DE3245632A1

DE3245632A1 - Entnahmevorrichtung zum ueberwachen von schornsteingasen

Info

Publication number: DE3245632A1
Application number: DE19823245632
Authority: DE
Inventors: Richard Dane 24901 Lewisburg Va. Wood
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1983-06-30
Also published as: GB2112133A; US4379412A; NL8204922A; GB2112133B; JPS58111739A

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Entnahmevorrichtungen für Industriegas und im speziellen eine verbesserte Entnahmevorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem Industriegasstrom.

US-PS 4 161 883 zeigt eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem teilchenreichen Gasstrom. Die Vorrichtung weist ein Trägheitsfilter auf, das eine poröse Hülse aus Sintermetall umfaßt, durch die ein von einem Ejektor induzierter Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit fließt. Die poröse Hülse ist von einem Zylinder größeren Durchmessers umgeben, aus dem Gasproben zur Analyse entnommen werden. Die entnommenen Gasproben sind teilchenfrei, da Feststoffe, die vom mit hoher Geschwindigkeit durch die Fil terhülse fließenden Strom mitgeführt werden, ein hohes Moment besitzen, und da die Gasprobe rechtwinklig zum axialen Strom mit einer relativ geringen Geschwindigkeit entnommen wird, um das Moment der Teilchen nicht wesentlich zu ändern

Es hat sich jedoch gezeigt, daß in gewissen Fällen, bei denen Schornsteingase sehr hoher Temperatur und hohe Konzentrationen korrosiver Dämpfe auftreten, die Entnahmevorrichtung der US-PS 4 161 883 bald versagt. Sowohl die Filterhülse als auch der Ejektor werden von den Korrosionsstof fen in den Gasen angegriffen, und die Zerstörung dieser Ele mente wird durch das große anfallende Gasvolumen und die hohe Arbeitstemperatur beschleunigt. Obzwar in dieser Vorrichtung durch Vorfiltrierung des Stroms ein Verstopfen der Filterhülse herabgesetzt ist und das Vorfilter durch einen periodischen Rückblasvorgang gereinigt wird, wird die Filterhülse nicht durch Rückblasen gereinigt. Die Vorrichtung muß deshalb von Zeit zu Zeit zerlegt werden, um die Filter-

hülse zu reinigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine

Entnahmevorrichtung zum überwachen von Schornsteingasen zu schaffen, die widerstandsfähig genug ist, um fortgesetzt einen hochkorrosiven Gasstrom hoher Temperatur aushalten zu können. Weiters soll eine korrosions- und temperaturbeständige Entnahmevorrichtung für Schornsteingas geschaffen werden, die die Entnahme von teilchenfreien Gasproben zur Analyse ermöglicht. Außerdem soll eine korrosions- und temperaturbeständige Entnahmevorrichtung für Schornsteingas geschaffen werden, die ein Trägheitsfilter für Feststoffe mit einer Einrichtung aufweist, durch die das Filter durch Rückblasen periodisch gereinigt werden kann.

Die Erfindung umfaßt eine Entnahmevorrichtung für Schornsteingas, in der ein Trägheitsfilter mit einem Ejektor/Rückblas-Ventil kombiniert ist, das eine Gasströmung hoher Geschwindigkeit durch das Filter erzeugt und das eine Einrichtung zur periodischen Reinigung des Filters von haften gebliebenen Stoffen durch Umkehr der Strömung durch das Filter aufweist. Die schädliche Wirkung korrosiver Gase und hoher Temperatur werden dadurch beseitigt, daß alle dem zerstörerischen Gasstrom ausgesetzten Teile aus korrosions- und temperaturbeständigem Keramikmaterial hergestellt sind.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Querschnitt der Entnahmevorrichtung ;

Fig. 2 eine Draufsicht des Einlaßabschnitts des FiI-

ters der Vorrichtung;

Fig. 3 eine Draufsicht des Ejektor/Rückspül-Ventils

der Vorrichtung; und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Flg.T.

Gemäß Fig. 1 weist die Entnahmevorrichtung ein Keramikrohr 10 auf, das am vorderen Ende durch einen ,einzementierten Keramikverschluß 11 verschlossen ist» Das Rohr 10 ist an

einem Befestigungsflansch 12 befestigt, der aus zwei halbkreisförmigen Scheiben gebildet ist, die durch Bolzen 13 zusammengehalten werden, wobei das Rohr 10 in der Mitte verläuft. Eine Dichtung 14 umgibt das Rohr 10 und bildet mit dem Flansch 12 eine gasdichte nachgiebige Abdichtung. Der Flansch 12 ist mittels Bolzen in einem Spalt im Schornstein positioniert, so daß das vordere Ende des Rohrs 10, das den Verschluß 11 aufweist, in den Gasstrom ragt. Das hintere Ende des Rohrs 10, das sich außerhalb der Schornsteinwand befindet, ist durch einen im Gleitsitz eingestzten flanschartigen Keramikverschluß 15 verschlossen. Die Verschlüsse 11 und 15 weisen axiale Bohrungen 16 und 16' auf, Die dem Inneren des Rohres 10 zugewandten Enden der Bohrungen 16,16" sind ausgesenkt und nehmen gleitend einen Zylinder 18 aus porösem Keramikmaterial auf.

