SE454408B - Venturitvettare for dammbemengda gaser - Google Patents

Description

'4s4 408 skull invändigt kägelformigt begränsad. Den till inloppsdelen sig anslutande mittdelen uppvisar det minsta tvärsnittet, så att här gashastigheten blir som störst. Vid detta ställe insprutas i det fria tvärsnittet av mittdelen en vätska, vanligen vatten, som sön- derdelas i mycket små droppar och medryckes av den snabbt strömman- de gasströmmen. Framför allt på grund av hastighetsskillnaden mellan vätskedropparna och de fasta partiklar i gasströmmen, som skall avlägsnas, utfälles de fasta partiklarna på vattendropparna.I den diffusorformiga utvidgningen efter mittdelen minskar ånyo gaströmmens hastighet. Det vid genomströmningen av det trängsta stället uppträdande tryckfallet återvinnes därvid till en viss del.

Gas-vatten-fasta partiklar-blandningen ledes därefter genom en lämplig apparat, t.ex. en cyklon, i vars inre de med damm bemängda vattendropparna avskiljes från gasströmmen, så att man erhåller en gas med den önskade renheten. Det för utfällningen av dammet erfor- derliga vattnet kan flera gånger återledes till kretsloppet.

Avskiljningen av dammet från vattnet sker lämpligen i ett sedimen- teringskärl .

Insprutningen av det för avskiljandet av de fasta partiklarna erforderiga vattnet sker - sett i strömningsriktningen - i allmän- het i början av det vid mittdelen förefintliga minsta tvärsnittet.

Här är gashastigheten som störst, så att det tillförda vattnet i motsvarighet härtill uppdelas i mycket små partiklar och droppar.

Svårigheter uppkommer ofta därigenom, att i strömningsrikt- ningen framför det ställe, vid vilket vattnet insprutas, fasta par- tiklar avlagras på insidan av venturitvättaren i synnerhet vid in- loppsdelen. De därigenom resulterande avlagringarna växer motsatt gasens strömningsriktning, varvid de kan nå en sådan storlek och sedan en omkrets, att strömningsförhållandena i hela systemet förändras. I extremfall kan det uppstå t.o.m. total tilltäppning av venturitvättaren. För undvikande av avlagringar och de därigenom förorsakade svårigheterna är det redan känt genom US-PS 2 684 836 att vid den vertikalt anbragt venturitvättare i området med den 3 '454 408 största diametern i inloppsdelen anordna en ringkanal, från vilken utgår flera i omkretsriktningen sig sträckande röravsnitt, från vilken en vätska, vanligen vatten, vid ett visst tryck på så sätt inströmmar inloppsdelen, att dess insida påföres ett vätskeskikt, som skall förhindra avlagringar av fasta partiklar. Vid denna anordning föreligger dock ej någon säkerhet för att vätskan likfor- migt fördelas över insidan på inloppsdelen. Tvärt om förefinnes i närheten av änden med den största diametern i inloppsdelen områden, som ej fuktas av vätskan. En hela väggen överdragande vätskefilm inställer sig först i det nedre området av inloppsdelen, varvid det emellertid ej föreligger någon säkerhet för att denna vätskefilm åtminstone med avseende på sin tjocklek och strömningshastighet är något så när likformig. Av denna orsak har matarröret för den gas, som skall tvättas, förts så långt in i inloppsdelen för undvikande av att den ankommande gasen stöter på icke i tillräcklig grad fuk- tade delar av väggen i inloppsdelen. Därigenom ökas avsevärt den axiella konstruktionslängden av venturitvättaren. En annan väsent- lig nackdel betår däri, att vätskan uppvisar blott en ringa kine- tisk energi och sålunda blott ringa spoleffekt. Detta beror i huvudsak på att vätskan vid några ställen inströmmar koncentrerat i inloppsdelens inre. Därvid måste man undvika ett för högt tryck, eftersom eljest risk skulle uppkomma för att turbulenser bildas och partiklar lösgöras från vätskeströmmen, som kommer in i inloppsdelens fria tvärsnitt och där åstadkommer vidhäftning vid matarröret. Vid ringa övertryck blir emellertid spolverkan ej till- räcklig, eftersom vätskan efter förhållandevis kort väg längs insidan av inloppsdelen förlorar sin anslagskraft och blott strömmar ned under verkan av tyngdkraften. Den därvid sig instäl- lande strömningshastigheten är alltför ringa för att därigenom av- lagringar med säkerhet skall kunna undvikas. För övrigt torde den kända anordningen vara begränsad till vertikalt anordnande av venturitvättare, eftersom i annat fall nämnda nackdelar skulle komma att verka ännu kraftigare. 454 408 I US-PS 3 601 374 beskrives en likaledes vertikalt anordnad venturitvättare, vars inloppsdel vid änden med den största diametern är försedd med en ringkanal för en vätska, som längs hela sin omkrets är förbunden med den av gasen genomströmmande kanalen i inloppsdelen. Två matarledningar för vätskan mynnar tangentiellt i ringkanalen. Den senare utgör blott en utvidgning av inloppsdelen.

Den är vid sin mot det inre av inloppsdelen vända sida helt öppen, så att den i ringkanalen i omkretsriktningen strömmande vätskan under inverkan av tyngdkraften strömmar över en kant, som skiljer ringkanalen från insidan av inloppsdelen in i denna del. Även här gäller det, att den i huvudsak blott under verkan av tyngdkraften uppkommande strömningshastigheten hos vätskan är otillräcklig för undvikande av vidhäftning. En bättre spolverkan skulle blott kunna uppnås genom en ökning av spolvattenmängden och sålunda ett tjockare vattenskikt vid insidan av inloppsdelen. Detta leder emel- lertid till en högre vattenförbrukning. Faktiskt skall den genom ringkanalen vid denna kända anordning tillförda vätskan i finför- delad form upptas av gasströmmen för att binda de däri sig befin- nande, fasta partiklarna. Ändamålet med uppfinningen är att så utforma en venturi- tvättare av den ovan angivna slaget, att nackdelarna med kända anordningar icke uppträder. Framför allt skall vid sparsam vätske- förbrukning kvarstående utfällningar med säkerhet undvikas och detta vid varierande gasmängder och varierande mängder däri sig be- finnande fasta partiklar. Vidare skall venturitvättaren vara an- vändbar oberoende av om den är anordnad vertikalt eller horison- tellt eller i något mellanläge. Vidare skall man eftersträva kor- tast möjliga konstruktionslängd. Uppbyggnaden av venturitvättaren skall vara enkel och överskådlig.

För lösning av detta problem föreslås enligt uppfinningen att den under övertryck stående ringkanalen genom en genomloppsspalt är förbunden med den av gas genomströmmade kanalen och genomlopps- spalten är riktad mot änden med den minsta diametern hos inlopps- 454 408 delen och inloppsdelens vägg bildar en begränsning för genomlopps- spalten och denna är riktad i huvudsak parallellt med det angrän- sande området av väggen i den av gas genomströmmade kanalen. Genom denna utformning uppnår man, att vätskan utströmmar via hela om- kretsytan hos den inom inloppsdelen sig befinnande strömningskana- len för den gas, som skall renas i kanalen och på grund av den tangentiella tillförseln inne i ringkanalen även erhåller ett visst anslag, dvs. en i omkretsriktningen av inloppsdelens insida riktad hastighetskomponent men samtidigt även en axiell komponent, varvid hastigheten lämpligen även den i axiell riktning är inställbar genom tryckförhållandena inom ringkanalen. Från genomloppsspalten utströmmar en över hela omkretsen sammanhängande likformig vätske- film, som sträcker sig över hela längden av inloppsdelen över alla områden av väggen hos den av gasen genomströmmade kanalen. Bort- spolningen av vid insidan av inloppdelen vidhäftande fasta partik- lar åstadkommes därvid medelst strömningsenergin hos vätskan, så att man kan arbeta med en tunn vätskefilm, vilken dessutom, efter- som den redan utströmmar ur genomsloppskanalen i gasens strömnings- riktning, på intet sätt uppvisar turbulenser och oregelbundenheter- För uppnående av en enkel och driftsäker konstruktion begränsas ri ngkanalen och genomloppsspalten lämpligen av en axiellt i in- loppsdelen inskruvad ring. Denna utformning ger dessutom en möjlig- het till inställning av genonfloppsspalten på enklaste sätt med av- seende på dess bredd. För detta inskruvas ringen i motsvarighet till de föreliggande driftbetingelserna mer eller mindre djupt i inloppsdelens gänga. Olika driftbetingelser föreligger t.ex. vid olika gasmängder samt vid olika typer av damm med avseende på såväl kornstorlek som slag av damm och även med avseende på ifrågavarande tillstånd hos gasen med avseende på tryck temperatur och ström- ningshastighet. För tvättning av t.ex. i en Winkler-förgasare 454 408 medelst förgasning av brunkol alstrad gas har det visat sig vara lämpligt att inställa genomloppsspalten på en bredd mellan 0,1 och 1 mm, t.ex. företrädesvis på ca 0,5 mm.

