DE2931157C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Venturiwäscher bzw. -absorber.

Venturiwäscher haben gegenüber Füllkörperwäschern und ge­ genüber Sprühdüsenwäschern bei bestimmten Einsatzbedingun­ gen den Vorteil einer geringeren Wartungsempfindlichkeit und eines praktisch problemloseren Betriebes. Insbesondere bei der Behandlung von stark staubhaltiger Luft, oder bei Absorptionsvorgängen, die feste Reaktionsprodukte bilden, wie z. B. bei manchen Vorgängen einer Chemosorption sowie bei Wasch- und Absorptionsvorgängen, bei denen das Absor­ bens Belebtschlamm enthält, können bei Füllkörperwäschern und bei Sprühdüsenwäschern Wartungsprobleme und Funktions­ störungen auftreten. Bei Füllkörperwäschern können sich die relativ kleinen Zwischenräume innerhalb der Füllkör­ perschüttung verlegen; bei Biowäschern, bei denen das Ab­ sorbens Belebtschlamm enthält, bildet sich auf der Ober­ fläche der Füllkörper ein biologischer Rasen, der zu Brückenbildungen und zu teilweise völligem Zuwachsen der Hohlräume führen kann. Ein solcher Wäscher ist nicht nur in seiner Wirkung beeinträchtigt, sondern es treten auch übelriechende Faulungsvorgänge in dem zugewachsenen Teil des Füllkörpers auf, die das Reinigungsergebnis beein­ trächtigen. Auch bei stark staubhaltigen Gasen oder bei Chemosorption unter Bildung von festen Reaktionsproduk­ ten können sich die Hohlräume in der Füllkörperschüttung verlegen und ähnliche Folgeerscheinungen hervorrufen.

Sprühdüsenwäscher enthalten zwar auch Einbauten, die je­ doch weitmaschiger sind, weil sie lediglich die Funktion einer Strömungsgleichrichtung erfüllen sollen. Hier ist weniger die Gefahr eines Verstopfens oder Zuwachsens in­ nerhalb der Einbauten zu befürchten. Jedoch arbeiten Sprühdüsenwäscher mit relativ kleinen Öffnungen an den Sprühdüsen, um eine wirkungsvolle Flüssigkeitsversprü­ hung und somit einen guten Stoffaustausch zu bekommen. Demgemäß gehen bei den oben beispielsweise erwähnten An­ wendungsfällen Störungen an Sprühdüsenwäschern meist von den Sprühdüsen aus, die sich immer wieder verstopfen.

Bei Venturiwäschern wird ein inniger Stoffaustausch und eine gute Flüssigkeitsversprühung unter gleichzeitiger An­ wendung relativ großer Flüssigkeitsaustrittsöffnungen er­ reicht. Venturiwäscher bieten daher bei der Anwendung von Waschflüssigkeiten bzw. Absorbentien mit suspendierten Stoffen weniger Schwierigkeiten der oben genannten Art. Nachteilig an den Venturiwäschern herkömmlicher Bauart ist jedoch, daß sie relativ groß bauen, einen hohen apparati­ ven Aufwand und Platzbedarf erforderlich machen und - zu­ mindest bei der Hintereinanderschaltung von mehreren Ventu­ riwäschern - hohe Energiekosten für den Gasdurchsatz verursa­ chen.

Die GB-PS 7 34 185 beschreibt einen Wäscher ohne Venturieffekt, bei dem ein Flüssigkeitsfilm über treppenartigen Stufen herabrinnt. Aus der DE-AS 28 31 638 und dem DE-GM 76 00 732 gehen einstufige Wäscher mit vertikalem Venturigittern hervor.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mehrstufigen Venturiwä­ scher bzw. -absorber anzugeben, der auf kleinem Raum viele Venturieinkehlungen baulich unterzubringen gestattet, der einfach im Aufbau und dementsprechend billig in der An­ schaffung und Wartung und der überdies vergleichsweise geringe Energiekosten gasseitig verursacht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der Übereinanderanordnung von meh­ reren Kanalabschnitten, in denen gewissermaßen eine trep­ penförmige Seenplatte aufgestaut ist, können hintereinander sehr viele Venturieinkehlungen gebildet werden, wobei die Flüssigkeitsaufstauungen selber zum einem mit zu der Ein­ kehlung beitragen und zum anderen als Reservoir zur flüs­ sigkeitsseitigen Speisung der Venturizerstäubung dienen. Wenn mehrere übereinander angeordnete Kanalabschnitte zu völlig getrennten Kanälen gehören, so kann ein Kreuzstrom­ wäscher bzw. -absorber gebildet werden. Wenn jedoch die übereinanderliegenden Kanalabschnitte aufgrund einer - kreis­ runden oder flachen - gewundenen Anordnung der Kanalab­ schnitte zu einem einzigen zusammenhängend durchlaufenden Kanal verbunden sind, so wird auf diese Weise ein Gegen­ stromwäscher bzw. -absorber gebildet.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sowie weitere Vorteile können den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden Beschreibung verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungs­ beispiele entnommen werden; dabei zeigt

