DE1571763B1

DE1571763B1 - Vorrichtung zum abscheiden von feinstaeuben aus gasen

Info

Publication number: DE1571763B1
Application number: DE1966G0048121
Authority: DE
Inventors: Robert George Barnes
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-10-23
Filing date: 1966-10-08
Publication date: 1971-03-04
Also published as: ES332561A1; ES343487A1; FR1506441A; US3395510A; GB1162986A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab- . Abscheiden von Feinstäuben aus Gasen dadurch ge-

scheiden von Feinstäuben aus Gasen, bestehend aus löst, daß die Zuführung von Feuchtigkeit durch ein

einem vom Gas durchströmten Behälter, der, in Temperaturregelungssystem mit Temperaturfühlern,

Stromrichtung des Gases gesehen, in Zonen der Zu- die vor der Zone der Zuführung von Feuchtigkeit

führung von Feuchtigkeit, des Mischens von Gas und 5 und hinter der Mischzone angeordnet sind, und einem

Feuchtigkeit, der Abkühlung des Gases und der Temperaturdifferenzregler steuerbar ist.

Filterung aufgeteilt ist. Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, um Beschreibung und den Zeichnungen verschiedener

unerwünschte kleinste Stoffteilchen aus einem Gas Ausführungsbeispiele näher erläutert,

zu entfernen bzw. auszufiltrieren. Bei den am meisten io F i g. 1 ist eine schematische Ansicht des Gasreini-

verwendeten Einrichtungen wird dem Gas eine Be- gers gemäß der Erfindung;

wegung erteilt, wodurch die darin enthaltenen Teil- Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer anderen chen auf ein festes oder flüssiges Entfernungsmittel Ausführungsform der Erfindung, und aufschlagen und dabei zurückbehalten werden, wäh- F i g. 3 ist eine schematische Ansicht einer dritten rend das filtrierte Gas hindurchströmen kann. Diese 15 Ausführungsform der Erfindung. Aufschlagtechnik findet bei üblichen Staubbeutel- Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 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 faß 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 Ausscheidung der zusammengeballten Staubteilchen Ende eine Auslaßleitung 13 für die Abnahme des gezu kühlen und durch ein Filter zu leiten. Eine nach reinigten Gases. Eine Ablaßleitung 14 führt durch einem ähnlichen Prinzip arbeitende Vorrichtung ist den Boden des Gefäßes und ist dort befestigt, auch in der deutschen Patentschrift 114 013 be- 25 Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind innerschrieben, halb des Gefäßes zwischen den Einlaß- und Auslaß-Obwohl solche Aufschlagverfahren für viele An- Öffnungen mehrere hintereinander angeordnete Stuwendungsfälle sehr brauchbar sind, hängt doch ihr fen vorgesehen. Drei solcher Stufen 16, 17, 18 sind Filtrierwirkungsgrad in großem Maße von dem Be- in Fig. 1 gezeigt, wobei jede Stufe Zonen zur Zuharrungsvermögen 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. Filtrierens 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 ¹Ao Mikron sind, nicht mehr zufrieden- 35 zwei Stauscheiben oder durchlöcherten Platten 22 bestellend, grenzt wird, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Bei einer anderen Filtriermethode wird ein elektro- Dampfinjektors über das Gefäßinnere erstrecken, statischer Gasreiniger verwendet und den Teilchen Jeder Dampfinjektor wird durch eine Zuführungseine elektrische Ladung gegeben, die dann an einer leitung 24 mit einem Ventil 25 versorgt. Mehrere ZuElektrode gesammelt werden. Diese Methode ist be- 40 führungsleitungen sind an einen gemeinsamen Versonders bei sehr kleinen Teilchen anwendbar, die teiler angeschlossen, der von einer gemeinsamen nicht mit den üblichen mechanischen Aufschlag- Dampfzufuhr 26 gespeist wird, methoden aufgefangen werden können. Dabei werden Jede Stufe besitzt außerdem ein Temperaturfühlerjedoch die gesammelten Teilchen an einer Elektrode paar 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 Abfang-

mit 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

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hindurch. Die Abflußleitungen der verschiedenen Kondensationskerne werden und so, von Wasser-Stufen sind zu einer gemeinsamen Abflußleitung 39 tröpfchen umgeben, aus dem Gas abgeschieden verbunden, an die auch die Abflußleitung 14 am unte- werden,
ren Ende des Gefäßes angeschlossen ist. Beim Verlassen der Stufe 18 kann das Gas noch

Gemäß der gezeigten Ausführungsform können 5 über einen Filter 40 geleitet werden, bevor es die drei Stufen hintereinander vorgesehen sein, wobei die Auslaßleitung 13 am oberen Ende des Gefäßes erStufe 16 am unteren Ende, die Stufe 17 in der Mitte reicht. Diese endgültige Filterung entfernt irgend- und die Stufe 18 am oberen Ende des Gefäßes ange- welche in dem Gas zurückgebliebenen Tröpfchen und ordnet ist. Zwischen dem oberen Ende der Stufe 18 ist für Teilchen zur gewöhnlichen mechanischen FiI- und der Ausflußleitung 13 ist ein Filter 40 vorge- io tergrenze von ungefähr 0,1 Mikron Teilchengröße sehen, der vorzugsweise aus zusammengepreßten wirksam.

