EP1491260A1 - Doppeldrallsprühdüse - Google Patents

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EP1491260A1
EP1491260A1 EP03014004A EP03014004A EP1491260A1 EP 1491260 A1 EP1491260 A1 EP 1491260A1 EP 03014004 A EP03014004 A EP 03014004A EP 03014004 A EP03014004 A EP 03014004A EP 1491260 A1 EP1491260 A1 EP 1491260A1
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EP
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swirl
swirl chambers
double
spray
chambers
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Thomas Schröder
Jürgen Speier
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Lechler GmbH
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Lechler GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber
    • B05B1/3426—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber the channels emerging in the swirl chamber perpendicularly to the outlet axis

Definitions

  • the invention relates to a Doppeldrallsprühdüse with two swirl chambers for generating spray jets with opposite swirl and with a common inflow channel, which runs in a median plane between the swirl chambers and each opens tangentially into the swirl chambers.
  • a double-twist spray nozzle of this type is known from DE 100 33 781 C1. Nozzles of this type are used in particular, as well as other double-jet spray nozzles according to DE 197 58 526 A1, predominantly for so-called gas scrubbers, in which a scrubbing liquid is introduced via a plurality of spray nozzles in the gas stream as evenly distributed over the cross section.
  • gas scrubbers can be, for example, flue gas purification systems in which acidic flue gas components such as sulfur dioxide, chlorine or hydrogen fluoride and, to a lesser extent, flue gas dust are separated by using appropriate washing liquids.
  • the advantage of In the above-mentioned double-flow nozzles it is the case that the swirl effect of the injected washing liquid cancel each other out, so that an undesirable influence of the flow in the gas scrubber can be avoided. This leads to a higher efficiency.
  • the nozzle assembly in such scrubbers is distributed over several levels, the gas in the scrubbers usually flows from bottom to top and the atomized medium falls down, ie against the gas flow.
  • spraying eccentric nozzles are provided to avoid that in the top of gas scrubbers, in particular flue gas desulphurisation sprayed droplet separator is sprayed.
  • eccentric nozzles have the following disadvantages: since the same volume flow as in the case of the double-jet spray nozzles is often desired in the lower region, it must now be sprayed through a swirl chamber (mouthpiece); This coarsens the droplet spectrum, which can adversely affect the process. If you want to keep the drop spectrum constant and halved therefore the flow rate per nozzle, so you have to place twice as many nozzles, which can lead to high costs (fasteners, mounting, pipe socket). Since the swirl direction of all eccentric nozzles is rectified, a swirl is imposed on the gas flow, which - as indicated above - can have a negative effect on the leaching.
  • both swirl chambers are open towards the same side.
  • overlapping sprays do not result in any disadvantageous formation of the resulting spray fan.
  • the oppositely directed radial velocity of the droplets results in an impact such that the droplets burst and thereby refine the droplet spectrum.
  • This effect is also present in traditionally arranged nozzles with a distance of 700-1200 mm from one another, it is no longer so pronounced due to the radial velocity braked there due to the air resistance.
  • the invention therefore produces a droplet spectrum which contributes to improved efficiency. Since the swirl chambers themselves must be designed for only half the volume flow, the overall length and thus also the moments acting on the nozzle connection can be reduced.
  • the axes of the swirl chambers can extend at an angle to each other, which opens to the outlet sides.
  • This embodiment allows an enlargement of the area covered by the spray jets. The risk of untreated gas strands passing through the scrubber is thus reduced.
  • the new double vortex spray nozzle is very compact and effective. It has been shown that when the setting angle of the axes of the swirl chambers is about 20 °, a particularly advantageous spray jet training can be achieved.
  • FIGS. 1 to 3 show that the new double-twist spray nozzle has a compact housing 1 with a connecting piece 2, which is externally provided with a connecting thread 3, which can be screwed to a connecting nut of an inflow pipe (not shown).
  • the housing 1 encloses two spin-symmetrical chambers 5 and 6 formed mirror-symmetrically to the central plane 4 shown in FIG. 2, each of which merges into trumpet-shaped outlet openings 5a, 6a.
  • the axes 7 and 8 of the swirl chambers 5 and 6 are mutually inclined ⁇ at an angle which is 20 ° in the embodiment.
  • the flow channel 10 of the connecting piece 2 passes without significant cross-sectional constriction in the two swirl chambers 5 and 6, which are both open to the same side.
  • the supplied through the connecting piece 2 beam of the liquid medium used - which is selected depending on the application for the gas scrubber concerned - applies to the against its flow direction pointing cutting edge 9 on.
  • the jet is therefore divided into two parts, one of which is introduced to the right by the swirl chamber 6 and the other anti-clockwise in the swirl chamber 5, from where then the spray jet exit takes place in the form of a spray cone on the same side.
  • the flow channel 10 goes on the side facing away from the cutting edge 9 behind an edge 11 in the respective swirl chamber 5 and 6, he forms an intersection with the associated swirl chamber.
  • the two spray jets have an opposite twist and overlap in the facing area. There, despite the rectified, acting in the circumferential direction velocity vectors due to the opposing radial velocity secondary splitting of the liquid droplets formed in the spray, as already mentioned, which has a positive effect on the efficiency of the gas cleaning.
  • the size of the overlap region of both spray cones can be influenced and it has been shown that a particularly good droplet distribution occurs in the double spray jet at a selected angle ⁇ of about 20 °. Due to the inclination of the axes against each other and the entire spray jet area is increased, so that the contact area with the gas to be cleaned is larger.

