DD280864A3 - Fluessigkeitsstrahlwaescher zur behandlung von verbrennungsabgasen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluessigkeitsstrahlwaescher zur Behandlung von Verbrennungsabgasen. Ziel ist es im wesentlichen, den Strahlwaescher mit einfachen und zuverlaessigen technischen Mitteln auszustatten sowie die Impulsaustauschbedingungen zwischen Waschfluessigkeit und Verbrennungsabgas in Abhaengigkeit von den Parametern des Verbrennungsabgases bei minimalem Hilfsenergiebedarf optimal zu gestalten. Erfindungsgemaess wird dazu im Strahlwaescher eine Fluessigkeitsstrahlduese mit Drallstrahlelement, welches aus einem verdrehbaren elastischen Rohrprofil besteht, vorgesehen. Des weiteren befindet sich im Stroemungsbereich des Abgas-Fluessigkeit-Gemisches ein Stroemungskanalelement, das mit einer Vielzahl einzelner elastischer Streifensegmente versehen ist. Die Streifensegmente sind ringfoermig um die Laengsachse des Strahlrohres angeordnet. Durch Verdrehung des Stroemungskanalelementes sind Venturirohrformen unterschiedlichster Abmessungen realisierbar. Fig. 1

Description

-2- 280 864 Darstellung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flüssigkeitsstrahlerzeugung und den Strömungs- bzw. Strahlrohrbereich für das Abgas-Flüssigkeits-Gemisch im Flüssigkeitsstrahlwäscher so auszugestalten, daß entsprechend der unterschiedlichen Betriebszustände der Verbrennungsanlage mittels einfach und zuverlässig Steuer- und regulierbarer Bauelemente stets optimale Impulsaustauschbedingungen bei minimalem Hilfsenergiebedarf erreicht werden.

Außerdem ist durch die Strömungsbeeinflussenden Bauelemente eine einfache und wirksame Reinigungsmöglichkeit zur Beseitigung oder Verhütung von Feststoff anlagerungen vorhanden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe*dadurch gelöst, indem der Flüssigkeitsstrahlwäscher eine Flüssigkeitsstrahldüse mit Drallstrahlelement enthält, welches aus einem elastischen Rohrprofil besteht und in Richtung der Düsenlängsachse angeordnet ist. Durch Verdrehen des Rohrprofiles um seine Längsachse sind je nach Bedarf ein oder mehrere Drallwindungen und verschiedene Strömungsquerschnitte realisierbar.

Hinter der Flüssigkeitsstrahldüse und dem Abgaseintrittsstutzen, d. h. im Strahlrohrbereich der Abgas-Flüssigkeits-Strömung, befindet sich ein erfindungsgemäßes Strömungskanalelement, das mit einer Vielzahl einzelner elastischer Streifensegmente versehen ist. Die Streifensegmente, für welche die verschiedenartigsten Profilquerschnitte verwendet werden können, sind ringförmig 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 zwischen zwei parallel gegenüberliegenden und nicht fest miteinander ι verbundenen Halteteilen, in welche die Torsionskräfte eingetragen werden, eingespannt bzw. zentriert.

Auf Grund des weitreichenden Sortimentes einsetzbarer Materialien mit unterschiedlichsten Fertigkeitseigenschaften, der vielseitig ausführbaren Gesamtabmessungen (z.B. Profilform, Wanddicke, Durchmesser, Länge), der variablen Gestaltungsmöglichkeit des Verdrehwinkels und der örtlich vorliegenden Druckverhältnisse sind außerordentlich zahlreiche Strömungsquerschnitte und Strömungskanalformen realisierbar.

Eine kombinierte Anwendung von Flüssigkeitsstrahldüse und Strörnungskanalelement ist nur in Verbindung mit Verbrennungsanlagen mittlerer und großer Heizleistung vorgesehen. Für kleinere Feuerungsstätten, beispielsweise im häuslichen Bereich, ist der Strahlwäscher ohne Strömungskanalelement zu betreiben.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines detaillierten Beispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Strahlwäschers Fig.2: Schnittansicht entsprechend Linie l-l der Fig. 1 Fig. 3: Teildarstellung entsprechend Ansicht Il der Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Strahlwäscher enthält eine Flüssigkeitsstrahldüse 1, ein im Strahlrohr 3 montiertes Strömungskanalelement 2, einen zwischen Flüssigkeitsstrahldüse 1 und Strömungskanalelement 2 angeordneten Abgaseintrittstutzen 4 zur Einleitung der verunreinigten Verbrennungsabgase VA, ein Schornsteinrohr 5 zur Ableitung der gereinigten Verbrennungsabgase GA, einen Flüssigkeitssammelbehälter 6 für die Waschflüssigkeit W mit Frischflüssigkeitszuführung F und Schlammabführung S, einen Wärmeübertrager? zur Erwärmung von Nutzwasser N und eine:

Pumpe 8 für die Realisierung des Flüssigkeitsumlaufes.

Die Flüssigkeitstrahldüse 1 besitzt ein Drallstrahlelement 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. Diese Reinigungswirkung kann im Bedarfsfall durch gezielte Mehrfachbetätigung des Arbeitszylinders 13, bespielsweise mit Richtungsänderung des Drehwinkels und vergrößerten Verdrehwegen, unterstützt werden.

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 Halteteil 10', 11' befestigt. Das Lagerteil 12' ist mit dem unteren Halteteil 11' fest verbunden un d 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 angepaßt 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)

1. Flüssigkeitsstrahlwäscher zur Behandlung von Verbrennungsabgasen, in welchem eine Flüssigkeitsstrahldüse mit Drallstrahlelement und/oder ein hinter dieser Düse und dem Abgaseintrittsstutzen befindliches Strömungskanalelement im Strahlrohrbereich der Abgas-Flüssigkeitsströmung installiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallstrahlelement (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 Drallstrahlelementes (9) in Richtung der Längsachse der Flüssigkeitsstrahldüse (1) und die Streifensegmente (16) des Strömungskanalelementes (2) ringförmig um die Längsachse des Strahlrohres (3) angeordnet sind.

3. Flüssigkeitsstrahlwäscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rohrprofil des Drallstrahlelementes (9) und die elastischen Streifensegmente (16) des Strömungskanalelementes (2) jeweils zwischen zwei parallel gegenüberliegenden und nicht fest untereinander verbundenen Halteteilen (10,11,10', 11') eingespannt bzw. zentriert sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsstrahlwäscher zur intensiven Reinigung und/oder Wärmenutzung von Verbrennungsabgasen, welche insbesondere 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.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind zahlreiche Naßbehandlungssysteme 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 2424842, DE-AS 2512233, DE-AS 2462812, GB-PS 1306678 und US-PS 3835796 erläutert.

Das Wesen der meisten bekannten Flüssigkeitsstrahlwäscher besteht grundsätzlich darin, dem Impulsaustausch und somit die Wärmeübertragungs- und Stoffaustauschbedingungen zwischen Gas- und Flüssigkeitsmolekülen intensiver sowie den gesamten Waschprozeß energetisch günstiger zu gestalten. Bevorzugt werden dazu entweder Kompaktstrahldüsen 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-WP 60275, DD-WP 228958, CH-PS 595143, SU-UR 766063, SU-UR 799827, DE-AS 2151422 und DE-OS 3103395 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 658200, DE-AS 2243413 und im SU-UR 645684 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 turnusmäßige Reinigung der Strahlbzw. 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

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