DE1251139B - Hiehkraftabscheider der Zyklonbauweise fur Flugasche und Flug staub - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

B 04 c

BOId

Deutsche Kl.: 5Oe-3/10

Nummer: 1 251 139

Aktenzeichen: B41513III/50e

Anmeldetag: 24. August 1956

Auslegetag: 28. September 1967

Zum Abscheiden von Flugstaub und Flugasche aus den Abgasen industrieller Anlagen werden neben elektrostatischen Gasreinigern überwiegend Fliehkraftstaubabscheider verwendet. Die einfachste, billigste und verläßlichste Bauart solcher Abscheider sind die Zyklone, bei denen das Staubgas tangential in die Wirbelkammer eintritt, die im oberen Teil meistens zylindrisch und im unteren Teil trichterförmig ausgebildet ist. Das Gas strömt in wendelfönnigen Bahnen abwärts, wird infolge der dabei auftretenden Zentrifugalwirkung vom Flugstaub befreit und verläßt dann durch ein zentral angeordnetes Reingasrohr nach oben in axialer Richtung den Abscheider.

. Die hierbei auf ein Staubkorn von der Masse m wirkende Fliehkraft P₂ bei einem Radius r der Wirbelkammer und bei einer Umfangsgeschwindigkeit c_u der Strömung läßt sich durch folgende Beziehung errechnen:

Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß für eine gute Staubabscheidung bei gleicher Rauchgasgeschwindigkeit für grobe Staubkörnung ein großer Zyklonradius genügt, wohingegen für die feine Staubkörnung kleine Zyklonradien erforderlich sind. Bei einfachen Zyklonen mit verhältnismäßig großem Radius werden daher die feinkörnigen Staubbestandteile nur unvollständig abgeschieden.

Um diesen Übelstand zu beheben, wurden Abscheider aus zwei hintereinandergeschalteten Zyklonen mit verschiedenen Durchmessern und solche mit mehreren hinter- und nebeneinandergeschalteten kleinkalibrigen Zyklonrohren, sogenannte Vielfachoder Multizyklone, geschaffen. Diese Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig teuer und infolge des komplizierteren Aufbaues umständlicher in der Wartung sind und außerdem auch einen höheren Strömungswiderstand aufweisen.

Außer den hier bereits beschriebenen Staubabscheidern sind noch Abscheider bekannt, bei denen die Rauchgase an mit Rippen versehenen, schräg gestellten Platten vorbeigeführt werden. Hierbei werden zwischen den Rippen infolge einer Wirbelbildung insbesondere die feinen Staubteilchen abgeschieden, während sich die groben Staubkörner hauptsächlich durch die eigene Schwerewirkung, infolge der durch die Querschnittserweiterung erzielten Geschwindigkeitsminderung, absetzen.

Diese Art von Staubabscheidern wird heute prak-Fliehkraftabscheider der Zyldonbauweise
für Flugasche und Flugstaub

. Anmelder:

Harald Bachmann, Stein bei Nürnberg

Als Erfinder benannt:
Harald Bachmann, Stein bei Nürnberg

tisch kaum mehr verwendet, da sie zu großen Raum erfordert und viele teure Eisenplatten benötigt.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, bei Gegenstrom-Zentrifugalstaubabscheidern mit schraubengangförmigem Luftführungskanal den schräg von innen nach außen und oben geneigten Kanalboden und die Außenwände des Abscheidebehälters mit Abstreifblechen zu versehen, wobei der abgelagerte Staub von den Abstreifblechen einem zentralen Staubaustragrohr zugeführt werden soll. Diese Ausführung konnte sich infolge der umständlichen An-

a₅ Ordnung und des hohen Materialaufwandes in der Praxis nicht behaupten.

Ein anderer bereits bekannter Vorschlag betrifft einen Staubabscheider in Zyklonform mit an der Außenfläche des Innenrohres angeordneten axialen Rippen oder Schaufeln. Der an den Rippen oder Schaufeln abgeschiedene feinere Staub wird hierbei jedoch von der Hauptströmung wieder erfaßt und mit in das Reingasrohr gerissen, da keine Mittel vorgesehen sind, diesen Staub ungehindert von der Hauptströmung zum Ascheraum gelangen zu lassen.

