DE2513360A1 - Gichtgasreinigungsanlage - Google Patents

Description

• "Gichtgasreinigungsanlage" Die Erfindung beziet sich auf eine Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen mit Differenzdruckwaschvorrichtung, - wobei die Differenzdruckwaschvorrichtung zumindest einen in eine Gichtgasleitung eingebauten Ringspaltwascher mit Ringspaltkanal und darin axial verstellbarem Einbaukörper und in Strömungsrichtung des Gichtgasstromes vor dem Einbaukörper angeordneter Waschmitteldüse aufweist, der als Verstellglied in einen Regelkrei für die Druckregelung des Gichtgasdruckei an der Gicht des Druckhochofens einbezogen ist. - Ringspaltkanal bezeichnet im Rahmen der Erfindung nicht das vollständige, zumeist im ganzen kanalförmige Gehäuse des Ringspaltwaschers, sondern lediglich dasjenige Teilstück, in dem Gehäusewand und Einbaukörper den Ringspalt bilden. Im allgemeinen hat ein Ringspaltwascher einen Eintritt, dessen Durchmesser ebenso mit dem Durchmesser der Gichtgasleitung übereinstimmt, wie der Austritt des Ringspaltwaschers.
• Bei bekannten Gichtgasreinigungsanlagen der beschriebenen Gattung ist der Ringspaltwascher nach der herrschenden Lehre für Waschentstauber aufgebaut. Die Phasen der Waohentstaubung sind bekanntlich: Verschieben der Teilchen im staubhaltigen Gas zur Oberfläche der Flüssigkeit, die in Form von Tropfen oder eines Netzwerkes vorliegen kann, Abtrennen der Teilchen durch Ubergang in die Flüssigkeit, Abführen der Flüssigkeit mit den Staubteilchen aus dem Entstaubungsgebiet.
• Diese Grundlagen für die Waschentstaubung unterscheiden sich zunächst in der ersten Phase nicht von denen anderer Entstauber.
• Das Abtrennen der Teilchen durch Übergang in die Flüssigkeit erfolgt jedoch in besonderer Weise: Eine ausreichende Entstaubung läßt sich nur in Verbindung mit einer hohen Anströmungsgeschwindigkeit erreichen. Die Ringspaltwascher arbeiten dabei nach dem Venturiprinzip. Sie machen von der Tatsache Gebrauch, daß in einer Venturidüse Druck in Geschwindigkeit umgesetzt wird und folglich eine hohe Anströmgeschwindigkeit erreichbar ist. Diese herrscht im Bereich der Kehle des klassischen Ringspaltwaschers, wo die Flüssigkeit dispergiert wird. Es herrschen Gasgeschwindigkeiten im Bereich von 20 bis 120 m pro Sek. und mehr. So lassen sich Gesamtentstaubungsgrade von über 9S ß erreichen.
• Der bekannten Ringspaltwascher ist daher in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung allmählich verengt und der Einbaukörper ist mit einer angepaßten Verengung versehen, die mit dem Ringspaltkanal einen entsprechend im Durchmesser abnehmenden Ringspalt bildet. Die Verhältnisse liegen im allgemeinen so, daß bei heißen Gasen im Ringspaltwascher die Staubteilchen noch als Kondensationskerne funktionieren können. Das alles hat sich an sich bewährt, darüber hinaus kann ein Ringspaltwascher in einer Gichtgasreinigungsanlage ohne weiteres die angegebene zusätzliche Funktion als Verstellglied in einem Regelkreis für die Druckregelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens erfüllen. Bei Gichtgasreinigungsanlagen für Druckhochöfen, in denen der Gichtgasdruck von 3 atü auf beispielsweise 1,2 oder 1,1 ata reduziert werden muß, während große Gasmengen zu bewältigen sind, treten jedoch im Ringspaltwascher extrem hohe Geschwindigkeiten auf. Das kann zu Korrosionen und Erosionen führen und macht häufig den Einsatz besonderer Werkstoffe erforderlich. Darüber hinaus ist unter diesen Betriebsbedingungen der Regelbereich des als Verstellglied in einen Regelkreis einbezogenen Ringspaltwaschers nicht ausreichend, so daß der Druckabbau nicht einstufig, sondern mehrstufig vorgenommen werden muß. In diesem Zusammenhang gehört beispielsweise eine Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen (vergl.