Som speciellt fördelaktig har visat sig vara en utförings- form, vid vilken genomloppspalten begränsas av området med den minsta utvändiga diametern hos ringen samt området med den största inre diametern hos inloppsdelen. Därvid blir det utan vidare möjlig, att låta de båda genomloppsspalten vid dess utloppssida begränsande väggområdena dels hos ringen och dels hos inloppsdelen förlöpa i huvudsak parallellt med varandra. Detta bidrar likaledes till att låta vätskan likformigt och utan väsentlig turbulens utströmma ur genomloppsspalten, så att den insidan på den av gasen genomströmmande kanalen täckande vätskefilmen likaledes är likfor- mig och sålunda kan vara tung, samt därvid emellertid täcka hela insidan på kanalen.

Enligt ytterligare ett förslag enligt uppfinningen kan den minsta diametern hos det av gas genomströmmande inre tvärsnittet av ringen vara något mindre än den största diametern hos väggen av den av gas genomströmande kanalen i inloppsdelen. Därvid är det lämp- ligt, att det av gas genomströmmade inre tvärsnittet hos ringen uppvisar en i strömningsriktningen ständigt minskande diameter. VId denna anordning strömmar gasen genom ringen in i kanalen hos den egentligt inloppsdelen. Genom den i strömningsriktningen minskande inre diametern hos ringen erfar gasströmmen en första, lokalt begränsad acceleration. Därigenom påverkas strömningsprofilen hos gasströmmen på så sätt, att det eljest vid strömningar i närheten av väggar sig inställande gränsskiktet, som eventuellt förskjutes mot den egentliga strömningsriktningen, brytes. Eftersom det van- liga, i allmänhet laminära gränsskiktet även gynnar avlagringen av fasta partiklar och sålunda uppkomsten av krustor bidrar utform- ningen enligt uppfinningen även till att hindra avlagringar i strömningsriktningen före genomloppsspalten. m 7 454 408 Pâ den bifogade ritningen visas ett utföringsexempel på uppfin- ningen. Fig. 1 visar därvid ett längdsnitt genom en venturitvättare och fig. 2 visar i större skala inloppsdelen till venturitvättaren i längdsnitt. Fig. 3 är en framvy av inloppsdelen sedd i längs- strömningsriktningen och fig. 4 visar ett längdsnitt genom den genomloppsspalten begränsande ringen i större skala.

Den på ritningarna visade venturitvättaren består av en in- loppsdel 1, en mittdel 2 och en diffusor 3. Denna ordningsföljd av delarna motsvarar gasens strömningsriktning, som inströmmar i tvät- taren i riktning av pilen 5 och lämnar denna ånyo i riktning av pilen 6.

