DE3712007A1 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von feststoffen aus einem gasstrom, insbesondere zur reinigung von rauchgas- und abgasstroemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Fest­ stoffen aus einem Gasstrom, insbesondere zur Reinigung von Rauchgas- und Abgasströmen.

Es ist bekannt, daß man Kohlenstoffruß mit Gewebefiltern oder Elektrofiltern von Gasen trennen kann. Bei Gewebefil­ tern schwankt der Gasdurchsatz erheblich durch Rußansatz am Filtergewebe. Die erforderliche Reinigung verursacht erhebli­ chen Zeit- und Kostenaufwand. Elektrofilter besitzen zwar einen konstanten Gasstrom, aber das Verharzen der Elektroele­ mente durch Ruß stellt ein großes Problem dar. Auch hier ist ein erheblicher Zeit- und Kostenaufwand für die Reinigung er­ forderlich. Außerdem besteht das generelle Problem, daß wäh­ rend der Reinigungszeiten das jeweilige Filter nicht zur Ver­ fügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trennung von Feststoffteilchen, insbesondere Kohlenstoff-Ruß-Teilchen von Gasen in solcher Weise zu ermöglichen, daß Reinigungspro­ bleme beseitigt sind, stets ein konstanter Gasdurchsatz ge­ währleistet werden kann und Ausfallzeiten durch Reinigung vermieden werden. Außerdem soll dieses Reinigungsprinzip in technisch einfacher Weise realisiert werden können und eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfin­ dung und

Fig. 2 eine Unteransicht des Sprühkopfbereichs.

Zur Bildung eines Sprüh- und Verwirbelungsnebels wird die Strömungsenergie des zu reinigenden Gases ausgenutzt, d.h. bei Verbrennungsmotoren die in den Rauch- bzw. Abgasen ent­ haltene Energie. Das über eine Leitung 1 ankommende Gas be­ sitzt einen Druck von etwa 40 bis 90 mm/WS und dieser Druck reicht bei geschickter Ausbildung eines Sprühkopfes problem­ frei aus, um eine Waschflüssigkeit so zu zerstäuben, zu mischen und zu verwirbeln, daß von einem optimalen Be­ netzungsfall gesprochen werden kann.

Der Sprühkopf 5 gewährleistet, daß die Waschflüssigkeit 16 feinstverteilt mit dem durch den Sprühkopf 5 austretenden Gas verwirbelt wird. Der Abstand zwischen dem Sprühkopf 5 und der Oberfläche der Waschflüssigkeit 16 ist gegebenen­ falls einstellbar, besitzt aber immer nur einen geringen Wert, d.h. der Sprühkopf befindet sich nahe an der Oberflä­ che der Waschflüssigkeit 16, wenn diese sich in Ruhe befin­ det.

Der über die Leitung 1 einströmende Abgasstrom wird im Sprüh­ kopf 5 aufgrund der Querschnittserweiterung entspannt, wo­ durch ein gleichmäßiger Druck geschaffen wird. Dies stellt eine wichtige Voraussetzung dafür dar, daß in Umfangsrich­ tung des Sprühkopfes eine möglichst gleichmäßige Flüssig­ keitszerstäubung erhalten wird.

Die Abgase strömen mit Überdruck aus einer Vielzahl von Gas­ austrittsöffnungen in der Schrägwand des Sprühkopfes 5 aus und reißen dabei die Waschflüssigkeit mit, die aufgrund einer sich einstellenden Sogwirkung über die bodenseitige An­ strömfläche 3 zur Schrägwandung gelangt. Die Schrägwandung ist etwa unter einem Winkel von 45° bezüglich der Horizonta­ len, d.h. bezüglich des Waschflüssigkeitsspiegels in dessen Ruhezustand geneigt. Diese Waschflüssigkeit 16 wird vom Zen­ trum der Anströmfläche 3 den in der Schrägfläche angeordne­ ten Gasaustrittsöffnungen 2 zugeführt, wobei durch die Viel­ zahl der Gasaustrittsöffnungen 2 eine sehr gute Waschflüssig­ keitsversprühung gewährleistet wird.

Die geschilderte Anordnung führt zu einer äußerst intensiven Verwirbelung und Vernebelung und damit zu einer optimalen Be­ netzung von Feststoffteilchen, die zum Teil auch direkt in die Waschflüssigkeit gelangen, wobei das wieder hochperlende Gas ebenfalls zur Zerstäubung und Feinverteilung der Wasch­ flüssigkeit beiträgt.

