DE2838159C2

DE2838159C2 - Vorrichtung zum Verteilen eines Gasstromes entlang einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2838159C2
Application number: DE2838159A
Authority: DE
Inventors: John Gordon Hall Green Birmingham Wyatt
Original assignee: LODGE-COTTRELL Ltd BIRMINGHAM WARWICKSHIRE GB; Lodge Cottrell Ltd Birmingham Warwickshire
Current assignee: WLTD Ltd
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-01
Publication date: 1982-09-02
Also published as: NL7808357A; IT1098425B; FR2402094B1; AU506888B1; IT7827215A0; FR2402094A1; IN148204B; GB1603107A; US4213766A; DE2838159A1; CA1104069A; JPS5447176A; LU80126A1; BE869845A; ZA784413B; ES473129A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verteilen eines Gasstromes entlang einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei verschiedenen Anlagen zum Behandeln von Gas ist es zuweilen notwendig, das Gas einer Behandlungsvorrichtung im Winkel zur Strömurigsrichtung des Gase, durch die Gasbchandlungsvorriehtung zuzufüii ι cn, und ,war z. B. wegen der räumlichen Verhältnisse oder aus Gründen der Materialersparnis. Bei vielen

solcher Gasbehandlungsanlagen ist es wichtig, daß das zu behandelnde Gas einigermaßen gleichmäßig entlang einem Einlaß der Gasbehamdlungsvorrichtung verteilt wird, damit die Gasbehandlung mit optimalem Nutzeffekt durchgeführt werden kar.ii. 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 ίο Gasbehandlungsvorrichtung umgeht, die sich stromaufwärts des Gasstromes zum Einlaß hin befinden.

Ein spezielles, wenn auch nicht ausschließliches Beispiel für eine einschlägige Gasbehandlung ist eine Gasreinigung, ζ. 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 Schmutzpartikeln beladene, zu reinigende Gas wird 2. B. aus einem Gebäude abgeführt, in dem industrielle Verfahren, z. B. metallurgische Vorgänge, wie Sauerstoff-Stahlgewinnung, Lichtbogen-Stahlschmelzung, Nichteisengewinnung, Eisen- und Nichteisen-Gieß- und Schmelzvorgänge, durchgeführt werden. Naturgemäß sind üblicherweise Vorkehrungen für da·; Auffangen und Reinigen des von dem indunriellen 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 45 784.7-23 verwiesen, auf deren Gesamtoffenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

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

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Umlenken und gleichmäßigen Verteilen eines strömenden Mediums bei der Einführung in eine Gasbehandlungseinrichtung (DE-PS 10 08 068) ist in einem dem Einlaßbereich der Gasbehandlungseinrichtung benachbarten Bereich eine Ausbuchtung am Ende eines Zuflußkanals für das gasförmige Medium vorgesehen, die eine Einschnürung des Kanalquerschnitts und damit eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit nach Art eines Ventunrohres herbeiführt. Dabei sind ferner vor dem Einlaß der Gasbehandlungseinrichtung vorgesehene Umlenkflächen abgerundet und der Winkel der Austrittstangenten der Umlenkflächen kleiner als der gewünschte Umlenkwinkel gewählt, um durch diese Maßnahmen insgesamt Widerstände bei der Umlenkung des strömenden Mediums im Interesse einer gleichmäßigen Strömungsverteilung des Gases herabzusetzen. Dementsprechend ist auch die dem Einlaß der Gasbchandlungseinrichtung benachbarte Wandausbuchtung bzw. Einschnürung des Zuflußkanals mit sanften Übergängen ausgeführt. Diese sanften Profilgebungen bewirken jedoch, daß Schichtbildungen von im Gasstrom insbesondere enthaltenen Schmutzpartikeln aufrechterhalten werden und keine Verteilung erfahren, wie sie fur eine wrk^am'.' Behand^;u,ig in der Gasbehf rOlungsemnehtiiü;/ winschensv'.'crt wäre.

