DE2224519C3

DE2224519C3 - Ein- oder mehrstufiger Wäscher

Info

Publication number: DE2224519C3
Application number: DE2224519A
Authority: DE
Inventors: Horst 6000 Frankfurt Hemmerling; Wenzel Von Dipl.-Ing. 6101 Wixhausen Jordan; Albert 6500 Mainz Kleinhenz; Jean 6376 Oberhoechstadt Wiemer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1972-05-19
Filing date: 1972-05-19
Publication date: 1974-10-24
Also published as: FR2184071B1; DE2224519B2; US3834127A; GB1412082A; NL7306601A; NL150344B; JPS5316542B2; AT354993B; AU471602B2; CS177130B2; AU5481873A; ATA343173A; IT987437B; JPS4956259A; CA999517A; BE799789A; ZA733034B; SE398823B; RO70794A; FR2184071A1

Description

Die Erfindung betrifft einen ein- oder mehrstufigen Wäscher zur Naßbehandlung von Abgasen in einem runden oder vieleckigen Behälter, bestehend aus mindestens einem im Behälter angeordneten Zwischenboden mit einer zentralen öffnung als Einlaufteil, mit einer der öffnung gegenüberliegenden Wanne, durch die das Gas durch einen veränderlichen Austrittsspa'.t zwischen Wanne und Einlaufteil seitlich abgelenkt wird und zur Bildung eines Austrittbspaltes ein Paar ringförmiger Körper in der zentralen öffnung des Zwischenbodens im Innern der Wannen angeordnet sind.

Die Erfindung hat den Zweck, große Gasmengen in einem relativ kleinen Naßbehandler so weitgehend zu reinigen, daß die Abgase den gesetzlichen Anforderungen an die Luftreinhaltung genügen oder die Gasreinheit so zu steigern, daß die Abgase in anderen Verfahren weiterverwendet werden können.

Es sind Naßreiniger oder Wäscher bekannt mit veränderlichem Drosselquerschnitt in Rohren (deutsche Auslegeschrift 1 294 934). Sie wirken als Blendenwäscher. Zur Veränderung des Drosselquerschnittes müssen die beweglichen Blenden, beispielsweise ein rechteckiger Spalt, gegen die volle Wirkung des Differenzdruckes an dieser Blende bewegt werden. Dies erfordert einen großen Kaftaufwand.·

Es sind auch ringförmige Spaltöffnungen zum Regeln der Gasmenge bzw. zur Änderung der Waschwirkung nach der USA.-Patentschrift 2 392 705 bekannt. Hier sind feststehende ringförmige Ablenkbleche gegenüber einer konischen beweglichen Decke angeordnet. Das Gas wird dabei durch Umlenkbleche in den geradlinigen Spalt zwischen den ringförmigen Ablenkblechen und der beweglichen konischen Decke geleitet. Das Waschwasser wird im Gegenstrom zur Gasströmung auf der konischen Decke verteilt und von der Gasströmung an der Kante der konischen Decke hinter dem Spalt zerstäubt. Eine Feinregelung der Spaltbreite ist hierbei nicht möglieh, weil es sich um einen geradlinigen Spalt handelt, durch dessen Veränderung das hyperbolische Verhältnis zwischen Druck und Hubhöhe bzw. Spaltbreite nicht verändert wird. Eine Regelung kleiner Gasmengen erfordert nur geringfügige Vergrößerun-

gen der Spaltbreite, Veränderungen die im Bereich der Toleranzen der Bewegungsmechanik für die konische Decke liegen.

Es sind Wäscher bekannt nach der deutschen Patentschrift 1241804 und der deutschen Offenle-

»5 gungsschrift 1 546 674, die einen Behälter mit einem Zwischenboden aufweisen mit einer zentralen öffnung und einem konischen Gasleitstutzen, sowie einer der öffnung gegenüberliegenden Wanne, die insgesamt heb- und senkbar angeordnet ist. Zwischen

ao Wannenrand und Gasleitstutzen erstreckt sich ein Austrittsspalt mit einem sich daran anschließenden im Querschnitt diffusorartigen Auslaß.

