DE1569763C - - Google Patents

Description

Ausscheidung der zusammengeballten Staubteilchen zu kühlen und durch ein Filter zu leiten. Eine nach einem ähnlichen Prinzip arbeitende Vorrichtung ist auch in der deutschen Patentschrift 114 013 be-.schrieben.

Obwohl solche Aufschlagvcrfahren für viele Anwcndungsfälle sehr brauchbar sind, hängt doch ihr Filtricrwirkurigsgrad in großem Maße von dem Be-

rend das filtrierte Gas hindurchströrnen kann. Diese 15 Ausführungsform der Erfindung. Aufschlagtechnik findet bei üblichen Staubbeutel- Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein

filtern und anderen Einrichtungen, wie z. B. Wirbel- erfindungsgemäßer Gasreiniger 10 in einem senkstromabscheidern, Anwendung. Aus der deutschen rechten, länglichen geschlossenen Behälter oder GePatentschrift 307 579 ist beispielsweise bekannt, in fäß 11 eingebaut. Am unteren Ende des Gefäßes ist zu reinigende Gase Wasserdampf einzuleiten, das 20 eine Einlaßleitung 12 für ein mit Teilchen verunrei-Gasgemisch zu verwirbeln und anschließend zwecks nigtes Gas vorgesehen. Das Gefäß hat am oberen

Ende eine Auslaßleitung 13 für die Abnahme des gereinigten Gases. Eine Ablaßleitung 14 führt durch den Boden des Gefäßes und ist dort befestigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind innerhalb des Gefäßes zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen mehrere hintereinander angeordnete Stufen vorgesehen. Drei solcher Stufen 16, 17, 18 sind in Fig. 1 gezeigt, wobei jede Stufe Zonen zur Zu-

larrungsvermögen und somit von der Masse der zu 30 führung von Feuchtigkeit, des Mischens von Gas und entfernenden Teilchen ab. Die Schwierigkeit des Feuchtigkeit, der Abkühlung des Gases und der Fillrierens durch Aufschlag nimmt in dem Maße zu, Filterung aufweist.

wie die Teilchengröße unter ungefähr 1 Mikron ab- Jede Stufe hat einen Dampfinjektor 20, um Dampf

nimmt und ist gewöhnlich bei Teilchen, die kleiner in eine Anfeuchtungszone 21 einzuführen, die von als ungefähr V10 Mikron sind, nicht mehr zufrieden- _{35 zwe}i Stauscheiben oder durchlöcherten Platten 22 bestellend, grenzt wird, die sich auf entgegengesetzten Seiten des

Dampfinjektors über das Gefäßinnere erstrecken. Jeder Dampfinjektor wird durch eine Zuführungsleitung 24 mit einem Ventil 25 versorgt. Mehrere Zuführungsleitungen sind an einen gemeinsamen Verteiler angeschlossen, der von einer gemeinsamen Dampfzufuhr 26 gespeist wird.

Jede Stufe besitzt außerdem ein Temperaturfühlerpaar 28. Diese Temperaturfühler können z. B. in unmittelbarer Nähe des zu filtrierenden Gasstromes 45 Thermoelemente sein, die auf entgegengesetzten Seigehalten. Wenn eine vorübergehende Unterbrechung ten der durch die Platten 22 begrenzten Anfeuchdes elektrischen Stromes zu dem elektrostatischen tungszone angeordnet sind. Jedes Temperaturfühler-Niederschläger eintritt, wird nicht nur die Teilchen- _paar 28 ist mit einem üblichen Temperaturdifferenzausscheidung unterbrochen, sondern bereits an- _regler 29 verbunden, wobei jeder Regler seinerseits gesammelte Teilchen können durch den Gasstrom 50 an das Ventil 25 seiner entsprechenden Stufe angewieder mitgerissen werden. schlossen ist und die Ventileinstellung durch den zu-

Diese Abhängigkeit von Stromunterbrechungen gehörigen Regler bestimmt wird.

stellt für gewisse kritische Anwendungen einen ent- Bei jeder Stufe ist weiterhin eine Kühlzone 31 vorscheidenden Unsicherheitsfaktor dar. Zum Beispiel gesehen, die eine mit üblichen Kühlblechen oder Ripist es bei einer Anlage, die zur Behandlung von radio- 55 pen ausgestattete Kühlschlange enthält. Die Kühlzone aktiven Materialien dient, gewöhnlich notwendig, befindet sich innerhalb des Gefäßes oberhalb der Beradioaktive Teilchen aus dem Gasstrom zu entfernen, feuchtungszone der betreffenden Stufe und enthält bevor das Gas ohne Gefährdung an die Atmosphäre eine Einlaßleitung 32 und eine Auslaßleitung 33, abgegeben, werden darf. Viele solcher Teilchen sind durch welche das Kühlmittel ein- und ausströmen aber zu klein, um durch die üblichen mechanischen 60 kann.

Methoden und Vorrichtungen wirksam entfernt wer- Oberhalb der Kühlzone ist bei jeder Stufe ein Netz-

den zu können, entnebler 36 vorgesehen, der ebenfalls einen üblichen

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- Aufbau haben kann. Der Entnebler ist in bezug auf

steht deshalb darin, eine Vorrichtung zu schaffen, das Gefäß zentral durch einen ringförmigen Abfangmit der sich auch die kleinsten Teilchen, die kleiner 65 schirm 37 gehalten, der von der Innenwand des Ge-

als etwa 1 Mikron sind, kontinuierlich und sicher fäßes nach oben und innen zum Entnebler verläuft.

abscheiden lassen. Eine Abflußleitung 38 erstreckt sich von dem unte-

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum ren Ende des Abfangschirmes durch die Gefäßwand

Bei einer anderen Filtriermethode wird ein elektrostatischer Gasreiniger verwendet und den Teilchen eine elektrische Ladung gegeben, die dann an einer Elektrode gesammelt werden. Diese Methode ist besonders bei sehr kleinen Teilchen anwendbar, die nicht mit den üblichen mechanischen Aufschlagmethoden aufgefangen werden können. Dabei werden jedoch die gesammelten Teilchen an einer Elektrode

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hindurch. Die Abfkißicitungen der verschiedenen Stufen sind zu einer gemeinsamen Abflußleitung 39 verbunden, an die auch die Abflußleilung 14 am unteren Ende des.Gefäßes angeschlossen ist.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform können drei Stufen hintereinander vorgesehen sein, wobei die Stufe 16 am unteren Ende, die Stufe 17 in der Mitte und die Stufe 18 am oberen Ende des Gefäßes angeordnet ist. Zwischen dem oberen Ende der Stufe 18 und der Ausflußleitung 13 ist ein Filter 40 vorgesehen, der vorzugsweise aus zusammengepreßten Glasfaden oder Metallgeflecht besteht und sich über die gesamte innere Breite des Gehäuses erstreckt.

Bei Betrieb des Gasreinigers wird ein Gas mit den darin enthaltenen verunreinigenden Teilchen unter Druck in die Einlaßleitung 12 am unteren Ende des Gefäßes eingeführt. Das Gas strömt dann in dem Gefäß aufwärts und zirkuliert durch die Anfeuchtungszone 21 der ersten Stufe. Dabei wird durch den Injektor 22 Dampf eingeführt und mit dem Gas in der Anfeuchtungszone gemischt.

Das Ausmaß der Anfeuchtung wird dadurch über- : wacht, daß die Gastemperatur vor und hinter der Zuführung der Feuchtigkeit gemessen wird. Diese Temperaturen werden mit Hilfe von Temperaturfühlern 28 bestimmt, und die sich ergebende Temperaturdifferenz wird mit Hilfe des Reglers 29 dazu benutzt, das Ventil 25 zu betätigen und entweder den Betrag des in das Gas eingeführten Dampfes zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Platten 22 an den beiden Enden der Anfeuchtungszone bewirken ein inniges Vermischen des Ga,ses und Dampfes und tragen auch dazu bei, lokalisierte Fleißpunkte oder -zonen zu vermeiden, welche eine genaue Temperaturmessung beeinträchtigen könnten.

Das angefeuchtete Gas strömt dann in dem Gefäß nach oben und durch die mit einer Kühleinrichtung versehene Kühlzone. Das Gas wird durch die Kühlung übersättigt, und der Wasserdampf kondensiert zu Tröpfchen um die aus dem Gas zu entfernenden Materialteilchen herum. Der Grad der Übersättigung ist zum Teil durch das Ausmaß der Kühlung des Gases bestimmt. Zum Beispiel ergibt eine Kühlung von gesättigtem Gas von etwa 65 auf 38° C eine Übersättigung von ungefähr 400 %..

Ein Teil der kondensierten Tröpfchen und die in ihnen enthaltenen Teilchen setzen sich am Boden des Gefäßes ab, wo sie durch die Ablaßleitung 14 entfernt werden. Die übrigen Tröpfchen werden mit dem Gasstrom zum Entnebler 36 geleitet. Die Tröpfchen sind dann genügend groß, um durch mechanische Filtrierung in dem Entnebler von dem Gas getrennt zu werden. Die Tröpfchen fließen .daraufhin an der geneigten Oberfläche des Abfangschirmes 37 entlang zur Gefäßwand. Die Tröpfchen auf der Oberseite des Schirmes fließen durch die Ablaßleitung 38 ab, und die sich auf der Unterseite des Schirmes ansammelnden Tröpfchen fließen entlang der Wandung des Gefäßes zur Ablaßleitung 14.

Das filtrierte Gas tritt beim Verlasesn der Stufe 16 in die Stufe 17 ein, wo in der eben beschriebenen Weise die aufeinanderfolgende Zuführung von Feuchtigkeit, Kühlung, Kondensierung und Filtrierung wiederholt wird. Der gleiche Vorgang wiederholt sich in der Stufe 18 in bezug auf das aus Stufe 17 austretende Gas. Die Verwendung von mehreren Stufen vergrößert die statistische Wahrscheinlichkeit, daß praktisch alle in dem Gasstrom enthaltenen Teilchen Kondensalionskerne werden und so, von Wassertröpfchen umgeben, aus dem Gas abgeschieden werden.

Beim Verlassen der Stufe 18 kann das Gas noch über einen Filter40 geleitet werden, bevor' es die Auslaßleiiung 13 am oberen Ende des Gefäßes erreicht. Diese endgültige Filterung entfernt irgendwelche in dem Gas zurückgebliebenen Tröpfchen und ist für Teilchen zur gewöhnlichen mechanischen FiI-tergrenze von ungefähr 0,1 Mikron Teilchengröße wirksam.

Der hohe Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Gasreinigungsvorrichtung ist zum Teil auf die Mechanik des Kondensierungsprozesses zurückzuführen.

Wasserdampf in teilchenfreier Luft kondensiert nicht zu Tröpfchen, bis die Luft etwa zu 800 % übersättigt ist. Die Kondensation beginnt bei wesentlich niedrigeren Übersättigungswerten, wenn flüssige oder feste Teilchen, die als Kondensationskerne dienen können, zugegen sind. Zum Beispiel beginnt die Kondensation bei einer Übersättigung von ungefähr 300 % an als Kern dienenden Teilchen von ungefähr 0,001 Mikron Durchmesser. Sogar Teilchen in der Größe von . Molekülen mit Durchmessern, die wesentlich kleiner als 0,001 Mikron sind, bilden geeignete Kondensationskerne.

Wenn Wasserdampf beginnt, sich an Teilchen zu kondensieren, nimmt die Teilchengröße sehr schnell zu. Zum Beispiel 'wird die Zeit für einen Kondensationskern von 0,001 Mikron Durchmesser bis zur Erreichung einer sichtbaren Tröpfchengröße von ungefähr 1 Mikron auf weniger als etwa 1/100 Sekunde geschätzt. Diese schnelle Kondensation verbessert den Durchsatz des Gasreinigers, da sehr wenig Zeit zur Tröpfchenbilduhg benötigt wird, sobald einmal der gewünschte Übersättigungsbetrag erreicht ist.

Bei der Ausfiihrungsform des Gasreinigers nach F i g. 2 sind ein Gefäß 42, eine Einlaßleitung 43, eine Auslaßleiiung 44, eine Ablaßleitung 45 und ein Filter 46 in der an Hand von Fig. 1 bereits beschriebenen Weise angeordnet, wobei ebenfalls drei in Reihe geschaltete Stufen 48, 49 und 50 vorgesehen sind. Jede Stufe enthält Befeuchtungsmittel 52 mit Dampfinjektoren, Stauscheiben und Temperaturfühlern sowie Regler, Ventil und Leitungsinstallation, die mit den entsprechenden bereits zuvor beschriebenen Teilen übereinstimmen. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die mit Kühlblechen ausgestatteten Kühlzonen der Fig. 1 in jeder Stufe durch einen mit Flüssigkeit arbeitenden Reinigungsboden 53 ersetzt.

Die Reinigungsböden haben eine bei Fraktioniertürmen u. dgL gebräuchliche GJockenbodenform. Wie bei Stufe 50 angegeben, hat jeder Boden eine waagerechte Tragplatte 55, die auf der Innenseite des Gehäuses befestigt ist. Mehrere kurze Rohrstücke 56 ragen durch die Platten nach oben und besitzen jeweils eine glockenförmige Kappe 57. An der Gefäßwand ist ein Überfaufrohr 58 befestigt, das mit der Abflußleitung 59 verbunden ist und in die Ableitung 45 mündet. Die Kühlung des Reinigungsbodens erfolgt durch eine Kühlleitung 61, die waagerecht über der Tragplatte 55 angeordnet ist und in der ein Kühlmittel umläuft.

Über der letzten Stufe 50 ist ein siebförmiger Entnebler 63 axial innerhalb des Gefäßes angeordnet und durch einen ringförmigen Schirm 64 getragen, der sich von der Innenwand des Gefäßes trichterförmig nach unten zu dein Entnebler erstreckt.

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Jeder Boden ist mit Flüssigkeit, z. B. Wasser, bis zu der Wasscrslandsünic 66, die mit dem oberen Ende der Übcrlaufrölire zusammenfällt, gefüllt. Die Flüssigkeit wird durch das in der Leitung 61 umlaufende Kühlmittel gekühlt. Angefeuchtetes Gas aus dem Anfcuchtcr 52 in jeder Stufe tritt durch die Rohrstutzen 56 ein und wird durch die Kappen 57 umgelenkt, so daß es in Blasenform durch die Flüssigkeit geführt wird. Dabei wird das angefeuchtete Gas gekühlt, und daraufhin setzt der bereits beschriebene Kondcnsaiionsvorgiing ein.

Das Kondensat und die darin eingefangenen Teilchen vermischen sich mit der Flüssigkeit in dem Reinigungsboden und werden durch die Überlauf röhrenzum Abfluß 45 abgeleitet.

Somit wird die Abkühlung des Gases und eine Vo rfiltricrung gleichzeitig in dem Reinigungsbeden erzielt. Da die Reinigungsböden an sich bekannt bzw. bekannten Böden ähnlich sind, erübrigt sich eine eingehendere Beschreibung.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden mit Flüssigkeit arbeitende Reinigungsböden benutzt, um das mit Fremdstoffteilchen behaftete Gas anzufeuchten und das angefeuchtete Gas zu kühlen. Fine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt und ist der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion ähnlich, abgesehen davon, daß die Dampfinjektoren und Stauscheiben durch einen Reinigungsboden 70 ersetzt sind. Dampf wird hier durch eine Heizleitung 71 zirkuliert, die über der Oberseite des Reinigungsbodens verläuft. Eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, füllt den Reinigungsböden 70 bis zur Wasserstandslinie 72 und wird von dem durch die Heizleitung umlaufenden Dampf geheizt.

Das mit Fremdkörpern bcladene Gas durchströmt den mit heißer Flüssigkeil gefüllten Reinigungsboden 70 und wird dadurch angefeuchtet. Das Ausmaß der Anfeuchtung wird dadurch geregelt, daß die Gastemperatur über und unter dem Reinigungsboden mit Hilfe der Temperaturfühler 74 ermittelt wird. Diese Temperaturinformation wird dem Regler 75 zugeführt, der seinerseits das Ventil 76 in der Dampfleitung steuert. Die Temperaturfühler- und Dampfzuführungsanordnung kann mit der bereits beschriebenen übereinstimmen. Das mit den Teilchen beladcnc Gas perlt so durch Paare von Reinigungsböden, wo es abwechselnd angefeuchtet und gekühlt wird, während das anfallende Kondensat und die darin eingeschlossenen Teilchen in den kalten Reinigungsböden 53, dem Entncblcr und dem Filter entfernt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Feinstäuben aus Gasen, bestehend aus einem vom Gas durchströmten Behälter, der, inStromrichtimgdes Gases gesehen, in Zonen der Zuführung von Feuchtigkeit, des Mischcns von Gas und Feuchtigkeit, der Abkühlung des Gases und der Filterung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Feuchtigkeit durch ein Tempcralurregciungssystem mit Tcmpeiaturfühlcrn (28, 74), die vor der Zone der Zuführung von Feuchtigkeit und hinter der Mischzone angeordnet sind, und einem Tcmperaturdiffcrenzrcg-Ier (29) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Feuchtigkeit durch Dampfinjektoren (20) erfolgt, die zwischen den Temperaturfühlern (28) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gckennzeichnet, daß die Zuführung von Feuchtigkeit durch einen mit einer erhitzten Flüssigkeit arbeitenden und das Gas und Feuchtigkeit mischenden an sich bekannten Reinigungsboden (70) erfolgt, der zwischen den Temperaturfühlern (74) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filterzone ein Filter (36) vorgesehen ist und in einem zwischen dem Filter (36) und der Wand des Behälters (11) gebildeten Ringraum ein nach außen abfallender Abfangschirm (37) angeordnet ist, der an seinem Außenrand mit Leitungen (38) in Verbindung steht, über die die vom Abfangschirm (37) aufgenommene Flüssickeit ableitbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen