DE2821594A1 - Verfahren zum auswaschen von feinen teilchen aus einem gas - Google Patents
Verfahren zum auswaschen von feinen teilchen aus einem gasInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ino. H. "Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Din.-Ing. F. A.Weick:£ann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr. Ing. H. LiSKA 2821 59
8000 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820 1 7· Mai 1Q78
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Wiegand Karlsruhe GmbH Einsteinstraße 9-15 7505 Ettlingen
Verfahren zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem Gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswaschen von
feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas, bei dem ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases
durch ein Venturirohr geschickt und in das Venturirohr in Stromrichtung vor dessen Engstelle und/oder in dessen Engstelle eine
Waschflüssigkeit eingesprüht wird.
Verfahren dieser Art sind u. a. nach den deutschen Auslegeschriften
2 640 151 und 2 640 152 bekannt. Sie dienen in erster Linie zum Abscheiden von Stäuben und Aerosolen. Es ist üblich,
das die feinen Teilchen enthaltende Gas in dem Venturirohr auf Geschwindigkeiten von etwa 60 bis 150 m/s zu beschleunigen.
Die in das Venturirohr eingesprühte Waschflüssigkeit wird durch das Zusammentreffen mit dem Gas in
kleine Tropfen zerstäubt. Die feinen Teilchen, deren Dichte etwa das Tausendfache der Dichte des Gases beträgt, vermögen den
Tropfen kaum auszuweichen, prallen auf die Tropfen auf und können
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mit den Tropfen zusammen nach dem Durchströmen des Venturirohrs durch mechanische Abscheider, zum Beispiel Zentrifugalabscheider,
abgeschieden werden.
Die zur Zerstäubung der Waschflüssigkeit erforderliche Energie"
wird dem Strom des Gases entnommen, das dadurch einen Druckabfall über dem Venturirohr erfährt. Dieser Druckabfall hp
ist abhängig vom Quadrat der Gasgeschwindigkeit w im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und überdies abhängig
von dem Verhältnis des dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Waschflüssigkeitsvolumens zu dem dem Venturirohr pro
gleicher Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen. (Dieses Verhältnis wird auch als "spezifische Flüssigkeitsmenge" q bezeichnet.)
Der funktioneile Zusammenhang ist demnach
ÄPV = f (Wg , q) (1)
Der Druckabfall Δ ρ ist ein Maß für die Abscheideleistung
des Venturirohrs. Je höher der Druckabfall ist, umso höher ist die Abscheideleistung A bei einer vorgegebenen Durchmesserverteilung
der feinen Teilchen. Liegen die Durchmesser der feinen Teilchen sehr niedrig, so wird eine beachtenswerte Abscheideleistung
erst erreicht, wenn der Druckabfall eine bestimmte Größe überschreitet.
Mit dem Druckabfall Δ ρ allein ist jedoch die Abscheideleistung
A noch nicht hinreichend zu kennzeichnen. Die Abscheideleistung ist nämlich überdies noch von der Gasgeschwindigkeit
w„ im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und von
der spezifischen Flüssigkeitsmenge q abhängig. Der Zusammenhang ist also
A = g (Δρν, WE, q) (2)
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.5.
Soll eine möglichst hohe Abscheideleistung A erzielt werden, müssen alle drei Größen Δρν, wE und q in optimaler Kombination
gewählt und eingestellt werden. Eine solche Wahl und Einstellung ist jedoch schwierig, wenn die Stromstärke des
dem Venturirohr zugeführten, die feinen Teilchen enthaltenden Gases schwankt. Ist der Strömungsquerschnitt im Venturirohr
unveränderlich, so fallen die Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs und der Druckabfall mit
sinkender Gasstromstärke ab, während die spezifische Flüssigkeitsmenge ansteigt.
Um diesem Mangel abzuhelfen, ist es nötig, dem Venturirohr eine Regeleinrichtung zuzuordnen, die bei schwankender Gasstromstärke
stets eine optimale Kombination von ^ ρ , w„ und q
einstellt, um jeweils eine optimale Abscheideleistung zu erhalten.
Es ist bekannt, nächst dem kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs Klappen oder birnenförmige Verdrängungskörper
anzuordnen, die so verstellt werden, daß sie bei absinkender GasStromstärke den Kehlenquerschnitt des Venturirohrs verengen.
Hierdurch läßt sich der Druckabfall über einen verhältnismäßig großen Bereich unterschiedlicher Gasstromstärken konstant
halten. Da das Volumen der pro Zeiteinheit eingespritzten Waschflüssigkeit bei dieser Art der Regelung meistens unverändert
bleibt, ändert sich die spezifische Flüssigkeitsmenge umgekehrt proportional zur Gasstromstärke. Die Gasgeschwindigkeit
wE im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs
wird durch die Regelung dieses kleinsten Strömungsquerschnitts zwar günstiger als bei ungeregelt festem kleinstem Strömungsquerschnitt,
erreicht aber nie den im Sinne einer möglichst großen Abscheideleistung optimalen Wert.
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Zur Erläuterung wird auf die beigefügte Fig. 1 verwiesen. Fig. 1 zeigt eine Charakteristik eines Venturiwäschers, nämlich
seinen Druckabfall in Abhängigkeit von der spezifischen Flüssigkeitsmenge bei verschiedenen Gasgeschwindigkeiten in seinem
kleinsten Strömungsquerschnitt.
Der Venturiwäscher nach Fig. 1 ist auf einen Druckabfall Ap =77 mbar ausgelegt. Bei diesem Druckabfall hat er
bei einer spezifischen Flüssigkeitsmenge von 1 Liter pro m3 und einer Gasgeschwindigkeit im kleinsten Strömungsquerschnitt
w = 100 m/s seine maximale Abscheideleistung (Arbeitspunkt
® ).
Geht die Gasstromstärke auf die Hälfte zurück, sinkt bei festem kleinstem Strömungsquerschnitt des Venturirohrs die
Gasgeschwindigkeit ebenfalls auf die Hälfte (w„ = 50 m/s ),
SL
der Druckabfall sinkt auf Δρ = 20 mbar und die spezifische
v
Flüssigkeitsmenge erhöht sich auf den doppelten Wert (q = 2 l/m ) In dem dadurch neu gegebenen Arbeitspunkt (2) hat daher der
Venturiwäscher eine sehr schlechte Arbeitsleistung. Diese Arbeitsleistung läßt sich mittels der beschriebenen Regelung
des kleinsten Strömungsquerschnitts des Venturirohrs verbessern. Der Druckabfall wird dadurch auf den ursprünglichen Wert
Δ ρ =77 mbar angehoben. Es bleibt jedoch bei der spezifischen
Flüssigkeitsmenge q = 2 l/m . Infolgedessen kann mit dieser Regelung nicht die optimale Gasgeschwindigkeit im kleinsten
Strömungsquerschnitt w„ = 100 m/s erreicht werden, sondern
SZ,
nur etwa 80 m/s (Arbeitspunkt (3) ). Die Abscheideleistung im Arbeitspunkt @ ist somit zwar besser als im Arbeitspunkt © , aber immer noch nicht so hoch wie im Arbeitspunkt
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, bei dem mit einer verhältnismäßig einfachen
Regelung die Abscheideleistung möglichst hoch gehalten wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl der Druckabfall des Gases über dem Venturirohr, als auch die Geschwindigkeit des Gases im kleinsten Strömungsquerschnitt
des Venturirohrs, als auch das Verhältnis des dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Waschflüssigkeitsvolumens
zu dem dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen jeweils bis auf 20 %, besser bis auf 10 %, am besten bis
auf 5 %, konstant gehalten wird. Die Regelung aller drei Größen (Δ.Ρ ι w„, q) erfolgt dabei anhand einer einzigen Meßgröße, nämlich
dem einfach zu messenden Druckverlust Δρ .
Bevorzugte Vorrichtungsmerkmale zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 3 zeigt eine zweite bevorzugte Vorrichtung. Fig. 4 zeigt eine dritte bevorzugte Vorrichtung.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung dient zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese Teilchen enthaltenden Gas.
Ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases wird in Pfeilrichtung 2 durch einen Stutzen 4 in ein Venturirohr 6
geschickt. In das Venturirohr 6 wird in Stromrichtung vor dessen Engstelle 8 und in dessen Engstelle 8 eine Waschflüssigkeit
durch eine Düse 10 eingesprüht. Diese Düse 10 wird durch
ein Rohr 12 und einen Stutzen 14 mit der Waschflüssigkeit in Pfeilrichtung 16 beschickt.
Die Düse 10 mündet in Stromrichtung axial vor der Engstelle 8 des Venturirohrs. In der Düse 10 ist ein axial verschiebbarer,
den effektiven Austrittsquerschnitt der Düse 10 definierender
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erster Verdrängungskörper 18 angeordnet. Dieser Verdrängungskörper
18 verläuft sich konisch verjüngend in Stromrichtung.
In Stromrichtung vor der Engstelle des Venturirohrs 6 und hinter der Düse 10 ist ein zweiter axial verschiebbarer Verdrängungskörper
20 vorgesehen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 definiert den kleinsten Strömungsquerschnitt des
Venturirohrs in jeder seiner Betriebsstellungen. Dieser zweite Verdrängungskörper 20 erweitert sich in Stromrichtung konisch
und weist an seinem größten Durchmesser eine Ablösekante 22 für die auf ihn in Stromrichtung treffende Waschflüssigkeit
auf.
Beide Verdrängungskörper 18, 20 sind zur gemeinsamen Verschiebung
durch ein Verbindungsstück 24 starr miteinander verbunden. An der Rückseite des ersten Verdrängungskörpers 18 ist eine das
Rohr 12 durchsetzende und aus einem Kopfstück 26 des Rohrs herausgeführte Steuerstange 28 angesetzt, deren axiale Lage
mittels eines Stellglieds 30, das mit einem Innengewinde ein Außengewinde 32 am freien Ende der Steuerstange umfaßt, verstellbar
ist.
