DE2512276A1

DE2512276A1 - Vorrichtung und verfahren zur entfernung von schmutzstoffen aus gasstroemen

Info

Publication number: DE2512276A1
Application number: DE19752512276
Authority: DE
Inventors: Ladislav J Pircon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1506004A; JPS6092B2; DE2512276C2; JPS50158566A

Description

Herne, 8000 München 40,

Freiligrathstraße 19 r»l.%II..#«DLrr*«^». Eisenacher StraBe 17

PosttachMO Dipl.-ing, R. h. Baar Pat-Anw. BÄtar

PaL-Anw. Hcrrmann-Trentepohl DInI-PhVQ F-fill ar H Rpt7lpr Fernsprecher: 363011

Fernsprecher: 51013 "'*"" ^r"J^e· ^6U»^{BIU UBI}*^lel 363012

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Telegrammanschrift: Tetegrammanschrift:

Bahrpatente Heme PATENTANWÄLTE BabetzpatMünchen

Telex 08 229 853 Tefex5215380

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Ladislav J. Pircon, Oak Brook, Illinois, U.S.A.

Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung von Schmutzstoffen aus Gasströmen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von Schmutzstoffen aus Gasströmen.

Die allgemeinen Belange der Öffentlichkeit und der Industrie, die im Hinblick auf die Qualität der Umgebung gleich sind und die insbesondere in den modernen Gesetzen zur Schmutzstoffkontrolle ausgedruckt sind, hat die Suche nach einer wirkungsvolleren und wirtschaftlicheren Vorrichtung zur Kontrolle industrieller

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Ausscheidungen bzw. Ausströmungen oder Abgase intensiviert. Besonderes Augenmerk wurde auf die Kontrolle der Abgabe unerwünschter gasförmiger und aus Partikeln bestehender Schmutzstoffe in die Atmosphäre_t gerichtet.

Bisher wurden allgemein bei der industriellen Schmutzstoffkontrolle zur Entfernung unerwünschter, aus Partikeln bestehender Substanzen Zyklonenscheider und Sacksammler bzw. Sackfilter verwendet. Die konventionellen Zyklonenscheider erreichen jedoch nicht mehr als einen mäßigen Grad an Partikelentfernung und werden bei der Emissionskontrolle pulverförmiger Partikel als nicht wirksam angesehen. Die Sackfilter haben einen größeren Wirkungsgrad, selbst bei feingeteilten Feststoffen, erfordern jedoch nachteiligerweise einen beträchtlichen Aufwand im Hinblick auf die Wartung der Beutel. Die Beutel- bzw. Sackfilter zeigen außerdem einen absinkenden Wirkungsgrad, wenn sich die Beutel während ihrer Verwendung füllen und vermögen nicht im Hinblick auf hygroskopische oder klebrige Partikel angewandt zu werden. Weder die Zyklonenscheider noch die Sackfilter zeigen hinsichtlich unerwünschter gasförmiger Stoffe irgendeine Wirkung.

Elektrostatische Ausfällapparate wurden ebenfalls verwendet, jedoch umfassen diese Nachteile hinsichtlich der Verwendung elektrischer Leistung, teurer Wartung, sowie hinsichtlich der Hochspannung und der Explosionsgefahren, Korrosionsproblemen aufgrund der notwendigen Konstruktionsmaterialien; diese Apparate lassen sich wegen der hohen Anfangsinvestitionen nicht für geringe gasförmige Volumen verwenden. Diese elektrostatischen Ausfällapparate zeigen ferner keine Wirkung hinsichtlich unerwünschter

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gasförmiger Schmutzstoffe.

Um eine zufriedenstellende industrielle Schmutzstoffsteuerung zu erreichen, wurden auch bereits bereits versuchsweise Venturi-Gasreiniger benutzt. Bei deren Verwendung wurde festgestellt, daß hohe Gasstrom-Geschwindigkeiten notwendig sind, um eine wirksame Partikelentfernung zu erhalten. Der Druckabfall ist jedoch bei dieses Entfernungsniveau so hoch, daß der Energieverbrauch als verschwenderisch bezeichnet werden kann und außerdem Zunahmen der Geschwindigkeit bzw. Schnelligkeit ausgeschlossen sind. Sogar bei den benutzten herkömmlichen Geschwindigkeiten führt der Venturi-Abschnitt einen hohen Druckabfall in der Größenordnung von 380 bis 127 mm Wassersäule (15-50 inch Wassersäule) ein, der in einem hohen Leistungsverbrauch resultiert, damit die Strömung durch den Reinigungsapparat aufrechterhalten wird. Da sich außerdem die Geschwindigkeit der Strömung durch die Venturi-Apparatur erhöht, beginnt die Umkehr der Agglomeration, die Zersetzung in zunehmender Weise stattzufinden, wodurch die Partikel kleiner Größe aus dem Abfluß bzw. Ausströmungsschacht herausgelangen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von Schrautzstoffen aus einem Gasstrom zu schaffen, wobei diese Vorrichtung und das Verfahren mit hohem Wirkungsgrad arbeiten und ein breites Anwendungsgebiet umfassen.

Mit der Erfindung lassen sich somit vorteilhafterweise Schmutzstoffe aus einem Gasstrom entfernen, wobei in der Vorrichtung ein geringer Druckabfall auftritt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet kontinuierlich; während der Entfernung von unterhalb der

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Mikrongröße befindlichen Partikeln aus dem Gasstrom mit hohem Wirkungsgrad liegt in der erfindungsgemiäßen Vorrichtung eine niedrige Gasgeschwindigkeit vor. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist vorteilhafterweise selbstreinigend und nicht verstopfend. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen vorteilhafterweise eine Entfernung von Schadstoffen bzw. schädlichen Gerüchen und unerwünschten Gasen, beispielsweise SO aus den verunreinigten Gasströmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren gewährleisten die Entfernung von Partikeln aus Gasströmen hoher Temperatur mit hohem Wirkungsgrad, wenn außer Wasser Flüssigkeiten mit niedrigem Dampfdruck oder sogar Feststoffe verwendet werden. Erfindungsgemäß werden die Partikel in den Gasströmen agglomeriert, wobei dies sowohl bei naßer wie auch bei trockener Betriebweise wirksam ist. Gemäß der Erfindung können schließlich vorteilhafterweise Schmutzstoffe mit hohem Wirkungsgrad aus Gasströmen entfernt werden, wobei die Größen der Schmutzstoffe bis herab zur Mikrongrenze liegen können.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit in Serie liegenden Einzeldüsen,

Figur 2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform

der Erfindung mit mehreren in Serie liegenden Düsen-Platten, und

Figur 3 eine Querschnittsansicht der in Fig. 2 dargestellten

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Ausführungsform entlang der Schnittlinie 3-3.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entfernung von Schmutzstoffen aus schachtförmigen Ausströmungen dargestellt, wobei diese Vorrichtung durch ein Außengehäuse 10 festgelegt ist. Der Querschnitt des Außengehäuses 10 kann vorzugsweise zylindrisch, jedoch auch quadratisch, rechteckig, dreieckig, sechseckig oder von jeder anderen symmetrischen polygonen Gestalt sein; andere geometrische Formen, die zur Achse der Vorrichtung symmetrisch sind, sind zufriedenstellend, wobei das prinzipielle Erfordernis darin besteht, daß das Gehäuse die Vorrichtung im allgemeinen in einer flüssigkeit- und gasdichten Beziehung umschließt, so daß eine gesteuerte Gasströmung durch den inneren Bereich geschaffen wird. Um eine maximale Flexibilität bein Gebrauch und bei der Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu gestatten, ist das Gehäuse 10 vorzugsweise in Abschnitte unterteilt, die jeweils an ihrem Ende Flansche 11 und 13 zur festen Verbindung mit den benachbarten Gehäuseabschnitten aufweisen, wobei letztere ähnliche Flansche 12 und 14 tragen. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Flansche können alle geeigneten Kupplungseinrichtungen verwendet werden. In Fig. 1 ist eine dreistufige Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart angeordnet, daß ihre Achse vertikal liegt, wobei der Schmutzstoffe enthaltende Gaseinlaß im oberen Abschnitt liegt. Der Einlaß kann entweder in einer vertikalen oder horizontalen Lage angeordnet sein. Das Schmutzstoffe enthaltende Gas wird zur Oberseite des Gehäuses 10 über den Einlaß mit einer Geschwindigkeit und einen Druck zugeführt, welche ausreichen, um das Gas durch die Vorrichtung zu führen.

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Die Vorrichtung arbeitet mit einem niedrigen Druck und die allgemeinen Geschwindigkeiten liegen im Bereich von etwa 120 bis 270 m/Min. (400 bis 900 feet/min.).

Ein Zerstäuber bzw. eine DUse 41 kann im Mittelbereich des Einlasses zum Zylinder 10 angeordnet sein und führt Flüssigkeit in Tropfenform in den Schmutzstoffe enthaltenden Luftstrom ein, wobei die Tropfen vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 40 bis etwa 1500 Mikron Durchmesser vorliegen. Größere Tropfen können erwünscht sein, um eine Verdampfung zu kompensieren, wenn Verdampfungs- bzw. Verdunstungs-Bedingungen vorliegen. Der Zerstäuber 41 ist vorzugsweise eine feste konische Düse, welche Wassertropfen über den gesamten Querschnitt des Schmutzstoffe enthaltenden Gasstroms einführt, bevor der Gasstrom in einen Trichter 21 eintritt.

Unterschiedlich große FlUssigkeitstropfen sind erwünscht, um innerhalb der Vorrichtung maximale Differenzbeschleunigungen, -Verzögerungen und - geschwindigkeiten hervorzurufen, wodurch die Agglomeration erhöht wird. Es ist erwünscht, daß sich die Form des Zerstäubers über die gesamte Fläche des Eingangs 25einer.Düse 21 erstreckt und es ist jede geeignete Form an Zerstäubern oder einer Vielzahl von Zerstäubern zufriedenstellend. Der Zerstäuber 41 kann auch dazu verwendet werden, Feststoffteilchen mit den oben angegebenen Größen am Eintritt 25 der Düse 21 in den Schmutzstoff-Luftstrom einzuführen. Während es im allgemeinen vorteilhaft ist, Zerstäuber (Sprays) zur Einführung von Flüssigkeitstropfen oder Feststoffteilchen in den Schmutzstoff-Luftstrom zu verwenden, wobei häufig Schmutzstoffpartikel mit eingeleitet werden, können diese Zerstäuber entfernt werden und

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die Vorrichtung derart betrieben werden, daß keine Einleitung von zusätzlichen Partikeln oder Flüssigkeitstropfen erfolgt.

Der Schmutzstoffe enthaltende Gasstrom tritt über den Eingang 25 in die zusammenlaufende Düse 21 ein. Es wird bevorzugt, daß der Eintritt rund ist und die Düse konisch bzw. trichterförmig, jedoch sind auch andere geometrische Formen zufriedenstellend, die zur Achse der Vorrichtung symmetrisch sind. Das Trichter- bzw. Kegelverhältnis, welches als die effektive Querschnittsfläche des Eintritts, dividiert durch die effektive Querschnittsfläche des Austritts definiert wird, sollte etwa zwei zu etwa zwölf betragen, wobei ein Verhältnis von etwa 2:5 bevorzugt wird. Mit der effektiven Querschnitsflache ist die mit 90 Grad zur Achse des Gasstroras liegende Fläche gemeint.

Die Länge des zusammenlaufenden Abschnitts der Düse wird durch den Winkel der Konvergenz, der in Fig. 1 mit A bezeichnet ist, und das Trichterverhältnis gemäß obiger Definition bestimmt. Der mittlere Konvergenzwinkel beträgt vorzugsweise etwa 8 bis 18 , wobei der Bereich zwischen etwa 12 bis etwa 16 Grad bevorzugt wird. Mit Konvergenzwinkel ist derjenige Winkel gemeint, der zwischen einer vom Eintritt zum Austritt gezogenen geraden Linie und einer Vertikallinie liegt, wie dies in Fig. 1 durch A dargestellt ist. Die Seiten des Trichters des Kegels 21 müssen nicht gerade sein, sondern können auch etwas konvex oder konkav sein. Es wurde festgestellt, daß ein Winkel, der größer als 18 Grad ist, in einer unerwünschten Störung des Strömungsmusters resultiert.

Es wurde festgestellt, daß der Durchmesser des Austritts 24 etwa das!,3 bis etwa das 2,5-fache des Abstandes zwischen dem Austritt

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24 und der Aufprallfläche 31 betragen sollte; vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Austritts 24 etwas das 1,6 bis etwa 2,0-fache dieses Abstandes.

Eine geeignete Aufprallplatte ist in Fig. 1 mit 31 bezeichnet. Die Aufprallplatte 31 weist ausreichende Größe auf, damit im wesentlichen alle Stoffpartikel von dem DUsenaustritt 24 her auf ihr auftreffen, während gewährleistet wird, daß eine ausreichende Fläche zwischen der Aufprallplatte und dem Zylinder 10 vorliegt, damit das Gas ohne merklichen Druckabfall um die Aufprallplatte strömen kann. Die Aufprallplatte 21 ist als flache Platte dargestellt; eine leicht konkave Platte kann dagegen den Gasdurchgang ure die Kanten und die Entfernung von Stoffpartikeln erleichtern.

Zerstäuber 44 und 45 können in geeigneter Weise über der Aufprallplatte 31 angeordnet sein, damit der davon ausgehende SprUhnebel Stoffpartikel von der Aufprallplatte 31 entfernt bzw. wegwäscht, damit die Stoffpartikel bzw. die aus Partikeln bestehende Substanz durch die Vorrichtung bewegt und am Boden der Vorrichtung abgelagert bzw. entladen wird. Die Zerstäuber 44 und 45 können in Form einer Vielzahl von Zerstäubern vorgesehen sein, die um den Umfang der Aufprallplatte 31 angeordnet werden oder es kann ein zufriedenstellender Zerstäuber in der Mittelposition angeordnet werden. Wenn genügend Fluid verwendet wird, wird die Aufprallfläche das Fluid selbst sein und der Stoff bzw. die Stoffpartikel werden die Aufprallplatte weder streifen noch an dieser anhaften, vielmehr wird der Stoff bzw. die Stoffpartikel von dem Fluid eingeschlossen sein. Das wesentliche Kriterium für die Zerstäuber über der Aufprallplatte 31 be-

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besteht darin, daß sie genügend Fluid mit einer ausreichenden Kraft und mit einer Richtung liefern, damit die Aufprallplatte 31 relativ frei von Stoffpartikeln bzw. von aus Partikeln bestehenden Stoff ist. Die Vorrichtung kann auch in trockener Weise ohne Zerstäuber betrieben werden, um die Aufprallflächen zu reinigen.

Wegen der vereinheitlichten Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 lassen sich eine Vielzahl von Düsen-Aufprallstufen auf der Oberseite einer anderen Stufe anordnen, wodurch sich eine Reihe von drei Einheiten ergibt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich eine bis etwa sechs in Reihe miteinander verbundene Stufen von Düsen. Vorzugsweise werden zwei bis vier Stufen in Serienanordnung verwendet. Die Zahl der Stufen hängt von der Schwierigkeit der Entfernung der Schmutzstoffe ab und bei besonders schwierigen Materialien kann eine größere Stufenzahl notwendig werden.

Unter der Aufprallplatte der Grundstufe befindet sich ein Behälter 15 zur Entfernung der Flüssigkeit, welche die unerwünschte Partikel- oder chemische Substanz enthält sowie eine Einrichtung für dessen Entfernung. Die Flüssigkeit, welche die unerwünschte Partikel-Substanz enthält, kann durch bekannte Filtrations- oder Absetzverfahren gefiltert werden und die gereinigte Flüssigkeit wird zu den Flüssigkeits-Zerstäubungsdüsen der Vorrichtung zurückverbracht. Unterhalb der dem Boden am nächstliegenden Aufprallplatte 30 sind Ausgangseinrichtungen zur Entfernung des Reinigungs· gases vorgesehen, wobei diese Einrichtung in Fig. 1 als Leitung 16 dargestellt ist. Vorzugsweise wird entweder innerhalb der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung ein Abscheider bzw.

Demister 17 in der Abflußleitung für das Reinigungsgas vorgesehen, um feine Flüssigkeitströpfchen, welche zusammen mit irgendwelchen Feststoffen oder Gasen, die von derartigen Tropfen eingefangen sind, in dem Gasstrom verbleiben, zu entfernen.

Die Vertikalanordnung der zusammenlaufenden Düsen 21,22 und 23 ist besonders vorteilhaft, weil festgestellt wurde, daß bei einer Verwendung dieser Vorrichtung mit einem Abscheider, der ein Trichterverhältnis von vier und einen Trichterwinkel von 15 Grad aufweist, der Druckabfall in einem Trichter 8,9 cm (3,5 inch) Wassersäule beträgt; bei zwei Trichtern bzw. Kegeln in Serie beträgt der Druckabfall 14,5 cm (5,7 inch) bei drei Trichtern in Serie 17,8 cm (7,0 inch), bei vier Trichtern in Serienschaltung 21 cm (8,3 inch) Wassersäule. Der Druckabfall bei einer vertikalen Serienanordnung von Düsen ist somit vorteilhafterweise weniger kumulativ.

Die zweiten und dritten Stufen gemäß Fig. 1 sind mit der ersten Stufe identisch: Die Trichter 22 und 23 entsprechen dem Trichter 21, die Zerstäuber 42 und 43 entsprechen dem Zerstäuber 41; die Zerstäuber 46 und 47 sowie 48 und 49 entsprechen den Zerstäubern 44, 45 und die Aufprallplatten 32 und 33 entsprechen der Aufprallplatte 31.

Die zu den Düsen 41 bis 43 gemäß Fig. 1 zugeführte Flüssigkeit kann Wasser sein, wenn lediglich erwünscht ist, höhere Agglomerationsraten einzuleiten bzw. zu erzeugen oder es können verschiedene Chemikalien zur Reaktion mit Komponenten des Gasstroms verwendet werden. Die chemische Reaktion einer derartigen Flüssigkeit mit unerwünschten Komponenten des Gasstroms kann für den Zweck sein, daß derart unerwünschte Komponenten unlösbar gemacht werden sollen und auf diese Weise leichter entfernt wer-

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den; die Reaktion kann von solcher Weise sein, daß die unerwünschten Komponenten weniger schädlich werden. Für einen Hochtemperaturbetrieb können Öle mit niedrigem Dampfdruck verwendet werden. In Fällen, in welchen nur Feststoffe entfernt werden sollen, werden anstelle von FlUssigkeitstropfen Partikel eingeführt, um höhere Agglomerationraten zu fördern. In jedem Fall fördert der Durchgang eines flüssigen Reaktionsmittels in dem Gasstrom durch die Gasdüsen, wie beispielsweise die Düse 21 einen sehr guten Kontakt zwischen dem flüssigen Reaktionsmittel und dem partikelförmigen oder gasförmigen Reaktionsmittel, um erwünschte hohe Reaktionsgeschwindigkeiten zu ergeben.

Der hohe Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des darin stattfindenden Prozesses ergibt sich aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten und der unterschiedlichen Beschleunigung und Verzögerung, welche durch die Kombination eines nichtkomprimierbaren Stoffs, welcher mit dem komprimierbaren Gas durch die Düse 21 gelangt, mit der Gelegenheit zur relativ großen Expansion erreicht wird, wobei letztere nach dem Austritt aus dem Düsenausgang 24 erfolgt. In dem den Schmutzstoff enthaltenden Gasstrom ist ein Größen- oder Volumenbereich von komprimierbarem und nichtkomprimierbarem Stoff. Zusätzliche Partikel, die dem Gasstrom durch Zugabe von Feststoffen oder Flüssigkeitstropfen beigefügt wurden, sind im wesentlichen nicht komprimierbar, wie dies erwünscht ist, um die nichtkomprimierbare Komponente des Gasstroms zu erhöhen. Der Zerstäuber 41 kann dazu verwendet werden, um in dem Gasstrom eine breite Selektion an flüssigen oder festen Partikelgrößen einzuführen und zusammen mit einem relativ großen Bereich an flüssigen oder festen Partikelgrößen in dem Eingangsgasstrom

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äußerst hohe Kollisionsraten zu fördern, die in äußerst hochwirksamen Agglomerationen resultieren.

Um die Höhe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 auf einem Minimum zu halten, wurde festgestellt, daß mehrere Trichter in jeder Stufe angeordnet werden können, wie dies aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist. Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte AusfUhrungsform weist ein Außengehäuse DO auf, welches im wesentlichen flUssigkeits- und gasdicht ist und im oberen Abschnitt einen verunreinigten Gaseinlaß 118 aufweist. Das Gehäuse 100 kann an jedem Ende zur Verbindung mit den benachbarten Gehäuseabschnitten Flansche 111 und 113 aufweisen, wobei die benachbarten Gehäuseabschnitte ähnliche Flansche und 114 tragen.

Die obere Stufe gemäß Fig. 2 und 3 weist eine Platte 160 auf, an der in hindurchgehender Anordnung GasdUsen 150 bis 153 vorgesehen sind. Fig. 3 zeigt im Querschnitt die Anordnung der auf der Platte 160 befestigten vier DUsen. Jede Zahl an GasdUsen, welche die vorstehenden Eigenschaften aufweisen, ist geeignet; vorzugsweise werden jedoch in einer Einzelstufe etwa 2 bis 6 Ventile verwendet.

In ähnlicher Weise wie oben beschrieben wurde, können flüssige oder feste Partikel durch Sprühdüsen über den Gasdüsen-Eingängen hinzugegeben werden, wie beispielsweise durch einen Zerstäuber 142, der über dem Einlaß 125 zur Düse 150 vorgesehen ist.

Der Schmutzstoffe enthaltende Gasstrom gelangt durch die zusammenlaufenden Düsen zu einer Aufprallfläche unterhalb der Düsen-

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ausgönge, wie dies beispielsweise durch den Austritt 124 der Düse 150 dargestellt ist. Wie bereits beschrieben wurde, kann die Aufprallfläche eine Aufprallplatte 131 gemäß Fig. 2 sein und Flüssigkeitszerstäuber aufweisen, mit deren Hilfe Stoffpartikel von der Aufprallplatte weggewaschen werden, wobei die Zerstäuber in Fig. 2 mit 145 und 146 bezeichnet sind.

Ähnlich der Vorrichtung gemäß Fig. 1 befindet sich unterhalb der untersten Aufprallfläche ein Behälter 115 zur Entfernung der unerwünschte Partikel enthaltenden Flüssigkeit und/oder eine chemische Substanz und eine Einrichtung für deren Entfernung. Gemäß Fig. 2 ist eine Ausgangseinrichtung 116 zur Entfernung des Reinigungsgrades vom Unterteil der untersten Aufprallfläche 132 vorgesehen. Ein Abscheider bzw. Demister, der mit 117 bezeichnet ist, wird vorzugsweise vorgesehen, wenn die Vorrichtung mit FlUssigkeitszerstäubern verwendet wird, um feine FlUssigkeitstropfen zu entfernen, die im Reinigungsgas verbleiben. Die zweite Stufe weist zur ersten oder oberen Stufe identischen Aufbau auf.

Mit der vereinheitlichten Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung können mehrere Einheiten leicht auf die Oberseite einer anderen Einheit aufgesetzt werden, wodurch sich entsprechend Fig. 2 zwei Einheiten in Reihe ergeben. Eine bis etwa sechs in Reihe miteinander verbundene Stufen mehrerer Düsen sind für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet; vorzugsweise werden zwei bis vier Stufen mit einer Düsen-Aufprall-bzw. Beaufschlagungseinrichtung in Reihe benutzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung von Schmutzstoffen aus Gasströmen umfaßt folgende Schritte: Der den Ver-

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schmutzungstoff enthaltende Gasstrom wird in den oberen Abschnitt eines vertikalen Gehäuses geleitet; der den Schmutzstoff enthaltende Gasstrom wird durch eine Düse im Gehäuse geleitet, welches einen Einlaß aufweist, das mit dem verunreinigten Gaseinlaß in Verbindung steht, wobei der Einlaß eine effektive Querschnittsfläche von etwa dem zwei- bis zwölffachen der effektiven Querschnittsfläche des Auslasses besitzt und der mittlere Winkel der Konvergenz der Düse etwa 8 bis 18 Grad beträgt, und wobei die Beschleunigung und Verzögerung des Gasstroms die Partikel dazu veranlaßt, zu agglomerieren sowie eine chemische Reaktion der Reaktionsmittel bei deren Durchgang durch die Düse zu veranlassen; man läßt die Agglomerate auf eine Aufpralleinrichtung unterhalb des Düsenauslasses auftreffen; die. Flüssigkeit-und die Feststoffpartikel werden vom unteren Abschnitt des Gehäuses entfernt; das gereinigte bzw. filtrierte Gas wird separat vom unteren Abschnitt des Gehäuses entfernt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung erläutern.

Beispiel I

Es wird eine Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet, die zwei Trichter mit Trichterwinkeln von 15 Grad enthält. Die Trichter-Eingangsdurchmesser betragen 32 cm (12 inch), die Trichter-Ausgangsdurchmesser 15,2 cm (6 inch). Der Aufprallabstand ist 25,4 cm (10 inch), die Gasgeschwindigkeit beträgt 45 cbm / Min. (i500cu.ft. p. rain.). Mit den aufgeführten Verschmutzungsmaterialien werden die nachfolgenden, in Tabelle I enthaltenen Ergebnisse erhalten.

