DE1507787A1

DE1507787A1 - Verfahren zur Abscheidung von Festteilchen

Info

Publication number: DE1507787A1
Application number: DE19661507787
Authority: DE
Inventors: Fernandes John Henry
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1965-12-17
Filing date: 1966-10-15
Publication date: 1969-08-14
Also published as: NL6616557A; BE690000A; SE334596B; FR1502227A; GB1168989A; ES333302A1

Description

BW 500/OE 2782

köAo

Anmelden Combustion Engineering, Inc.
Windsor, Connecticutι U.S.A.

Verfahren nur Abscheidung von Festteilehen μ

Sie vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren und Vorrichtungen but mechanischen Abscheidung von Festteilchen aus anderen Medien. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren susammen mit Abscheiderorriohtungen des Zentrifugaltyps, wie *. B. Zyklonabscheider und sieht ihre Hauptaufgabe darin, die Wirksamkeit solcher Vorrichtungen durch verhältnismässig einfache mechanische Vorrichtungen kleiner Abmessungen tu verbessern.

Viele Industriegase, wie b. B. die Gase, die bei der mehr oder weniger vollständigen Verbrennung in Dampfkesseln, metallurgischen | Ofen und dergl. entstehen, auch Oase und Dampfe die. u. a. bei chemischen Prozessen anfallen, enthalten Festteilohen, die entweder wegen ihres Materialwerte oder auch nur but Reinigung dee Oases selbst entfernt werden müssen. Verschiedenartige Trennvorrichtungen sind Bur Abscheidung der Teilchen aus der Oassuspension vorgeschlagen worden, aber diese bekannten Verfahren waren wegen der hohen Kosten, der geringen Wirtschaftlichkeit oder des grossen Baumbedarfs unbefriedigend·

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Festteilohen-Gas-Trannvorrlchtung «u schaffen, welche die suvor erwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet·

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, bei dieser neuartigen Trennvorrichtung die 4>soheidung innerhalb einer einsigen Einheit zweistufig durchzuführen und dadurch die Trennleiβtung der Einheit wesentlich zu steigern.

Zusätzlich stellt sich die Erfindung die Aufgabe einer verhältnismässig einfachen und billigen Konstruktion der Trennvorrichtung, deren Herstellungskosten die der bekannten Vorrichtungen nicht übersteigt·

Die Torliegende Erfindung arbeitet nach denselben Prinzip wie übliehe Zyklönabsoheider und geht von der Tatsache aus, dass bei den herkömmlichen Vorrichtungen die Trennung beendet ist, wenn das Medium von der äusseren Wirbelströmung, die im folgenden als Aussen< Wirbel bezeichnet wird, in die innere Wirbelströmung, die im folgenden als Kernwirbel bezeichnet wird, umgelenkt worden ist und in das Auslaserohr eingeführt worden ist. Dadurch werden natürlich die noch in dem verarbeiteten Gas enthaltenen Pestteilchen durch das Auslassrohr abgeführt und die Reinheit dieses Gases zusammen mit der Leistungsfähigkeit der Trennvorrichtung ist vermindert. Nach der vorliegenden Erfindung werden dem Einlassende des Auelaserohres benachbart Umlenkglieder für die Strömung vorgesehen, die wenigstens die schwereren der Pestteilchen aus des aufwärts strömenden Kernwirbel vor seinem Eintritt in das Auelassrohr abführen und ihren Austritt aus der Trennvorrichtung verhindern. Bio Umlenkvorrichtung leitet diese ffestteilchen zusammen mit den Gassohichten die sie tragen in den Aussenwirbel, so dass sie zusammen mit dem Medium,das in die Trennvorrichtung eintritt, durch die Einheit umgewälzt und erneut der Trennung auf Grund der Zentrifugalkräfte unterworfen sind· Die Verwendung dieser Italenkglieder gestattet deshalb eine bessere Reinigung des Gases als bei den ähnlichen bekannten Vorrichtungen.

