DE19633830C2 - Kühlvorrichtung nach dem Verdunstungsprinzip für heiße, staubhaltige Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung nach dem Verdunstungsprinzip für heiße, staubhaltige Gase, mit einem Heißgaseintritt, einer mit Düsen zur Abgabe einer Verdunstungsflüssigkeit in die heiße Gasströmung versehenen Kühlstrecke, sowie mit einem der Kühlstrecke nachgeschalteten Abscheider für die in der Gasströmung verteilten Staubpartikel, wobei Umlenkmittel vorhanden sind, welche die Gasströmung vor Erreichen des Abscheiders in eine Richtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in der Kühlstrecke umlenken.

Derartige Kühlvorrichtungen werden verwendet, um industrielle Gase bei Ofen- oder Schmelzprozessen von Temperaturen von beispielsweise 600°C auf Temperaturen von etwa 180 bis 200°C herabzukühlen. Diese Endtemperatur nach dem Kühlprozeß ist erforderlich, um im Rahmen einer anschließenden Abscheidestufe Filterelemente aus textilem Filtermaterial verwenden zu können. Infolge der Abkühlung werden ferner gasförmig in dem Heißgas vorhandene Teilchen in einen festen Zustand überführt, so daß sich diese anschließend an den Filterflächen der Filterelemente absetzen.

Für das Abkühlen des Heißgases einerseits sowie das Abscheiden an den Fil­ terelementen andererseits werden getrennte verfahrenstechnische Apparate verwendet, was seine Ursache darin hat, daß für jeden dieser Apparate spezielles Fachwissen hinsichtlich Konzeption, Auslegung, Bau und Montage des Apparates bestehen. Es ist hierbei oftmals mit einem erheblichen Aufwand verbunden, die Kühlapparatur sowie den nachgeschalteten Filtrationsapparat in geeigneter Weise aufeinander abzustimmen. Als nachteilig hat sich ferner herausgestellt, daß die zwei getrennten Vorrichtungen zu einem erheblichen Platzbedarf führen, was insbesondere die Nachrüstung bei stark staubhaltige Heißgase erzeugenden Öfen und Schmelzanlagen erschwert.

Bekannt ist aus der DE 23 03 039 B2 eine Kühlvorrichtung nach dem Verdunstungsprinzip für heiße, staubhaltige Gase, mit einem Heißgaseintritt, einer mit Düsen zur Abgabe einer Verdunstungsflüssigkeit in die heiße Gasströmung versehenen Kühlstrecke, sowie mit einem der Kühlstrecke nachgeschalteten Abscheider für die in der Gasströmung verteilten Staubpartikel. In Bezug auf den Verwendungszweck dieser Vorrichtung steht eine Druckreduzierung der zu reinigenden, unter hohem Druck stehenden Gase im Vordergrund. Dementsprechend weist die Vorrichtung eine Hoch- und eine Niederdruckkammer auf, die über eine Drosseleinrichtung in Form mehrerer mit einer Drosselklappe im engsten Querschnitt versehenen Venturirohre miteinander verbunden sind. Die Kühlung und Waschung des Gases erfolgt ausschließlich in der Niederdruckkammer, in der zu diesem Zweck eine vorzugsweise aus Holz bestehende Packung sowie eine Kühlwassersprüheinrichtung, welche im Gegenstrom das Gas kühlt, angeordnet sind. Das aus der Packung abgegebene Kühlwasser und die aus dem Gas abgeschiedene Feuchtigkeit werden in einem Sammelbehälter aufgefangen, vor dessen Oberfläche die Venturirohre unmittelbar enden. Auf diese Weise wird das durch ein Venturirohr strömende Gas direkt gegen die Wasseroberfläche gelenkt und von dieser umgeleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Behandlung staubbeladener Gasströme geeignete Kühlvorrichtung zu schaffen, die einen geringen Platzbedarf hat.

Zur Lösung wird bei einer Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß der Abscheider mit einer Vielzahl im wesentlichen textiler Filterelemente versehen ist, die um die Kühlstrecke herum angeordnet sind, und daß die Umlenkmittel durch die Wandungen eines zusätzlichen Grobabscheiders zum Abscheiden fester Staub- und Schadpartikel gebildet werden.

Um gefährliche Partikel in dem Heißgas, wie z. B. Funken, bereits vor Erreichen der Filterelemente separieren zu können, befindet sich bei einer Ausgestaltung der Kühlvorrichtung der Grobabscheider in Verlängerung und unterhalb der vertikal ausgerichteten Kühlstrecke. Vorzugsweise sind getrennte Staubaustritte für Abscheider und Grobabscheider vorhanden.

Mit einer weiteren Ausgestaltung der Kühlvorrichtung wird vorgeschlagen, daß die Umlenkmittel durch die Wandungen des Grobabscheiders gebildet werden. In diesem Fall können die Wandungen des Grobabscheiders nach oben verlängert sein, und dort die äußere Wandung eines ringförmigen Strömungskanals bilden, dessen innere Wandung die Kühlstrecke auf einem Teil von deren Länge umschließt.

Um eine besonders gleichmäßige Verteilung des abgekühlten Gases auf die Filterelemente zu erreichen, gelangt gemäß einer weiteren Ausgestaltung die umgelenkte Gasströmung in einen Strömungskanal, der in etwa auf halber Höhe der langgestreckten Filterelemente in den Abscheider mündet.

Zur Bereitstellung einer besonders kompakt bauenden Kühlvorrichtung trägt ferner bei, wenn der Abscheider durch die Filterelemente in einen Staubraum und einen Reinluftraum unterteilt ist, und die Kühlstrecke den Reinluftraum sowie zumindest einen Teil des Staubraums durchragt. Um Wartungsarbeiten an den Düsen durchführen zu können, ist es von zusätzlichem Vorteil, wenn der mit den Düsen versehene Abschnitt der Kühlstrecke aus dem Abscheider herausragt.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kühlstrecke parallel zu den langgestreckten Filterelementen angeordnet ist, und die Filterelemente gleichmäßig um die Kühlstrecke herum verteilt sind. Infolge dieser Maßnahmen kann die Kühlvorrichtung in rotationssymmetrischer Bauart einfach und preis­ günstig gefertigt werden.

Weitere Einzelheiten der Kühlvorrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt eine gemäß der Erfindung gestaltete Kühlvor­ richtung in einer Schnittdarstellung.

Heißgas, welches beispielsweise einem Ofen oder einem industriellen Schmelzprozeß entstammt, gelangt einschließlich der darin enthaltenen Staub­ partikel 1 über einen Heißgaseintritt 2 in eine Kühlstrecke 3. Bei der Kühlstrecke 3 handelt es sich um ein langgestrecktes, vorzugsweise zylindrisches Rohr, an dessen oberem Ende sich der Heißgaseintritt 2 befindet. Nahe dem Heißgaseintritt 2 sind am Umfang des Rohres 4 mehrere Düsen 5 angeordnet, über die sich ein als Verdunstungsflüssigkeit dienendes Medium in der Kühlstrecke verteilen läßt. Jede der Düsen 5 ist als Zerstäuberdüse ausgebildet, in der die Flüssigkeit mittels eines Zerstäubergases fein versprüht wird. Hierzu ist eine Zuleitung 6 sowie eine Leitung 7 für das Zerstäubergas vorgesehen. Sofern mit einem genügend hohen Flüssigkeitsdruck gearbeitet wird, kann auf die zusätzliche Zerstäubung mit Zerstäubergas auch verzichtet werden.

Das die Kühlstrecke 3 umschließende Rohr 4 ist an seinem unteren Ende 8 offen und mündet hier in einen Umlenktopf 9, dessen Wandungen 10, 11 sich teilweise von dem unteren Ende 8 des Rohrs 4 abwärts, und teilweise von diesem unteren Ende 8 an aufwärts erstrecken. Die sich vom unteren Ende aus abwärts erstreckende Wandung 10 ist nach unten hin nach Art eines Konus oder eines Kegels eingezogen, und mündet an der tiefsten Stelle in einem Grobstaubaustritt 12.

