DE2431876A1

DE2431876A1 - Verfahren und einrichtung zur abscheidung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2431876A1
Application number: DE2431876A
Authority: DE
Inventors: Hans Heinz Dipl Ing Dr Danzer; Heinz Dipl Ing Loquenz
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2431876B2; JPS5070971A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus feuchten Gasen, insbesondere zur Reinigung von befeuchteten Gasen unter Einwirkung von Draliströmungen und eine Abscheideeinrichtung.
Zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen sind Zyklone bekann, die jedoch den Nachteil aufweisen, daß der abgeschiedene Flüssigkeitsfilm bei hoher Flüssigkeitsbeladung des Gases sich rasch verdickt und sich aus ihm, insbesondere in der Nähe der Abreißkanten, Tröpfchen lösen, die sich neuerlich mit dem Gasstrom mischen. Es ist ferner bekannt, einen Gasstrom zur Wasserabscheidung umzulenken oder denselben längs Leitflächen zu führen. Bei diesen Konstruktionen nimmt der Wasserabscheider einen großen Raum ein, sodaß die gesamte Anlage schwer untergebracht werden kann. Darüberhinaus ist der Abscheidegrad derartiger abscheider sehr stark von der berechneten Gasmenge abhängig, sodaß bei Schwankungen der Gasmenge auch der Abscheidegrad schwankt.
Die Erfindung vermeidet die angeführten Mängel durch Verminderung der in Richtung der Abreißkanten strömenden Flüssigkeitsmengen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß im Drallerzeuger für die Feinabscheidung eine Vorabscheidun-g stattfindet, wobei die Flüssigkeit über die Drallerzeugungsflächen in strömungstote Zonen geführt wird.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal erfolgt die Grobabscheidung der Flüssigkeitströpfchen längs gekrümmter Flächen q#uer zur Einströmungsrichtung und die anschließende Feinreinigung längs einer den Drallerzeuger umhüllenden Wandung, an welcher die Drallströmung vorbeigeführt wird. Insbesondere sind zur Unterstützung der Flieh- und/oder Schwerkraft Magnetfelder für magnetische Verunreinigungen, wie z.B. Stäube aus Stahlwerke öfen vorgesehen. Gemäß einem weiteren wesentlichen Erfindungsmerkmal wird der Gasstrom vor seinem #intritt in den Drallerzeuger durch einen Querschnittsübergang des Strömungskanales, insbesondere während eines geraden Strömungskanalabschnittes in eine wasserreiche, vorzugsweise der ersten Querschnittsform weitgehend ähnliche, und eine wasserarme Zone geteilt und die Flüssigkeit der wasserreichen Zone in einem Großabscheider abgeschieden sowie werden anschließend beide Zonen vereint über Drallerzeugungsflächen einer Wasserabscheidestufe zugeführt. Insbesondere wird im Querschnittsübergang eine Rechteckströinung in eine Kreisströmung umgewandelt, wobei durch Trägheitseinflüsse eine Trennung in eine wasserreiche-, rechteckige und eine wasserarme, ringförmige Zone durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung zur Durchfiilirung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Befeuchtungseinrichtung, wie z.B. Naßwäscher in einem geradlinig verlaufenden Strömungskanal ein Querschnittsübergang von einem rechteckigen Einlaufkanal zu einem Rundkanal angeordnet ist, und daß der an den Querschnittsübergang anschließende, insbesondere rotationssymetrisclie,Wasserabscheider in Richtung des einströmenden Gasstromes zentral eine Falle für den mit Wassertröpfchen angereicherten Gasstrom und um diesen ein Feinab scheider für den wasserarmen und den bereits zentral grobentwässerten Gasstrom angeordnet ist. Insbesondere ist in einem rotationssymetrischen Behälter mit zwei vertikalen Anschlüssen ein Strömungsteiler für das aus der vertikalen Richtung einströmende Gas vorgesehen, und weist der Behälter an seiner Unterseite einen freien Flüssigkeitsablauf und einen Wasserraum für die abgeschiedene Flüssigkeit auf.
Die Erfindung ist in den Fig.1 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt.
Fig.1 zeigt einen Flüssigkeitsabscheider im Aufriß.
Fig.2 zeigt einen Schnitt längs der Schnittlinie II in Fig.1.
Fig.3 zeigt eine Einrichtung zum Trennen eines Gasstromes in einen flüssigkeitsarmen und einen flüssigkeitsreichen Teilstrom vor dem Eintritt in den Wasserabscheider.
Fig.4 zeigt eine Konstruktionsvariante zu Fig.3.
Fig.5 zeigt einen Wasserabscheider mit einem Grob- und einem Feinwasserabscheider.
