung axial vor der Engstelle 8 des Venturirohrs. In der Düse 10 ist ein axial verschiebbarer, den effektiven Austrittsquerschnitt der Düse 10 definierenderThe nozzle 10 opens axially in the direction of flow in front of the constriction 8 of the Venturi tube. In the nozzle 10 is an axially displaceable, the effective exit cross-section of the nozzle 10 defining
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erster Verdrängungskörper 18 angeordnet. Dieser Verdrängungskörper 18 verläuft sich konisch verjüngend in Stromrichtung. In Stromrichtung vor der Engstelle des Venturirohrs 6 und hinter der Düse 10 ist ein zweiter axial verschiebbarer Verdrängungskörper 20 vorgesehen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 definiert den kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs in jeder seiner Betriebsstellungen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 erweitert sich in Stromrichtung konisch und weist an seinem größten Durchmesser eine Ablösekante 22 für die auf ihn in Stromrichtung treffende Waschflüssigkeit auf.first displacement body 18 arranged. This displacement body 18 tapers conically in the direction of flow. In the direction of flow in front of the constriction of the Venturi tube 6 and behind the nozzle 10 is a second axially displaceable displacement body 20 provided. This second displacement body 20 defines the smallest flow cross section of the Venturi tube in each of its operating positions. This second displacement body 20 widens conically in the direction of flow and has at its largest diameter a separation edge 22 for the washing liquid impinging on it in the direction of flow on.
Beide Verdrängungskörper 18, 20 sind zur gemeinsamen Verschiebung durch ein Verbindungsstück 24 starr miteinander verbunden. An der Rückseite des ersten Verdrängungskörpers 18 ist eine das Rohr 12 durchsetzende und aus einem Kopfstück 26 des Rohrs herausgeführte Steuerstange 28 angesetzt, deren axiale Lage mittels eines Stellglieds 30, das mit einem Innengewinde ein Außengewinde 32 am freien Ende der Steuerstange umfaßt, verstellbar ist.Both displacement bodies 18, 20 are for common displacement rigidly connected to one another by a connecting piece 24. On the back of the first displacement body 18 is a The control rod 28, which extends through the pipe 12 and is guided out of a head piece 26 of the pipe, is attached, its axial position adjustable by means of an actuator 30 which has an internal thread and an external thread 32 at the free end of the control rod is.
Die beiden Verdrängungskörper sind so ausgelegt und die Verschiebung der beiden Verdrängungskörper 18, 20 erfolgt derart, daß das Verhältnis des effektiven DurchlaßquerSchnitts der Düse 10 zum kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs bis auf 20 %, besser bis auf 10 %, am besten bis auf 5 %, konstant bleibt. Dadurch ist eine stets gleichbleibende spezifische Flüssigkeitsmenge gewährleistet. Im Sinne der Erläuterung der Fig. 1 bleibt auch die optimal gewählte Gasgeschwindigkeit konstant, wenn der Druckabfall konstant bleibt.The two displacement bodies are designed and the displacement of the two displacement bodies 18, 20 takes place in such a way that the ratio of the effective passage cross-section of the nozzle 10 to the smallest flow cross section of the Venturi tube down to 20%, better down to 10%, best up to 5%, remains constant. This ensures a constant specific amount of liquid. For the sake of explanation 1, the optimally selected gas velocity also remains constant if the pressure drop remains constant.
Bei Anwendung der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel ist es möglich, lediglich an Hand des einfach zu messenden Druck-When using the device according to the exemplary embodiment, it is possible to use only the easy-to-measure pressure
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abfalls Δρ über das Venturirohr 6 die Abscheideleistung durch Betätigung eines einzigen Stellglieds 30 laufend auf ein Maximum einzustellen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die Ablösekante 22 den kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs definiert, also zwischen der Ablösekante 22 und der ihr gegenüberliegenden konvergierenden Fläche 34 des Venturirohrs die maximale Gasgeschwindigkeit herrscht und sich die Waschflüssigkeit an der Ablösekante 22 von dem Verdrängungskörper 20 ablöst und in den Strom des die feinen Teilchen "enthaltenden Gases gesprüht wird.decrease Δρ over the Venturi tube 6, the separation capacity set continuously to a maximum by actuating a single actuator 30. Of particular importance is that the separation edge 22 defines the smallest flow cross section of the Venturi tube, that is, between the separation edge 22 and the opposite converging surface 34 of the Venturi tube the maximum gas velocity prevails and the washing liquid is detached from the displacement body 20 at the detachment edge 22 and into the stream of the gas containing the fine particles "is sprayed.
