175953. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szennyezők eltávolítására gázokból
11 175953 12 nyomásváltozások és hőmérsékletkülönbségek formájában jelentkeznek, és fokozzák a sugár keverő hatását. Ezzel a találmány szerinti rendszer tisztítási hatékonyságát mind a szilárd részecskék, mind a gáz alakú szennyezők vonatkozásában fokozzák. A találmány szerinti megoldással történt mérések során kiderült, hogy jóllehet a gőzsugár alkalmazása a 36 ejektorban igen kedvező, levegőt is előnyösen lehet alkalmazni annak ellenére, hogy azonos szívó, atomizáló és tisztító hatás eléréséhez az alkalmazandó gőznél lényegesen nagyobb mennyiségű levegőre van szükség. Azt találtuk például, hogy 0,05 kg gőz szükséges 0,45 kg (1) mennyiségű szennyezett gáz áthajtásához, az alkalmazott gőz, illetve levegő relatív nyomásától függően. Megfigyelhető azonban egy olyan pont, amelynél a gőz alkalmazásának költségei fokozódnak, és a levegővel végzett áthajtás jóval gazdaságosabbá válik, a járulékos berendezések költségeit is beleértve. Ezt a jelenséget részletesebben a 12. és 13. ábra kapcsán ismertetjük. Ehelyütt csupán annyit jegyzünk meg. hogy a gőzfúvóka termikus hatásfoka mintegy 20—25%, és jóllehet a gőzt a 3 852 409 számú USA szabadalmi leírásban ismertetett módon lehet felhasználni a tisztítórendszerben, költségei meglehetősen nagyok. Másrészt, egy jól tervezett gőzturbina termikus hatásfoka 80% körül van, míg egy mechanikus légfúvó hatásfoka meghaladja a 90%-ot. A 12. ábrán is látható, a gőzt egy kazánban lehet előállítani és gőzturbinához vezetjük. Az 50 gőzturbina 52 légfúvóval van összekapcsolva, amely körülbelül 88 kg/cm2 nyomású levegőt szállít a 36 ejektorfúvókához. Természetesen más nyomástartományban működő légfúvókat is lehet alkalmazni. Minthogy a gőzturbina-légfúvó rendszer hatásfoka jóval nagyobb, a szennyezett gáznak levegő segítségével történő áthajtása lényegesen kisebb költséget igényel, mint a közvetlen gőzhajtású rendszer, annak ellenére, hogy megvalósításához járulékos berendezésekre van szükség. Példaképpen megemlítjük, hogy 0,03 kg gőz szükséges a gázkeverék minden egyes pound-jának áthajtásához, ha direkt gőzhajtást és jól tervezett ejektorfúvókát alkalmazunk. Ugyanilyen hatás eléréséhez mindössze 0,01 kg gőzre van szükség abban az esetben, ha a 12. ábrán bemutatott gőzturbina-légfúvó rendszert alkalmazzuk. Bizonyos körülmények között villamos energia még könnyebben vagy gazdaságosabban hozzáférhető, mint a gőz. Ebben az esetben, amint azt a 13. ábrán bemutatjuk, gazdaságosan alkalmazható egy villamos motorral összekötött légfúvó. Bizonyos esetekben az egész folyamatban több energiát igényelhet a szivattyúzás, illetve gázáthajtás, mint maga a tisztítás. Ahol ez az eset áll fenn, gazdaságosabb lehet járulékos ventillátorokat vagy légfúvókat alkalmazni, mint az ejektorfúvókákkal végezni az áthajtást. Az 52 és 54 légfúvókba bevezetett levegő egyaránt lehet külső levegő vagy a rendszerből kilépő és visszavezetett kilépő gáz. Visszatérve az 1. ábrára, látható, hogy a 36 ejektorfúvókából kilépő 56 sugár a 18 keverőcső falát az 58 szakaszon éri el. Ezt a szakaszt visszaverődési tartománynak is nevezhetjük. Amint azt már az előbbiekben kifejtettük, a szennyezőt tartalmazó gáz keresztülhalad az 56 sugáron, és azzal nagymértékben keveredik, miközben a visszaverődési tartományt eléri. Az 58 szakaszt követően lényegében valamennyi szennyező szemcsét beborítják a vízrészecskék, amelyek adott esetben a szükséges reagenseket is tartalmazhatják különböző járulékos gázszennyezők eltávolítása érdekében. Ugyanakkor azonban a szennyezőket tartalmazó kicsi vízszemcsék sebessége nem feltétlenül azonos, és így állandó ütközések játszódnak le az egyes szemcsék, valamint a szemcsék és a 18 keverőcső fala között. Ezen ütközések során a vízszemcsék, illetve cseppecskék száma nagyobb méretű cseppekké állnak össze. Amint azt már a 3 852 409 számú USA szabadalmi leírásban is láthattuk, a 18 keverőcsövet olyan hosszúságúra kell méretezni, hogy végénél a vízcseppek mérete akkora legyen, hogy azok a gázáramból leválasztóciklon segítségével eltávolíthatók legyenek. Jóllehet egy leválasztóciklon igen hatékonyan alkalmazható vízcseppek eltávolítására, ez a szerkezet meglehetősen drága, és ezen túlmenően jelentős mértékű nyomásesést jelent. A rendszerben a fellépő nyomásesés elérheti a 127— —254 vízoszlopmm értéket. Egy tisztítórendszer üzemeltetési költségei viszont jelentős mértékben függenek a berendezésben fellépő nyomáseséstől, így, jóllehet a hivatkozott USA szabadalmi leírásban ismertetett rendszer lényeges előnyöket biztosít a nagy energiaigényű nedves tisztítóberendezésekkel szemben, amelyekben a nyomásesés elérheti az 1016 vízoszlopmm-t. vagy akár annál nagyobb is lehet, a leválasztóciklonnal ellátott rendszerben fellépő nyomásesés még mindig jelentős korlátozó tényező a gazdaságosság szempontjából. A találmány szerinti megoldással lehetővé vált viszonylag kisméretű szennyezőt tartalmazó cseppecskék leválasztása gázáramból anélkül, hogy a hagyományos leválasztóciklonokat alkalmaznánk, és az azokban fellépő nyomásesés a rendszert terhelné. A találmány szerinti megoldásnál a 18 keverőcsövet 60 diffúzor követi. A 18 keverőcső és a 60 diffúzor 21 és 23 csőkarimákkal van összekapcsolva. A 60 diffúzor másik végénél 62 kamra található. A 60 diffúzor nyílási szöge célszerűen 7—15". Optimálisnak 10°-os szög bizonyult. A legjobb eredményeket olyan 60 diffúzorral lehetett elérni, amelyben a belépési tartomány és a kilépési tartomány aránya biztosította, hogy a belépésnél mintegy 60 m/sec. sebességgel áramló keverék a 60 diffüzort 3—6 m/sec. sebességgel hagyja el. A sebesség ilyen csökkenése nagy nyomásnövekedést eredményez, ami a Bemoulli-törvénnyel egyértelműen meghatározható. Ugyanakkor a gázkeverék és a vízcseppek tartózkodási ideje a 60 diffúzorban annyira megnövekedett, hogy lehetővé vált a cseppeknek a gravitáció hatására történő kiválása és a szemcsék méretének ütközések által történő további növekedése. Egy 450 kg/perc névleges kapacitású rendszerbe, amelyben egy 457 mm átmérőjű keverőcsövet alkalmaztunk, célszerű olyan diffüzort beépíteni, amelynek fél nyílásszöge 10°, belépő átmérője 457 mm és kilépő átmérője 1438 mm. A diffúzt» hossza ez esetben 2782 mm. A kísérletek során az is kiderült,, hogy egy hagyományos kialakítású diffúzt» nem olyan haté-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
