DE7627885U1 - Ringspaltwascher fuer die reinigung eines gasstromes - Google Patents

Description

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Vndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte | Diplom-Physiker Dr,, Waiter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur ' \ Hans Dieter Gesthuysen , jj Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch ι |

nwaltxaltte: 43 Essen 1.Theaterplatz 3^ Posrf.789 : *

, 1 48 772/Pe-sa 29. Oktober 1979 j

j Gebrauchsmusteranmeldung \

Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasteinigungs- und
Wasserrückkühlanlagen GmbH & Co. Kommanditgesellschaft

Gärtnerstraße 44
4300 Essen 1

"Ringspaltwascher für die Reinigung eines Gasstromes"

Die Srfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Ringspcirltwascher für die Reinigung eines Gasstromes mit Ringspaltgehäuse und darin koaxial angeordnetem axial verstellbarem, mit
dem Ringspaltgehäuse den Ringspaltkanal definierendem Einbaukörper sowie zumindest einer in Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper angeordneten Waschmitteldüse,
wobei das Ringspaltgehäuse des Ringspaltwaschers nach Einlauf-

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konus und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist. Gasstrom bezeichnet hauptsächlich industrielle Abgasströme, insbesondere Konverterabgasströme, Gichtgasströme u. dgl.. Es mag sich im übrigen bei dem zu behandelnden Gasstrom um heterogene oder homogene Systeme handeln.

Bei den bekannten Ringspaltwaschern, die der Klasse der Venturiwäscher angehören (vgl. Staub-Reinhalt. Luft 33, 1973, S. 494, 4.1), aber auch bei den gattungsgemäßen Ringspaltwaschern (DE-Gbm 75 25 946.0), sind Strömungskanal, Einbaukörper und Ringspalt konisch eingezogen. Folglich erfährt der Gasstrom bei Einlauf in den Ringspaltwascher insgesamt und auch im Ringspalt eine konvektive, von null erheblich verschiedene, positive Beschleunigung - und darauf beruht der Äbscheideeffekt, der im folgenden für ein heterogenes, d. g. staubbeladanes System erläutert wird:

Die Abscheidung von Feststoffteilchen aus einem Gasstrom mit Hilfe eines Naßwäschers, also auch mit Hilfe eines Venturiwäscher oder eines Ringspaltwaschers, wird im wesentlichen durch die Mechanismen Trägheitswirkung und turbulente Diffusion bestimmt. Die Ausnutzung dieser Anteile ist je nach System verschieden.

Im Rahmen der Trägheitswirkung wird ein Flüssigkeitstropfen vom staubbeladenen Gas umströmt. Es sind die Fest-

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Stoffteilchen infolge ihrer großen Masse gegenüber der Masse der Gasmoleküle nicht in der Lage, den Stromlinien zu folgen. Sie treffen auf Flüssigkeitstropfen auf und sind, sofern sie eindringen können, dem Gasstrom entzogen, nämlich von den Flüssigkeitstropfen aufgenommen. Maßgebend für diesen Mechanismus, der unterschiedliche Trägheitskräfte unterschiedlicher Massen nutzt, sind mehrere Parameter. Zunächst ist zu beachten, daß die Stromlinien des Gases bis zu immer kürzer werdenden Abständen von der angeströmten Fläche des Flüssigkeitstropfens ihre Richtung beibehalten. Sie folgen der Kontur des Tropfens, bis sie schließlich praktisch ohne auszuweichen auf die Kontur des Waschflüssigkeitstropfens auftreffen. Das bedeutet, daß die Trägheitswirkung durch kurzzeitige Richtungsänderung größer wird mit der Folge, daß immer mehr und auch immer kleinere Feststoffteilchen auf den Tropfen treffen und abgeschieden werden. Mit zunehlaandem Impuls sind dann offenbar immer mehr Teilchen in der Lage, die Grenzflächenspannung der Tropfen zu überwinden und einzudringen und dazu wird die beschriebene, konvektive Beschleunigung verwirklicht. Die Wahrscheinlichkeit für Staubteilchen, einen Tropfen zu treffen, steigt ebenfalls mit der Geschwindigkeit des Gasstromes und damit der Staubteilchen relativ zu den Flüssigkeitstropfen. Bei gleichem Gas/Flüssigkeitsverhältnis wächst die dem Staub angebotene Flüssigkeitsoberfläche proportional mit der Anzahl der erzeugten Tropfen und entsprechend der Bereiche für das Wirksamwerden der Trägheitskräfte. Bevorzugt werden offenbar große Feststoffteilchen abgeschieden.

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Anders bei der turbulenten Diffusion. Das Charakteristikum einer turbulenten strömung ist, daß Querbewegungen zur Hauptströmung ausgeführt werden, die umso stärker sind, je höher der Turbulenzgrad ist. Dadurch wird ein gegenüber einer laminaren Strömung wesentlich stärkerer Kontakt zwischen benachbart strömenden Teilchen erreicht, der für die Reinigung des Gasstromes ausgenutzt wird. Dominierende Parameter für diesen Effekt der turbulenten Diffusion sind einerseits der Turbulenzgrad einer Strömung und andererseits, wie bei der Trägheitsabscheidung, die Flüssigkeitsverteilung. Aber auch Staubzusammensetzung, Strömungsgeometrie und Verweilzeit spielen eine Rolle.

Ein besonderes Charakteristikum der venturiartigen Wascher besteht nun darin, daß die Energie zum Zerteilen der Flüssigkeit vom Gasstrom aufgebracht wird. Das ist nur über hohe Strömungsgeschwindigkeiten möglich. Je kleiner jedoch die erzeugten Flüssigkeitstropfen sind, de<vto schneller werden sie vom Gas beschleunigt, so daß für das Platzgreifen des Trägheitseffektes nur eine begrenzte Strecke nutzbar ist. um eine wirkungsvolle Staubabscheidung zu erreichen, sind folglich zwei unterschiedliche Prozeßführungen möglich: Entweder man nutzt ausschließlich den Trägheitseffekt, dann muß mit sehr hohen Gasgeschwindigkeiten gearbeitet werden _r wie es bei Venturiwasehern mit kurzer Kehle geschieht. Man kann sich aber zusätzlich der turbulenten Diffusion bedienen, die dann besonders für sehr kleine Staubteilchen wirkungsvoll vjird. In diesem Falle müssen jedoch größere Verweilzeiten geschaf—

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fen werden, wie es bei den üblichen Ringspaltwaschern und auch bei den gattungsgemäßen Singspaltwaschern der Fall ist.

Die Druckverluste, die ein Gasstrom in einem Venturiwäscher, einem erstklassigen Ringspaltwascher mit eingezogenem Einbaukörper oder auch bei einem gattungsgemäßen Ringspaltwascher erfährt, liegen (bei einer üblichen Reinigungsaufgabe an z. B. Gichtgasen) bei 1.200 mm Wassersäule und höher. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein gattungsgemäßer Ringspaltwascher auszulegen ist, damit gleiche Reinheitsgrade bei wesentlich reduzierten Druckverlusten erreicht werdeii. Spezieller besteht die Aufgabe darin, die Anordnung so zu treffen, daß der Gasstrom in dem Ringspaltkanal eine Beschleunigung erfährt, die kleiner als null (d. h. negativ) ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die ( Wandungen von Ringspaltgehäuse und Einbarileörper äqui-

distant geführt sind und daß das Ringspaltgehäuse zwischen Eintrittsauerschnitt und Austrittsquerschnitt eine Erweiterung erfährt, welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt. Man kann aber auch die Anordnung nach einer anderen Ausführungsform so treffen, daß die Wandungen von Ringspaltgehäuse und Einbaukörper einen in Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden Ringspaltkanal bildet, dessen Spaltweitenzunahme zusammen mit der Erweiterung des Ringspaltgehäuses die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt.

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Im Rahmen der Erfindung liegt es, vor dem Einbaukörper einen zentralen Zylinder anzuordnen, dessen Durchmesser etwa dem der Einlaufeinschnürung entspricht. Dieser Zylinder kann rohrartig hohl ausgeführt und von dem Sas— strom durchströmt sein. In dem Zylinder kann die beschriebene Düse für das Eindüsen der Waschflüssigkeit angeordnet sein. Der Zylinder kann aber auch mit dem Einbaukörper verbunden sein, wobei dann die Düsen zum Eindüsen der Waschflüssigkeit den Zylinder umgeben müssen. Auch abströmseitig kann man an den Einbaukörper eine zylinderförmige Verlängerung anschließen. Jedenfalls wird man einen erfindungsgemäßen Eingspaltwascher insgesamt im allgemeinen so gestalten, daß der Einlaufkonus an den Durchmesser einer ankommenden Gasleitung ohne Stufe od. dgl. angeschlossen ist, während das Ringspaltgehäuse nach einer Erweiterung, die so ausgelegt ist, wie es dem angestrebten Effekt der Beschleunigung kleiner als null entspricht, in einem Äbscheideturm od. dgl. mündet.

Die Erfindung erreicht einen überraschenden Effekt, nämlich gegenüber bekannten Ringspaltwaschern eine beachtliche Reduzierung der Druckverluste bei gleichen Reinigungs-¹ aufgaben und gleichem sowie sogar verbesserten* Reinigungsgrad. Die Druckverluste können um 30 % und häufig weit mehr reduziert werden. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem erfindungsgemäßen Ringspaltwascher im Bereich der Einschnürung sehr günstige Verbältnisse für die auf Trägheitswirkung beruhende Abscheidung, insbesondere grober Staubteilchen, geschaffen werden, während danach infolge der beschriebenen Einstellung der Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null die Turbulenz-

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diffusion besonders wirksam wird, - was alles bei insgesamt kleinen Druckverlusten funktioniert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ringspaltwas eher,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1.

