DE3716257A1

DE3716257A1 - Verfahren und vorrichtung zum auffangen verschmutzter substanzen

Info

Publication number: DE3716257A1
Application number: DE19873716257
Authority: DE
Inventors: Takeo Imai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-24
Also published as: US4856419A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beseitigen und Behandeln verschmutzter bzw. konterminierter Substanzen, wie bspw. Gase, die Staub oder andere schädliche Bestandteile enthalten, welche von irgendeiner Verschmutzungsquelle erzeugt werden, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffangen verschmutzter Substanzen. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung beinhalten ein neues System, mit dem eine höhere Wirksamkeit bzw. Leistungsfähigkeit beim Auffangen geringer Betriebskosten und eine kleiner Baugröße der Behandlungsvorrichtung zu erreichen sind.

Das Auffangen von Staub bei verschmutzten Substanzen, wie bspw. bei Rauch und Gasen, die Staub und andere schädliche Bestandteile enthalten, ist im Hinblick auf Maßnahmen bei der Sauberhaltung der Umwelt bzw. der Umweltverschmutzung von Bedeutung. Verschiedene Staubauffangtechniken sind bisher entwickelt worden. Unter diesen Techniken handelt es sich bei der am weitest Verbreiteten um ein Verfahren zum Auffangen der verschmutzten Substanzen durch Absaugen über eine Staubauffanghaube. Dieses Verfahren basiert auf dem Mechanismus, die erzeugten Verschmutzungsbestandteile über die Staubauffanghaube, die der Verschmutzungsquelle gegenüber oder nahe um diese herum installiert ist, anzusaugen und zu entfernen. Um jedoch eine vollständige Reinigung durch dieses Verfahren zu erreichen, ist es unvermeidlich, auch die Umgebungsluft in großer Menge anzusaugen, was zu einem sehr großen zu behandelnden Luftvolumen führt.

Um dieses Problem zu lösen, gibt es ein Verfahren, das die Diffusion von Luftströme dadurch verhindern soll, daß ein Luftzuführungsverteiler, der zu einer Staubauffanghaube hin offen ist, und angeordnet ist und daß die verschmutzten Substanzen zusammen mit einem Luftstrom, der von diesem Verteiler ausströmt, angesaugt werden. Zwar kann dieses Verfahren eine hohe Staubauffang-Leistungsfähigkeit erreichen, jedoch besteht eine Schwierigkeit in dem Einstellen der Breite des Ausblasluftstromes. Insbesondere bei der Anwendung dieses Verfahrens an einem Ort, an dem die Staubauffanggeschwindigkeit von der Art und Weise der Verschmutzungsquelle abhängt, kann es aufgrund schlechter Einstellung die Diffusion der verschmutzten Substanzen eher fördern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die in der Lage ist, die Luft, die verschmutzte Substanzen enthält, ohne äußere Diffusion von ihrer Quelle her einzusaugen und somit das Ansaugen von anderer Umgebungsluft bei gleichzeitig geringeren Betriebskosten zu verringern. Ferner soll eine Vorrichtung kleinerer Baugröße erreicht werden, bei der der zu behandelnde Luftstrom auf die Hälfte oder noch weniger verglichen mit einer Staubauffanghaube herkömmlicher Art reduziert werden kann. Desweiteren soll ein Staubauffangverfahren bzw. -vorrichtung geschaffen werden, das bzw. die ihre ausgezeichneten Funktionen an solchen Orten zeigen kann, an denen Gase, die verschmutzte Substanzen enthalten, erzeugt werden, die bspw. an elektrischen Schmelzöfen, Tunnelbaustellen und Ladeplätzen für verschiedene Arten pulverförmiger oder körniger Materialien.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten der Vorrichtung gemäß weiterer Ausführungsbeispiele,

Fig. 5 und 6 Unteransichten von Ausführungsbeispielen einer Staubauffanghaube.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Haubenkörper 1, der eine rechteckige Öffnung 2 aufweist, an seinem bodenseitigen Ende mit einem Sauggebläse 5 verbunden und steht über ein Auslaßrohr 3 mit einer (nicht dargestellten) Staubbehandlungsanordnung in Verbindung steht. Um die Öffnung 2 herum ist in der Staubauffanghaube ein schlitzartiger Luftauslaß 8 vorgesehen, der mit einem Druckgebläse 6 und einem Lufteinlaßrohr 7 in Verbindung steht.