Bei einer weiteren bekannten Ausführung eines

Staubabscheiders der Zyklonform sind bereits zur Verhinderung dieses der vorgenannten Vorrichtung anhaftenden Mangels Fallrohre durch die Umlenkzone geführt, die das Mitreißen durch die Hauptströmung verhindern sollen, wobei jedoch zum Niederschlagen des feineren Staubes noch eine komplizierte Einrichtung zum Einblasen von Dampf- und Gasstrahlen vorgesehen ist.

Um die den vorstehend erwähnten bekannten Staubabscheidern anhaftenden Mangel zu beseitigen, wird erfindungsgemäß ein Flugasche- und Flugstaubabscheidezyklon geschaffen, bei welchem die groben Staubkörner durch die Zentrifugalwirkung des Hauptwirbels an der Wirbelkammenvand und die feineren Staubteilchen in schmalen, mittels besonderer Einrichtungen am zentralen Innenrohr ge-

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bildeten Randwirbelnischen abgeschieden werden. Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie TI-II

Hierzu wird ein Zyklon verwendet, bei dem auf die der F i g. 1,

Außenwand des axialen Innenrohres in bekannter Fig. 3 die Ausbildung der Längsrippen als radiale

Weise radial gerichtete Längsrippen oder in der Stege auf der Außenwand des Innenrohres,

Umfangsrichtung schaufeiförmig gekrümmte Stege 5 Fig. 4 die Ausbildung der Längsrippen in der

aufgesetzt sind, zwischen denen achsparallele Nischen Form Y-förmig gewölbter Schaufeln,

entstehen, in denen sich von der Hauptströmung ab- Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungs-

gezweigte Randwirbel ausbilden. Die in diese ab- gemäßen Flugasche- und Flugstaubabscheider mit

wärts laufenden Randwirbel eingeschleppten feinen mittlerem tangentialem Rauchgaseintritt und

Staubteilchen werden in den Nischen zwischen den io Fig. 6 einen Querschnitt gemäß der Linie VI-VI

Längsrippen nach unten abgeleitet. Um nun zu ver- der Fig. 5.

meiden, daß der aus den Randwirbelnischen nach Bei der Ausführungsform nach Fig.] und 2 tritt

unten in den Asche- und Staubtrichter fallende Fein- das zu reinigende Staub- oder Rauchgas durch den

staub von der zentral abziehenden Gasströmung wie- in üblicher Weise tangential am Oberteil der Wirbel-

der erfaßt und mitgerissen werden kann, ist gemäß 15 kammer 1 angeordneten Einströmstutzen 4 in Pfeil-

der Erfindung in der unteren Verlängerung der richtung 0 ein und strömt in Pfeilrichtung b schrau-

Längsrippen ein Kranz an sich bekannter, durch die bengangartig um das Innenrohr 5. Infolge der Zen-

Zone der Hauptströmung bis in den Staubsammel- trifugalwirkung erhalten die groben und schweren

trichter hinabreichender Fallrohre angeordnet, die Staubteilchen eine erhebliche Radialgeschwindigkeit

sich unmittelbar an die von den Längsrippen gebil- 20 nach außen und bewegen sich zur Wand der Wirbel-

deten Randwirbelnischen anschließen. kammer 1. An der Wand bewegen sie sich dann

In einem ebenfalls mit einem zentralen Innenrohr unter der Wirkung des Eigengewichtes in wendelausgestatteten Fliehkraftabscheider, bei dem ab- förmigen Spuren nach unten und gelangen in den weichend von der normalen Zyklonbauweise der Zyklontrichter 2. Die feinen und leichten Staubteiltangentiale Staubgaseinlaß im unteren Teil der zylin- 25 chen können infolge der ihre Fliehkraft überwiegendrischen Wirbelkammer einmündet, ist die Drall- den, einwärts gerichteten Schleppkraft des Gases strömung — ohne Umkehr der axialen Strömungs- diesen Weg zur Außenzone nicht mitmachen; sie richtung — vom Einlaß direkt nach oben zum Rein- wandern vielmehr in die Nähe des Innenrohres 5, gasauslaß gerichtet. Infolgedessen laufen bei dieser wo sie beim Vorbeistreichen an den Längsrippen 6' Ausführungsform auch die Randwirbel in den achs- 30 (Fig. 3) bzw. an den schaufeiförmig gekrümmten parallelen Nischen, die in gleicher Weise wie bei Stegen 6 (Fig. 2) oder 6" (Fi g. 4) in Pfeilrichtungc dem oben beschriebenen Zyklon durch schaufelför- in die Wirbelnischen 7 gelangen und von den achsmig gekrümmte Längsrippen auf der äußeren Man- parallelen Randwirbeln c' erfaßt werden. In diesen telfläche des Innenrohres gebildet sind und sich bis Randwirbeln c' scheiden sich nun die feinen Staubunterhalb des Staubgaseinlasses erstrecken, nach 35 teilchen ab und gelangen durch die als Fallrohre 8 oben. Für die in die Randwirbel eingeschleppten und ausgebildeten Verlängerungen der Wirbelnischen 7 von ihnen nach oben getragenen feinen Staubteil- ebenfalls in den Flugaschetrichter 2.
chen kann in diesem Fall das Innenrohr selbst als Die vom Staub nunmehr vollständig befreiten Fallrohr dienen, in welchem sie unbehindert von der Rauchgase ziehen in Pfeilrichtung d zum zentralen Hauptströmung in den Sammeltrichter absinken 40 Reingasauslaßrohr 5 und durch dieses in Pfeilrichkönnen. Hierzu muß eine Verbindung von den tung e in bekannter Weise ab. Am Austragstutzen 3 oberen Austrittsquerschnitten der Randwirbelnischen wird die Flugasche in der üblichen Weise in Pfeilzum Innenrohr geschaffen werden, durch die erreicht richtung / abgezogen.

wird, daß die Feinstaubteilchen in das Innenrohr Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 ist gelangen, ohne wieder von der Hauptströmung er- 45 der tangentiale Einströmstutzen 4 für das in Pfeilfaßt zu werden. Zu diesem Zweck ist erfindungs- richtung α eintretende ungereinigte Rauchgasgemisch gemäß vorgesehen, daß sich das Innenrohr, mit des- im unteren Teil der zylindrischen Wirbelkammer 1 sen oberem Rand die Längsrippen abschneiden, angeordnet. Die das zentrale Innenrohr 15 umströvon unterhalb des axialen Reingasauslaßstutzens bis menden Rauchgase werden hier jedoch schraubenin den Sammeltrichter erstreckt und schirmartig über 50 gangartig in Pfeilrichtung g nach oben geleitet, wobei ihm ein Leitring mit kalottenförmigem Querschnitts- die Abscheidung der feinen Staubteilchen, wie bereits profil angeordnet ist, der die in den von den Längs- vorbeschrieben, in den durch die schaufeiförmigen rippen gebildeten Randwirbelnischen aufsteigenden Längsrippen 6 gebildeten Randwirbelnischen 7 er-Teilgasströme einwärts und durch seine zentrale folgt. Beim Abströmen der Rauchgase in den oberen, öffnung über dem Innenrohr wieder scharf nach 55 konischen Wirbelkammerabschnitt 12 werden diese oben zum Reingasauslaß lenkt. Durch diese scharfe über den Leitring 16 hinweggeführt, während die Strömungslenkung werden die Staubteilchen nach Randwirbel c' mit den leichten feinen Reststaubteilunten in das Innenrohr abgeworfen. chen in Pfeilrichtung h nach innen gelenkt werden.

