DE102009042013B4

DE102009042013B4 - Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen

Info

Publication number: DE102009042013B4
Application number: DE200910042013
Authority: DE
Inventors: Michael Missalla; Mithat Schmitz
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: US20120180662A1; EA201290126A1; DE102009042013A1; WO2011032620A1; CA2771794C; BR112012006341A2; MA33682B1; NO2480335T3; US8657934B2; CN102574134A; EP2480335B1; TR201802556T4; AU2010294892B2; EP2480335A1; EA021413B1; CA2771794A1; AU2010294892A1

Abstract

Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen, bei dem der Strömungsquerschnitt am Ende des Einlasskanals (3) in Richtung zum Partikelaustrag (5) eine dreiecksförmige Erweiterung Q aufweist, die seitlich durch die zylinderförmige Außenwand (1) und durch eine Außenbegrenzung (4) gebildet wird, wobei der äußere Neigungswinkel β zwischen der Außenbegrenzung (4) und der Senkrechten, ausgehend vom Ende des Einlasskanals (3), in Strömungsrichtung der Gasströme von 30° bis 0° verläuft, wobei der Einlasskanal (3) in Strömungsrichtung zum Partikelaustrag (5) geneigt angeordnet ist und der Neigungswinkel α zwischen 10° und 45° beträgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen sowie auf eine Verwendung des Zyklons. Fliehkraftabscheider in Form von Zyklonen sind bekannt. Bei der Gasreinigung dienen sie beispielsweise zur Absonderung von in den Gasen enthaltenen festen Partikeln. Die Gase werden dabei durch deren eigene Strömungsgeschwindigkeit und entsprechende konstruktive Gestaltung des Zyklons in eine Drehbewegung versetzt. Die auf die Partikel wirkenden Zentrifugalkräfte beschleunigen diese radial nach außen. Sie werden dadurch vom Gasstrom getrennt, der nach innen geleitet und abgeführt wird. Enthalten die zu reinigenden Gase jedoch klebrige Partikel, so ist nachteilig, wenn es innerhalb des Zyklons zu Anbackungen von Partikeln kommt, was zu einer Verschlechterung der Abscheideleistung des Zyklons führt. Die Gasreinigung im Zyklon muss dann in aufwendiger Weise unterbrochen und der Zyklon von den Anbackungen befreit werden, damit die Abscheideleistung des Zyklons wieder erhöht werden kann.
Aus der DE 88 07 793 U1 ist ein für die Abscheidung von Feststoffen aus einem Gasstrom geeigneter Zyklonabscheider bekannt. Das Gehäuse des Zyklons wird von einer ebenen Deckelplatte verschlossen, die in der Radialebene des Zyklongehäuses liegt. Der Gasstrom wird über einen Einlaufkanal, der mit seiner Außenwand entlang eines Spiralbogens das Zyklongehäuse umläuft und tangential in dessen Wand übergeht, zugeführt. Der Einlaufkanal steht am radial äußeren Ende des Sprialbogens um ein Viertel bis ein Drittel seiner Querschnittshöhe über die Deckelplatte nach oben hinaus und verläuft zum radial inneren Ende des Spiralbogens konkav abfallend geneigt. In der Ausführungsform gemäß 4 ist das untere Ende des Einlaufkanals als rechtwinkliges Dreieck mit nach unten weisender spitzwinkliger Dreiecksspritze ausgebildet, wobei die Hypotenuse des Dreiecks leicht konkav verläuft.
Aus der DE 198 58 675 A1 ist es grundsätzlich bekannt, mit einem Zyklon auch angeschmolzene Partikel aus einem Gasstrom abzuscheiden.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 23 49 027 A1 und DE 88 11 275 U1 verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen zu schaffen, bei dem sich Anbackungen von klebrigen Partikeln im Inneren nahezu vollständig vermeiden lassen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung des Zyklons zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Unter den klebrigen Partikeln sind Partikel zu verstehen, die sich durch Adhäsivität auszeichnen. Sie besitzen in der Regel Kohäsionskräfte, die die Ausbildung von Anbackungen in verfahrenstechnischen Anlagen begünstigen. Die eigentliche Klebrigkeit kann beispielsweise auch durch das mechanische Verhaken und Vernetzen von fädigen Oberflächenstrukturen zustande kommen. Liegen die Partikel im Nanobereich vor, wird die Klebrigkeit auch durch atomare Kräfte wie Van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrückenbindungen realisiert. Der Neigungswinkel β verläuft von 30° bis 0°, was zur Folge hat, dass die Ausbildung der dreiecksförmigen Erweiterung Q in Gasrichtung gesehen immer schmäler ausgebildet ist, bis sie schließlich bei Erreichung des Neigungswinkels β von 0° nicht mehr vorhanden ist. Die Außenbegrenzung fällt dann mit der zylinderförmigen Außenwand zusammen. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich Anbackungen der klebrigen Partikel im Inneren des Zyklons durch die entsprechende Ausbildung der dreiecksförmigen Erweiterung Q nahezu vollständig vermeiden lassen. Scharfe Übergänge an Kanten, die in der Regel nach dem Stand der Technik eine Ausbildung von Anbackungen einleiten oder begünstigen, werden in vorteilhafter Weise vermieden.
Der Einlasskanal ist in Strömungsrichtung zum Partikelaustrag geneigt angeordnet und der Neigungswinkel α beträgt zwischen 10° und 45°. Auf diese Weise wird die Einleitung der Gasströme, die klebrige Partikel enthalten, in den oberen Teil des Zyklons in vorteilhafter Weise erleichtert, da sich am Übergang des Einlasskanals zur dreiecksförmigen Erweiterung Q nahezu keinerlei Anbackungen ausbilden können.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tauchrohr in Richtung auf den Einlasskanal exzentrisch angeordnet ist. Dabei ist vorteilhaft, dass sichergestellt ist, dass der Hauptteil an klebrigen Partikeln aus den Gasströmen beim Einleiten der Gasströme in den Zyklon nicht auf das Tauchrohr aufprallen und dort teilweise kleben bleiben. Der größte Teil der klebrigen Partikel wird somit vorteilhaft am Tauchrohr vorbei geführt und den Zentrifugalkräften unterworfen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Innenwand des Zyklons eine Antihaftbeschichtung aufweist. Das Verhindern von Anbackungen der klebrigen Partikel wird somit zusätzlich begünstigt. Je nach dem verfahrenstechnischen Prozess können unterschiedliche Materialien als Antihaftbeschichtung eingesetzt werden. Für einige Anwendungsfälle hat sich der Einsatz von Polytetrafluorethylen als Antihaftbeschichtung bewährt.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des Zyklons zur Abscheidung angeschmolzener Partikel. Bei diesen angeschmolzenen Partikeln kann es sich beispielsweise um Kunststoffpartikel handeln, die in relativ heißen Gasströmen transportiert und aus diesen abgeschieden werden müssen. Diese angeschmolzenen Partikel kleben im Zyklon nicht zusammen, sondern gelangen ohne Ausbildung von Anbackungen innerhalb des Zyklons zum Partikelaustrag.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1 bis 5) näher und beispielhaft erläutert.
1 zeigt den Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen in dreidimensionaler Form.
2 zeigt eine Draufsicht auf den Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen.
3 zeigt den Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen mit Blick auf den Einlasskanal.
4 zeigt den Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen gemäß Schnitt A-A in 2.
5 zeigt den Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen gemäß Schnitt B-B in 2.
In 1 ist der Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen dreidimensional dargestellt. Er weist eine zylinderförmige Außenwand 1, einen Einlasskanal 3 sowie einen Partikelaustrag 5 auf. Ferner ist ein Tauchrohr 2 vorgesehen, das in Richtung auf den Einlasskanal 3 exzentrisch angeordnet ist. Der Einlasskanal 3 ist in Strömungsrichtung zum Partikelaustrag 5 geneigt angeordnet, wobei der Neigungswinkel α in Bereich zwischen 10° und 45° liegt.
In 2 ist die Draufsicht des Zyklons für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen dargestellt. Das Tauchrohr 2 ist in Richtung auf den Einlasskanal 3 exzentrisch angeordnet.
In 3 ist der Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen mit Blick auf den Einlasskanal 3 dargestellt. Der Strömungsquerschnitt weist am Ende des Einlasskanals 3 in Richtung zum Partikelaustrag 5 eine dreiecksförmige Erweiterung Q auf, die seitlich durch die zylinderförmige Außenwand 1 und durch eine Außenbegrenzung 4 gebildet wird. Der äußere Neigungswinkel β zwischen der Außenbegrenzung 4 und der Senkrechten verläuft ausgehend vom Ende des Einlasskanals 3 in Strömungsrichtung der Gasströme von 30° bis 0° (nicht dargestellt). Durch die konstruktive Ausgestaltung des Zyklons können Anbackungen von klebrigen Partikeln aus den Gasströmen im Inneren des Zyklons in vorteilhafter Weise vermieden werden.
In 4 ist der Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen gemäß Schnitt A-A in 2 dargestellt. Der Neigungswinkel β ist ausgehend von 30° (nicht dargestellt) kleiner ausgebildet, als dies in 3 dargestellt ist. Der Neigungswinkel β beträgt hier 25°, so dass die dreiecksförmige Erweiterung Q (nicht dargestellt) in dieser Position kleiner ist, als in der in 3 dargestellten Position.
In 5 ist der Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen gemäß Schnitt B-B in 2 dargestellt. Der Neigungswinkel β (nicht dargestellt) beträgt in dieser Position 0°, so dass hier die zylinderförmige Außenwand 1 mit der Außenbegrenzung 4 zusammen fallen. Die dreiecksförmige Erweiterung Q (nicht dargestellt) ist somit in dieser Position nicht mehr ausgebildet.

Claims

Zyklon für die Abscheidung klebriger Partikel aus Gasströmen, bei dem der Strömungsquerschnitt am Ende des Einlasskanals (3) in Richtung zum Partikelaustrag (5) eine dreiecksförmige Erweiterung Q aufweist, die seitlich durch die zylinderförmige Außenwand (1) und durch eine Außenbegrenzung (4) gebildet wird, wobei der äußere Neigungswinkel β zwischen der Außenbegrenzung (4) und der Senkrechten, ausgehend vom Ende des Einlasskanals (3), in Strömungsrichtung der Gasströme von 30° bis 0° verläuft, wobei der Einlasskanal (3) in Strömungsrichtung zum Partikelaustrag (5) geneigt angeordnet ist und der Neigungswinkel α zwischen 10° und 45° beträgt.
Zyklon nach Anspruch 1, bei dem ein Tauchrohr (2) in Richtung auf den Einlasskanal (3) exzentrisch angeordnet ist.
Zyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die Innenwand des Zyklons eine Antihaftbeschichtung aufweist.
Verwendung des Zyklons nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Abscheidung angeschmolzener Partikel.