DE7227930U - Fluessigkeitsfilter zur abscheidung feinster schwebestoff - Google Patents

Description

Das Muster ist ein durch fein unterteilte Flüssigkeit betriebenes filter zur Abscheidung feinsttoiliger Schwebestoffe aus Luft und anderen Gasen. Es ist bekannt, daß solche Filterschichten durch Zerteilung von quei zu einer Gasströmung eingedüsten dünnen Flüssigkeitsstrahlen erzeugt werden können, z.B. indem sie auf den zu reinigenden Gasstrom hoher Geschwindigkeit (60 - 12o m/sek. ) aufprallen und z.B. in einer Venturi-Kehle durchpetzen. Die Waschflüssigkeit kann hierbei unter kurzfristiger Überwindung ihrer Oberflächenspannung in feine Lamellen (Zellhäute oder Zellwände) aufgelöst werden, in denen die Schwebestoffe aufgefangen werden. Die anschließende Rückbildung der lamellen in Tröpfchen schließt die Verunreinigungen sicher ein, die sich auf den großen Oberflächen der Lamellen angeheftet hatten. Die Tröpfchen der Reinigungs-

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flüssigkeit können anschließend, z.B. durch Fliehkraft, abgeschieden werden.

Dieses Verfahren hat sich vor allem zur Gas- oder Abgasreinigung bewährt, wenn hohe und höchste Schwebestoffkonzentrationen (Io 2oo g/Nm3) zu bewältigen sind. Dann lassen sich mit zweistufiger Arbeitsweise - Abscheidewirkungsgrade von 99,5 bis 99,9 % erreichen. In solchen Fällen ist der relativ hohe Energieaufwand für die Zerteilung der Waschflüssigkeit durch das Gas bei Druckverlusten von 75o - 15oo mm WS mit 2,5-5 Kilo-Watt-Stunde pro looo m3 Gas technisch gerechtfertigt.

Handelt es sich dagegen um Gase oder Abgase mit geringer Schwebsstoffkonzentration (o,l - 5 g/Nm3), so ist der hohe spezifische Energieaufwand, also der kinetischen Energie zur Wasserzerteilung, für die meist sehr großen strömenden Gasmengen wirtschaftlich nicht vertretbar. Die Neuerung geht daher einen anderen Weg zwecks Bildung einer Flüssigkeitsfilterschicht aus derartigen Lamellen (Zellhäuten).

In mehreren Techniken sind Rieselkühler hoch entwickelt worden, z.B. zur Milch- und Würzekühlung läßt man die Flüssigkeit über die Oberfläche von Metallformstücken laufen, auf denen sie sich von selbst in äußerst dünnen Häuten ausbreitet.

Hier setzt die Neuerung ein. Sie besteht darin, das zu reinigende Gas im Gleichstrom mit der Flüssigkeit durch einen Kanal zu führen. In diesem ist ein Spaltgitterwerk angeordnet. Die Reinigungsflüssigkeit wird unter hohem Druck auf dies Gitterwerk aufge-

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sprüht. Auf diesen Oberflächen breitet sich die Flüssigkeit zu sehr gleichmäßigen dünnen Häuten aus. Diese Häute werden vom Druck des strömenden Gases ständig und gleichförmig auf ihrer Unterlage verschoben. Sie werden bis zu den Außenkanten des Gitterwerks weiterbewegt und in das zu reinigende Gas verblasen. In diesem bilden sie eine Filterschicht aus Flüssigkeitslamellen von der Höhe und Breite des gewählten Gitterwerks. Die Filterschicht hat also eine beliebig wählbare Raumerfüllung in Querschnitt und Länge entsprechend dem jeweiligen freien Kanalraum. Auf diese Weise entsteht eine mehrstufige Feinstwäsche. Zunächst werden gröbere Fremdteilchen des im Gleichstrom strömenden Gases mittels der versprühten Tröpfchen ausgewaschen; anschließend durch die innige Reibung längs der Spalten des Gitterwerks auf den Häuten, dann jedoch und sehr wesentlich in dem Flüssigkeitsfilter aus Lamellen, das sich im Kanal hinter dem Spaltgitterwerk bildet.

Es ist ganz bekannt, in Kanälen strömende Luft und andere Gase zur Befreiung von Fremdstoffen mit Flüssigkeitstropfen zu besprühen und diese Reinigungswirkung zu verbessern, indem die Tropfen Filter verschiedener Formgebung benetzen, die dann mit ihrer nassen Oberfläche eine zweite Reinigungsstufe bilden, von der der Feinschlamm herabrieselt.

Als neu und erfinderisch wird jedoch betrachtet, planmäßig die Sprühbenetzung innerhalb eines Gitterwerks in gleichförmige Flüssigkeitshäute umzuformen, diese Häute ununterbrochen mittels des

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Strömungsdruckes aus den Sprühdüsen ( und der Grenzströmung des zu reinigenden Gases ) in Richtung auf die Außenkanten des Gitterwerkes zu verschieben und dabei in ein sich ständig erneuerndes freischwebendes Filter aus Flüssigkeitslamellen vom wählbaren Querschnitt des Gitterwerks und einer ebenso wählbaren Tiefe bis zu einer Auffangschicht auszubilden.

Durch Aufprall hoch beschleunigter Flüssigkeitstropfen auf ein etwa senkrecht zum Gasstrom angeordnetes feinspaltiges Membrangitter werden also aus den Tropfen Lamellen erzeugt, während das zu reinigende Gas bei diesem Vorgang nur eine niedrige Geschwindigkeit (2 - 2o iu/Sek) hat, so daß der gasseitige Druck/er lust sehr gering ist und kein nennenswerter Widerstand überwunden werden muß. Der Energieaufwand ist dementsprechend niedrig.

Dies bezieht sich auch auf den sich letztlich anschließenden, die aus den Lamellen zurückgebildeten Feinst schlämmteilchen aufnehmenden Tropfenabscheider, der vorzugsweise in Form fein verteilter Umlenkungskanäle mit geringem Strömungswiderstand ausgeführt ist. Der gasseitige Gesamtdruckverlust beträgt dabei etwa 75 15o mm WS, was einem spezifischen Energieaufwand von o,25 bis o,5 Watt-Stunde pro m3 etwa, nur l/lo gegenüber dem bekannten Venturi-

Prinzip entspricht.

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Die Energie zur Zeugung der Flüssigkeitsfilter-schicht wird bei diesem Verfahren in das Wasser gesteckt, d.h. die Waschflüssigkeit wird in einerDüse zerteilt und die austretenden Flüssigkeitstropfen mit hoher Geschwindigkeit auf das feinspaltige Gitterwerk geschleudert. Der spezifische Energieaufwand beträgt bei Druckverlusten von Io - 15 Kg/cm2 etwa 0,¹J - 0,6 Watt-Stunde/m3, oder Kilo-Watt-Stunde pro looo m3 Gas, während er bei dem bekannten Venturi-Verfahren sich auf o,l Watt-Stunde/m3 bei gleichem Wasser-zu-Gas-Verhältnis (1 l/m3) beläuft.

Insgesamt ergibt sich somit eine Verbesserung des spezifischen Energieaufwandes von

Venturi-System Flüssigkeitsfilter

gasseitig 2,5 - 5,o kW/looo m3 Gas ο,25 - ο,5 kW/looo m3 Gas

wasserseitig ο,Ι - o,l kW/looo m3 Gas ο,4 - ο,6 kW/looo m3 Gas

2,6 - 5,1 kW/looo m3 Gas o, 65- 1,1 kW/looo m3 Gas

d.h. eine Verminderung des spezifischen Energieaufwandes auf ein 1/4 - 1/5 gegenüber dem Ventur!-Prinzip,

Das neue Flüssigkeitsfilter ist in der Zeichnung als beispielsweise, aber bevorzugte Ausführung dargestellt:

Figur 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt;

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Figur 2 ist eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilansicht;

Figur 3 ist eine wiederum vergrößerte Einzelheit.

Im einzelnen ergibt sich aus der Zeichnung der im folgenden beschriebene Aufbau und die anschlißend erläuterte Wirkungsweise.

Das neue Filter besteht aus einem vorzugsweise quadratischen Kanal, an dessen Eingang ο sich eine Düsenzone 1 befindet, in der die Waschflüssigkeit in Gasrichtung z.B. mit Hohl- oder Vollkegeldüsen 2 unter hohem Druck verdüst und die gebildeten Wassertröpfchen mit hoher Geschwindigkeit auf das sich anschließende Spaltgitter 3 geschleudert werden. Durch den heftigen Aufprall der Wassertropfen auf die Gitterstäbe H werden diese zu Lamellen (Zellhäuten) zerteilt, die in dem Gitterwerk ein Flüssigkeitsfilter bilden, das in der Lage ist, feinste Schwebestoffe aufzunehmen.

Die Schwebestoff-Abscheidung ist mit dem bekannten Vorgang in einer Venturi-Kehle mit Quereindüsung von Wasserstrahlen vergleichbar, wobei in den engen Spalten 5 zwischen den Gitterstäben eine intensive Mischung des die Schwebestoffe enthaltenden Gases mit den fein zerteilten Lamellen stattfindet und sich

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im anschließenden erweiternden Kanal (Diffusor) 6 die Zusammenballung (Agglomeration) der fein zerteilten Flüssigkeitsteilchen ergibt. Die gebildeten Flüssigkeitströpfchen fallen aufgrund der Schwerkraft herab und sammeln sich im Auslauf 7 oder werden vom Gasstrom mitgetragen und werden in dem sich anschließenden Tröpfchenabscheider 8 an den Umlenkungskanälen abgeschieden und sammeln sich ebenfalls im Auslauf 7, den sie über den Austrittsstutzen 9 verlassen. Das Gas tritt aus dem Tropfenabscheider 8 in den fortgeführten Kanal, an den sich der Austrittsflansch Io anschließt.

Entscheidend für die Funktion des Flüssigkeitsfilters ist die Bemessung des feinmaschigen Gitterwerkes und die Geschwindigkeit (kinetische Energie), Tropfengröße und Tropfenverteilung der Waschflüssigkeit sowie Abstand der Waschflüssigkeitsdüsen vom Gitterwerk.

Alle diese Größen lassen sich nach den jeweiligen technischen Bedingungen innerhalb eines weiten Bereiches auswählen und aufeinander abstimmen. Im besonderen kann der Diffusorteil 6, der an den Venturikehlen 5 beginnt, und sich bis zur Vorderfront der Tropfenabscheider 8 fortsetzt, auch noch im Betrieb leicht und genau abgestimmt werden.

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Claims (3)

1.) Flüssigkeitsfilter zur Abscheidung feinster Schwebestoffe'/*

gekennzeichnet durch Gitterstäbe nach Art von TragflügeJ.v_g ί profilen (14) in Abständen (5), die zwischen den Profileii]^ venturi-artige Spalten (6) mit einem Öffnungsverhältnis von 1 : 5 bis 1 : Io bezogen auf den freibleibenden Kanalquerschnitt belassen.

2.) Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (4) senkrecht angeordnet s4rrd und ihre Spalten (6) einander parallel sind.

3.) Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Düsen (2), welche durch die Venturi-Kehlen (6) bis auf die Front der Abscheider (8) sprühen.

¹U) Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Spaltgitter (3), dessen Stäbe (M) 3,2 mm dick sind und Spalten (5, 6) mit Spaltweiten von o,4 bis o,8 mm zwischen sich belassen.

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