CH677389A5 - - Google Patents

Description

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CH 677 389 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlwäscher zur Behandlung von Verbrennungsabgasen gemäss Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs. Sie eignet sich insbesondere zur Behandlung von Verbrennungsabgasen, welche aus der Verbrennung fester Brennstoffe resultieren. Der Strahlwäscher ist in Verbindung mit Verbrennungsanlagen unterschiedlichster Leistungsbereiche, vorzugsweise bis zu einer Heizleistung von 12 MW, universell einsetzbar.

Bekannt sind zahlreiche Nassbehandlungssyste-me mit direktem Kontakt zwischen Verbrennungsabgas und'Waschflüssigkeit, welche eine Reinigung, vornehmlich zur Verminderung der umweltbelastenden Schwefeldioxidemission, und/oder eine Wärmerückgewinnung mittels speziell ausgeführter Strahlapparate, Hilfs- bzw. Zusatzeinrichtungen und Einzelteile beinhalten. Einige Systemvarianten für kleine und grosse Abgasbehandlungsanlagen sind dazu z.B. in der DE-OS 2 424 842, DE-AS 2512 233, DE-AS 2 462 812, GB-PS 13 066/78 und US-PS 3 835 796 erläutert.

Das Wesen der meisten bekannten Flüssigkeitsstrahlwäscher besteht grundsätzlich darin, den Im-pulsaustausch und somit die Wärmeübertragungsund Stoffaustauschbedingungen zwischen Gas-und Flüssigkeitsmolekülen intensiver sowie den gesamten Waschprozess energetisch günstiger zu gestalten. Bevorzugt werden dazu entweder Kom-paktstrahldüsen oder Strahldüsen mit Strömungseinsätzen, welche einen Verdrallungseffekt des Flüssigkeitsstrahles bewirken, verwendet. Solche Düsenkonstruktionen mit verschiedensten Geometrien und Anordnungen sind u.a. in den Erfindungsbeschreibungen DD-W, P 60 275, DD-WP 228 958, CH-PS 595 143, SU-UR 766 063, SU-UR 799 827, DE-AS 2 151 422 und DE-OS 3 103 395 dargestellt. Des weiteren sind die Wärmeübertragungs- und Stoffaustauschbedingungen durch entsprechende Ausbildung des Strahlwäscherrohres, insbesondere der Strahlrohrlänge und -profilierung, positiv beeinflussbar. Derartige Konzeptionen mit fixierten Strahlrohrabmessungen sind beispielsweise in der CH-PS 658 200, DE-AS 2 243 413 und im SU-UR 645 684 enthalten.

Eine Anwendung der bekannten Drallstrahldüsen und Strahlrohrelemente innerhalb eines Strahlwäschers ist hauptsächlich mit dem Nachteil verbunden, dass eine optimale Anpassung der Wärme- und Stoffaustauschbedingungen an die variablen Verbrennungsprozessparameter nicht oder nur mit unvertretbaren technisch-ökonomischen Aufwendungen durchführbar ist. Die wirtschaftliche Arbeitsweise bleibt somit auf enge Heizleistungsbereiche der Verbrennungsanlage begrenzt. Darüber hinaus ist es insbesondere bei der Verbrennung minderwertiger fester Brennstoffe notwendig, eine tur-nusmässige Reinigung der Strahl- bzw. Strömungskanalelemente in relativ geringen Zeitabständen vorzunehmen, um die strömungshemmenden inkrustierenden und adhäsiv wirkenden Bestandteile des Verbrennungsabgases sowie der Waschflüssigkeit (z.B. Russ, Metalloxidverbindungen, Neutralisationsprodukte) zu beseitigen.

Ziel der Erfindung ist es, einen Flüssigkeitsstrahlwäscher zur Behandlung von Verbrennungsabgasen zu finden, der einerseits in Abhängigkeit der variablen Parameter des Verbrennungsabgases eine optimale Schadstoffeliminierung und/oder Wärmerückgewinnung innerhalb des gesamten Heizleistungsbereiches der Verbrennungsanlage gewährleistet und der zum anderen durch geringstmögliche Herstellungs- und Betriebsaufwendungen charakterisiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flüssigkeitsstrahlerzeugung und den Strömungsbzw. Strahlrohrbereich für das Abgas-Flüssigkeit-Gemisch im Flüssigkeitsstrahlwäscher so auszugestalten, dass entsprechend der unterschiedlichen Betriebszustände der Verbrennungsanlage mittels einfach und zuverlässig Steuer- und regulierbarer Bauelemente stets optimale Impulsaustauschbedin-gungen bei minimalem Hilfsenergiebedarf erreicht werden.