Fig. 1 einen flach abgewickelten Vertikalschnitt durch mehrere Kanalabschnitte für ein er­ stes Ausführungsbeispiel eines Venturiwä­ schers nach der Erfindung, bei dem in den Kanälen Flüssigkeitstaschen durch zusätz­ liche Wehrbleche aufgestaut sind,

Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 in einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem Flüssigkeitsvolumina durch einen zickzack­ förmigen Verlauf des Bodenblechs der Ka­ nalabschnitte gebildet sind,

Fig. 3 einen weiteren ähnlichen Schnitt wie in Fig. 1 bei einem weiteren Ausführungsbei­ spiel mit einem wellenförmigen Verlauf der Bodenbleche,

Fig. 4 eine schematische Grundrißdarstellung einer größeren Einheit eines Venturiwä­ schers bzw. -absorbers nach der Erfindung, der aus mehreren flachen Waschturmelemen­ ten baulich vereinigt ist und

Fig. 5 und 6 Aufriß (teilweise, Fig. 5) und Grundiß (Fig. 6) eines runden Waschturmes, bei dem ein Kanal entsprechend Fig. 1 wendeltrep­ penartig gewunden angeordnet ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten abgewickelten Vertikal­ schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines mehrstu­ figen Venturiwäschers nach der Erfindung sind mehrere ge­ neigte Kanalabschnitte 1 parallel übereinanderliegend ange­ ordnet. Sie grenzen unmittelbar Wand an Wand vertikal an­ einander, wobei das Bodenblech 6 des jeweils oberen Kanals zugleich den Kanaldeckel für den darunterliegenden Kanal bildet. Zur besseren Orientierung ist die vertikale Rich­ tung mittels einer strichpunktierten Linie 2 eingezeich­ net. Die Kanäle werden aufsteigend von dem zu reinigenden Gas durchströmt (Strömungspfeile 3), wohingegen die Wasch­ flüssigkeit bzw. das Absorbens im Gegenstrom in den als Gerinne benutzten Kanälen von oben nach unten hindurch­ rinnt (Fließrichtungspfeil 4). Auf der Bodenfläche 5 sind in den Kanälen bzw. Kanalabschnitten im Abstand hinterein­ ander mehrere Wehrbleche 9 angeordnet, die in Strömungs­ richtung 3 des Gases nach hinten geneigt sind. Durch die Wehrbleche werden auf den Böden taschenförmige Staubecken gebildet, in denen sich ein Flüssigkeitsvolumen 15 auf­ staut; die Aufstauung kann bis zur obersten Wehrkante 12 erfolgen; das aufgestaute Flüssigkeitsvolumen hat dann einen etwa stumpfwinklig dreieckigen Querschnitt. In die­ ser Form stellt das aufgestaute Flüssigkeitsvolumen bzw. das Wehrblech 9 eine Einschnürung gegenüber dem mittleren Kanalquerschnitt