Die Sprühzone wird nach unten durch die Waschflüssigkeit 16 begrenzt, während die Begrenzung nach oben durch eine Sprüh­ scheibe 4 gegeben ist. Der in der Sprühzone erzeugte Sprühne­ bel und das sich bildende Gemisch von Gas, Flüssigkeit und Festteilchen kann nur in die Waschkammer 7 entweichen, wel­ che durch ein Trennblech 8 nach oben begrenzt ist, das sich bis in die Nähe des Sprühkopfs 5 erstreckt.

In der Waschkammer nimmt die Waschflüssigkeit die versprüh­ ten Tröpfchen und natürlich auch die Feststoffe in sich auf, während die Gase nach einer Umkehr von etwa 180° die Wasch­ kammer nach oben wieder verlassen können. Das gereinigte Gas strömt dann in einen Entspannungsraum 12, wobei aufgrund der sich dabei ergebenden starken Verminderung der Strömungs­ geschwindigkeit eine Teilentfeuchtung des gereinigten Gases stattfindet.

Der Entspannungsraum 12 ist in seinem oberen Bereich über ein Filtergewebe 13 mit der Atmosphäre verbunden, wobei die­ ses Filtergewebe 13 die feuchten Gase nochmals reinigt und entfeuchtet, jedoch kaum belastet wird, da von diesem Gas nur noch wenig Feststoffe mitgeführt werden.

Die Feststoffe, insbesondere die Kohlenwasserstoffpartikel agglomerieren sich in der Waschkammer 7 zu einem Kohlenwas­ serstoffschlamm.

Während des Betriebs der Vorrichtung und des ständig ablau­ fenden Waschvorgangs bildet sich ein Kohlenwasserstoff­ schlamm überwiegend nur im Umfangsbereich 14 der Waschkam­ mer.

Mittels einer Speisewasserpumpe 10, die im Falle des Einbaus der Vorrichtung im Zusammenhang mit einem Antriebsaggregat von diesem Aggregat betrieben werden kann, zieht Waschflüs­ sigkeit aus einem unterhalb der Waschkammer gelegenen Vor­ ratsbehälter 9 ab und speist sie in den Entspannungsraum 12 wieder ein.

Das Flüssigkeitsniveau wird von drei Überlaufrohren 11 gehal­ ten. Die laufend zugespeiste Flüssigkeit läuft über die Über­ laufrohre 11 ab in den Vorratsbehälter. Der anfallende Koh­ lenwasserstoffschlamm wird mit dem überflüssigen Speisewas­ ser in den Vorratsbehälter 9 abgeschwämmt, wobei der Vorrats­ behälter jetzt eine zweite Funktion hat und auch als Kohlen­ wasserstoffschlamm-Depot dient.

Beim Waschakt entsteht ein Wasserverlust. Dieser wird mit dem Speisewasser vom Vorratsbehälter 9 ausgeglichen, d.h. der frei werdende Raum von Speisewasser im Vorratsbehälter dient jetzt als Depot für den Kohlenwasserstoffschlamm.

Der Gasreiniger für Verbrennungsmotoren wird nach Wasserver­ brauch entleert und wieder gefüllt. Der Wasservorratsbehäl­ ter 9 ist im Volumen so ausgelegt, daß ein Tagespensum von zehn Stunden im ununterbrochenen Betrieb gefahren werden kann. Erst dann ist eine nächste Wasserabfüllung angebracht. Die Reinigung und Wassernachfüllung wird in folgender Weise durchgeführt:

Vor der Speisewasserpumpe 10 ist ein Ablaßhahn 18 ange­ bracht. Der Vorratsbehälter 9 wird über diese entleert, das Restwasser mit dem Kohlenwasserstoffschlamm wird einem Ölab­ scheider zugeliefert, der Kohlenwasserstoffschlamm kann als Sondermüll entsorgt werden, das Restwasser wird wieder in den Gasreiniger zurückgeleitet und die fehlende Menge durch Frischwasser ersetzt. Über die Frischwasserdüse 15 kann der Vorratsbehälter ausgespritzt - gereinigt werden. Der Wasser­ verlust wird durch das Frischwasser, das zur Reinigung dien­ te, wieder ersetzt.

Ein Teilstrom des Reingases, gesättigt mit H₂O, kann dem An­ triebsaggregat über die Frischluftansaugung wieder zugeführt werden. Der Anschluß des Aggregats am Gasreiniger ist mit 17 bezeichnet.

