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Staubabscheider, insbesondere für heiße Gase, mit einer rotierenden
ebenen Filterschicht aus körnigem Rieselgut Die Erfindung bezieht sich auf einen
Staubabscheider, insbesondere für heiße Gase, bei dem das Staubgas von oben nach
unten durch einen in einer Filterkammer langsam rotierenden, siebartig gelochten
Drehtisch mit einer aufgeschütteten ebenen Filterschicht aus körnigem Rieselgut,
z. B. Kies, strömt und dabei der in dem Gas enthaltene Staub sich in der Filterschicht
absetzt.
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Bei einer bekannten Ausführungsform läuft der Drehtisch quer durch
einen in der Filterkammer sektorförmig abgeteilten Spülkanal, der an eine besondere
Zu- und Ableitung für ein Spülmittel, z. B. ein Gas oder eine Flüssigkeit, angeschlossen
ist.
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Dieses Spülmittel durchströmt die Filterschicht ebenfalls von oben-nach
unten und soll dabei den Staub, welcher sich in der Filterschicht abgesetzt hat,
herausspülen. Weiterhin ist ein Filter für die Ansaugluft von Brennkraftmaschinen
bekannt, dessen von oben beaufschlagte Filterschicht zwischen zwei siebartig gelochten
Scheiben angeordnet ist und zum Zwecke des Reinigens in einem sektorähnlichen Flächenbereich
von unten nach oben von einem. Spülmittel durchströmt wird. Das Entstanben der Filterschicht
erfolgt bei diesen bekannten Vorrichtungen allein durch die Reibungskraft und den
Strömungsdruck des Spülmittels an den Staubteilchen, wodurch diese von den Elementen
der Filterschicht gelöst werden.
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Infolge der verhältnismäßig kurzen Durchlaufzeit des Drehtisches durch
den Spülkanal wird die Filterschicht nur unvollständig gereinigt, so daß die Gefahr
besteht, daß sie sich zunehmend mit Staub anreichert und schließlich zusetzt Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Staubabscheider- der eingangs bezeichneten
Art die Wirkung des Spülmittelstromes so zu verbessern, daß eine gute fortlaufende
Reinigung der Filterschicht erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der im Spülkanal
in bekannter Weise von unten nach oben gerichtete Spülluftstrom so stark ist, daß
die auf den Drehtisch aufgeschüttete Rieselgut-Filterschicht beim Durchlauf durch
den Spülkanal innerhalb des Spülsektors den Charakter eines Fließhettes, auch Wirbelschicht
genannt, annimmt. Bei einer derartigen Ausführung eines Staubgasfilters ist eine
sehr intensive Reinigung der Filterschicht bei kontinuierlicher Arbeitsweise des
Filters gewährleistet. Bei ihrer Wirbelung führen die einzelnen Körper der Filterschicht
Bewegungen gegeneinander aus, drehen und reihen sich, so daß der Staub gut von den
Körpern gelöst und mit der Spülluft abgeführt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzeugung einer pulsierenden
Strömung der Spülluft
in der Spülluftzuleitung, wie bei Entstaubungsvorrichtungen
an sich bekannt ist, eine rotierende Drosselklappe angeordnet. Durch diese Maßnahme
wird die Filterschicht während der Reinigung auf-und abbewegt und bei jedem Druckstoß
aufgelockert und gut durchwirbelt; andererseits treffen die einzelnen Gutskörner
beim Zusammensacken der Schicht fest aufeinander. Auf diese Weise gelingt es zuverlässig,
selbst sehr fest anhaftenden Staub von den Körnern der Filterschicht zu lösen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 1 eine Staubabscheideanlage, teils in Ansicht, teils im Längsschnitt,
Abb. 2 einen Querschnitt nach der LinieII-II in Abb. 1.
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Der Staubabscheider hat ein zylindrisches Gehäuse 1, welches oben
einen Anschlußstutzen 2 mit dem Rohrkrümmer 11 für die Zuleitung von heißem, staubhaltigem
Gas aus der Gasleitung 12 aufweist.
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Unten ist das Gehäuse über einen Anschlußstutzen3 zur Ableitung des
entstaubten Gases mit der Saugseite eines Gebläses 4 verbunden. Ein an die Druckseite
des Gebläses angeschlossenes Rohr 5 führt das entstaubte Gas seiner Verarbeitungs-
oder Verwendungsstelle zu. Im Innern des Gehäuses ist ein siebartig durchlochter
Drehtisch 6 von beispielsweise 2 m Durchmesser angeordnet. Er ist an einer zentralen
vertikalen Welle 8 befestigt und am Umfang mit einem Rand 7 versehen. Der Spalt
zwischen ihm und der Wand des Gehäuses 1 ist durch ein Labyrinth 15
gegen
den Durchtritt von Staubgas abgedichtet. Das untere Wellenlager 9 ist mittels der
Rippen 10 am Gehäuse gehalten. Die Welle ragt oben durch eine Stopfbüchse 13 des
Rohrkrümmers 11 hindurch und wird hier über ein Getriebe 16 von dem Elektromotor
17 angetrieben.