mit der Höhe h dar. Die solcherart gebil­ dete sanfte und strömungsgünstige Kanaleinschnürung dient als Einkehlung zur Erzielung eines Venturieffektes. Durch die Beschleunigung des Gases an der engsten Stelle der Einschnürung und durch die damit bewirkte Druckabsenkung in der Gasströmung wird Flüssigkeit aus den anstehenden Flüssigkeitsspiegeln bzw. Durchtrittsöffnungen herausge­ rissen und in der Gasströmung fein zerstäubt. Um die Zer­ stäubung nicht nur aus der Oberfläche des angestauten Flüssigkeitsvolumens 15 zu speisen, ist mittels einer an der engsten Stelle der Einschnürung befindlichen Durchtritts­ öffnung 17 auch das angestaute Flüssigkeitsvolumen des je­ weils nach oben benachbarten Kanalabschnittes angezapft. Um in den aufgestauten Flüssigkeitstaschen keine sich mit Sedi­ menten auffüllenden toten Zonen zu bilden, ist die tiefste Stelle 16 einer jeden aufgestauten Flüssigkeitstasche derart angeordnet, daß sie stets im Bereich der Durchtrittsöffnungen 17, d. h. im Bereich der engsten Stelle der Venturieinkehlung des darunter befindlichen Kanalabschnittes zu liegen kommt. Die Durchtrittsöffnungen sind so groß, daß Verstopfungen durch suspendierte Stoffe, Schlammflocken od. dgl. in der Wasch- bzw. Absorberflüssigkeit nicht zu befürchten sind. Beim Betrieb bildet sich im Bereich der Durchtrittsöffnungen ein Sprühkegel 18 mit feinzerstäubten Tröpfchen aus, der einen guten Stoffübergang gewährleistet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen runden Waschturm, bei dem ein einziger durchlaufender Kanal wendeltreppenartig oder schraubenlinienförmig um ein Kernrohr 21 herum angeordnet ist und bei dem die Kanalabschnitte nach außen durch ein Mantelrohr 22 geschlossen sind. Der Kanal selbst ist nach dem Vorbild der Fig. 1 mit Wehrblechen und taschenförmig aufgestauten Flüssigkeitsvolumina ausgebildet. Dank der Ver­ einigung der einzelnen Kanalabschnitte aufgrund ihrer gewun­ denen Anordnung zu einem einzigen durchlaufenden Kanal wird ein Gegenstromwäscher in Form eines runden Turmes 20 gebildet, bei dem unten das zu reinigende Rohgas eintritt und mit dem bereits sehr stark schmutzbeladenen Absorbens in Kontakt kommt. An der obersten Stelle des Waschturmes kommt noch ein Stoffaustausch zwischen weitgehend gereinigtem Gas und fri­ schem aufnahmefähigem Absorbens zustande. Auf diese Weise wird nach dem bekannten Gegenstromprinzip ein sehr gutes Reinigungsergebnis erzielt.

