DE825538C - Verfahren und Vorrichtung zur Ausscheidung von in Gasen oder Gasgemischen suspendierten feinen festen, fluessigen oder nebelfoermigen Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Abscheidung von feinverteilten in Gasen suspendierten Stoffen.

Die mechanisch betriebenen Staubabscheider zerfallen im allgemeinen in zwei Typen, den Cyklontyp und den Ventilatortyp.

Beim Cyklontyp wird das staulbhaltige Gas durch Anwendung von Überdruck oder Unterdruck gezwungen, mit großer Geschwindigkeit in einer zylindrischen Kammer umzulaufen, wobei sich durch Wirkung der Zentrifugalkraft die Staubteilchen an der Peripherie der Kammer sammeln, während das staubarme bzw. von Staub befreite Gas aus der Mitte der Kammer abgeführt wird.

Beim Ventilatortyp wird das staubhaltige Gas in die Axialzone eines Zentrifugalventilators eingeführt, der durch seinen Umlauf die Staubteilchen an die Peripherie wirft. Durch geeignete Formgebung der Schaufel und Schnecke kann man eine ausreichende Abscheidung der Staubteilchen aus dem Gas erzielen.

Die vorstehend erwähnten Apparate verleihen den zu entstaubenden Gasen große Geschwindigkeit, damit auch Teilchen von kleinen Abmessungen ausgeschieden werden können. Um dem zu entstaubenden Gas die erforderlichen hohen Geschwindigkeiten zu erteilen, ist ein hoher Aufwand an Antriebskraft erforderlich.

Gegenstand vorliegender Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von in feiner Verteilung in Gasen suspendierten, festen, flüssigen und andersartigen, z. B. pastenartigen, Stoffen. Erfindungsgemäß wird ein umlaufendes,

mit Flügeln ο. dgl. versehenes, nachstehend als Rotor bezeichnetes Organ verwendet, in dem das von suspendierten Inhaltsstoffen zu befreiende Gas von der Peripherie entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft nach der Axialzone strömt. Der Rotor kann im Innern von zwei benachbarten Kammern in einem Durchbruch der Trennwand derselben derart angeordnet sein, daß das in die eine Kammer einströmende Gas von der Peripherie her in den ίο Rotor eindringt, von dort nach der axialen Zone strömt und aus dieser in die zweite Kammer abströmt.

Die Geschwindigkeit des Rotors ist weitgehend

. unabhängig von der Menge des in der Zeiteinheit

t5 ' einströmenden zu reinigenden Gases, dessen Druck beim Eintritt in den Rotor dem beim Verlassen des Rotors obwaltenden Druck praktisch entspricht.

Besonders vorteilhaft hat sich die Erfindung bei der Kondensation metallischer Dämpfe, insbesonao dere von Zink- und Kadmiumdämpfen, erwiesen.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung in sohematischer Darstellung. Fig. ι zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Schnitt; *■

ag Fig. ι a ist ein Schnitt nach x-x der Fig. ι;

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform im Schnitt;

Fig. 2 a ist ein Schnitt nach y-y der Fig. 2;
Fig. 3 veranschaulicht einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform;

Fig. 3 a zeigt die Ausführungsform nach Fig. 3 in Draufsicht;

Fig. 4 zeigt eine Apparatur für die Kondensation von Metalldämpfen, insbesondere Dämpfen von Zink oder Kadmium, mit einer Vorrichtung zur Abscheidung von Metalltröpfchen aus den Gasen.

Das Abscheideorgan gemäß Erfindung ist ein Rotor, der aus einer Achse α und radial zu der Achse angeordneten Flügeln c besteht, die gegebenenfalls auch ein geeignetes Kurvenprofil besitzen können. Der Rotor ist durch einen oberen kreisrunden Boden b und einen unteren kreisrunden Boden b abgeschlossen. Die Flügel c erstrecken sich von der unteren Bodenplatte b bis zu der oberen Platte b über die gesamte Höhe des Rotors. Zwischen der Achse c und den Innenkanten der Flügel c befindet sich ein axialer zylindrischer Hohlraum.