• P 24 39 758.8-24 der Anmelderin), bestehend aus - in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung gesehen - an die Gicht des Druckhochofens angeschlossener Rohgasleitung, ggf. Grobabscheider, zumindest einem Vorwäscher, einstellbarem Differenzdruckwäscher und Tropfenabscheidevorrichtung mit Reingasabzug, wobei der Differenzdruck;iäacher als ausschließliches Verstellglied in eine Regeleinrichtung zur Konstandhaltung des an der Gicht des Druckhochofens herrschenden Gichtgasdruckes cingesetzt ist und aus zwei Ringspalwaschern besteht, wobei einer der Ringspaltwascher als Verstellglied des Regelkreises eingesetzt und dem anderen eine Expansionsturbine mit Generator nachgeschaltet ist. flicr sind die beiden Ringspaltwascher hintereinandergeschaltet und mit einer Bypaßleitung versehen, die in Strömungsrichtung hinter dem Ringspaltwascher abzweigt und an den Reingasabzug angeschlossen ist, während in der Bypaßleitung sich ein Steuerventil bzw. Regelventil und die Expansionsturbine befindet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Gichtgasreinigungsanlage zu schaffen, die sich durch große Regelbreite auszeichnet, und es daher im allgemeinen zuläßt, bei der Gichtgasreinigung für Druckhochöfen den Gichtgasdruck einstufig von beispielsweise 3 atü oder sogar mehr auf 1,2 oder 1,1 ata abzubauen.
• Die Erfindung betrifft eine Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen mit Differenzdruckwaschvorrichtung, wobei die Differnzdruckwaschvorrichtung zumindest einen in eine Gichtgasleitung eingebauten Ringspalt wäscher mit Ringspaltkanal und darin axial verstellbarem Einbaukörper und in Strömungsrichtung des Gichtgases vor dem Einbaukörper angeordneter Waschmitteldüse aufweist, welcher Ringspaltwascher als Verstellglied in einen Regelkreis für die Druckregelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens einbczogen ist.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Ringspaltkanal des Ringspaltwaschers in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung allmählich erweitert und der Einbaukörper mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist, die mit dem Ringspaltkanal einen entsprechend zunehmenden Ringspalt bildet. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Einbaukörper gegenüber dem Ringspaltkanal einen Regelfortsatz aufweist, der bei der Axialverstellung des Einbaukörper; unterschiedlich weit in den Ringspaltkanal eintaucht und die regelwirksame, in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung gemessene Länge des Ringspaltes verändert. Im allgemeinen wird man bei einer erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage mit einem Ringspaltwascher bzw. mit Ringspaltwaschern arbeiten, die einen im Querschnitt kreisförmigen Ringspaltkanal und einen kreisförmigen Einbaukörper auSweisen. Hier ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Ringspaltkanals kreiskegelförmig ausgeführt und der Einbaukörper im wesentlichen als Kegelstumpf gleichen Kegelwinkels gestaltet ist. Die Verhältnisse lassen sich im einzelnen weitgehend beliebig wählen und unterschiedlichen Druckhochöfen sowie Betriebsbedingungen anpassen. Zu einer Optimierung in bezug auf Gichtgasreinigung und in regeltechnischer Hinsicht kommt man dadurch, daß die Erweiterung des Hingspaltkanal;i so gewählt ist, daß die Gichtgasströmung im Ringspalt einen mit der Ringspaltlänge im wesentlichen linearen zunehmenden Druckverlust erfährt, - wobei der Druckverlust vorzugsweise so eingerichtet ist, daß die Gichtgasströmung den Ringspalt mit einer Austrittsgeschwindigkeit verläßt, die mit der Eintrittsgeschwindigkeit mehr oder weniger übereinstimmt. Sie kann in Grenzen größer oder kleiner als die Eintrittsgeschwindigkeit sein.