Auf die geschilderte Weise wird ein feststoffunempfindli­ cher Gegenstromabsorber geschaffen; und zwar kann durch die wiederholte Anordnung der Venturieinschnürungen auf schmutzempfindliche Einbauten verzichtet werden. Gleich­ zeitig werden Kurzschlußströmungen, wie sie in Füllkörper­ wäschern oder in Sprühdüsenwäschern auftreten können, zwangsweise vermieden. Die Anwendung des Venturiprinzips erfordert zwar gasseitig relativ hohe Strömungsgeschwin­ digkeiten; dieses ist jedoch andererseits auch ein Vorteil, weil dieses insbesondere zusammen mit der Erfindung zu einer sehr kompakten Absorberbauweise führt. Außer einer günstigen Wartung sind daher bei einem erfindungsgemäßen Wäscher auch die Investitionskosten niedrig. Aufgrund einer mehrfachen Hintereinanderanordnung von Venturieinschnürun­ gen können mehrere Gleichgewichtsstufen auf engstem Raume untergebracht werden. Die Vielzahl der Venturieinschnürun­ gen verursacht jedoch gasseitig nicht einen entsprechend hohen Energieaufwand, weil das Gas nach jeder Einschnürung strömungsgünstig und energiesparend wieder verzögert und ein entsprechender statischer Druck wieder aufgebaut wer­ den kann, der zu einer erneuten Beschleunigung des Gases mit ausgenutzt werden kann. Trotz der Vielzahl von Ventu­ rieinschnürungen kommt also der Venturiwäscher bzw. -ab­ sorber nach der Erfindung mit vergleichsweise relativ niedrigen Energiekosten gasseitig aus. Es wird daher alles in allem ein wartungsunempfindlicher kompakter jedoch im Reinigungsergebnis sehr wirksamer und energiesparender Wä­ scher bzw. Absorber geschaffen. Der Absorber kann im übri­ gen auch ohne vorgeschaltete Entstaubungsstufe stark staub­ haltige Luft verarbeiten.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind mehrere Kanal­ abschnitte 1′ durch zickzackförmig gebogene Bodenbleche 7 gebildet. Dadurch sind auf der Bodenfläche 5′ mehrere damm­ artige Erhebungen 9′ mit dazwischenliegenden Einsenkungen 11 gebildet. Der oberste Punkt 13 einer jeden dammartigen Erhebung liegt in Vertikalrichtung jeweils der tiefsten Stelle 16 in der Einsenkung 11 gegenüber. Dadurch ist nicht nur bodenseitig eine Einkehlung, sondern auch von der Ka­ naldecke her eine Einschnürung vorhanden, die den mittle­ ren Kanalquerschnitt mit der Vertikalertreckung h kräf­ tig im Sinne einer Venturieinkehlung einschnürt. Im Bereich der tiefsten Stelle 16 der aufgestauten Flüssigkeitsvolumi­ na 15 ist jeweils wiederum eine Durchtrittsöffnung 17 vor­ gesehen, aus der aufgrund der gasseitigen Druckverhältnisse in der engsten Stelle der Venturieinkehlung ein Sprühkegel 18 austritt. Die Ausgestaltung nach Fig. 2 hat gegenüber einer solchen nach Fig. 1 den Vorteil eines einfacheren Auf­ baues, weil die Bodenwandung 7 lediglich aus einem durchge­ henden einteiligen zickzackförmig gebogenen Blechstreifen gebildet sein kann.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung einer Ausgestaltung nach Fig. 2 gezeigt. Und zwar sind die dort gezeigten Kanalabschnitte 1′′ durch ein gewelltes Bodenblech 8 gebildet, in dem damm­ artige Erhebungen 9′′ und Einsenkungen 11′ vorhanden sind, in denen bzw. hinter denen sich ein Flüssigkeitsvolumen 15 aufstauen kann. Im übrigen stimmt aber das Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 3 weitgehend mit dem nach Fig. 2 überein.

Fig. 4 zeigt schließlich, wie abweichend von der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Rundbauweise für einen Waschturm die ge­ zeigten Kanäle bzw. Kanalabschnitte auch in einer Flachbau­ weise zu einem einheitlich durchlaufenden Kanal gewunden werden können, so daß ein solcher Waschturm nach dem Gegen­ stromprinzip betrieben werden kann. Und zwar ist der Kanal bzw. dessen Bodenblech nach Art einer flachgedrückten Schraubenfeder um ein Kernblech 27 herumgewunden. Im Be­ reich der Umkehrstellen sind halbzylindrische Umlenkble­ che 28 vorgesehen, die eine strömungsgünstige Umlenkung des Gases bewirken. Auch im Bereich der Umlenkung können zur Verbesserung der Raumausnutzung Wehre oder dammartige Erhebungen in oder an dem Bodenblech angeordnet sein. Ein solcher im wesentlichen rechteckförmiger Waschturm kann - wie in Fig. 4 gezeigt - mit mehreren anderen gleichen Waschtürmen als Waschturmelemente 25 zu einer größeren Einheit baulich vereinigt sein. Hierbei wird abwechselnd ein Waschturmelement, bei dem der Kanal in der einen Richtung um das Kernblech herumgewunden ist, mit einem anderen Wasch­ turmelement an der Flachseite zusammengefügt, bei dem der Kanal in der anderen Richtung um das Kernblech herumgewun­ den ist. Dadurch verlaufen an der zusammengefügten Flach­ seite 26 die Kanäle bzw. Kanalabschnitte zueinander paral­ lel. Es kann dann in diesem Bereich auf eine trennende Zwi­ schenwand verzichtet werden, wodurch eine Vereinfachung er­ zielt werden kann.

