SE454327B - Sett och anleggning for kylning och rening av gaser fran stoft - Google Patents

Description

.20 454 327 Dessa stora vattenmängder leder även till en låg tempera- tur hos avloppsvattnet, vilket dels försvårar en värmeåter- vinning och dels kräver en komplicerad efterföljande utrust- ning för rening av vattnet från det i gastvätten uppfångade stoftet. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att i en intregre- rad anordning rena och kyla dylika gaser under utnyttjande av minsta möjliga vattenmängd och under utnyttjande av låga gas- och vattenhastigheter för att minska ovannämnda slitage och energiförbrukning. Den minskade vattenförbrukningen le- der även till högre temperatur hos avloppsvattnet, vari- genom värmeátervinning möjliggörs eller underlättas, och vidareifill minskad omfattning och därmed kostnad för den efterföljande utrustningen för rening av vattnet från stof- tet.

Detta uppnás enligt uppfinningen vid det inledningsvis an- givna sättet huvudsakligen därigenom att gasens accelera- tion i det första reningssteget sker inom en venturizon, varvid vattnet injiceras radiellt i venturihalsen, att vattnet från andra steget via en andra sedimenteringsbe- hållare delvis áterföres till det första steget och del- vis cirkuleras inom nämnda andra steg, och att tempera- turen hos det ur den första sedimenteringsbehállarens yt- avlopp avdragna vattnet regleras över en i den första sedi- menteringsbehàllarens vattensump anordnad temperaturregla- tor, varvid nämnda regulator är anordnad att styra det i den andra sedimenteringsbehållaren återcirkulerade vat- tenflödet och det till den andra sedimenteringsbehàllaren externt tillförda vattenflödet för erhållande av högsta möjliga temperatur på avloppsvattnet..

Vid det enligt uppfinningen föreslagna förfarandet sker 454 327 således en konditionering av den heta gasen i ett första steg genom tillsats av vatten, varvid gasen kyles till vanligen ca. l00°C och mättes med den därvid genererade vattenångan. Den sålunda konditionerade gasen accelereras därefter, lämpligen i en venturizon under samtidig belast- ning med avseende på gasens stoftinnehåll genom tillsats av vatten med en temperatur understigande gasens tempera- tur. Denna belastning sker härvid dels genom kollision mellan stoftpartiklar och vattendroppar, vilket uppnås genom hög relativ hastighet mellan de axiellt med gasen strömande stoftpartiklarna och de radiellt injicerade vattendropparna, dels genom kondensering av vattenånga i gasen på de kallare vattendropparna, varvid submikrona ' partiklar dras till och upptages av vattendropparna.

Således uppnår enligt uppfinningen bl.a. en väsentlig minskning av den för rening och kylning erforderliga vat- tenmängden. Dessutom uppnås en högre temperatur på av- loppsvattnet, som uttages ut den första sedimenteringsbe- hållaren jämfört med tidigare reningsförfaranden, vari- genom en värmeåtervinning möjliggöres eller avsevärt underlättas. Denna effekt gynnas genom återcirkulation- en av vattnet från den andra sedimenteringsbehållaren.

Lämpligen kan enligt uppfinningen den andra sedimente- ringsbehållaren skyddas mot överfyllning genom att en delström av ytvattnet bringas att strömma från den andra sedimenteringsbehållaren till den första sedimenterings- behållaren, varvid även eventuellt på vattenytan flyt- ande material överföres till den första sedimenterings- behållaren via ett bräddavlopp.

Enligt en lämplig utföringsform kan den kylda och renade gasen slutligen avfuktas genom passage av en i den andra 454 327 sedimenteringsbehållaren innesluten cyklon varigenom det härvid avskiljda vattnet direkt tillföres sumpen i den andra sedimenteringsbehàllarens botten.

