DE69524401T2 - Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von teilchen aus einem fluidstrom - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Abtrennung feiner in Fluiden enthaltener Partikel. Die vorliegende Erfindung erleichtert insbesondere die Abtrennung und Gewinnung von Partikeln wie Stäuben, Nebeln, Dämpfen, Rauch sowie von schädlichen Gasen, die in einem Gas dispergiert sind, das sich im Zustand turbulenter Strömung befindet, unter Ausnutzung gewisser Effekte, die mit der Turbulenz in spezifischer und neuer Weise und unter Verwendung rein mechanischer Mittel verknüpft sind.
• Die Mechanik der Fluide sowie deren hiermit zusammenhängende Gebiete sind den Fachleuten bekannt, und zwar, dass die in einem Fluid dispergierten feinen Partikel, die sich in turbulenter Strömung befinden, die Tendenz haben, Wirbeln des turbulenten Fluids zu folgen.
• Die Trennung sehr feiner Fluide, die eine Abmessung zwischen 0,01 und 100 Mikron haben und in industriellen Gasen oder in Umgebungsluft enthalten sind, stellt einen komplexen und teuren Vorgang dar. Die üblicherweise hierfür verwendeten Vorrichtungen umfassen elektrische Entstauber, unterschiedliche Filter und Feuchtentstauber. Man verwendet auch Wäscher, um schädliche in den industriellen Gasen enthaltende Gase zu eliminieren. Zyklonsammler wurden in traditioneller Weise verwendet, um die Partikel zu eliminieren, die über eine Abmessung oberhalb etwa 5 Mikron verfügen und konzertierte Anstrengungen wurden kürzlich umgesetzt, um deren Wirksamkeit auf Partikel von einer Abmessung von etwa 1 Mikron auszudehnen.
• Die unter der Nummer WO93/15822 veröffentlichte internationale Anmeldung beschreibt ein Verfahren, das es ermöglicht, feine Partikel zu eliminieren, die in einem Fluidstrom dispergiert sind, indem man den Turbulenzmischeffekt anwendet, um die feinen Partikel in spezifischer und neuer Weise abzutrennen und zu gewinnen, indem man den Fluidstrom, der sich in turbulenter Strömung befindet, durch einen Kanal leitet, der über ein freies Innenvolumen verfügt, längs dessen eine Zone eingerichtet ist, die frei mit dem Strömungskanal in Verbindung steht, in der die Strömung durch eine große Anzahl von Gegenständen in Form von eng aneinander an der Strömungsader angeordneten Platten behindert wird, wobei diese die Umformung der turbulenten Strömung in eine viskose Strömung vornehmen. Die Partikel transportierende turbulente Wirbel oder Gegenströmungen dringen kontinuierlich in diese Zone ein, die eine darunter angrenzende ausgedehnte viskose Schicht bildet und wobei sie die Partikel an der Oberfläche der in dieser Zone vorhandenen Gegenstände ablagern. Das Zurückhalten der Partikel an der Oberfläche der Gegenstände wird verbessert, wenn die Gegenstände mit statischer Elektrizität beladen sind.
• Man nennt "Entstauber mit turbulenter Strömung" die Vorrichtungen, die nach dem oben genannten Rückgewinnungsprinzip der in den Fluidströmen enthaltenen Partikel arbeiten.
• Die vorliegende Erfindung offenbart Mittel, die dazu bestimmt sind, eine solche Trennung der Partikel vorzunehmen, welche nicht im Dokument WO93/15822 beschrieben sind. Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Ein Verfahren nach der Erfindung ist in Anspruch 8 definiert. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Der Staubgewinnungsmechanismus ist der gleiche, wie im Dokument WO93/15822 und besteht darin, dass eine turbulente Abscheidung durch Penetration von Wirbeln hervorgerufen wird, wobei jedoch die Ausbeute erhöht ist. Gewisse Rückgewinnungs- oder Abtrennmittel für gesammelte Stäube werden hier beschrieben, sie bilden aber auf keinen Fall das einzige Verfahren zur Eliminierung der gesammelten Stäube. Gewisse basieren auf rein physikalischen Mitteln (unter Ausnutzen der Schwerkraft) und andere können auf mechanischen Mitteln beruhen (wie großflächige Unterteilung, Transportschnecke, Transportband, Schüttelmechanismus, Bewegen bzw. Durchrühren mit Schnellrücklauf etc.). Gewisse Ausführungsformen sind nützlich für Anwendungen im kleineren Maßstab (bis 500 acfm), gewisse sind für Anwendungen mit mittlerer Abmessung (bis 5000 acfm) bestimmt und andere können modifiziert werden, um Anwendung bei industriellen Anlagen in größerem Maßstab zu finden. Die beschriebene Ausführungsform kann außer zur Eliminierung von Partikeln, zur Eliminierung schädlicher Gase entweder durch Imprägnieren der Sammleroberfläche mit einem angepassten Katalysator oder einem Adsorptionsmittel wie Aktivkohle oder mittels einer feinen Zerstäubung von Wasser oder einer wässrigen angepassten Lösung Anwendung finden, die man in den turbulenten Gasstrom vor der Sammlervorrichtung injiziert.
• Im ersten Fall transportieren die Wirbel kontinuierlich das schädliche Gas bis zur Sammleroberfläche, wo es reagiert oder adsorbiert wird. Im zweiten Fall wird der feine zerstäubte Strom durch turbulente Abscheidung abgeschieden, nachdem er das schädliche Gas absorbiert hat. In diesem Fall arbeitet der turbulente Strömungsentstauber wie ein Feuchtentstauber. Die Trockensichtung bildet ein anderes Entstäuberanwendungsfeld für turbulente Strömung.
• Die einzige Figur lässt eine Ansicht einer Platte nach der Erfindung, die in einer Lagerung angeordnet ist, erkennen.
• Es ist möglich, eine relativ erhöhte Anzahl von Platten 18 hintereinander quer in der Lagerung 10 anzuordnen oder, indem man sie auf den Boden der Lagerung setzt, wie in der WO93/15822 beschrieben oder indem man einen Raum zwischen dem Boden 20 der Lagerung und den unteren Rändern der Platten 18 belässt. Das Gas strömt in den Kanal 18 in Form einer turbulenten Strömung. Gewisse oder sämtliche Platten umfassen eine Vielzahl von ausgerichteten Schlitzen 8, die hintereinander angeordnet sind und Räume bilden, die man mit dem Ausdruck "canyons" bezeichnen kann und welche die Gesamtheit der Platten 18 durchsetzen. Die Breite jedes der Schlitze oder "canyons" ist variabel, kann bevorzugt jedoch zwischen etwa 3 mm und 10 mm liegen. Die zwischen den Schlitzen oder "canyons" frei belassenen Räume in den Platten sind ebenfalls variabel, sie liegen aber bevorzugt zwischen etwa 1 cm und etwa 30 cm. Bei Versuchen, die an dispergierten Versuchen dienenden Stäuben ASP 200 mit einem mittleren Durchmesser von 1,8 um vorgenommen wurden, bei einem Lager 10 mit einer Breite von 61 cm, einem Strömungskanal für Gas 16 einer Höhe von 5 cm, einer Beabstandung der Platten von 4 cm, einer Höhe der Platten von 15 cm, einer Gasgeschwindigkeit zwischen 12 ms&supmin;¹ und 18 ms&supmin;¹ und einem Entstauber mit einer Länge von 3,4 m, lag der Ausbeutegewinn mit Platten ohne sog. "canyons" bei bis zu 48%, während mit Platten, welche über solche "canyons" von 3 mm Breite verfügten, die Ausbeute 62% überschritt.
• Die Breite des Lagers 10 liegt zwischen 10 cm und 1 m und geht bevorzugt auf etwa 50 cm, die Höhe des Strömungskanals 16 liegt zwischen 1 und 20 cm und steigt bevorzugt auf etwa 5 cm. Die Länge des Lagers hängt ab von der zu erfüllenden Aufgabe und vom gewünschten Rückgewinnungswirkungsgrad. Die Gasgeschwindigkeit im Strömungskanal 16 liegt zwischen 1 ms&supmin;¹ und 30 m&supmin;¹ und geht bevorzugt auf etwa 15 ms&supmin;¹.
• Zusammengefasst: die Erfindung schafft neuartige Strukturen und ein Verfahren zur Verwirklichung, welche es ermöglichen, in wirksamer Weise Partikel, im allgemeinen von sehr geringer Abmessung, welche in Industriegasen oder in Luft sich in Suspension befinden, zu eliminieren.

Claims (6)

1. Vorrichtung, die es ermöglicht, in einem Fluidstrom enthaltene Partikel zu eliminieren, umfassend: eine Lagerung (10) mit einem Durchlass (16) für den in turbulenter Strömung befindlichen Fluidstrom und mit einer Vielzahl von quer bezüglich der Strömungsrichtung orientierten Gegenständen in Form von einander benachbart angeordneten Platten (18), wobei diese Gegenstände über Ränder verfügen, die mit dem Fluidstrom in Verbindung stehen und zwischen sich wenigstens einen Ruheraum definieren, wo die Partikel rückgewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände mit Schlitzen versehene Platten sind, die sich nach innen von diesen Rändern aus erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Platten elektrostatisch aufgeladen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der dieser Durchlass (16) geneigt ist, um die Eliminierung der in diesen Räumen gesammelten Partikel durch Schwerkraft zu erleichtern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, Mittel umfassend, die dazu bestimmt sind zu schütteln und/oder die Flächen zu verschieben, auf denen sich die Partikel gesammelt haben, und zwar zu dem Zweck, sie leichter zu eliminieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Durchlass röhrenförmig ist.

6. Verfahren, das es ermöglicht, Partikel zu eliminieren, die in einem Fluidstrom enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass

- man diesen Fluidstrom in einen Durchlass derart führt, dass die Strömung turbulent wird,

- man eine Vielzahl von quer bezüglich der Strömungsrichtung orientierten Platten anordnet, wobei diese Platten wenigstens zum Teil mit Schlitzen versehene Platten sind, die sich nach innen ausgehend von den Plattenrändern aus erstrecken,

- man diese Platten so unter Abstand anordnet, dass die Strömung zwischen den Platten viskos wird und

- man die Partikel in den Räumen zwischen den Platten gewinnt.