Nachteilig bei diesen Vorrichtungen wirkt sich dabei aus, daß auf die der öffnung gegenüberliegenden

as Wanne der volle Differenzdruck des Gases vor und hinter dem Austrittsspalt einwirkt und sich zusätzlich zu dieser Kraft das Gewicht der Wanne und des sich in der Wanne sammelnden Wassers bei einer Hubbewegung der Wanne bemerkbar macht. Der Hubmo-

tor zur Verstellung der Wanne und damit des Austrittsspaltes muß entsprechend leistungsstark ausgelegt werden. Beispielsweise für eine Wanne mit 2 Meter Durchmesser und einem Differenzdruck von etwa 1,5 atm für etwa 60 Tonnen. Die Toleranzen bei einer Hubbewegung liegen bei etwa 0,5 bis 1,5 mm in der Spaltbreite. Unterschiede von 0.5 bis 1,5 mm in der Spaltbreite haben jedoch bei kleinen Gasmengen einen großen Einfluß auf die am Spalt auftretende Druckdifferenz. Will man eine konstante Druckdifferenz einhalten um einen konstanten Reinigungsgrad zu erhalten, wird eine Regelung der Spaltbreite immer dann problematisch, wenn wechselnde Gasmengen und starke Unterschiede im Gasdruck, beispielsweise hinter einem Druckhochofen, vorlie-

gen und kleine Spaltbreiten geregelt werden müssen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu überwinden und eine einfachere und bessere Regelung der Spaltbreite zu finden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die ringför-

migen Körper zylindrische oder vieleckige Ringe sind, von denen jeweils mindestens einer als Einstellring heb- und senkbar ist und an mindestens einem der jeweils ineinanderschiebbaren Ringe die Regelcharakteristik in bekannter Weise annähernd linearisierende kurvenförmige Ausschnitte am Spalt angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß man nun nicht mehr die gesamte Wanne mit dem Gewicht des in der Wanne angesammelten Wassers gegen den auf

der Wanne lastenden Differenzdruck anheben muß, sondern nur noch den ringförmigen Körper, der praktisch kräftefrei verstellt werden kann.

So würde ein Motor für eine Hubbewegung der gesamten Wanne bei einem Durchmesser der Wanne von 2 Meter und einem Differenzdruck von etwa 1,5 atm 60 Tonnen bewegen müssen im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Ausführung, bei der nur das Gewicht des Ringes bewegt wird, d. h. etwa ein Ge-

wicht von 1 bis 3 Tonnen. Diese ringförmigen Kör- net, daß beispielsweise bei einer Hohlkegeldüse der

per bestehen aus einem Stück oder sind aus Schleiß- Austrittsspalt von dtm ringförmigen Sprühkegel der

körpern segmentartig zusammengesetzt. Hohlkegeldüse voll getroffen wird. Bei einer Vollke-

Bei Druckhochofen wird der Druck des Gases hin- geldüse wird auch die Wanne mit Waschflüssigkeit

ter der Gicht auf den wesentlich niedrigeren Gas- 5 gefüllt und ergibt einen zusätzlichen Überlaufeffekt

druck des Reingasleitungsnetzes herabgesetzt. Nutzt hinter dem Austrittsspalt.

man diesen Unterschied aus iir.d ordnet zwischen Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher

Druckhochofen und Reingasleitungsnetz den erfin- und beispielhaft beschrieben. Es zeigt

dungsgemäßen Wäscher an, dann ist es nicht mehr F i g. 1 einen mehrstufigen Wäscher,

nötig, hinter dem Spalt einen diffusorartigen Austritt xo F i g. 2 einen einstufigen Wäscher,

zum Druckrückgewinn vorzusehen, die Abscheide- F i g. 3 a, 3 b mögliche Formen der kurvenförmigen

wirkung wird davon nicht beeinflußt. Ausschnitte auf einem ringförmigen Körper,

Es wurde gefunden, daß kurvenförmige Aus- F i g. 4 in einem KurvenKatt die Abhängigkeit des

schnitte auf den Rändern der ringförmigen Körper Druckes von Hub bzw. der Spaltbreite für einen ein-

keinen Einfluß auf den Abscheidegrad haben. Sie ha- 15 fachen geraden Austrittsspalt,