Die obere Wandung 11 des Umlenktopfes 9 umschließt einen ringförmigen Strömungskanal 13, dessen innere Wandung 14 der untere Teil des Rohrs 4 ist, und daher die Kühlstrecke 3 auf einem Teil von deren Länge umschließt. Im Gegensatz zu der unteren Wandung 10 des Umlenktopfs 9 ist die obere Wandung 11 zylindrisch gestaltet und koaxial um die Kühlstrecke 3 herum angeordnet. Die Mündung 15 des ringförmigen Strömungskanals 13 befindet sich etwa in halber Höhe eines Abscheiders 16, welcher die Kühlstrecke 3 umgibt. Der Abscheider 16 besteht in an sich bekannter Weise aus einer Viel­ zahl hängend angeordneter, langgestreckter Filterelemente 17 in Gestalt von Filterschläuchen. Die Filterschläuche sind mit ihrem oberen offenen Ende in eine Trennplatte 18 eingesetzt, welche den Staubraum 19 des Abscheiders von dessen Reinluftraum 20 trennt. Oberhalb jedes Filterschlauches ist jeweils ein Injektor 21 angeordnet, über den sich ein kurzzeitiger Druckstoß in das Innere des Filterelementes zur Abreinigung des anhaftenden Staubes abgeben läßt. Zu diesem Zweck sind sämtliche Injektoren 21 über Ventile 22 an einen Druckgasspeicher angeschlossen.

Der Staubraum 19 ist nach unten hin mit kegelförmig oder konusförmig zulau­ fenden Wandungen 23 versehen, die in einem Feinstaubaustritt 24 münden. Die Gestaltung der Wandungen 10, 11, 23 ist beim Ausführungsbeispiel derart, daß der durch die Wandungen 10, 11 gebildete Grobabscheider sich innerhalb des Staubsammelraums des Abscheiders 16 befindet, und diesen durchragt, wobei Feinstaubaustritt 24 und Grobstaubaustritt 12 nebeneinander auf in et­ wa derselben Höhe angeordnet sind.

Die Kühlvorrichtung ist weitgehend rotationssymmetrisch gestaltet, wobei sich die Kühlstrecke 3 auf der Längsachse befindet. Sowohl der Umlenktopf 9 als auch die Filterelemente 17 sind koaxial bzw. gleichmäßig verteilt um die Kühlstrecke 3 herum angeordnet.

Im Betrieb gelangt das Heißgas mit den darin enthaltenen Staubpartikeln über den Heißgaseintritt 2 in die Kühlstrecke 3. Über die Düsen 5 wird mittels Zer­ stäubergas verteilte Kühlflüssigkeit fein in die Kühlstrecke versprüht, so daß der Kühlprozeß durch Verdampfung der Kühlflüssigkeit entlang der Kühl­ strecke 3 erfolgen kann. Die Länge der Kühlstrecke 3 ergibt sich aus der Ge­ schwindigkeit des Verdampfungsprozesses. Am unteren Ende 8 der Kühl­ strecke 3 gelangt der abgekühlte Gasstrom in den Umlenktopf 9. Hier erfolgt die Abscheidung der groben Feststoff- und Staubpartikel und der sonstigen Grobteile oder Schadpartikel wie z. B. Funken. Die Effektivität der Grobabscheidung wird durch die Eintauchtiefe der Kühlstrecke 3 in den Umlenktopf 9 sowie durch die geometrischen Abmessungen der einzelnen Teile beeinflußt.

Die umgelenkte Gasströmung gelangt entlang des ringförmigen Strömungska­ nals 13 nach oben, und verteilt sich nach Verlassen der Mündung 15 gleich­ mäßig in den Abscheider 16. Hier erfolgt die Abscheidung der Staubpartikel auf den Außenflächen der Filterelemente 17. Der angesammelte Staub wird in periodischen Zeitabständen durch die von den Injektoren 21 und weiteren Ab­ reinigungseinrichtungen erzeugten Druckgasimpulse von den Filterelementen 17 abgetrennt, und durch den Feinstaubaustritt 24 aus dem Abscheider 16 ausgetragen. Das gekühlte und gereinigte Gas gelangt über den Reinluftraum 20 zu einem Gasaustritt 25, und von dort in die Atmosphäre.

Die Abscheidung kann durch Zugabe geeigneter Additive beeinflußt werden. Solche Additive können zur Schadstoffreduzierung beitragen, und ferner die Filtrationseigenschaften verbessern. Abhängig von dem gewählten Additiv er­ gibt sich ferner eine Verbesserung der Filterschlauchabreinigung, eine Reduzie­ rung von Verklebungen oder Anbackungen an den Filterelementen oder an den Gehäuseteilen.

Bezugszeichenliste

1

Staubpartikel

2

Heißgaseintritt

3

Kühlstrecke

4

Rohr

5

Düse

6

Wasserleitung bzw. Kühlflüssigkeits-Zuleitung

7

Leitung für Zerstäubergas

8

unteres Ende der Kühlstrecke

9

Umlenktopf

10

Wandung

11

Wandung

12

Grobstaubaustritt

13

ringförmiger Strömungskanal

14

innere Wandung

15

Mündung

16

Abscheider

17

Filterelement

18

Trennplatte

19

Staubraum

20

Reinluftraum

21

Injektor

22

Ventil mit Druckgasspeicher

23

Wandung

24

Feinstaubaustritt

25

Gasaustritt

Claims (9)

1. Kühlvorrichtung nach dem Verdunstungsprinzip für heiße, staubhaltige Gase, mit einem Heißgaseintritt (2), einer mit Düsen (5) zur Abgabe einer Verdunstungsflüssigkeit in die heiße Gasströmung versehenen Kühlstrecke (3), sowie mit einem der Kühlstrecke (3) nachgeschalteten Abscheider (16) für die in der Gasströmung verteilten Staubpartikel (1), wobei Umlenkmittel (9, 10, 11) vorhanden sind, welche die Gasströmung vor Erreichen des Abscheiders (16) in eine Richtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in der Kühlstrecke (3) umlenken, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (16) mit einer Vielzahl im wesentlichen textiler Filterelemente (17) versehen ist, die um die Kühlstrecke (3) herum angeordnet sind, und daß die Umlenkmittel durch die Wandungen (10, 11) eines zusätzlichen Grobabscheiders zum Abscheiden fester Staub- und Schadpartikel gebildet werden.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Grobabscheider in Verlängerung und unterhalb der vertikal ausgerichteten Kühlstrecke (3) befindet.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobabscheider nach unten hin konus- oder kegelförmig mit einem Grobstaubaustritt (12) an der tiefsten Stelle gestaltet ist.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch getrennte Staubaustritte (24, 12) für Abscheider (16) und Grobabscheider.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (10, 11) des Grobabscheiders nach oben verlängert sind und dort die äußere Wandung eines ringförmigen Strömungskanals (13) bilden, dessen innere Wandung (14) die Kühlstrecke (3) auf einem Teil von deren Länge umschließt.

6. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die umgelenkte Gasströmung in einen Strömungskanal (13) gelangt, der in etwa auf halber Höhe der langgestreckten Filterele­ mente (17) in den Abscheider (16) mündet.

7. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abscheider (16) durch die Filterelemente (17) in einen Staubraum (19) und einen Reinluftraum (20) unterteilt ist, und daß die Kühlstrecke (3) den Reinluftraum (20) sowie zumindest einen Teil des Staubraums (19) durchragt.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Düsen (5) versehene Abschnitt der Kühlstrecke (3) aus dem Ab­ scheider (16) herausragt.

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kühlstrecke (3) parallel zu den langgestreckten Filterelementen (17) angeordnet ist, und daß die Filterelemente (17) gleichmäßig um die Kühlstrecke (3) herum verteilt sind.