Uppfinningen omfattar också en anläggning för kylning och rening av gaser från stoft för genomförande av det enligt uppfinningen föreslagna sättet och denna anläggning om- fattar en huvudsakligen sluten behandlingsenhet med ett gasinsläpp, en droppavskiljare, en däremellan förefintlig gasströmningsspalt jämte en nedanför gasinsläppet an- ordnad första, delvis skild sedimenteringsbehàllare jämte en - sett i gasströmningsriktningen - pá något avstånd från nämnda första sedimenteringsbehållare belägen andra delvis vattenfiflld sedimenteringsbehàllare, varvid an- läggningen utmärkes av att gasinsläppet är utbildat med en venturizon med i venturihalsen utmynnande, radiellt inriktade vattentillförselmunstycken i kombination med ett eller flera tangentiellt inriktade vattentillförsel- munstycken, att vattennivân i den andra sedimenterings- behållaren är belägen på en högre nivå än vattennivân i den första sedimenteringsbehållaren varjämte ett från gasflödet via en mellanvägg avskilt bräddavlopp är anordnat mellan nämnda andra och första sedimenterings- behållare,att gastvättanordningar är anordnade vid droppavskiljaren,att styr- eller reglerorgan är anordna- de att áterförena i den andra sedimenteringsbehållaren uppsamlat vatten till reningsprocessens första respek- tive andra steg och att temperaturregulatorn är anordnad att påverka flödesventiler i ledningen för utifrån kom- mande kallt vatten och ventiler i cirkulationsvatten- ledningen i den andra sedimenteringsbehållaren i omvänd proportion till varandra. 454 327 Enligt uppfinningen är företrädesvis gastvättanordningarna anordnade i samband med genomförandet av det andra renings- steget vid gasutsläppet. Härtill kan man exempelvis använda ett spraytorn uppvisande ett antal för vattentill- försel till gasströmmen avsedda munsfiwßen eller också en i huvudsak ovanför den andra sedimenteringsbehållaren an- ordnad kylbädd innefattande fasta fyllkroppar, som är anordnade att samverka med ovanför kylbädden utmynnande vattentillförselmunstycken.

Företrädesvis förefinns enligt uppfinningen en turbulens- zon efter kylbädden i gasens strömningsriktning.

Lämpligen övergår gasutsläppets nedre del i en under vatten- nivån i den andra sedimenteringsbehållaren utmynnande kon- formigtavsmalnande förlängning för transport av kylvattnet till den andra sedimenteringsbehàllaren, varvid denna även som vattenlås tjänande förlängning lämpligen kan uppvisa en konisk skimmerinsats. Övriga särdrag hos uppfinningen framgår av de i bifogade krav angivna kännetecknen.

Uppfinningen kommer i det föjande att beskrivas närmare under hänvisning till ett på bifogade ritning visat ut- föringsexempel.

Den på ritningen Visade anläggningen innefattar principiellt en i huvudsak sluten behandlingsenhet A innefattande minst behållare, d.v.s. en första sedimenteringsbehállare l och en andra sedimen- tvà huvudsakligen vertikala cylindriska teringsbehàllare 2. Behállarna l och 2 är förbundna med varandra medelst en gasströmningsspalt 3 och dessutom är behàllarna 1, 2 delvis vattenfyllda. De båda sedimenterings- \ 454 327 behållarna 1, 2 är så belägna i förhållande till varandra, att vattenytan i den första sedimenteringsbehållaren 1 all- tid är belägen under vattenytan i den andra sedimenterings- behållaren 2 - under normala driftsförhållanden - och så att gasströmningsspalten 3 är belägen i nivå med vattenytan i den andra sedimenteringsbehållaren 2.

I strömningsspalten 3 ovanför den första sedimenteringsbe- hållaren 1 utmynnar ett gasinsläpp 4, som omedelbart före inträdandet i strömningsspalten 3 uppvisar en venturizon 5.

Ovanför venturizonen utmynnar ett eller flera vattentill- förselmunstycken i gasinsläppet 4, varvid vattentillförseln regleras med hjälp av en temperaturregulator 7. Inom ven- turizonen 5 utmynnar ett eller flera vattentillförselmun- stycken 8 och vattentillförseln sker här i form av vatten- droppar, vilka injiceras radiellt över venturihalsens tvär- snitt, så att största möjliga hastighetsskillnad uppnås mel- lan de axiellt strömmande, i gasen befintliga stoftparti- larna och de radiellt injicerade vattendropparna. Härutöver förefinns ett eller flera vattentillförselmunstycken 9 an- ordnade att ge en vattentillförsel tangentiellt längs ven- turiinloppets innervägg.

Såväl den första som den andra sedimenteringsbehàllaren l respektive 2 är koniskt avsmalnande och uppvisar bottenut- släpp 10. Den första sedimenteringsbehållaren är dessutom försedd med ett bräddavlopp.

I strömningsspaltens förlängning d.v.s. ovanför den andra sedimenteríngsbehållaren 2 förefinns ett gasutsläpp 18.

Innan den slutligen kylda och renade gasen når gasutsläppet 18 bringas den att passera en med fasta kroppar packad bädd 12, varvid kylvatten tillförsel nämnda bädd uppifrån, H 454 327 d.v.s. i motström till gasströmmen genom ett eller flera munstycken 13. Vattentillförseln till bädden 12 kan också ske underifrån via munstycken 14 och härvid kan lämpligen det fràn den andra sedimenteringsbehållarens 2 botten i en pump 15 avdragna vattnet användas. Pumpen samverkar här- vid med en nivàreglerare 16. Vattentillförseln via munstyc- kena 13 och 14 kan i temperaturhänseende regleras via en temperaturregleringsanordning 17 som initieras av ytvatt- net i den första sedimenteringsbehållarens sump.

För en slutavfuktning av den kylda och renade gasen före- finns en till gasutsläppet 18 ansluten cyklon, i vilken gasen bibringas en rotation genom snedställda skovlar 19.

Det härvid uppfångade vattnet kan lämpligen återföras till den andra sedimenteringsbehàllarens 2 vattensump via en koniskt avsmalnande i vattenytan i nämnda behållare 2 ut- mynnande konisk förlängning 20, som för att ytterligare förbättra droppavskiljningen kan vara försedd med en skim- mer 22. Denna förlängning 20 utgör också ett gas- eller vattenlàs.

För att slutligen inte àverka överrinningen från den andra sedimenteringsbehàllaren 2 till den lägre belägna första sedimenteríngsbehållaren l förefinns en skyddsplåt 21 för detta bräddavlopp.

Den på. ritningen visade anordningen fungerar principiellt på följande sätt.

Den för rening och kylning avsedda heta gasen införes via gasinsläppet 4 i pilens B riktning. Genom munstyckena 6 tillföres vatten till den heta gasströmmen, varvid en del av vattnet föràngas vid kontakt med den heta gasen, så att denna mättas med vattenånga vid den önskade temperaturen, van- 454 327 ligen under 100°C. Den genom munstyckena 6 tillförda vatten- mängden styrs genom temperaturregulatorn 7 och för denna vattentillförsel kan lämpligen det från den andra sedimen- teringsbehållarens 2 botten avdragna vattnet användas. Den sålunda med vattenàngan mättade gasen strömmar därefter genom venturizonen 5 där ytterligare vatten tillföres till gasströmmen genom ett eller flera munstycken 8. Vattentill- förseln sker härvid i form av vattendroppar, vilka injiceras radiellt över venturihalsens tvärsnitt, så att största möj- liga hastighetsskillnad uppnås mellan de axiellt strömmande, i gasen befintliga stoftpartüdarna och de radiellt inji- cerade vattendropparna. Även här kan det från sedimenterings- behållarens 2 nedre del avdragna vattnet användas.

För att undvika en igensättning av venturizonen S sker dess- utom en ytterligare vattentillförsel tangentiellt längs venturiinloppets innervägg genom ett eller flera munstycken 9, vilka också kan matas med vatten från den andra sedimen- teringsbehállarens 2 botten.

Vid utloppet av gasen ur venturizonen 5 och inträdandet av den i strömningsspalten 3 avlänkas gasen mot vattenytan av den i den första sedimenteringsbehållaren 1 befintliga sum- pen och strömmar uppåt - jämför pilarna C - längs den första sedimenteringsbehàllarens 1 väggar och vidare i strömnings- spalten 3 mot utsläppet 18, medan i gasen förefintliga tyngre stoftpartiklar, vilkas massa ju ytterligare ökats genom kontakt med vatten i venturizonen träffar vattenytan i den första sedimenteringsbehállaren 1 och till största delen sjunker till sumpens botten.

Den största delen av det i gasströmmen befintliga stoftet lämnar således sedimenteringsbehållaren 1 tillsammans med en mindre del av i behållaren befintligt vatten genom den (J i) 454 327 i behållarens botten anordnade avloppsledningen 10, medan större delen av vattnet innehållande enlündre del av stoft- formiga partiklar lämnar behållaren 1 genom den övre, såsom bräddavlopp tjänande rörledningen11.Denna rörledning kan vid lägre gastryck i behållaren 1 lämpligen utformas som ett vattenlås för att skydda behållaren 1 mot övertryck, medan vid högre gastryck detta skydd erhålles genom lämplig säkerhetsventil, varvid avtappningen sker exempelvis via en nivåreglerad pump. Bräddavloppet 11 placeras med fördel på sådant sätt att eventuella på vattenytan tillföres flytande material bräddavloppet genom gasens strömningsriktning.

Den så i ett första steg renade gasen strömmar nu vidare mot ett andra reningssteg och bringas då att strömma upp genom strömningsspalten genom den med fasta kroppar packade bäd- den 12, där den utsättes för slutlig kylning och rening genom direktkontakt med vatten, varvid detta kylvatten huvud- sakligen tillföres till bädden uppifrån genom ett eller flera munstycken 13.

Eventuellt tillföres ytterligare kylvatten genom återcirku- lation från sumpen i behållarens 2 botten uppifrån och eller underifrån genom ett eller flera munstycken 14.

Det här använda kylvattnet strömmar tillsammans med kondens~ vatten ur den slutkylda gasen ned i sumpen i behållarens 2 botten och det sålunda uppsamlade vattnet innehåller endast en mindre del stoftpartiklar och kan därför medelst pumpen recirkuleras och återanvändas i processen. För att man skall kunna bibehålla en konstant nivå i sumpen i sedimen- teringsbehållaren 2 förefinnes en niváregulator anordnad att samverka med munstyckena 14 och/eller 6, 8 och 9¿ Vattentemperaturen i sumpen i behållaren 2 kan vid behov. 454 327 höjas genom återcirkulation av vatten till den packade bäd- den.

Vid värmeátervinning av ytvattnet från den första sedimen- teringsbehållaren kan avloppsvattnets temperatur lämpligen regleras medelst en temperaturregulator 17, vilken styr graden av återcirkulation i den andra behållaren. Temperatur- regulatorn 17 placeras lämpligen i den första behàllarens 1 sump och förhindrar att den inställda vattentemperaturen överskrids genom tillsats av ett överskott av genom munstyck- ena 13 tillfört externt kylvatten.

En mindre delström av ytvattnet i sumpen i behållaren 2 ström- mar längs spaltens 3 nedre begränsning till behållaren 1, varvid vattenflödet lämpligen avskiljs från gasflödet medelst en mellanvägg 21. Denna skyddsanordning skyddar gastvätten mot överfyllnad och avlägsnar eventuellt på vattenytan flytande partiklar.

Den kylda och renade gasen bringas därefter att strömma ut genom utloppet 18, varvid gasen vid behov ytterligare av- fuktas exempelvis genom att den bringas att rotera i en till utloppet 18 ansluten cyklon, i vilken gasen bibringas en ro- tation genom snedställda skovlar 19. För att underlätta av- skiljningen av vattnet kan cyklonens nedre del förses med en invändig koniskt formad plåt 22 försedd med hàl eller slitsar.

Den utgående, renade gasens daggpunkt kan vid behov regleras, vanligen inom området 10-50°C, genom styrning av det genom munstyckena 13 injicerade kylvattnets temperatur.

Uppfinningen är dock icke begränsad till det på ritningen visade utföringsexemplet utan kan pà många sätt varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (9)

10 15 20 25 30 454 327 ll P a t e n t k r a v

1. Sätt att under utnyttjande av minsta möjliga vatten- mängd och därmed möjlig energiåtervínning ur avloppsvatt- net och under utnyttjande av låga gas- och vattenhastighe- ter för uppnàende av litet slitage och låg energiförbruk- ning, kyla och rena gaser från stoft, vid vilket gasen i ett första steg efter en mättning med vattenånga bringas att accelerera under samtidigt ytterligare vattenbelast- ning av i gasen förefintliga stoftpartiklar så att en hög relativ hastighet mellan stoftpartiklar och vattendroppar uppnås och vattnets temperatur bringas att understiga gas- temperaturen i och för uppnående av en ökad avskiljnig av submikrona partiklar genom att vattenånga bringas att kon- densera på vattendropparna, varpå den sålunda belastade gas- strömmen bringas att passera över vattenytan hos en första sedimenteringsbehállare, varvid största delen av stoftin- nehâllet avgives till sedimenteringsbehållaren sump, var- på gasströmmen i ett andra steg underkastas en slutgiltig rening och kylning genom direktkontakt med vatten, k ä n - n e t e c k n a t av att gasens acceleration i det första reningssteget sker inom en venturizon, varvid vattnet in- jiceras radiellt i venturihalsen, att vattnet från andra steget via en andra sedimenteringsbehàllare delvis återfö- res till det första steget och delvis cirkuleras inom nämn- da andra steg, och att temperaturen hos det ur den första sedimenteringsbehàllarens ytavlopp avdragna vattnet regle- ras över en i den första sedimenteringsbehállarens vatten- sump anordnad temperaturregulator, varvid nämnda regulator är anordnad att styra det i den andra sedimenteringsbehål- laren återcirkulerade vattenflödet och det till den andra sedimenteringsbehállaren extern tillförda vattenflödet för erhållande av högsta möjliga temperatur på avloppsvattnet. 10 15 20 25 30 454 327 12

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att smutsigt vatten förhindras att strömma från den första se- dimenteringsbehâllaren till den andra sedimenteringsbehàl- laren.gaum1att den andra sedimenteringsbehållaren skyddas mot överfyllning genom att en delström av ytvattnet bringas att strömma från den andra sedimenteringsbehàllaren till den första sedimenteringsbehâllaren, varvid nivån i den första sedimenteringsbehållaren hàlles under nivån i den andra sedimenteringsbehâllaren genom avtappning av ytvatten från den första sedimenteringsbehållaren via ett bräddav- lopp.

3. Sätt enligt krav l - 2,_k ä n n e t e c k n a t av' att den kylda och renade gasen avfuktas genom passage genom en i den andra sedimenteringsbehàllaren innesluten droppav- skiljare, varigenom det så avskiljda vattnet direkt tillfö- res sumpen i den andra sedimenteringsbehållarens botten.

4. Anläggning för kylning och rening av gaser från stoft för genomförande av sättet enligt krav 1, innefattande en huvudsakligen sluten behandlingsenhet med ett gasinsläpp (4), en droppavskiljare (18), en däremellan förefintlig gasströmningsspalt jämte en nedanför gasinsläppet (4) an- ordnad första, delvis skild sedimenteringsbehâllare (1) jämte en - sett i gasströmningsriktningen - på något av- stånd från nämnda första sedimenteringsbehållare (1) belä- gen andra delvis vattenfylld sedimenteringsbehållare (2), k ä n n e t e c k n a d av att gasinsläppet (4) är utbil- dat med en venturizon (5) med i venturihalsen utmynnande, radiellt inrikfifih vattentillförselmunstyflæm (8) i kombi- nation med ett eller flera tangentiellt inriktade vatten- tillförselmunstycken (9), att vattennivàn i den andra se- dementeringsbehållaren (2) är belägen på en högre nivå än vattennivân i den första sedimenteingsbehållaren (1) var- jämte ett från gasflödet via en mellanvägg (21) avskiljt bräddavlopp är anordnat mellan nämnda andra och första se- n, 10 15 20 25 30 454 327 13 dimenteringsbehållare (2 respektive 1), att gastvätt- anordningar är anordnade vid droppavskiljaren (18), att styr- eller reglerorgan är anordnade att återföra i den andra sedimenteringsbehållaren (2) uppsamlat vatten till reningsprocessens första respektive andrastegçchatteniæmr peraturregulatgr (17) är anordnad att påverka flödes- ventiler (13) i ledningen för utifrån kommande kallt vatten och ventiler (14) i cirkulationsvattenledningen i den andra sedimenteringsbehållaren i omvänd proportion till varandra.

5. Anläggning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att man som gastvättanordning använder ett spraytorn uppvisande ett antal för vattentillförsel till gasström- men avsedda munstycken.

6. Anläggning enligt krav 4 - 5, k ä n n e t e c k n a d av en i huvudsak ovanför den andra sedimenteringsbehålla- ren (2) anordnad kylbädd (12).

7. Anläggning enligt ett eller flera av kraven 4 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att kylbädden (12) innefattar fasta fyllkroppar och är anordnade att samverka med ovan- för kylbädden (12) utmynnande vattentillförselmunstycken (13).

8. Anläggning enligt ett eller flera av kraven 4 - 7, k ä n n e t e c k n a d av en efter kylbädden (12) i ga- sens strömningsriktning anordad turbulenszon.

9. Anläggning enligt ett eller flera av kraven 4 - 8, k ä n n e t e c k n a d av att droppavskiljarens (18) ned- re del övergår i en under vattennivàn i den andra sedimen- teringsbehållaren (2) utmynnande konformigt avsmalnande för- längning (20) för transport av det avskiljda vattnet till den andra sedimenteringsbehàllaren (2).