Der Rotor ist zwischen' zwei benachbarten Kammern d und e derart angeordnet, daß er durch den kreisförmigen Ausschnitt der Trennwand der beiden Kammern derart geführt'ist, daß sich sein eines Ende in die eine Kammer, das andere Ende in die andere Kammer erstreckt. Hierbei ist das Spiel zwischen dem kreisförmigen Ausschnitt der Trennwand und dem durchgeführten Rotor nur ebenso groß, wie es zur Umdrehung unerläßlich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Rotor derart durch den kreisförmigen Ausschnitt der Trennwand / zwischen der oberen Kammer e und der unteren Kammer d geführt, daß sich die obere Hälfte des Rotors in die obere, die untere Hälfte des Rotors in die untere Kammer erstreckt und der Rotor die einzige Verbindung zwischen den beiden Kammern bildet. Der Umlauf des Rotors wird durch geeignete auf die Achse α wirkende Antriefosmittel, z. B. m-n bei Fig. 1, bewirkt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors steht in keiner Beziehung zu der Strömungsgeschwindigkeit des behandelten Gases. Die mit Staubteilchen oder feinen Tröpfchen beladenen Gase werden durch die öffnung p in die untere Kammer d eingeführt. Da der Boden b den Rotor nach unten abschließt, können die Gase nur von der Peripherie her in den Rotor einströmen. Die Gase werden durch die schnelle Drehbewegung des Rotors mitgerissen und entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft in den Innenraum des Rotors geführt, während die Staubteilchen oder Tröpfchen nach außen gegen die Wandungen der unteren Kammer d geschleudert werden, woselbst sie sich zu größeren Teilchen oder Tropfen vereinigen und durch den Trichter / nach unten fallen. Die im Unterteil des Rotors von feinen Staubteilchen und Tröpfchen befreiten Gase strömen in der Hauptsache durch die axiale Zone in den in der ®1)eren Kammer e befindlichen Oberteil des Rotors und gehen von da in Richtung nach der Peripherie des Rotors in die obere Kammer e, von der sie in Pfeilrichtung abströmen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 2 a ist zwecks besserer Abdichtung der beiden Kammern voneinander eine zylindrische Scheidewand s vorgesehen, welche sich von der Trennwand zwischen den beiden Kammern nach unten erstreckt. Der Einlaß p für die Gase ist bei dieser Ausführungsform so angeordnet, daß die zu reinigenden Gase tangential in die untere Kammer d in der Drehrichtung des Rotors einströmen, und zwar in der Höhe der Scheidewand j. In entsprechender Weise ist der Gasauslaß q angeordnet, durch den die gereinigten Gase aus der oberen Kammer e tangential abströmen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 3 a strömen die zu reinigenden Gase durch den Einlaß p in die Kammer d, aus der sie von der Peripherie her in den Rotor einströmen. Bei dieser Ausführungsform werden die gereinigten Gase mit Hilfe eines Ventilators ν durch Rohr g· abgesaugt und gehen durch Gasauslaß q ab.

Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei der Kondensation von Zinkdämpfen. n₀ Hierbei geht das Gas-Dampf-Gemisch durch den Einlaß p in den Kondensationsraum d. Nachdem das Gas-Dampf-Gemisch den Kondensationsraum d durchströmt hat, dringt es von der Peripherie her in den Rotor ein, in dem es zur axialen Zone strömt, uj Das gereinigte Gas steigt parallel zur Achse in die Höhe und verläßt den Oberteil des Rotors, um in die Kammer e einzuströmen, von der es in Pfeilrichtung abgeht. Bei dieser Apparatur ist der Kondensatorraum p von der Gasauslaßkammer e durch die Zwischenwand / getrennt, in deren Ausschnitt der Rotor derart eingebaut ist, daß er den einzigen Verbindungsweg zwischen dem Kondensatorraum d und der Gasauslaßkammer e darstellt.