Durch diese Lösungen wird bei einfacher kon- Dieser feine Reststaub wird an der inneren Umlenk-

struktiver Gestaltung des Abscheiders auch bei sehr 60 kante des Leitrings 16 nach unten abgeworfen und

unterschiedlicher Körnung des Staubgutes eine über- sinkt dann durch das Innenrohr 15 in den Asche-

raschend gute Abscheidewirkung erzielt. trichter 2.

In der Zeichnung sind zwei grundsätzliche Aus- Die Abscheidung der groben Staubteile innerhalb führungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung der Wirbelkammer 1 erfolgt in der bei Zentrifugaldargestellt. Es zeigt 65 abscheidern bekannten Weise. Etwa zufällig in die

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs- Randwirbel c' gelangende schwerere, grobe Aschegemäßen Flugasche- und Flugstaubabscheider mit oder Staubteilchen fallen infolge ihres größeren oberem tangentialem Rauchgaseintritt, Eigengewichts am unteren Ende der Randwirbel-

Claims (4)

nischen 7 aus und unmittelbar in den Sammeltrichter 2. Die gereinigten Rauchgase verlassen durch den Stutzen 13 in Pfeilrichtung e den Abscheider. Der Abzug der Flugasche erfolgt ebenfalls in bekannter Weise am Austragsstutzen 3 in Pfeilrichtung/. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann auch eine schraubenlinienförmige Anordnung der Längsrippen 6, 6', 6" vorgesehen werden, wobei die Neigung der Schraubenlinie vorzugsweise senkrecht zur Drallstromrichtung des Hauptwirbels gewählt wird. Patentansprüche:

1. Fliehkraftabscheider für Flugstaub und Flugasche in Zyklonbauweise mit tangentialem Staubgaseinlaß am oberen Ende der stehend angeordneten zylindrischen Wirbelkammer, einem als Reingasauslaß dienenden zentralen Innenrohr

. und auf der äußeren Mantelfläche des Innenrohres in gleichen Winkelabständen angesetzten, radial gerichteten oder in der Umfangsrichtung schaufeiförmig gekrümmten Längsrippen, in deren achsparallelen Nischen sich von der Hauptströmung abzweigende, nach unten laufende Randwirbel ausbilden, gekennzeichnet durch einen in der unteren Verlängerung der Längsrippen (6, 6', 6") angeordneten Kranz an sich bekannter, bis in den Staubsammeltrichter (2) hinabreichender Fallrohre (8), die sich unmittelbar an die von den Längsrippen gebildeten Randwirbelnischen (7) anschließen.

2. Fliehkraftabscheider für Flugstaub und Flugasche mit axial durchgehender Drallströmung, tangentialem Staubgaseinlaß im unteren

Teil und Reingasauslaß am oberen Ende der stehend angeordneten zylindrischen Wirbelkammer sowie mit einem als Staubfallschacht dienenden zentralen Innenrohr und auf der äußeren Mantelfläche dieses Innenrohres in parallelen Abständen angesetzten, radial gerichteten oder in der Umfangsrichtung schaufeiförmig gekrümmten Längsrippen, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innenrohr (15), mit dessen oberem Rand die Längsrippen (6) abschneiden, vod unterhalb des axialen Reingasauslaßstutzens (13) bis in den Staubsammeltrichter (2) erstreckt und schirmartig über ihm ein Leitring (16) mit kalottenförmigem Querschnittsprofil angeordnet ist. der die in den von den Längsrippen gebildeten Randwirbelnischen (7) aufsteigenden Teilgasströme einwärts und durch seine zentrale öffnung über dem Innenrohr wieder scharf nach oben zum Reingasauslaß lenkt.

3. Fliehkraftstaubabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder der Längsrippen (6") Y-förmig aufgespalten oder in beiden Umfangsrichtungen schaufeiförmig gekrümmt sind.

4. Fliehkraftstaubabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (6, 6', 6") auf dem Innenrohr (5,15) schraubenlinienförmig mit einem solchen Steigungswinkel angeordnet sind, daß sie etwa senkrecht zur Drallstromrichtung des Hauptgaswirbels verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 326 202, 848 447; USA.-Patentschriften Nr. 1152125, 1509 911, 607 438.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen