DE2838159A1

DE2838159A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von mit schmutzpartikeln beladenen gasen

Info

Publication number: DE2838159A1
Application number: DE19782838159
Authority: DE
Inventors: John Gordon Wyatt
Original assignee: Lodge Cottrell Ltd
Current assignee: WLTD Ltd
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-01
Publication date: 1979-03-15
Also published as: ZA784413B; DE2838159C2; IT1098425B; US4213766A; NL7808357A; CA1104069A; GB1603107A; IT7827215A0; JPS5447176A; IN148204B; BE869845A; AU506888B1; FR2402094B1; ES473129A1; FR2402094A1; LU80126A1

Description

2838158

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von mit Schmutzpartikeln beladenen Gasen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei verschiedenen Verfahren zum Behandeln von Gas ist es zuweilen notwendig, das Gas einer Behandlungsvorrichtung im Winkel zur Strömungsrichtung des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung zuzuführen, und zwar z.B. wegen der räumlichen Verhältnisse oder aus Gründen der Materialersparnis., Bei vielen solcher Gasbehandlungsverfahren ist es wichtig, daß das zu behandelnde Gas einigermaßen gleichmäßig entlang einem Einlaß der Gasbehandlungsvorrichtung verteilt wird, damit das Gasbehandlungsverfahren mit optimalen Nutzeffekt durchgeführ werden kann. Bei im Winkel zur Strömungsrichtung des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung erfolgendem Zuführen von Gas zu dieser Vorrichtung besteht zuweilen die Tendenz, daß das Gas diejenigen. Bereiche des Einlasses der Gasbehandlungsvorrichtung umgeht, die sich stromaufwärts des Gasstromes zum Einlaß hin befinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Verteilen von. Gas entlang einem langgestreckten Einlaß der Gasbehandlungsvorrichtung zu schaffen, dem das

909811/0398

2838158

Gas durch eine zur Strömungsrichtung des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung im Winkel angeordnete Leitung zugeführt wird.

Ein spezielles,wenn auch nicht ausschließliches Beispiel für ein einschlägiges Gasbehandlungsverfahren ist ein Gasreinigungsverfahren, z.B. durch Elektroabscheidung, wobei die Gasverteilung bei feinen Abgasen, d.h. bei mit Schmutzpartikeln beladenen Gasen, bei denen die Partikelgröße relativ klein ist, von besonderer Bedeutung sein kann, Das mit Schmutzpartikien beladene, zu reinigende Gas wird z.B. aus einem Gebäude abgeführt, in dem industrielle Verfahren, z.B. metallurgische Vorgänge, wie Säuerstoff-Stahlgewinnung, Lichtbogen-Stahlschmelzung, Nichteisengewinnung, Eisen- und Nichteisen-Gieß- und Schmelzvorgänge, durchgeführt werden. Naturgemäß sind üblicherweise Vorkehrungen für das Auffangen und Reinigen des von dem industriellen Verfahren direkt ausströmenden Schmutzgases getroffen. Dabei bleibt jedoch das Problem von durch das primäre Auffangsystem nicht erfaßtem -Gas, das aus dem Gebäude abzuführen ist. Es versteht sich, daß dieses Gas üblicherweise weitgehend mit atmosphärischer Luft verdünnt ist. Hinsichtlich Einzelheiten eines primären und sekundären Gasreinigungssystems wird auf die schwebende deutsche Patentanmeldung P 27 i»5 78*1.7-23 verwiesen, auf deren GesamtOffenbarung hier ausdrücklch Bezug genommen

909811/0898

2838153

Andere Gasreinigungsanwendungen umfassen die abschließen de Reinigung von aus Kraftwerken mit Kohlefeuerung oder Zementwerken stammenden Gasen, die zur Verringerung des Staubanteils einem Vorreinxgungsverfahren unterworfen worden sind.

Zur Lösung der eingangs angegebenen Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in erster Linie durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7.

Vorzugsweise sind bei dieser Ausgestaltung vier bis sechs Vorsprünge an dem zweiten Wandbereich vorgesehen. Dabei hat jeder Vorsprung vorzugsweise dreieckigen Querschnitt, wobei die Grundlinie des Dreiecks auf dem zweiten Wandbereich liegt und als Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bevorzugt wird.

Die Breite des Einlasses beträgt z.B. etwa 2,25 bis 23 m.

909811/0898

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung,in der zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. Ϊ eine Draufsicht auf eine Gasreinigungsvorrichtung,

Fig. 2 die Gasreinigungsvorrichtung in Seitenansicht

Fig. 3 eine Draufsicht einer abgewandelten Gasreinigungsvorrichtung und

Fig. H eine Schemazeichnung zur Veranschaui'ichung der Breiten- und AbstandsVerhältnisse der Trennplatten in Draufsicht.

Die dargestellte Gasreinigungsvorrichtung umfaßt einen Elektroabscheider 10, der in herkömmlicher Weise eine Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten, vertikalen Sammelelektroden 12 umfaßt, zwischen denen eine Mehrzahl von Reihen vertikaler Entladungselektroden 14 angeordnet ist. Im Betrieb des Abscheiders 10 strömt ein mit Schmutzpartikeln beladenes und zu reinigendes Gas im wesentlichen horizontal:durch den Abscheider 10i an die Entladungselektroden Ik ist eine hohe Spannung angelegt, während die Sammelek-troden 12 geerdet sind, woraus eine Koronaentladung resultiert, die ein Niederschlagen von im Bas vorhandenen Partikeln

909811/0898

-X-

2838158

an den Sammelelektroden 12 hervorruft, von denen das sich darauf abgesetzte Material durch die Tätigkeit eines (nicht dargestellten) Abklopfgerätes entfernt wird und in Trichter 13 fällt. Das gereinigte Gas wird alsdann in die Atmosphäre abgelassen. Der Abscheider 10 ist von gedrungener Bauweise und dabei relativ breit und niedrig. Zum Beispiel betragen die Höhe der Sammelelektroden 12 etwa 0,3 m bis 15 m, die Gesamtbreite des Abscheiders 10 (quer zur Richtung des Gasstromes gemessen) etwa 9 m bis 90 m und die Länge des Abscheiders in Richtung des Gasstromes etwa 2,7 m bis 22 in.

Eine horizontale Leitung 16 mit rechteckigem Querschnitt leitet das mit Pestpartikeln beladene, zu reinigende Schmutzgas zum Elektroabscheider 10. Das Gas in der Leitung 16 besteht z.B. aus schädliche Abgase enthaltender Luft aus einem Gebäude 19 mit einem Stahlerzeugungskonverter, von dem die Abgase entweichen. Die Leitung 16 ist auf dem Dach des Gebäudes angebracht_a während der Abscheider 10 ett/a in Dachhöhe auf einem gesonderten Gestell (Fig. Z) angebracht ist. Die Querschnittsfläche der Isitung 16 beträgt z.B„etwa 9m² bis i40 m².

Der Elektroabscheider 10 umfaßt Seitenwände 19 und ist durch vertikale Uhterteilungsglieder 17 in z.B. vier

909811/0898

- Ϊ1 -

2838153

gesonderte, gleichwertig ge, in Querrichtung miteinander fluchtende Abscheidungseinheiten 15 unterteilt, wobei je Einheit einen rechteckigen Einlaß 20 umfaßt, der sich in vertikaler Richtung über die volle Höhe der Leitung 16 erstreckt. Der Einlaß 20 ist in horizontaler Richtung langgestreckt, wobei seine Breite im wesentlichen 25% der Gesamtbreite des Abscheiders 10 beträgt. Jede Einheit umfaßt Trenneinrichtungen im Einlaß 20, bestehend aus einer geraden Reihe von in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordneten vertikalen, ebenen Trennblechen bzw. -platten 22, die planparallel zur Strömungsrichtung des Gases durch die Einheit 15 verlaufen. Die Trenneinrichtung umfaßt weiter zwischen den Trennblechen 22 und den Sammelektroden 12 eine gerad Reihe von in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordneten, vertikalen kreiszylindrischen Rohren 24. Der kreisförmige Querschnitt der Rohre 24 bildet eine Düse, um örtliche Veränderungen in der Gasgeschwindigkeit auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die beiden Reihen 22 und 2k sind zueinander parallel und rechtwinklig zur Richtung der Gasströmung durch die Einheit 15 angeordnet, und sowohl die Trennbleche 22 wie auch die Rohre 24 erstrecken sich über im wesentlichen die gesamte Höhe des Einlasses 20. Es ist jeweils ein Rohr 24 fluchtend mit jedem Trennblech 22, ein Rohr 2% mitten zwischen jedem Paar von Trennblechen_i22, ein Rohr 24 mitten zwischen jedem Unterteilungsglied 17 und dem

909811/0898

benachbarten Trennblech 22 und ein Rohr 2k mitten zwischen jeder Abscheiderseitenwand 19 und dem jeweils benachbarten Trennblech 22 angeordnet. Bei einer Abwandlung sind die Rohre halb zylindrisch, wobei die gekrümmten Bereich-in bezug auf den an den Rohren vorbeigerichteten Gasstrom vom sind. Jede Einheit 15 umfaßt einen nach oben gerichteten Auslaß 26 zum Entlassen von gereinigtem Gas in die Atmosphäre.

Die Leitung 16 ist in einem spitzen Winkel θ (Fig. 1) zur Gasströmungsrichtung durch die Einheiten 15 geneigt, und drei parallele ebene vertikale Leitbleche 28 sind in der Leitung 16 über deren volle. Höhe angeordnet um einen stromabwärts befindlichen Endbereich der Leitung 16 in vier gesonderte, parallele Leitungsbereiche 30, und zwar jeweils einen für jede Einheit 15, zu unterteilen. Jede Leitplatte 28 erstreckt sich von einer stromabwärts befindlichen Begrenzung eines Ein lasses 20 bis zu einer etwas stromaufwärts der Stromaufwärtsbegrenzung des Einlaßteils 20 liegenden Stelle. Jede Leitplatte 28 ist im spitzen Winkel θ geneigt.

Einander gegenüberliegende parallele Leitungswandbereiche 3^,35 sind entweder von einer Außenwand der Leitung 16 oder von einem Leitblech 28 gebildet. Bei jedem Einlaß 20 erstreckt sich ein erster Leitungswandbereich 3¹* zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung

909811/0898

2838158

des zugehörigen Einlasses 20, und ein zweiter Leitungswandbereich 35 erstreckt sich zu der stromabwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses 20. An jedem Wandbereich 35 angrenzend an den Einlaß 20 der entsprechenden Einheit 15 ist eine Staueinriehtung vorgesehen, die vier Vorsprünge 38 umfaßt. Diese ragen (wie in Fig. 1 gesehen) in typischer Weise um 4 bis 3055 des senkrechten AbStandes (d.h. des kleinsten Abstandes) zwischen die Wandbereiche 3*J und 35 vor. Die Vorsprünge 38 bilden sich vertikal erstreckende Glieder mit gleichseitigem dreieckigem Querschnitt, wobei die Grundlinie des Dreiecks auf dem Wandbereich 35 gelegen ist. Die Vorsprünge 38 erstrecken sich über die volle Höhe der Leitung l6 und sind in gleichmäßigem gegenseitigem Abstand und entlang dem Wandbereich 35 angeordnet, wobei sie innerhalb der geometrischen Projektion (in Draufsicht nach Fig. 1 gesehen) des Einlasses 20 auf dem Wandbereich 35 liegen. Die Vorsprünge sind zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses 20 hin als Gruppe b

Bündel' angeordnet, wobei sie am stromaufwärts befindlichen Ende der genannten geometrischen Projektion beginnen und an einer'Stelle enden, die nicht mehr als 50£ des AbStandes von dem stromaufwärts befindlichen Ende zu der stromabwärts befindlichen Begrenzung entlang dem zweiten Wandbereich 35 beträgt.

Im Betrieb der Vorrichtung wird mit Partikeln beladenes,

909811/0898

283815S

zu reinigendes Schmutzgas in Wirbelströmung durch die Leitung 16 zum Elektroabscheider 10 geleitet. Die Vorsprünge 38 dienen dazu, eine gleichmäßige Gasstromverteilung in horizontaler Richtung über den Einlaß 20 herbeizuführen, und die Trennplatten 22 und Rohre 24 bewirken die Aufrechterhaltung einer relativen Beständigkeit der Gasverteilung bis zu den Sammelektroden

Die lineare Geschwindigkeit des Gases in den Leitungsbereichen 30 beträgt z.B. 6 bis 2k m/sec.

Die Vorsprünge 38 haben dabei- die Wirkung, die Dicke der Wirbelzone der Gasgrenzschicht zu vergrößern, wodurch das Gas dann zu den stromaufwärts befindlichen Bereichen der Einlasse 20 gedrückt wird.