Das Rohr 10 und der Zylinder 18 umfassen ein Trägheitsfilter. Der Außendurchmesser des Zylinders 18 kann ungefähr die Hälfte des Innendurchmessers des Rohrs 10 haben, wodurch eine an den Enden durch die Verschlüsse 11 and 15 verschlossene Kammer 19 gebildet wird, aus der teilchenfreies Probengas entnommen werden kann. Ein Gasstrom hoher Geschwindigkeit, der Teilchen enthalten kann, fließt aufgrund des noch zu beschreibenden, stromab der Bohrung 16' angeordneten Ejektors durch die Bohrung 16, den Zylinder 18 und die Bohrung 16'. Teilchen im Gasstrom bewegen sich in Strömungsrichtung aufgrund ihres hohen Moments weiter, da die relativ kleine, mit niedriger Geschwindigkeit in die Kammer 19 sich ergießende Gasmenge aus dem Strom die Momente der

Teilchen nicht merklich beeinflußt.

Wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, kann sich die Entnahmevorrichtung mittels eines keramischen Verlängerungsrohr 17 in der Nase des Verschlusses 11 weiter in den Gasstrom erstrecken.

Die Bohrung 16 des Verschlusses 11 ist am vorderen Ende erweitert, um das Rohr 17 im Gleitsitz aufzunehmen. Das Rohr ist mit einem Zapfen 40 am Verschluß 11 befestigt, der quer

durch den Verschluß 11 verläuft und mit einem kreisförmigen Schlitz 45 in der Außenwand des Rohres in Eingriff gelangt.

Ein Ejektor/Rückspül-Ventil 20 ist an der Stirnseite des Verschlusses 15 mittels Bolzen 21 befestigt, die durch den Körper 22 des Ventils 20 verlaufen. Der Flanschabschnitt ■ des Verschlusses 15 und eine Trägerplatte 23 sind an das Rohr 10 zementiert. Dichtungen 46 sorgen für eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Verschluß 15, dem Körper 22 und der Platte 23. Durch die Verbindung dieser Teile mittels Bolzen ist der Zylinder 18 zur Wartung leicht zugänglich.

Das Gehäuse 22 weist eine gestufte zylindrische Kammer 24 auf, die koaxial zur Bohrung 16' des Verschlusses 15 angeordnet ist. Ein axial gebohrter Einsatz 26 mit einem integralen scheibenartigen Basisabschnitt 25 ist in koaxialer Ausrichtung mit der Bohrung 16' durch Eingriff des gestuften Abschnitts 47 der Kammer 24 mit der Einsatzbasis 25 befestigt. Die Nase des Einsatzes 26 erstreckt sich in einen Hohlraum 27, der von der Kammer 24 ausgeht, wobei ein kreis förmiger Spalt 28 zwischen der äußeren Wand der Einsatznase und der Wand des Hohlraums 27 gebildet wird. Der Hohlraum 27 konvergiert in Richtung auf und mündet in die Bohrung 29, die durchmessergleich und koaxial zur Bohrung 16' ist. Eine Bohrung 31 von größerem Durchmesser als die Bohrung 29 verläuft quer durch den Körper 22 und schneidet die Bohrung 29.

Eine Ventilspindel 32 mit einer mit der Bohrung 29 ausge-

richteten Bohrung 30 ist drehbar im Körper 22 befestigt. Die Bohrung 29 führt zu einem Auslaßrohr 33, durch das Gase zum Schornstein zurückgeführt werden. Durch einen Einlaß 34 im Körper 34 gelangt durch den Anschluß 35 zugeführte Luft

oder Dampf unter hohem Druck in die Kammer 24. Der Körper 35

22, der Einsatz 26 und die Ventilspindel 32 bestehen jeweils aus Keramikmaterial.

