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Dokumentenidentifikation DE3438400A1 24.04.1986
Titel Gaswäscher
Anmelder Walther & Cie AG, 5000 Köln, DE
Erfinder Proske, Gerhard, 6308 Butzbach, DE
Vertreter Schönwald, K., Dr.-Ing.; von Kreisler, A., Dipl.-Chem.; Fues, J., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Keller, J., Dipl.-Chem.; Selting, G., Dipl.-Ing.; Werner, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 5000 Köln
DE-Anmeldedatum 19.10.1984
DE-Aktenzeichen 3438400
Offenlegungstag 24.04.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.04.1986
IPC-Hauptklasse B01D 47/00
IPC-Nebenklasse B01D 53/14   

Beschreibung[de]

Gaswäscher

Die Erfindung betrifft einen Gaswäscher mit einem Gasführungskanal, der eine Befeuchtungsvorrichtung enthält, einem in der Nähe des Gasauslasses des Gasführungskanals angeordneten Flüssigkeitssumpf und mit einem in Strömungsweg des Gases hinter dem Gasführungskanal angeordneten Tropfenabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitstropfen aus dem Gasstrom.

Bei Gaswäschern wird ein strömendes Gas mit Flüssigkeit in Berührung gebracht, damit die Flüssigkeit im Gasstrom entha]tene Festkörper, Schadgase und andere Stoffe aufnimmt, um das Gas zu reinigen. Ein wesentlicher Teil der in dem Gasstrom verteilten Flüssigkeit kann mit einem Flüssigkeitssumpf aufgefangen werden. Die restliche Flüssigkeit wird mit einem Tropfenabscheider abgeschieden. Derartige Tropfenabscheider bestehen beispielsweise aus Paketen wellenförmig gebogener Lamellen, zwischen denen das Gas hindurchströmt. An den Lamellen bilden sich infolge der Umlenkung der einzelnen Gasströme Tropfen, die unter dem Einfluß der Schwerkraft absinken und in eine Sammelwanne fallen.

Überlicherweise führt vom Gasauslaß des Gaswäschers eine Leitung zu dem separat angeordneten Tropfenabscheider. Die Tropfenabscheidung erfolgt beispielsweise in mehreren Abscheiderpaketen oder in einem liegenden Behälter. Nachteilig ist in jedem Fall der große Platzbedarf, der durch die separate Anordnung eines Tropfenabscheiders erforderlich ist, sowie der entsprechende Aufwand an Rohrleitungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaswäscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen geringen Platz- und Raumbedarf hat und zusammen mit dem Tropfenabscheider eine kompakte Einheit bildet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Tropfenabscheider ringförmig ausgebildet und koaxial zum Gasführungskanal an dessem Gasauslaß angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Gaswäscher ist das Tropfenabscheidesystem unmittelbar um den Gasauslaß herum angeordnet. Das Gas muß den ringförmigen Tropfenabscheider radial durchströmen, um in einen Sammelraum und in das Auslaßrohr zu gelangen. Der Tropfenabscheider ist also gewissermaßen baulich in den Gas- wäscher integriert, obwohl er sich nicht im Innern des Gasführungskanals befindet, so daß das Herabfallen grösserer Tropfen in den Flüssigkeitssumpf durch den Tropfenabscheider nicht behindert wird. Der Tropfenabscheider nimmt nur diejenige Flüssigkeit auf und separiert sie, die nicht auf direktem Wege aus dem Gasführungskanal in den Flüssigkeitssumpf hineinfällt.

Bei einem Gleichstromwäscher ist zweckmäßigerweise der Tropfenabscheider zwischen dem unteren Ende des Gasführungskanals und dem einzigen Sumpf angeordnet. Sowohl der Gasstrom als auch die durch die Befeuchtungsvorrichtung zugeführte Flüssigkeit bewegen sich in dem Gasführungskanal nach unten. Der überwiegende Teil der Flüssigkeit fällt direkt in den Sumpf hinein, während die noch im Gasstrom verbliebene Flüssigkeit von dem Tropfenabscheider separiert und anschließend in denselben Sumpf eingeleitet wird.

Das Prinzip des integrierten ringförmigen Tropfenabscheiders ist nicht auf Gleichstromwäscher beschränkt.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist bei einem Gegenstromwäscher, bei dem der Gasstrom aufwärts und der Flüssigkeitstransport abwärts gerichtet ist und bei dem unter dem Gasführungskanal ein erster Sumpf angeordnet ist,vorgesehen, daß der Tropfenabscheider am oberen Ende des Gasführungskanals angeordnet ist und daß sich unter dem Tropfenabscheider ein das Ende des Gasführungskanals umgebender zweiter Sumpf in Form einer ringförmigen Wanne befindet. Hierbei fallen die großen Tropfen entgegen der Gasströmung in den unten angeordneten ersten Sumpf, während die feinen Tröpfchen von der Gasströmung mitgerissen werden. Da die Gasströmung den am oberen Ende des Gasführungskanals angeordneten ringförmigen Tropfenabscheider passieren muß, um den Gaswäscher verlassen zu können, werden die Tröpfchen von dem Gas abgetrennt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem von dem Tropfenabscheider umschlossenen Raum ein Strömungsleitkörper angeordnet, der die axial ankommende Strömung wenigstens annähernd radial ableitet. Der Strömungsleitkörper dient der Aufrechterhaltung einer weitgehend turbulenz freien Strömung bei der radialen Ablenkung des Gasstromes. Auf diese Weise wird der Strömungswiderstand des Wäschers gering gehalten.

Für die Wirksamkeit eines Tropfenabscheiders, der zahlreiche wellenförmige Strömungskanäle aufweist, ist die Einhaltung eines bestimmten Geschwindigkeitsbereichs der Gasströmung wichtig. Ein derartiger Tropfenabscheider wird nämlich unwirksam, wenn er mit zu hoher oder zu niedriger Geschwindigkeit durchströmt wird.

Um die Tropfenabscheidevorrichtung an die jeweilige Gasmenge anpassen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß mehrere ringförmige Tropfenabscheider vorhanden sind, von denen mindestens einer durch eine Sperrvorrichtung absperrbar ist. Durch Verstellen der Sperrvorrichtung können unterschiedliche Querschnitte der Abscheidevorrichtung freigegeben werden, um einen bestimmten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten einzuhalten.

Dabei besteht die Möglichkeit, den wirksamen Querschnittsbereich eines einzigen Tropfenabscheiders zu verändern oder zusätzlich zu einem Tropfenabscheider, der immer wirksam ist, noch weitere absperrbare Tropfenabscheider vorzusehen.

Der Tropfenabscheider kann aus in Stirnansicht wellenförmigen radialen Lamellen bestehen. Ein solcher Tropfenabscheider hat den Vorteil eines geringen Druckverlusts.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gleichstromwäschers, teilweise geschnitten, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Gleichstromwäscher mit mehreren Tropfenabscheidern, von denen einige absperrbar sind, Fig. 4 einen Gleichstromwäscher mit langsamer Gasströmung und Fig. 5 einen Gegenstromwäscher.

Der in Fig. 1 dargestellte Gaswäscher arbeitet nach dem Gleichstromprinzip, d. h. der rohrförmige Gasführungskanal 10 wird von dem zu reinigenden Gas in gleicher Richtung durchströmt wie von der Flüssigkeit, die von der Befeuchtungsvorrichtung 11 in den Gasführungskanal 10 eingesprüht wird. Gas und Flüssigkeit strömen in dem Gasführungskanal 10, der als Waschturm ausgebildet ist, in vertikaler Richtung von oben nach unten. Der Gasführungskanal 10 ist mit einer Haltevorrichtung 12 an einer Stützstruktur 13 hängend befestigt. Er besteht aus einem Rohr von im wesentlichen konstantem Querschnitt und ist mit Ausnahme der Befeuchtungsvorrichtung leer, d. h. er enthält sonst keine inneren Einbauten.

Der untere Auslaß 14 des Gasführungskanals 10 befindet sich in einer Kammer 15, die mehrere Tropfenabscheidersysteme 16 und 17 enthält. Die Kammer 15 ist am unteren Ende offen und sie mündet dort in den Flüssigkeitssumpf 18, der die aus dem Gasführungskanal 10 herabfallende Flüssigkeit aufnimmt. Aus der Kammer 15 führt seitlich ein mit dem Auslaß 19 verbundenes Rohr 20 heraus.

