DE1601122A1

DE1601122A1 - Device for cooling compressed gas, in particular compressed air

Info

Publication number: DE1601122A1
Application number: DE19671601122
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Hausberg; Karl-Rudolf Hegemann
Original assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 1967-10-04
Filing date: 1967-10-04
Publication date: 1971-11-11
Also published as: DE1601122B2

Description

Vorrichtung zur Kühlung von Druckgas, insbesondere Druckluft Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung von Druckgas, insbesondere Druckluft.Device for cooling compressed gas, in particular compressed air. The invention relates to a device for cooling compressed gas, in particular compressed air.

Zum Waschen Lind KÜhlen von Gasen sind u. a. sogenannte Druckzonenwascher bekannt, die aus einem turmartigen Behälter mit unterem Druckgaseintritt, oberem Druckgasaustritt sowie in der Kühlturmachse übereinander angeordneten Zerstäubungsdüsen für Kühlwasser bestehen. Derartige Druckzonenwascher sind zwar -ür die Reinigung staubbeladener Gase bewährt, jedoch für die Kühlung von Druckgas nicht ohne weiteres einsetzbar. Zur wirksamen Kühlung von Druckgas mußten die thermodynamischen Parameter des Systems, insbesondere der Druck des Kühlwassers und damit das Tropfenspektrum des über die ierstäubungsdüsen zerstäubten Kühlwassers sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Druckgases so gewäht werden, daß in erheblichem Maie von dem Druckgas Kühlwasser ausgetragen wird. Man arbeitet daner für die Kühlung von Druckgas und insbesondere Druckluft regelmäßig mit turmartigen Behältern, die Einbauten in Form von Schüttungen oder Anordnungen aus ringförmigen Körpern bzw. in Form von Horden aufweisen, wobei diese Einbauten die Grenzflächen für den Temperatur- und Stoffaustausch bilden. Mit derartigen Vorrichtungen erreicht man zwar hinreichende Kühlung, jedoch -sind die Druckverluste erheblich. und setzen sich. nur in geringem Umfang in Kühlbarkeit um. Der Wirkungsgrad ist fraglich schlecht. Hinzukommt, daß mit derartigen Einbauten ausgerüstete Vorrichtungen wegen Verschmutzungsgefahr kaum eingesetzt werden können, wenn a1 s Kühlwasser nur Schmutzwasser zur Verfügung steht.For washing and cooling of gases, inter alia. so-called pressure zone washer known from a tower-like container with lower pressurized gas inlet, upper pressure gas outlet as well as atomizing nozzles arranged one above the other in the cooling tower axis exist for cooling water. Such pressure zone washers are for cleaning Tried and tested for dust-laden gases, but not without further ado for the cooling of pressurized gas applicable. For effective cooling of pressurized gas, the thermodynamic parameters had to be of the system, in particular the pressure of the cooling water and thus the droplet spectrum of the cooling water atomized via the spray nozzles and the flow rate of the pressurized gas are chosen so that a considerable amount of the pressurized gas is used for cooling water is carried out. One works daner for the cooling of pressurized gas and in particular Compressed air regularly with tower-like containers, the internals in the form of piles or have arrangements of annular bodies or in the form of trays, wherein these internals form the interfaces for temperature and mass transfer. Admittedly sufficient cooling can be achieved with such devices, but they are the pressure losses are considerable. and sit down. only to a small extent in terms of coolability around. The efficiency is questionably bad. In addition, with such internals equipped devices can hardly be used due to the risk of contamination, if only dirty water is available as cooling water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art (Druckzonenwascher) so zu gestalten, daß sie ohne weiteres zur Kühlung von Druckgas und insbesondere Druckluft eingesetzt werden kann. .- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Druckgas,, insüesondere D3°uc!:luft, bestehend aus turmartigem Behälter-mit unterem Druckgaseintri t, oberem D}°uckgasaustritt sowie in der Kühlturmachse übereinander angeordneten Zerstäbungsdüsen für Kühlwasser. Die Erfindung- besteht darin, daß in Kombination zu den beschriebenen Merkmalen im Behälterkopf ein Zwischenboden mit auf' einen Bruchteil des Behälterquerschnittes eingezogenem Drucl;gasdurchtritt angeordnet und darauf ein 'Pr allf lächenabscheider auz'gesetzt ist. -,Überraschenderweise reicht ein P"@allflächenabsche der bei der beschriebenen Vor.:-ichtung aus, um zu \rerhindeim-, daß KwasSer mit dem gekühlten Druckgas ausgetragen wird. Dazu ist es lediglich erforderlich, den Druckgä.sdurchtritt im Zwischenboden in Verbindung mit den P al1-flächen so zu dimensionieren, daß der Prallflächenabscheider für die abzuscheidenden Kühlwassertropfen hinreichend wirksam Wird. Das gelingt ohne Schwierigkeiten: Dabei bestimmt der Druckgasdurchtritt die Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Druckgas in den Prallflächenabscheider eintritt. Vom Zwischenboden fährt ein Ablauf in den Behälter: Schaltet man in der beschriebenen Weise einen Prallflächenabscheider nach, so sind die Druckverluste gering. -Bei erfgem. Vorrichtungen nicht zu großer Bauhöhe stört die Tatsache, daB der Zwischenboden einen auf einen Bruchteil des Behälterquerschnittes eingezogenen Druckgasdurchtritt aufweist, die Strömungsverhältnisse im Innern des Behälters nicht so, daß der-Kühleffekt beeinträchtigt wird. Bei Bauhöhen von über 5 rn ist es jedoch in weiterer Kombination zu den beschriebenen Merkmalen zweckmäßig, die Anordnung-so zu treffen, da,ß unter-halb derZerstäubungsdüsen und ggf. zwischen übereinander angeordneten Zerstäubungsdüsen Turbulenzeinbauten vorgesehen sind. An derartigen Turbulenzeinbauten wird die Strömung, die den Behälter passiert, turbulent und auf einfache Weise erreicht, daß der gesamte Behälterquerschnitt strömungsmäßig und damit für die Kühlarbeit ausgenutzt wird, -Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten, die erfindungsgemäße,Vörrichtung bzw. deren Aggregate weiterauszubilden.The invention is based on the object of designing a device of the type described at the beginning (pressure zone washer) in such a way that it can easily be used for cooling compressed gas and, in particular, compressed air. - The invention relates to a device for cooling compressed gas, especially D3 ° uc!: Air, consisting of a tower-like container with a lower pressure gas inlet, upper D} ° uck gas outlet and atomizing nozzles for cooling water arranged one above the other in the cooling tower axis. The invention consists in that, in combination with the features described, an intermediate base with a pressure gas passage drawn in to a fraction of the container cross-section is arranged in the container head and an “impact surface separator” is placed thereon. - Surprisingly, a P "@ all-surface separator in the described direction is sufficient to prevent KwasSer from being discharged with the cooled compressed gas Dimension the P al1 surfaces so that the deflector is sufficiently effective for the cooling water droplets to be separated. This can be done without difficulty: the passage of pressurized gas determines the flow rate at which the pressurized gas enters the deflector. A drain runs from the intermediate floor into the container: If a baffle separator is connected in the manner described, the pressure losses are low. In the case of devices according to the invention that are not too high, the fact that the intermediate floor has a compressed gas passage that is drawn in over a fraction of the container cross-section does not disturb the flow conditions inside the container that the cooling effect b is impaired. Rn at heights of over 5, however, it is advantageous in further combination with the described features, to make the arrangement-so because, ß underneath derZerstäubungsdüsen and turbulence baffles are provided if necessary between superposed atomizing nozzles. At such turbulence installations, the flow that passes through the container is achieved in a turbulent and simple manner, so that the entire container cross-section is used in terms of flow and thus for the cooling work.

Das gilt zunächst für den Prallflächenabscheider. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Prallf lächenabscheider als-zylindrische oder prismatische, nasch oben abgeschlossene Verteilerkammer mit längs des Umfanges angeordneten Prallblechpaketen ausgeführt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Prallflächenabscheider alssogenannten Axialseparator auszuführen, bei dem bekanntlich der Strömung zunächst eine.Drallkomponente verliehen wird und an Drallumlenkschaufeln die Abscheidung erfolgt. Im übrigen kann ein Axialseparator dieses Aufbaus einem vorbesehriebenen Prallflächenabscheider aus Verteilerkammer und Prallblechpaketen nachgeschaltet sein. Dabei läßt sich der Axialseparator ohne Schwierigkeiten so auslegen, daß er praktisch nur bei großer Leistung und damit großer Strömungsgeschwindigkeit des Druckgases im Axialseparator wirksam wird und dann den Prallflächenabscheider vorbe# schriebenen Aufbaus unterstützt, Die Druckverluste derartiger Prallflächenabscheider bzw. Axialseparatoren sind gering, Im übrigen empfiehlt es sich, oberhalb des Prallflächenabscheiders den Behälteraals Pufferraum zum Ausgleich starker Druckschwankungen auszuführen. Ein solcher Pufferraum ist zweckmäßigerweise mit mittigem Druckgasaustritt versehet. Die unterhalb der Zerst-äubungsdüsen angeordneten-Turbulenzeinbauten werden nach bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Turbulenzgitter, vorzugsweise Turbulenzgitter aus wabenfÖrmigen Einbauten, ausgeführt. Die- zwischen den Zerstäubungsdüsen angeordneten Turbulzeneinbauten shd vorzugsweise alskonische, an den Behältermantel angeschlossene Blechringe ausgeführt, die im Bereich der Behälterwandung die Strömung turbulent machen: Hier besteht die Möglichkeit,-in : weiterer Ausbildung die Anordnung so zu treffen, daß die Zerstäubungsdüsen als Dralldüsen ausgeführt und die konischen Blechringe zugleich als-Prallringe für das ausden Dralldüsen schirmartig austretende Kühlwasser ausgebildet sind, weiches zweckmäBigerweise 'im wesentlichen senkrecht auf'die Prallringe auftrifft. Kühlwasser,-welches die Behälterwandungen beaufsehlagt hat, läuft von diesen Prallringen oder Turbulenzringen unter der Einwirkung des strömenden Druckgases stets tropfenförmig ab; so daß es für den Kühleffekt weiter wirksam Wird'.This applies first of all to the baffle separator. After preferred Embodiment of the invention is the impingement surface separator as-cylindrical or prismatic distribution chamber, closed at the top, with arranged along the circumference Baffle packs executed. But there is also the possibility of using the baffle separator run as a so-called axial separator, in which, as is well known, the flow initially a swirl component is imparted and the separation is carried out on swirl deflection blades he follows. In addition, an axial separator of this structure can be used in advance Downstream baffle separator consisting of a distribution chamber and baffle plate packs be. The axial separator can be designed without difficulty in such a way that it practically only with high performance and thus high flow speed of the Pressurized gas becomes effective in the axial separator and then bypasses the baffle separator described structure supports, the pressure losses of such baffle separators or axial separators are small. For the rest, it is advisable to place them above the baffle separator to design the container room as a buffer space to compensate for strong pressure fluctuations. Such a buffer space is expediently provided with a central compressed gas outlet. the Turbulence internals arranged below the atomizing nozzles are preferred Embodiment of the invention as a turbulence grid, preferably a turbulence grid made of honeycomb-shaped fixtures. The arranged between the atomizing nozzles Turbulence installations shd preferably as conical, connected to the container jacket Executed sheet metal rings, the turbulent flow in the area of the container wall make: Here there is the possibility -in: further training the arrangement so to meet that the atomizing nozzles designed as swirl nozzles and the conical Sheet metal rings at the same time as baffle rings for the umbrella-like emerging from the swirl nozzles Cooling water are formed, which expediently 'essentially perpendicular auf'die impact rings hits. Cooling water, which acts on the container walls has, runs from these baffle rings or turbulence rings under the action of the flowing pressurized gas always drop-shaped; so it continues for the cooling effect takes effect '.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen,- daß erfindungsgemäß-ein sogenannter Druckzonenwascher auch für die Druckgaskühlungeingesetzt werden " kann, und-zwar mit optimalem Kühleffekt bei geringsten Druckverlusten und ohne daß die Gefahr besteht, daß Kühlwasser ausgetragen wird: _ Im folgenden wird die Erfindung anhand einer.lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2-einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegendand nach Fig. '1, Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 2, Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen _. Vorrichtung, Fig. 5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig.. 4 und' Fig. 6 einen Schnitt in Richtung D-D@durch den Gegenstand nach Fig. #.The advantages achieved by the invention are mainly in it see - that according to the invention - a so-called pressure zone washer is also used for the compressed gas cooling can be ", with an optimal cooling effect with the lowest pressure loss and without the risk of cooling water being discharged: _ In the following, the invention on the basis of a drawing showing only one embodiment explained in more detail; show it: Fig. 1 is an axial section through a device according to the invention, Fig. 2-a section in direction A-A through the Opposite and according to FIG. 1, FIG. 3 shows the enlarged section B from the object according to Fig. 2, Fig. 4 another embodiment of the invention _. Contraption, Fig. 5 shows a section in the direction C-C through the object according to Fig. 4 and 'Fig. 6 shows a section in the direction D-D @ through the object according to FIG. #.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur Kühlung von Druckgas, insbesondere Druckluft. Sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus dem turmartigen Behälter l mit unterem Druckgaseintritt 2, oberem Druckgasaustritt 3 sowie in der Kühlturmachse übereinander angeordneten Zerstäubungsdüsen 4 für Kühlwasser. Die Düsen 4 sitzen an als Rohrleitungen 5 ausgeführten Düsenarmen, die ihrerseits mit einer entsprechenden Steigleitung 6 versehen sind. Über diese Steigleitung 6 und die Düsenarme 5 wird das Kühlwasser zugeführt. Den Düsen 4 können Reduzierventile zur Druckeinstellung vorgeschaltet sein. In Kombination zu den beschriebenen Maßnahmen ist im Behälterkopf ein Zwischenboden 'j mit auf einen Bruchteil des Behälterquerschnittes eingezogenem Druckgasdurchtritt 8 angeordnet. Darauf ist ein Prallflächenabscheider 9 aufgesetzt, der entweder so ausgebildet ist, wie es die Figuren l bis 3 erläutern oder auch ausgebildet ist, wie es die Figuren-4 bis 6 erläutern. In weiterer Kombination dazu befinden sich unterhalb der Zerstäubungsdüsen 4 und außerdem zwischen übereinander angeordneten Zerstäubungsdüsen 4 noch Turbülenzeinbauten 10 bz4 11. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis.-3 ist der Prallflächenabscheider 9 mit einer zylindrischen oder prismatischen, nach oben abgeschlossenen Verteilerkammer 12 ausgerüstet mit längs des Umfanges angeordneten Prallblechpaketen 13; wobei die einzelmn Prall bleche mit Abstand 14 voneinander- angeordnet und beispielweise im Horizontalschnitt zick-zack-förmig gestattet sind. Der Prallflächenabscheider 9 kann aber auch nach Art eines sogenannten Axialseparators ausgeführt sein, wobei zunächst Dralleinbauten 15 der Strömung des Druckgases einen Drall verleihen und nachgeschaltete Drallumlenkschaufeln 7.6 als Prallflächen dienen.-. Im Ausführungsbeispiel und nach beVorzugter Ausführungsform der Erfindung sind sowohl PrallfLächenabscheider 9 der erstbeschriebenen Ausführungsform als auch solche, die als Axialseparator ausgeführt sind, hintereinander angeordnet. Der Axialseparator 9; 15, 16 wird nur bei hoher Strömungsgeschwindigkeit, d. h. großer Leistung wirksam und unterstützt dann den Abscheideeffekt des Prallflächenabscheiders 9 mit zylindrischer oder prismatischer Verteilerkammer 12 mit längs des Umfanges angeordneten Prallblechpaketen 13. Bei geringerer Leistung reicht der Drall nicht aus, um im Axialsepärator einen Abscheideeffekt hervorzurufen. Dann bedingt jedoch der Axialseparator auch keinerlei störende Druckverluste.The device shown in the figures is used for cooling Compressed gas, especially compressed air. In its basic structure, it consists of the tower-like container l with lower pressure gas inlet 2, upper pressure gas outlet 3 and atomizing nozzles 4 for cooling water arranged one above the other in the cooling tower axis. The nozzles 4 sit on nozzle arms designed as pipelines 5, which in turn are provided with a corresponding riser 6. Via this riser 6 and the nozzle arms 5 are supplied with the cooling water. The nozzles 4 can be reducing valves be connected upstream for pressure setting. In combination with the measures described is in the Container head an intermediate floor 'j with on a fraction of the container cross-section retracted compressed gas passage 8 is arranged. On it is a baffle separator 9 placed, which is either designed as it Figures l to 3 explain or is designed as it is the figures -4 to 6 explain. In a further combination, there are below the atomizing nozzles 4 and also turbulence internals between atomizing nozzles 4 arranged one above the other 10 bz4 11. In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the baffle surface separator is 9 with a cylindrical or prismatic distribution chamber closed at the top 12 equipped with baffle plates 13 arranged along the circumference; where the individual baffle plates at a distance of 14 from each other and, for example, in Horizontal zigzag cuts are permitted. The baffle separator 9 but can also be designed in the manner of a so-called axial separator, with first swirl fittings 15 give the flow of the compressed gas a swirl and downstream swirl vanes 7.6 serve as baffles. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, both impingement surface separators 9 of the first-described embodiment as well as those used as an axial separator are executed, arranged one behind the other. The axial separator 9; 15, 16 will only be at high flow velocity, d. H. great performance effective and supported then the separation effect of the baffle separator 9 with a cylindrical or prismatic Distribution chamber 12 with baffle plates 13 arranged along the circumference lesser The twist is not sufficient for the axial separator cause a separation effect. Then, however, the axial separator also requires no disruptive pressure losses.