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Abstract

Beschrieben wird eine Doppeldrallsprühdüse mit zwei Drallkammern (5, 6) die mit einem gemeinsamen Zuführkanal (10) in Verbindung stehen, der in einer Mittelebene (4) zwischen den Drallkammern verläuft. Beide Drallkammern sind mit Austrittsöffnungen (5a, 6a) versehen, die vom Zuführkanal (10) aus nach der gleichen Seite weisen. Die Achsen (7, 8) der Drallkammern (5, 6) sind außerdem unter einem Winkel zueinander geneigt. Durch eine einzige kompakte Sprühdüse können so Sprühkegel mit einem sehr großen Auftreffbereich geschaffen werden, die sich auf der einander zugewandten Seite gegenseitig überlappen und, trotz der im Überlappungsbereich gleichgerichteten Geschwindigkeitskomponente zu einer Sekundäraufspaltung der Flüssigkeitstropfen in den beiden Sprühkegeln führen, was den Wirkungsgrad erhöht, wenn die Düse in sogenannten Gaswäschern zu Reinigungszwecken eingesetzt ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Doppeldrallsprühdüse mit zwei Drallkammern zu Erzeugung von Sprühstrahlen mit entgegengesetztem Drall sowie mit einem gemeinsamen Zuströmkanal, der in einer Mittelebene zwischen den Drallkammern verläuft und jeweils tangential in die Drallkammern mündet.
  • Eine Doppeldrallsprühdüse dieser Art ist aus der DE 100 33 781 C1 bekannt. Düsen dieser Art werden insbesondere, wie auch andere Doppeldrallsprühdüsen nach der DE 197 58 526 A1, vorwiegend für sogenannte Gaswäscher verwendet, bei denen eine Waschflüssigkeit über eine Vielzahl von Sprühdüsen im Gasstrom möglichst gleichmäßig verteilt über den Querschnitt eingeführt wird. Solche Gaswäscher können beispielsweise Rauchgasreinigungsanlagen sein, in denen saure Rauchgasbestandteile wie Schwefeldioxid, Chlor oder Fluorwasserstoff sowie in geringerem Umfang auch Rauchgasstaub durch Verwendung entsprechender Waschflüssigkeiten abgeschieden werden. Der Vorteil der eingangs erwähnten Doppeldralldüsen ist es dabei, dass sich die Drallwirkung der eingespeisten Waschflüssigkeit gegenseitig aufhebt, so dass sich eine unerwünschte Beeinflussung der Strömung im Gaswäscher vermeiden lässt. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad.
  • Die Düsenbestückung in solchen Gaswäschern ist auf mehrere Ebenen verteilt, wobei das Gas in den Gaswäschern in der Regel von unten nach oben strömt und das zerstäubte Medium nach unten, also gegen die Gasströmung fällt. Im unteren Bereich werden die vorher erwähnten Doppeldrallsprühdüsen nach der DE 100 33 781 C1 eingesetzt, während im oberen Bereich nur nach einer Seite, also nach unten, sprühende Exzenterdüsen vorgesehen werden, um zu vermeiden, dass in den am oberen Ende von Gaswäschern, insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen vorgesehenen Tropfenabscheider gesprüht wird.
  • Solche Exzenterdüsen weisen in der Regel folgende Nachteile auf: Da oft der gleiche Volumenstrom, wie bei den Doppeldrallsprühdüsen im unteren Bereich gewünscht ist, muss dieser nun durch eine Drallkammer (Mundstück) versprüht werden; dadurch vergröbert sich das Tropfenspektrum, welches sich nachteilig auf den Prozess auswirken kann. Will man das Tropfenspektrum konstant halten und halbiert daher den Volumenstrom pro Düse, so muss man doppelt so viele Düsen platzieren, welches zu hohen Kosten (Befestigungsmittel, Montage, Rohrstutzen) führen kann. Da die Drallrichtung aller Exzenterdüsen gleichgerichtet ist, prägt sich ein Drall auf den Gasstrom aus, der sich - wie oben angedeutet - negativ auf die Auswaschung auswirken kann.