DE2224824A1 - Fluessigkeitsfilter zur abscheidung feinster schwebestoffe - Google Patents

Fluessigkeitsfilter zur abscheidung feinster schwebestoffe

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DE2224824A1
DE2224824A1 DE19722224824 DE2224824A DE2224824A1 DE 2224824 A1 DE2224824 A1 DE 2224824A1 DE 19722224824 DE19722224824 DE 19722224824 DE 2224824 A DE2224824 A DE 2224824A DE 2224824 A1 DE2224824 A1 DE 2224824A1
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Germany
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liquid
gas
grating
droplets
washing
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DE19722224824
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Joerg Baum
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Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
Original Assignee
Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D47/00Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06Spray cleaning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D47/00Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/10Venturi scrubbers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation Of Particles Using Liquids (AREA)

Description

  • Flüssigkeltsfilter zur Abscheidung feinster Schwebe stoffe Die Erfindung ist' ein durch fein unterteilte Flüssigkeit betriebenes Filter zur Abscheidung feinstteiliger Schwebstoffe aus Luft und anderen Gasen. Es ist bekannt, daß solche Filterschichten durch Zerteilung von quer zu einer Gasströmung eingedüsen dünnen Flüssigkeitsstrahlen erzeugt werden können, z.B.
  • indem sie auf den zu reinigenden Gasstrom hoher Geschwindigkeit (60 - 120 m/sek.) aufprallen und z.B. in einer Venturi-Kehle durchsetzen. Die Waschflüssigkeit kann hierbei unter kurzfristiger Überwindung ihrer Oberflächenspannung in feine Lamellen (Zellhäute oder Zellwände) aufgelöst werden, in denen die Schwebe stoffe aufgefangen werden. Die anschließende Rückbildung der Lamellen in Uröpfohen schließt die Verunreinigungen sicher ein, die sich auf den großen Oberflächen der Lamellen angeheftet hatten. Die Tröpfchen der Reinigungsflüssigkeit können anschließend, z.B. durch Fliehkraft, abgeschieden werden.
  • Dieses Verfahren hat sich vor allem zur Gas- oder Abgasreinigung bewährt, wenn hohe und höchste Schwebestoffkonzentrationen (10 - 200 g/Nm3) zu bewältigen sind. Dann lassen sich mit zweistufiger Arbeitsweise - Abscheidewirkungsgrade yon 99,5 bis 99,9 % erreichen. In solchen Fällen ist der relativ hohe Energieaufwand für die Zerteilung der Waschflüssigeit durch das Gas bei Druckverlusten von 750 - 1500 mm mit mit 2,5 - 5 Kilo-Watt-Stunde pro 1000 m³ Gas technisch gerechtfertigt.
  • Handelt es sich dagegen um Gase oder Abgase mit geringer Schwebestoffkonzentration (t,1 - 5 g/1#3), so ist der hohe spezifische Energieaufwand, also der kinetischen Energie -zur Wasserzerteilung, für die meist sehr großen strömenden Gasmengen wirtschaftlich nicht vertretbar. Die Erfindung geht daher einen anderen Weg zwecks Bildung einer Flüssigkeitsfilterschicht aus derartigen Lamellen (Zellhäuten).
  • In mehreren Techniken sind Rieselkühler hoch entwickelt worden, z.B. zur Milch- und Würzekühlung läßt man die flüssigkeit über die Oberfläche von Hetallformstücken laufen, auf denen sie sich von selbst in äußerst dünnen Häuten ausbreitet.
  • Hier setzt die Erfindung ein. die besteht darin, das zu reinigende Gas im Gleichstrom mit der Flüssigkeit durch einen Kanal zu führen. In diesem ist ein Spaltgitterwerk angeordnet. Die Reinigungsflüssigkeit wird unter hohem Druck auf dies Gitterwerk aufgesprüht. Auf diesen Oberflächen breitet sich die Flüssigkeit zu sehr gleichmäßigen dünnen Häuten aus. Diese Häute werden vom Druck des strömenden Gases ständig und gleichförmig auf ihrer Unterlage verschoben. Sie werden bis zu den Außenkanten des Gitterwerks weiterbewegt und in das zu reinigende Gas verblasen. In diesem bilden sie eine Filterschicht aus Flüssigkeitslamellen von der Höhe und Breite des gewählten Gitterwerks.
  • Die Filterschicht hat also eine beliebig wählbare Raumerfüllung in Querschnitt und Länge entsprechend dem åeweiligen freien Kanalraum.. Auf diese Weise entsteht eine mehrstufige Feinstwäsche. Zunächst werden gröbere Fremdteilcnen des im Gleichstrom strömenden Gases mittels der versprühten Tröpfchen ausgewaschen; anschließend durch. die innige Reibung längs der Spalten des Gitterwerks auf den Häuten, dann jedoch und sehr wesentlich in dem Flüssigkeitsfilter aus Lamellen, das sich im Kanal hinter dem Spaltgitterwerk bildet.
  • Es ist ganz bekannt, in Kanälen strömende Luft und andere Gase zur Befreiung von Fremdstoffen mit Flüssigkeitstropfen zu besprühen und diese Reinigungswirkung zu verbessern, indem die Tropfen Filter verschiedener Formgebung benetzen, die dann mit ihrer nassen Oberfläche eine zweite Reinigungsstufe bilden, von der der Feinschlamm herabrieselt.
  • Als neu und erfinderisch wird å jedoch betrachtet, planmäßig die Sprühbenetzung innerhalb eines Gitterwerks in gleichförmige Flüssigkeitshäute umzuformen, diese Häute ununterbrochen mittels des Strömungsdruckes aus den Sprühdüsen (und der Grenzströmung des zu reinigenden Gases) in Richtung auf die Außenkanten des Gitterwerkes zu verschieben und dabei in ein sich ständig erneuerndes freischwebendes Filter aus Flüssigkeitslwnellen vom wählbaren Querschnitt des Gitterwerks und einer ebenso wählbaren Tiefe bis zu einer Auffangschicht auszubilden.
  • Durch Aufprall hoch beschleunigter Flüssigkeitstropfen auf ein etwa senkrecht zum Gasstrom angeordnetes feinspaltiges Membrangitter werden also aus den Tropfen Lamellen erzeugt, während das zu reinigende Gas bei diesem Vorgang nur eine niedrige Geschwindigkeit (2 - 20 m/Sek) hat, so daß der gasseitige Druckverlust sehr gering ist und kein nennenswerter Widerstand überwunden werden muß. Der Energieaufwand ist dementsprechend niedrig.
  • Dies bezieht sich auch auf den sich letztlich anschließenden, die aus den Lamellen zurückgebildeten Feinstschlammteilchen aufnehmenden Tropfenabscheider, der vorzugsweise in Form fein verteilter Umlenkungskanäle mit geringem Strömungswiderstand ausgefu~hrt ist. Der gasseitige Gesamtdruckverlust beträgt dabei etwa 75 - 150 mm WS, was einem spezifischen Energieaufwänd von 0,25 bis 0,5 Watt-Stunde pro m3 etwa nur 1/10 gegenüber dem bekannten Venturi-Prinzip entspricht.
  • Die Energie zur Erzeugung der Flüssigkeitsfilterschicht wird bei diesem Verfahren in das Wasser gesteckt, d.h. die Waschflüssig keit wird in einer Düse zerteilt und die austretenden Flüssigkeitstropfen mit hoher Geschwindigkeit auf das feinspaltige Gitterwerk geschleudert. Der spezifische Energieaufwand beträgt bei Druckverlusten von 10 - 15 kg/cm2 etwa 0,4 - 0,6 Watt-Stunde/m3, oder Kilo-Watt-Stunde pro 1000 m3 Gas, während er bei dem bekannten Venturi-Verfahren sich auf 0,1 Watt-Stunde/m3 bei gleichem Wasser- zu-Gas-Verhältnis (1 l/m3) beläuft.
  • Insgesamt ergibt sich somit eine Verbesserung des spezifischen Energieaufwande s von Venturi-Szstem Flüssigkeitsfilter gasseitig 2,5 - 5,0 kW/1000 m3 Gas 0,25 - 0,5 kW/1000 m3 Gas wasserseitig 0,1 - 0,1 kl/1000 m3 Gas 0,4 - 0,6 kW/1000 m3 Gas 2,6 - 5,1 kW/1000 m3 Gas 0,65 - 1,1 kW/1000 m3 Gas d.h. eine Verminderung des spezifischen Energieaufwandes auf ein 1/4 - 1/5 gegenüber dem Venturi-Prinzip.
  • DAS neue Flüssigkeitsfilter ist in der Zeichnung als beispielsweise, aber bevorzugte Ausführung dargestellt: Figur 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt; Figur 2 ist eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilansicht; Figur 3 ist eine wiederum#vergrößerte Einzelheit.
  • Im einzelnen ergibt sich aus der Zeichnung der im folgenden beschriebene Aufbau und die anschließend erläuterte Wirkiings weise.
  • Das neue Filter besteht aus einem vorzugsweise quadratischen Kanal, an dessen Eingang (0) sich eine Düsenzone (1) befindet, in der die Waschflüssigkeit in Gasrichtung z.B. mit Hohl- oder Vollkegeldüsen (2) unter hohem Druck verdüst und die gebildeten Wassertröpfchen mit hoher Geschwindigkeit auf das sich anschließende Spaltgitter (5) geschleudert werden. Durch den heftigen Aufprall der ~#assertropfen auf die Gitterstäbe (4) werden diese zu Lamellen (Zellhäuten) zerteilt, die in dem Gitterwerk ein Flüssigkeitsfilter bilden, das in der Lage ist, feinste Schwebe stoffe aufzunehmen.
  • Die Schwebestoff-Abscheidung ist mit dem bekannten Vorgang in einer Venturi-Kehle mit Quereindüsung von Wasserstrahlen vergleichbar, wobei in den engen Spalten (5) zwischen den Gitterstäben eine intensive Mischung des die Schwebe stoffe enthaltenden Gases mit den fein zerteilten Lamellen stattfindet- und sich im anschließenden erweiternden Kanal (Diffusor) (6) die Zusammenballung (Agglomeration) der fein zerteilten Flüssigkeitsteilchen ergibt. Die gebildeten Flüssigkeitströpfchen fallen auf grund der Schwerkraft herab und sammeln sich im Auslauf (7) oder werden vom Gasstrom mitgetragen und werden in dem sich anschließenden Trö#fchenabscheider# (8) an den Umlenkungskanalen abgeschieden und sammeln sich ebenfalls im Auslauf (7), den sie über den Austrittsstutzen (-9) verlassen. Das Gas tritt aus dem Tropfenabscheider (8) in den fortgeführten Kanal, an den sich der Austrittsflansch (10) anschließt.
  • Entscheidend für die Funktion des Flüssigkeitsfilters ist die Bemessung des feinmaschigen Gitterwerkes und die Geschwindigkeit (kinetische Energie), Tropfengröße und Tropfenverteilung der Waschflüssigkeit sowie Abstand der Waschflüssigkeitsdüsen vom Gitterwerk.
  • Alle diese Größen lassen sich nach den jeweiligen technischen Bedingungen innerhalb eines weiten Bereiches auswählen und aufeinander abstimmen. Im besonderen kann der Diffusorteil (6), der an den Venturikehlen (5) beginnt und sich bis zur Vorderfront der Tropfenabscheider (8) fortsetzt, auch noch im Betrieb leicht und genau abgestimmt werden.