• Die Erfindung bricht mit der herrschenden Baulehre für die Gestaltung des Singspaltwa-ichers bei einer gattungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage. Zur herrschenden Baulehre gehört da Venturiprinzip und gehört folglich die aus dem Venturiprinzip resultierende Beschleunigung der Gichtgasströmung. Die Erweiterung des Rings paltkanals, die für die Erfindung l-zesentlich ist, steht dem Venturiprinzip entgegen und kann erfindungsgemäß bis zur Verzögerung der Gichtgasströmung geführt -erden. Au. dem Venturiwascher wird erfindungsgemäß gleichsam ein Diffursorwascher. Der dadurch bedingte Druckverlust führt zu ganz anderen Größen als sie bei einem klassischen Ringspaltwascher, der als Venturiwascher ausgeführt ist, erreicht werden können. Das bringt die angestrebte Regelbreite und macht es möglich, hinter einem Druckhochofen mit Hilfe einer erfindungegemäßen Gichtgasreinigungsanlage das Gichtgas einstufig von 3 oder mehr atü auf 1,2 oder 1,1 ata zu entspannen. Obwohl das Venturiprinzip, welche nach der herrschenden Baulehre zur Funktion eines Ringspaltwaschers gehört, verlassen wird, wird auch eine durchaus überraschende Reinigungswirkung mit extrem hohen Abscheidegraden, die gegenüber der bekannten Ausführungsform nicht verschlechtert sind, erreicht, Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Zu einer störungsfreien Beherrschung aller auftretenden Betriebsverhältnisse kommt man dadurch, daß der Ringspaltkanal sowie der Einbaukörper eine Länge besitzen, die um etwa-und zumindest einen Faktor zwei größer ist als der kleinste Durchmesser. Die Gichtgasleitung, in die der Ringspaltwascher bei einer erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage eingebaut ist, soll im allgemeinen einen Durchmesser aufweisen, der etwa mit dem größten Durchmesser des Ringspaltkanals übereinstimmt, während vor dem Eintritt, d. h. vor der engsten Stelle des Ringspaltkanalz, eine Sammelkammer ausgebildet ist, deren Durchmesser mit dem der Gichtgasleitung übereinstimmt und in die bei zurückgefahrener Stellung des Einbaukörpcrs der Regelfortsatz des Einbaukörpers hineinragt. Den Druckverlust kann man dadurch erhöhen, daß der Einbaukörper bzw. der Ringspaltkanal auf seiner Innenwandung mit einer Aufrauhung versehen ist. Zur Erhöhung des Druckverlustes trägt es bei, in der Sammelkammer einen Leitapparat mit im wesentlichen radialen Leitblechen anzuordnen, so daß dadurch der Gichtgasströmung z.B. eine Drallkomponente aufdrückbar ist. Arbeitet man mit einem derartigen Leitapparat, so kann dieser gleichzeitig eine Lageranordnung tragen, in der eine Stell stange oder Lagerstange für den Einbaukörper gelagert ist. Der Stellmotor wirkt in bekannter Weise auf den Einbaukörper. Im Rahmen der Erfindung liegt, den Einbaukörper oder den Ringspaltkanal rotieren zu lassen, was zu einer weiteren Erhöhung des Druckverlustes im Ringspalt führt, und zwar über einen Schleppströmungseffekt.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Ringspaltwascher einer erfindungsgemäßen Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 5 den vergrößerten Ausschnitt 3 aus dem Gegenstand nach Fig. 1 mit zugeordnetem Diagramm für den Aufbau des Druckverlustes im Ringspalt.
• Der in den Figuren dargestellte Ringspaltwascher gehört einer Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen mit Differenzdruckwaschvorrichtung an, wie sie beispielsweise ist in P 24 59 758,8-24. Die Differenzdruckwaschvorrichtung besitzt also zumindest den dargestellten Ringspaltwascher, der in eine Gichtgasleitung 1 der Gichtgasreinigungsanlage eingebaut ist. Der Ringspaltwascher besitzt einen Ringspaltkanal 2 unu darin axial verstellbar einen Einbaukörper 3. In Strömungsrichtung des Gichtgase'c G vor dem Einbaukörper 3 befindet sich die Waschmitteldüse 4. Im allgemeinen wird mit Waschwasser gearbeitet. Der Ringspaltwascher ist alo Verstellglied in einen Regelkreis für die Druckregelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens einbezogen. Insoweit wird auf den Stand der Technik verwiesen.