BAD ORIGINAL

Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, ist die Ventilspindel 32 mit einer Metalgabel 36 drehbar am Körper 22 befestigt. Die Zinken der Gabel greifen in einen Schlitz 37 im oberen Abschnitt der Spindel 32. Die Gabel ist mit einer Schraube 38 und einer Druckfeder 39 am Körper 22 befestigt. Ein von der Ventilspindel 32 sich erstreckender Arm 41 ist mit einer pneumatischen Betätigungseinrichtung 42 zur Drehung des Ventils zwischen der offenen Stellung (Fig. 1) und der geschlossen Stellung (Fig. 3) verbunden. Wenn sich das Ventil in der offenen Stellung befindet, tritt Druckmittel aus der Kammer 24 durch den Spalt 28 in den konvergierenden Hohlraum 27 ein, so daß eine Strom mit hoher Geschwindigkeit durch die Bohrung 29 fließt, der durch das Auslaßrohr 33 austritt. Dieser Strom induziert einen Schornsteingasstrom hoher Geschwindigkeit durch die Bohrung 16, den Zylinder 18 und die Bohrung 16", der durch das Auslaßrohr 33 austritt. Alle Teilchen in dem induzierten Schornsteingasstrom werden im wesentlichen mit dem Strom mitgeführt und durch das Auslaßrohr 33 hinausbefördert. Während dieser Zeit kann teilchenfreie Substanz zur Analyse aus der die Außenseite des Zylinders 18 umgebenden Kammer entnommen werden, indem die Probe durch den Auslaß 43 mit einer relativ geringen Durchsatzrate gepumpt wird. Ein normalerweise geschlossener Einlaß 44 zur den Zylinder 18 umgebenden Kammer ist vorgesehen, damit Testgas eingeführt werden kann, wenn eine Eichung der mit dem Auslaß 43 verbundenen Analysiervorrichtung notwendig ist.

Wenn die Ventilspindel 32 in die in Fig. 3 gezeigte Stel-

lung gedreht wird, wird die Bohrung 30 in eine Stellung quer zur Bohrung 29 gedreht, und die Bohrung 29 wird durch die Wand der Spindel 32 gesperrt. Der Gegendruck im Hohlraum 27 steigt dann im wesentlich auf den Druck im Hohlraum 24 an, wodurch der Strom durch die Bohrung 16', den Zylinder 18 und die Bohrung 16 umgekehrt wird. Dieser Rückfluß, oder Rückspülung, reinen Strömungsmittels löst die Teilchen, die an der Innenwand des Zylinders 18 haften kön-

nen, und stößt sie durch das vordere Ende der Entnahmevorrichtung in den Schornstein aus.

Die Keramikmaterialen, die zur Herstellung der Entnahmevorrichtung und des Ejektor/Rückspül-Ventils geeignet sind, enthalten einen als "Mullite" im Handel erhältlichen Stoff, mit einer Zusammensetzung von 60% Siliciumoxid und 40% Aluminiumoxid für das Rohr 10, den Verschluß 11, den Verschluß 15 und das Rohr 17. Der Körper 22, der Einsatz 25 und die Ventilspindel 32 bestehen aus einem Material, das sich im wesentlichen aus 99.5% Aluminiumoxid (Al₃O₃) zusammensetzt und als AD-995 von Coors Porcelain Co., Golden, Colorado erhältlich ist. Das Verlängerungsrohr besteht aus einem Material, das 99.8% Aluminiumoxid enthält und unter 30 AD-998 von Coors Porcelain Co. erhältlich ist. Der Zylinder 18 besteht aus porösem Alunujniumoxidsilicat mit einer Porosität von 10μ oder 100 μ, das unter P-10 bzw. P-100 von Coors Porcelain Co. erhältlich ist. Der Verschluß 11, die Platte 23, das Auslaßrohr 43 und das Testgas-Einlaßrohr 44 sind mit einem Klebstoff mit dem Rohr 10 verbunden, der unter "Ceramabond 503" von Aremco Products, Inc. Ossining, New York, erhältlich ist.

Claims

Patentansprüche^

1. Gasentnahmevorricht;ung zur Entnahme teilchenfreier Gasproben aus einem Gasstrom, mit einem rohrförmigen Außenteil (10) , das in den Gasstrom ragt, wobei ein poröswandiges rohrförmiges Innenteil (18) koaxial innerhalb des Außenteils angeordnet ist_f und das an den Enden (11,15) abgedichtet ist, so daß eine Kammer (19) zwischen der Außenwand des Innenteils und der Innenwand des Außenteils entsteht, einer Einrichtung (24,26) zur Induzierung einer Strömung des Gases aus dem Strom mit hoher Geschwindigkeit axial durch die Außen- und Innenteile, und einer Einrichtung (43) zur Entnahme von Gasproben aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (24,26) ferner eine Einrichtung (32) aufweist, durch die Reinigungsgas entgegengesetzt zur Richtung der induzierten Strömung axial durch die Innen- und Außenteile fließt.

2. Gasentnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (10), das Innentexl (18) und die Einrichtung (24,26) jeweils aus temperatur- und korrosionsbeständigem Keramikmaterial hergestellt sind.

BADORIGiNAL