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Verfahren und Einrichtung zur Reinigung heisser Gase und Dämpfe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Reinigung heisser Gase und Dämpfe.
Zur Gasreinigung ist bisher die Verwendung von Venturirohren bekannt geworden, in denen die Gase durch eine Rohrverengung auf hohe
Geschwindigkeit gebracht werden, dortselbst Was- ser mit kleiner Geschwindigkeit zugeführt er- halten, d. h., dass die Gase das eingespritzte
Wasser auf hohe Geschwindigkeit zu beschleuni- gen haben.
Derartige Apparate finden sich in den ver- schiedensten Anwendungsformen und haben den
Nachteil, dass die zu reinigenden Gase die ge- samte Wasserzerstäubungs- und Beschleunigungsarbeit aufbringen müssen. In nachgeschalteten
Diffusoren kann wohl die Geschwindigkeitsenergie der Gase zum Teil wieder in Druck umgesetzt werden, jedoch die Beschleunigungsund Zerstäubungsarbeit, die das Gas für die Beschleunigung und Zerstäubung des Wassers aufbringen muss, ist verloren. Derartige Enrichtungen weisen wohl gute Entstaubungsgrade auf, haben jedoch den Nachteil eines sehr hohen Energieverbrauches.
In Amerika wurden Typen von Strahlwäschern bekannt, die die Wasserbeschleunigungsarbeit nicht dem Gas überlassen, sondern die Wasserbeschleunigung in Düsen durchführen. Das Gas hat in diesem Fall nur die Wasserzerstäubungsleistung aufzubringen. Diese Apparate haben einen etwas geringeren Energieverbrauch.
Es ist auch bekannt, die gegebenenfalls im Kreislauf geführte Waschflüssigkeit durch Pumpen auf hohen Druck zu bringen und in Injektorapparate einzuspritzen, wodurch eine Ansaugung des zu reinigenden Rohgases erzielt wird.
Je nach der Menge und Druckhöhe können mehrere Injektorapparate parallel geschaltet sein oder der Injektor kann mehrstufig ausgebildet sein. Es ist auch bekannt, dieses Verfahren zwecks besserer Reinigung mehrfach zu wiederholen, wobei ein Teil des Waschwassers im Kreislauf geführt wird. Alle diese Einrichtungen benötigen jedoch eine oder sogar mehrere starke Pumpen, denen grosse Mengen elektrischer Antriebsenergie zugeführt werden müssen.
Erfindungsgemäss soll nun der hohe Fremdenergieverbrauch solcher Einrichtungen dadurch verringert werden, dass die zur Förderung und
Reinigungsbehandlung der Gase notwendige
Energie allein aus dem Wärmeinhalt dieser
Gase gedeckt wird, indem diesen Gasen die
Wärme in einem Wärmeaustauscher zum grössten
Teil entzogen und Wasserdampf erzeugt wird, der seinerseits zur Förderung des Gases und einer Waschflüssigkeit und zur Zerstäubung der letzteren zum Zwecke der Reinigung des
Gases verwendet wird.
Bei normalen bisherigen Anlagen wird wieder- holt die Abgaswärme durch Abhitzekessel in
Dampf umgesetzt. Dieser Dampf wird zur elektrischen Energieerzeugung herangezogen. Die
Gase müssen durch die Kessel und Entstaubungs- anlagen mittels Saugzugventilator durchgesaugt werden, die elektrisch angetrieben sind. Derartige Anlagen haben den Nachteil eines sehr geringen Wirkungsgrades, gerechnet von der entzogenen Abgaswärme bis zur Saugzugleistung.
Es liegen die Wirkungsgrade der Dampferzeugung, Energieerzeugung auf der einen Seite, sowie der Wirkungsgrad des Elektromotors auf der andern Seite dazwischen, d. h. die Gase werden bestenfalls mit einem Wirkungsgrad von 15 bis 20% der Abgasenergie durchgesaugt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren, wo der Dampf direkt als Saugzugventilator in Injektor- düsen verwendet wird, liegen die Wirkungsgrade je nach Ausführung der Düsenformen zwischen 30 und 40%, d. h. die zur Gasreinigung nötige Energie kann durch diese Einrichtung bedeutend gesenkt werden bei gleichzeitiger wesentlicher Senkung des Energieverbrauches des Reinigungsgerätes.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren an Hand einer schematisch dargestellten Anlage beispielsweise erläutert.
Darin zeigen Fig. 1 den Schaltplan der Gesamtanlage, während die Fig. 2-5 Details daraus vergrössert darstellen. Fig. 2 zeigt dabei den Gaswaschinjektor mit Wasserzerstäubungsdüse, Fig. 3 eine andere Ausbildungsform der Wasserzerstäubungsdüse und die Fig. 4 und 5 stellen die Konstruktion des Venturirohres bzw. seines Kopfes dar.
Wie man aus Fig. l erkennt, werden die Abgase eines Industrieofens oder Dampfkessels 6 zuerst einem Wärmeaustauscher 4 zugeführt, wobei ihre fühlbare Wärme zur Erzeugung
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von Sattdampf ausgenutzt wird, der sich in der Trommel 11 bildet. Dieser Dampf, der auch überhitzt werden kann, dient nun einerseits (Leitung 16) zum Antrieb der Speisepumpe 12 durch eine Turbine 13 und anderseits (Leitung 17) zur Zerstäubung des Wassers bzw. Absaugen der Abgase in den Düsen 3 bzw. Gaswaschinjektoren 2. Die Abgase werden dabei innig mit dem zerstäubten Wasser und dem Dampf gemischt und mit hoher Geschwindigkeit von etwa 1000 m/sec durch die als Venturirohre ausgebildeten Gaswaschinjektoren 2 getrieben. Im Diffusorteil 10 der Venturirohre 2 herrschen noch'Geschwindigkeiten von zirka 400 m/sec.
Um dabei den Wandreibungswiderstand herabzusetzen, sind im Diffusorteil 10 Schlitze 7 für die Absaugung der Grenzschicht vorgesehen. Diese Schlitze 7 sind mit dem engsten Teil des Venturirohres bei 8, wo die höchste Geschwindigkeit auftritt, verbunden und die Absaugung erfolgt durch den dort herrschenden Unterdruck.
Nach dem Durchströmen der Gaswaschinjektoren 2 werden die befeuchteten Abgase durch Abscheider 1 geblasen, bevor sie bei 14 gereinigt ins Freie austreten.
Die niedergeschlagenen Verunreinigungen gelangen mit dem Waschwasser in ein Klärbecken 5.
Das darin gereinigte Waschwasser kann durch eine Pumpe 15 wieder den Düsen 3 zugeführt werden.
Mit 18 ist ein Kondensator für den Turbinenabdampf und mit 19 eine Kondensatpumpe bezeichnet, welche das kondensierte Wasser zur Wiederverwendung der Speisepumpe 12 zuführt. Auf diese Weise braucht nur ein geringer Teil des mit dem Abgas und Schlamm verlorenen Wassers ersetzt zu werden. 20, 21 und 22 sind Elektromotoren zum Antrieb der Pumpen, welche jedoch ebensogut auch durch die Turbine 13 direkt angetrieben sein können.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Wasser- zerstäubungsdüsen 3 arbeiten selbst ebenfalls nach dem Injektorprinzip, wobei der hochgespannte Treibdampf bei 23 und das Wasser bei 24 eintritt.
In den Fig. 4 und 5 sind besondere konstruktive Ausführungsformen der Gaswaschinjektoren 2 dargestellt. Gemäss diesen Ausbildungen besteht der Gaswaschinjektor aus einem düsenförmigen Einlaufkopf 28, an den sich der Dinüsorteil ss, der aus einem Flansch 25 und dem Blechmantel besteht, anschliesst. Im Blechmantel befinden sich in verschiedenen Höhenlagen die Ringschlitze 7 zum Absaugen der Grenzschichten. Der Dinusorteil ss ist von einem Aussenmantel 9 umgeben, der mit dem Blechmantel einen Ringraum einschliesst. Der Flansch 25 des Diffusorteils 10 ist mit Bolzen 27 mit dem Einlaufkopf 28 so verbunden, dass ein ringförmiger Spalt 8 gebildet wird, der den Ringraum 26 zum Zweck des Rücksaugens mit dem engsten Teil der Düse verbindet.
Auf den Einlaufkopf 28 ist ein Leit- apparat 29 abnehmbar befestigt, der dazu dient, bei blossem Betrieb mit Wasser die gesamte Gasmenge zu erfassen. Bei der vorhergehenden Dampfzerstäubung des Wassers kann er fortbleiben.
Das Verfahren ist anwendbar zum Ersatz von Saugzugventilatoren aller Art, sowie zur gleichzeitigen Gasreinigung (Gaswaschung), Kühlung der Abgase und Mischung der Abgase mit verschiedenen Flüssigkeiten oder Dämpfen.
Besonders gut durchführbar nach diesem Verfahren erscheinen Laugetrocknungsvorgänge bei Laugenverbrennung und Laugeneindickvorgänge. In diesem Fall würde statt der Waschflüssigkeit Dünnlauge eingespritzt. Die durch den Apparat gesaugten heissen Gase würden einen Teil des Wassers verdampfen. Aus dem Gerät würde Lauge (bei Kreislaufbetrieb) von verschiedener Eindickung abfliessen.
Das Verfahren kann weiterhin angewendet werden zur Gasentschwefelung bzw. zur Auswaschung von S02 und S03 aus Abgasen, was besonders vorteilhaft für die Verwendung bei Ölkesseln ist, wo Öle mit hohem Schwefelgehalt zur Verbrennung gebracht werden sollen.
Diese angeführten Beispiele beschränken nicht den Erfindungsgegenstand, sondern sollen nur einige Formen seiner Anwendungsmöglichkeit aufzeigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Reinigung heisser Gase und Dämpfe, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Förderung und Reinigungsbehandlung derselben notwendige Energie allein aus dem Wärmeinhalt dieser Gase gedeckt wird, indem diesen Gasen die Wärme in einem Wärmeaustauscher zum grössten Teil entzogen und Wasserdampf erzeugt wird, der seinerseits zur Förderung des Gases und einer Waschflüssigkeit und zur Zerstäubung der letzteren zum Zwecke der Reinigung des Gases verwendet wird.