Immer ist es zweckmäßig, oberhalb des Prallflächenabscheiders 9 den Behälter als Rfferraum 17 zum Ausgleich-starker Druckschwankungen auszuführen, wobei der Pufferraum 17 zweckmäßigerweise mit einem mittigen Druckgasaustritt 3 versehen ist.- Die unterhalb der Zerstäubungsdüsen 4 angeordneten Turbulenzeinbauten 10 sind a1.sTurbulenzgitter, vorzugsweise Turbulenzgitter aus wabenförmigen Einbauten, ausgeführt.It is always useful, above the baffle 9 the Execute container as Rfferraum 17 to compensate for strong pressure fluctuations, with the buffer space 17 is expediently provided with a central compressed gas outlet 3 - The turbulence internals 10 arranged below the atomizing nozzles 4 are a1.s turbulence grille, preferably turbulence grille made of honeycomb internals.

Die zwischen den Zerstäubungsdüsen 4 angeordneten Turbulenz- _ einbauten 11 sind als konische, an den Behältermantel angeschlossene Blechringe ausgeführt. Kühlwasser, welches den Behältermantel beaufschlagt hat, tropft von diesen Blechringen 1,1 ab, Es unterstützt daher weiterhin die Kühlwirkung. Im übrigen sind die Zerstäubungsdüsen 4 als Dralldüsen ausgeführt. Das zerstäubte Wasser tritt-also schirmartig aus, wie es in den Figuren 1' und 4 angedeutet wurde ist. Dabei sind die konischen Blechringe 11 zugleich als Prallringe für das aus den Dralldüsen 4 schirmartig austretende Kühlwasser ausgebildet: Es trifft im Ausführungsbeispiel praktisch senkrecht auf diese Prallringe 11 auf.The turbulence installed between the atomizing nozzles 4 11 are designed as conical sheet metal rings connected to the container shell. Cooling water, which has acted on the container jacket, drips from these metal rings 1.1 from, It therefore continues to support the cooling effect. In addition, the atomizing nozzles 4 designed as swirl nozzles. The atomized water emerges - like an umbrella, like it has been indicated in FIGS. 1 'and 4. Here are the conical sheet metal rings 11 at the same time as baffle rings for the emerging from the swirl nozzles 4 like an umbrella Cooling water formed: In the exemplary embodiment, it impinges practically perpendicularly these impact rings 11 on.

Claims

Expectations 1) Device for cooling pressurized gas, especially pressurized air, consisting of a tower-like container with a lower pressure gas inlet, upper pressure gas outlet and in the cooling tower Axis stacked atomizing nozzles for Cooling water, characterized in that in combination for this purpose an intermediate floor (7) in the container head - with on one Fraction - of the container cross-section - compressed gas drawn in - passage (8) arranged and on it a baffle Scheider (9) ° 'is attached. 2) Device according to claim 1, `dadurch.gek.zeichen thatB ' in further combination below the atomizing nozzles (4) and, if necessary, between one on top of the other Dusting nozzles (4) built-in turbulence (10, -1l) provided are. - 3) Device according to claims 1 and 2, characterized shows that the baffle separator (9) as - cylindrical or prismatic distribution chamber closed at the top (12) with baffle plates arranged along the circumference "(13) is executed. 4) Device according to claims 1 to 3, characterized draws - da13 the impact surface separator ( -9) as an axial separate gate with upper twist fixtures (15) and lower twist deflector =

shovels (16) is carried out: 5) Device according to claims 1 to 4, characterized in that above the baffle separator (9), the container is designed as a buffer space (17) and the buffer space (17) is provided with a central pressure gas outlet (3) : 6) Device according to claims 1 to 5, characterized in that the turbulence internals (10) arranged below the atomizing nozzles (4) are designed as turbulence grids, preferably turbulence grids made of honeycomb internals. 7) Device according to claims 1 to 6, characterized in that the turbulence fittings (11) arranged between the atomizing nozzles (4) are conical; Sheet metal rings connected to the container jacket are designed. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the atomizing nozzles (4) are designed as swirl nozzles and the conical sheet metal rings (11) are also designed as pralir rings for the cooling water emerging like an umbrella from the swirl nozzles.