Glasfäden oder Metallgeflecht besteht und sich über Der hohe Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen

die gesamte innere Breite des Gehäuses erstreckt. Gasreinigungsvorrichtung ist zum Teil auf die Mecha-

Bei Betrieb des Gasreinigers wird ein Gas mit den nik des Kondensierungsprozesses zurückzuführen,

darin enthaltenen verunreinigenden Teilchen unter i₅ Wasserdampf in teilchenfreier Luft kondensiert nicht

Druck in die Einlaßleitung 12 am unteren Ende des zu Tröpfchen, bis die Luft etwa zu 800 % übersättigt

Gefäßes eingeführt. Das Gas strömt dann in dem ist. Die Kondensation beginnt bei wesentlich niedri-

Gefäß aufwärts und zirkuliert durch die Anfeuch- geren Übersättigungswerten, wenn flüssige oder feste

tungszone 21 der ersten Stufe. Dabei wird durch den Teilchen, die als Kondensationskerne dienen können,

Injektor 22 Dampf eingeführt und mit dem Gas in ₂o zugegen sind. Zum Beispiel beginnt die Kondensa-

der Anfeuchtungszone gemischt. tion bei einer Übersättigung von ungefähr 300 % an

Das Ausmaß der Anfeuchtung wird dadurch über- als Kern dienenden Teilchen von ungefähr 0,001

wacht, daß die Gastemperatur vor und hinter der Zu- Mikron Durchmesser. Sogar Teilchen in der Größe

führung der Feuchtigkeit gemessen wird. Diese Tem- von Molekülen mit Durchmessern, die wesentlich

peraturen werden mit Hilfe von Temperaturfühlern 25 kleiner als 0,001 Mikron sind, bilden geeignete Kon-

28 bestimmt, und die sich ergebende Temperatur- densationskerne.

differenz wird mit Hilfe des Reglers 29 dazu benutzt, Wenn Wasserdampf beginnt, sich an Teilchen zu

das Ventil 25 zu betätigen und entweder den Betrag kondensieren, nimmt die Teilchengröße sehr schnell

des in das Gas eingeführten Dampfes zu vergrößern zu. Zum Beispiel wird die Zeit für einen Konden-

oder zu verkleinern. Die Platten 22 an den beiden 30 sationskern von 0,001 Mikron Durchmesser bis zur

Enden der Anfeuchtungszone bewirken ein inniges Erreichung einer sichtbaren Tröpfchengröße von un-

Vermischen des Gases und Dampfes und tragen auch gefähr 1 Mikron auf weniger als etwa 1/100 Sekunde

dazu bei, lokalisierte Heißpunkte oder -zonen zu ver- geschätzt. Diese schnelle Kondensation verbessert den

meiden, welche eine genaue Temperaturmessung be- Durchsatz des Gasreinigers, da sehr wenig Zeit zur

einträchtigen könnten. 35 Tröpfchenbildung benötigt wird, sobald einmal der

Das angefeuchtete Gas strömt dann in dem Gefäß gewünschte Übersättigungsbetrag erreicht ist.

nach oben und durch die mit einer Kühleinrichtung Bei der Ausführungsform des Gasreinigers nach

versehene Kühlzone. Das Gas wird durch die Küh- Fig. 2 sind ein Gefäß42, eine Einlaßleitung43, eine

lung übersättigt, und der Wasserdampf kondensiert Auslaßleitung 44, eine Ablaßleitung 45 und ein Filter

zu Tröpfchen um die aus dem Gas zu entfernenden 40 46 in der an Hand von Fig. 1 bereits beschriebenen

Materialteilchen herum. Der Grad der Übersättigung Weise angeordnet, wobei ebenfalls drei in Reihe ge-

ist zum Teil durch das Ausmaß der Kühlung des schaltete Stufen 48, 49 und 50 vorgesehen sind. Jede

Gases bestimmt. Zum Beispiel ergibt eine Kühlung Stufe enthält Befeuchtungsmittel 52 mit Dampfinjek-

von gesättigtem Gas von etwa 65 auf 38° C eine toren, Stauscheiben und Temperaturfühlern sowie

Übersättigung von ungefähr 400 °/o. 45 Regler, Ventil und Leitungsinstallation, die mit den

Ein Teil der kondensierten Tröpfchen und die in entsprechenden bereits zuvor beschriebenen Teilen ihnen enthaltenen Teilchen setzen sich am Boden übereinstimmen. Bei dieser Ausführungsform sind jedes Gefäßes ab, wo sie durch die Ablaßleitung 14 doch die mit Kühlblechen ausgestatteten Kühlzonen entfernt werden. Die übrigen Tröpfchen werden mit der Fig. 1 in jeder Stufe durch einen mit Flüssigdem Gasstrom zum Entnebler 36 geleitet. Die Tropf- 50 keit arbeitenden Reinigungsboden 53 ersetzt,
chen sind dann genügend groß, um durch mecha- Die Reinigungsböden haben eine bei Fraktioniernische Filtrierung in dem Entnebler von dem Gas türmen u. dgl. gebräuchliche Glockenbodenform. Wie getrennt zu werden. Die Tröpfchen fließen daraufhin bei Stufe 50 angegeben, hat jeder Boden eine waagean der geneigten Oberfläche des Abfangschirmes 37 rechte Tragplatte 55, die auf der Innenseite des Geentlang zur Gefäßwand. Die Tröpfchen auf der Ober- 55 häuses befestigt ist. Mehrere kurze Rohrstücke 56 seite des Schirmes fließen durch die Ablaßleitung 38 ragen durch die Platten nach oben und besitzen jeab, und die sich auf der Unterseite des Schirmes an- weils eine glockenförmige Kappe 57. An der Gefäßsammelnden Tröpfchen fließen entlang der Wandung wand ist ein Überlaufrohr 58 befestigt, das mit der des Gefäßes zur Ablaßleitung 14. Abflußleitung 59 verbunden ist und in die Ableitung

Das filtrierte Gas tritt beim Verlasesn der Stufe 60 45 mündet. Die Kühlung des Reinigungsbodens er-

16 in die Stufe 17 ein, wo in der eben beschriebenen folgt durch eine Kühlleitung 61, die waagerecht über

Weise die aufeinanderfolgende Zuführung von Feuch- der Tragplatte 55 angeordnet ist und in der ein Kühl-

tigkeit, Kühlung, Kondensierung und Filtrierung mittel umläuft.

wiederholt wird. Der gleiche Vorgang wiederholt sich Über der letzten Stufe 50 ist ein siebförmiger Entin der Stufe 18 in bezug auf das aus Stufe 17 aus- 65 nebler 63 axial innerhalb des Gefäßes angeordnet und tretende Gas. Die Verwendung von mehreren Stufen durch einen ringförmigen Schirm 64 getragen, der vergrößert die statistische Wahrscheinlichkeit, daß sich von der Innenwand des Gefäßes trichterförmig praktisch alle in dem Gasstrom enthaltenen Teilchen nach unten zu dem Entnebler erstreckt.

Jeder Boden ist mit Flüssigkeit, z. B. Wasser, bis zu der Wasserstandslinie 66, die mit dem oberen Ende der Überlaufröhre zusammenfällt, gefüllt. Die Flüssigkeit wird durch das in der Leitung 61 umlaufende Kühlmittel gekühlt. Angefeuchtetes Gas aus dem Anfeuchter 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 Kondensationsvorgang ein.

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

Somit wird die Abkühlung des Gases und eine Vorfiltrierung gleichzeitig in dem Reinigungsboden 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. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt und ist der in F i g. 2 gezeigten Konstruktion ähnlich, abgesehen davon, daß die Dampf injektoren 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 Reinigungsboden 70 bis zur Wasserstandslinie 72 und wird von dem durch die Heizleitung umlaufenden Dampf geheizt.

Das mit Fremdkörpern beladene Gas durchströmt den mit heißer Flüssigkeit 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 beladene 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 Entnebler und dem Filter entfernt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Feinstäuben aus Gasen, bestehend aus einem vom Gas durchströmten Behälter, der, in Stromrichtung des Gases gesehen, in Zonen der Zuführung von Feuchtigkeit, des Mischens von Gas und Feuchtigkeit, der Abkühlung des Gases und der Filterung aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichne t, daß die Zuführung von Feuchtigkeit durch ein Temperaturregelungssystem mit Temperaturfühlern (28, 74), die vor der Zone der Zuführung von Feuchtigkeit und hinter der Mischzone angeordnet sind, und einem Temperaturdifferenzregler (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 gekennzeichnet, 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 Flüssigkeit ableitbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen