DK143054B - Gasvaskeanlaeg og fremgangsmaade til drift deraf - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 143054 DANMARK '"* «·’ B 01 D 45/04 (21) Ansøgning nr. 2606/74 (22) Indleveret den 13· maj 1974 f(24) Løbedag 13. maj 1974 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 23· mar. 1 981

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Priori,et begæret fra den

14. maj 1973, 6808/73, CH

<71> CIBA-GEIGY AG, 4002 Basel, CH.

(72) Opfinder: Volker Fattinger, Im Lee 391 CH-4144 Arlesheim, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Dansk Patent Kontor ApS.

(54) Gasvaskeanlæg og fremgangsmåde til drift deraf.

Opfindelsen angår et gasvaskeanlæg med mindst ét vasketrin og mindst én derpå følgende dråbefanger til udskillelse af vaskevæsken, idet denne dråbefanger er dannet af i det væsentlige parallelt med hinanden forløbende, lodret stående, i vandret snit i sik-sak bukkede plader, indrettet således, at de danner et med mindst to vinkelformede afbøjningszoner forsynet mellemrum, igennem hvilket gassen kan strømme vand ret.

Til udskillelse af væske fra en gasstrøm anvendes dråbefangere, der i hovedsagen består af parallelle plader i større eller mindre afstand med hinanden. Pladerne er bølget eller bukket i sik-sak og danner i-mellem sig lige og krumme strømningsveje, der gennemstrømmes vandret af gassen. Ved tilstrækkeligt høje strømningshastigheder påvirkes de i gas 2 143054 sen svævende, tungere væskedråber i de krumme strømingsafsnit af relativt store centrifugalkræfter, der fører væskedråberne hen til strømnings-vejenes vægge, hvorfra de kan flyde lodret bort.

Det har imidlertid vist sig i praksis, at det næsten altid lykkes at føre de i gasstrømmen medførte væskedråber hen til strømningsvejenes vægge, men at dråberne dér alligevel ikke flyder nedad, men derimod delvis preller af mod væggene og vender tilbage i gasstrømmen eller på deres vej nedad igen bliver revet med af den relativt hurtige gasstrøm.

kor at undgå disse ulemper har man allerede foreslået dråbefangere, der ved strømningsvejenes vægge i eller efter deres krumme del udviser opsamlings lommer, i hvilke væskedråberne skulle flyde bort. Da den indvendige bredde af strømningsvejene må være relativt lille for at opnå en høj udskillelsesgrad, kan lommerne kun være forholdsvis små. Dette fører imidlertid til, at lommerne kun kan optage ringe mængder væske og derfor i deres nedre område for det meste er overfyldte, således at væskedråberne i dette område igen bliver ført ud i gasstrømmen. Yderligere er de fleste gasser for det meste noget forurenede, således at lommerne forholdsvis hurtigt tilstoppes og derved bliver uvirksomme.

Man har tidligere også foreslået i strømningsretningen bag de krumme strømningsafsnit at udføre udbugtninger i pladen på en sådan måde, at de ikke umiddelbart rammes af gasstrømmen. Det har imidlertid vist sig, at væskedråberne selv i disse døde udbugtninger ikke løber så godt fra, som man kunne forvente det. Sådanne dråbefangere opfyldte især ikke de krav, der stilles til dem, dersom der skulle opnås større gasgennemstrømninger.

Der kendes endvidere dråbeudskillere, hvis plader er bølgeformede. Pladerne er yderligere forsynet med bølgeformede ribber, der enten er fordelt over hele pladelængden eller er indskrænket til området ved overgangen mellem to krumninger. Sådanne kendte dråbeudskillere har kun en tilstrækkelig virkningsgrad, dersom materialet, hvoraf pladerne er fremstillet, eller i det mindste deres overflade, er let at befugte med den væske, der skal udskilles, således at væsken kan danae en sammenhængende hinde på overfladen af pladen. I modsat fald enten preller væskedråberne af mod pladerne og kastes tilbage i gasstrømmen eller de drives ud.af furerne på deres vej nedad og bliver på ny revet med gas 3 143054 strømmen. Det er naturligvis en ulempe, at man med en sådan dråbefanger er meget afhængig af materialet.

Formålet med denne opfindelse er derfor at forbedre et gasvaskeanlæg af den i indledningen beskrevne art, således at man kan opnå en meget stor gasgennemstrømning og kan udskille de i gasstrømmen medførte væskepartikler med en meget høj virkningsgrad, uden at der derved opstår tilstopninger af nogen art eller andre uønskede bivirkninger, især indskrænkninger til bestemte konstruktionsmaterialer.

Et gasvaskeanlæg, der opfylder alle disse krav, er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at afbøjningsvinklen (a) i den i strømningsretningen første afbøjningszone er større end vinklen (b) i de efterfølgende, og at der i hver afbøjningszone er anbragt en langs den samlede pladehøjde forløbende lommeagtig udbugtning på den i forhold til den afbøjede gasstrøm yderste plade, idet denne udbugtning strækker sig på begge sider af den pladeombukning, der danner afbøjningszonen, og at pladerne foran hver afbøjningszone er således udformet, at de i det mindste delvis leder gasstrømmen ind i den efterfølgende udbugtning, hvis tværsnitsareal, der afgrænses til den ene side af overfladen af den tilstødende plade og til den anden side af to parallelt med hovedstrømningsretningen mod pladen umiddelbart foran henholdsvis efter afbøjningszonen lagte planer, udgør mindst 8%, fortrinsvis 30-60%, af arealet af tværsnittet af det prisme, der afgrænses dels af begge de omtalte planer og dels af yderligere to planer, der er parallelle med hver sin af de første, og som ligger op mod den modsatte, strømvejen begrænsende plade foran henholdsvis efter afbøjningszonen.

Opfindelsen angår ligeledes en fremgangsmåde til drift af dette nye gasvaskeanlæg. Denne fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at man regulerer væskeindholdet i gasstrømmen før dennes indtræden i dråbefangeren til mindst 3 g/m3, fortrinsvis 500 g/m3 eller mere. Ifølge en anden foretrukken fremgangsmåde kan man regulere indholdet af fugtighed i gasstrømmen, således at den overvejende del af fugtigheden består af dråber, hvis faldhastighed i stillestående gas er mellem 80 mm/sek. og 2 m/sek.

4 14 3 O 5 Λ I det følgende skal et eksempel på en udførelsesform for gasvaskean-lægget samt en fremgangsmåde til dets drift forklares nærmere, idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et lodret snit af et gasvaskeanlæg med to trin, fig. 2 et vandret snit efter linien II-II i fig. 1 i forstørret målestok, fig. 3 et udsnit af fig. 2 i målestok 1:1.

Gassen, der skal vaskes, suges ved hjælp af en "blæser 1 ind gennem åbningen 2 i gasvaskeanlægget 3· Efter at have passeret en første kontaktzone 4, hvori overgangen af stof fra gasstrømmen til vaskemediet finder sted, når gassen frem til en første dråbefanger 5, hvor de medrevne væskepartikler fra vaskemediet udskilles. Derfra ledes gassen til en anden kontaktzone 6, hvor en yderligere bestanddel udvaskes ved hjælp af et andet vaskemedium. I tilslutning hertil udskilles de på ny medrevne væskepartikler i en anden dråbefanger 7, således at den rensede gas til slut kan ledes bort gennem blæseren.

Vaskemedierne, der befinder sig i hver sin lagerbeholder 8 og 9, pumpes ved hjælp af pumper 10 og 11 til forstøvningsorganer 12 og 13 foran de pågældende kontaktzoner 4 henholdsvis 6 og kommer efter udskillelse i dråbefangerne gennem under dråbefangerne anbragte samlerender 14 og 13 tilbage til lagerbeholderne i pilenes retning.

Det er indlysende, at man under visse forhold kan nøjes med et enkelt vasketrin, ligesom det også kan være nødvendigt at tilslutte flere trin. Princippet forbliver dog det samme.

Pig. 2 viser i forstørret målestok et vandret snit gennem dråbefangeren. Det ses deraf, at dråbefangeren i hovedsagen består af lodret anbragte plader 20 til vandret gennemstrømning af den gas, der skal befris for væskedråber, idet pladerne er bukket i sik-sak,og imellem hvilke plader der to gange er dannet en stærkt krummet strækning. Pladerne 20 er ophængt i deres øverste ende i en på tegningen ikke vist bæreramme og holdes i en nøje fastlagt afstand fra hinanden ved hjælp af ligeledes ikke viste holdeindretninger.

5 143054

Den nederste del af pladerne strækker sig ned i samlerenderne 14 og 15· Alle pladerne er identiske, dog danner begge de yderste plader en undtagelse, idet de yderligere er forsynet med afstandsstykker til en sideramme. Ved passende konstruktion af bærerammen og afstandsstykkerne er det dog uden videre muligt at udføre begge de yderste plader på fuldstændig samme måde som de plader, der er anbragt længere inde.

De nærmere enkeltheder ved pladerne 20 fremgår af fig. 3, der viser to plader i målestoksforhold 1:1. Man ser, at mellem to plader dannes en gasstrømningsvej, der er sammensat af i det væsentlige retliniede strækninger, imellem hvilke der ligger en afbøjningszone. I disse afbøjningszoner drejes gasstrømmen temmelig brat en forholdsmæssig stor vinkel.

På grund af de lige strømningsafsnit kan man tale om en hovedstrømnings-retning før og efter hver afbøjningszone, hvilket er antydet i fig. 3 ved hjælp af den stiplede linie 21.

Den væsentligste ejendommelighed ved pladerne 20 er de lommeagtige ud-bugtninger 22 i afbøjningszonerne. Disse lommer strækker sig over hele højden af pladerne og danner således lodrette kanaler, i hvilke størstedelen af de fra gasstrømmen udskilte væskedråber kan flyde bort. Cet i strømningsretningea ligger disse lommer 22 kun på ydersiden af afbøj-ningszoneme,d.v.s. ved et højresving på den venstre af de plader, der begrænser strømningsvejen,og omvendt. Imellem lommerne 22 henholdsvis før og efter er hver plade trapezformet profileret på en sådan måde, at den mellem to plader begrænsede strømningsvej skiftevis indsnævres og udvides, idet der dog før og efter hver afbøjningszone er anbragt en indsnævring. På tegningen er de indsnævrede steder betegnet med 23 og de udvidede steder med 24. Den særlige trapezformede profilering af pladerne gør det muligt med kun en enkelt pladeform at indsnævre og udvide strømningsvejeie symmetrisk i forhold til den samtidig som midterplan mellem to plader angivne linie 21.

Dersom man op til pladerne, der begrænser en strømningsvej, umiddelbart før og efter hver afbøjningszone, hvis afbøjningsvinkler i fig.

3 er angivet med a og β, lægger planer 25,25' og 26,26' henholdsvis 27,27' og 28,28' parallelt med hovedstrømmngsretrnnggme i de pågældende afsnit, afgrænser disse tænkte planer i vandret snit hver et skraveret vist parallellogram 29 henholdsvis 30· På- den anden side afgrænser de op til pladen med lommen lagte planer sammen med selve lommen 22 det ligeledes skraverede tværsnit 31 henholdsvis 32 af lommen.

6 143054

Det har nu vist sig, at til opnåelse af en høj udskillelsesgrad skal arealet af tværsnittet af lommen være mindst 8%, men fortrinsvis mellem 30 og 60% af arealet af parallellogrammet 29 henholdsvis 30. Desuden skal lommerne omfatte hele afbøjningen og altså strække sig langs begge sider af afbøjningszonen, således som det er angivet på tegningen.

Således som man yderligere kan se i fig. 3, er pladerne formet på en sådan måde, at gasstrømmen før hver afbøjning ledes ind i den pågældende lomme. Ved den første afbøjning α rammer gasstrømmen praktisk taget direkte ind i lommen, mens dette i den anden afbøjningszone β kun delvis er tilfældet.

Dels ved hjælp af afbøjningen og dels ved indføringen af gasstrømmen i lommen i den pågældende afbøjningszone føres væskedråberne mod lommernes vægge og kan derefter flyde nedad og bort i de af disse dannede kanaler uden igen at blive revet med af gasstrømmen.