Bei dieser Arbeitsweise kommen die Gase mit einer Temperatur von etwa 480⁰ beim Entstauber

an. Bei dieser Temperatur ist die Kondensation praktisch vollständig, jedoch bleibt immer noch eine nicht unbeträchtliche Menge von Zink als feine Tröpfchen und Flüssigkeitsbläschen in dem Gasstrom suspendiert. Infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft werden diese Tröpfchen und Bläschen aus dem Unterteil des Rotors abgeschleudert. Beim Aneinanderstoßen und Anstoß an die Wandungen fließen sie zu größeren Tröpfchen zusammen, welche in das Zinkbad fallen. Die den Rotor passierende Zinkmenge ist so gering, daß sie praktisch vernachlässigt werden kann. Selbstverständlich können auf einem Kondensator auch mehrere Entstäuber gegebenenfalls in Reihen vorgesehen sein.

Der Rotor gemäß Erfindung, wie er z. B. in den Fig. ι und 2 zwischen den Kammern d und e vorgesehen ist, hat in seinem unteren und seinem oberen Teil die Wirkung von zwei sich in entgegengesetztem Sinn drehenden Zentrifugalventilatoren, deren die Gase treibenden Drucke sich aufheben. Der Druckunterschied zwischen den Kammern d und e entspricht nur dem Ladungsverlust entsprechend dem Durchgang der entstaubten Gase durch das Innere des Rotors. Ks genügt, dem Rotor einen für die Ausflußmenge des zu reinigenden Gases ausreichend großen Durchgangsquerschnitt zu geben, um dem Gas eine dem erwünschten Ladungsverlust entsprechende geringe Fortbewegungsgeschwindigkeit zu geben. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, mit Ladungsverlusten zu arbeiten, die etwa ι bis 5 mm Wassersäule entsprechen. Unter diesen Bedingungen ist die Antriebskraft, abgesehen von Reibungsverlusten, darauf beschränkt, der den Motor durchströmenden Gasmasse eine Umlaufgeschwindigkeit zu erteilen, welche der Umdrehungszahl des Rotors entspricht. Wenn jedoch, wie es meistens der Fall ist, der Gasumlauf, in den der Rotor eingeschaltet ist, einen Unterdruck oder Druck zum Antrieb des Gases verlangt, kann man diese Energie in Druck oder Unterdruck umwandeln, indem man den Teil der Flügel, die sich in der oberen Kammer bewegen, so ausbildet, wie es bei Ventilatoren von großem Wirkungsgrad üblich ist, oder man ersetzt die obere Kammer durch eine Rotorschnecke des Ventilators ν (vgl. Fig. 3).

Der Entstauber gemäß Erfindung bietet gegenüber den bekannten mechanischen Entstaubern den Vorteil, daß die wirksame Zentrifugalkraft von der Durchgangsgesch'windigkeit des Gases und daher auch von dem Durchsatz der in dem Gas suspendierten Teilchen unabhängig ist. Die Entstaubung erfolgt durch Ausschleudern der zu beseitigenden Teilchen.

Die Erfindung bietet u.a. folgende Vorteile: Die Rotationsgeschwindigkeit und folglich auch die Zentrifugalkraft für die Entstaubung sind unabhängig von dem Durchsatz des Gases. Es kann infolgedessen bei jeder Durchsatzmenge eine bestmögliche Entstaubung erzielt werden.

Gewünschtenfalls kann jede Druckdifferenz zwischen Zuflußkammer und Abflußkammer der Apparatur vermieden werden, und zwar unabhängig von Änderungen der Zuflußmenge; es genügt hierfür eine gleichartige Ausbildung des Rotors über seine ganze Länge und eine derartige Anordnung, daß sich eine Hälfte des Rotors in der einen Kammer, die andere Hälfte in der anderen Kammer befindet.

Der Energieverlust ist sehr gering.

Durch große Rotationsgeschwindigkeit und einen Durchmesser, der so groß gewählt ist, wie es die Baustoffe des Rotors gestatten, kann man eine so starke Zentrifugalkraft erhalten, wie sie bei anderen Apparaturen nur durch Aufwendung einer untragbaren Antriebsenergie'erreicht werden kann. Man kann infolgedessen außerordentlich wirksame Entstaubungen erzielen und selbst ultrafeine Staut)-teilchen in wirtschaftlich befriedigender Weise ausschleudern.