Der in den Figuren dargestellte Ringspaltwas.oher ist für die Reinigung des Gasstromes bestimmt. In seinem grundsätzlichen Aufbau bee-teht er aus einem Ringspalt gehäuse 1 und einem darin koaxial angeordneten, verstellbaren und mit dem Ringspaltgehäuse 1 den Ringspaltkanal 2 definierenden Einbaukörper 3. In Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Sinbaukörper 3 befindet sich zumindest eine Waschmitteldüse 4. Das Ringspaltgehäuse 1 des Ringspaltwaschers ist nach Einlaufkonus 5 und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper 3 ist mit einer angepaßten Erweiterung 7 versehen. Die Auslegung ist im ganzen so getroffen, daß der Gasstrom in dem Ringspaltkanal 2 eine Beschleunigung erfährt, die kleiner als null, d. h. negativ ist. Mit

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anderen Worten wird der Gasstrom verzögert.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist dazu die Anordnung so getroffen, daß die Wandungen 8, 9 vom Ringspalt gehäuse 1 und Einbaukörper 3 äguidistant geführt sind* Hier wird der angestrebte Effek-" also dadurch erreicht, daß das Ringspaltgehäuse 1 zwischen Eintrittsguersehnitt 10 und Äustrittsguerschnitt 11 eine Erweiterung erfährt/ welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt.Anders die Ausführungsform nach Fig. 3. Hier bilden die Wandungen 8, von Ringspaltgehäuse 1 und Einfoaukörper 3 einen in Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden Ringspaltkanal 2. Diese Spaltweite stellt zusammen mit der Erweiterung des Ringspaltgehäuses 1 bzw. des Einbaukörpers 3 die Beschleunigung auf kleiner als null ein. Im Ausführungsbeispiel ist vor dem Einbaukörper 3 ein zentraler Zylinder 12 angeordnet/ dessen Durchmesser etwa der Einlaufeinschnürung 6 entspricht. Im übrigen ist der Einlaufkonus 5 mit einem Durchmesser versehen, der siit dem der ankommenden Gasleitung 13 übereinstimmt, während umgekehrt das konisch erweiterte Ringspaltgehäuse 1 in einem nachgeschalteten und nicht gezeichneten Abscheide— turm od. dgl. mündet.

Die Verstelleinrichtung des Einbaukörpers 3 ist durch den Doppelpfeil 14 angedeutet und Pfeile 15 zeilen die Strömungsrichtung an.

Claims (3)

■ * a ι ; !ν· ·ί ■■ ■ Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Schutzansprüche r

1. Ringspaltwaseher für die Reinigung eines Gasstromes mit Ringspaltgehäuse und darin axial verstellbarem, mit dem Ringspaitgehäuse den Ringspait definierendem Einbaukörper sowie zumindest einer in Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper angeordneten Waschmitteldüse/ «rfobei das Ringspaltgehäuse des Ringspaltwaschers nach Einlaufkonus und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einba-ukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Wandungen (8/ 9) von Ringspaltgehäuse (1) und Einbaukörper (3) äquidistant geführt sind und daß das Ringspaltgehäuse (1) zwischen Eintrittsquerschnitt (10) und Austrittsquerschnitt (11) eine Erweiterung erfährt/ welche die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner als null einstellt.

2. Ringspaltwascher für die Reinigung eines Gasstromes mit Ringspaltgehäuse und darin axial verstellbarem, mit dem Ringspaltgehäuse den Ringspalt definierendem Einbaukörper sowie zumindest einer in Strömungsrichtung des Gasstromes vor dem Einbaukörper angeordneten Waschmitteldüse, wobei das Ringspaltgehäuse des Ringspaltwaschers nach Einlaufkonus und Einlaufeinschnürung in Strömungsrichtung der Gasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (8, 9) von Ringspaltgehäuse (1) und Einbaukörper (3) einen in

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Strömungsrichtung in der Spaltweite zunehmenden E spaltkanal (2) bilden, dessen Spaltweitenzunahme s aminen mit der Erweiterung des Ringspaltgehäuses die Beschleunigung des Gasstromes auf kleiner al einstellt.

3. Ringspaltwascher nach einem der Ansprüche 1 od dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtang dem Einbaukörper (3) ein zentraler Zylinder (12) ordnet ist, dessen Durchmesser etwa dem der Einl; schnürung (6) entspricht.

4» Ringspaltwascher nach einem der Ansprüche 1 bi dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkonus (5) fenlos an eine ankommende Gasleitung (13) anschli bar ist und das Ringspaltgehäuse (1) in einem Abs deturm od. dgl. mündet.