DE2335339B2 - Vorrichtung zum Beseitigen bzw. Abscheiden von Staub- und Dunstteilchen aus einem Gas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beseitigen bzw. Abscheiden von Staub- und Dunstteilchen aus einem Gas, insbesondere aus verunreinigter Luft, mit einem durch zwei Seitenwände abgeschlossenen, als Hohlzylinder ausgebildeten Gehäuse, das an einer Seite einen Einlaß für das zu behandelnde Gas sowie eine Wasserdüse und ggf. ein Dampfrohr und an der anderen Seite einen Auslaß für das behandelte Gas aufweist, und in dem sich ein Rotor frei dreht.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 15 737) ist innerhalb eines Spiralgehäuses ein Rotor vorgesehen, der durch seitliche scheibenförmige Begrenzungen und etwa radiale Trennwände gebildete Behandlungskammern längs des Umfangs aufweist. In den Behandlungskammern sind kurze sich etwa in radialer Richtung erstreckende Beschleunigungsschaufeln vorgesehen. Das zu behandelnde Gas wird bei schneller Rotation des Rotors dem Zentrum des Rotors zugeführt und gleichzeitig an dieser Stelle Flüssigkeit eingesprüht. Es wird durch die kurzen Beschleunigungsschaufeln zusammen mit der eingesprühten Flüssigkeit auf die Umfangsgeschwindigkeit der Behandlungskammern gebracht und hierdurch auf die fein verteilten Flüssigkeitströpfchen sowie die niederzuschlagenden Staub- und Nebelpartikel eine sehr hohe Zentrifugalgeschwindigkeit ausgeübt, die zu einer Agglomeration und zu einem Niederschlag der Verunreinigungen und Störstoffe führt. Die Gase verlassen die Behandlungskammern an ihrem Umfang mit hoher Geschwindigkeit und treten in das sie umgebende Spiralgehäuse ein, wo die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Gase in statische Pressung ähnlich wie bei einem Gebläse umgewandelt wird.

Bei der bekannten Vorrichtung ist die Behandlung auf den kurzen Wegabschnitt vom Eintritt bis zum Austritt in die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Beschleunigungskammern begrenzt und dieser Weg reicht in vielen Fällen nicht aus, um den gewünschten Reinigungsgrad des Gases zu erzielen. Da sich der Rotor

to schnell drehen muß, kann dessen Durchmesser und damit die Verweilzeit des Gases in den Behandlungskammern ebenfalls nicht in beliebiger Weise vergrößert werden.

Durch die DE-PS 197 392 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die es erlaubt, Flüssigkeiten und Gase oder Dämpfe in Wechselwirkung treten zu lassen. Zu diesem Zweck werden die Flüssigkeiten möglichst fein zerstäubt und in diesem Zustand mit dem Gas in Berührung gebracht. Das Zerstäuben erfolgt innerhalb eines einen frei drehenden Rotor enthaltenen Gehäuses, an dessen Innenwand längs des Umfangs mehrere sich in axialer Richtung erstreckende Pralleisten vorgesehen sind. Der Rotor weist mehrere sich etwa radial erstreckende Flügel auf, deren Außenkanten bis in die Nähe der Pralleisten reichen. Bei sich drehendem Rotor werden die zentrifugierten Gase durch die Pralleisten an ihrer normalen Bewegung gehindert und hierdurch eine Stoßwirkung auf sie ausgeübt, welche dio Flüssigkeit trifft und zerstäubt und gegen den nächstfolgenden

jo Flügel spritzt. Die bekannte Vorrichtung dient somit dazu, durch fortwährendes Hin- und Hertreiben von

• Flüssigkeitsteilchen in einem sich rotierenden Gas die gewünschte Wechselwirkung mit diesem hervorzurufen.

Durch die DE-PS 3 45 233 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entfernen von Feuchtigkeit aus Gasen oder Dämpfen und zum Erhitzen von Gasen und Dämpfen bekanntgeworden. Diese eignen sich auch zum Ausscheiden von in Gasen oder Dämpfen enthaltenen Bestandteilen. Das zu reinigende Gas wird in diesem Fall in einer Düse expandiert und strömt in einem mit einer Ableitung für die ausgeschiedene Flüssigkeit versehenen Kanal weiter, der so ausgebildet ist, daß eine Trennung der gas- und dampfförmigen Teile von den flüssigen Teilen stattfindet. Auch hier ist die Behandlungsstrecke verhältnismäßig kurz, so daß oft nicht der gewünschte Reinigungsgrad erzielt werden kann.