Claims (5)

1. Mehrstufiger Venturiwäscher bzw. -absorber, gekennzeichnet durch die Kombination folgen­ der Merkmale:

• a) es sind mehrere geschlossene, im Querschnitt rechteckige, vertikal unmittelbar übereinander liegende, zur Horizon­ talrichtung geneigte, vom zu reinigenden Gas aufsteigend durchströmte Kanäle bzw. Ka­ nalabschnitte (1, 1′, 1′′) mit einer Hauptgasdurchströmungsrichtung (3) parallel übereinander als Gerinne für Wasch- bzw. Absorberflüssigkeit (Strömungs­ pfeil 4) angeordnet, wobei die Bodenwandung (6, 7, 8) des einen Kanales bzw. Kanalabschnittes (1, 1′, 1′′) zu­ gleich die Deckenwandung des nach unten benachbarten Ka­ nales bzw. Kanalabschnittes (1, 1′, 1′′) darstellt;
• b) auf den Bodenwandungen (6, 7, 8) sind im Abstand hinter­ einander mehrere gegenüber der Vertikalen (2) und der Hauptgasdurch­ strömungsrichtung (3) geneigte Wehre (9) angeordnet oder aufgrund eines wellenartigen oder zick-zack-förmigen Ver­ laufes der Bodenwandung (8, 7) dammartige Erhebungen (9′, 9′′) gebildet, die den lichten Querschnitt der Kanäle (1, 1′, 1′′) nur teilweise ausfüllen, wobei die Wehre (9) bzw. dammartigen Erhebungen (9, 9′′) und die von ihnen in den Kanälen bzw. Kanalabschnitten (1, 1′, 1′′) aufgestau­ ten Flüssigkeitstaschen (15) als Venturi-Einkehlungen dienen;
• c) etwa vertikal oberhalb der engsten Stelle (12, 13) eines jedes Wehres (9) bzw. dammartigen Erhebung (9′, 9′′) sind in der Bodenwandung (6, 7, 8) des jeweils nach oben be­ nachbarten Kanales (1, 1′, 1′′) Durchtrittsöffnungen (17) für Wasch- bzw. Absorberflüssigkeit angeordnet, die un­ mittelbar in die tiefste Stelle der jeweils nach oben benachbarten aufgestauten Flüssigkeitstasche (15) münden;
• d) die Wehre (9) bzw. dammartigen Erhebungen (9′, 9′′) von zwei vertikal benachbarten Kanälen (1, 1′, 1′′) sind in Gasdurchströmungsrichtung (3) derart relativ zueinander angeordnet, daß die für den Kanalquerschnitt engste Stelle (12) eines jeden Wehres (9) bzw. dammartigen Er­ hebung (9′, 9′′) des unteren Kanales (1, 1′, 1′′) etwa la­ gegleich ist mit jeweils der tiefsten Stelle (16) einer aufgestauten Flüssigkeitstasche (15) in dem oberen Kanal.

2. Venturiwäscher bzw. -absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger durchlaufender Kanal (1) schraubenlinienförmig nach Art einer Wendeltreppe gewunden ist und auf diese Weise in einem runden Waschturm vertikal zueinander be­ nachbarte Kanalabschnitte bildet.

3. Venturiwäscher bzw. -absorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger durchlaufender Kanal nach Art einer flachge­ drückten Schraubenfeder zickzackförmig um ein vertikales Kernblech od. dgl. (27) herumgelegt ist und auf diese Weise in einem rechteckigen Waschturm vertikal zueinan­ der benachbarte Kanalabschnitte bildet.

4. Venturiwäscher bzw. -absorber nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Waschtürme mit gegensinnig zueinander gewundenen Kanä­ len (1, 1′, 1′′) als Waschturmelemente (25) zu einer größeren Einheit baulich vereinigt sind, wobei abwech­ selnd ein Waschturmelement (25) mit einem in der einen Richtung gewundenen Kanal (1, 1′, 1′′) und ein Wasch­ turmelement (25) mit einem in der anderen Richtung ge­ wundenen Kanal mit den Flachseiten (26) zusammengefügt sind.

5. Venturiwäscher bzw. -absorber nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß an den zusammengefügten Flachseiten (26) der Waschturmelemente (25) die parallellaufenden Kanalabschnitte (1, 1′, 1′′) unterschiedlicher Waschturmelemente (25) ohne trennende Zwischenwand ineinander übergehen.