Dadurch ist während des Betriebs eine Gegenluftströmung gebildet, die aus der Kombination einer negativen Druckströmung a der verschmutzten Substanzen, die an der Öffnung eingesaugt werden, und einem Luftvorhang b besteht, der senkrecht (nach unten) bzw. entgegengesetzt zu a ausgeblasen wird, derart daß er ihn umgibt, wie dies in Fig. 2 durch die Pfeile dargestellt ist.

Die Staubfanghaube ist derart angeordnet, daß sichergestellt ist, daß der Luftvorhang b eine Verschmutzungsquelle c aus der Senkrechten oder von schräg her umgibt, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Beim Ansaugen und Ausblasen des Luftstromes ist die Geschwindigkeit v des Fluids, das aus einer kreisförmigen Düse mit einem Durchmesser D ausgeblasen ist, in einer Entfernung, die dem 30fachen von D entspricht, auf 1/10 verringert. Beim Ansaugen ist der Abstand, an dem die Geschwindigkeit v auf 1/10 verringert ist, nahezu gleich dem Haubendurchmesser.

Die Bedingungen für das Abführen bzw. Ausblasen der verschmutzten Substanzen verändern sich jedoch abhängig von dem betreffenden Fall in großem Rahmen, wie dies in Tabelle 1 gezeigt ist.

Tabelle 1

Unter Beachtung dieser physikalischen Phänomene und Ausblasbedingungen der verschmutzten Substanzen sollte der Luftvorhang mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 15 m/s oder darüber in einem Umfange von etwa 1/10 bis 1/2 des zu behandelnden Luftstromes ausgeblasen werden. Darüber hinaus ist es erwünscht, eine kombinierte Luftströmungszone zu bilden, die als Gegenströmung durch den Luftvorhang bei einer Geschwindigkeit erfolgt, die gleich der Oberflächenluftströmungsgeschwindigkeit an der Haube nahe der Verschmutzungsquelle ist.

Bei der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Luftvorhanges kann die folgende rechnerische Beziehung verwendet werden.

Es sei angenommen, daß die Seitenluftströmungsgeschwindigkeit des Luftvorhanges b gleich Vr (m/s) ist, die Luftauslaßbreite gleich D (m), die Luftauslaßlänge gleich L (m), die Luftauslaßströmungsgeschwindigkeit gleich Va (m/s), der Ausblaswinkel gleich R ° und der Abstand vom Luftströmungsauslaß zur Verschmutzungsquelle gleich l (m) ist, dann gilt

Die Menge der Ausblasluft ist:

Q = Va × D × L × 60 (m³/min)

Die Menge der Luft bei einem Abstand l (m) ist:

Durch Vorgabe dieser Bedingungen kann der Luftvorhang die verschmutzte Substanz, die eingesaugt werden soll, vollständig umgeben und kann durch die Saugströmung zusammen mit der Gasströmung der verschmutzten Substanzen teilweise eingesaugt werden. Deshalb kann die Diffusion der verschmutzten Substanzen nach außerhalb des Luftvorhanges wirksam verhindert werden.