In Fig.1 ist eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung für Gase dargestellt, die einen in einem rotationssymmetrischen Behälter 20 angeordneten Strömungsteiler 12 wnfaßt. Der Behälter 20 weist einen Einlaufteil 2 und ein Austrittsrohr 22 für das Gas auf, welches durch diese Teile entgegen der Richtung der Schwerkraft geführt ist. Der Strömungsteiler 12 weist mehrere gekrümmte Schaufeln 7 auf, längs welchen das zu reinigende Gas geführt wird, wobei die mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen sich auf diesen absetzen und durch den Gasstrom in eine Entwässerungsrinne bzw. Taschen 23 und von dort in ein Strömungstotgebiet gedrängt werden, wo sie ungestört abtropfen können.
Durch die ständige Abfuhr der abgesetzten Flüssigkeitströ:pfchen in das Strömungstotgebiet kann sich der sich bildende Flüssigkeitsfilm nicht verstärken und damit nicht vom Gasstrom abgelöst und mitgerissen werden. Unterhalb der Schaufeln 7 ist ein Wasserraum 10 in Form eines Sumpfes vorgesehen, in welchen die abgeschiedene Flüssigkeit durch das Strömungstotgebiet tropft.
Die abgeschiedene Flüssigkeit kann im Wasserraum 10 geklärt werden und wird durch den Entnahmestutzen 28 abgeführt. In den meisten Fällen kann die abgeschiedene Flüssigkeit wieder einem Naßwäscher zur Gasreinigung zugeführt werden.
Bei größeren Flüssigkeitsabscheideeinrichtungen weist der Strömungsteiler 12, wie in Fig.1 dargestellt, in mehreren untereinander parallelen Ebenen Umlenkbleche 24 auf, sodaß das Gas bei seiner Umlenkung in mehrere Teilströme 25, 26 zerlegt wird.
Der Strömungsteiler 12 wird nach oben durch eine kegelförmige Platte 29 begrenzt, die, wie Fig.5 später zeigt, als Falle zur Grobwasserabscheidung ausgebildet werden kann, und die eine Umlenkung des vorgereinigten Rohgases nach unten bewirkt, sodaß die Abscheidung im Feinabscheider günstig beeinflußt wird. Die Strömungsrichtung in der Abscheideeinrichtung ist durch den Pfeil 19 gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich infolge ihrer geringen Bauhöhe nicht nur nach Naßwäschern, die durch die Befeuchtungseinrichtung 27 angedeutet sind, sondern auch in Waschkolonnen oder auch in/nach Dampftrommeln in Dampferzeugern als Dampftrockner verwenden.
In Fig.2 ist ein Schnitt längs der Schnittlinie II in Fig.1 dargestellt. Ellen erkennt die Krümmung der Schaufeln 7, durch welche die Gasströnung ihren Drall erhalt. Dieser Drall wird in der nachfolgenden Feinabscheidung längs der Wandung des Behälters 20 ausgenützt.
Fig.3 zeigt einen geradlinigen Strömungskanal 1, wie er z.B.
zwischen einem Naßwäscher und einem Wasserabscheider verwendet werden kann, bei dem der Gasstrom durch einen rechteckigen Einlaufkanal 2 herangeführt und durch einen Rundkanal 3 abgeführt wird. Infolge der Trägheit der Flüssigkeitströpfchen strömen dieselben längs der alten Strömungskanalform auch im neuen, kreisförmigen Strömungskanal 3 weiter, sodaß eine Trennung in einen flüssigkeitsarmen Teilstrom 14 und einen flüssigkeitsreichen Teilstrom 15 erfolgt. Der flüssigkeitsramre Teilstrom hat dabei die Querschnittsform eines doppelten Kreissegmentes.
In Fig.4 ist ein ähnlicher Querschnittsübergang wie in Fig.3 zwischen zwei rechteckigen Strömungsquerschnitten 16 und 17 dargestellt, wobei sowohl die flüssigkeitsarmen Teilströme 14 als auch der fltissigkeitsreiche Teilstrom 15 rechteckige Querschnitte aufweisen.
In Fig.5 ist eine Wasserabscheideeinrichtung dargestellt, bei der die aus dem Naßwäscher ausströmenden feuchten Gase durch den rechteckigen Einlaufkanal 2 herangeführt werden, an welchen sich ein Querschnittsübergang 18 anschließt, wobei die Kanalform, ähnlich wie in Fig.1, in einen Rundkanal 3 übergeführt wird. Der zentrale flüssigkeitsreiche Teilstrom 15 wird durch einen prismatischen Strömungsteiler 12 aus der lotrechten Linie in die Falle 5 abgedrängt, sodaß die Flüssigkeitströnf ehen in möglichst konzentrierter Form in die Falle 5 eingebracht werden, von wo sie durch die Ableitungskanäle 11 wieder abgeführt werden. Infolge des Staudruckes dringt das Gas kaum in die Falle 5 ein und wird vielmehr seitlich längs der Pfeile 19 abgedrängt, wo es längs Schaufeln 7 strömt, die gekrümmt sein können, sodaß der austretende Gasstrom einen Drall aufweist. Die Schaufeln 7 sind hohl ausgebildet und tragen zumindestens zum Teil in ihrem Inneren Ableitungskanäle 11 für das in der Falle 5 abgeschiedene Wasser.
Die Schaufeln 7 bilden einen Feinabscheider, wobei sie vom Strömungsgebiet 8 in ein strömungstotes Gebiet 9, insbesondere bis in den Wasserraum 10, reichen, sodaß das abgeschiedene Wasser längs der Schaufeln aus dem Strömungsgebiet abgeleitet werden kann. Der rotationssymmetrisch ausgebildete Feinwasserabscheider vereinigt die im Querschnittsübergang 18 getrennten Gasströme 14 und 15, wobei dem Gasstrom 15 der größte Teil seiner Flüssigkeitströpfchen in einem Grobwasserabscheider, der in der speziellen Ausführungsform als Falle 5 mit rechteckigem Eintrittsschlitz 13 ausgebildet ist, entnommen wird.
Durch die Trennung des Gasstromes in einen flüssigkeit sr eichen und einen flüssigkeitsarmen Teilstrom wird dem Grobwasserabscheider immer ein flüssigkeitsreiches Gemisch zugeführt, sodaß es zu keiner Überlastung des als Feinabscheider ausgebildeten Drallabscheiders kommt und die abgeschiedenen Tröpfchen nicht durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit vom Gas mitgerissen werden. Dem Feinabscheider wird ein vorgereinigtes Gas zugeführt, sodaß hier vonvornherein die Flüssigkeitszufuhr#beschränkt wird. In vorteilhafter Weise lassen sich Grob- und Feinabscheider ineinander verschachteln, sodaß das Volumen der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung kleiner als bei vergleichbaren bekannten Ausführungen gehalten werden kann.
Der Querschnittsübergang, der praktisch bereits eine grobe Trennung des Wassers vom Gasstrom bewirkt, erfolgt ohne wesentliche Zusatzkosten und erlaubt somit eine kostensparende Konstruktion. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Querschnittsübergang mit etwa flächengleichen Querschnitten erfolgt, sodaß sich die Widerstands ziffer im Strömungskanal kaum ändert und daher auch der Druckverlust im Strömungskanal niedrig gehalten werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus feuchten Gasen, insbesondere zur Reinigung von befeuchteten Gasen unter Einwirkung von Draliströmungen, dadurch gekennzeichnet, daß im Drallerzeuger für die Feinabscheidung eine Vorabscheidung stattfindet, wobei die Flüssigkeit über die Drallerzeugungsflächen in strömungstote Zonen geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobabscheidung der Flüssigkeitströpfchen längs gekrümmter Flächen quer zur Einströmungsrichtung und die anschließende Feinreinigung längs einer den Drallerzeuger umhüllenden Wandung erfolgt, an welcher die Drallströmung vorbeigeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Flieh- und/oder Schwerkraft Magnetfelder für magnetische Verunreinigungen, wie z.B. Stäube aus Stahlwerksöfen, vorgesehen sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchten Gase vor ihrer Trocknung aus der vertikalen Richtung in die horizontale Richtung und nach ihrer Grobabscheidung wieder in die vertikale Richtung umgelenkt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase vor und nach ihrer Umlenkung entgegen der Richtung der Schwerkraft geführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grobabscheideeinrichtung eine Umlenkung des Gasstromes um mehr als 900, z.B. 1050, erfolgt und in der anschließenden Feinabscheide einrichtung eine weitere Umlenkung um vorzugsweise denselben Winkel erfolgt, sodaß die Richtung der abströmenden Gase in derselben Richtung wie die der einströmenden Gase erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Drallerzeuger mindestens ein ringförmiger und ein zentraler Teilstrom erzeugt wird, der aus der Vertikalen zum Feinabscheider umgelenkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom vor seinem Eintritt. in den Drallerzeuger durch einen Querschnittsübergang des Strömungskanales, insbesondere während eines geraden Strömungskanalabschnittes, in eine wasserreiche, vorzugsweise der ersten Querschnittsform weitgehend ähnliche, und eine wasserarme Zone geteilt wird und die Flüssigkeit der wasserreichen Zone in einem Grobwasserabscheider abgeschieden wird, sowie anschließend beide Zonen vereint über Drallerzeugungsflächen einer Wasserabscheidestufe zugeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnittsübergang eine Rechteckströmung in eine Kreisströmung umgewandelt wird, wobei durch Trägheitseinflüsse eine Trennung in eine wasserreiche,rechteckige und eine wasserarme, ringförmige Zone durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gek#ennzeichnet, daß der Querschnittsübergang mit etwa flächengleichen Querschnitten erfolgt und daß der Gasstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere mit mindestens 20 vsec. durch den Querschnittsübergang geführt wird.

11. Abscheideeinrichtung #ur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Befeuchtungseinrichtung (27), wie z.B. Naßwäscher, in einem geradlinig verlaufenden Strömungskanal (1) ein Querschnittsübergang von einem rechteckigen Einlaufkanal (2) zu einem Rundkanal (3) angeordnet ist und daß der an den Querschnittsübergang anschließende, insbesondere rotationssymetrische Wasserabscheider in Richtung des einströmenden Gasstromes zentral eine Falle (5) für den mit Wassertröpfchen angereicherten Gasstrom und um diesen ein Feinabscheider (6) fur den wasserarmen und den bereits zentral grobentwässerten Gasstrom angeordnet ist.

12. Abscheideeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rotationssymetrischen Behälter (20) mit zwei vertikalen Anschlüssen (2,22) ein Strömungsteiler (12) für das aus der vertikalen Richtung einströmende Gas vorgesehen ist, und an seiner Unterseite einen freien Flüssigkeitsablauf und einen Wasserraum (10) für die abgeschiedene Flüssigkeit aufweist.

13. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Feinabscheider (6) radial angeordnete, gekrümmt Schaufeln (7) aufweist, die vom Strömungsgebiet (8) bis in ein strömungstotes Gebiet (9), insbesondere bis in den Wasserraum (10) reichen.

14. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7) Kanäle (11) aufweisen, durch welche das in der Falle (5) abgeschiedene Wasser abgeführt wird.

15. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Falle (5) ein kegelförmiger oder prismatischer Strömungsteiler (12) angeordnet ist, der in der Strömung des mit Wassertröpfchen angereicherten Gasstromes angeordnet ist und den Gasstrom vom senkrechten Aufprall in die Falle (5) ablenkt, die Tröpfchen sammelt und in die Falle (5) führt.

16. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle (5) um den Strömungsteiler (12) angeordnete Schutze (13) aufweist.

17. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler (12), insbesondere in mehreren Schichten, Umlenkbleche (13) aufweist, an welchen Taschen (8) zur Ableitung von abgeschiedenen Flüssigkeitströpfchen angeordnet sind.

L e e r s e i t e