ben jedoch bei geeigneter Auswahl der kurvenförmi- . F i g. 5 die gleiche Kurve, jedoch für ringförmige gen Ausschnitte, insbesondere der dadurch gebilde- Körper mit kurvenförmigen Ausschnitten,
ten freien Flehen bei der Bewegung des Einstellrin- Der mehrstufige Wäscher nach Fig. 1 besteht aus ges, einen wesentlichen Einfluß auf die Regelcha- einem Behälter 1 mit Gaseinlaß 2 und Gasaustritt 3, rakteristik des Druckes in Abhängigkeit vom Hub ao wobei Gaseintritt und Gasaustritt sowohl vertikal als bzw. der freigegebenen Spaltfläche. Dadurch wird es auch seitlich, je nach den örtlichen Verhältnissen, erst möglich, über den gesamten Druckbereich und angeordnet sein können. Der Behälter 1 ist durch insbesondere im Bereich kleiner Gasmengen, selbst zwei Zwischenböden 4 a, 4 ft in drei Teile I, II, HI bei größeren Toleranzen in der Hubbewegung, eine eingeteilt. Die erste Zone ist als Kühl-, Befeuchbessere und feinere Regelung des Druckes zu errei- »5 tungs- oder auch als Sättigungszone mit Düsen auschen als es mit einem einfachen Spalt mit gerader gerüstet. Die Fig. 1 zeigt ein Düsenrohr 5a und die Kante bisher möglich war. Durch eine geeignete Aus- Düse 6 a im Gasf^;ntritt sowie ein zweites Düsenrohr wahl der bei einer Bewegung des Einstellringes frei- 5 ft mit einer Düse oft vor der zentralen öffnung 7 a gegebenen oder verschlossenen Austrittsflächen des im Zwischenboden 4 a. In der zentralen öffnung 7 a Austrittsspaltes kann der hyperbolische Zusam- 30 befindet sich ein ringförmiger Körper 8 α, der in der menhang zwischen Druck und Spaltbreite arnähernd Öffnung austauschbar befestigt ist.
linearisiert werden, wodurch sich die Regelung klei- Der zentralen öffnung 7 α gegenüber befindet sich ner Gasmengen wesentlich einfacher durchführen auf einem seitlich durch den Behälter hindurchgeläßt. henden Rohrtunnel 9 ein rechtwinklig zu dem seitli-

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung 35 chen Rohrtunnel 9 angeordneter Rohrstutzen 10, ist der Einstellring in der feststehenden Wanne mit durch den mit dem Rohrtunnel 9 eine Wanne 11 geSpeichen an einem heb- und senkbaren Gestänge an- bildet wird. Zentral in diese Wanne 11 ragt durch geordnet. den Rohrtunnel 9 ein durch einen Hubmotor 12 oder

Der Einstellring wird vorteilhaft mit Speichen aus- durch eine hydraulische oder mechanische Verstellgebildet und mit der Nabe auf dem beweglichen Ge- 40 vorrichtung verstellbares Gestänge 13. An diesem stange befestigt. Sind die kurvenförmigen Aus- Gestänge 13 ist ein speichenartig ausgebildeter ringschnitte verschlissen oder wünscht man eine andere förmiger Körper 8 ft befestigt. Die ringförmigen Kör-Regelcharakteristik, dann läßt sich der Einstellring per 8 a und 8 ft sind zylindrische oder vieleckige Ringe leicht austauschen. Bei sehr großem Umfang der Ein- und bilden einen Austrittsspalt 14 a, durch den Gas stellringe werden diese segmentartig, rund oder viel- 45 und Wasser radial in die zweite Zone des Behälters eckig zusammengesetzt. Das gleiche gilt für die zu- gelangt. An mindestens einem zylindrischen oder vielgehörigen ringförmigen Körper. eckigen Ring 8 a oder 8 ft sind kurvenförmige Aus-Zweckmäßig ist ein Sammelraum zwischen Be- schnitte angeordnet. Das radial ausströmende Washälterwand und eine zentrale öffnung bildendes zy- ser-Gas-Gemisch trennt sich in dieser zweiten Zone, lindrisches oder konisches Rohr im Zwischenboden 50 Das Gas strömt einer zweiten zentralen öffnung 7 ft vorgesehen. Eine solche Maßnahme empfiehlt sich im Zwischenboden 4 ft zu, während die Flüssigkeit immer dann, wenn der Behälter mehrere Zwischen- sich in dem Sammelraum zwischen Behälterwand boden aufweist, wobei die ablaufende Flüssigkeit der und einem an der zentralen öffnung angebrachten ersten Stufe im Sammelraum der zweiten Stufe ge- zylindrischen oder konischen Rohr IS auf dem Zwisammelt und abgezogen wird. 55 schenboden 4 ft sammelt. Das hier angesammelte

Ordnet man am Rand der Wanne eine Haube an, Waschwasser wird über das Schlammwasserrohr 16

dann wird die radial aus dem Austrittsschlitz ausströ- abgezogen. Dem zylindrischen oder vieleckigen Ring

mende Waschflüssigkeit bis in Wandnähe geführt, wo 8 c in der zentralen öffnung 7 ft des Zwischenbodens

sie ungestört von der Gasbewegung abfließen kann 4 ft liegt wie in der ersten Stufe ein zylindrischer oder

bzw. dem Ringraum zwischen Haube und Behälter- 60 vieleckiger Ring 8 d als Einstellring mit Speichen ge-

wand zugeführt wird. In dem Ringraum zwischen gcnüber, der in der Wanne 17 beweglich auf einem

Haube und Behälterwand wird zweckmäßigerweise Gestänge 18 angeordnet ist. Zwischen den Ringen 8 c

ein Tropfenabscheider angeordnet. und 8 d, von denen mindestens einer mit kurvenarti-

Durch Leitbleche oder Tropfenabscheidebleche gen Ausschnitten verschen ist, wird wieder ein regelwird Gas von der Waschflüssigkeit getrennt und vor- 65 barer Austrittsspalt 14 ft gebildet, durch den das zugsweise an die Wand des Behälters gebracht, wo Gas-Wasser-Gemisch radial ausströmt. An der sie als Flüssigkeitsfilm abläuft. Wanne 17 ist seitlich eine Haube 19 befestigt, die mit

Vorteilhafterweise werden die Düsen so angeord- ihrem unteren zylindrischen Teil 20 einen ringförmi-

gen Raum 21 bildet, in dem Leitbleche 22 zur Tropfenabscheidung angeordnet sind. Die Haube 19, 20 sowie die Leitbleche 22 zur Tropfenabscheidung in dem ringförmigen Raum 21 sollen vor allem eine Tropfenabscheidung an der Wand des Behälters bewirken, so daß die abgeschiedene Flüssigkeit als Film in den Sumpf 23 des Behälters fließt. Zweckmäßigerweise wird man die ablaufenden Schlainmwässer nach einer Klärung dem Wäscher wieder zuführen.

Zwischen dem zylindrischen oder vieleckigen Ring 8 c und der zentralen Öffnung 7 b im Zwischenboden 4 b ist es manchmal vorteilhaft, einen Schlitz zu lassen, ebenso wie zwischen der Wanne 17 und dem runden oder vieleckigen mit Speichen versehenen Ring 8 b. Durch diese Schlitze gelangt Flüssigkeit aus der Wanne 17 oder über die Düse 6 c außerhalb des Austrittsspaltes 14 a bzw. 14 & in den Gasstrom. Es wird eine zusätzliche Spülung hinter dem Austrittsspalt erreicht, die Ansatzbildungen und Anbackungen hinter dem Austrittsspalt verhindert.

In solchen Fällen, in denen keine Ansatzbildungen zu befürchten sind, können diese Schlitze auch abgedichtet werden, beispielsweise durch bewegliche Dichtungen in der Wanne ähnlich der Dichtungsmanschette oder dem Kompensator 24 a bzw. 24 b für die Gestänge 13 und 18.

Fig.2 zeigt nochmals die ringförmigen Körper mit dem Austrittsspalt, beispielsweise für eine einstufige Anlage. Die Bezifferungen wurden genauso gewählt wie in Fig. 1. Deutlich zu erkennen sind die kurvenförmigen Ausschnitte auf dem Einstellring 8 c. In diesem Falle sind sie feststehend angeordnet, es ist aber genauso gut möglich, sie an dem heb- und senkbaren ringförmigen Körper anzuordnen. Es spielt keine Rolle, ob dabei der ringförmige Körper 8 c oder Sd bewegt wird. Bei der Regelung sehr kleiner Gasmengen schieben sich die beiden ringförmigen Körper 8 c und 8 d ineinander und lassen nur kleine Ausschnitte aus dem Profil des kurvenförmig ausgeschnittenen ringförmigen Körpers frei.

Die Fi g. 3 a und 3 b zeigen mögliche Formen der kurvenförmigen Ausschnitte zur annähernden Linearisierung der Regelung.

In dem Diagramm in F i g. 4 ist über der Hubhöhe der Druck P, vor dem Austrittsspalt aufgetragen. Parameter der Kurvenschar ist jeweils die Gasmenge, und zwar bezogen auf die maximale Gasmcnge, die gleich 100 °/o gesetzt wurde. Diese Kurven gelten für einen geraden Austrittsspalt ohne kurvenförmige Ausschnitte. Die Veränderung der Spaltbreite ist abhängig von der Gasmenge, dem Druck P₁ vor dem Spalt sowie dem Differenzdruck über dem Spalt. Ausgehend von P₁ kann der Kurve die zu einem bcstimmten Differenzdruck zugehörige Spaltänderung entnommen werden.

Die Kurven haben hyperbolischen Charakter mit einer sehr großen Steigerung im Bereich hoher Drücke und verflachen sich bei geringeren Drücken.

Aus den Kurven kann man entnehmen, daß insbesondere bei hohem Druck und geringen Gasmengen Druckdifferenzen nur eine kleine Spaltänderung erfordern, Spaltänderungen, die teilweise in der gleichen Größenordnung liegen wie die Toleranzen der

ao Hubbewegung.

Eine Regelung im Bereich der großen Steilheit der

Kurve nach F i g. 4 ist daher praktisch nicht möglich.

Mit kurvenförmig ausgeschnittenen ringförmigen

Körpern, beispielsweise nach 3 b, wird jedoch eine Regelung auch in diesem Bereich ermöglicht wie die zugehörige Regelkennlinie in F i g. 5 zeigt.

Wie man sieht, ist bei allen Drucken der Differenzdruck linear oder annähernd linear vom Hub abhängig und die einem Differenzdruck entsprechende Hubhöhe wesentlich größer unter vergleichbaren Bedingungen als nach F i g. 4.

Entsprechend den praktischen Anforderungen an die Fahrweise ist es also nach der Erfindung möglich, das günstigste Regelverhältnis, d. h. meistens einen annähernd linearen Zusammenhang zwischen Hub und Druck herzustellen.

Der Wäscher ist besonders dann vorteilhaft einzusetzen, wie beispielsweise bei der Gichtgasreinigung hinter Druckhochöfen, wenn er sowohl die Aufgabe hat, einen vorgewählten Druck an der Gicht bei wechselnden Gasmengen konstant zu halten als auch das Gas hinter der Gicht zu kühlen, zu waschen und zu entstauben. Er wirkt dabei als Druckregler zwischen der Gicht und dem Gasleitungsnetz.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ein- oder mehrstufiger Wäscher zur Naßbehandlung von Abgasen in einem runden oder vieleckigen Behälter, bestehend aus mindestens einem im Behälter angeordneten Zwischenboden mit einer zentralen öffnung als Einlaufteil, mit einer der öffnung gegenüberliegenden Wanne, durch die das Gas durch einen veränderiicnen Austrittsspalt zwischen Wanne und Einlaufteil seitlich abgelenkt wird und zur Bildung eines Austrittsspaltes ein Paar ringförmiger Körper in der zentralen öffnung des Zwischenbodens und im Inneren der Wannen angeordnet sind, da
durch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Körper zylindrische oder vieleckige Ringe (8 a bis 8d) sind, von denen jeweils mindestens einer als Einstellring heb- und senkbar ist und an mindestens einem der ineinanderschiebbaren Ringe (8 a bis 8 d) die Regelcharakteristik in bekannter Weise annähernd linearisierende kurvenförmige Ausschnitte am Spalt (145) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring in der feststehenden Wanne (11 oder 17) mit Speichen an einem in bekannter Weise heb- und senkbaren Gestänge (13 oder 18) angeordnet ist.