Die Erfindung eignet sich zur Ausscheidung von festen Teilchen, pastenartigen Teilchen, flüssigen Tröpfchen oder Nebel aus Gasen oder Gasgemischen beliebiger Art. Die gezeichneten Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar, die nach verschiedenen Richtungen hin modifiziert werden können. So kann z. B. die Achse des Rotors vertikal, horizontal oder geneigt angeordnet sein. Die Flügel können eben oder gebogen, radial oder nach vorn oder nach hinten schräg gestellt sein; sie können sich bis zur Achse erstreiken oder einen Ringraum durch die Achse freilassen. Ihre Stärke kann gleichmäßig oder verschiedenartig sein. Der Durchgang der Gase kann aufsteigend, horizontal oder absteigend sein. Man kann den Teil des Rotors, der sich in die Ausgangskammer erstreckt, in einen Ventilator von großem Wirkungsgrad umwandeln und die Ausgangskammer z. B. durch eine entsprechende Rohrschnecke ersetzen und hierdurch den gewünschten Druck oder Unterdruck erzeugen.

Man kann auch die beschriebenen einheitlichen Apparate durch eine Kombination von zwei getrennten Apparaten ersetzen, z. B. derart, daß der eine als Zentrifuge wirkt, in welche das Gas entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft von der Peripherie zur Achse strömt, während der zweite als Ventilator wirkt und die Gase durch die Zentrifuge saugt.

Die Erfindung eignet sich auch für chemische und metallurgische Zwecke, z. B. zur Behandlung von bei metallurgischen Vorgängen auftretendem Gas oder Rauch. Als Beispiele seien genannt: Bei der katalytischen Herstellung von Schwefelsäure das Ausschleudern der in den Gasen suspendierten feinen Schwefelsäuretröpfchen. Bei der Metallurgie des Zinks das Ausschleudern der feinen flüssigen Zinktröpfchen, die in Kohlenoxyd oder Gemischen von Kohlenoxyd und anderen heißen Gasen, wie solche bei der Reduktion von Zinkerzen mit anschließender Abkühlung anfallen, suspendiert sind. Beim Abrösten schwefelhaltiger Erze zur Entstaubung der heißen schwefelhaltigen Röstgase.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Ausscheidung von in Gasen oder Gasgemischen suspendierten feinen festen, iss flüssigen oder nebeiförmigen Teilchen, dadurch

   gekennzeichnet, daß die Gase durch einen mit Flügeln o. dgl. versehenen Rotor geleitet werden, in den die Gase von der Peripherie her entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft in Richtung nach der axialen Zone eingeleitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase mit einer Strömungsgeschwindigkeit in den Rotor eingeführt

   ίο werden, die unabhängig ist von der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors, so daß die Gasdrucke beim Eintritt und beim Verlassen des Rotors praktisch gleichgehalten werden können.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase, nachdem sie in Richtung von der Peripherie zu der Achse eingeströmt sind, von einem in das Ausgangsrohr eingebauten Ventilator abgezogen werden.
4. 4. Vorrichtung für die Durchführung des ao Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, bestehend aus zwei benachbarten Kammern, in deren Trennwand ein mit Flügeln versehener Rotor mit kleinem Spiel zwischen Flügeln und öffnung in der Trennwand derart eingebaut ist, daß die Achse des Rotors ungefähr senkrecht zur Trennwand steht und daß die in die Einlaßkammer eingeführten Gase den Rotor von der Peripherie her entgegen der Wirkung der Zentrifugalkraft in Richtung zur axialen Zone durchströmen müssen, um danach in die zweite Kammer zu gelangen.
5. 5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Rotors sich derart in die beiden Kammern erstrecken, daß die Gase gezwungen sind, aus der Einlaßkammer durch die Peripherie des Rotors nach der axialen Zone zu strömen und die gereinigten Gase den sich in die Auslaßkammer erstreckenden Teil des Rotors, von der axialen Zone nach der Peripherie strömend, verlassen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   & 2557 12.51