DE2326432A1

DE2326432A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von gasen oder daempfen

Info

Publication number: DE2326432A1
Application number: DE19732326432
Authority: DE
Inventors: Pierre Gueritey
Original assignee: TLD Group SAS
Current assignee: TLD Group SAS
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1973-12-06
Also published as: JPS5244664B2; JPS4950561A; NL157814B; NL7307368A; FR2185439B1; LU67667A1; CA999533A; FR2185439A1; IT987838B; GB1428183A; BE799589A

Description

Dipl.-Ing. Ralf Minetti

Patentanwalt

2 HAMBURGS
Ballindamm 15

τθι.335115 ' g 3. Hai 1973

Meine Akte: 5b7ö/73

und
Tissmetal Lionel Dupont S.A. Charles Eyraud 20, rue de la Ciaire . 34 rue Joliot Curie 6yOÜ9 Lyon (Frankreich.) 69009 Lyon (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Gasen oder Dämpfen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung und insbesondere Reinigung von Gasen oder Dämpfen, die sehr fein verteilte, feste oder flüssige teilchenförmige Stoffe enthalten.

Nach dem Prinzip der elektrostatischen Entstaubung läßt sich bekanntlich elektrisch, hoch aufgeladener Staub in einem ionisierten Raum vermittels auf ein hohes Potential gebrachter Drähte oder Spitzen (durch Koronaentladung) sammeln, indem der Staub an auf Erdpotential befindlichen zylindrischen oder ebenen Elektroden aufgefangen wird. Die entsprechenden Vorrichtungen weisen mehrere Nachteile auf, -nämlich in erster Linie, daß für einen hohen Gehalt an Staub kleinen Teilchendurchmessers die Koronaentladung ausgelöscht wird und damit die vom Entladungsstrom abhängige Leistung der Vorrichtung schnell abfällt, sowie weiterhin nach Ausbildung von Ablagerungen stärkerer Dicke

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original inspected

aus Feststoffteilchen erhöhten spezifischen Widerstands auf "den Sammelelektroden die Erscheinung der Gegenemission (umgekehrte Ionisation an der Oberfläche der Staubschichtablagerung und Wiedereintritt von Peststoffteilchen in den Gasstrom, welche eine der Koronaentladung entgegengesetzte Ladung aufweisen) ein Leistungsabfall hervorgerufen wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden die Sammeleiektraden durch Abklopfen .gereinigt (wozu die entsprechenden Teile der Vorrichtung außer Betrieb gesetzt werden müssen) oder vermittels eines Wasserstroms gereinigt.

Ein weiteres bekanntes Reinigungsverfahren besteht darin, daß Wasser in einem staubhaltigen- Gasstrom fein zerstäubt wird. Vermittels der Wasserzerstäubung wird ein Teil der Staubteilchen durch Aufprall oder wenn bestimmte Bedingungen der örtlichen Übersättigung herrschen, durch. Kondensation von Wasserdampf an den Teilchen eingefangen. Der dabei entstehende Wassernebel wird dann entweder vermittels einer Wirbelströmung eingefangen oder schlägt sich auf den Wänden nieder. Dieses Verfahren ist jedoch prrüctinch unwirksam, wenn sehr feine Staubteilchen eingefangen werden sollen, deren Teilchengröße unter 1 ,\xm liegt.

Bei einem anderen bekannten Reinigungsverfahren schließlich wird Wasser im Kern eines staubbeladenen Gasstroms in einem elektrischen Feld zerstäubt (wobei ein Nebel aus elektrisch, aufgeladenen Tröpfchen erhalten wird). Dieses Verfahren verbindet einen Teil der Vorteile eines elektrostatischen Entstaubers mit denen einer Waschvorrichtung. Die rein elektrostatischen Kräfte ermöglichen jedoch nicht die vollständige Ablagerung des Wassernebels oberhalb eines bestimmten Grenzwerts des Verhältnisses von Vorrichtungslänge zur Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms innerhalb der Vorrichtung.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, unter

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Vermeidung der mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen auftretenden Rachteile ein neuartiges Verfahren zur Aufbereitung und insbesondere Reinigung von Gasen oder Dämpfen, sowie eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, welche die Vorteile verschiedener Verfahren und Vorrichtungen miteinander verbinden, einen höheren Wirkungsgrad bei der Abtrennung teilchenföx'miger Feststoffe aufweisen und gestatten, einen auf mechanische und elektrische Weise zerstäubten, auf den Wänden niedergeschlagenen Primärnebel auf rein elektrostatische Weise in Form eines Sekundärnebels in .dem Gasstrom wiederum in Suspension zu bringen.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren zur Aufbereitung eines sehr fein verteilte, feste oder flüssige, teilchenförmige Stoffe enthaltenden Gases oder Dampfes, insbesondere zur Reinigung desselben, bei dem die Teilchen durch Ionisation des Gases oder Dampfes elektrisch aufgeladen werden und das elektrisch aufgeladene, gasförmige Suspensoid durch Zerstäubung eines Primärnebels aus Flüssigkeitströpfeben mit einer im Vorzeichen der Ladung der teilchenförmigen Stoffe entgegengesetzten elektrischen Ladung in dem Suspensoid in Richtung einer Wand gewaschen wird, ist erfindungsgemäß dadurch, gekennzeichnet, daß die aus >an der Wand aufgefangenen Flüssigkeitströpfchen und teilch.enförmigen Stoffen gebildeten Rieselströme an der als Abweiselektrode ausgebildeten Wand erneut in Richtung einer anderen Wand, die gegenüber der erstgenannten Wand ein unterschiedliches Potential aufweist, elektrostatisch zerstäubt werden. Durch diesen zweiten ZerstäubungsVorgang wird ein Sekundärnebel mit dem Vorzeichen der Abweiselektrode erzeugt, der auigrund seiner Entstehung im Koronaentladungsbereich, sehr stark elektrisch aufgeladen ist. Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Suspensoid gleichzeitig einem Zentrifugalkraftfeld ausgesetzt werden, wel-