Por at opnå en optimal virkningsgrad af dråbefangeren er det af største betydning, at afbøjningsvinklen a i den første afbøjningszone i stavnrniiigsrfttningn er større end afbøjningsvinklen β i den følgende. I de fleste tilfælde er dråbefangerens udskillelseseffekt da så høj, at to afbøjningszoner er fuldtud tilstrækkelige til en i praksis fuldstændig rensning af gasstrømmen. I de tilfælde, hvor dette ikke er tilstrækkeligt, er det naturligvis muligt at anvende plader med flere afbøjningszoner for gasstrømmen, altså en dråbefanger med flere end to afbøjningszoner. I et sådant tilfælde kan afbøjningsvinklerne ved de første efter hinanden følgende afbøjningszoner være lige store eller med fordel successivt aftagende. Man opnår de bedste resultater, dersom den første afbøjningsvinkel α er mindst 70° og ikke overskrider 120° for meget. Ved en sådan indretning udskilles størstedelen af den i gassen indeholdte væske allerede i den første afbøjningszone, således at de følgende afbøjningszorer kan have en mindre vinkel. Det er fordelagtigt med vinkelforskelle på mindst 10°, men endnu bedre fra 10° til 20°. Ved den svagere afbøjning for de efter den første følgende afbøjningszoner undgås en for stor strømningsmodstand i dråbefangeren.

7 143054

Den før hver afbøjningszone ved indsnævringerne frembragte acceleration af gasstrømmen medvirker ligeledes til den høje virkningsgrad af dråbeudskilleren. Det har vist sig fordelagtigt, dersom den indvendige bredde b af indsnævringen før den anden afbøjningszone er mindre end den indvendige bredde a af indsnævringen før den første afbøjningszone. Endvidere er det hensigtsmæssigt, dersom den indvendige bredde c af indsnævringen efter den anden afbøjningszone er større end begge de foregående indsnævringer. Man har fundet, at en særlig høj udskillelses-grad opnås, dersom hastigheden af gasstrømmen i dråbefangeren sættes op til ca.1,6 til 3,4- gange hastigheden før denne. Dette opnås ved passende dimensionering af pladerne og afstanden mellem disse, idet accelerationen kun afhænger af de geometriske forhold i dråbefangeren.

Dråbefangeren har ved pladernes særlig form en så høj virkningsgrad, at man kan se bort fra befugtningen af pladerne fra den væske, der skal udskilles. Dette udgør naturligvis et stort fremskridt og en stor fordel, da man derved kan fremstille pladerne af et billigt formstof og kan anvende dråbefangeren indenfor et større anvendelsesområde.

Man har konstateret, at de mindste dråber væsentligt vanskeligere lader sig udskille fra gasstrømmen end de større væskepartikler. Dersom en gasstrøm kun indeholder små mængder væske,udskilles kun meget få af de da meget fine små dråber. Man har nu overraskende fundet, at man ligeledes på effektiv måde kan befri meget svagt forurenede gasstrømme for deres væskeindhold, dersom man før deres indtræden i dråbefangeren yderligere tilsætter den samme eller en anden væske. Lettest lader sådanne dråber sig udskille fra gasstrømmen, der i stillestående gas synker eller falder med en hastighed mellem 80 mm og 2 m/sek.

Mængden af væske, der yderligere skal indsprøjtes i gassen,før denne ledes ind i dråbefangeren,afhænger naturligvis af arten af de forudgående kontaktzone? og af gasstrømmens hastighed. Dersom der bag kontaktzonerne allerede befinder sig tilstrækkeligt med dråber af den rigtige størrelse, kan gassen naturligvis ledes direkte ind i dråbefangeren. I modsat fald sprøjter man bedst ved hjælp af en trykforstøvningsventil så meget vaskevæske eller vand ind i gassen ved et tryk på 2 til 4 bar, at den samlede mængde væske andrager fra 3 g/m^ til 500 g/m^. Man har således fundet, at der med en samlet mængde væske på 500 g/m^ før dråbefangeren kan opnås en restmængde af væsken på 8 143054 mindre end 5 mg/m^. Ved det væsentlig lavere samlede væskeindhold på 3 g/rn^ var restmængden dog noget højere, men er dog med 20 mg/m^ stadig meget ringe.

Den ekstra væsketilførsel foran dråbefangerne foregår gennem forstøvningsorganerne 16 og 17, som antydet på tegningen.

I det efterfølgende eksempel skal nærmere forklares de fremragende resultater, der kan opnås med det ovenfor beskrevne vaskeanlæg.

I et vaskeanlæg til forurenet luft anvendtes som kontaktzone en Ven-turi-skrubber med en indsprøjtning af ca. 2 1/m^ gas. Til udskillelse af de medrevne dråber af vaskemediet var der oprindelig indbygget en dråbefanger af sædvanlig konstruktion med opsamlings lommer. Ved en strømningshastighed på 7 m/sek. gældende for det frie rum i området foran dråbefangeren blev der før blæseren endnu fundet mellem 150 og 300 mg/m^ vaskemedium i gassen. Når der efter længere tids drift med forurenet omløbsvæske fandt en tilstopning sted af de fine opsamlingslommer, var indholdet af vaskemedium før blæseren endda væsentlig; højere. Afstanden mellem naboplader var 20 mm.

Ombytningen af den kendte dråbefanger med en af den ovenfor beskreve art inklusive et foran anbragt besprøjtningsorgan gav restindhold under 20 mg/m^. Driftsforstyrrelser på grund af slamaflejringer i dråbefangerne fandt ikke mere sted. Afstanden d, der er bestemmende for antallet af parallelle plader pr. løbende meter, var 4-2 mm, og sammenlignet med de hidtil kendte dråbefangere af sædvanlig konstruktion var mindre end halvdelen af antallet af plader nødvendig.

Strømningsmodstanden i dråbefangeren svarede til 18 mm vandsøjle. Ud fra samlerenden flød 52 g væske pr. m^ gas. Dråbefangerens mål i gasstrømmens retning var 230 mm.

Ved en strømningshastighed før dråbefangeren på 6 m/sek. lå restind-holdet af vaskemedium i gassen under 5 mg/nr. Ved en hastighed på op til 8,5 m/sek. var restindholdet stadig under 50 mg/m^.

Claims (3)

1. Gasvaskeanlæg med mindst ét vasketrin (4,12,16,6,13, 17. og mindst én efter dette vasketrin tilkoblet dråbefanger (5,7) til udskillelse af vaskemediet, idet denne dråbefanger (5,7) er dannet af i det væsentlige parallelt forløbende, lodret stående, i vandret snit i sik-sak bukkede plader (20), der mellem sig danner med mindst to vinkelformede afbøjningszoner (α,β) forsynede mellemrum, igennem hvilke gassen kan strømme vandret, kendetegnet ved, at afbøjningsvinklen (a) i den i strømningsretningen første afbøjningszone er større end vinklen (β) i de efterfølgende, og at der i hver afbøjningszone er anbragt en langs den samlede pladehøjde forløbende lommeagtig udbugtning (22) på den i forhold til den afbøjede gasstrøm yderste plade, idet denne udbugtning strækker sig på begge sider af den pladeombukning, der danner afbøjningszonen, og at pladerne (20) foran hver afbøjningszone er således udformet, at de i det mindste delvis leder gasstrømmen ind i den efterfølgende udbugtning (22), hvis tværsnitsareal (31,32), der afgrænses til den ene side af overfladen af den tilstødende plade (20) og til den anden side af to parallelt med hovedstrømningsretningen (21) mod pladen umiddelbart foran henholdsvis efter afbøjningszonen lagte planer (25,26,27,28), udgør mindst 8%, fortrinsvis 30-60%, af arealet af tværsnittet (29,30) af det prisme, der afgrænses dels af begge de omtalte planer og dels af yderligere to planer, der er parallelle med hver sin af de første, og som ligger op mod den modsatte, strømvejen begrænsende plade foran henholdsvis efter afbøjningszonen (25',26*,27',28',) .

2. Gasvaskeanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afbøjningsvinklen (a) i den første afbøjningszone er mindst 70°.

3. Gasvaskeanlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at afbøjningsvinklen {a) i den første afbøjningszone er højst 120°.