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Auf den Drehtisch 6 ist eine Schicht 14 aus einem feinkörnigen, festen
Gut, z. B. Kies mit einer Korngröße von durchschnittlich etwa 6 mm aufgeschüttet.
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Der Kies kann auch feiner oder gröber sein und eine mittlere Korngröße
einerseits bis herab zu etwa 2 mm und andererseits beispielsweise von 10 mm haben.
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Die Dicke a der Kiesschicht liegt in den Grenzen zwischen etwa 20
bis 200 mm. Sie richtet sich nach der Korngröße des Kieses und wird um so größer
bemessen, je gröber dieser ist. Bei der gewählten Korngröße von durchschnittlich
etwa 6 mm beträgt eine Schichtdicke vorteilhaft etwa 60 bis 10& mm.
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Als Spülkanal dienen zwei Knierohre 18 und 21, die von der Seite
her durch die Gehäusewand 1 hindurchgeführt und innerhalb des Gehäuses von unten
bzw. von oben gegen den Drehtisch 6 umgebogen sind und bis dicht an den Boden des
Drehtisches bzw. an die Oberfläche der Kiesschicht 14 heranreichen.
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Das untere Knierohr 18 ist mit seinem äußeren Ende an die Druckseite
eines Spülluftgebläses 19 angeschlossen. Durch das obere Knierohr 21 wird die verbrauchte
Spülluft in eine Leitung 22 abgeführt.
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Die gegen die Filterschicht gerichteten Mündungen der Knierohre 18,
21 decken sich genau und haben einen Querschnitt, der etwa einem Sektor 26 des Drehtisches
entspricht (Abb. 2). Diese Einzelheiten der Abscheiderkonstruktion und der baulichen
Anordnung gehören nicht zur Erfindung.
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Im unteren Knierohr 18 ist eine Umlaufrosselklappe 28 angeordnet,
deren Achse 29 in Richtung des Pfeiles (s. Abb. 1) angetrieben werden kann. Diese
bekannte Maßnahme ist nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches geschützt.
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Während des Betriebes sind die beiden Gebläse 4 und 19 eingeschaltet;
ebenso der Motor 17, so daß sich die Welle 8 und mit ihr der Drehtisch 6 langsam
in Richtung des Pfeiles (Abb. 2) dreht. Das heiße, staubhaltige Gas, beispielsweise
Abgas von der Erzröstung, wird vom Gebläse 4 aus dem Rohr 12 durch den Krümmer 11,
das Gehäuse 1 und die Kiesschicht 14 gesaugt. Es durchströmt die Kiesschicht innerhalb
der Zone 27, die, wie Abb. 2 zeigt, nicht vom Spülkanal 18, 21 abgedeckt ist, und
wird dabei vom Staub befreit. Die Zone 27 stellt somit die Abscheidezone dar. Das
entstaubte Gas wird in das Rohr 5 gefördert.
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Das Sauggebläse 4 ist so bemessen, daß das staubhaltige Röstgas in
dem Gehäuse 1 eine Geschwindigkeit von etwa 2 bis 3 m/sec erhält. Bei dieser Geschwindigkeit
schlägt sich der Staub praktisch restlos auf dem Kies nieder. Wenn der Kies eine
kleinere Körnung als durchschnittlich 6 mm besitzt, kann die Geschwindigkeit des
Gases auch verringert werden.
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Umgekehrt empfiehlt es sich, bei gröberem Korn eine höhere Gasgeschwindigkeit
zu wählen. Bei einer Korngröße des Kieses von beispielsweise 2 mm beträgt sie vorteilhaft
etwa 1 bis 2 m/sec und bei einer Korngröße von durchschnittlich 10 mm etwa 4 bis
5 m/sec. Der Durchmesser des Drehtisches 6 richtet sich nach der gewählten Gasgeschwindigkeit
und nach der anfallenden Gasmenge. Man wird jedoch aus konstruktiven Gründen den
Durchmesser nicht über etwa 3 bis 4mm wählen und bei sehr großen Gasmengen zweckmäßigerweise
zwei oder mehr I;ilterkammern vorsehen.
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Die vom Gebläse 19 in das Knierohr 18 geförderte Spüldruckluft zieht
nach Durchströmen des vom Spülkanal 18, 21 überdeckten Sektors 26 der Kiesschicht
durch die Leitung 22 ab. Infolge der Drehung des Drehtisches gelangt ständig mit
Staub beladener Kies aus der Abscheidezone 27 in den Spülsektor 26.
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Hier erfährt er eine intensive Durchwirbelung, wodurch sich die einzelnen
Körner gegeneinander reiben, so daß der Staubbelag von ihnen gelöst wird. Der Staub
wird dann von dem Spülluftstrom mitgerissen und durch das Knierohr 21 in die Leitung
22 abgeführt. Ist der Antrieb der Umlaufdrosselklappe 28 eingeschaltet, so entsteht
ein pulsierender Spülluftstrom, der die Kieskörner im Rhythmus der Pulse zusätzlich
auf- und abbewegt. Bei ihrer Abwärtsbewegung stoßen die Körner fest aufeinander,
wodurch das Ablösen ihres Staubbelages noch gründlicher erfolgt.
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Der Spülsektor 26 stellt also die Reinigungszone dar. Aus ihr gelangt
der Kies in gereinigtem, d. h. vom Staub befreitem Zustand wieder in dieAbscheidezone
27 zurück. Die Umlaufgeschwindigkeit des Drehtisches ist so gewählt, daß der Kies
in der Abscheidezone nicht übermäßig mit Staub beladen und beim Durchlauf durch
den Spülkanal gut sauber wird, so daß die Entstaubung des Gases kontinuierlich,
d. Ii. ohne Unterbrechung durch die erforderliche Reinigung des Kieses vonstatten
geht.
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Die Geschwindigkeit der Luft, die für die Auf-und Abwärtsbewegung
des Kieses in der Reinigungszone erforderlich ist, hängt von der Korngröße des Kieses
ab und entspricht bei vollgeöffneter Drosselklappe etwa den Staubgasgeschwindigkeiten,
die oben für die verschiedenen Körnungen angegeben sind.
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Die Zeit, die für die Reinigung des Kieses benötigt wird, ist bedeutend
kürzer als die Zeit, in welcher der Kies mit Staub gesättigt wird. Infolgedessen
kann man die Reinigungszone im Vergleich zur Abscheidezone verhältnismäßig klein
bemessen, beispielsweise so, daß sie wie in der Darstellung gemäß Abb. 2 etwa 1/6
der Kreisfläche des Drehtisches beträgt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß
die Reinigungszone den Umriß eines Sektors aufweist. Hierdurch wird bekanntermaßen
erreicht, daß alle Kieskörner, gleichgültig, ob sie weiter außen oder innen auf
dem Drehtisch liegen, die gleiche Zeit benötigen, um durch die Reinigungszone hindurchzugehen.
Alle Kieskörner sind daher dem kontinuierlichen oder pulsierenden Spülluftstrom
gleich lange ausgesetzt und werden demgemäß sämtlich in gleich guter Weise vom Staub
befreit.
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Um eine gründliche Reinigung des Kieses sicherzustellen, wird der
Drehtisch 6 mit einer nur geringen Umlaufgeschwindigkeit betrieben. Die zweckmäßigste
Drehzahl kann leicht durch Versuche festgestellt werden; sie beträgt z. B. bei einem
Staubgehalt des Gases von 30g/m3 etwa 1 bis 2U/min.
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Die in die Leitung 22 ausströmende Spülluft, die den abgetrennten
Staub mit sich führt, kann als Verbrennungsluft verwendet und beispielsweise dem
Rost einer Kesselfeuerung zugeführt werden. Der Staub schlägt sich dann in der Kohleschicht
nieder und gelangt so in die Schlacke. Als Verbrennungsluft ist die Luft aus der
Leitung 22 auch aus folgendem Grunde geeignet. Beim Durchgang durch die Kiesschicht
gibt das heiße Gas einen Teil seiner Wärme an den Kies ab. Umgekehrt findet in der
Reinigungszone ein Wärmeaustausch von dem Kies an die Spülluft statt, so daß also
mit der Abluft in der Leitung 22 vorerhitzte Luft zur Verfügung steht. Diese weitere
Verwendung
der aus dem Spülkanal abziehenden Spülluft ist jedoch nicht Gegenstand der geschützten
Erfindung.
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An Stelle von Kies können auch andere ähnliche Mineralien verwendet
werden. Weiterhin ist es möglich, geformte Körper, z. B. keramische Körper, zu benutzen,
denen man dann zweckmäßigerweise gleich große Durchmesser gibt. Auch die Gestalt
der einzelnen Körper kann dann einheitlich gemacht werden, z. B. indem man sie zu
Kugeln formt. Eine Filterschicht aus solchen gleich großen und gleichmäßig geformten
Körpern hat den Vorteil, daß sie dem Durchgang des Gases einen geringeren Widerstand
entgegensetzt als eine Schicht, die aus einem Gemisch verschieden großer und verschieden
gestalteter Körner wie z. B. Kies, besteht.
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PATENTANSPROCHE: 1. Staubabscheider, insbesondere für heiße Gase
bei dem das Staubgas von oben nach unten durch einen in einer Filterkammer langsam
rotierenden,
siebartig gelochten Drehtisch mit einer aufgeschütteten ebenen Filterschicht
aus körnigem Rieselgut, z. B. Kies, strömt und der Drehtisch quer durch einen in
der Filterkammer sektorförmig abgeteilten, an eine besondere Spülluftzu- und -ableitung
angeschlossenen Spülkanal hindurchläuft. dadurch gekennzeichnet, daß der im Spülkanal
(18, 21) in bekannter Weise von unten nach oben gerichtete Spülluftstrom so stark
ist, daß die auf den Drehtisch (6) aufgeschüttete Rieselgut-Filterschicht (14) beim
Durchlauf durch den Spülkanal innerhalb des Spülsektors den Charakter eines Fließbettes
annimmt.