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Vorrichtung zur Kühlung von Druckgas, insbesondere Druckluft Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung von Druckgas, insbesondere Druckluft.
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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.
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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.
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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'.
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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. #.
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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.
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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.
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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.