Ein Aussondern von Verunreinigungen in Molekülgröße, d. h. einer Größe von weniger als 0,01 μ, wie von Schwefeloxiden, Stickstoffoxiden und anderen schädlichen Komponenten, die in schädlichen organischen und anorganischen Gasen oder Abgasen enthalten sind, ist weder mit Zyklonabscheidern, Elektrofiltern noch mit den weiter oben beschriebenen Geräten möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszubilden, daß mit ihr Verunreinigungen im Bereich von molekularer Größe von etwa 0,001 μ bis zu einer Korngröße von etwa 1300 μ mit hohem Reinigungsgrad beseitigt werden können.

Die Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungemäßen Vorrichtung kann gesättigter Wasserdampf als Medium zum Sammeln bzw. Abscheiden der Verunreinigungen benutzt werden, indem man Wasserdampfmoleküle, die die Verunreini-

gung als Kern enthalten, wachsen IaQt. Außerdem ist es möglich, gekühltes Wasser als Sammlermedium zu verwenden, um Verunreinigungen von Korngröße auszusondern. Es können damit Verunreinigungen sowohl von molekularer Größe, wie Scbwefeldioxide, Stickstoffoxide und Kohlenmonoxid, die im geruchsbehafteten oder schädlichen Gas enthalten sind, als auch in Korngröße, wie Staub und Ruß, eliminiert werden. Die Absonderung erfolgt mit sehr hohem Wirkungsgrad. Wird als Sammelmedium gesättigter Wasserdampf bei hoher Temperatur oder gekühltes Wasser verwendet, dann wird auf dieses und die verschmutzte Luft durch die Vorrichtung eine Rühr- und Vibrationsbewegung großer Amplitude ausgeübt, wodurch die Verunreinigung aufgelöst und gesammelt wird. Die Vibrationsbewegung ist durch die besondere Ausbildung des Rotors in Verbindung mit den gitterförmig angeordneten Kammern stärker und damit wirkungsvoller als bei bekannten Vorrichtungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem außerordentlich einfach im Aufbau und hat sehr geringe Betriebskosten.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei F i g. näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die das Prinzip der erfindungemäßen Vorrichtung veranschaulicht,

F i g. 2 teilweise im Schnitt einen Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 3 teilweise im Schnitt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Wie aus den F i g. ersichtlich, ist an den Seiten eines Gestelles 22 ein als Hohlzylinder ausgebildetes ortsfestes Gehäuse 9 angebracht, dessen Seitenwinde abgeschlossen sind. Längs des gesamten inneren Umfangs des Gehäuses 9 sind im Abstand 23 von d' ^stni konzentrisch zwei gitterförmige Zylinder IJ und 11 angeordnet. Die beiden Zylinder sind im geeigneten radialen Abstand durch Widerstandsplatten 30 miteinander verbunden, die in Richtung einer Drehströmung eines weiter unten erläuterten Rotors 2 geneigt sind. Durch die Widerstandsplatten 30 werden zwischen den beiden Zylindern 10 und 11 mehrere gitterförmige Kammern 29 gebildet.

Auf einer Seite des Gehäuses 9 ist ein mit einem Einlaßrohr 19 verbundener Einlaß 18 für verunreinigte Luft vorgesehen, während auf der anderen Seite ein mit einem Auslaßrohr 21 verbundener Auslaß 20 für reine Luft vorhanden ist. Dem Einlaß 18 ist ein Dampfrohr 28 zugeordnet, um dem Gehäuse 9 heißen Wasserdampf zuzuführen. Unterhalb des Gehäuses 9 befindet sich ein Gefäß 15 zum Speichern von zusammen mit den im Gehäuse gesammelten Verunreinigungen abgeführtem Wasser.

Das im Gefäß 15 befindliche Wasser wird gefiltert und mittels einer Wasserpumpe 14 über eine Leitung 13 einer Düse 12 zugeführt, bzw. es wird durch diese in der Nähe des Einlasses 18 für die verschmutzte Luft in das Gehäuse ragende Düse 12 Kühlwasser eingesprüht. Am Boden des Gehäuses ist ein Abfluß 17 vorgesehen, durch den das Wasser, welches Verunreinigungen angesammelt hat, über ein Abflußrohr 24 in das Gefäß 15 abfließt.

Innerhalb des Gehäuses 9 ist ein aus Platten aufgebauter Rotor 2 vorgesehen, der die Form eines polygonalen Zylinders hat. An beiden Seiten des Rotors 2 steht eine Welle 1 vor, die durch die beiden Seitenwände des Gehäuses 9 hindurchgreift und durch Lager 4 getragen wird, die in dem Gestell 22 befestigt sind. Auf einem Wellenends ist eine Riemenscheibe 6 angebracht, die durch einen Riemen 5 mit einer weiteren Riemenscheibe 7 des Motors 8 in Verbindung steht.

Wie bereits erwähnt, weist der Rotor 2 eine polygonale Gestalt mit mehreren Scheiteln (bei der Ausführungsform sind es vier) auf, und der innerhalb des als Zylinder ausgebildeten Gehäuses befindliche innere gitterförmige Zylinder 10 und die Scheitelbereiche des Rotors 2 kommen sich ohne gegenseitige Berührung nahe. Zwischen der Rotoroberfläche und der Zylinderinnenfläche sind so eine Anzahl von Kammern mit kreissegmentförmigem Querschnitt gebildet.

Jeder Scheitelbereich des Rotors 2 ist mit siner druckaufnehmenden Platte 26 versehen, die in Drehrichtung längs der Kantenlänge vorsteht Die druckaufnehmende Platte ist dann nützlich, wenn gekühltes Wasser als Sammel- bzw. Abscheidungsmedium verwendet wird. Jede Platte 26 ist dann an mehreren Punkten in Längsrichtung unterteilt, und dort ist jeweils ein Flügel 3, der schräg gegen die Oberfläche des Rotors 2 nach innen gebogen ist, angebracht. In der Platte 26 ist in der Nähe des hinteren Teils 27 des Flügels 3 ein Loch 25 für die Freigabe von Wasser vorgesehen.

Es wird nun die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Der Rotor 2 von polygonaler Gestalt wird durch einen Motor 8 in Pfeilrichtung gedreht. Durch die Drehung innerhalb des Gehäuses 9 wird ein zentrifugaler Luftdruck erzeugt. Die Luft wird plötzlich in die gitterförmigen Kammern 29, die durch die beiden gitterförmigen Zylinder 10 und 11 und die

iü Widerstandsplatten 30, welche die Zylinder verbinden, gebildet werden, gestoßen und zusammengedrückt. Infolge des Druckunterschieds des Mediums am vorderen und am hinteren Teil der Kantenlinie des Rotors wird das Medium beim Passieren der Kanteniinie des Rotors zusammengedrückt und dann plötzlich entspannt. So wird durch wiederholtes Komprimieren und Entspannen des gasförmigen, strömenden Mediums im Gehäuse 9 in dem Medium eine starke Vibration erzeugt. Da die Vibration des Mediums keine Auswir-

4U kung auf das Ansaugen und Ausströmen am Einlaßrohr 19 bzw. am Auslaßrohr 21 hat, kann die Zuführung des verunreinigten Gases durch ein Gebläse oder einen Ventilator erfolgen.

Die dem Gehäuse 9 aus einer Abgasleitung einer Fabrikanlage über den Einlaß 18 zugeführte Abluft, welche Verunreinigungen enthält, wird durch den über das Dampfrohr 28 eingeführten Wasserdampf befeuchtet. Der sich im gesättigten Zustand befindende Wasserdampf füllt das Gehäuse. Infolge Drehung des Rotors 2 werden der gesättigte Wasserdampf und die verunreinigte Luft umgewälzt und gemischt. Wenn in diesem Zustand durch die Düse 12 gekühltes Wasser in das Gehäuse gesprüht wird, nimmt die Temperatur des Wasserdampfes, welcher die Verunreinigungen umschließt, ab und erreicht schließlich den Taupunkt. In diesem Augenblick kondensiert der Dampf zu Nebel, der aus Tröpfchen gebildet wird, welche die Verunreinigungen als Keim enthalten.
So können die Verunreinigungen durch Nebel als Sammelmedium gesammelt bzw. abgesondert werden.