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppeldrallsprühdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein Sprühstrahl trotz Drallaufhebung nur nach einer Seite möglich ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, dass beide Drallkammern nach der gleichen Seite hin offen sind. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, dass die sich in diesem Fall wegen des gemeinsamen Zuströmkanals der nebeneinander liegenden Drallkammern schon kurz nach dem Austritt gegenseitig überlappenden Sprühstrahlen zu keiner nachteiligen Ausbildung des entstehenden Sprühfächers führen. Da die Tropfen der direkt benachbart entstehenden Sprühkegel durch den geringen Abstand der Drallkammern quasi ungebremst aufeinander treffen, führt die entgegengesetzt gerichtete Radialgeschwindigkeit der Tropfen derart zu einem Stoß, dass die Tropfen aufplatzen und hierdurch das Tropfenspektrum sich verfeinert. Dieser Effekt ist zwar bei traditionell angeordneten Düsen mit einem Abstand von 700 - 1200 mm zueinander auch vorhanden, jedoch aufgrund der dort durch den Luftwiderstand gebremsten Radialgeschwindigkeit nicht mehr so ausgeprägt. Durch die Erfindung entsteht daher ein Tropfenspektrum, das zu einem verbesserten Wirkungsgrad beiträgt. Da die Drallräume selber nur für den halben Volumenstrom ausgelegt werden müssen, können die Baulänge und damit auch die auf die Düsenverbindung wirkenden Momente reduziert werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung können die Achsen der Drallkammern in einem Winkel zueinander verlaufen, der sich zu den Austrittsseiten hin öffnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Vergrößerung der von den Sprühstrahlen abgedeckten Fläche. Die Gefahr, dass unbehandelte Gassträhnen durch den Wäscher gelangen, ist somit reduziert. Die neue Doppeldrallsprühdüse baut sehr kompakt und ist wirkungsvoll. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn der Einstellwinkel der Achsen der Drallkammern etwa 20° beträgt, eine besonders vorteilhafte Sprühstrahlausbildung erreicht werden kann.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung einer neuen Doppeldrallsprühdüse,
    Fig. 2
    die Ansicht der Düse nach Fig. 1 von der Seite des Zuführstutzens aus,
    Fig. 3
    eine Seitenansicht,
    Fig. 4
    den Schnitt durch die Sprühdüse nach Fig. 3 längs der Schnittlinie IV-IV und
    Fig. 5
    den Schnitt durch die Sprühdüse der Fig. 3 längs der Schnittlinie V-V.
  • Die Figuren 1 bis 3 lassen erkennen, dass die neue Doppeldrallsprühdüse ein kompaktes Gehäuse 1 mit einem Anschlussstutzen 2 besitzt, der außen mit einem Anschlussgewinde 3 versehen ist, das mit einer Anschlussmutter eines nicht gezeigten Zuflussrohres verschraubbar ist. Das Gehäuse 1 umschließt zwei spiegelsymmetrisch zu der aus Fig. 2 ersichtlichen Mittelebene 4 ausgebildete Drallkammern 5 und 6, die jeweils in trompetenartig ausgebildete Austrittsöffnungen 5a, 6a übergehen. Die Achsen 7 bzw. 8 der Drallkammern 5 und 6 sind gegeneinander unter einem Winkel α geneigt, der beim Ausführungsbeispiel 20° beträgt.