• Man entnimmt aus den Figuren ohne weiteres, daß der Ringspaltkanal 2 des Ringspaltwaschers in Strömungsrichtung de Gichtgasstromes allmählich erweitert ist und daß der Einbaukörper 3 mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist, die mit dem Ringspaltkanal einen entsprechend dem Durchmesser zunehmenden Ringspalt 5 bildet. Der Einbaukörper 3 besitzt gegenüber dem Ringspaltkanal 2 einen Regelfortsatz 6, der bei der Axialverschiebung des Einbaukörpers 3 unterschiedlich weit in den Ring paltkanal 2 eintaucht und folglich die regelwirksame, in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung G gemessene Länge des Ringspaltes 5 verändert. Die Länge des Ringspaltes 5 ist insbesondere aus der Fig. 3 zu erkennen. Das Ausführungsbeispiel zeigt die Form eines Ringspaltwaschers, bei der der Ringspalt kanal 2 und der Einbaukörper 3 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden. Man entnimmt au; den Zeichnungen unmittelbar, Ca.S hier die Erweiterung des Ringspaltkanals 2 kreiskegelförmigen ausgeführt und daß der Einbaukörper 3 im wesentlichen als Kegel-Stumpf gleichen Kegelwinkels gestaltet ist. Das ist aber nicht notwendigerweise so. Man kann unter Beibehaltung der grund-Sätzlich kegelförmigen Erweiterung des Ringspaltes die Ring-Spaltdicke d in Strömungsrichtung des Gichtgasstromes G auch abnehmen lassen. Jedenfalls empfiehlt es sich, die Anordnung und Zuordnung der beschriebenen Bauteile so zu treffen, daß die Erweiterung des Ring-paltes so gewählt ist, daß die Gichtgas strömung im Ringspalt einen im wesentlichen linear mit der Ringspaltlänge L ansteigenden Druckverlust erfährt, was vorzugsweise so eingerichtet ist, daß die Gichtgasströmung den Ringspalt 5 mit einer Austrittsgeschwindigkeit verläßt, die mit der Eintrittsgeschwindigkeit mehr oder weniger übereinstimmt.
• Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzen der Ringspaltkanal 2 sowie der Einbaukörper 3 eine Länge, die um etwa und zumindest eine Faktor zwei größer ist als der kleinste Durchmesser. Die Gichtgasleitung 1, in die der Ringspaltwascher eingebaut ist, hat einen Durch messer, der etwa mit dem größten Durchmesser des Ringspalt kanals 2 übereinstimmt, während vor dem Eintritt des Ringspalt kanals 2 bzw. vor der engsten Stelle des Ringspaltkanals 2 eine Sammelkammer 7 ausgebildet ist, deren Durchmesser mit dem der Gichtgasleitung 1 übereinstimmt. In diese Sammelkammer 7 ragt bei zurückgefahrener Stellung des Einbaukörpers 3 der Reg;elfortsatz 6 hinein. Nicht gezeichnet ist, daß der Einbaukörper 5 und/oder der Ringspaltkanal 2 auf der Innenwandung mit Aufrauhungen versehen sein können. Die Bauteile , mit denen im Ausführungsbeispiel die Lageranordnung 9 für die Lagerstange oder Stellstange 10 des Einbaukörpers 3 gehalten ist, kann gleichzeitig einen Leitapparat darstellen, der im wesentlichen radiale Leitbleche oder Leitschaufeln aufweist und der Gichtgasströmung z.D. eine Drallkomponente verleiht. Der Einbaukörper 3 könnte rotierend antreibbar sein, letzteres beispielsweise durch die Gichtgasströmung selbst, indem entsprechende Leitelemente für die Gichtgasströmung dem Einbaukörper 3 zugeordnet werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gichtgasreinigungsanlage für Druckhochöfen mit Differenzdruckwaschvorrichtung, wobei die Differenzdruckwaschvorrichtung zumindest einen in eine Gichtgasleitung eingebauten Ringspalt wascher mit Ringspaltkanal und darin axial verstellbaren Einbaukörper sowie in Strömungsrichtung des Gichtgases vor dem Einbaukörper angeordneter Waschmitteldüse aufweist, der al-Verstellglied in eine Regelkreis für die Druckregelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Druckhochofens einbezogen ist, e a d U u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ring-Spaltkanal (2) des Ringspaltwaschers in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung (G) allmählich erweitert und der Einbaukörper (5) mit einer angepaßten Erweiterung versehen ist, die mit dem Ringspaltkanal (2) einen entsprechend im Durchmesser der zunehmenden Ringspalt (5) bildet.

2. Gichtgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (5) gegenüber aeì; Ringspaltkanal (2) einen Regelfortsatz (6) aufweist, der bei der Axialver:tellung des Einbaukörper. (,) unterschiedlich weit in den Ringspaltkanal (2) eintaucht und die regelwirksame, in Strömungsrichtung der Gichtgasströmung (G) gemessene Länge der Ringspaltes (5) verändert.

3. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2 in der Ausführungsform mit im Querschnitt kreisförmigen Ringspaltkanal und kreisförmigem Einbaukörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Ringspaltkanals (2) krei.-kegelförmig ausgeführt und der Einbaukörper (5) im wesentlichen als Kegelstumpf gleichen Kegelwinkels ausgeführt ist.

4. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung das Ringspaltkanall (2) und des Einbaukörpers (3) so gewählt sind, daß die Glichtgasströmung (G) im Ringspalt (5) einen im wesentlichen linearen, mit der Ringspaltlänge (L) zunehmenden Druckverlust erfährt, wobei der Aufbau der Druckdifferenz vorzugswei uo eingerichtet ist, daß die Gichtgas.strömung den Ringspalt (5) mit einer Austrittsgeschwindigkeit verläßt, die mit der Eintrittsgeschwindigkeit mehr oder weniger übereinstimmt.

5. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspaltkanal (2) sowie der Einbaukörper ()) eine Länge aufweisen, die um etwa und zumindest einen Faktor zwei größer ist als der kleinste Durchmesser.

6. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gichtgasleitung (1) in die der Ringspaltwascher eingebaut ist, einen Durchmesser aufweist, der etwa mit dem größten Durchmesser des Ringspaltkanals (2) übereinstimmt, und daß vor dem Eintritt des Ringspaltkanals (2) bzw. vor der engsten Stelle des Ringspaltkanals (2) eine Simmelkammer (7) ausgebildet ist, deren Durchmesser mit dem der Gichtgasleitung (1) übereinstimmt und in die bei zurückgefahrener Stellung des Einbaukörper (3) dessen Regelfortsatz (6) hineinragt.

7. Gichtgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper (3) und/oder der Ringspaltkanal (2) auf der Innenwandung mit Aufrauhungen versehen sind.

3. Gichtga.-reinigungsanlag£ nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß in der Sammelkammer (7) ein Leitapparat (8) mit im wesentlichen radialen Leitschaufeln angeordnet ist und dadurch der Gichtgasströmung (G) z.B. eine Drallkomponente aufdrückbar ist.

9. Gichtgasreinigunganlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitapparat (O) zugleich eine Lagerausbildung (9) für eine Lagerstange oder Stellstange (10) dc. Einbaukörpers (3) trägt.

10. Gichtgasreinlgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukörper ()) des Ringspalt waschers rotierend angeordnet ist.