Die beiden Verdrängungskörper sind so ausgelegt und die Verschiebung
der beiden Verdrängungskörper 18, 20 erfolgt derart, daß das Verhältnis des effektiven DurchlaßquerSchnitts
der Düse 10 zum kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs bis auf 20 %, besser bis auf 10 %, am besten bis auf
5 %, konstant bleibt. Dadurch ist eine stets gleichbleibende spezifische Flüssigkeitsmenge gewährleistet. Im Sinne der Erläuterung
der Fig. 1 bleibt auch die optimal gewählte Gasgeschwindigkeit konstant, wenn der Druckabfall konstant bleibt.
Bei Anwendung der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel ist es möglich, lediglich an Hand des einfach zu messenden Druck-
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abfalls Δρ über das Venturirohr 6 die Abscheideleistung
durch Betätigung eines einzigen Stellglieds 30 laufend auf ein Maximum einzustellen. Von besonderer Bedeutung ist dabei,
daß die Ablösekante 22 den kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs definiert, also zwischen der Ablösekante
22 und der ihr gegenüberliegenden konvergierenden Fläche 34 des Venturirohrs die maximale Gasgeschwindigkeit
herrscht und sich die Waschflüssigkeit an der Ablösekante 22 von dem Verdrängungskörper 20 ablöst und in den Strom
des die feinen Teilchen "enthaltenden Gases gesprüht wird.
Die Vorrichtungen nach den Fig. 3 und 4 sind derjenigen nach Fig. 2 ähnlich. Diese Vorrichtungen werden daher im folgenden
im wesentlichen nur insoweit beschrieben, als es für die Unterschiede bedeutsam ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Steuerstange 42
mit einem Handrad 40 zu verstellen. Durch Verdrehen des Handrades 40 ist der Druckabfall über das Venturirohr 44 einzustellen.
Der Druckabfall wird durch ein Differenzdruckmanometer 46 angezeigt, dessen zwei Meßanschlüsse 48, 50 in der
Nähe der Eintrittsöffnung 52 und der Austrittsöffnung 54 des Venturirohrs 44 liegen. Der Venturiwäscher hat dann
seine richtige Einstellung, wenn der vom Differenzdruckmanometer 46 angezeigte Meßwert einem vorher ermittelten Sollwert
entspricht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird die Steuerstange 60
mittels eines pneumatischen Stellgliedes 62 betätigt. Wiederum ist ein Differenzdruckmanometer 64 vorgesehen. Dieses Differenzdruckmanometer
64 ist aber in diesem Fall als ein Wandler ausgebildet, der ein dem Differenzdruck entsprechendes Signal
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■ HO-
an einen das Stellglied 62 verstellenden Regler-Stellmotor 66 gibt. Das Dxfferenzdruckmanometer 64 mit zugehörigem
Wandler übernimmt im Zusammenwirken mit dem Regler-Stellmotor die überprüfung der Abweichung des Ist-Wertes des
Druckabfalls mit dem vorgeschlagenen Soll-Wert und führt die Verstellung der Steuerstange 60 entsprechend dem Überprüfungsergebnis
selbsttätig aus.
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Leerseite
Claims (6)
1. Verfahren zum Auswaschen von feinen Teilchen aus einem diese
Teilchen enthaltenden Gas, bei dem ein Strom des die feinen Teilchen enthaltenden Gases durch ein Venturirohr geschickt und
in das Venturirohr in Stromrichtung vor dessen Engstelle und/oder in dessen Engstelle eine Waschflüssigkeit eingesprüht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Druckabfall des Gases über dem Venturirohr,als auch die Geschwindigkeit des Gases
im kleinsten Strömungsquerschnitt des Venturirohrs,als auch das Verhältnis des dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten
Waschflüssigkeitsvolumens zu dem dem Venturirohr pro Zeiteinheit zugeführten Gasvolumen jeweils bis auf 20 %, besser bis
auf 10 %, am besten bis auf 5 %, konstant gehalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, bei der in Stromrichtung vor der Engstelle des Venturirohrs axial eine Düse mündet, aus der die Waschflüssigkeit eingesprüht
wird, gekennzeichnet durch einen axial verschiebbaren, den effektiven Austrittsquerschnitt der Düse (10) definierenden
ersten Verdrängungskörper (18).
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, bei der in Stromrichtung vor der Engstelle des Venturirohrs und hinter der Düse ein axial verschiebbarer zweiter Verdrängungskörper
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verdrängungskörper (20) den kleinsten Strömungsquerschnitt
des Venturirohrs (6) definiert.
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ORIGINAL INSPECTED
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Verdrängungskörper (20) in Stromrichtung konisch
erweitert und an seinem größten Durchmesser eine Ablösekante (22) für die auf ihn in Stromrichtung treffende Waschflüssigkeit
aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Verdrängungskörper (18, 20) zur gemeinsamen Verschiebung starr miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Verdrängungskörper (18, 20) so ausgelegt sind und die Verschiebung der beiden Verdrängungskörper
(18, 20) derart erfolgt, daß das Verhältnis des effektiven Durchlaßquerschnitts der Düse (10) zum kleinsten Strömungsquerschnitt
des Venturirohrs (6) bis auf 20 %, besser bis auf 10 %, am besten bis auf 5 %, konstant bleibt.
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