Tropfenabscheidereinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tropfenabscheidereinheit zum Abscheiden von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gasstrom für Rauchgaswäscher u.dgl. Einrichtungen mit min- destens einem in einem Gasströmungskanal angeordneten Tropfenabscheider, der als Stab- oder Rohrabscheider ausgebildet ist.

Derartige Stab- oder Rohrabscheider sind bekannt. Sie wei- sen eine Vielzahl von parallelen und mit gleichen Abständen voneinander angeordneten Stäben oder Rohren auf, wobei die Durchtrittsbereiche zwischen den Stäben oder Rohren vom Gasstrom durchströmt werden. Hierbei scheiden sich die im Gasstrom enthaltenen Flüssigkeitspartikel an den Stäben bzw. Rohren des Stab- bzw. Rohrabscheiders ab.

Es ist ferner bereits bekannt, derart bekannte Stab- oder Rohrabscheider in Kombination mit weiteren Tropfenabscheidern, beispielsweise Lamellenabscheidern, einzusetzen. Hierbei sind nacheinander im Gasströmungskanal mehrere Tropfenabscheiderlagen angeordnet, wobei der Stab- oder

Rohrabscheider in der Regel der erste Tropfenabscheider ist, der vom Gasstrom kontaktiert wird.

Ferner ist aus der DE 10 2006 011 185 Al eine Tropfenab- scheideranordnung bekannt, die mindestens eine Tropfenabscheiderlage und eine in Gasströmungsrichtung vorgeschaltete Gleichrichterlage aufweist. Bei den Gleichrichterelementen der Gleichrichterlage handelt es sich um Stäbe oder Rohre, die mit gleichen Querschnitten in gleichen Abständen über den Querschnitt des Gasströmungskanals angeordnet sind. Die Gleichrichtereiemente der Gleichrichterlage sind in der Form eines V oder eines umgedrehten V mit entgegengesetzter Neigung zu der der Tropfenabscheiderprofile der Tropfenabscheiderlage angeordnet. Auf diese Weise wird für einen Wasserablauf gesorgt und eine rasche Verunreinigung der vorgesehenen Gleichrichterlage vermieden.

Aus der EP 1 601 442 Bl ist eine Tropfenabscheidereinheit zum Abscheiden von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gasstrom für Rauchgaswäscher u. dgl. Einrichtungen bekannt, die einen Tropfenabscheider aufweist. Die Tropfenabscheiderein- heit besitzt im Abstand von der Auslassseite des Tropfenabscheiders hinter derselben eine sich über einen Teilabschnitt der Fläche des Tropfenabscheiders erstreckende Ein- richtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes an diesem Flächenteilabschnitt des Tropfenabscheiders. Die Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms ist vorzugsweise als mehrere Durchtrittsöffnungen aufweisendes Flächengebilde ausgebil- det, insbesondere als Lochplatte bzw. Lochblech.

Der vorstehend beschriebenen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, eine Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit über den Tropfenabscheider dadurch herbeizuführen, dass diesem eine Einrichtung nachgeschaltet ist, die zu ei- ner Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit am Tropfenabscheider führt, und zwar ist diese Einrichtung dem Bereich des Tropfenabscheiders zugeordnet, der im Vergleich zum übrigen Bereich des Tropfenabscheiders eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Dadurch wird in diesem Be- reich des Tropfenabscheiders die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit reduziert und vorzugsweise an die Strömungsgeschwindigkeit des übrigen Tropfenabscheiderbereiches ange- passt, so dass sich insgesamt über die Fläche des Tropfenabscheiders eine relativ gleichmäßige Strömungsgeschwindig- keit ergibt. Der durch die Einrichtung zur Verringerung der Strömαngsgeschwindigkeit erzeugte zusätzliche Strömungswiderstand wird zweckmäßigerweise an die Betriebsdaten und die Geometrie des jeweiligen Tropfenabscheiders angepasst, so dass eine Reduzierung von Geschwindigkeitsspitzen am Tropfenabscheider erreicht und damit die Leistung des Tropfenabscheiders erheblich verbessert wird.

Die vorstehend geschilderte Lösung funktioniert zufriedenstellend. Hiermit kann insbesondere durch einfache Nachrüs- tung von bestehenden Einrichtungen die gewünschte Strömungsgeschwindigkeitsvergleichmäßigung erreicht werden. Allerdings ist hierbei die Einrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit in Gasströmungsrichtung hinter dem Tropfenabscheider ^' angeordnet .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tropfenabscheidereinheit der angegebenen Art zu schaffen, mit der eine Strömungsgeschwindigkeitsvergleichmäßigung möglichst nahe am Tropfenabscheiderwirkungsbereich erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Tropfenabscheidereinheit der angegebenen Art dadurch gelöst, dass zur Vergleichmäßigung der Gasströmungsgeschwindigkeit über den Gasströmungskanalquerschnitt die Gasdurchtrittsbereiche zwischen den Stäben/Rohren des Stab/Rohrabscheiders unterschiedlich groß ausgebildet und an die Gasströmungsgeschwindigkeitsverteilung im Gasströmungskanal angepasst sind.

Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Stand der Technik, bei der eine Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit hinter einem Tropfenabscheider angeordnet ist, sieht die vorliegende Erfindung vor, den Trop- fenabscheider selbst so auszugestalten, dass hiermit eine Vergleichmäßigung der Gasströmungsgeschwindigkeit über den Gasströmungskanalquerschnitt erreicht wird. Dies wird erfindungsgemäß so erreicht, dass die Gasdurchtrittsbereiche zwischen den einzelnen Stäben/Rohren des Stab/Rohrabschei- ders unterschiedlich groß ausgebildet werden, und zwar derart, dass im Bereich einer hohen Strömungsgeschwindigkeit kleine und im Bereich einer niedrigen Gasströmungsgeschwindigkeit große Gasdurchtrittsbereiche vorgesehen werden. Durch diese Maßnahmen findet eine entsprechende Kompensati- on von Strömungsgeschwindigkeitsspitzen statt, was insgesamt zu einer Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindig-

keit führt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die entsprechende Vergleichmäßigung im Tropfenabscheiderwirkungsbereich selbst erreicht wird.

Um die Gasdurchtrittsbereiche auf erfindungsgemäße Weise zu variieren, sieht die Erfindung im Wesentlichen zwei bevorzugte Lösungen vor: zum einen sind die Abstände zwischen den Stäben/Rohren des Stab/Rohrabscheiders verschieden groß ausgebildet und zum anderen sind die Querschnitte der Stä- be/Rohre des Stab/Rohrabscheiders verschieden groß ausgebildet. Beide Lösungen können natürlich miteinander kombiniert werden. Die hier beschriebenen Gasströmungskanäle, beispielsweise von Rauchgaswäschern, weisen oftmals Umlenkungen auf, die entsprechende Strömungsgeschwindigkeits- Spitzenwerte erzeugen. So sind derartige Gasströmungskanäle beispielsweise vertikal angeordnet und weisen eine Umlenkung in Horizontalrichtung auf, die vor und/oder nach dem Tropfenabscheider vorgesehen sein kann. Bei derartigen Umlenkungen kommt es vorzugsweise zu Strόmunqsgeschwindig- keitsspitzen im Innenbereich einer Umlenkung. Die Erfindung siaht daher bei einer speziellen Ausführungsform vor, dass die Gasdurchtrittsbereiche zwischen den Stäben/Pohren des Stab/Rohrabscheiders im Innenbereich einer Umlenkung des Gasströmungskanals klein sowie im Außenbereich groß ausge- bildet sind.

Ist der Gasströmungskanal vertikal ausgebildet, ist es im Wesentlichen gleich, in welche Richtung die Stäbe/Rohre des 3tab/Rohrabscheiders in der Querschnittsebene des Abschei- ders positioniert sind. Weist der Gasströmungskanal eine entsprechende Umlenkung auf, wie vorstehend beschrieben,

sind die Längsachsen der Stäbe/Rohre des Stab/Rohrabscheiders vorzugsweise senkrecht zur Gasströmungsrichtung im horizontalen Teil des Gasströmungskanals angeordnet. Bei einer anderen Lösung sind die Längsachsen der Stäbe/Rohre des Stab/Rohrabscheiders parallel zur Gasströmungsrichtung im horizontalen Teil des Gasströmungskanals angeordnet.