Ausserdem ist durch die strömungsbeeinflussen-den Bauelemente eine einfache und wirksame Reinigungsmöglichkeit zur Beseitigung oder Verhütung von Feststoffanlagerungen vorhanden.

Die Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 gelöst. Dabei enthält der Flüssigkeitsstrahlwäscher eine Flüssigkeitsstrahldüse mit Drallstrahlleitelement, welches aus einem elastischen Rohrprofil besteht und vorzugsweise in Richtung der Düsenlängsachse angeordnet ist. Durch Verdrehen des Rohrprofils um seine Längsachse sind je nach Bedarf eine oder mehrere Drallwindungen und verschiedene Strömungsquerschnitte realisierbar.

Ein Strömungskanalelement befindet sich in der Abgas-Flüssigkeits-Strömung im Strahlrohr hinter der Flüssigkeitsstrahldüse und dem Abgaseintrittsstutzen. Das Strömungskanalelement ist mit einer Vielzahl einzelner elastischer Streifensegmente versehen. Die Streifensegmente, für welche die verschiedenartigsten Profilquerschnitte verwendet werden können, sind vorzugsweise im Kreis um die Längsachse des Strahlrohres angeordnet. Mit diesem Strömungskanalelement, welches zur gezielten und energetisch verlustarmen Umformung des Drallstrahles dient, sind durch Einwirkung eines Torsionsmomentes um dessen Längsachse die verschiedensten strömungstechnisch erforderlichen Venturirohrformen herstellbar.

Sowohl das Rohrprofil als auch die Streifensegmente sind vorzugsweise zwischen zwei parallel gegenüberliegenden und nicht fest miteinander verbundenen Halteteilen, in welche die Torsionskräfte eingetragen werden, zentrisch eingespannt.

Strömungsquerschnitt und Strömungskanalform im Drallstrahlleitelement und im Strömungskanalelement können vielfältig variiert werden durch die Materialauswahl für das elastische Rohrprofil und die Streifensegmente, Dabei sind sowohl die Festigkeitseigenschaften des Materials als auch die Gesamtabmessungen von Rohrprofil und Streifensegmenten (Profilform, Wanddicke, Durchmesser, Länge, Verdrehwinkel) und die örtlich vorliegenden Druckverhältnisse im Flüssigkeitsstrahlwäscher

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die wesentlichen Parameter für eine optimale Ausgestaltung.

Eine kombinierte Anwendung von Flüssigkeitsstrahldüse und Strömungskanalelement ist in Verbindung mit Verbrennungsanlagen mittlerer und grosser Heizleistung vorgesehen. Für kleinere Feuerungsstätten, beispielsweise im häuslichen Bereich, kann der Fiüssigkeitsstrahiwäscher ohne Strömungskanalelement betrieben werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines detaillierten Beispiels näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsge-mässen Flüssigkeitsstrahlwäschers;

Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend der Linie l-l der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Teildarstellung entsprechend Ansicht Ii der Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitsstrahlwäscher enthält eine Flüssigkeitsstrahldüse 1, ein im Strahlrohr 3 montiertes Strömungskanalelement 2, einen zwischen Fiüssigkeitsstrahldüse 1 und Strömungskanalelement 2 angeordneten Abgaseintrittsstutzen 4 zur Einleitung der verunreinigten Verbrennungsabgase VA, ein Schornsteinrohr 5 zur Ableitung der gereinigten Verbrennungsabgase GA, einen Flüssigkeitssammelbehälter 6 für die Waschflüssigkeit W mit Frischflüssigkeitszufüh-rung F und Schlammabführung S, einen Wärmeübertrager 7 zur Erwärmung von Nutzwasser N und eine Pumpe 8 für die Realisierung des Flüssigkeitsumlaufes.