Der Erfindung lieg! die Aufgabe .aiszru.iJ.:. ein:. Vorrichtung zum Verteilen eines Gassüor;v:s cri^nnj

einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mittels welcher eine sehr gleichmäßige Verteilung insbesondere eines Schmutzpartikel enthaltenden Gasstromes entlang dem Einlaß der Gasbehandlungseinrichtung bei zugleich entsprechend gleichmäßiger Verteilung der im Gasstrom enthaltenen Schmutzpartikel erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Staueinrichtung mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen am zweiten Wandbereich nahe dem Einlaß für eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes über den Einlaß vorgesehen ist

Bei dieser Ausgestaltung hat der Stauvorgang, den die Gasströmung im Emlaßbereicb der Gasbehandlungsvorrichtung erfährt, die Wirkung, daß die Dicke der Wirbelzone der Gasgrenzschicht vergrößert wird, wodurch das Gas zu dem stromaufwärts befindlichen Bereich des Einlasses gedruckt wird. Hierdurch wird nicht nur eine gleichmäßige Gasstromverteilung erreicht, sondern es hat sich auch gezeigt, daß die gleichmäßige Verteilung von im Gasstrom enthaltenen Schmutzpartikeln erhalten bleibt, was für eine wirksame anschließende Behandlung des staubbeladenen Gases wesentlich ist. Etwa vorhandene Schichtbildungen der Partikel im Gasstrom erfahren an den Vorsprüngen der Stauvorrichtung eine wirksame Verwirbelung im Interesse ihrer gleichmäßigen Verteilung.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorsprünge zur stromaufwärts befindlichen so Begrenzung des Einlasses hin als Gruppe angeordnet, wobei die Ausgestaltung der Vorsprünge derart vorgenommen sein kann, daß jeder Vorsprung dreieckigen Querschnitt aufweist, die Grundlinie des Dreieckes an dem zweiten Wandbereich liegt und jeder Vorsprung in Längsrichtung quer zur Richtung des Gasstromes verläuft.

Im Zusammenhang mit der Förderung von Strömungsmedien durch Leitungen sind zwar schon dreieckige Querschnitte in Leitungswandbereichen bekanntgeworden, jedoch handelt es sich hierbei um eine besondere Ausgestaltung von Rohrkrümmern, durch die keine gleichmäßige Verteilung oder Verwirbelung des Strömungsmediums einschließlich in diesem etwa enthaltener Partikel herbeigeführt wird, sondern senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums angeordnete Prallflächen geschaffen werden, die einem vorzeitigen Verschleiß des Rohrkrümmers entgegenwirken sollen (GB-PS 12 22044).

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

In der nachstehenden Beschreibung sind in Verbindung mit der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Gasreinigungsvorrichtung.

F i g. 2 die Gasreinigungsvorrichtung in Seitenansicht, F i g. 3 eine Draufsicht einer abgewandelten Gasreinigungsvorrichtung und

F i g. 4 eine Schemazeichnung zur Veranschaulichung der Breiten- und Abstandsverhältnisse der Trennplatten in Draufsicht.

Die dargestellte Gasreinigungsvorrichtung umfaß' einer, 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 10; an die Entladungselektroden 14 ist eine hohe Spannung angelegt, während die Sammelelektroden 12 geerdet sind, woraus eine Koronaentladung resultiert, die ein Niederschlagen von im Gas vorhandenen Partikeln 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 m.

Eine horizontale Leitung 16 mit rechteckigem Querschnitt lei'et das mit Festpartikeln beladene, zu reinigende Schmutzgas zum Elektroabscheider 10. Das Gas in der Leitung 16 besteht z. B. aus schädliche Abgase enthaltender Luft aus einem Gebäude 9 mit einem Stahlerzeugungskonverter, von dem die Abgase entweichen. Die Leitung 16 ist auf dem Dach des Gebäudes angebracht, während der Abscheider 10 etwa in Dachhöhe auf einem gesonderten Gestell (Fig.2) angebracht ist. Die Querschnittsfläche der Leitung 16 beträgt z. B. etwa 9 m²bis 140 m².

Der Elektroabscheider 10 umfaßt Seitenwände 19 und ist durch vertikale Unterteilungsglieder 17 in z. B. vier gesonderte, gleichwertige, in Querrichtung miteinander fluchtende Abscheidungseinheiten 15 unterteilt, wobei jede 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 Sammelelektroden 12 eine gerade 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 24 sind zueinander parallel und rechtwinklig zur Richtung der Gasströmung durch die Einheit 15 angeordnet, und sowohl die Trennbleche 22 wie auch die Rohre 24 erstrecker, sich über im wesentlichen die gesamte Höhe des Einlasses 20. Es ist jeweils ein Rohr 24 fluchtend mit jedem Trennblech 22, ein Rohr 24 mitten zwischen jedem Paar von Trennblechen 22, ein Rohr 24 mitten wischen jedem Unterteilungsglied 17 und dem benachbarten Trennblech 22 und ein Rohr 24 mitten zwischen jeder Abscheiderseitenwand 19 und dem jeweils benachbarten Trennblech 22 angeordnet. Bei einer Abwandlung sinH die Rohre halbzylindrisch, wobei die gekrümmten Bereiche in bezug auf den an den Rohren vorbeigetichteten Gasstrom vorn sind. Jede Einheit (5 umfaßt einen nach oben Gerichteten Auslaß 26 zum Fntlasscn von

gereinigtem Gas in die Atmosphäre.

Die Leitung 16 ist in einem spitzen Winkel Θ (F i g. 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 Einlasses 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 34,35 sind entweder von einer Außenwand der Leitung 16 oder von einem Leitblech 28 gebildet. Bei jedem Einlaß 20 erstreckt sich ein erster Leitungswandbereich 34 zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung 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 Staueinrichtung vorgesehen, die vier Vorsprünge 38 umfaßt. Diese ragen (wie in F i g. 1 gesehen) in typischer Weise um 4 bis 30% des senkrechten Abstandes (d. h. des kleinsten Abstandes) zwischen die Wandbereiche 34 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 16 und sind in gleichmäßigem gegenseitigem Abstand und entlang dem Wandbereich 35 angeordnet, wobei sie innerhalb der geometrischen Projektion (in Draufsicht nach F i g. 1 gesehen) des Einlasses 20 auf dem Wandbereich 35 liegen. Die Vorsprünge sind zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses 20 hin als Gruppe bzw. 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, 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 ..'en Sammelelektroden 12.

Die lineare Geschwindigkeit des Gases in den Leitungsbereichen 30 beträgt z. B. 6 bis 24 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 Sammelelektroden 12 z. B. 250 bis 700 mm, vorzugsweise 450 bis 7öö mm, oder statt dessen 250 bis 350 mm.

Bei dem dichteren Sammelelektrodenabstand ist zwischen den Trennplatten 22 z. B. derselbe Abstand vorhanden wie zwischen den Sammelelektroden 12, d. h. ein Abstand von 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 Sammelelektroden 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 Sz-B. nicht größer als 0,75 w und beträgt vorzugsweise nicht mehr als 0,5 w.

Die F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Leitung 16 in einem Winkel von 90° zur Richtung des Gasstromes durch die Einheiten 15 zum Elektroabscheider 10 führt. Dabei sind der Leitungsaußenwandbereich 35 und die Leitplatten 28 jedoch nach wie vor in einem Winkel 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 90° zur Richtung des Gasstroms durch den Abscheider 10.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verteilen eines Gasstromes entlang einem langgestreckten Einlaß einer Gasbehandlungsvorrichtung 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 von der stromaufwärts des Gasstroms durch die Leitung befindlichen Begrenzung des Einlasses aus stromaufwärts erstreckt und ein zweiter Leitungswandbereich sich im spitzen Winkel zur Strömungsrichtung des Gases durch die Behandlungsstation von der stromabwärts des Gasstromes durch die Leitung befindlichen Begrenzung des Einlasses aus stromaufwärts erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Staueinrichtung mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (38) am zweiten War.db-:reich (35) nahe dem ninlaß (20) für eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes über den Einlaß vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (38) zur stromaufwärts befindlichen Begrenzung des Einlasses (20) hin als Gruppe angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (38) dreieckigen Querschnitt aufweist, die Grundlinie des Dreiecks an dem zweiten Wandbereich (35) liegt und jeder Vorsprung (38) in Längsrichtung quer zur Richtung des Gasstromes verläuft.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (38) innerhalb der geometrischen Projektion des Einlasses (20) auf den zweiten Wandbereich (35) in der Sirömungslinie des Gases durch die Gasbehandlungsvorrichtung (10) liegen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einlasses (20) eine Gasstromtrennvorrichtung (22,24) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, 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.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Querrichtung miteinander fluchtenden benachbarten Einlassen (20) mit sich jeweils zu diesen erstreckenden ersten und zweiten Leitungswandbereichen (34,35).