  • Wie die Fig. 5 zeigt, geht der Strömungskanal 10 des Anschlussstutzens 2 ohne nennenswerte Querschnittsverengung in die beiden Drallkammern 5 und 6 über, die beide nach der gleichen Seite hin offen sind. Der durch den Anschlussstutzen 2 zugeführte Strahl des verwendeten flüssigen Mediums - das je nach Anwendungsfall für den betreffenden Gaswäscher ausgewählt wird - trifft auf die gegen seine Strömungsrichtung weisende Schneide 9 auf. Der Strahl wird daher in zwei Teile zerlegt, von denen einer rechtsherum durch die Drallkammer 6 und der andere linksherum in die Drallkammer 5 eingeführt wird, von wo aus dann der Sprühstrahlaustritt in Form eines Sprühkegels nach der gleichen Seite erfolgt. Der Strömungskanal 10 geht auf der von der Schneide 9 abgewandten Seite hinter einer Kante 11 in die jeweilige Drallkammer 5 und 6 über, er bildet eine Verschneidung mit der zugeordneten Drallkammer. (Mit 12 sind fertigungstechnisch nötige Auffüllungen bezeichnet, um die Herstellbarkeit (Entformbarkeit) zu gewährleisten). Die beiden Sprühstrahlen weisen einen gegenläufigen Drall auf und überlappen sich in dem einander zugewandten Bereich. Dort kann trotz der gleichgerichteten, in Umfangsrichtung wirkenden Geschwindigkeitsvektoren wegen der entgegengerichteten Radialgeschwindigkeit eine Sekundäraufspaltung der im Sprühstrahl entstandenen Flüssigkeitstropfen erfolgen, wie eingangs schon erwähnt, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Gasreinigung auswirkt.
  • Da die beiden Drallkammerachsen 7 und 8 unter einem Winkel zueinander geneigt sind, lässt sich die Größe des Überlappungsbereiches beider Sprühkegel beeinflussen und es hat sich gezeigt, dass bei einem gewählten Winkel α von etwa 20° eine besonders gute Tropfenverteilung in dem Doppelsprühstrahl auftritt. Durch die Neigung der Achsen gegeneinander wird auch der gesamte Sprühstrahlbereich vergrößert, so dass auch der Kontaktbereich mit dem zu reinigenden Gas größer wird.
  • Durch die Erfindung lässt sich nunmehr lediglich durch Montage einer einzigen Düse eine Sprühstrahlerweiterung erreichen sowie eine Interaktion der sich gegenseitig überdeckenden und mit unter-schiedlichem Drall behafteten Sprühkegel, die vorteilhafte Auswirkungen auf den Reinigungswirkungsgrad hat.

Claims (5)

  1. Doppeldrallsprühdüse mit zwei Drallkammern zur Erzeugung von Sprühstrahlen mit entgegengesetztem Drall sowie mit einem gemeinsamen Zuströmkanal (10) der um eine Mittelebene (4) zwischen den Drallkammern (5, 6) verläuft und jeweils tangential in die Drallkammern mündet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Öffnungen (5a, 6a) beider Drallkammern (5, 6) nach der gleichen Seite weisen.
  2. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete, dass die Drallkammern (5, 6) bezüglich der Mittelebene (4) spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.
  3. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (7, 8) der Drallkammern (5, 6) im Bereich des Zuströmkanals (10) in einem Abstand (a) nebeneinander angeordnet sind, der in der Größenordnung des Durchmessers einer Drallkammer liegt.
  4. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (7, 8) der Drallkammern (5, 6) in einem Winkel (α) zueinander verlaufen, der sich zu der Seite der Austrittsöffnungen (5a, 6a) öffnet.
  5. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 20° beträgt.
EP03014004A 2003-06-21 2003-06-21 Doppeldrallsprühdüse Expired - Lifetime EP1491260B1 (de)

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