DE3434866A1

DE3434866A1 - Tauchkuehler zum kuehlen und waschen von stroemenden staubbeladenen, heissen gasen

Info

Publication number: DE3434866A1
Application number: DE19843434866
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 5014 Kerpen Lambertz; Mathias Dipl.-Ing.(FH) 5354 Weilerswist Sievernich
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1984-09-22
Filing date: 1984-09-22
Publication date: 1986-03-27
Also published as: FI853600L; DE3434866C2; GB2164583A; GB8523237D0; FI853600A0; GB2164583B; US4652407A; FI82199C; ZA856980B; FI82199B

Description

DIPL-ING. HELMUT KOEPSELL 5 KÖLN 1

PATENTANWALT Mittelstrsosefti . 9. 1984

Telefon (02 21) 2194 23
Telegrammadresse: Koepsellpatent Köln

Rheinische Braunkohlenwerke AG. Κ^-ΙΆangebe

Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von strömenden staub
beladenen, heißen Gasen

Die Erfindung betrifft einen Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von gegebenenfalls unter erhöhtem Druck strömenden staubbeladenen, heißen Gasen mit einem einen von Flüssigkeit benetzten, koaxialen VenturiKanal aufweisenden, vertikal in einen Behälter mit Waschflüssigkeit hineingeführtem Tauchrohr und einem koaxialen Gaszuführungsrohr am Einlauf des Venturikanals und einem das Gaszuführungsrohr im Bereich des Einlaufs konzentrisch umgebenden Schutzrohr.

Ein Tauchkühler der genannten Art ist beispielsweise aus der DE-AS 1 157 585 bekannt. Diese Schrift hat eine Überlaufrinne für die Zugabe der Waschflüssigkeit zu einem Venturirohr zum Gegenstand. Der Einlaufteil des bekannten Venturirohres entspricht einem nach oben offenen Trichter. Die Wandungen dieses Einlaufteiles werden von einem dünnen, von der Waschflüssigkeit lückenlos gebildeten Film benetzt. Für die Zuführung der Waschflüssigkeit ist der Rand des bekannten Einlauf teiles von der Überlaufrinne umgeben, in welcher die Waschflüssigkeit, im vorliegenden Falle Wasser,

drucklos strömt. Sie tritt als dünne Schicht über den Rand in den Einlaufteil ein. Das bekannte Venturirohr ist vertikal angeordnet und wird von oben nach unten von dem Gas durchströmt. Die Mündung (Diffusor) des Venturirohres endet in einer Abscheidekammer, die mit der Waschflüssigkeit gefüllt ist. Das durch das Venturirohr in die Waschflüssigkeit einströmende Gas verteilt sich in der Flüssigkeit und tritt aus ihr aus, um im oberen Teil der Abscheidekammer über Gasauslaßstutzen abgesaugt zu werden. Beim Durchtritt durch die Waschflüssigkeit wird das Gas entstaubt und gleichzeitig gekühlt. Der Staub setzt sich auf dem Boden der Abscheidekammer ab und wird von dort entfernt.

Die Einlaßöffnung für das Gas des bekannten Gerätes ist als Rohrstutzen ausgebildet, der auf der axialen Höhe des oberen Randes des Einlaufteiles des Venturirohres endet. Dieser Rohrstutzen wird gleichzeitig von einem Schutzrohr konzentrisch umgeben, welches in seinem Durchmesser dem Durchmesser des oberen Randes des Einlaufs des Venturirohres entspricht und mit seinem Rand von diesem Rand nur spaltbreit entfernt ist, so daß die Benetzungsflüssigkeit durch diesen Spalt hindurchtreten und den Einlaufteil des Venturiwäscher bedecken kann. Die kegel- oder trichterförmige Ausbildung des Einlaufteiles des Venturirohres sorgt gleichzeitig dafür, daß die Wand von der Waschflüs-

sigkeit, die»da nach unten gerichtet , von der Schwerkraft beschleunigt wird, den Einlaufteil lückenlos benetzen kann, da infolge der kegeligen Ausbildung des Einlaufs die jeweils zu benetzenden Flächenteile immer kleiner werden, je tiefer die Benetzungsflussigkeit in den Einlaufteil eindringt.

Der bekannte Venturiwäscher eignet sich jedoch nicht zum Waschen und Künlen von staubbeladenen Gasen unter erhöhter

dazu,

Temperatur. Solche heißen Gase neigen γ wie die Betriebserfahrung lehrt, Anbackungen an den Wänden des Tauchrohres bzw. des Venturirohres dort zu bilden, wo sie mit der Wasch- oder Benetzungsflussigkeit in Berührung kommen. Die Anbackungen wachsen sehr rasch, so daß der bekannte Apparat jeweils nach kurzer Dauer aus dem Betrieb genommen und gereinigt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tauchkühler der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß er auch zum Kühlen und Waschen von staubbeladenen heißen Gasen geeignet ist. Da staubbeladenes Gas und Flüssigkeit innerhalb des Gerätes zwangsläufig miteinander in Berührung kommen müssen, ist dafür zu sorgen, daß diese Berührung nicht in unmittelbarer Nähe einer Wandung des Tauchrohres stattfindet, so daß das Risiko der Bildung von Anbackungen bereits im Enstehen verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daii der Durchmesser des Schutzrohres an seinem dem Venturikanal zugekehrten Ende zwischen dem Mündungsdurchmesser des Gaszuführungsrohres und dem Durchmesser der Eintrittsöffnung des Venturikanals und der untere Begrenzungsrand des Schutzrohres unterhalb des unteren Randes des Gaszuführungsrohres und unterhalb des oberen Randes des Venturikanals liegen. Die Erfindung sieht demnach eine derartige relative Anordnung von Schutzrohr, Gaszuführungsrohr una Venturikanal vor, daß Gas und Flüssigkeit sich an Stellen treffen, die weit genug von einer Wandung, insbesondere der des Venturikanals, entfernt sind, um das Entstehen von Anbackungen zu verhindern. Im einzelnen kann die Anordnung dabei so getroffen sein, daß bei schlankem Einlaufteil des Venturikanals der Rand des Gaszuführungsstutzens mit dem Rand des Schutzrohres sowie der Rand des Schutzrohres mit dem Rand des Einlaufs den Mantel eines jeweils zugehörigen gedachten Kegels umschreiben derart, aaß die dabei entstehenden Kegelwinkel eine annähernd gleiche Größe aufweisen, die ungefähr doppelt so groß ist wie der Kegelwinkel des Einlaufteils.

Beim Austritt aus dem Zuführungsstutzen expandiert das unter Druck herangeführte Gas und verläßt den Stutzen unter einem Winkel von etwa 45°. Durch das Schutzrohr wird

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verhindert, daß Gas, aber insbesondere die mitgeführten Stäube, in den Raum des Tauchrohres eintreten, der für die Zufuhr der Waschflüssigkeit vorgesehen ist. Das Gas strömt jedoch nicht gleichmäßig zu. Vielmehr kann der Druck des Gases kurzzeitig schwanken, so daß es zur Ausbildung von Druckspitzen kommt. Derartige Druckspitzen aber führen dazu, daß die Waschflüssigkeit nicht gleichmäßig über den Rand des Einlaufs des Venturirohres überströmt, sondern Spritzer austreten. Treffen nun Staubpartikel des heißen Gases und Spritzer der Waschflüssigkeit an der Wandung des Venturirohres aufeinander, so bilden sie dort Anbackungen, die sehr schnell anwachsen.

Das Enstehen der Anbackungen kann wirksam dadurch verhindert werden, daß der Rand des Schutzrohres eine ganz bestimmte axiale Strecke weit in den Einlauf des Venturis hineingezogen wird. Die axiale Strecke läßt sich durch einen gedachten Kegel definieren, den man über den Rand des Zuführungsstutzens des Gases und den Rand des Schutzrohres umschreibt, und dessenSpitzenwinkel~ etwa 100 bis 110°, vorzugsweise 108° beträgt.

Einen gleichen, umgekehrten Kegel kann man über den Rand oes Schutzrohres und den oberen Rand des Einlaufteils des Venturirohres legen. Dieser Kegel ist so groß wie der vorgenannte Kegel. Sein Spitzenwinkel beträgt vorzugsweise 102°.

Da in dieser Kegelgeometrie selbstverständlich auch der Kegelwinkel des Einlaufteils des Venturirohres eine Rolle spielt, kann die Anordnung so getroffen sein, daß die

umschrieben werden, Winkel,die durch die Ränder der benachbarten Teile ty nämlich des Zuführungsstutzens des Gases, dessen Schutzrohr und des Einlaufe des Venturirohres etwa doppelt so groß sind wie der Kegelwinkel des schlanken Venturirohres, der beispielsweise in einem ausgeführten Tauchkühler 52° beträgt. Durch die so getroffene Maßnahme könne Staub, Gas und Wasser nur noch an solchen Stellen miteinander in Berührung kommen, die ihnen keine Möglichkeit zur Bildung von Anbackungen bieten. Der Berührungsbereich wird dadurch in ein Gebiet in der Nähe des Randes des Schutzrohres verlagert. Spritzer der Berietzungsflüssigkeit für das Venturirohr, die infolge von Druckschwankungen des Gases am Überlaufrand des ßinlaufs des Venturirohres austreten und in das Venturirohr hinabfallen, treffen auf das Gas und damit auf den mitgeführten Staub in einem Ringbereich, der etwa unterhalb des unteren Randes des Schutzrohres gelegen und von der Wandung des Einlaufteils des Venturirohres selbst ausreichend weit