Der so gebildete Nebel hat eine so geringe Masse, daß er nicht durch Zentrifugalabscheidung mittels des Rotors 2 gesammelt werden kann. Um ihn zu sammeln, mu3 die Teilchenmasse des Nebels durch Kontaktaggregation vergrößert werden. Durch die wiederholte große Luftdruckänderung und durch die Vibration der Strömung mit kurzer Periode werden die Nebeltröpfchen in Flüssigkeitstropfen überführt. Die die

Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitstropfen werden dann durch die Zentrifugalkraft des Rotors durch die gitterförmige Kammer 29 hindurchgeschleudert und kommen mit der Gehäusewand in Berührung. Sodann fließen sie durch den Spalt 23 und gelangen durch den Abfluß 17 und das Abflußrohr 24 in das Gefäß 15.

Auf diese Weise können unter Verwendung von Wasserdampf als Sammelmedium Verunreinigungen bis zur Molekülgröße entfernt werden. Falls nicht genug Wasserdampf erhältlich ist, können Verunreinigungen in Korngröße lediglich durch Verwendung von gekühltem Wasser als Sammelmedium entfernt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn an den Kanten des Rotors 2 druckaufnehmende Platten 26 vorgesehen sind.

Im folgenden wird die Arbeitsweise für diesen Fall beschrieben.

Es wird das Gehäuse 9 wenigstens bis zur Hälfte seines Volumens gekühltes Wasser gegossen und außerdem verschmutzte Luft in das Gehäuse eingeleitet. Sodann wird der Rotor 2 angetrieben. Hierdurch wird die angesammelte Flüssigkeit in Bewegung und in Schwingungen versetzt, wodurch sie mit der verschmutzten Luft vermischt wird. Die die Verunreinigungen enthaltende Luft bildet durch das Zusammenpressen bei der gegenseitigen Einwirkung der am hinteren Teil 27 der druckaufnehmenden Platte 26 während der Drehung des Rotors aufgeschöpften Wasserschicht und der durch die Düse 12 eingesprühten Wasserschicht Bläschen und hierbei werden Verunreinigungen von Korngröße in das Wasser übertragen bzw. schädliche Gase im Wasser gelöst. In diesem Fall wird durch die Anordnung des Loches 25 an einer Seite der druckaufnehmenden Platten 26 und den schräg befestigten Flügel 3 an der anderen Seite Wasser, das sich am hinteren Teil 27 ansammelt, gefördert.

Auf diese Weise werden die Verunreinigungen durch Mischen von Wasser als Sammelmedium mit der Abluft

to durch Verwirbeln und Vibration aufgenommen bzw. gelöst und gesammelt bzw. angereichert, so daß die durch das Auslaßrohr austretende Luft um etwa 90 bis 100 Prozent gereinigt ist.

Wie Versuche zeigten, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur Verunreinigungen in Korngröße, sondern auch Verunreinigungen molekularer Größe, wie Gerüche, beseitigt werden, die mit anderen bekannten Vorrichtungen nicht ausgeschieden werden können. Der Anwendungebereich ist also gegenüber bekannten Vorrichtungen beträchtlich größer.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist einfach und kompakt, so daß der Platzbedarf klein ist und und die Wartungs- und Betriebskosten niedrig sind.

Um noch ein besseres Ergebnis zu erhalten, können mehrere Vorrichtungen hintereinander angeordnet werden, so daß das Abgas in mehreren Stufen gereinigt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beseitigen bzw. Abscheiden von Staub- und Dunstteilchen aus einem Gas, insbesondere aus verunreinigter Luft, mit einem durch zwei Seitenwände abgeschlossenen, als Hohlzylinder ausgebildeten Gehäuse, das an einer Seite einen Einlaß für das zu behandelnde Gas sowie eine Wasserdüse und ggf. ein Dampfrohr und an der anderen Seite einen Auslaß für das behandelte Gas aufweist, und in dem sich ein Rotor frei dreht, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Innenwand des Gehäuses (9) und im Abstand (23) von dieser in gitterförmiger Anordnung ortsfeste Kammern (29) gebildet sind, und bis in die Nähe dieser Kammern die Kanten eines polygonal ausgebildeten Rotors (2) reichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längs der Innenseite des Gehäuses (9) befindlichen Kammern (29) aus zwei ringstabförmigen, konzentrisch zum Gehäuse (9) angeordneten Zylindern (10,11) bestehen, die durch längsgerichtete Widerstandsplatten (30) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich längs jeder Kantenlinie des Rotors (2) eine Platte (26) erstreckt, die in Drehrichtung des Rotors geneigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, insbesondere für den ausschließlichen Betrieb mit Waschflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (26) in Längsrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, an deren einem Ende ein Flügel (3) und ein Loch (25) angeordnet sind.