Inloppsdelens 1 insida 7 begränsar en i strömningsriktningen , 6 ständigt avsmalnande kanal 8. Mittdelen 2 uppvisar det minsta strömningstvärsnittet. Omedelbart före detta har anbragts radiella borrningar 9, via vilka ett flytande tvättmedel, i allmänhet vatten, införes i det av gas genomströmmade tvärsnittet av mitt- delen 2. Vattnet tillföres via en röranslutning 10.

I strömningsriktningen ansluter sig efter mittdelen 2 en dif- fusor 3, vars vägg 11 ständigt vidgas i strömningsriktningen. Vid det trängsta stället av mittdelen 2 når gasen sin största ström- ningshastighet, som i diffusorn 3 i motsvarighet till dennas tvär- snittsökning åter minskas till ett värde, som motsvarar i huvudsak det värde, med vilket gasen inströmmar i inloppsdelen.

De avlagringar och krustor, som skall undvikas, bildas om ej speciella åtgärder vidtas, i strömningsriktningen 5, 6 kort före det område, i vilket genom borrningen tvättvätskan införes i mitt- delens 2 inre tvärsnitt. Dessa avlagringar växer därvid längs väggen 7 i kanalen 8 motsatt strömningsriktningen 5, 6 även in i inloppsdelen 1,varigenom strömningsförhållandena förändras och åtminstone starkt påverkar venturitvättarens verkningssätt.

För undvikande av dessa svårigheter har nära änden 12 med det största tvärsnittet hos inloppsdelen 1 anordnats en ringkanal 13, som sträcker sig med sin ytter omkrets fram till fästflänsen 14. På insidan begränsas ringkanalen 13 av en ring 15, som medelst en fin 454 408 8 gänga 16 är axiellt inskruvad i inloppsdelen 1 resp. flänsen 14.

Vid den yttre omkretsen på ringkanalen mynnar två matarkanaler 17 för en vätska, företrädesvis vatten, tangentiellt in i dessa så att vätska inom ringkanalen uppvisar en stor rörelsekomponent i dess omkretsriktning.

Den ringkanalen på insidan begränsande ringen består av en ringkropp, som på sin utsida uppbär en fin gänga 16. Vidare har anordnats små borrningar 20 för ingrepp av ett verktyg, med vilket ringen 15 kan inskruvas i inloppsdelen 1. Den motsatt strömnings- riktningen 5, 6 främre ändsidan 21 övergår via ett med stor radie 23 avrundat område 22 i en kägelmantelyta 24, vars lutningsvinkel uppgår t.ex. till 15° och lämpligen motsvarar lutningsvinkeln åtminstone hos det därtill sig anslutande området av väggen 7 i kanalen 8. Genom denna anpassning av inströmningstvärsnittet via kägelytor med samma lutning uppnås i inloppsdelen 1 strömningsför- hållanden för gasen, som är fria eller i det närmast fria för tur- bulenser.

Vid sitt mot mittdelen 2 vända område är den yttre mantelytan på ringen 15 på så sätt försedd med en i strömningsriktningen minskande diameter, att den i längdsnitt är konvext avrundad via en stor radie 26. Det mot den qylindriska resp. med gänga 16 försedda delen av ringen 15 vända området av mantelytan 25 tjänar som inre begränsning av ringkanalen 13, som vid sitt mot den bakre ändytan resp. -kanten 19 på ringen 15 vända område övergår i en genomlopps- spalt 27. Denna begränsas utvändigt av området med den största dia- metern hos kanalens 8 vägg 7. Genom denna inloppspalt 17 strömmar vätskan in i inloppsdelens 1 kanal 8 i form av en tunn vätskefilm, som täcker kanalens 8 vägg 7. Det mot ändytan 19 vända området av mantelytan 25 förelöper därvid i huvudsak parallellt med det mitt emot belägna området av kanalens 8 vägg 7, så att den från genom- loppsspalten 27 utströmmande vätskan uppvisar en i huvudsak parallellt med sträckningen i längdriktningen av väggen 7 förlöpan- de rörelsekomponent, som leder till en likformig strömning och för- 9 1454 4oa delning av den resulterande vätskefilmen, som strömmar runt längs väggen 8 och förskjutes samtidigt i riktning mot mittdelen 8.