Der Winkel θ beträgt z.B. zumindest 60° und vorzugsweise 60° bis 85°, z.B. etwa 80°.

In jeder Einheit 15 beträgt der Abstand zwischen jedem Paar benachbarter Saramelelektroden 12 z.B. 250 bis 7OO njm, vorzugsweise ^50 bis 700 mm₉ oder statt dessen 250 bis 350 mm.

Bei dem dichteren Sammelektrodenabstand ist zwischen den Trennplatten 22 z_oB„ derselbe Abstand vorhanden wie zwischen den Sammelek= troden 12 _s d.h. ein Abstand von

909811/0898

250 bis 350 mm, wobei die Trennplatten 22 jedoch nicht mit den Sammelelektroden 12 fluchten müssen. Bei dem breiteren Sammelelektrodenabstand ist der Abstand der Trennplatten z.B. halb so groß wie derjenige der Sammelektroden 12, d.h. er beträgt 225 bis 350 mm, wobei die Trennplatten 22 jedoch wiederum nicht mit den Sammelelektroden 12 zu fluchten brauchen.

Der Abstand S (Fig. 4) zwischen benachbarten Trennplatten 22 kann zu deren Breite w, die einheitlich ist, in einem bestimmten Verhältnis stehen. So ist S z.B. nicht größer als 0,75 w und beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,5 w.

Das durch die Leitung 16 geleitete Gas hat z.B. einen Festpartikelgehalt von nicht mehr als 2000 mg/Nm , z.B. 80 bis 1200 mg/Nm^ und eine Festpartikel-Größenordnung von z.B. o,l bis 10 ^m. Das den Abscheider durch die Auslässe 26 verlassende Gas hat z.B. einen Festpartikelgehalt von nicht mehr als 120 mg/Nnr oder sogar weniger als 70 mg/Nm .

Die Gas temperatur an den Einlassen 20 ist z.B. nicht höher als 200 C, variiert jedoch bis zu diesem Wert erheblich, z.B. von 10°C aufwärts.

909811/0898

Die Gesamtmenge an vom Abscheider 10 behandeltem Gas beläuft sich auf z.B. bis zu 2 500 000 m^ pro Stunde und kann sogar höher Sein. Die dabei in der Vorrichtung herrschenden Gasdrücke liegen nicht wesentlich über dem Atmosphärendruck.

Die beschriebene Vorrichtung kann in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß der eingangs erwähnten Patentanmeldung P 27 45 784.7-23 Anwendung finden, indem z.B. der Abscheider 10 und die Leitung 16 den Abscheider und die Verbindungsleitung 62 gemäß der schwebenden Anmeldung ersetzen-.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Leitung 16 in einem Winkel von ä0° zur Richtung des Gasstromes durch die Einheiten 15 zum Elektroabscheider 10 führt. Dabei sind der Leitungsaußenwandberexch 35 und die Leitplatten 28 jedoch nach wie vor in einem Wink4l θ geneigt, wobei die Schrägstellung des Wandbereiches 35 bei.50 unmittelbar stromabwärts des stromaufwärts befindlichen Endes der stromaufwärts liegenden Einheit 15 beginnt. Im Falle der stromaufwärts befindlichen Einheit 15 liegt hierbei der erste Wandbereich 34 in einem Winkel von 9.0° zur Richtung des Gasstroms durch den Abscheider 10.

Θ09811/0 8 9

^ 47-

Leerseite

Claims

Busse & Busse

Dipl.-Ing. Dr. lur. V. Busse Dipl.-Ing. Dietrich Busse

LODGE-COTTRELL LIMITED

D-4 500 Osnabrück George Street Parade Groshandelsring 6 ■ Postfach 1226

Fernsprecher (0541) 586081 u. 586082

Birmingham B3 IQQ, England Telegramme: pa.gewar Osnabrück

30. August 1978 L/Ri

Patentansprüche:

Verfahren zum Verteilen eines Gasstromes entlang einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungsvorrichtung₅ dem zu behandelndes Gas in Wirbelströmung durch eine in einem Winkel zur Richtung der Gasströmung durch die Gasbehandlungsvorrichtung verlaufende Leitung zugeführt wird, wobei ein erster Leitungswandbereich sich zu einem stromaufwärts der Gasströmung durch die Leitung gelegenen Bereich des Einlasses und ein zweiter Leitungswandbereich sich in einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung zu einem Bereich des Einlasses erstreckt, der stromabwärts der Gasströmung durch die Leitung gelegen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung im Einlaßbereich für eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes gestaut wird.
2. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitu-ngswandbereich sich zu einer stromaufwärts der Gasströmung durch die Leitung befindlichen Begrenzung