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entfernt ist. Nachdem ataub unä wasser einmal einander ohne gleichzeitigen Kontakt mit einer Wandung berührt haben, bilden sie keine Anbackungen mehr.

Schließlich ist vorgesehen, den Überlaufrand des Einlaufteils des Venturirohres abzurunden, um eine möglichst gleichmäßige, laminare Strömung im Einlaufteil des Venturirohres zu erreichen. Eine ausreichende Abrundung des Randes wirkt gleichzeitig der Bildung von Spritzern entgegen, die bei der überströmung über den Rand infolge der Druckschwankungen des Gases aus der Flüssigkeit austreten können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung im Längsschnitt vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, welches den oberen Teil des Tauchrohres eines Tauchkühlers zeigt.

Innerhalb eines vertikal verlaufenden Tauchrohres 1 ist der Einlaufteil 3 eines Venturirohres koaxial angeordnet. Die mittlere Bohrung 4 in einem Flansch 5 bildet die engste Stelle des Venturirohres. Daran schließt sich ein Diffusor 6 an, der im unteren Teil 7 des Tauchrohres angeordnet ist.

In das Tauchrohr 1 mündet von oben her ein Zuführungsrohr ö für das Gas 2. Der untere Rand 9 des Zuführungsrohres 8 endet auf gleicher axialer Höhe wie der obere Rand 10 des Einlaufs 3 des Venturirohres. Der Zuführungsstutzen B v/ird von einem koaxialen Schutzrohr 11 umgeben, dessen unterer Rand 12 in axialer Richtung bis unterhalb des oberen Randes 10 in den Einlauf 3 des Venturirohres hineinragt.

Das Tauchrohr 1 ist außen von einer Ringleitung 13 umgeben, die über einen Flanschanschluß 14 mit einer Wasch- bzw. Benetzungsflussigkeit versorgt wird. Die Ringleitung 13 hat Mündungen 15 für die Flüssigkeit, die an mehreren Stellen auf delft Umfang des Tauchrohres 1 verteilt sind. Diesen Mündungen 15 sind jeweils Prallbleche 16 zugeordnet, die ihrerseits mit der äußeren Wandung des Einlaufs 3 des Venturis fest, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind und dafür sorgen, daß die Strömung der in den äußeren Trichterraum 17 eintretenden Flüssigkeit beruhigt wird und ausschließlich eine Bewegung in ümf angsrichtung, also um den Trichter des Einlaufs 3 des Venturirohres herum, ausführt. Aus dem äußeren Trichterraum 17 tritt die Flüssigkeit über den Rand 10 des Einlaufs 3 des Venturirohres über und strömt als geschlossener, laminarer Film mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente (nicht gezeigt) der engsten Stelle 4 des Venturiohres zu. Die Bildung eines geschlossenen, laminaren Filmes wird er-

reicht, indem man das Wasser mit Geschwindigkeiten von vorzugsweise < 0,4 m/sec aus dem zwischen der Wandung 1 und dem Trichterrand 10 gebildeten Ringspalt 29 austreten läßt.

Das durch den Stutzen δ zuströmende heiße, staubbeladene

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Gasyexpandiert nach Passieren des Randes 9 kegelförmig nach allen Seiten. Diese Expansion wird jedoch durch den unteren Rana 12 des Schutzrohres 11 und insbesondere durch dessen innere Kante 1d begrenzt. Das Gas 2 strömt nicht gleichmäßig heran. Es unterliegt vielmehr Druckstößen. Letztere haben Druckschwankungen zur Eolge, die sich auch im oberen Ringraum 19 des Tauchrohres 1 auswirken und dazu führen, daß die den Rand 10 überfließende Flüssigkeit Spritzer bildet, die als Tropfen an der äußeren Kante 20 bzw. im Ringspalt 21 zwischen dem oberen Rand 10 des Venturirohres 3 und dem unteren Rand 12 des Schutzrohres 11 herabfallen. Dabei treffen sie auf das Gas 2 in einem Ringbereich 22, der einerseits von der Wandung des Einlaufteils 3 und andererseits vom unteren Rand 12 des Schutzrohres 11 weit genug entfernt ist, um bei der Vermischung von im Gas enthaltenen Staubteilchen mit Tröpfchen der fcenetzungsflüssigkeit einen gleichzeitigen Kontakt mit dem Rand 12 und der inneren Wand des Einlaufteils 3 zu vermeiden. So wird die Ausbildung von Anbackungen am Rand 12 oder an der inneren Wand des Einlaufteils 3 verhindert.