Det under ett visst övertryck och med förhållandevis stor hastighet från genomloppsspalten 27 utströmmande vattnet spolar bort fasta partiklar, som har avlagrats vid insidan 7 på kanalen 8, så att man med säkerhet undviker förkrustningar.

Bredden på ringspalten kan uppgå t.ex. till 0,5 mm vid en diameter på 70 mm. Härvid krävs 100 l/min vatten för bildandet av den längs väggen 7 i kanalen 8 strömmande vätskefilmen, varvid ca 300 l/min erhålles för tvättning av gasen i mittdelen 2. Inlopps- delen har t.ex. en läng på 110 mm och ett största och ett minsta tvärsnitt på 70 resp. 23 mm. Den tvättade gasmängden kan i genom- snitt ligga t.ex. vid storleksordningen på 5 m3/min.

Väggen 7 uppvisar en kägelvinkel av storleksordningen °. Inloppsdelen 1 kan även vara så utformad, att det mot dess ände med största diametern 12 vända området uppvisar en vinkel på ca 150. Denna möjlighet återges på ritningen i fig. 1.

På grund av det förehållandet, att vätskefilmen på väggen 7 är mycket tunn och likformig, sönderrives den ej varken av den i kanalen strömmande gasen eller de medförda dammpartiklarna. Den bidrar tvärt om till att märkbart minska friktionen mellan gas och vägg 7, så att man erhåller en mindre tryckförlust hos gasen.

Claims (8)

454 408 w P a t e n t k r a v

1. Venturitvättare för dannmemängda, strömmande gaser och med en inloppsdeï, vars av gas genomströmmade kanai uppvisar ett i strömningsriktningen ständigt minskande tvärsnitt och en i närheten av änden med den största diametern av inïoppsdelen anbragt ringka- na1 för en vätska, som iängs he1a sin omkrets är förbunden med den av gas genomströmmade kanaïen hos inïoppsdeien, varjämte i ringka- na1 nwnnar åtminstone en matarledning för vätska på så sätt, att denna inströmmar med en tangentieiï komponent i ringkanaïen, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att den under övertryck stående ring- kanaien (13) genom en genomïoppsspait (27) är förbunden med den av gas genomströmmade kanaien (8) och genomïoppsspaïten (27) är riktad mot änden med den minsta diametern hos inioppsdeïen (1) och in- Ioppsdeiens vägg (7) biidar en begränsning för genomsioppspaiten (27) och denna är riktad i huvudsak paraHeHt med det angränsande området av väggen (7) i den av gas genomströmmade kanaien (8).

2. Venturitvättare eniigt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ringkanaïen (13) och genonfloppspaiten (27) begränsas genom en axie11t i dess inloppsdei (1) inskruvbar ring (15).

3. Venturitvättare enïigt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att genonfloppspaïtens (27) bredd är instäïïbar.

4. Venturitvättare enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att genomioppsspaiten (27) är begränsad av området med den minsta ytterdiametern hos ringen (15) samt i området med största innerdiametern hos inloppsdeïen (1).

5. Venturitvättare eniigt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att dels de båda genomloppspaiterna (27) begränsande väggområden hos ringen (15) och deïs inioppsdeien (1) sträcker sig i huvudsak paraïieilt med varandra. i' 454 408

6. Venturitvättare enïi gt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att den minsta diametern hos det av gas genomströmmade inre tvärsnittet i ringen (15) är något mindre än den största diametern hos den av gas genomströnmade kanaien (8) i inioppsdeien (1).

7. Venturitvättare enïigt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a d d ä' r a v, att det av gas genomstönmade inre tvärsnittet hos ringen (15) uppvisar en i strömningsriktningen ständigt minskande diameter.

8. Venturitvättare enligt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att det mot området med den minsta diameter hos inïoppsdeien (1) vända avsnittet av ringen (15) utvän- digt uppvisar en ständigt avsmai nande manteiyta, som begränsar ringkanaïen (13) och genomioppsspaiten (27).