DE3434866C2 - Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von strömenden staubbeladenen, heißen Gasen - Google Patents

Abstract

Bei einem Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von strömenden staubbeladenen, heißen Gasen, der einen Venturikanal aufweist, welcher in einem Behälter mit Waschflüssigkeit mündet, ist vorgesehen, den Rand 9 des Zurührungsstutzens 8 für das Gas 2 und den Rand 12 eines den Zuführungsstutzen umgebenden Schutzrohres 11 sowie den oberen Rand 10 des Einlaufs 3 des Venturikanals derart auszubilden und anzuordnen, daß der Durchmesser des Schutzrohres 11 zwischen dem Durchmesser des Gaszuführungsrohres 8 und dem der Eintrittsöffnung des Venturikanals liegt und der untere Begrenzungsrand 12 des Schutzrohres 11 unterhalb des unteren Randes des Gaszuführungsrohres 8 und unterhalb des oberen Randes 10 des Venturikanals endet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß Tropfen der Benetzungsflüssigkeit und Staubteilchen des heißen Gases in einem Bereich 22 einander berühren, der weit genug entfernt ist von den Wandungen der Einbauten des Tauchkühlers. Auf diese Weise verlieren Staub und Flüssigkeitsteilchen ihre Fähigkeit, innerhalb der Tauchkühlers 1 Anbackungen zu bilden.

Description

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-AS11 57 585 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 Einlaufteiles 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 Abscheidekarnmer, 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 abeesauEt 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 i.i seinem Durchmesser dem Durchmesser des oberen Randes des

ίο 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 Einlauf teil des Venturiwäscher bedekken kann. Die kegel- oder trichterförmige Ausbildung des Einlaufteiles des Venturirohres sorgt gleichzeitig dafür, daß die Wand von der Waschflüssigkeit, 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 Benetzungsflüssigkeit in den Einlaufteil eindringt

Der bekannte Venturiwäscher eignet sich jedoch nicht zum Waschen und Kühlen von staubbeladenen Gasen unter erhöhter Temperatur. Solche heißen Gase neigen dazu, wie tfje Betriebserfahrung lehrt, Anbakkungen an den Wänden des Tauchrohres bzw. des Venturirohres dort zu bilden, wo sie mit der Wasch- oder Benetzungsflüssigkeit 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 Anbakkungen bereits im Entstehen verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß 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 und 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, daß 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 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 Entstehen der AnbackuDgen 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 siel-, durch einen gedachten Kegel definieren, den man über den Rand des Zuführungsstutzens des Gases und den Rand des Schutzrohres umschreibt, und dessen Spitzenwinkel etwa 100 bis 110°, vorzugsweise 108° beträgt

Einen gleichen, umgekehrten Kegel kann man über den Rand des Schutzrohres und den oberen -Rand des Einlaufteils des Venturirohres legen. Dieser Kegel ist so groß wie der vorgenannte KegeL Sein Spitzwinkel 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 Winkel, die durch die Ränder der benachbarten Teile umschrieben werden, nämlich des Zuführungsstutzens des Gases, dessen Schutzrohr und des Einlaufs des Venturirohres etwa doppelt so groß ist wie der Kegelwinkel des schlanken Venturirohres, der beispielsweise in einem ausgeführten Tauchkühler 52° beträgt Durch die so getroffene Maßnahme können 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 Benetzungsflüssigkeit für das Venturirohr, die infolge von Druckschwankungen des Gases am Überlaufrand des Einlaufs des Venturirohres austreten und in das Venturirohr hir.abfallen, 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 entfernt iss. Nachdem Staub und 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 Ausfuhrungsbeispiels näher beschrieben, welches den oberen Teil des Tauchrohres eines Tauchkühlers zeigt

Innerhalb eines vertikal verlaufenden Tauchrohres 1 ist der Einlaufteil 3 είηΛ 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 8 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 8 wird 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. Benetzungsflüssigkeit versorgt wird. Die

is Ringleitung 13 hat Mündungen 15 für die Flüssigkeit, die an mehreren Stellen auf dem 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 daifür sorgen, daß die Strömung der in den äußeren tikhterraum 17 eintretenden Flüssigkeit beruhigt wird und ausschließlich eine Bewegung in Umfangsrichtung, 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 Veiitiirirohres zu. Die Bildung eines geschlossenen, laminaren Fiimes wird erreicht, 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 8 zuströmende heiße, staubbeladene Gas 2 expandiert nach Passieren des Randes 9 kegelförmig nach allen Seiten. Diese Expansion wird jedoch durch den unteren Rand 12 des Schutzrohres U und insbesondere durch dessen innere Kante 18 begrenzt Das Gas 2 strömt nicht gleichmäßig heran. Es unterliegt vielmehr Druckstößen. Letztere haben Druckschwankungen zur Folge, 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 Benetzungsflüssigkeit einen gleichzeitigen Kontakt mit dem Rand 12 und der inneren Wand des Einlaufteils 3 zv vermeiden. So wird di^ Ausbildung von Anbackungen am Rand 12 oder an der inneren Wand des Einlaufteils 3 verhindert.

Entlang der Längsachse 23 des Tauchrohrs 1 sind die Ränder 9,12 und 10 des Zuführungsstutzens 8 bzw. des Schutzrohrss 12 sowie des Einlaufs 3 des Venturirohres in bestimmten axialen Abständen zueinander angeordnet. So bildet der Rand 9 des Zuführungs^tutzens 8 mit der inneren Kante 18 des Randes 12 des Schutzrohres 11 einen ersten gedachten Kegel 24, dessen Spitze nach oben weist. Der Kegulwinkel 25 liegt zwischen 100 und 110°. Er beträgt vorzugsweise 108°. In gleicher Weise bildet die äußere Kante 20 des Schutzrohres 11 mit dem Rand 10 einen zweiten Kegel 26, dessen Spitze nach

unten weist und dessen Kegelwinkel 27 annähernd gleich groß ist wie der Kegelwinkel 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 idem Stande der Technik bekannte Gerät abgezogen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Ränder des Zuführungsstutzens 8, des Schutzrohres 11 und des Einlaufteiles 3 wird erreicht, daß staubbeladenes Gas und FIü<;sigkeitsteilchen 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 Tauchkühler außer Betrieb setzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

10

20

25

30

35

40

45

50

55

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tauchkühler zum Kühlen und Waschen von ggf. unter erhöhtem Druck strömenden staubbeladenen, heißen Gasen mit einem einen von Flüssigkeit benetzten koaxialen Venturikanal aufweisenden, vertikal in einen Behälter mit Waschflüssigkeit hineingeführten Tauchrohr und einem koaxialen Gaszuführungsrohr am Einlauf des Venturikanals und einem das 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 ifes 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) zwischen 100 und 110°, vorzugsweise 108 bzw. 102° betragen.

3. Tauchkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der <tand (10) des Einlaufteils (3) angerundet ist