. AL.

entlang der Längsachse 23 des Tauchrohrs 1 sind die Ränder 9, 12 und 10 des Zuführungsstutzens Ö bzw. des Schutzrohres 12 sowie des Einlaufs 3 des Venturirohres in bestimmten axialen Abständen zueinander angeordnet. So bildet aer Rand 9 des Zuführungsstützens 8 mit der inneren Kante 18 des Randes 12 des Schutzrohres 11 einen ersten gedachten Kegel 24, dessen Spitze nach oben weist. Der Kegelwinkel 25 liegt zwischen 100 und 110 °. Er beträgt vorzugsweise 108°. In gleicher Weise bildet die äußere Kante 20 des Scnutzrohres 11 mit dem Rand 10 einen zweiten Kegel 26, dessen Spitze nach unten weist und dessen Kegelwinkel 27 annähernd gleich groß ist wie der Kegelwikel 25 und vorzugsweise 102° beträgt, bei vorgesehener Schlankheit des Einlaufteiles 3 beträgt der halbe Kegelwinkel 28 des Einlaufteils 3 zwischen 25 und 30°, vorzugsweise 26°.

Der untere Teil 7 des Tauchrohres setzt sich weiter nach unten fort und endet unterhalb eines Wasserspiegels in einem Waschbehälter, in den hinein das Gas 2 geleitet wird. Aus diesem Waschbehälter wird das Gas anschließend in ähnlicher Weise wie bei dem aus dem Stande der Technik bekannte Gerät abgezogen, hit der erfindungsgemäßen Anordnung der Ränder des Zuführungsstutzens 8, des Schutzrohres 11 und des Einlaufteiles 3 wird erreicht, daß staubbeladenes Gas und Flüssigkeitsteilchen einander nicht mehr in der Nähe einer der Wandungen der Einbauten des

Tauchrohres 1 berühren, so daß in der Nähe solcher Berührungsstellen keine Anbackungen mehr entstehen, die den Tauchkunler außer Betrieb setzen.

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Claims

Patentansprüche

(i> Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von ggf. unter erhöhtem Druck strömenden staubbeladenen, heißen Gasen mit einem einen von E'lüssigkeit benetzten koaxialen Venturikanal aufweisenden, vertikal in einen Behälter mit Waschflüssigkeit hineingeführten Tauchrohr und einem koaxialen Gaszuführungsrohr am Einlauf des Venturikanals und einem aas Gaszuführungsrohr im Bereich des Einlaufs konzentrisch umgebenden Schutzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schutzrohres (11) an seinem dem Venturikanal zugekehrten Ende zwischen dem Mündungsdurchmesser des Gaszuführungsrohres (8) an seinem dem Venturikanal zugekehrten Ende und dem Durchmesser der Eintrittsöffnung des Venturikanals liegt und der untere Begrenzungsrand (12) des Schutzrohres (11) unterhalb des unteren Randes (9) des Gaszuführungsrohres und unterhalb des oberen Randes (10) des Venturikanals liegt.
2. Tauchkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (9) des Gaszuführungsrohres (8) mit dem Rand (18) des Schutzrohres (11) sowie der Rand (20) des Schutzrohres (11) mit dem Rand (10) des Einlaufs (3) den Mantel eines jeweils zugehörigen, gedachten Kegels (24 bzw. 26)

umschreiben und die Kegelwinkel (25 bzw. 27) annähernd gleich groß und jeweils ungefähr doppelt so groß sind wie der Kegelwinkel (28) des Einläufteils (3).
3. Tauchkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegeiwinkel (25) der Ränder (9 und 18) des Gaszuführungsstutzens (b) und des Schutzrohres (11) geringfügig größer ist als der Kegelwinkel (27) der Ränder (10 und 20) des Schutzrohres (11) und des Einlaufteils (3).
4. Tauchkühler nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelwinkel (25, 27) zwischen 100 und 110° , vorzugswise 108 bzw. 102° betragen.
5. Tauchkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Rand (10) des Einlaufteils (3) mit einem Radius abgerundet ist.