Claims (15)

1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Gas­ strom, insbesondere zur Reinigung von Rauchgas- und Ab­ gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Feststoffteilchen mit sich führende Gasstrom in der Weise mit Waschflüssigkeit in Berührung gebracht wird, daß sich eine intensive Flüssigkeitszerstäubung ergibt und daß das Gemisch von Gas, Flüssigkeit und Fest­ stoffteilchen in eine Kammer geleitet, insbesondere umge­ lenkt und strömungsmäßig beruhigt wird, worauf das Gas aus diesem Raum geleitet und unter weiterer Entspannung in gereinigter Form abgeführt wird, während die insbeson­ dere aus Kohlenwasserstoffpartikel bestehenden Feststoff­ teilchen schlammartig agglomeriert und insbesondere mit einem Teil der Waschflüssigkeit abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu reinigende Gasstrom unter kegelförmiger Aufweitung gegen die Wasch­ flüssigkeitsfläche gerichtet und in den Gasstrom Flüssig­ keit eingebracht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß verunrein­ igte Waschflüssigkeit ständig in einer vorgebbaren Menge abgezogen und der Vorrat an Waschflüssigkeit kontinuier­ lich ergänzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit vorgebba­ rem Abstand oberhalb eines Waschflüssigkeitsvorrats ange­ ordneten Sprühkopf (5), in den der zu reinigende Gas­ strom eingeleitet wird und der eine Vielzahl von Gasaus­ trittsöffnungen in einer Umfangsfläche aufweist, die vor­ zugsweise unter einem Winkel von 45° zum Waschflüssig­ keitsspiegel gelegen ist, und daß oberhalb des Waschflüs­ sigkeitsspiegels eine Waschkammer (7) ausgebildet ist, in der eine Beruhigung, insbesondere eine Umlenkung des Sprühnebelgemisches erfolgt, wobei diese Waschkammer (7) einen Auslaß für Gas und zumindest einen in Form eines Überlaufs (11) ausgebildeten Auslaß für Flüssigkeit und abgeschiedene Teilchen besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (5) einen im Vergleich zur Zuleitung größeren Querschnitt besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (5) in Form eines Rundtopfes ausgebildet ist, dessen Boden die Form eines nach außen weisenden Kegel­ stumpfes besitzt, wobei in der Übergangs-Schrägfläche zum geschlossen ausgebildeten Boden eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (2) angebracht ist und die Außen­ seite des Bodens eine Anströmfläche (3) bildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Be­ reich des Überganges zwischen dem Sprühkopftopf und der nach innen gerichteten, die Gasaustrittsöffnungen (2) aufweisenden Schrägwandung eine sich nach außen er­ streckende, ringförmige Sprühscheibe (4) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sprüh­ kopf (5) etwa mittig in einem im Querschnitt kreisförmi­ gen Raum zur Aufnahme der Waschflüssigkeit (16) angeord­ net ist und daß dieser Raum wenigstens über ein Überlauf­ rohr (11) mit einem vorzugsweise koaxial darunter ange­ ordneten Vorratsbehälter für Waschflüssigkeit in Verbin­ dung steht.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Spritzkopf (5) umgebende, oberhalb des Spiegels der Waschflüssigkeit (16) gelegene Waschkammer (7) durch ein Trennblech (8) nach oben begrenzt ist, das sich bis in die Nähe des Sprühkopfes (5) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Be­ reich des Übergangs zwischen der Gasstromzuleitung (1) und dem Sprühkopf (5) ein sich vom Sprühkopf (5) radial nach außen erstreckendes Spritzblech (12) vorgesehen ist, das zusammen mit dem Trennblech (8) einen Gasaus­ trittskanal bildet.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im An­ schluß an den Gasaustrittskanal oberhalb der Waschkammer ein großvolumiger Entspannungsraum vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß vom Ent­ spannungsraum eine Gasrückführleitung (17) zu einem Ver­ brennungsmotor oder dergleichen abzweigt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ent­ spannungsraum über ein Filtergewebe (13) mit der Atmos­ phäre in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der un­ terhalb des Raumes für die Waschflüssigkeit (16) gelege­ ne Frischwasserraum über eine steuerbare Speisepumpe (10) mit der Waschkammer verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß vor der Pumpe (10) ein Ablaßhahn (18) angeordnet ist.