2838158

des Einlasses und der zweite Leitungswandbereich sich zu einer stromabwärts zur Gasströmung durch die Leitung befindlichen Begrenzung des Einlasses erstreckt und die Stauung durch zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses hin als Gruppe angeordnete Vorsprünge herbeigeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung dreieckigen Querschnitt aufweist, wobei die Grundlinie des Dreiecks an dem zweiten Wandbereich liegt und sich jeder Vorsprung in Längsrichtung quer- zur Richtung des Gasstromes erstreckt.
h. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3₄ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge innerhalb der geometrischen Projektion des Einlasses auf den zweiten Wandbereich in der Strömungslinie des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung liegen.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom im Einlaßbereich aufgeteilt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gas gereinigt wird und das Gas einen

909811/0899

~³" 2838153

Festpartikelgehalt von nicht mehr als 2000 mg/Nm _ bei einem Festpartikelgrößeribereich von 0,1 bis 10 um hat.
7. Vorrichtung zum Verteilen eines Gasstromes entlang einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungs· vorrichtung mit einer Leitung, die Gas zum Einlaß leitet und in einem Winkel zur Strömungsrichtung des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung verläuft, wobei ein erster Leitungswandbereich sich zu einem stromaufwärts des Gasstroms durch die Leitung befindlichen Bereich des Einlasses und ein zweiter Leitungswandbereich sich im spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Gases zu einem stromabwärts des Gasstroms durch die Leitung befindlichen Bereich des Einlasses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staueinrichtung mit einer Mehrzahl von Vorsprängen (38) am zweiten Wandbereich (35) nahe dem Einlaß (20) für eine gleichmäßige. Verteilung des Gasstroms über den Einlaß vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitungswandbereich (3*0 sich zu einer stromaufwärts des Gasstroms durch die Leitung (16) befindlichen Begrenzung des Einlasses (20) und der zweite Leitungswandbereich (35) sich zu einer stromabwärts des Gasstroms durch die Leitung (16) befindlichen Begrenzung des Einlasses (20) erstreckt und die Vorsprünge (38)

909811/0898

■ * " 2838158

zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses (20) hin als Gruppe angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch geken zeichnet, daß jeder Vorsprung (38) dreickigen Querschnitt aufweist, die Grundlinie des Dreiecks an dem zweiten Wandbereich (35) liegt und jeder Vorsprung .(38) in.Längsrichtung quer zur Richtung des Gasstromes verläuft.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (38) innerhalb der geometrischen Projektion des Einlasses (20) auf den zweiten Wandbereich (35) in der Strömungslinie des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung (Io) liegen
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einlasses (20) eine Gasstromtrennvorrichtung (22,24) vorgeset ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine Mehrzahl von zur Richtung des Gasstroms durch die Gasbehandlungsvorrichtung (10) planparallelen, ebenen Trennplatten (22) und eine Mehrzahl von stromabwärts der Trennplatten angeordneten Gliedern^(24) zur Erzeugung eines Düseneffekts umfaßt»

909811/0898

2838153
13· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsvorrichtung (10) eine Gasreinigungsvorrichtung ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die GasreinigungsVorrichtung (10) aus einem Elektroabscheider mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten vertikalen Sammelelektroden (12) und einer Mehrzahl von zwischen den Sammelektroden (12) angeordneten Entladungselektroden (14) besteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) mit der Luft in einem Gebäude mit einem darin durchgeführten Industrieverfahren, von dem schädliche Abgase in die Luft in dem Gebäude entweichen können, in Verbindung steht und eine für ein Abführen der Luft aus dem Gebäude und Hindurchführen durch die Gasreinigungsvorrichtung (10) geeignete Anordnung besitzt.
16. Vorrichtung nach einem oder, mehreren der Ansprüche 7 bis 15, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Querrichtung miteinander fluchtenden benachbarten Einlassen (20) mit sich jeweils zu diesen erstreckenden ersten und zweiten Leitungswandbereichen (3¹*,

909811/0893