Die Vorrichtungen nach den Fig. 3 und 4 sind derjenigen nach Fig. 2 ähnlich. Diese Vorrichtungen werden daher im folgenden im wesentlichen nur insoweit beschrieben, als es für die Unterschiede bedeutsam ist.The devices of FIGS. 3 and 4 are similar to that of FIG. These devices are therefore described below essentially only described insofar as it is significant for the differences.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Steuerstange 42 mit einem Handrad 40 zu verstellen. Durch Verdrehen des Handrades 40 ist der Druckabfall über das Venturirohr 44 einzustellen. Der Druckabfall wird durch ein Differenzdruckmanometer 46 angezeigt, dessen zwei Meßanschlüsse 48, 50 in der Nähe der Eintrittsöffnung 52 und der Austrittsöffnung 54 des Venturirohrs 44 liegen. Der Venturiwäscher hat dann seine richtige Einstellung, wenn der vom Differenzdruckmanometer 46 angezeigte Meßwert einem vorher ermittelten Sollwert entspricht.In the embodiment according to FIG. 3, the control rod is 42 to be adjusted with a handwheel 40. The pressure drop across the Venturi tube 44 can be adjusted by turning the handwheel 40. The pressure drop is indicated by a differential pressure manometer 46, the two measuring connections 48, 50 in the Close to the inlet opening 52 and the outlet opening 54 of the Venturi tube 44. The venturi washer then has its correct setting when the measured value displayed by the differential pressure manometer 46 is a previously determined setpoint is equivalent to.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird die Steuerstange 60 mittels eines pneumatischen Stellgliedes 62 betätigt. Wiederum ist ein Differenzdruckmanometer 64 vorgesehen. Dieses Differenzdruckmanometer 64 ist aber in diesem Fall als ein Wandler ausgebildet, der ein dem Differenzdruck entsprechendes SignalIn the embodiment according to FIG. 4, the control rod 60 actuated by means of a pneumatic actuator 62. Again, a differential pressure manometer 64 is provided. This differential pressure gauge In this case, however, 64 is designed as a transducer which sends a signal corresponding to the differential pressure
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an einen das Stellglied 62 verstellenden Regler-Stellmotor 66 gibt. Das Dxfferenzdruckmanometer 64 mit zugehörigem Wandler übernimmt im Zusammenwirken mit dem Regler-Stellmotor die überprüfung der Abweichung des Ist-Wertes des Druckabfalls mit dem vorgeschlagenen Soll-Wert und führt die Verstellung der Steuerstange 60 entsprechend dem Überprüfungsergebnis selbsttätig aus.to a regulator servomotor 66 which adjusts the actuator 62. The differential pressure manometer 64 with associated In cooperation with the controller servomotor, the converter takes over the checking of the deviation of the actual value of the Pressure drop with the proposed setpoint value and adjusts the control rod 60 according to the check result off automatically.
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| EP0655943A1 (en) * | 1992-06-25 | 1995-06-07 | Envirocare Systems, Inc. | Improved venturi scrubber and method |
| EP0655943A4 (en) * | 1992-06-25 | 1996-10-02 | Envirocare Systems Inc | Improved venturi scrubber and method. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7903717A (en) | 1979-11-20 |
| BE876287A (en) | 1979-09-17 |
| FR2425884A1 (en) | 1979-12-14 |
| AT368909B (en) | 1982-11-25 |
| FR2425884B1 (en) | 1986-01-17 |
| ATA272879A (en) | 1982-04-15 |
| NL175142B (en) | 1984-05-01 |
| IT1165677B (en) | 1987-04-22 |
| DE2821594C2 (en) | 1986-04-03 |
| NL175142C (en) | 1984-10-01 |
| CH640147A5 (en) | 1983-12-30 |
| IT7968041A0 (en) | 1979-05-16 |
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