DE102017106678A1 - Mixing separator for hot gases and galvanizing plant with at least one such mixing separator - Google Patents
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Abstract
Mischabscheider (10) für heiße Gase, umfassend eine Mischkammer (12) mit einer zu einer Rotationsachse (14) im Wesentlichen symmetrischen Innenwand, einen zur Ausbildung eines an der Innenwand in einer Drehrichtung umlaufenden Stroms abzukühlenden Gases in die Mischkammer mündenden Einlassstutzen für ein abzukühlendes Gas, wenigstens einen zur Ausbildung eines an der Innenwand in der Drehrichtung umlaufenden Stroms kühlenden Gases in die Mischkammer mündenden Einlassstutzen (20, 22, 24) für ein kühlendes Gas, ein entlang der Rotationsachse (14) gesehen unterhalb der Einlassstutzen mittig in der Mischkammer mündendes Tauchrohr (32) zur Absaugung von Gas aus der Mischkammer und einen an einem Boden der Mischkammer angeordneten Partikelauslass (30).Mixing separator (10) for hot gases, comprising a mixing chamber (12) with an inner wall substantially symmetrical to a rotation axis (14), a gas to be cooled in the mixing chamber for cooling a gas to be cooled to form a gas circulating on the inner wall in a rotational direction , at least one for the formation of a circulating on the inner wall in the direction of rotation cooling gas inlet opening into the mixing chamber (20, 22, 24) for a cooling gas, along the axis of rotation (14) seen below the inlet nozzle centrally in the mixing chamber opening dip tube (32) for extracting gas from the mixing chamber and a particle outlet (30) disposed at a bottom of the mixing chamber.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft einen Mischabscheider für heiße Gase, der dazu dient, heiße Gase abzukühlen und durch Fliehkraftabscheidung zu reinigen. Die Erfindung betrifft auch eine Verzinkungsanlage mit einem solchen Mischabscheider.The invention relates to a mixing separator for hot gases, which serves to cool hot gases and to clean by centrifugal separation. The invention also relates to a galvanizing plant with such a mixing separator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Auf dem Gebiet der Erfindung sind Fliehkraftabscheider bekannt, die dazu dienen, Partikel aus Gasen dadurch abzuscheiden, dass die Gase in einem sogenannten Einlaufzylinder durch tangentiales Einblasen auf eine kreisförmige Bahn gebracht werden, wobei schwerere Partikel durch die auf sie wirkende Zentrifugalkraft an die Innenseite des Einlaufzylinders und eines gegebenenfalls sich daran anschließenden sogenannten Kegels gedrückt werden, von wo sie unter Schwerkrafteinwirkung nach unten sinken, während über ein Tauchrohr aus einem zentralen Bereich des Fliehkraftabscheiders von den Partikeln befreites Gas abgezogen wird.In the field of the invention centrifugal separators are known, which serve to separate particles from gases in that the gases are brought in a so-called inlet cylinder by tangential blowing on a circular path, wherein heavier particles by acting on them centrifugal force to the inside of the inlet cylinder and an optionally adjoining so-called cone are pressed, from where they sink under gravity downward, while being withdrawn via a dip tube from a central region of the centrifugal separator from the particles liberated gas.
Fliehkraftabscheider sind seit langem bekannt und haben sich in der Praxis insbesondere zur Vorreinigung von mit Feststoffpartikeln beladenen Gasströmen, wie sie z.B. bei Mühlen und Sägewerken auftreten, überaus bewährt. Wenn allerdings heiße Gase, wie sie z.B. in Öfen und insbesondere sogenannten Ofenrüsseln von Bandverzinkungsanlagen entstehen, vorgereinigt werden sollen, funktionieren herkömmliche Fliehkraftabscheider nicht, da die abzuscheidenden Partikel in den heißen Gasströmen praktisch gasförmig vorliegen und, damit sie mittels eines Fliehkraftabscheiders abgeschieden werden können, zunächst kondensieren müssen.Centrifugal separators have long been known and have in practice in particular for the prepurification of laden with solid particles gas streams, such as. occur at mills and sawmills, very well proven. However, if hot gases, e.g. Conventional centrifugal separators do not work in ovens and in particular so-called oven bowls of strip galvanizing plants, since the particles to be separated are practically gaseous in the hot gas streams and must first condense so that they can be separated by means of a centrifugal separator.