Claims (4)

  1. - Patentansprüche
    Verfahren zum Auswaschen submikroner Schwebe stoffe in geringer Konzentration aus Abgas- bzw. Abluftmengen, die durch einem mit Waschtlüssigkeit besprühten Kanal strömen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Spaltgitterwerk durch Aufprall hoch beschleunigter Wassertröpfchen eine gleichförmige Filterschicht aus Flüssigkeitslamellen erzeugt wird, die der Strömungsdruck ständig längs den Gitteroberflächen verschiebt und unter Bildung eines frei-schwebenden Filters aus Lamellenfetzen von den Oberflächen ablöst.
  2. 2.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zweckmäßig senkrecht angeordnete Gitterstäbe nach Art von Tragflügelprofilen und Abständen, die zwischen den Profilen venturi-artige Spalten mit einem Öffnungsverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10 bezogen auf den freibleibenden Kanalquerschnitt belassen.
  3. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine solche gleichmäßige Beaufschlagung der gesamten Oberfläche des Spaltgitterwerks durch die Flüssigkeitströpfchen und einer hohen Beschleunigung derart, daß sich ein freischwebendes Filter aus Flüssigkeitslamellen von den Venturikehlen (5) bis zur Front der Abscheider (8) ausbildet.
  4. 4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zone (6) jenseits des Gitterrostes (3-5), in der aus den feinsten Wasserteilchen einschließlich der aufgenommenen Schwebe stoffe geschlossene Tropfen gebildet werden und ausfallen können, der Rest der feinsten Tröpfchen in einen durch Umlenkungskanäle gebildeten Abscheider (8) für feinste Wassertröpfchen abgeschieden wird, 5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Betrieb bei einem flüssigkeitsseitigem Druckverlust von 10 bis 20 kg/cm2, einem Gitterwerk aus 3,2 mm starken Stäben und Spaltweiten von 0,4 bzw. 0 8 mm sowie einem Wasser-Gas-Verhältnis von 1 l/m3 Gas.
DE19722224824 1972-05-20 1972-05-20 Fluessigkeitsfilter zur abscheidung feinster schwebestoffe Pending DE2224824A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2481139A1 (fr) * 1980-04-28 1981-10-30 Ernoult Bernard Dispositif de " lavage " d'un gaz
WO1998001213A1 (en) * 1996-07-04 1998-01-15 Safe Road Ab Installation for cleaning gases, especially fire smoke gases
EP1236961A1 (de) * 2001-03-01 2002-09-04 Ulrich Dipl.-Ing. Klüe Flüssiglebensmittelkühlanlage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2481139A1 (fr) * 1980-04-28 1981-10-30 Ernoult Bernard Dispositif de " lavage " d'un gaz
WO1998001213A1 (en) * 1996-07-04 1998-01-15 Safe Road Ab Installation for cleaning gases, especially fire smoke gases
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