	Verschmutzungs-	Größe	Tabelle I	Platte	Druckabfall in mm	Kornfüllung in g/m Wirkungsgrad d«	cu.ft) Beseitigung	99.2
	material		Wasserzerstäuber		Wassersäule (inch	(grains /	Außen I	99.1
	Keystone - Kohlenstaub		Trichter	fest nur die obere	Wassersäule)	Innen	0,018 (0.00876)	99.0
	Keystone - Kohlenstaub	98 % <74 Mikron		keine	123,9 (5.7)	2,40 (1.145)	0,018459 (0.00879)	97.2 V
	Keystone- Kohlenstaub	Il	fest: beide	•1	123,65(5.6)	2,07 (0.990)	0,02583 (0.0123 )	98.6 99.1
	Soyabohnenmehl	Il	Il	nur die obere	125,4 (6.3)	2,51 (1.198)	0,02688 (0.0128 )	cn
cn ο	Röstkörner Hydratisierter Kalkstaub	77 % <400 Mikron	Il	keine nur die obere	123,4 (5.5)	0,96 (0.459)	0,01722 (0.0082 ) 0,08190 (0.0390 )	12276
**· ' -α.	Pulpenstaub	77 % < 7 Mikron 2(# < 1 Mikron A%<0A "	beide	nur die obere	125,6 (6.4) 124,1 (5.8)	1,24 (0.593) 9,13 (4.35)	0,00336 (0.0016 )
"»«ν ο			beide beide		123,6 (5.6)	2,40 (1.143)
			beide

Beispiel II

Es wurde eine Vorrichtung gemäß den Figuren 2 und 3 verwendet, die zwei Stufen mit vier Trichtern enthält, von denen jeder Trichter einen Winkel von Ί5 Grad umfaßt. Der Trichter-Eingangsdurchmesser betrug 14,6 cm (6 inch), der Trichter-Ausgangsdurchmesser jeweils 7,3 cm (3 inch). Der Aufprallabstand betrug 12,2 cm (5 inch), die Gasgeschwindigkeit 45 cbm / Min. (15000 cu.ft. p. min.). Es wurden mit den aufgeführten Verschmutzungsmaterialien die in der Tabelle II dargestellten Ergebnisse erhalten.

Tabelle II

Größe

Verschmutzung«· material

Keystone Kohlenstaub

O Keystone -

ι <£ Kohlenstaub

Soyabohnenmehl- 77 #<400 Mikron staub

Wasserzerstäuber Druckabfall in Trichter Platte mm Wassersäule

Kornfüllung in g/m (grains/cu.ft. (inch Wassersäule) Innen Außen

98 %l 74 Mikron 8 Trichter- nur die

zerstäuber obere 14,1 ( 6.1)

13,85( 6.0)
13,85( 6.0)

2,4318 0,0462

(1.158 ) (0.022 )

2,3394 0,0441

(1.114 ) (0.021 )

1,6065 0,0399

(0.765 ) (0.019 )

Wirkungsgrad d.Beseiti gung (%)

98.1 98.1

97.5

ro cn

ro ro

CO

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von*Verunreinigungen aus Gasströmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit einem niedrigen Druckabfall und mit niedriger Anfangsgeschwindigkeit, wobei Verunreinigungen bis zu Größen unterhalb der Mikron-Grenze aus Gasströmen entfernt werden. Die Vorrichtung weist eine Düse mit bestimmten Maßen innerhalb eines vertikalen Gehäuses und eine Aufpralleinrichtung unterhalb des Düsenauslasses auf, wobei das Verschmutzungen enthaltende Gas in den oberen Abschnitt eines vertikalen Gehäuses und durch die Düse im Gehäuse hindurchgelangt. Eine Beschleunigung und Verzögerung bzw. Verlangsamung des Gasstroms läßt Partikel während des Durchgangs durch die Düse agglomerieren; die Agglomerate treffen auf eine Aufpralleinrichtung auf. Vom unteren Abschnitt des Gehäuses wird ein flüssiger und ein aus Teilchen bestehender Stoff entfernt. Außerdem wird das gereinigte bzw. gefilterte Gas separat aus dem unteren Abschnitt des Gehäuses entfernt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei bis sechs Düsen-Aufpralleinrichtungsstufen verwendet, die in Form einer vertikalen Reihe miteinander verbunden sind, wobei zwei bis sechs Düsen in jeder Vertikalstufe angeordnet sind; zwei bis vier der in einer Vielzahl vorgesehenen Düsen-Aufpralleinrichtungsstufen sind in Reihe miteinander verbunden.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Entfernung von Schmutzstoffen aus Gasströmen, gekennzeichnet durch ein vertikales Gehäuse, welches im wesentlichen flüssigkeits- und gasdicht ist und in seinem oberen Abschnitt einen Einlaß für ein verschmutztes Gas aufweist, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Düse, deren Einlaß am oberen Ende mit dem Einlaß fUr verschmutztes Gas in Verbindung steht und mit einem am unteren Ende befindlichen Auslaß, wobei der Einlaß der Düse eine effektive Querschnittsfläche von etwa dem Zwei-bis Zwölffachen der effektiven Querschnittsfläche des Auslasses umfaßt und der mittlere Konvergenz-Winkel der Düse etwa 8 bis 18 beträgt, durch eine unter dem Düsen-Auslaß in Abstand zu diesem Auslaß angeordnete Aufpralleinrichtung zur Gewährleistung eines Aufpralls auf dieser Einrichtung von im wesentlichen allen Stoffpartikeln, welche in dem Gasstrom enthalten sind, der vom Düsen-Auslaß weg führt, durch eine Einrichtung zur Entfernung flüssiger und korpuskularer Substanz

und durch eine Einrichtung zur separaten Entfernung des gereinigten bzw. gefilterten Gases jeweils aus dem unteren Abschnitt des Gehäuses.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß eine effektive Querschnittsfläche von etwa dem Zweibis Fünffachen der effektiven Querschnittsfläche des Auslasses aufweist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Konvergenz-Winkel etwa 12 bis 16 beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Auslasses etwa dem 1,3 bis 2,5-fachen des Abstands zwischen Auslaß und Aufpralleinrichtung beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerstäubereinrichtung vorgesehen ist, welche Flüssigkeit in Tropfenform in den den Schmutzstoff enthaltenden Gasstrom vor der Düse einleitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfen einen Durchmesser von etwa 40 bis 1500 Mikron aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerstäubungseinrichtung zur Einführung von festen Partikeln in den den Schmutzstoff enthaltenden Gasstrom vor der Düse vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel einen Durchmesser von etwa 40 bis 1500 Mikron aufweisen.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis sechs DUsen-Aufpralleinrichtungsstufen innerhalb des vertikalen Gehäuses in einer Reihe miteinander verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis etwa sechs DUsen in jeder vertikalen Stufe vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis vier Düsen-Aufpralleinrichtungsstufen in dem vertikalen Gehäuse in Reihe miteinander verbunden sind.

12. Verfahren zur Entfernung von Schrautzstoffen aus Gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schmutzstoff enthaltende Gasstrom in den oberen Abschnitt eines vertikalen Gehäuses gefUhrt wird, daß der den Schmutzstoff enthaltende Gasstrom durch eine in dem Gehäuse angeordnete DUse gefuhrt wird, deren Eingang mit dem Einlaß für das verunreinigte Gas in Verbindung steht, wobei der Düsen-Eingang eine effektive Querschnittsfläche von etwa dem 2- bis 12-fachen der effektiven Querschnittsfläche des Auslasses aufweist und der mittlere Konvergenz-Winkel der DUse etwa 8 bis 18 beträgt, daß die Beschleunigung und Verzögerung des Gasstroms die Partikel während des Durchgangs durch die DUse agglomerieren läßt, daß die Agglomerate auf eine Aufpralleinrichtung unterhalb des DUsen-Auslasses auftreffen, daß die flüssige und korpuskulare bzw. aus Partikeln bestehende Substanz vom unteren Bereich des Gehäuses entfernt und das gereinigte Gas separat vom

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unteren Abschnitt des Gehäuses entfernt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Flüssigkeit in Tropfenform in den den Schmutzstoff enthaltenden Gasstrom vor der Einleitung des den Schmutzstoff enthaltenden Gasstroms in die Düse eingeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Tropfen etwa 40 bis 1500 Mikron beträgt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einführen des den Schmutzstoff enthaltenden Gasstroms in die Düse zusätzlich feste Partikel in den Gasstrom eingeleitet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel einen Durchmesser von etwa 40 bis 1500 Mikron aufweisen.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schmutzstoff enthaltende Gas durch zwei bis sechs Düsen-Aufpralleinrichtungsstufen geleitet wird, welche in dem vertikalen Gehäuse in Reihe miteinander verbunden sind.

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J*- Si

18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schmutzstoff enthaltende Gasstrom durch zwei bis etwa sechs der DUsen in der vertikalen Stufe innerhalb des vertikalen Gehäuses geleitet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis vier Düsen-Aufpralleinrichtungsstufen in dem vertikalen Gehäuse in Reihe miteinander verbunden sind.

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