Der Tropfenabscheider 16 ist ein ringförmiger Lamellen-Tropfenabscheider, dessen Lamellen 21 auf einem Tnnenflansch 22 stehen, der an der Umfangswand des Sumpfes 18 befestigt ist. Die aufrechtstehenden Lamellen 21 sind - in Draufsicht - wellenförmig gebogen und zwischen den Lamellen sind wellenförmige Strömungswege 23 gebildet (Fig.2). Die Lamellen 21 haben Ablaufrinnen 24, welche in die einzelnen Strömungswege 23 hinein vorstehen und als Tropfenfänger wirken. Tropfen sammeln sich außerdem hinter jeder Umbiegung eines Strömungsweges an. Die Lamellen 21 bestehen aus Kunststoff oder Blechprofilen.

Sie haben über ihre Höhe konstante Querschnittsabmessungen. Da die Lamellen 21 radial ausgerichtet sind, sind ihre äußeren Abstände größer als ihre inneren Abstände. Die Wellenform ist so ausgeprägt, daß die Strömungswege auch in der Nähe des äußeren Umfangs des Tropfenabscheiders zwischen den Lamellen wellenförmig verlaufen, d. h. die Wellenberge und Wellentäler greifen ineinander, so daß keine gradlinige Durchtrittsmöglichkeit für das Gas besteht.

Der von den Tropfenabscheidern 16 und 17 umschlossene Raum kann von dem Gas nur durch diese Tropfenabscheider hindurch verlassen werden. Der Tropfenabscheider 17 schließt die obere Stirnwand dieses Raumes ab. Die durch diesen Tropfenabscheider 17 vom Gas abgetrennte Flüssigkeit fällt ebenfalls in den Sumpf 18.

Im Sammelkanal 22, auf dem die Lamellen 21 des Tropfenabscheiders 16 stehen, sind eine Anzahl Tauchglocken vorgesehen, durch die die Flüssigkeit über einen bD#eriauf (Siphonsystem) in c### ###-pf ^,° fallen kann. Der Tropfenabscheider 16 wird also in horizontaler Richtung durchströmt, während die Flüssigkeit an den Lamellen 21 in vertikaler Richtung absinkt.

Die Gefahr, daß Flüssigkeit von der Gasströmung mitgerissen wird, ist durch die spezielle Ausbildung der Ablaufrinne 24 gering.

In dem von dem Tropfenabscheider 16 umschlossenen Raum befindet sich ein Strömungsleitkörper 25 in Form eines Kegels. Die Achse des Strömungsleitkörpers 25 liegt auf der Verlängerung der Achse des Gasführungskanals 10 und die Spitze weist zum Gasführungskanal hin.

Der Strömungsleitkörper 25 dient dazu, die axial auftreffende Gasströmung radial umzuleiten und Druckstaus und Verwirbelungen zu verringern.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 2 nur dadurch, daß zusätzlich ein dritter Tropfenabscheider 27 vorgesehen ist, der das obere Ende des den Flüssigkeitssumpf 18 enthaltenden Raumes mit dem Inneren der Kammer 15 verbindet, und daß die beiden Tropfenabscheider 17 und 27 durch je eine Sperrvorrichtung 28 bzw. 29 absperrbar sind. Die Sperrvorrichtungen 28 und 29 bestehen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Klappen, die gegen den Durchlaß des jeweiligen Tropfenabscheiders geklappt werden können. Bei großen Gasmengen sind alle drei Tropfenabscheider 16, 17 und 27 in Betrieb, während bei niedrigen Gasmengen die Tropfenabscheider 17 und 27 einzeln oder gemeinsam versperrt werden können, damit die Gasgeschwindigkeit durch den Tropfenabscheider 16 hinreichend groß ist, um eine wirksame Tropfenabscheidung zu erreichen. Auch die Tropfenabscheider 17 und 27 sind ringförmig und sie begrenzen zusammen mit dem Tropfenabscheider 16 denjenigen Raum, in den der Gasauslaß 14 hineinführt und der nach unten durch den Sumpf 18 abgeschlossen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wird der Gasführungskanal 10 von dem Gas langsam durchströmt. Der Gasführungskanal 10 mündet auch hier in den umfangsmäßig vom Tropfenabscheider 16 umschlossenen Raum hinein, der nach unten zum Sumpf 18 entwässert wird. Der Tropfenabscheider 16 hat einen geringeren Durchmesser als der Gasführungskanal 10, um.höhere Gasgeschwindigkeiten bei der Tropfenabscheidung zu erreichen. Der den Auslaß des Tropfenabscheiders 16 umschließende Raum 15 hat keine direkte Verbindung zum Inneren des Gasführungskanals 10, sondern lediglich über ein Siphonsystem zum Sumpf 18. Vom Tropfenabscheider 16 fallen die Tropfen in den darunter angeordneten Sumpf 15.

In Fig. 5 ist ein Gegenstrom-Gaswäscher dargestellt, bei dem der Gasstrom in den Einlaß 30 am unteren Ende des senkrechten Gasführungskanals 10 eingeleitet wird. Die Befeuchtungsvorrichtung 11 sprüht Flüssigkeit im Inneren des Gasführungskanals 10 nach unten, also in Gegenrichtung zum Gasstrom. Am unteren Ende befindet sich der Sumpf 18, in den der Hauptteil der Flüssigkeit fällt.

Die vom Gasstrom mitgerissenen Flüssigkeitsteile werden von dem Tropfenabscheider 16, der sich über dem Gasauslaß 14 am oberen Ende des Gasführungskanals 10 befindet, abgeschieden. Unter dem ringförmigen Tropfenabscheider 16, der koaxial zum Gasführungskanal angeordnet ist, befindet sich ein zweiter Sumpf 31 in Form einer ringförmigen Wanne. Dieser Sumpf 31 bildet die untere Begrenzung des Raumes 15,der den Tropfenabscheider 16 umschließt. Der in den von dem Tropfenabscheider 16 umschlossenen Raum eindringende Gasstrom wird von dem Strömungsleitkörper 25 in radialer Richtung abgelenkt, um den ringförmigen Tropfenabscheider 16 radial zu durchströmen. Der Tropfenabscheider 16 ist direkt an der oberen Wand 32 des Raumes 15 befestigt.

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Anspruch[de]

Ansprüche 1. Gaswäscher mit einem Gasführungskanal (10), der eine Befeuchtungsvorrichtung (11) enthält, einem in der Nähe des Gasauslasses (14) des Gasführungskanals angeordneten Flüssigkeitssumpf (18; 31) und mit einem im Strömungsweg des Gases hinter dem Gasführungskanal (10) angeordneten Tropfenabscheider (16) zum Entfernen von Flüssigkeitstropfen aus dem Gasstrom, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Tropfenabscheider (16) ringförmig ausgebildet und koaxial zum Gasführungskanal (10) an dessen Gasauslaß (14) angeordnet ist.

2. Gaswäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gleichstromwäscher der Tropfenabscheider (16) zwischen dem unteren Ende des Gasführungskanals (10) und dem Sumpf (18) angeordnet ist.

3. Gaswäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gegenstromwäscher, bei dem der Gasstrom aufwärts und die Flüssigkeitsausgabe abwärts gerichtet ist und bei dem unter dem Gasführungskanal (10) ein erster Sumpf (18) angeordnet ist, der Tropfenabscheider (16) am oberen Ende des Gasführungskanals (10) angeordnet ist und daß sich unter dem Tropfenabscheider (16) ein das Ende des Gasführungskanals (10) umgebender zweiter Sumpf (31) in Form einer ringförmigen Wanne befindet.

4. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von dem Tropfenabscheider (16) umschlossenen Raum ein Strömungsleitkörper (25) angeordnet ist, der die axial aommende Strömung wenigstens annähernd radial ableitet.

5. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Tropfenabscheider (16, 17, 27) vorgesehen sind, von denen mindestens einer durch eine Sperrvorrichtung (28,29) absperrbar ist.

6.Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenabscheider (16,17,27) aus in Stirnansicht wellenförmigen radialen Lamellen (21) bestehen.

7. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, daß der Tropfenabscheider (16) aus in Stirnansicht wellenförmigen radialen Lamellen und die Tropfenabscheider (17, 27) aus Demisterpaketen bestehen.

8. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichent, daß bei einem Gasführungskanal (10), der im wesentlichen keine inneren Einbauten aufweist, der Innendurchmesser des Tropfenabscheiders (16) größer ist als derjenige des Gasführungskanals (10).

9. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gasführungskanal (10) mit inneren Einbauten der Innendurchmesser des Tropfenabscheiders (16) kleiner ist als derjenige des Gasführungskanals (10).







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