DD276819A1

DD276819A1 - SEPARATOR

Info

Publication number: DD276819A1
Application number: DD27453285A
Authority: DD
Inventors: Guenter Slowik; Juergen Kohlmann
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1990-03-14

Abstract

Der Abscheider fuer feste und/oder fluessige Partikeln aus Gasen kann in allen Industriezweigen angewendet werden, wo die Abscheidung von insbesondere feinen Partikeln aus Gasen vorgenommen wird. Er weist gegenueber dem herkoemmlichen Zyklon hoehere Umfangsgeschwindigkeiten auf, und mit ihm lassen sich bessere Abscheidegrade realisieren. Zur Erreichung der hoeheren Umfangsgeschwindigkeit ist der Abscheider erfindungsgemaess mit einem gegenueber dem zylindrischen Abscheideraum im Durchmesser groesseren rotationssymmetrischen Ringraum ausgeruestet, der tangentiale Zufuehrungskanaele fuer den beladenen Gasstrom aufweist, wobei der Ringraum mit dem Abscheideraum durch einen rotationssymmetrischen Verbindungskanal verbunden ist. Die Spaltbreite dieses Kanals nimmt in Richtung zur Zyklonachse vorzugsweise ab. Die starke Zunahme der Geschwindigkeit bis zum Eintritt in den Abscheideraum verursacht gleichzeitig die Ausbildung eines rotationssymmetrischen Geschwindigkeitsprofils und fuehrt zu einer gleichmaessigeren Abscheidung. Die Baulaenge des Abscheiders kann verstaerkt werden. Die Erfindung ist in Figur 1 am besten dargestellt. Fig. 1The separator for solid and / or liquid particles of gases can be used in all branches of industry where the separation of, in particular, fine particles from gases is carried out. He has over the conventional cyclone higher peripheral speeds, and it can be realized with better separation efficiency. To achieve the higher peripheral speed, the separator is equipped according to the invention with a larger diameter compared to the cylindrical separation chamber rotationally symmetric annulus, the tangential Zufuehrungskanaele for the loaded gas stream, wherein the annulus is connected to the separation chamber by a rotationally symmetrical connection channel. The gap width of this channel preferably decreases in the direction of the cyclone axis. The large increase in the speed until entry into the separation chamber simultaneously causes the formation of a rotationally symmetric velocity profile and leads to a more even deposition. The Baulaenge of the separator can be strengthened. The invention is best illustrated in FIG. Fig. 1

Description

.' Trotz vieler Verbesserungen am klassischen Zyklon bleiben gegenüber anderen Partikelabscheidern die Nachteile einer nur. ' Despite many improvements to the classic cyclone, the disadvantages of one only remain compared to other particle separators

mittleren Abscheideleistung, einer relativ starken Abhängigkeit des Abscheidegrades von Schwankungen dos Gasstromes und einer nur geringen Abscheidung von Feinstäuben bestehen (Autorenkollektiv: Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden Teil 3 Mechanisches Trennen in fluider Phase, Leipzig 1982, S. 216-224 u. S. 249-272).Mean separation efficiency, a relatively strong dependence of the separation efficiency of fluctuations of the gas flow and only a small separation of fine dust exist (Author collective: Process engineering calculation methods Part 3 Mechanical separation in fluid phase, Leipzig 1982, pp 216-224 and pp 249-272) ,

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Abtrennung von festen und/oder flüssigen Partikeln aus Gasen mit hohem Abscheidegrad unter Ausnutzung der Zentrifugalbeschleunigung.The aim of the invention is the separation of solid and / or liquid particles from gases with a high degree of separation by utilizing the centrifugal acceleration.

Explanation of the nature of the invention

Die Abscheideleistung eines Zyklons kann bei gleichem Gasdurchsatz verbessert werden, wenn die wirksame Zentrifugalbeschleunigung erhöht wird. Die Verringerung des Zyklondurchmessers bewirkt dies bekanntlich, hat jedoch den Nachteil einer Steigerung des Druckverlustes zur Folge. Es bestand deshalb die Aufgabe, einen Abscheider zu gestalten, der bei gleichem Gasdurchsatz und gleichem Durchmesser des Abscheidezylinders im Vergleich zum bekannten Zyklon eine höhere Umfangsgeschwindigkeit aufweist und damit bessere Abscheidegrade realisiert. Diese Aufgabe wird gelöst, durch einen Abscheider für die Abtrennung fester und/oder flüssiger Partikeln aus einem Gas, bestehend aus einem zylindrischen Abscheideraum mit sich nach unten anschließendem konischen Teil mit einer Einrichtung zum Austrag der abgeschiedenen Partikeln, einem in den Abscheideraum hineinragenden Tauchrohr und Gaszuführungseinrichiungon, wobei erfindungsgemäß sich koaxial über dem zylindrischen Abscheideraum ein gegenüber dem Abscheideraum im Durchmesser größerer rotationssymmetrischer Ringraum, der in einem Längsschnitt durch den Abscheider einen beliebigen Querschnitt aufweist, befindet, der mit dem zylindrischen Abscheideraum durch einen rotationssymmetrischen Verbindungskanal verbunden ist, wobei dieser Kanal durch die Verbindung der Innenwand des Ringraumes mit dem Mantel des Tauchrohres einerseits und der Außenwand des Ringraumes mit dem Mantel des zylindrischen Abscheideraumes andererseits gebildet wird und dabei der Ringraum in Richtung des Verbindungskanals zum Abscheideraum offen ist, dabei die Spaltbreite des Verbindungskanals, vom Ringraum zum Abscheideraum in Richtung zur Abscheiderachse vorzugsweise abnimmt, wobei die Spaltbreite die jeweils kürzeste Entfernung ist, die zwischen den Wänden des rotationssymmetrischen Verbindungskanals gemessen wird, weiterhin bei festgelegtem Durchmesser des Ringraumes und des Abscheideraumes die Neigung dor unteren Wand des Verbindungskanals gegen die Horizontal»} 10° bis 80° beträgt, wobei die Verbindung zwischen Ringraum und Abscheidoraum möglichst kurz ist, und schließlich der Ringraum einen oder mehrere tangential Gaszuführungskanäle besitzt, die über den Umfang gleichmäßig verteilt sind und deren jeweiliger Eintrittsquerschnitt mit dem Querschnitt des Ringraumes, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Abscheider, an der Zuführungsstelle vorzugsweise übereinstimmt. Das bedeutet, daß der Ringraum beispielsweise den gleichen rechteckigen Querschnitt besitzt, den die Gaszuführungskanäle aufweisen. Die Neigung der unteren Wand des Verbindungskanals ist so zu wählen, daß sie die für die Fließfähigkeit der abgeschiedenen Partikeln notwendige Schräge aufweist.The separation efficiency of a cyclone can be improved at the same gas flow rate as the effective centrifugal acceleration is increased. The reduction of the cyclone diameter causes this known, but has the disadvantage of increasing the pressure loss result. It was therefore the task of designing a separator, which has a higher peripheral speed at the same gas flow rate and the same diameter of the separation cylinder compared to the known cyclone and thus realized better separation efficiency. This object is achieved by a separator for the separation of solid and / or liquid particles from a gas, consisting of a cylindrical separation chamber with downwardly conical part with a device for discharging the deposited particles, a protruding into the separation chamber dip tube and Gaszuführungseinrichiungon , wherein according to the invention is located coaxially above the cylindrical separation space in relation to the separation chamber in diameter larger rotationally symmetrical annulus having in a longitudinal section through the separator any cross-section, which is connected to the cylindrical separation chamber by a rotationally symmetrical connection channel, said channel through the Connection of the inner wall of the annular space with the shell of the dip tube on the one hand and the outer wall of the annular space with the shell of the cylindrical separation chamber on the other hand is formed and the annulus in the direction de s connecting channel to the separation chamber is open, while the gap width of the connecting channel, preferably decreases from the annulus to the separation chamber in the direction of the separator axis, wherein the gap width is the shortest distance that is measured between the walls of the rotationally symmetrical connection channel, continue at a fixed diameter of the annulus and of the separation chamber, the inclination of the lower wall of the connection channel against the horizontal is} 10 ° to 80 °, the connection between annulus and Abscheidoraum is as short as possible, and finally the annulus has one or more tangential gas supply channels, which are evenly distributed over the circumference and whose respective inlet cross section with the cross section of the annular space, viewed in a longitudinal section through the separator, preferably coincides at the feed point. This means that the annulus, for example, has the same rectangular cross-section as the gas supply channels. The inclination of the lower wall of the connecting channel is to be chosen so that it has the necessary for the flowability of the deposited particles slope.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, wenn die Wände des Verbindungskanals, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Abscheider, gerade verlaufen.For manufacturing reasons, it is expedient if the walls of the connecting channel, viewed in a longitudinal section through the separator, are straight.

Strömungstechnisch besonders günstig ist es jedoch, wenn die Wände des Verbindungskanals, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Abscheider, gekrümmt verlaufen, wobei die Tendenz der Spaltverengung zur Abscheiderachse und die Neigung der unteren Wand des Verbindungskanals gegen die Horizontale gesichert sein müssen. Dabei ist zur Ermittlung des Winkels bzw. der Neigung die Tangente an die Krümmung zu benutzen. Im Betriebsfall tritt der beladene Gasstrom durch die Zuführungsöffnungen in den Ringraum ein und bewegt sich ähnlich einer Wirbelsenkenströmung in den Abscheideraum. Im Verhältnis der Radiusverringerung nimmt dabei die Umfangsgeschwindigkeit bis zum Abscheideraum zu. Eine zusätzliche Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit wird im Verhältnis der Spaltverringerung erreicht. Gleichzeitig ergibt sich am Eintritt in den Abscheideraum ein nahezu rotationssymmetrisches Geschwindigkeitsprofil, das einen gleichmäßigen Abscheidevorgang bewirkt.However, it is particularly favorable in terms of flow technology when the walls of the connecting channel, viewed in a longitudinal section through the separator, are curved, with the tendency of the gap narrowing to the separator axis and the inclination of the lower wall of the connecting channel to be secured against the horizontal. In this case, the tangent to the curvature is used to determine the angle or inclination. During operation, the laden gas stream enters the annular space through the feed openings and moves into the separation chamber in a manner similar to a vortex flow. In the ratio of the radius reduction thereby increases the peripheral speed to the separation chamber. An additional increase in the peripheral speed is achieved in the ratio of the gap reduction. At the same time, an almost rotationally symmetrical velocity profile results at the entrance to the separation chamber, which effects a uniform separation process.

Durch die erfind'jngsgemäße Strömungsführung werden am Eintritt in den Abscheideraum wesentlich höhere Umfangsgeschwindigkeiten als beim bekannten Zyklon erreicht. Ein großer Teil der Teilchen kann daher noch im Bereich der Strömung um das Tauchrohr abgeschieden werden, wobei die dem Abscheidevorgang entgegenwirkende Radialgeschwindigkeitskomponente vernachlässigbar klein ist. Dio Baulänge des Abscheiders kann daher verringert werden. Der Abscheider ist, abgesehen von den Zuführungskanälen, rotationssymmetrisch. Einbauteile, wie Leitbleche o. ä., die zur Strömungsumlenkung zur Erreichung der Umfangskomponente der Geschwindigkeit bisher verwendet wurden, entfallen, da sie den erreichbaren Effekt nur stören würden.Due to the flow guide according to the invention, substantially higher peripheral speeds are achieved at the entrance to the separation chamber than in the known cyclone. Therefore, a large part of the particles can still be deposited in the region of the flow around the dip tube, wherein the radial velocity component counteracting the deposition process is negligibly small. Dio length of the separator can therefore be reduced. The separator is, apart from the supply channels, rotationally symmetric. Fittings, such as baffles o. Ä., Which have been used for flow deflection to achieve the peripheral component of the speed so far, omitted, since they would interfere with the achievable effect only.

Durch die Umsetzung des Erfindungsgedankens wird ein weiterer wichtiger Vorteil beim Betreiben des Apparates gegenüber bekannton Zyklonen erreicht. Bei konstant gehaltenem Durchsatz kann der obere Ringraum durch eine unterschiedliche Anzahl von Gaszuiührungskanälan beaufschlagt werden. Damit werden unterschiedliche Eintrittsimpulse hervorgerufen, die ihrerseits zu unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten fuhren. Durch die erfindungsgemäße Auslegung des Abscheiders entsteht im Abschoideraum trotzdem wieder eine nahe/.u rotationssymmetrische Strömung. Es ist also möglich, bei gleichem Durchsatz unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten zu erzeugen, ohne Veränderungen am Abscheider vornehmen zu müssen. Dieser Umstand läßt sich in zweifacher Hinsicht nutzen. Einerseits kann bei veränderlichem Durchsatz stets die gleiche Umfangsgeschwindigkeit hervorgerufen worden, um damit die gleiche Abscheideleistung zu gewährleisten. Andererseits kann bei gleichem Durchsatz dio Abscheideleistung variiert werden. Der Abscheider ist damit auch für verschiedene Trennaufgaben oinsetzbar.By implementing the inventive concept, another important advantage in operating the apparatus over bekannton cyclones is achieved. With a constant throughput, the upper annular space can be acted upon by a different number of Gaszuiührungskanälan. This causes different entry pulses, which in turn lead to different peripheral speeds. Due to the inventive design of the separator arises in the Abschoideraum nevertheless a close / .u rotationally symmetrical flow. It is thus possible to produce different peripheral speeds at the same throughput without having to make any changes to the separator. This circumstance can be used in two ways. On the one hand, with variable throughput, the same circumferential speed has always been produced in order to ensure the same separation efficiency. On the other hand, the separation efficiency can be varied at the same throughput. The separator is thus also oinsetzbar for different separation tasks.

embodiments

Dia Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispiolen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below in two Ausführungsbeispiolen.

example 1

Die Figuren 1 und 2 zeigen die Gestaltung des oberen rotationssymmetrischen Ringraumes 1 als Zylinderschuß. Die Verbindung zwischen dem Ringraum 1 und dem Abscheideraum 2 wird durch den rotationssymmetrischen Verbindungskanal 3 hergestellt, dessen Spaltbreitesich in Richtung zur Abscheiderachse vermindert. Die tangential zum Ringraum 1 angeordneten Gaszuführungskanäle 4 haben einen rechteckigen Querschnitt. Das Tauchrohr 5 dient dem Reingasaustritt, und durch den Konus 6 verlassen die abgeschiedenen Partikeln den Abscheider. Einrichtungen zur Rückgewinnung der Drallenergie sowie zur Begrenzung des Dralls am Ende des Konus 6 sind nicht eingezeichnet. Der Winkel, der von der unteren Wand des Verbindungskanals und der Abscheiderachse gebildet wird, ist so ρ ro R daß die Fließfähigkeit der abgeschiedenen Partikeln gesichert ist. Seine Größe richtet sich nach dem Schüttwinkel des abzuscheidenden Feststoffes. Der Verbindungskanal 3 ist mit Spaltverengung zur Abscheiderachse hin ausgeführt. Der Abscheider ist mit vier Zuführungskanälen 4 versehen. Bei geeigneter Cimensionierung läßt sich damit am Eintritt in den Abscheideraum 2 ein Geschwindigkeitsprofil erreichen, das nicht mehr als 1 % von der Rotationssymmetrie abweicht.Figures 1 and 2 show the design of the upper rotationally symmetrical annular space 1 as a cylindrical shot. The connection between the annular space 1 and the separation chamber 2 is produced by the rotationally symmetrical connection channel 3, whose gap width decreases in the direction of the separator axis. The gas supply channels 4 arranged tangentially to the annular space 1 have a rectangular cross-section. The dip tube 5 is the pure gas outlet, and leave through the cone 6, the deposited particles the separator. Devices for recovering the swirl energy and for limiting the twist at the end of the cone 6 are not shown. The angle formed by the lower wall of the connecting channel and the separator axis is such that the fluidity of the deposited particles is ensured. Its size depends on the angle of repose of the deposited solid. The connecting channel 3 is designed with gap narrowing towards the separator axis. The separator is provided with four supply channels 4. With suitable dimensioning, a velocity profile can thus be achieved at the entrance to the separation chamber 2 which does not deviate more than 1% from the rotational symmetry.

Example 2

Für das zweite Ausführungsbeispiel ist der Abscheider in Figur 3 im Längsschnitt und in Figur 4 in der Draufsicht dargestellt. Der obere Ringraum 1 ist als Kegelstumpf ausgeführt. Die beiden Gaszuführungskanäle 4 mit rechteckigem Querschnitt sind daher gegen die Abscheiderachse geneigt. Die Spaltbreite des rotationssymmetrischen Vcrbindungskanals 3, der dan Ringraum 1 mit dem Abscheideraum 2 verbindet, bleibt in diesem Ausführungsbeispiel zur Abscheiderachse hin konstant. Tauchrohr 5 und Konus 6 sind wie im Ausführungsbeispiel 1 angeordnet. Durch die fehlende Spaltverengung des Verbindungskanals 3 und die nur zwei Gaszuführungskanäle 4 ist die Abweichung des Geschwindigkeitsprofils von der Rotationssymmetrie beim Eintritt in den Abscheideraum 2 größer als beim Ausführungsbeispiel 1.For the second embodiment, the separator is shown in Figure 3 in longitudinal section and in Figure 4 in plan view. The upper annular space 1 is designed as a truncated cone. The two gas supply channels 4 with rectangular cross section are therefore inclined against the Abscheiderachse. The gap width of the rotationally symmetrical connection channel 3, which connects the annular space 1 with the separation space 2, remains constant in this embodiment towards the separator axis. Dip tube 5 and cone 6 are arranged as in the embodiment 1. Due to the lack of gap narrowing of the connection channel 3 and the only two gas supply channels 4, the deviation of the velocity profile from the rotational symmetry on entry into the separation chamber 2 is greater than in the embodiment 1.

Claims

-1- 276 319

1. separator for the separation of solid and / or liquid Partikein from a gas, consisting of a cylindrical separation chamber with down subsequent conical part with a device for discharging the deposited particles, a projecting into the separation space from above dip tube and gas supply means, characterized in that coaxially above the cylindrical separation chamber (2) is a rotationally symmetrical annular space (1) without internals having a larger diameter than the separation space and any cross-section, viewed in a longitudinal section through the At, which is connected to the cylindrical separation space by a rotationally symmetrical connection channel ( 3), wherein this connecting channel is formed by the connection of the inner wall of the annular space with the shell of the dip tube (5) on the one hand and the outer wall of the annular space with the shell of the cylindrical separation chamber on the other hand, while the annulus in Direction of the connecting channel to the separation chamber is open, while the gap width of the connecting channel from the annulus to the separation chamber towards the Abscheiderachse preferably decreases, wherein the gap width is the shortest distance that is measured between the walls of the rotationally symmetrical connection channel in a longitudinal section through the separator continues at a fixed diameter of the annular space and the separation chamber, the inclination of the lower wall of the connecting channel against the Horzbontale 10 ° to 80 °, wherein the connection between the annulus and the separation space is as short as possible, and finally the annulus has one or more tangential gas supply channels (4), which are uniformly distributed over the circumference and the respective inlet cross section with the cross section of the annular space, viewed in a longitudinal section through the separator, preferably at the feed point coincides.

2. separator according to claim 1, characterized in that the walls of the connecting channel, viewed in a longitudinal section through the separator, straight.

3. Separator according to claim 1, characterized in that the walls of the connecting channel, viewed in a longitudinal section through the separator, are curved.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention can be applied in all areas of industry where separation of predominantly solid particles from gases is carried out. However, it is also applicable if liquid or additionally liquid particles are present in the gas. The arrangement of the dip tube from above is also useful when the freed from the particles of gas is discharged into the atmosphere. This is particularly the case in the chemical industry, the lignite industry, the woodworking industry, the basic industries, the food industry and other industries. The invention can be used both as a stand-alone device and as used in place of conventional dust or aerosol separators, in various work processes.

Characteristic of the known state of the art

The invention closest to the invention lying technical solution for particle separation represents the cyclone. It is characterized by a cylindrical separation chamber with down subsequent conical part, an entrance and an exit area. The entry of the loaded gas flow is either tangential to the cylinder jacket or axially by means of vanes. The exit of the ReingasiJ is realized by axial deflection of the flow in the separation cylinder through the immersion tube projecting from above into the absorber (BOHNET, M. Chem.-Ing.-Techn. 5411982 | Nr.7, S.621-630 ). The incoming particles are transported to the cylinder wall due to the centrifugal acceleration caused by the peripheral speed and move as a strand or film to the bottom of the cyclone where they have been removed and collected. For the entry area various technical solutions are known, which lead to an increase in the peripheral speed or deien favorable Vorteil, such. B. inlet spirals and constrictions. Disadvantage of these designs is the higher production costs. z.T. complicated design, which faces only a smaller effect improvement. To avoid the discharge of already deposited particles vortex limiters are used on the conical probe. Recovering the energy of the swirling motion is facilitated by guides in the immersion tube interior or subsequent outlet spirals.