In diesem Falle kann der ausblasende Luftvorhang entweder als ein Luftstrom gleichmäßiger Geschwindigkeit oder als ein Luftstrom mit einer Geschwindigkeit, die sich mit der Umgebungsposition ändert, ausgebildet sein. In dem Falle, in dem eine Luftströmung gleichmäßiger Geschwindigkeit gebildet werden soll, ist die Innenseite des Haubenkörpers 1 nicht in Abteile unterteilt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, sondern die Staubauffanghaube ist derart konstruiert, daß die Luft, die von der Lufteinlaßleitung 7 geliefert wird, als Luftvorhang mit gleichmäßiger Geschwindigkeit aus der schlitzartigen Luftauslaßöffnung 8 ausgeblasen werden kann. In dem Falle, in dem die Luftströmung eine Geschwindigkeit besitzt, die sich mit der Umgebungsposition ändert, sind die Innenseite des Haubenkörpers 1 und die schlitzförmige Luftauslaßöffnung 8, die damit in Verbindung steht, in mehrere Kammern bzw. Abteile (vier Abteile, die mit 8, 8′, 8′′ und 8′′′ in Fig. 6 bezeichnet sind,) gemäß Fig. 6 unterteilt, und die Luft wird mit unterschiedlichen Zuführdrücken in die Lufteinlaßrohre 7, 7′, 7′′ und 7′′′ eingeführt, die vom Druckgebläse abzweigen und für die betreffenden Abteile installiert sind. Durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Luftvorhanges mit der Umgebungsposition kann die Dichte des Luftstromes, der den Luftvorhang bildet, entsprechend dem Grad an Erzeugung der Verschmutzungssubstanzen gesteuert werden.

Wie oben erwähnt, kann gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. gemäß der erfindungsgemäßen Einrichtung das Gas, das Staub und andere schädliche Bestandteile enthält, durch Ansaugen entfernt werden, ohne daß eine Diffusion nach außen von ihrer Quelle aus erfolgt, und es kann das zu behandelnde Luftvolumen auf die Hälfte oder auf noch weniger, verglichen mit herkömmlichen Techniken, verringert werden, so daß ein Betrieb unter wesentlich verringerten Betriebskosten verwirklicht werden kann. In der Anwendung bei der Staubabsaugung an elektrischen Schmelzöfen z. B. kann die Arbeitsumgebung um den Ofen erheblich verbessert werden. Darüber hinaus kann verglichen mit dem Fall, in dem eine herkömmliche Staubauffanghaube verwendet wird, die Behandlungszeit für den erzeugten Staub erheblich verkürzt und elektrische Energie für den Ventilator im Gebäude eingespart werden.

Claims

1. Verfahren zum Auffangen verschmutzter Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Staubauffanghaube bewirkte Ansauggasströmung von einem Luftvorhang umgeben wird, der senkrecht bzw. entgegengesetzt zur Ansauggasströmung ausgeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorhang mit einer Geschwindigkeit von mehr als 15 m/s mit einem Luftvolumen von etwa 1/10 bis 1/2 des zu behandelnden Luftvolumens ausgeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorhang mit einer Geschwindigkeit strömt, die gleich der Oberflächengeschwindigkeit der Luftströmung (Auffanggeschwindigkeit) an der Haube ist, die durch den Luftvorhang als eine Gegenströmung in unmittelbarer Nähe der Verschmutzungsquelle strömt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorhang im wesentlichen als eine Luftströmung gleichmäßiger Geschwindigkeit gebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorhang als eine Luftströmung mit einer Geschwindigkeit, die sich mit der Umgebungsposition für die verschmutzten Substanzen ändert, gebildet ist.

6. Vorrichtung zum Auffangen verschmutzter Substanzen, gekennzeichnet durch eine schlitzartige Luftauslaßöffnung (8), die mit einem Druckgebläse (6) und mit einem Lufteinlaßrohr (7) in Verbindung steht und die um eine mit dem Auslaßrohr (3) in Verbindung stehende Öffnung (2) einem Haubenkörper (1) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Haubenkörpers nicht in Kammern unterteilt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Haubenkörpers (1) und die damit in Verbindung stehende schlitzförmige Luftauslaßöffnung (8) in mehrere Kammern (8′, 8′′, 8′′′) unterteilt sind und daß für jede Kammer (8′, 8′′, 8′′′) Lufteinlaßrohre (7′, 7′′, 7′′′), die dem Druckgebläse (6) abzweigen, vorgesehen sind.