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Verfahren und Einrichtung zum Reinigen von Gasen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren nebst Einrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen und Beimengungen
in fester oder flüssiger Form (wie Staub, Teer, Öl. Wasser usw.) aus Gasen (Dämpfen)
und Gasgemischen; dasselbe kann für beliebige Temperaturen ohne Beeinträchtigung
der Eigenwärme der Gase angewendet werden. Der Grundgedanke der Erfindung besteht
darin, daß dem zu reinigenden Gas bei kleinstem Druckverlust und damit auch bei
kleinstem Kraftverbrauch eine solche Geschwindigkeit erteilt wird, daß sich die
Verunreinigungen in geschlossenem Strom in der ursprünglichen Richtung weiterbewegen,
während das Gas aus diesem Strom langsam seitlich zur Stromrichtung abströmt.
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Da hierbei der Strom der Verunreinigungen nicht merklich abgelenkt
wird, bietet sich dem gereinigten Gas keinerlei Gelegenheit mehr, von neuem Verunreinigungen
aufzunehmen.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird das Gas durch entsprechende
Bemessung des Leitungsquerschnitts auf eine bestimmte Geschwindigkeit gebracht,
die es kurze Zeit beibehält; dann wird durch allmähliche Erweiterung des Leitungsquerschnitts
die Gasgeschwindigkeit unter Zurückgewinnung des Druckverlustes nach dem Venturiprinzip
ermäßigt und das Gas aus dem von den Verunreinigungen ausgefüllten ; Nlittclstrom
in seitlicher Richtung abgeführt. Die Verunreinigungen oder Beimengungen des Gases
werden hierbei in der ursprünglichen Richtung in einem geschlossenen Strom weitergeschleudert,
dessen Ouerschnitt etwa dem engsten Querschnitt der Leitung vor ihrer Erweiterung
und dessen Geschwindigkeit etwa der Geschwindigkeit des Rohgases in diesem engsten
Querschnitt (abgesehen von der hinzukommenden Fallbeschleunigung) entspricht.
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Der zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Kraftaufwand ist
infolge der Venturiwirkung, d. h. der bei der Geschwindigkeitsermäßigung eintretenden
Zurückgewinnung des zuvor entstandenen Druckverlustes, sehr gering. Die Wahl der
Gasgeschwindigkeit im engsten Querschnitt ist mithin derart festgelegt, daß im Sinne
der Erfindung gleichzeitig mit der Gasreinigung eine Venturiwirkung eintritt.
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Es ist an sich längst bekannt, das Venturiprinzip zur Verringerung
eines durch Geschwindigkeitserhöhung in einer Rohrleitung entstehenden Druckverlustes
anzuwenden. Es sind auch schon bei Gasreinigungsanlagen zur Erzielung eines geringeren
Druckverlustes nach dem Venturiprinzip ausgebildete Rohrleitungen benutzt worden.
Bei diesen Anlagen erfolgt aber die Reinigung des Gases selbst mit Hilfe einer Filterzelle
und eines Abscheiders mit Prallwand, also nicht durch einen reinen, auf dem Venturiprinzip
beruhenden Strömungsvorgang.
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Um zwecks Feinreinigung auch leichte Sdwebestoffe zu zwingen, sich
mit den schwereren Verunreinigungen aus dem Gas auszuscheiden, werden diese durch
Umhiillung
mit Flüssigkeitstropfen oder Nebeln beschwert, indem
das Gas vor oder während der Durchführung des oben geschilderten Verfahrens in an
sich bekannter Weise mit Flüssigkeiten berieselt wird. Die Flüssigkeitstropfen behalten
mit den Schwebestoffen. ebenfalls die ursprüngliche Richtung und G'eschwindigkeit
bei und werden so in dem geschlossenen Strom zusammen mit den übrigen Verunreinigungen
aus dem Gas ausgeschieden.
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Heiße Gase können nach der Erfindung ebenfalls der Feinreinigung
unterzogen werden, und zwar ohne Verlust an Eigenwärme durch Wärmeabgabe an die
Berieselungsflüssigkeit, indem zur Berieselung Flüssigkeiten mit entsprechend hohem
Siedepunkt, wie z. B.
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Teeröle, verwendet werden, und zwar etwa so heiß, wie das Gas selbst
ist. Diese Flüssigkeiten lassen sich im Kreislauf wieder benutzen, indem sie in
heißem Zustand durch Filtrieren, z. B. in Asbestfiltern, von den aufgenommenen Verunreinigungen
befreit und dann nach der Berieselungsvorrichtung zurückgepumpt werden.
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Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung besteht
im wesentlichen aus einem Venüirirohr, das am zweckmäßigsten senkrecht in ein die
Verunreinigungen unddas Reingas aufnehmendes Gehäuse eingebaut wird. Das Gehäuse
erhält eine Entnahmevorrichtung für die Verunreinigungen und einen Abgangsstutzen
für das Reingas.
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Für heiße Gase wird das Venturirohr und das Gehäuse aus feuerfestem,
schlecht wärmeleitendem Material, wie Schamotte, mit eiserner Ummantelung und für
kalte bzw. mäßig warme Gase aus Eisen, gegebenenfalls mit einem äußeren Isoliermantel,
hergestellt. In Sonderfällen können natürlich auch andere Baustoffe Verwendung finden.
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In den Abb. In um 2 sind Ausführungsformen der Erfindung im senkrechten
Schnitt veranschaulicht.
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Bei der Einrichtung nach Abb.-I, die insbesondere zum Reinigen heißer
Gase geeignet ist, strömt das Rohgas zuerst von oben nach unten, und zwar zunächst
in dem zur Erzielung der gewünschten Geschwindigkeit entsprechend verjüngten Teil
I, dann daran anschließend in dem geraden Teil 2 und endlich in-dem sich allmählich
erweiternden Teil 3 des nach dem Venturiprinzip ausgeführten feuerfesten Einbaues
4. Der größte Querschnitt des sich erweiternden Teiles 3 kann selbstverständlich
größer sein als der noch unverjüngte Querschnitt des Zuleitungsrohres. Im Teil 3
erhält also das Gas unter Zurückgewinnung des durch die Geschwindigkeitserhöhung
im Teil-I entstandenen Druckverlustes wieder eine geringere Geschwindigkeit; gleichzeitig
strömt es seitlich in etwa waagerechter Richtung nach außen aus dem die Verunreinigungen
enthaltenden Mittelstrom ab, ohne diese mit sich zu reißen, da die Geschwindigkeit
der Verunreinigungen in der senkrechten Richtung groß, dagegen die des Gases in
der waagerechten Richtung klein ist.
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Alsdann wird das von den Verunreinigungen im Teil 3 befreite Gas um
die Unterkante 5 des Venturieinbaues 4 herum senkrecht nach oben in den Ringraum
6 geleitet, ohne daß es wieder mit Verunreinigungen in Berührung kommen kann. Von
dem Ringraum 6 gelangt das Reingas zu der Austrittsöffnung 7. Die Verunreinigungen
werden infolge der hohen Geschwindigkeit, die sie im Teil 2 annehmen und die im
Teil 3 durch die hinzukommende Fallbeschleunigung noch erhöht wird, senkrecht nach
unten in den Sammelraum 8 geschleudert, aus dem sie durch die Tür 9 nach Bedarf
entfernt werden können. Der Ringraum 6 und der Sammelraum 8 werden ebenfalls durch
eine feuerfeste Ausmauerung 10 gebildet. Um die Ausmauerung 4 und 10 ist ein eiserner;
gas dichter Mantel ei angeordnet.
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Auf die geschilderte Weise kann z. B. das heiße, sehr staubhaltige
Gas von Abstichgeneratoren und von Hochöfen auf trockenem Wege ohne nennenswerte
Wärmeverluste und ohne nennenswerten Israftverbrauch so gereinigt werden, daß sich
seine Eigenwärme mit völliger Betriebssicherheit in Abhitzekesseln ausnutzen läßt.
Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Abscheidung von Asche in fester oder flüssiger
Form aus den Heizgasen und Abgasen von Feuerungen, insbesondere Kohlenstaubfeuerungen,
In solchen Fällen, bei denen noch eine Feinreinigung des heißen Gases ohne MTärmeverlust
vorgenommen werden soll, wird vor dem Teil 3 eine Berieselungseinrichtung 12, die
aus einer oder mehreren Zerstäubungsdüsen besteht, eingebaut und durch diese die
Waschflüssigkeit, deren Siedepunkt iiber der - Gastemperatur liegt, in fein verteiltem
Zustand eingespritzt. Durch die Öffnung 13 fließt die Waschflüssigkeit ab und kann
in einem Filter von den aufgenommenen Verunreinigungen befreit sowie im Kreislauf
zu der Berieselungsvorrichtung 12 zurückgtführt werden.
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Zur Reinigung kalter Gase und solcher Gase, bei denen die Eigenwärme
gleichzeitig durch Berieselungskühlung beseitigt werden soll, wird die Einrichtung
nach Abb. 2 verwendet. Auch hier wird das Rohrgas zuerst senkrecht nach unten in
den someit als erforderlich verjüngten Teil2r, dann in den geraden Teil 22 und daran
anschließend in den allmälllich erweiterten Teil 23 des Venturieinbaues 24 geleitet,
dann als Reingas. um die Unterkante 25 des Venturieinbaues 24
herum
senkrecht nach oben in den Ringraum 26 und von da zur Austrittsöffnung 27 geführt.
Die Verunreinigungen werden senkrecht nach unten in den Sammelraum 28 geschleudert.
aus dem sie beispielsweise durch den Tauchverschluß 20 in den nach außen offenen
Kasten 30 gelangen. Der Ringraum 26 und der Sammelraum 28 werden nach außen durch
einen gasdichten Mantel 31 begrenzt.
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Die Berieselungsflüssigkeit fiir die Feinreinigung wird durch die
Berieselungsvorrichtung 32 in das Gas eingespritzt und durch den Stutzen 33 des
Kastens 30 abgeführt.
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Die etwa erforderliche Kühlung des Gases kann durch die Berieselungsflüssigkeit
erfolgen. Die Einrichtung gestattet aber auch, die Kühlung von außen vorzunehmen,
indem etwa um den engeren Teil des enturieinbaues 24 ein Kühlmantel 34 angeordnet
wird. in den die Kühlflüssigkeit bei 35 eine und bei 36 austritt.
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Nach der Erfindung kann überdies zur Erzielung größter Reinheit an
der Unterkante 25 des Venturieinbaues 24 ein Flüssigkeitsschleifer angewendet werden.
den das Reingas zur Schluß reinigung durchströmen muß.
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Hierzu dient eine düsenartige Umkleidung 37. die den unteren Teil
des Venturieinbaues umgibt und aus der die durch das Rohr 38 zugeführte Flüssigkeit
in Schleierform ab fließt.
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Um zu verhindern. daß die Berieselungsflüssigkeit teilweise an den
Wänden des sich erweiternden Teiles 23 des Venturieinbaues 24 entlangfließt, kann
der gerade Teil 22 die in Abb. 2 punktiert angedeutete. in den Teil 23 hineinragende
Verlängerung 39 erhalten.
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Das Verfahren und die Einrichtung eignen sich auch zum Trocknen von
Gasen sowie zur Entteerung von teerhaltigen Gasen, indem die im Gas enthaltenen
Kondensate ähnlich wie feste Verunreinigungen ausgeschieden werden. l"erner kann
das Verfahren, da es sich durch sehr billige Anlage- und Betriebskosten auszeichnet.
mit besonderem Vorteil überall da angewendet werden. wo die Reinigung der Gase nur
bei sehr geringen Reinigungskosten in Betracht gezogen werden kann. so z. B. zum
Reinigen von Abgasen. die ins Freie geleitet werden müssen und durch Flugstaub usw.
die Umgebung beeinträchtigen würden.
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Die Gasreinigung läßt sich natürlich durch Hintereinanderschaltung
mehrerer Venturireiniger besonders wirksam gestalten. Auch kann die Reinigung in
einer trockenen Vorstufe. um möglichst viele Verunreinigungen im trockenen Zustand
zu gewinnen. und in einer nassen Nachstufe zur Feinreinigung erfolgen. Bei heißen
Gasen kann in der Vorstufe die troclcene Reinigung unter Anwendung der Einrichtung
nach Abb. I vorgenommen werden. um die Gase zur Ausnutzung illrer Eigenwärme durch
Abhitzekessel leiten zu können: hinter den Abhitzekesseln erfolgt dann die nasse
Feinreinigung unter Anwendung der Einrichtung nach Abb. 2.' Auch lassen sich beliebig
viele Venturireiniger bzw.
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Reinigergruppen parallel schalten und einzeln in und außer Betrieb
setzen, indem man je einen Gaseingangs- und -ausgangsschieber vorsieht.
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Die Einrichtungen nach Abb. 1 und 2 sind nur Ausführungsbeispiele
für die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen -Reiniger, die im allgemeinen
rund gebaut sind. Sie können aber auch eckig ausgefiihrt werden. in diesem Fall
stellen die beiden Abbildungen ebenfalls senkrechte Schnitte durch die Schmalseite
der Reiniger dar.