DE3805445A1 - Vorrichtung zur gasreinigung mittels fluessigkeit - Google Patents

Description

Vorrichtungen der genannten Art dienen zur kontinuierlichen Reinigung von Gasen, um die Konzentration der in den Gasen enthaltenen Schadstoffe zu reduzieren, wobei gegebenenfalls die zur Reinhaltung der Luft geltenden gesetzlichen Vor­ schriften zu beachten sind. Die pro Zeiteinheit (z.B. Stun­ de) und pro Volumen zulässigen Schadstoffmengen sollen unter Berücksichtigung der geltenden Vorschriften eingehalten werden. Die im Gas enthaltenen Fremd- oder Schadstoffe werden von der Flüssigkeit, z. B. Wasser, gebunden und mit dieser somit aus dem Gas ausgewaschen. Die Vorrichtungen werden daher auch als Gaswäscher bezeichnet, wobei in Ab­ hängigkeit der Zusammensetzung des Gases auch alkalische Flüssigkeiten zum Einsatz gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art dahingehend auszubilden, daß mit geringem konstruktivem Aufwand eine effektive Gasreinigung erfolgt, wobei aufwendige Leitungssysteme für die Flüssigkeit, Pumpen und dergleichen vermieden werden sollen. Die Vorrichtung soll ein geringes Bauvolumen aufweisen und problemlos in bestehende Anlagenteile, Laboreinrichtungen und dergleichen, ggf. nachträglich integriert werden können. Der in Labora­ torien oder Fabrikhallen vorhandene freie Raum über Experi­ mentierkammern, Abzügen bzw. Digestorien oder ähnlichen Anlagen soll genutzt werden und die Gas- bzw. Abzugsrohre sollen im wesentlichen unverändert genutzt werden können. Ferner soll ein hoher Abscheidegrad bei großer Funktions­ sicherheit gewährleistet werden, wobei die Zug- oder Druck­ verluste im Rohrsystem der Abgase klein und die mit dem Gas entweichende Flüssigkeitsmenge niedrig sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich durch eine kom­ pakte und funktionssichere Bauweise aus, wobei herkömmliche Pumpen und Leitungssysteme für die Flüssigkeit entfallen. Der insbesondere rohrförmig ausgebildete Förderkörper ragt direkt in die Reinigungsflüssigkeit. Am oberen Ende des rotierenden Förderkörpers ist erfindungsgemäß das Verteiler­ system angeordnet, mittels welchem die nach oben geförderte Flüssigkeit infolge der wirksamen Zentrifugalkräfte ein Druck entsteht, der die Flüssigkeit in die vom Gas durch­ strömte Kammer sprüht. Das Förder- und Sprühsystem ist in der Lage, große Flüssigkeitsmengen bei kleiner Antriebs­ leistung zu fördern. Die Flüssigkeit gelangt in Form eines Sprühnebels oder in kleinen Tröpfchen in die Kammer, wobei die im Gas enthaltenen Schwebestoffe ebenso wie Gaspartikel je nach Zusammensetzung chemisch reagieren und/oder mittels der Flüssigkeit ausgewaschen werden. Je nach Anwendungsfall kann die Flüssigkeit kontinuierlich zu- und abgeführt werden oder bei Erreichen einer vorgebbaren Konzentration ihrer­ seits in herkömmlichen Behandlungsanlagen oder dergleichen gereinigt werden. Zweckmäßig ist ein kombiniertes Förder- und Sprühsystem mit erfindungsgemäß gemeinsamer Lagerung und einem direkten Antrieb vorgesehen. Im Rahmen der Erfin­ dung können der Förder- und Sprühkörper eine eigene Lagerung aufweisen und indirekt angetrieben werden. Eine weitere wesentliche Funktion der Vorrichtung ist die Flammsperre im Falle eines unvorhergesehen Brandes im Digestorium oder in vergleichbaren Anlagen, da mittels der Flüssigkeit Flammen, brennende oder glimmende Teilchen zuverlässig ausgelöscht werden. Das Ausbreiten von Bränden über die nachgeschalteten Abzugsrohre wird daher in zuverlässiger Weise unterbunden.

Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung in einer vertika­ len Schnittebene,

Fig. 2 einen Schnitt in einer anderen vertikalen Schnitt­ ebene, und zwar im Bereich des rotierenden Förder­ körpers,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform in einer Schnittebene ähnlich der von Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang Schnittlinie IV gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt in der gleichen Schnittebene wie Fig. 4 durch eine weitere Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 2, in dessen Boden 4 ein Rohrstut­ zen 6 angeordnet ist. Der Boden 4 ist mit den Wänden 8 flüs­ sigkeitsdicht verbunden und mittels der strichpunktierten Linie 10 ist die Oberfläche einer Flüssigkeit angedeutet. Je nach der Art des durch den Rohrstutzen 6 von unten zugeführ­ ten Gases kann als Flüssigkeit Wasser oder eine andere Rei­ nigungsflüssigkeit mit entsprechenden chemischen Eigenschaf­ ten vorhanden sein. Sind beispielsweise in dem zugeführten Gas Schwefeloxide oder Stickoxide enthalten, so ist es zweckmäßig, eine alkalische Reinigungsflüssigkeit vorzugese­ hen. Entsprechend dem Pfeil 12 strömt das Gas in die Kammer 14, in welche mittels des erfindungsgemäßen kombinierten Förder- und Sprühsystems 16 die Flüssigkeit gesprüht wird. Das Förder- und Sprühsystem 16 befindet sich hinter der Zeichenebene und wird von oben durch einen Elektromotor 18 angetrieben. Das mittels der Flüssigkeit gereinigte Gas gelangt über Leitelemente 20 nach oben und von dort zum Abzugsrohr 22. In der Kammer 14 befindet sich ein feiner Sprühnebel der Flüssigkeit, wobei eine enge Durchmischung mit dem durchströmenden Gas erfolgt. Mittels der Tropfenab­ scheider 20 erfolgt eine wirksame Trennung der Flüssigkeit, wobei sich relativ große Flüssigkeitströpfchen bilden, die aufgrund der Schwerkraft nach unten abtropfen, während das nach oben strömende und gereinigte Gas nur noch einen ver­ gleichsweise niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Auf­ grund der Leitelemente erfolgt eine wirksame Abscheidung der Flüssigkeit und es wird der Flüssigkeitsverlust niedrig gehalten.

Das System 16 weist unten einen Förderkörper 24 auf, der hier als ein rotierendes Förderrohr ausgebildet ist. Der Förderkörper 24 ragt in die Flüssigkeit und besitzt unten eine Öffnung 26, durch welche die Flüssigkeit eintritt und in Rotation versetzt und dadurch nach oben gefördert wird. Obgleich sich die Ausbildung des Förderkörpers als Förder­ rohr mit inneren Wandrippen besonders einfach und zweckmäßig erwiesen hat, können im Rahmen dieser Erfindung auch andere Systeme zur Erzeugung der Rotation vorgesehen werden. Wesentlich ist bei allen Ausführungsformen, daß kein separa­ ter Pumpenkreislauf mit externen Rohrleitungen und derglei­ chen vorgesehen ist. Der wie auch immer ausgebildete Förder­ körper ist unterhalb des Sprühsystems angeordnet und wird von diesem mittels des gleichen Motors 18 angetrieben.

Der Sprühkörper 34 weist innen einen Hohlraum 36 auf, in welchen die hochgeförderte Flüssigkeit gelangt. Aus dem Hohlraum 36 führen Kanäle 38 radial nach außen zu Sprühdüsen 40. Bei Rotieren des Sprühkörpers 34 wird die Flüssigkeit aufgrund der Fliehkräfte radial nach außen geschleudert und durch die Düsen 40 mit hohem Druck gefördert. Entsprechend der radialen Länge der Kanäle 38 bzw. dem Abstand der Düsen 40 von der Drehachse 42 wird der Druck vorgegeben. Es bedarf keiner besonderen Hervorhebung, daß der Druck maßgeblich auch von der Drehzahl abhängig ist.

Fig. 2 zeigt einen weiteren Schnitt, wobei die Schnittebene nunmehr hinter der Zeichenebene gemäß Fig. 1 liegt. Es ist nunmehr ein zweiter Rohrstutzen 7 zu erkennen, durch welchen ebenfalls das zu reinigende Gas von unten her in das Gehäuse 2 einströmen kann. Die Stromstörer mit Sieb 44 verhindern eine rotierende Strömung im Bereich der Außenwand 31 des Förderkörpers 24 sowie eine Verschmutzung des Förder- und Sprühsystems. An der hier strichpunktiert angedeuteten Innenwandung 28 des Förderkörpers 24 steigt die Flüssigkeit nach Art einer Parabel nach oben. Am unteren Ende des Förderkörpers 24 ist ein Ring 30 mit der Öffnung 26 vorhan­ den, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Innenwand 28. Die Förderleistung wird hierdurch wesentlich verbessert. Im Bereich der Außenfläche des Förderrohres bzw. Förderkörpers 24 sind Stromstörer mit Sieb 44 angeordnet, um das Entstehen einer Ringströmung an der Außenfläche des Förderkörpers 24 zu unterbinden. Ein Absinken der Oberfläche der Flüssigkeit durch Rotation nahe der Außenwand des Förderkörpers 24 und eine damit verbundene Reduzierung der Förderleistung wird zuverlässig verhindert.