Die Stäbe/Rohr des Stab/Rohrabscheiders können eben, geneigt, dachförmig oder V-förmig ausgebildet sein. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls möglich. Bei einer speziellen Ausführungsform, die insbesondere bei einer geneigten, dachförmigen oder V-förmigen Anordnung Anwendung findet, sind die Stäbe/Rohre schalenförmig ausgebildet und dienen zur Wasserabführung. Die Stäbe/Rohre bilden daher in diesem Falle Wasserabführrinnen. Auch der Innenraum von Rohren kann hierbei zur Wasserabführung genutzt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Stab/Rohrabscheider mehrere Stab/Rohr-Pakete auf, die je- weils gleiche Gasdurchtrittsbereiche, jedoch von Paket zu Paket unterschiedliche Gasdurchtrittsbereiche aufweisen. Hierdurch ergeben sich Montageerleirhterungen . So müssen nicht einzelne Stäbe/Rohre in Bezug auf ihre Abstände austariert werden, sondern es können fertige Pakete instal- liert werden, die von Paket zu Paket unterschiedlich große Gasdurchtrittsbereiche aufweisen. So wird beispielsweise im Innenbereich einer Umlenkung ein Paket angeordnet, bei dem die Gasdurchtrittsbereiche klein sind, während im Außenbereich ein Paket angeordnet wird, bei dem die Gasdurch- trittsbereiche groß sind.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Tropfenabscheidereinheit kann einen einzigen Stab/Rohrabscheider oder mehrere hin- tereinandergeschaltete Stab/Rohrabscheider aufweisen. Bevorzugt wird jedoch eine Lösung, bei der die Tropfenab- Scheidereinheit einen vorgeschalteten Stab/Rohrabscheider und mindestens einen nachgeschalteten Lamellentropfenabscheider aufweist. Der nachgeschaltete Tropfenabscheider und der Rohr/Stababscheider können dabei V-förmig oder dachförmig mit entgegengesetzter Neigung ausgebildet sein, um eine verbesserte Spülung der Abscheider durch ein vorgesehenes Spül/Bedüsungssystem zu erreichen.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Stab/Rohrabscheider mehrere nacheinander angeordnete Stab/Rohrlagen umfassen. Hierbei können die mehreren Stab/Rohrlagen im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Die Stäbe/Rohre einer Lage können jedoch auch zu denen einer anderen Lage versetzt angeordnet sein. Hierdurch ergeben sich keine geradlinigen Gasdurchtrittsbereiche, sondern schlangenförmig gekrümmte. Natürlich sind auch diese Gasdurchtrittsbereiche durch mehrere Stab/Rohrlagen erfindungsgemäß ausgebildet, d. h. unterschiedlich groß.

In Weiterbildung der Erfindung und in Kombination mit der in der EP 1 601 442 Bl beschriebenen Lösung weist die

Tropfenabscheidereinheit zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen im Abstand von der Auslassseite der Einheit hinter derselben eine sich über einen Teilabschnitt der Fläche' der Einheit erstreckende Einrichtung zur Verrin- gerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes an diesem Flächenteilabschnitt der Tropfenabscheider auf. Bei

dieser Ausführungsform sind somit die erfindungsgemäße Lösung und die aus der vorstehend genannten Veröffentlichung bekannte Lösung miteinander kombiniert, so dass sich sowohl im Vorderbereich der Tropfenabscheidereinheit als auch stromab derselben eine Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes durchführen lässt.

Es versteht sich, dass auch hierbei die Gasdurchtrittsbe- reiche der nachgeschalteten Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit vorzugsweise unterschiedlich groß und an die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung am Tropfenabscheider angepasst sind. Die Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit selbst kann hierbei ebenfalls als mehrere Durchtrittsöffnungen aufweisendes Flächengebilde ausgebildet oder durch mehrere parallel zueinander angeordnete oder sich kreuzende Stäbe, Platten, Rohre u. dgl . gebildet sein.

Ferner kann die erfindungsgemäß ausgebildete Tropfenab- scheidereinheit in Bezug auf die nachgeschaltete Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit sämtliche Merkmale aufweisen, die in der vorstehend genannten Veröffentlichung aufgeführt sind. Die Offenbarung dieser Veröffentlichung wird daher durch Bezugnahme in die vorlie- gende Offenbarung eingearbeitet, ohne dass hier speziell auf jedes Merkmal Bezug genommen werden muss.

Die Erfindung betrifft ferner einen Rauchgaswäscher, der eine Tropfenabscheidereinheit der vorstehend beschriebenen Art aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch den Gasströmungskanal eines Rauchgaswäschers;

Figur 2 ein Diagramm, das die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Gasströmungskanals vor und nach der Vergleichmäßigung zeigt;

Figur 3 einen schematischen Vertikalschnitt in einer um 90° gegenüber Figur 1 gedrehten Ansicht des Gasströmungskanals der Figur 1;

Figur 4 eine schematische räumliche Ansicht des Stab/Rohrabscheiders der Figuren 1 und 3; und

Figur 5 einen Vertikalschnitt durch ein als Schale ausgebildetes Rohr des Stab/Rohabscheiders der Figur 4.

Figur 1 zeigt im schematischen Vertikalschnitt den Gasströmungskanal 1 eines Rauchgaswäschers, der einen vertikalen Abschnitt 10 sowie einen unteren horizontalen Abschnitt 11 und einen oberen horizontalen Abschnitt 12 besitzt. Die Umlenkung zwischen dem vertikalen Abschnitt 10 und dem oberen horizontalen Abschnitt 12 ist mit 8 bezeichnet, während die

Umlenkung zwischen dem vertikalen Abschnitt 10 und dem unteren horizontalen Abschnitt 11 mit 9 bezeichnet ist. Die Gasströmungsrichtung ist durch entsprechende Pfeile angedeutet .

Im vertikalen Abschnitt 10 des Gasströmungskanals 1 befindet sich ein Tropfenabscheider, der als Stab/Rohrabscheider 2 ausgebildet ist. Der Abscheider 2 besitzt eine Vielzahl von Rohren 7, die sich in Figur 1 senkrecht zur Bildebene erstrecken. über den Querschnitt des Gasströmungskanals 1 ist der Stab/Rohrabscheider 2 in drei Bereiche unterteilt, nämlich einen inneren Bereich 4 (auf der Innenseite der Umlenkungen 8, 9), einen mittleren Bereich 5 und einen äußeren Bereich 6. In den jeweiligen Bereichen besitzen die Rohre 7 bei gleichem Rohrdurchmesser unterschiedliche Abstände voneinander, so dass sich für jeden Bereich unterschiedliche Gasdurchtrittsbereiche ergeben. Im inneren Bereich 4 sind die Rohre 7 mit geringem Abstand voneinander angeordnet, während der Abstand im mittleren Bereich 5 grö- ßer ist. Am größten ist der Abstand im äußeren Bereich 6.

Der Gasströmungskanal 1 kann bei dieser Ausführungsform im Horizontalschnitt rund oder quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.

Figur 2 zeigt in Figur 2a die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des vertikalen Abschnittes 10 des Gasströmungskanals 1. Man erkennt, dass aufgrund der unteren Umlenkung bei 9 die Strömungsgeschwindigkeit im in- neren Bereich des vertikalen Abschnittes 10 des Gasströmungskanals am größten ist und zur Außenseite hin abfällt.

Dies ist unerwünscht, da man eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Gasströmungskanals wünscht. Durch den als Stab/Rohrabscheider 2 mit unterschiedlichen Rohrabständen ausgebildeten Tropfen- abscheider wird eine Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit über den Strömungskanalquerschnitt erreicht, wie dies in Figur 2b dargestellt ist. Durch den Abscheiderbereich 3 auf der Innenseite mit den geringen Rohrabständen wird die in diesem Bereich vorhandene Strömungsgeschwindig- keitsspitze abgebaut. Alle drei Bereiche 4, 5 und 6 zusammen erzeugen die in Figur 2b schematisch dargestellte gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeitsverteilung .

Dem Stab/Rohrabscheider 2 nachgeschaltet ist ein Lamellen- abscheider 3, der durch die erzielte Gasströmungsgeschwin- digkeitsvergleichmäßigung über den Querschnitt des Gasströmungskanals relativ gleichmäßig angeströmt wird, so dass der zweite Tropfenabscheider 3 (Lamellenabscheider) optimal arbeiten kann. Durch Variation der Rohrabstände im Abschei- der 2 lassen sich die Strömungsverhältnisse im Abscheider 3 so beeinflussen, dass sich wünschenswerte optimale Verhältnisse erreichen lassen.

Figur 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Gasströmungs- kanal 1 der Figur 1 in einer um 90° gegenüber Figur 1 gedrehten Ansicht. Man erkennt, dass der Stab/Rohrabscheider 2 V-förmig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Rohre 7 geneigt angeordnet sind und sich am tiefsten Punkt in der Mitte des Kanals treffen. Der dem Stab/Rohrabscheider 2 nachgeschaltete zweite Tropfenabscheider 3 (Lamellenabscheider) ist dachförmig ausgebildet, und zwar mit entge-

gengesetzter Neigung zum Stab/Rohrabscheider 2. Das Spülwasser eines Spülsystems (nicht gezeigt) kann daher entlang den Lamellen des Abscheiders 3 nach außen laufen und gelangt auf die Rohre 7 des Stab/Rohrabscheiders 2, von wo es mittig abgeleitet wird.

Figur 4 zeigt eine schematische räumliche Ansicht des Stab/Rohrabscheiders 2 der Figuren 1 und 3. Man erkennt die in Figur 1 gezeigten drei Bereiche 4, 5 und 6, in denen die Rohre 7 mit unterschiedlichem Abstand angeordnet sind.

Die einzelnen Rohre 7 sind bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform nicht als Vollrohre ausgebildet, sondern als oben offen Schalen, wie in Figur 5 im Querschnitt ge- zeigt. Das entlang den Rohren 7 des Stab/Rohrabscheiders 2 von außen nach innen fließende Wasser läuft daher in den Schalen zur Mitte und wird von dort über ein geeignetes Rinnensystem abgeführt. Durch den Ablauf des Wassers innerhalb der Schalen des Stab/Rohrabscheiders 2 wird vermieden, dass die Gasströmung bereits abgeschiedenen Flüssigkeitspartikel bzw. Spülflüssigkeit mitreißt und damit wieder den nachgeschalteten zweiten Tropfenabscheider 3 beaufschlagt.