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ches durch, die Fortbewegung des Gasstroms auf einem krummlinigen Portbewegungsweg erzeugt wird.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbereitungs- oder Reinigungsverfahren bietet den Vorteil, daß das in die Vorrichtung eingeführte Wasser teilweise mehrmals in Form eines sehr stark aufgeladenen Nebels wiederverwendet wird, der das gleiche Vorzeichen wie die Emissionselektrode aufweist, und somit die Feldstärke in der Umgebung jedes Tröpfchens örtlich, gesteigert wird, was zu einer höheren Abwanderungsgeschwindigkeit der niederzuschlagenden Teilchen in Richtung der Sammelwände führt. Dieser Effekt verbindet sich, mit dem der Waschung des Suspensoids in dem Primärnebel, dessen Ladung das entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen kann, wodurch, ein besseres Einfangen der Teilchen gewährleistet ist als bei lediglich erfolgender Waschung in dem elektrischen Feld vermittels des Primärnebels. Die Kombination dieser beiden Wirkungen in ein und derselben Umfassung gestattet, bei gleichbleibendem Wirkungsgrad die Berührungszeit zwischen Nebel und Teilchen herabzusetzen und damit die räumliche Ausdehnung der Vorrichtungen zu verringern.

Die zur Ausführung des Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung besteht aus einer Umfassung, durch, die der teilchenförmige Stoffe mitführenäe Gasstrom durchleitbar ist, und die zwei auf unterschiedlichem Potential liegende Wände aufweist, und ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Gasionisationsvorrichtungen, vermittels welcher die teilchenförmigen Stoffe des gasförmigen Suspensoiäs mit der gleichen Polarität elektrisch, aufladbar sind, Zerstäuberdüsen, vermittels welcher in den Raum, in welchem das elektrische Feld ausgebildet ist, auf mechanische Weise punktförmig und periodisch, in den Weg des Gasstroms ein aus Flüssigkeitströpfchen bestehender Primärnebel einspritzbar ist,

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und durch Vorrichtungen, vermittels welcher auf rein elektrostatische Weise punktförmig und periodisch ein Toil der an deh Wänden niedergeschlagenen Flüssigkeit wieder in Suspension in den Gasstrom rückführbar ist. Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können innerhalb der Umfassung gleichzeitig Vorrichtungen vorgesehen sein, welche dazu dienen, den Gasstrom auf einem krummlinigen Weg zu führen und auf diese Weise die teilchenförmigen Stoffe des Suspensoids Zentrifugalkräften auszusetzen.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im nachfolgenden anhand mehrerer, in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Figuren 1 und 1a zeigen schematisch. Teile einer Vorrichtung zur Erläuterung de,r mechanischen und physikalischen Einwirkungen auf die Staubteilchen und die fein zerstäubten Flüssigkeitströpfchen.

Fig. 2 ist ein teilweise im senkrechten Schnitt und teilweise in Ansicht dargestellter schematischer Aufriß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufbereitungs- oder Reinigungsvorrichtung.

Figuren 3 und 4 sind senkrechte, axiale Teilquerschnitte durch weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 5 ist ein teilweise im senkrechten Schnitt und teilweise in Ansicht dargestellter schematischer Aufriß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figuren 6, 7 und 8. sind schematische waagerechte

Querschnitte zur Veransehaulichung unterschiedlicher Anordnungsmöglichkeiten für

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die Flüssigkeitströpfchen erzeugenden Zerstäuberdüsen.

Figuren 9 und 10 sind schaubildliche Darstellungen

abgeänderter Ausführungsformen der elektrostatischen Zerstäubervorricbtungen.

Figuren 11 und 12 sind senkrecht geschnittene, schaubildliche Ansichten weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen "Vorrichtung.

Die in den Figuren 1, 1a und 2 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufbereltungs- oder Reinigungsvorrichtung weist eine senkrechte Umfassung auf, die aus zwei koaxial zueinander angeordneten Metallzylindern, nämlich einem äußeren Zylinder 1 und einem inneren Zylinder 2 besteht. Der als Sammler bezeichnete äußere Zylinder 1 stützt sich, vermittels eines hier nicht dargestellten Gestells gegen den Boden ab und ist wie bei 3 angedeutet geerdet. Er ist an seinem oberen Ende geschlossen und weist an seinem unteren Ende eine ringförmige Ablaufrinne 4 auf, durch deren Mitte der innere Zylinder 2 durchgeführt wird. Der innere Zylinder 2 ist mit der negativen Klemme einer HochSpannungsquelle b verbunden und wird durch diese auf eine negative Hochspannung zwischen 30 und 50 kV gebracht. Der innere Zylinder 2 stützt sich gegen den Boden durch. Trägerisolatoren 6 ab.

Die Zylinder 1 und 2 begrenzen zwischen sich, eine ringförmige Zylinderkammer 7, durch welche ein zu entstaubender Gasstrom entlang eines aufsteigenden, schraubenförmig gewundenen Weges durchgeleitet wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Der Gasstrom tritt in die Umfassung durch, einen Eintrittskanal d ein, der tangential mit dem äußeren Zylinder 1 verbunden ist, und tritt im oberen Ende aus der Umfassung durch einen tangential anschließenden Austrittskanal y aus, in dem sich ein Saug-

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lüfter 10 befindet. Der Gasstrom wird bei seinem Eintritt in die Umfassung vermittels kranzförmig angeordneter und beispielsweise radial ausgerichteter Ionisationsspitzen 12 vorionisiert. Die Ionisationsspitzen 12 können in einer oder in mehreren kranzförmigen Anordnungen übereinander an dem inneren Zylinder 2 im Bereicb. des Eintrittskanals ü ausgebildet sein. Die Staubteilchen werden daher bei ihrem Eintritt in die Vorrichtung elektrisch negativ aufgeladen.

An dem inneren Zylinder 2 befindet sich, unterhalb der kranzförmigen Ionisationsspitzenanordnung 12 ein zur elektrostatischen Zerstäubung dienender kegelstumpfförmiger Bund 13, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird. Unterhalb des kegelstumpfförmigen Bundes 13 befindet sich die Ablaufrinne 4_S und unterhalb dieser wiederum ein Isolatorbund H, der mit der Ablaufrinne 4 zusammen einen Ringkanal bildet, durch den von außen her ein sauberer Luftstrom angesaugt wird ₉ welcher zur Isolation in Höhe der Ablaufrinne 4 dient.

Der innere Zylinder 2 trägt kranzförmig angeordnete, nach außen.weisende Zerstäuberdüsen 15. In unmittelbarer Nähe jeder Zerstäuberdüse 15 ist eine oder sind mehrere waagerechte Ionisationsspitzen 16 an dem inneren Zylinder 2 befestigt und befinden sich daher auf der hohen negativen Spannung. Die Zerstäuberdüsen 15 sind vermittels einer Rohrleitung 17 mit einem Speicherbehälter 18 verbunden, der- daher ebenfalls die hohe negative Spannung führt und durch Trägerisolatoren 19 gegen den Boden abgestützt ist. Der Speicherbehälter 18 ist an seinem oberen Bereich mit einer Druckluftquelle 20 verbunden.

Der äußere Zylinder 1 trägt ebenfalls Zerstäuberdüsen 21, die auf diesem Zylinder kranzförmig verteilt ange-

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ordnet sind und nach, innen weisen. Diese Zerstäuberdüsen 21 sind von radial angeordneten lonisationsspitzen 22 umgeben. Die Zerstäuberdüsen 21 an dem äußeren Zylinder 1 sind vermittels einer Rohrleitung 23 mit einer Druckflüssigkeitsquelle 24 verbunden, welche ebenfalls geerdet ist und beispielsweise aus einer gemeindlichen Wasserleitung bestehen kann.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Reinigungsvorrichtung ist wie folgt: Die von dem zu reinigenden Gas mitgeführten Staubteilchen a (Pig. 1) werden bei ihrem Eintritt in die Vorrichtung vermittels der Ionisationsspitzen 12 negativ aufgeladen. Da sich die" Staubteilchen a innerhalb des aufsteigenden, schraubenförmig gewundenen Gasstroms befinden, werden sie wie in einem Staubabscheider vom Zyklontyp einem Zentrifugalkraftfeld ausgesetzt. Auf ihrem Weg innerhalb der Vorrichtung nach oben sind die Teilchen außerdem der Einwirkung zweier unterschiedlicher Nebel ausgesetzt, nämlich einem Nebel aus negativ aufgeladenen Flüssigkeitßtröpfeben b, weiche durch die am inneren Zylinder 2 angeordneten Zerstäuberdüsen \^lj nach außen abgegeben werden, und .einem Sprühnebel aus Flüssigkeitströpfchen c, welche sich auf Erdpotential befinden (und im nachfolgenden als positiv geladen betrachtet werden sollen) und vermittels der am äußeren Zylinder 1 befindlichen Zerstäuberdüsen 21 nach innen hin abgegeben werden.

Die Flussigkeitströpfchen b oder die Flüssigkeitströpfchen d (welche vermittels der Ionisationsspitzen 12 ausgebildet werden) sind negativ aufgeladen und verstärken fortschreitend das elektrische Feld E (Fig. 1a) vermittels der sich, von den Zerstäuberdüsen 15 ausbreitenden Raumladung. Daher wird die Ablagerungsgeschwindigkeit der Staubteilchen a in Richtung der inneren Oberfläche- des

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äußeren Zylinders 1 gesteigert.

Die positiv aufgeladenen !Flüssigkeitströpfeben c und die negativ aufgeladenen Staubteilchen a ziehen sieb, gegenseitig an. Diese elektrischen Kräfte unterstützen daher das Einfangen der Staubteilchen. Die auf diese Weiae gebildeten großen Teilchen lassen sich vermittels des Zentrifugalkraftfeldes leichter abführen, wobei einige Teilchen mit resultierender positiver elektrischer Ladung von dem inneren Zylinder 2 angezogen werden und an diesem entlang nach unten wandern.

Das aufgrund des schraubenförmig gewundenen Portbewegungsweges des Gaerstroms erzeugte Zentrifugalkraftfeld führt zu einer Steigerung der auf die großen Teilchen-ausgeübten Abscheidekräfte, so daß sich diese leichter auf der Wand des äußeren Zylinders 1 sammeln lassen.

Der Sprühnebel aus den negativ aufgeladenen Flüssigkeitströpfchen b, welche gegen die Innenwand des äußeren Zylinders 1 gesprüht werden, und die an dieser Innenwand aufgefangenen Staubteilchen a führen an der Innenwand des äußeren Zylinders 1 zur Ausbildung von Rieselströmen, welche durch die mit dem unteren Ende des Zylinders verbundene Rohrleitung 25 abgeführt werden.

Der Sprühnebel aus positiv aufgeladenen Tröpfchen c und die an der Wand des inneren Zylinders 2 aufgefangenen Teilchen führen zur Ausbildung von Rieselströmen an dieser Wand. Diese Rieselströme werden an den Enden der Ionisationsspitzen wie z.B. 12 elektrostatisch zerstäubt und bilden einen Sekundärnebel aus sehr stark negativ aufgeladenen Teilchen d in Richtung des äußeren Sammlerzylinders 1 .

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Zur Steigerung des Wirkungsgrades der Vorrichtung können mehrere kranzförmige Anordnungen von Zerstäuberdüsen 15 und 21 stockwerksartig übereinander angeordnet sein, wobei zwischen den Zerstäuberdüsen jeweils ebenfalls kranzförmige Ionisationsspitzen 12 an dem inneren Zylinder 2 angeordnet sind.

Mit einer praktischen Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wurden die folgenden Versuchsergebnisse ermittelt: Ein Gasstrom mit einem Durchsatz von 1 500 m^/h. (der bei Umgebungstemperatur einer j?ortbewegungsgeschwindigkeit innerhalb der Vorrichtung von 5 m/s entsprach) und mit unterschiedlichen Staubkonzentrationen zwischen 100 und 500 mg/m Eisenoxid vom mittleren Teilchendurchmesser 0,08 /um wurde gereinigt, wobei die Ausbeute unabhängig von der Konzentration 80$ betrug.. Die Vorrichtung wies an dem inneren Zylinder 2 drei pneumatische Zerstäuberdüsen 15 in kranzförmiger Anordnung auf, durch welche in das Gas ein Wassernebel mit einem Durchsatz von 80 l/h eingespritzt wurde. Dabei befanden sich Ionisationsspitzen lediglich an dem inneren Zylinder 2, und diese lagen auf einem Potential von 35 000 V, was somit einer einzigen kranzförmigen Anordnung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung entspricht. ϋμΓοη-satzgeschwindigkeiten von bis zu 6,5 m/s führten nicht zu einer nennenswerten Verringerung der Ausbeute. Durch Vergrößerung der Höhe der Vorrichtung war es möglich, eine gewünschte Ausbeute zu erzielen. Wenn beispielsweise der Durchsatzweg von 3,75 Umdrehungen (bei einer Vorrichtungshöhe von 1,70 m) auf 6,75 Umdrehungen (bei

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einer Vorrichtungshöhe von 3,50 m) vergrößert wurde, konnte die Ausbeute unter ansonsten gleichen Versuchsbedingungen von 80$ auf 98$ gesteigert werden.

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Da das Anlegen der Hochspannung an die pneumatischen Zerstäuberdüsen 15 Probleme der. elektrischen Isolation für den Speicherbehälter 1Ö aufwirft, kann die "Vorrichtung auch entsprechend. Fig. S ausgebildet werden, bei der lediglich der äußere Zylinder 1 kranzförmig angeordnete, nach innen weisende Zerstäuberdüsen 21 trägt, denen ggf. lonisationsspitzen benachbart sind. Der innere Zylinder 2 trägt neben den lonisationsspitzen 12 lediglich zusätzliche, kranzförmig ausgerichtete lonisationsspitzen 26 und 27. Die an dem äußeren Zylinder 1 angeordneten Zerstäuberdüsen 21 sind geerdet und sprühen gegen den inneren Zylinder 2 eine bestimmte Menge eines Sprühnebels, die durch Geschwindigkeit, Austrittsrichtung und Zentrifugalkraft vorgegeben ist. Die Rieselströme führen an den Enden der lonisationsspitzen 12,

26 und 27 zur Emission eines Sekundärnebels, der an diesen lonisationsspitzen in Richtung des äußeren Zylinders elektrostatisch, zerstäubt wird und sehr ste.rk negativ aufgeladen ist.

Im Grenzfall (!Pig. 4) kann an dem äußeren Zylinder 1 auch eine nur beschränkte Anzahl von Zerstäuberdüsen 21 angeordnet sein. Die elektrostatische Zerstäubung der Rieselströme erfolgt dann von dem einen zu dem anderen Zylinder vermittels der stockwerksartig übereinander an dem inneren Zylinder verteilt angeordneten lonisationsspitzen 26,

27 und einer oder mehrerer stockwerksartig übereinander angeordneter Anordnungen von lonisationsspitzen 2ö an dem äußeren Zylinder .1.

Die schematisch in den Figuren 2, 5 und 4 dargestellten Vorrichtungen arbeiten im Saugstrombetrieb, wodurch gewährleistet ist, daß in Höhe der ringförmigen Ablaufrinne 4 (Fig. 2) durch den Ringkanal saubere Spülluft in den zwischen den beiden Zylindern befindlichen Raum angesaugt wird. Bei dieser Ausbildung ergibt sich der

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Vorteil', daß die verunreinigten Gase und der Waschstrom im Gegenstrom geführt werden. Daher ist die Gefahr, dai3 Feststoffe von dem Gasstrom erneut mitgerissen werden, sehr verringert, und außerdem können gasförmige Bestandteile ggf. leichter gelöst werden.

Die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung kann auch, in der Weise beschaffen sein, daß der staubhaltige Gasstrom statt angesaugt zu werden durch die Vorrichtung durcbgeblasen wird. Das entsprechende Prinzip ist in Fig. 5 dargestellt'. Die in dieser Vorrichtung der Ausführung von Fig. 1 entsprechenden Bauteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist jedoch ein Einblaslüfter 31 in dem Eintrittskanal angeordnet, welcher tangential in den unteren Teil des äußeren Zylinders 1 mündet, der geerdet ist. Der äußere Zylinder 1 weist eine trichterförmige Bodenfläche 32 auf, die in der Mitte mit einer zum Abführen der gebildeten Aufschlämmung dienenden Rohrleitung 33 verbundeniat. Der innere Zylinder 2, welcher an eine hohe negative Spannung gelegt wird, ist an oberen Isolatoren 34 aufgehängt und trägt an seinem unteren Ende den kegelstumpfförmigen Bund 13, welcher zur elektrostatischen Zerstäubung der Flüssigkeit und der Staubteilchen dient, welche an der Oberfläche des inneren Zylinders nach unten wandern.

Der äußere Zylinder 1 ist an seinem oberen Ende offen und weist an diesem eine kegelstumpfförmige, sich nach außen erweiternde Mantelfläche 35 auf. Dieser Mantelfläche 35 gegenüberliegend befindet sich ein kegeistumpfförmiger, isolierter Bund 36, welcher am oberen Ende des inneren Zylinders 2 befestigt ist und zusammen mit der Mantelfläche 35 einen als Spritzschutz dienenden Ringkanal- 37 bildet, durch den ein Teil des gereinigten Gases austritt.

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Im oberen Teil der Vorrichtung kann außerdem ein Hilfssaugkanal ~5ci vorgesehen sein, in dem sich ein Sauglüfter y_) befindet, der mit verhältnismäßig geringer Durcbsatzleistung gereinigtes Gas ansaugt.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung mit dem hängend angeordneten inneren Zylinder 2 kann anstelle des am unteren Ende angeordneten Einblaslüfters 3.1 auch an ihrem oberen Ende^mit einem Sauglüfter versehen werden. Die Ausführungsform nach Fig. 5 hat im Vergleich zu der von Fig. 2 den Vorteil, daß sieb keine großen Tröpfchen in dem Ringkanal 37 absetzen und damit die Arbeitsweise der Vorrichtung beeinträchtigen können.

Die Zerstäubung kann statt auf pneumatische Weise auch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise durch Hochdruckzerstäubung einer Flüssigkeit vermittels einer Pumpe, vermittels umlaufender Zerstäubervörrichtungen usw. Auch kann das gereinigte G-as oder ein sich neutral verhaltendes Gas für die pneumatische Zerotäubung herangezogen werden, beispielsweise um die Ausbildung eines explosiven Gemischs oder eine zu starke Verdünnung oder Verunreinigung eines technisch verwertbaren Gases zu vermeiden. Der von den Zerstäuberdüsen erzeugte Flüssigkeitsnebel kann somit aus jeder Flüssigkeit bestehen, die sich im Hinblick auf das zu reinigende Gas und die auszuscheidenden Staubteilehen eignet, so z.B. Wasser, Lösungen unterschiedlicher Beschaffenheit usw.

Der innere Zylinder 2 kann statt auf eine hohe negative Spannung auch, auf eine hohe positive Spannung gebracht werden.

Der von den Zerstäuberdüsen ausgehende Sprühnebel kann wie in Fig. 6 dargestellt in Radialriebtung, wie in Fig. in Richtung des Gasstroms oder wie in Fig. ö in Gegenrich-

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tung zur Richtung des Gasstroms abgegeben werden.

Die zur Ionisation und elektrostatischen Zerstäubung dienenden IonisatioTisspitzen wie z.B. 2b, 27 und 2b von Fig. 4 können entsprechend der Darstellung waagerecht ausgerichtet oder auch, unter einem Winkel nach. obon oder nach unten geneigt »ein. Sie können kranz— XörmLg oder in einer dem Gasstromweg möglichst dicht folgenden Anordnung ausgebildet sein. Schließlich können die Ionisationsspitzen aus starren Spitzen oder dünnen, elastisch, biegsamen und keine Selbststeifigkeit aufweisenden Meta.lldrah.ten bestehen.

Anstelle der zur Ionisation und elektrostatischen Zerstäubung dienenden Spitzen können auch, durch, kegelstumpfförmige Bünde (Fig. 9) oder Manschetten wie z.B^ die an dem äußeren Zylinder 1 befestigte innere Ringmanschette 41 und die an dem inneren Zylinder 2 befestigte äußere Ringmanschette 42 ersetzt werden. Statt dessen können auch schraubenförmig gewundene Flügel 43 (Pig· Ίο) vorgesehen fioin, welche dem Durchsatzwog des C,;w,ti tromn folgen. Die Ränder deo schraubenförmigen Flügels f\j können glatt oder gezahnt ausgebildet sein, so daß die Ionisation und Zerstäubung entweder durch einen Spitzeneffekt oder durch, einen Kanteneffekt erfolgt.

Der Vorrichtung kann weiterhin eine Einrichtung vorgeschaltet sein, vermittels welcher das verunreinigte Gas vor seinem Eintritt in die Reinigungsvorrichtung mit Wasserdampf gesättigt werden kann.

In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufbereitungs- oder Reinigungsvorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus mehreren, zueinander parallelen, senkrechten Wänden, die eine Umfassung bilden, an welche im.oberen Abschnitt ein Ein-

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trittskanal 44 für verunreinigtes Gas und ein Austrittskanal 45 für gereinigtes Gas angeschlossen sind. Die beiden Kanäle haben jeweils einen rechteckigen Querschnitt, wobei die längeren Kanten in waagerechter Richtung verlaufen. Die hier dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung weist fünf senkrechte Wände 46, 47, 4β, 4¹J und 50 auf; es kann jedoch auch eine andere Anzahl von senkrechten Wänden vorgesehen sein. Die Jindwände 46 und 50 und die· mittige Wand 48 sind an ihren unteren Enden jeweils durch, eine Ablaufrinne 51 bzw. 52 miteinander verbunden, in welcher die gebildete Aufschlämmung aufgefangen wird. Die Ablaufrinnen sind jeweils an eine zum Abführen der Aufschlämmung dienende Rohrleitung 55 angeschlossen. Diese Wände sind außerdem mit der Masse- oder Erdklemme der zur Erzeugung einer hohen negativen Spannung dienenden Hochspannungsquelle 5 verbunden. Die ,beiden anderen, inneren senkrechten Wände 47 und 49 sind zwischen den vorgenannten senkrechten Wänden hängend angeordnet, in bezug auf diese elektrisch isoliert und mit der Spannungsklemme der Hochspannungsquelle 5 verbunden, welche eine hohe negative (oder positive) Spannung führt. Die mittleren Wände 47 und 49 sind nach unten bis in einen bestimmten Abstand von den Ablaufrinnen 51» 52 geführt.

Die an Erdpotential liegenden senkrechten Wände 46, 48 und 50 tragen pneumatische, elektrostatische Zerstäuberdüsen 54, welche in unterschiedlichen Höhen gruppenweise angeordnet sind. Außerdem befinden sich an sämtlichen oder nur einigen senkrechten Wänden zur elektrostatischen Zerstäubung dienende waagerechte Flügel 55.

Die mittige senkrechte Wand 48 weist in ihrem oberen Abschnitt einen waagerechten Schlitz 56 auf, durch den das zu reinigende, staubhaltige Gas hindurchtritt. Der Fortbewegungsweg des Gases in der in Fig. 11 dargestellten

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Vorrichtung ist daher durch die verschiedenen, als Leitblech e dienenden senkrechten Wände vorgegeben, indem wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich, das durch den Eintrittskanal 44 zugeführte staubhaltige Gas zunächst zwischen den senkrechten Wänden 46 und 47 nach, unten abgelenkt wird, dann zwischen den senkrechten Wänden 47 und 4^fJ wiederum aufsteigt, durch den Schlitz b⁽> hindurchtritt, wieder von neuem nach unten abgelenkt wird usw.

Das Zentrifugalkraftfeld, dem das verunreinigte Gas auf seinem Portbewegungsweg durch die Vorrichtung ausgesetzt ist, wird durch die krummlinigen Strömungswege vorgegeben, welche das Gas in den unteren und oberen Abschnitten der Vorrichtung zurücklegt.

Eine entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 11 ausgebildete Vorrichtung weist im allgemeinen eine beliebige, ungeradzahlige Anzahl senkrechter, zueinander paralleler Wände auf. Allgemein gesehen liegen die ungeradzahligen Wände einschließlich der beiden Endwände an Erdpotential, während die geradzahligen Zwischenwände an einer hohen positiven oder, negativen Spannung liegen.

Die erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung eignet sich, nicht nur zur Reinigung von Gasen oder Dämpfen, sondern auch für andere Aufbereitungszwecke wie z.B. das Waschen von Gasen, als Reaktionsgefäß für Reaktionen zwischen Gasen und Peststoffen oder zwischen einer Lösung und Peststoffen.

Die industriell bedingte Umweltverschmutzung ist jedoch nicht auf feste, teilchenförmige Stoffe beschränkt. Gase und Dämpfe können ebenfalls zur Umweltverschmutzung beitragen. Bestimmte Gase und Dämpfe lassen sich durch Absorption vermittels entsprechender Flüssigkeiten zurück-

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halten"und ggf. nach. Abscheidung industriell weiter verwerten.

Ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Rückgewinnung von verdünntem Schwefeldioxid (SOp) aus Abgasen. Durch Waschen von Abgasen mit Ammoniaklösungen, die in einen.elektrostatisch arbeitenden Zyklon eingespritzt werden, werden Waschlaugen erhalten, die Ammoniaksulfide, -bisulfate, -sulfite und -sulfate enthalten. Durch Waschen mit Hatriumbikarbonatlösungen (Na^CO-,) werden zu Ende der Aufbereitung Laugen erhalten, die reich an Natriumsulfat und -bisulfit sind. In gleicher Weise kann die Ausscheidung anderer Verunreinigungsgase wie z.B. von Stickoxiden, NH*, CO₂» iV>' ^H2^{S UBW}* erfolgen. Eine weitere interessante Anwendungsmöglichkeit der elektrostatischen Entstaubungs- und Waschvorrichtung ist als "chemisches Reaktionsgefäß" zur Erzielung einer heterogenen Umsetzung zwischen Gas und Feststoffen oder Gas und Flüssigkeiten.

Als Beispiel sei hier die Umsetzung von gasförmigem Schwefeldioxid mit in Suspension befindlichem Kalziumoxid (CaO) oder Magnesiumoxid (MgO) erwähnt. Diese beiden Metalloxide lassen sich nicht vermittels der Zerstäubungsflüssigkeit zuführen, da sie ansonsten zur Verstopfung der Düsen führen würden. Die Zufuhr erfolgt daher mit dem gleichzeitig das SOp enthaltenden Gas. Die Umsetzung beginnt in dem gasförmigen Suspensoid und setzt sich in den Rieselströmen entlang der Wände der Vorrichtung fort. Nach Eindampfen bis zur Trockne wird reines SOp erhalten, das industriell verwertbar ist.

In Fig. 12 der Zeichnungen ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die sich für Anwendungen eignet, bei denen die zulässigen Gasdurch-

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satzgeschwindigkeiten des gasförmigen Suspensoids unter 3 m/a betragen können. In diesem Falle ist zum Abführen "der Tröpfchen kein zusätzlicher Zyklon erforderlich.

Die in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform hat ähnlich, wie die der Fig. 11 einen verhältnismäßig flachen Aufbau und besteht aus einer parallelflachen Umfassung aus zwei senkrechten Seitenwänden 57 und 5ö, zwei senkrechten Stirnwänden 59 und 60, einer oberen, waagerechten, ebenen Deckwand 61 und einer aus zwei aneinander angrenzenden Pyramid ens tümpf en gebildeten unteren Bodenwand 62'. Die Scheitel der beiden Pyramidenstümpfe weisen nach unten und sind jeweils mit einer zum Abführen der gebildeten Aufschlämmung dienenden Rohrleitung 63 verbunden. Die Umfassung liegt an Erdpotential und enthält im Inneren mehrere senkrechte Wände 64, 65, 66, 67 und 6ö, die parallel zueinander und zu den Seitenwänden 57 und 50 ausgerichtet sind. Die Endwände und die mittleren senkrechten Wände b4, 66 und 6d sind mit der negativen Klemme der Hochspannungsquelle 5 verbunden und innerhalb der Umfassung angeordnet, indem sie durch an der Deckwand 61 befindliche Isolatoren υ ¹J gehalten sind. An der Deckwand 61 sind gleichzeitig nach unten, in das Innere der Umfassung weisende Zerstäuberdüsen 70 angeordnet, welche mit einer Druckwasser-Speiseleitung 71 verbunden sind. Die mittleren, senkrechten Wände.65 und 67 sind an ihren Enden mit den Stirnwänden 59 und 60 verbunden und daher ebenfalls geerdet. Die Wände 64 - 6b sind mit Ionisationsspitzen oder -flügeln 72 versehen, vermittels welcher ein elektrostatisch, zerstäubter Sekundärnebel erzeugt wird.

Das zu entstaubende gasförmige Suspensoid durchläuft die Umfassung in waagerechter Richtung in dem durch die Pfeile 73 angedeuteten Sinn, wobei es jeweils durch hier nicht dargestellte Eintritts- und Austrittsöffnungen in den

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Stirnwänden 5y bzw. bO hindurehtritt. Diese Vorrichtung hat gegenüber der in I?ig. 11 dargestellten den Vorteil, dai3 die Druckverluste wesentlich, geringer sind.

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Claims

Patentansprüche

1 .] Verfahren zur Aufbereitung eines sehr fein verteilte,

este oder flüssige, teilchenförmige Stoffe enthaltenden Dampfes oder Gases, insbesondere zur Reinigung desselben, bei dem die Teilchen durch Ionisation des Gases oder Dampfes elektrisch aufgeladen werden und das elektrisch aufgeladene, gasförmige Suspensoid durch Zerstäubung eines Primärnebels aus Flüssigkeitströpfchen mit einer im Vorzeichen der Ladung der teilchenförmigen Stoffe entgegengesetzten elektrischen Ladung in dem Suspensoid . in Richtung einer Wand gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus an der Wand.· aufgefangenen Flüssigkeitströpfchen und teilchenförmigen Stoffen gebildeten Rieselströme an der als Abweiselektrode ausgebildeten Wand erneut in Richtung einer anderen Wand, die gegenüber der erstgenannten Wand ein unterschiedliches Potential aufweist, elektrostatisch verstäubt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Suspensoid einem Zentrifugalkraftfeld ausgesetzt wird, welches durch die Portbewegung des Gasstroms auf einem krummlinigen Portbewegungsweg erzeugt wird.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer Umfassung, durch die der teilchenförmige ^Stoffe mitführende Gasstrom durcb.leitb.ar ist, und äi'e zwei auf unterschiedlichem Potential liegende Wände aufweist, gekennzeichnet durch Gasionisationsvorrichtungen (12, 26-28), vermittels welcher die teilchenförmigen Stoffe des gasförmigen Suspensoids mit der gleichen Polarität elektrisch aufladbar sind, Zerstäuberdüsen (15_S 21) vermittels welcher in den Raum, in welchem das elektrische PeId ausgebildet ist, auf mechanische Weise punktförmig und periodisch

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in den Weg des Gasstroms ein aus Flüssigkeitströpfchen bestehender Primärnebel einspritzbar ist, und durch Torricatungen (16, 41 9 42, 43 j 55 ₉ 7.2), vermittels welcher auf rein elektrostatische Weise punktförmig und periodisch ein Teil der an den Wänden niedergeschlagenen Flüssigkeit wieder in Suspension in den Gasstrom rückführ bar iSt ο

4» Vorrichtung nach Anspruch. 3_S dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Umfassung Vorrichtungen (47-4'J) vorgesehen sind, welche dazu dienen, den Gasstrom auf einem, krummlinigen Weg zu führen und auf diese Weise die teilchenförmigen Stoffe des Suspensoids Zentrifugalkräften auszusetzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3_S die "insbesondere einen geerdeten äußeren Zylinder und einen mit der positiven oder der negativen Klemme einer Hochspannungsquelle verbund enen, koaxial zu dem inneren Zylinder angeordneten äußeren Zylinder, einen am unteren Ende in die Umfassung mündenden Eintrittskanal für gasförmiges Suapensoiäj, einen mit dem oberen Abschnitt der Umfassung verbundenen Austrittskanal ρ einen eine nach, oben gerichtete Strömung des gasförmigen Suspensoids zwischen den beiden Zylindern erzeugenden Lüfter und an der Umfassung angeordnete Zerstäuberdüsen, welche dazu dienen, Nebel aus elektrisch, aufgeladenen Flüssigkeitströpfchen in dem zwischen den beiden Zylindern befindlichen Raum in Richtung des gasförmigen Suspensoids zu versprühen, aufweist, dadurch gekennzeichnets daß der unter Hochspannung stehende innere Zylinder (2) in der Nähe der Mündung des Eintrittskanals (8) zur Ionisation dienende lonisationsspitzen oder -kanten (12) aufweist und an wenigstens einem der beiden Zylinder (1,2) wenigstens eine elektrostatische Zerstäuberelektrode (13, 26, 27, 28) angeordnet ist, welche dazu dient, den auf dem einen Zylinder gebildeten Rieselstrom

in,Richtung des jeweils anderen Zylinders elektrostatisch zu zerstäuben.. . _

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2) auf Trägerisolatoren (6) steht und in einem bestimmten Abstand durch eine am Boden des äußeren Zylinders (1-) angeordnete ringförmige Ablaufrinne -(4) durchgeführt ist, an welche eine zur Ableitung der gebildeten Aufschlämmung dienende Rohrleitung (25) angeschlossen ist...

7ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2) einen Isolatorbund (14.) trägt, der zusammen mi-t der ringförmigen Ablaufrinne (4) einen zum Ansaugen von Frischluft in die Umfassung dienenden Ringkanal bildet.

8. Vorrichtung-nach, einem der Ansprüche 3-7, dadurch, gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2) in der Nähe seines unteren Endes einen zur elektrostatischen Zert3täubung des auf dem inneren Zylinder gebildeten Rioaelstroms in Richtung des äußeren Zylinders (1) dienenden ' kegelstumpfförmigen Bund (13) trägt.

9. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 3 - β, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zylinder (1) und/oder der innere Zylinder (2) in einer Höhe oder stockwerksartig in mehreren Höhen übereinander kranzförmig angeordnete, zusätzliche Ionisationsspitz'en (26, 27, 28) trägt, welche zur elektrostatischen Zerstäubung der auf jedem Zylinder gebildeten Rieselströme dienen.

10. Vorrichtung nach Anspruch. 5₅ dadurch, gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2) an Isolatoren (34) aufgehängt ist und an seinem¹ oberen Ende gegenüber einer sich, kegel-

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stumpfförmig nach, außen erweiternden Mantelfläche ("5b) des oberen, offenen Endes, des inneren Zylinders (1)' einen kegelstumpfförmigen, isolierten Bund (36) aufweist, der zusammen mit der sieb, nach außen erweiternden Mantelfläche (35) des äußeren Zylinders einen Ringkanal (37) bildet, der zum Durchtritt eines gereinigten Gasstroms bestimmt ist, und daß der äußere Zylinder an seinem unteren Ende eine trichterförmige Bodenflache (32) aufweist, mit der eine zur Ableitung der gebildeten Aufschlämmung dienende Rohrleitung (33) verbunden ist=

11. Vorrichtung nach. Anspruch. 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Umfassung aus einer ungeraden Zahl zueinander paralleler, senkrechter Wände (4&-5O) besteht, die ungeradzahligen Wände einschließlich der beiden Endwände (4β bzw» 46, 50) geerdet und die zwischenliegenden geradzahligen Wände (47, 4y) an eine hohe positive oder negative -Spannung anlegbar sind, wobei die ungeradzahligen Wände an ihren unteren Abschnitten miteinander verbunden sind und an diesen zur Aufnahme der gebildeten Aufschlämmung dienende Ablauf rinnen (51 « b'd) bilden, die geradzahligen Wände jeweils bis auf einen bestimmten Abstand an diese Ablaufrinnen herangeführt sind, die zur- Primärzerstäubung dienenden Zerstäuberdüsen (54) an den ungeradzahligen Wänden, und die zur Zerstäubung dienenden Flügel (55) an den geradzahligen Wänden angeord-net sind =

12. Vorrichtung nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß sie einen Eintrittskanal (44) und einen Austrittskanal (45)₅ die jeweils in einem oberen Abschnitt der Endwände (4b bzw= 50) der Umfassung münden, und jede ungeradzahlige, innere Wand in ihrem oberen Abschnitt einen Schlitz (b*>). aufweist,- derart,--daß das gasförmige Suspensoid im

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Inneren der Umfassung einen abwechselnd nach, oben und nach unten gerichteten Strömungsweg zurücklegt.'

13. Vorrichtung nach. Anspruch. 3, dadurch, gekennzeichnet, daiS die geerdete Umfassung zwei zueinander parallele, senkrechte Saitenwände (57, 5ö) aufweist, zwischen denen zueinander und zu den Seitenwänden parallele, innere, senkrechte Wände (64-6ö) angeordnet sind, die abwechselnd jeweils mit dem Erdpotential oder mit einem positiven oder negativen Hochspannungspotential verbunden sind, die Innenwände zur elektrostatischen Zerstäubung dienende lonisationsspitzen oder -flügel (72) aufweisen, die Bodenwand (62) der Umfassung als Aufschlämmungssammler ausgebildet ist, die obere Deckwand (61) nach unten, in den Innenraum der Umfassung weisende und mit einer Druckwasser-Speiseleitung (71) verbundene Zerstäuberdüsen (70) trägt und die Stirnwände (59₉ 60) Eintrittsbzw. Austrittsöffnungen für das gasförmige Suspensoid aufweisen, welches innerhalb der Umfassung zwischen den zueinander parallelen Innenwänden hindurchführbar ist.

H. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 13, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ionisationsvorrichtungen und die elektrostatischen Zerstäubervorrichtungen jeweils aus Spitzen,, Plügeln oder aus kegeistumpfförmig oder schraubenförmig ausgebildeten Bundringen oder Manschetten mit glattem oder gezahntem Rand bestehen.

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