Um heiße Gasströme abzukühlen, sind sogenannte statische Mischer in unterschiedlichster Form bekannt, bei denen ein heißes Gas mit einem kalten Gas vermischt wird. Ist das heiße Gas mit feinen oder gasförmigen Partikeln beladen, kann es bereits im statischen Mischer zur Auskondensation der Partikel kommen, die sich dann im statischen Mischer in ungewünschter Weise niederschlagen und diesen verunreinigen.In order to cool hot gas streams, so-called static mixers in various forms are known, in which a hot gas is mixed with a cold gas. If the hot gas is loaded with fine or gaseous particles, it may already come in the static mixer to the condensation of the particles, which then precipitate in the static mixer in an undesirable manner and contaminate it.
Ein besonderes Problem stellt heißes mit Zinkdampf beladenes Schutzgas dar, wie es in Ofenrüsseln von Bandverzinkungsanlagen auftritt. Bei solchen Anlagen läuft ein zu verzinkendes Metallband unter Schutzgasatmosphäre durch einen Durchlaufofen und wird über den sogenannten Ofenrüssel in ein Zinkbad geführt. Dabei verhindert das Schutzgas, dass das im Durchlaufofen erhitzte Metallband vor dem Verzinken oxidiert, da an oxidierten Stellen Zink nicht oder nur schlecht haften kann.A particular problem is hot zinc-vapor-loaded inert gas, as occurs in furnace bowls of strip galvanizing plants. In such systems, a metal strip to be galvanized passes under a protective gas atmosphere through a continuous furnace and is passed over the so-called furnace trunk in a zinc bath. The shielding gas prevents the metal strip, which has been heated in the continuous furnace, from oxidizing before galvanizing, since zinc can not adhere or can only adhere poorly to oxidized sites.
Wie in der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nachfolgend als Mischabscheider bezeichnete Vorrichtung anzugeben, die es in besonders effizienter und kostengünstiger Weise ermöglicht, auch heiße Gase, in denen ungewünschte Partikel temperaturbedingt in feinster oder gasförmiger Form vorliegen, mittels Fliehkraftabscheidung zumindest vorzureinigen.The invention has for its object to provide a device referred to below as a mixing separator, which allows in a particularly efficient and cost-effective manner, at least vorzusinigen hot gases in which unwanted particles due to temperature in fine or gaseous form by means of centrifugal separation.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Mischabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der nebengeordnete Anspruch 8 betrifft eine Verzinkungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Mischabscheider. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a mixing separator with the features of claim 1. The independent claim 8 relates to a galvanizing plant with a mixing separator according to the invention. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung ermöglicht es, in einer Mischkammer heißes Gas soweit abzukühlen, dass darin enthaltene ungewünschte Stoffe auskondensieren und dann unter Fliehkraftwirkung abgeschieden werden können. Dadurch kann nicht nur auf die Verwendung gesonderter statischer Mischer o.dgl. verzichtet werden, sondern die notwendige Auskondensation erfolgt direkt in dem Bauteil, das auch zur Absonderung der auskondensierten Stoffe dient, so dass andere Bauteile nicht durch ungewünschtes Kondensat verunreinigt werden.The invention makes it possible to cool hot gas in a mixing chamber to such an extent that undesired substances contained therein condense out and then can be separated off under centrifugal force. This can not only the use of separate static mixer or the like. be omitted, but the necessary condensation occurs directly in the component, which also serves to separate out the condensed substances, so that other components are not contaminated by unwanted condensate.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der drei Figuren umfassenden Zeichnung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description of an embodiment in conjunction with the drawing comprising three figures.
Figurenliste list of figures
-
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Mischabscheider in stark schematisierter Seitenansicht.1 shows a Mischabscheider invention in a highly schematic side view. -
2 zeigt den Mischabscheider gemäß1 in stark schematisierter, um 90° gegenüber1 gedrehter Seitenansicht.2 shows the mixing separator according to1 in a highly schematic, 90 ° opposite1 rotated side view. -
3 zeigt den Mischabscheider gemäß1 in Draufsicht.3 shows the mixing separator according to1 in plan view.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
In den
Der Mischabscheider umfasst eine Mischkammer
Die Mischkammer
Wie insbesondere in
In der Mischkammer
Die Außenwand
Der Mischabscheider
Wie in
Es versteht sich für den Fachmann, dass die genauen Abmessungen des Mischabscheiders von der Auslegung der Gesamtanlage, bei der der Mischabscheider zum Einsatz kommen, abhängen und alle hier gegebenen Maßangaben nur Beispiele darstellen. Bei einer typischen Anwendung des gezeigten Mischabscheiders wird dieser zur Abscheidung von Zinkpartikeln aus Schutzgas, das typischerweise etwa 90 % und etwa 10 % Wasserstoff enthält, das im Bereich des Ofenaustritts aus einem Ofenrüssel einer Bandverzinkungsanlage abgesaugt wird, verwendet. Eine entsprechend dimensionierte Mischkammer wird dann zwischen ihrer Oberseite und dem Partikelauslass
Vorteilhaft kann das Tauchrohr mit einer Leitung zur Rückführung des austretenden Gases zum Ofen der Bandverzinkungsanlage verbunden sein. Vorteilhaft zweigt aus dieser Leitung eine Leitung zur Rückführung des abgekühlten Gases zum Mischabscheider ab, in deren Verlauf das Gas dann wieder auf die oben genannte Eingangstemperatur von etwa 50 °C abgekühlt wird, womit sich ein geschlossener Kreislauf für das Schutzgas ergibt.Advantageously, the dip tube can be connected to a line for returning the escaping gas to the furnace of the strip galvanizing plant. Advantageously, a line for returning the cooled gas to the mixing separator branches off from this line, in the course of which the gas is then cooled again to the abovementioned inlet temperature of about 50 ° C., resulting in a closed circuit for the protective gas.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich insbesondere auf die Ausgestaltung der Mischkammer und die Anzahl und Ausgestaltung der Einlassstutzen beziehen, wobei der Fachmann vorteilhaft die für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Ausgestaltung wählen kann. Wenn höhere Rotationsgeschwindigkeiten gewünscht sind, können die Durchmesser der Einlassstutzen verengt werden, so dass das eintretende Gas schneller strömt. Das für die rotierende Strömung zur Verfügung stehende Volumen kann durch geeignete Wahl des Innendurchmessers des zylindrischen Abschnitts der Mischkammer und des Außendurchmessers des Tauchrohrs in der benötigten Weise eingestellt werden. Das Tauchrohr, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft eine Doppelfunktion erfüllt und einerseits zur Absaugung des gereinigten Gases, andererseits zur Bildung einer ringförmigen Strömungskammer zwischen Tauchrohraußenseite und Mischkammerinnenwand dient, kann auch von anderer Seite, z.B. von unten, in die Mischkammer geführt werden, wobei dann z.B. ein Hohlzylinder in der Mischkammer angeordnet werden sollte, um die genannte ringförmige Strömungskammer auszubilden.In the context of the inventive concept, numerous modifications and developments are possible, which relate in particular to the design of the mixing chamber and the number and configuration of the inlet nozzle, wherein the skilled person can advantageously choose the optimal configuration for the particular application. If higher rotational speeds are desired, the diameters of the inlet ports can be narrowed so that the incoming gas flows faster. The volume available for the rotating flow can be adjusted by appropriate choice of the inner diameter of the cylindrical portion of the mixing chamber and the outer diameter of the dip tube in the required manner. The dip tube, which advantageously performs a dual function in the embodiment shown and serves on the one hand for sucking off the cleaned gas, on the other hand for forming an annular flow chamber between the dip tube outside and the mixing chamber inner wall, can also be provided from another side, e.g. from below, into the mixing chamber, then e.g. a hollow cylinder should be placed in the mixing chamber to form said annular flow chamber.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- MischabscheiderMischabscheider
- 1212
- Mischkammermixing chamber
- 1414
- Rotationsachseaxis of rotation
- 1616
- Innenwandinner wall
- 1818
- Einlassstutzen für abzukühlendes GasInlet for cooling gas
- 2020
- Einlassstutzen für kühlendes GasInlet for cooling gas
- 2222
- Einlassstutzen für kühlendes GasInlet for cooling gas
- 2424
- Einlassstutzen für kühlendes GasInlet for cooling gas
- 2626
- zylindrischer Abschnittcylindrical section
- 2828
- konischer Abschnittconical section
- 3030
- Partikelauslassparticle outlet
- 3232
- Tauchrohrdip tube
- 3434
- Strömungskammerflow chamber
- 3636
- Innenwandinner wall
- 4040
- Beinleg
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2870268 B1 [0006]EP 2870268 B1 [0006]
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EP2870268B1 (en) | 2012-07-06 | 2016-09-07 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Method and device for avoiding surface defects caused by zinc dust in a continuous strip galvanising process |
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Legal Events
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