Anstelle des Stromstörers mit Sieb 44 oder auch zusätzlich können im Bereich der Außenwand 31 des Förderkörpers 24 Platten zur Unterbindung einer Ringströmung angeordnet sein. Derartige Platten werden zweckmäßig sternförmig zur Dreh­ achse 42 angeordnet. Es werden ausschließlich Platten in den Fällen angeordnet, in welchen zu befürchten ist, daß Verun­ reinigungen oder die aus dem Gas ausgewaschenen bzw. durch chemische Reaktion ausgefällten Stoffe ein Zusetzen eines Siebes zur Folge haben könnten. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Sprühdüsen 40 in verschiedenen Ebenen und ferner auch in verschiedenen Richtungen bezüglich der Dreh­ achse 42 anzuordnen. Die in unterschiedlichsten Richtungen vom Sprühkörper 34 ausgesprühte Flüssigkeit wird an die im Inneren des Gehäuses 2 vorhandenen Kanten, Begrenzungs­ flächen oder dergleichen mit hohem Druck angespritzt, und durch den Aufprall wird eine weitere Verkleinerung der Tröpfchen bewirkt, so daß sich in der Kammer 14 ein sehr feiner Sprühnebel ausbildet, der eine sehr effektive Reini­ gung des Gases sicherstellt.

Durch das Rohr 46 wird die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zugeführt, wobei am oben Ende des Rohres eine Düse 48 zur definierten Vorgabe des Zuflusses vorhanden ist. Es ist ferner ein Überlauf 50 mit einem Abflußrohr zu erkennen, dessen Oberkante den Füllstand der Flüssigkeit bzw. deren Oberfläche 10 definiert. Der Flüssigkeitszulauf wird mittels eines Sensors, der die Füllstandshöhe überwacht, gesteuert.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Höhe 52, gemessen von der Unterkante des Bodens 4 bis zum oberen Ende des Elektromotors 18 bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 60 cm groß ist. Die senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Breite der Vorrichtung beläuft sich auf ca. 100 cm. Die Vorrichtung kann daher problemlos zum Nachrüsten von Digestorien, Ver­ suchskammern und dergleichen zum Einsatz gelangen und in einfacher Weise oben auf die Decke derartiger Anordnungen nachträglich aufgebaut werden. Wie bereits ausgeführt, weist die Vorrichtung zwei Rohrstutzen auf, die zweckmäßig ent­ sprechend den üblicherweise vorhandenen Hosenrohren derar­ tiger Kammern angeordnet und ausgebildet sind. Es ist er­ sichtlich, daß lediglich ein derartiges Hosenrohr heraus­ genommen werden muß, um in einfacher Weise das Abzugsrohr 22 an einen vorhandenen Abzugskanal 54 anzuschließen. Die Vor­ richtung ist eine komplette Funktionseinheit und die Instal­ lation von externen Leitungssystemen, Pumpen und dergleichen ist nicht erforderlich. In der Wand 8 ist ähnlich einem Bullauge eine Glasscheibe 55 vorhanden, durch welche ohne weiteres die Funktion oder der Flüssigkeitsstand von dem Personal geprüft werden kann.

Da die Vorrichtung unmittelbar über der Versuchskammer oder dem Digestorium angeordnet wird, dient sie in besonders zweckmäßiger Weise gleichzeitig als Flammensperre. Bildet sich in der Versuchskammer aufgrund irgendwelcher Fehler ein Feuer aus, so können keine Flammen in den Abzugskanal 54 durchschlagen. Die in die Kammer 14 gesprühte Flüssigkeit bewirkt eine funktionssichere Löschung, so daß erfindungs­ gemäß das Entstehen eines Brandes im Abzugskanal mit hoher Sicherheit unterbunden wird.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die eine gute Integration in eine Versuchskammer ergibt, deren Decke 56 hier teilweise zu erkennen ist. Der hier wiederum röhren­ förmig ausgebildetete Förderkörper 24 ragt durch eine De­ ckenöffnung 58 in einen Behälter 60, welcher an der Unter­ seite der Decke 56 angeordnet ist und die Flüssigkeit mit der Oberfläche 10 aufnimmt. Es sind hier zwei sternförmig zur Drehachse 42 angeordnete Platten 32 nahe der Außenwand 31 des Förderkörpers 24 gut zu erkennen. Das Förderrohr bzw. der Förderkörper 24 weist entsprechend dem Ring 30 ausgebil­ dete Stege 62 oder Wandrippen an der Innenwand auf, wodurch eine verbesserte Förderleistung erzielt wird. Auch die ein­ gangs erläuterten Ausführungsformen weisen im Rahmen dieser Erfindung derartige Wandrippen bzw. Stege zwecks Erhöhung der Förderleistung auf. Der Sprühkörper 34 rotiert in einem Spiralkanal 64, welcher oberhalb der Decke 56 angeordnet ist. Das zu reinigende Gas strömt gemäß den Pfeilen 12 in den Spiralkanal 64, welcher in das Abzugsrohr 22 mündet. Die Flüssigkeit wird mittels den Sprühdüsen 40 in den Spiral­ kanal 64 gesprüht und in einen nicht dargestellten Tropfen­ abscheider geführt, aus dem die niedergeschlagenen Tropfen in den Behälter 60 zurückfließen. Der Spiralkanal 64 ermög­ licht eine gute Abströmung des Gases bei geringen Druckver­ lusten. Diese Ausführungsform zeichnet sich ferner durch eine kompakte Bauweise und ein geringes Gewicht aus. Der Förderkörper 24 und der Sprühkörper 34 sind zu einer Bauein­ heit integriert, die oben eine Kupplung 68 für die Welle des Antriebsmotors 18 aufweist. Der Sprühkörper 34 hat gleich­ zeitig die Wirkung eines radialen Ventilatorrades. Aufgrund dieser erfindungswesentlichen Ausbildung als Ventilatorrad erfolgt eine intensive Verteilung und Verwirbelung des zu reinigenden Gases mit der Reinigungsflüssigkeit, wodurch eine besonders intensive Reinigung gewährleistet wird.

Mittels einer Wellendichtung 70 wird das Austreten von Gas und Flüssigkeit im Kupplungsbereich sicher unterbunden. Der Antriebsmotor 18 ist mit seinem Flansch in einfacher Weise auf Tragelementen 72 abgestützt, wobei eine einfache Montage oder gegebenenfalls Demontage zu Wartungs- oder Reparatur­ zwecken erfolgen kann. Mittels der Wellendichtung 70 ist die Spiralkammer 64 funktionssicher im Bereich des Kupplungs­ teiles 68 abgedichtet. Der Kupplungsteil 68 ist gleichfalls integraler Bestandteil des gesamten Förder- und Sprüh­ systems. Förderrad und Antrieb müssen nicht direkt gekuppelt sein.

Fig. 4 zeigt in der Schnittebene IV gemäß Fig. 3 den Spiral­ kanal 64 mit dem Sprühsystem 34. Die Sprühdüsen 40 sind in Umfangsrichtung jeweils zwischen radial nach außen verlau­ fenden Trennwänden 74 angeordnet. Sie können auch gekrümmmt sein wie die Schaufeln eines Ventilators. Die aus den Düsen 40 austretende Flüssigkeit gelangt an den vorbeiströmenden Gasstrom. Wie ferner in Verbindung mit Fig. 3 ersichtlich, gelangt die ausgesprühte Flüssigkeit auch an die oberen und unteren Wände des Sprühsystems, wobei durch den Aufprall an diese Wände eine zusätzliche Zerkleinerung der Flüssigkeits­ tröpfchen bewirkt wird. Mittels den Trennwänden 74 werden ferner die unteren, Radscheibe 76 des Sprühsystems ge­ haltert. Das im Spiralkanal 64 gereinigte Gas strömt durch das Abzugsrohr 22 ab.

Fig. 5 zeigt eine Schnitt entsprechend Fig. 4, wobei das Sprühsystem mit der letztgenannten Ausführungsform überein­ stimmend ausgebildet ist. Nunmehr ist jedoch kein Spiralka­ nal vorhanden, sondern das Sprühsystem 34 wird von Leitele­ menten 20 umgeben. Diese Leitelemente 20 sind im Inneren des Gehäuses 2 in hier nicht weiter dargestellter Weise befe­ stigt und umgeben strahlenartig das Sprühsystem 34. Sie bilden gleichzeitig einen Tropfenabscheider. Das Gehäuse 2 wird entsprechend dem Spiralkanal der anhand von Fig. 3 erläuterten Ausführungsform auf der Decke einer Versuchskam­ mer angeordnet, unterhalb welcher in übereinstimmenden Weise wiederum der Behälter mit der Flüssigkeit angeordnet ist, in welche der Förderkörper von oben her eingreift. Das hier strichpunktiert angedeutete Abzugsrohr 22 befindet sich in der Decke des Gehäuses, also vor der Zeichenebene. Die Leit­ elemente 20 weisen radial innen Stirnkanten 78 auf, welche sich in vertikaler Richtung bzw. parallel zur Drehachse des Sprühsystems erstrecken. Der Anströmbereich 80 der Lamellen bzw. Leitelemente 20 ist zur jeweiligen Radialebene 82 in einem Winkel 84 geneigt angeordnet. Dieser Winkel 84 wird in der Weise vorgegeben, daß ein optimaler Eintrittswinkel im Hinblick auf möglichst geringe Stoßverluste erreicht wird. Die Leitbleche 20 sind wie ersichtlich wellenartig gekrümmt und enthalten in den Strömungskanal hineinragend Teile 86. Sie wirken in bekannter Weise als Tropfenabscheider. Der radiale Abstand zwischen dem rotierenden Sprührad 34 und den Leitelementen 20 kann wesentlich größer als in Fig. 5 ge­ zeichnet ausgeführt werden. Durch den Tropfenabscheider wird die Bildung von großen Flüssigkeitströpfchen begünstigt, die nach unten abfließen. Der Feuchtigkeitsgehalt im Gas, das durch das Abzugsrohr 22 abströmt, wird hierdurch gering gehalten.

Bezugszeichenliste

 2  Gehäuse
 4  Boden
 6, 7 Rohrstutzen
 8  Wand
10  Oberfläche der Flüssigkeit
12  Pfeil
14  Kammer
16  Förder- und Sprühsystem
18  Antriebsmotor
20  Leitelement/Tropfenabscheider
22  Abzugsrohr
24  Förderkörper
26  Öffnung
28  Innenwand
30  Ring
31  Außenwand
32  Platte
34  Sprühkörper
36  Hohlraum
38  Kanal
40  Düse
42  Drehachse
44  Sieb
46  Zulaufrohr
48  Düse von 46
50  Überlauf
52  Höhe
54  Abzugskanal
56  Decke
58  Deckenöffnung
60  Behälter
62  Steg/Wandrippe
64  Spiralkanal
66  Pfeil
68  Kupplung
70  Wellendichtung
72  Tragelement
74  Trennwand
76  untere Wand von 34
78  Stirnkante
80  Anströmbereich
82  Radialebene
84  Winkel
86  Teil von 20

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Gasreinigung mittels Flüssigkeit, wobei das zu reinigende Gas in eine Kammer einströmt, in welche die Flüssigkeit gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Flüssigkeit (10) eintauchender Förderkörper (24) und ein Sprühkörper (34) um eine gemeinsame Drehachse (42) drehbar angeordnet sind, daß der Sprühkörper (34) oberhalb des Förderkörpers (24) angeordnet ist, welcher die Flüssigkeit direkt in den Sprüh­ körper (34) fördert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkörper (34) innen einen Hohlraum (36) aufweist, in welchen unmittelbar von unten her mittels des Förderkörpers (24) die Flüssigkeit gefördert wird, und daß vom Hohlraum (36) Kanäle (38), nach außen, insbesondere über Sprühdüsen (40), in die Kammer (14) zur Versprühung der Flüssigkeit vorhanden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Förderkörper (24) als ein Förderrohr mit einer unteren Öffnung (26) ausgebildet ist, die bevorzugt einen kleineren Durchmesser als die Innenwand (28) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer Außenwand (31) des Förderkörpers (24) und/oder unterhalb desselben ein Sieb (44) und/oder Platten (32) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (14) Leitelemente (20) derart angeordnet sind, daß eine Abscheidung der Flüssigkeit aus dem gereinigten Gas vor dessen Abströmen in ein Abzugs­ rohr (22) erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente (20) zumindest nähe­ rungsweise vertikal angeordnet sind, um ein Ablaufen der sich an den Leitelementen (20) bildenden Flüssigkeitstropfen nach unten zu ermöglichen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oben auf dem Gehäuse (2) angeordnete Anriebsmotor (8) mittels einer Kupplung (68), welche zweck­ mäßig lösbar ist, mit dem Sprühkörper (34) direkt gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Förder- und Sprühkörper eine eigene Lagerung haben und indirekt angetrieben werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (14) und/oder in einem Behälter (60) die Flüssigkeit enthalten ist, wobei aus der Kammer (14) die mit dem Gas bereits in Berührung gelangten Teile der Flüssigkeit von oben her unmittelbar zurückflie­ ßen können.