Die Flüssigkeitsstrahldüse 1 besitzt ein Drallstrahlleitelement 9, welches aus einem elastischen Rohrprofil besteht. Das Rohrprofil ist an den Enden mit einem oberen und unteren Halteteil 10,11 verbunden und in einem Lagerteil 12, welches im Verschlussdeckel 15 drehbar gelagert sowie mit einem Hebel 14 versehen ist, zentriert.

Bei Betätigung des mit einem Arbeitszylinder 18 gekoppelten Hebels 14 wird das Rohrprofil um seine Längsachse verdreht. Durch diese Torsionsbeanspruchung werden die zur Drallstrahlerzeugung erforderlichen Drallwindungen gebildet. Je nach Betätigungsweg des Arbeitszylinders 13, der in Abhängigkeit der Verbrennungsprozessparameter gesteuert wird, lassen sich alle benötigten Strömungsquerschnitte und Verdrallungsgeometrien einstellen. Infolge der im Betriebszustand ständig wechselnden elastischen Formänderungen des Materials werden Feststoffanlagerungen weitgehend vermieden. Die Reinigung des Drallstrahlleitele-ments erfolgt, indem mittels Arbeitszylinder (13) die Torsionsbeanspruchungen des elastischen Rohrprofils variiert werden, beispielsweise durch Änderung von Drehrichtung und Drehweg.

Das Strömungskanalelement 2 enthält eine Vielzahl von elastischen Streifensegmenten 16, die ringförmig um die Längsachse des Strahlrohres 3 angeordnet sind. Die Streifensegmente sind mit ihren Enden an einem oberen und unteren Haiteteil 10, 11 befestigt. Das Lagerteil 12 ist mit dem unteren Halteteil 11 fest verbunden und wird durch Arretierstücke 17 fixiert.

Bei Betätigung des Arbeitszylinders 13 entspannt sich die Druckfeder 19, so dass mittels des mehrfach um das obere Halteteil 10' gewundenen Seilzugelementes 18 ein Verdrehen des oberen Halteteiles 10' und damit auch der Streifensegmente 16 erfolgt. Die eingetragene Torsionsbeanspruchung führt zur Verwirklichung der strömungstechnisch vorteilhaften Venturirohrform, die durch Variabilität hinsichtlich ihrer Abmessungen problemlos an die entsprechend vorhandenen Abgasparameter optimal ange-passt werden kann. Die Schutzwirkung gegenüber Feststoffanlagerungen an den Streifensegmenten 16 erfüllt sich hierbei ebenso wie beim Drallstrahlelement 9.

Das Rohrprofil des Drallstrahlelementes 9 und die Streifensegmente 16 des Strömungskanalelementes 2 bestehen vorzugsweise aus entsprechend korrosions- und temperaturbeständigen Gummi- oder Plastwerkstoffen.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Flüssigkeitsstrahlwäscher zur Behandlung von Verbrennungsabgasen, in welchem eine Flüssigkeitsstrahldüse (1) mit einem Drallstrahlleitelement (9) installiert ist und ein Strömungskanalelement (2) in der Abgas-Flüssigkeits-Strömung hinter der Flüssigkeitsstrahldüse (1) und einem Abgaseintrittsstutzen (4) in einem Strahlrohr (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallstrahlleitelement (9) aus einem elastischen Rohrprofil besteht und das Strömungskanalelement (2) mit einer Vielzahl einzelner elastischer Streifensegmente (16) versehen ist.

2. Flüssigkeitsstrahlwäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das elastische Rohrprofil des Drallstrahileitelementes (9) in Richtung der Längsachse der Flüssigkeitsstrahldüse (1) und die Streifensegmente (16) des Strömungskanalelementes (2) im Kreis um die Längsachse des Strahlrohres (3) angeordnet sind.

3. Flüssigkeitsstrahlwäscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Rohrprofit des Drallstrahileitelementes (9) mittels Halteteilen (10, 11) und die elastischen Streifensegmente (16) des Strömungskanalelementes (2) mittels weiterer Halteteile (10', 11') zentrisch eingespannt sind.

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