Gas Conditioning Tower

Cooling of process gas through gas conditioning

Gas conditioning towers are found above all in the cement industry, where they are used to directly cool hot process gas from the preheating tower to a filter temperature of at most 120° Celsius. The gas stream and therefore the dust are cooled to the desired temperature through the evaporation of extremely fine water droplets injected into the gas stream.

The main components of an GCT are:

the gas entry cone with fittings for distributing the gas
the cylindrical portion in which the exhaust gas is cooled by the injection and evaporation of water
the dust collection basin, where dust stripped from the gas collects
the sprayer system, mounted on the cylindrical portion and consisting of lances equipped with injection nozzles, a water supply system with centrifugal pumps and a motor control valve, a temperature regulating system with sensors, a control unit and display instrumentation.

The nozzles can be executed as a two-component nozzle, in which the water is aerosolized using compressed air, or as a single-component version, in which the water is aerosolized using high pressure (~ 35 bar). The amount of aerosolized liquid is controlled using a spill-back system. To ensure the complete evaporation of the water within the calculated retention time of the water droplets, a uniform inflow to the spray lances is necessary along the entire length of the evaporation zone. Important for this process is flow control in the inlet and outlet segments of the GCT.

The required geometry was calculated before hand by SCHEUCH in cooperation with the Johannes Keppler University in Linz using a flow simulation program and then tested and optimized using a test model.

Die wesentlichen Bestandteile eines Verdampfungskühlers sind:

der Gaseintrittskonus mit Einbauten für die Gasverteilung
der zylindrische Teil, in dem die Abgase durch Eindüsung und Verdampfen von Wasser gekühlt werden
die Staubsammelwanne, in der aus dem Gas ausfallender Staub aufgefangen wird
das Sprühsystem, bestehend aus am zylindrischen Teil befestigten Lanzen mit Düsen, Wasserversorgung mit Kreiselpumpen und Motorregelventil, Temperaturregelsystem mit Fühler, dem Regler und den Anzeigeinstrumenten.

Die Düsen können entweder als Zweistoffdüsen ausgeführt werden, in denen das Wasser mit Druckluft in feinste Tröpfchen zerstäubt wird, oder als Einstoffdüsen, wobei das Wasser mit Hochdruck (~ 35 bar) zerstäubt wird. Die zerstäubte Flüssigkeitsmenge wird mit einem Rücklaufsystem geregelt. Um vollständiges Verdampfen innerhalb der berechneten Verweilzeit der Tröpfchen zu gewährleisten, ist eine gleichmäßige Anströmung der Sprühlanzen und in Folge die gesamte Verdampfungslänge entlang notwendig. Wichtig dabei ist die Strömungsführung im Eintritts- und Austrittsteil des Verdampfungskühlers.

Diese Geometrien wurden vorher von SCHEUCH in Zusammenarbeit mit der Johannes Kepler Universität Linz mit einem Strömungssimulationsprogramm berechnet und im Versuchsbetrieb an einem Modell getestet und optimiert.