Grundsätzlich sieht die Erfindung also bei einem Zyklonabsoheider Vorrichtungen vor, die einen Teil des aufwärtsstrdmenden Kernwirbels, der noch nicht entfernte Pestteilchen enthält, relativ turbulenzfrei abschälen und ansohliessend in den Aussenwirbel um-

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lenken« in dem er eich mit dem in die Trennkammer eintretenden Medium miecht. Auf diese Weise haben die in der umgelenkten Strömung vorhandenen Pestteilchen die Möglichkeit miteinander oder mit den in der eintretenden Strömung vorhandenen FeetteiIcher Agglomemte zu bilden, aoVLhre Zentrifugalabseheidung leichter möglich iat.

Um die Wirkung dieser Umlenkglieder zu unterstützen, sind zuaätzliohe Vorrichtungen in Form eines Umlenkkopfea in der !Brennkammer angeordnet! Dieser Umlenkkopf ist so ausgebildet» daaa er die Strömung aus dem Aussenwirbel bei Erhaltung einer relativ hohen Rotationsgesohwlndigkeit in den Kernwirbel umlenkt. Auf Grund dieser Rotation wandern die Peetteilchen im Kernwirbel In seine radial äusaeren Schichten, so dass sit duroh dl· Umlenkglieder am Einlass des Aualaserohrea abgeschält und duroh die Trennkammer umgewälzt werden können.

Auaserdem sieht die Erfindung die Verwendung eines stromlinienförmigen, tropfenartigen Körpers Tor, der zusammen mit dem Umlenkkopf zur Stabilisierung des Kernwirbele auf der Achse des Trennrohre dient und auf diese Weise die Kernwirbβlatrömung bezüglich des Absohälrandea der Umlenkglieder fixiert, so dass die äusaeren Schichten des Kernwirbele wirksam abgeschält und vom Eingang des Auslassrohres weggelenkt werden können. Ausserdem μ Iat der tropfenförmige Körper mit eine« solchen grössten Durehmesser versehen, dass er den Kernwirbel so erweitert, dass sein Durchmesser in der Hähe der Umlenkglieder ausreichend gross ist, um seine äusseren Schichten abschälen zu können.

Bei dem dargestellten Ausführungsbelsplel der Erfindung ist eine sekundäre Trennkammer vorgesehen, in der die zweite Stufe der Abscheidung durchgeführt wird. Zn der sekundären Trennksomer werden die von der primären Trennkammer abgeführten Festtellchen zusammen mit ihrem kleinen Trägergasanteil ebenfalls unter der Wirkung der Zentrifugalkraft abgeschieden und gelangen von dem

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Boden der Trennkamaer zu einem Sammeltrichter oder dergl. Die Gasströmung dagegen wird umgelenkt und wieder der primären brennkammer über Öffnungen Ib Umlenkkopf zugeführt. Diese öffnunge sind so ausgebildet« dass sieh das wieder zugeführte Gas mit der Strömung in der primären Brennkammer störungsfrei mischt.

Die Erfindung wird Jetzt anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen dart

Figur 1: einen senkrechten Schnitt durch die Festteilchen-Gkaa-Trennvorrichtung\

Figur 2: einen waagerechten Schnitt längs Linie 2-2 der Figur 1{

Figur 31 einen waagerechten, vergrösserten ßohnitt durch das Oberteil der Figur 1;

Figur 4t einen waagerechten, vergrösserten Schnitt längs Linie 4-4 der Figur 1;

Figur 5 t einen Schnitt längs Linie 5-5 der Figur 4-1

Figur 6t einen vergrösserten senkrechten Schnitt durch den tJmlenkkopf am unteren Teil der Trennvorrichtung;

Figur ?: einen vaagerechten Schnitt längs Linie 7-7 der Figur 6.

Das im folgenden beschriebene Ausführungebeispiel der Trennvorrichtung dient zur Abtrennung von Staubteilehen aus einem -Gas, z. B. aus dem Rauchgas von Dampfkesseln. Die Trennvorrichtung kann jedoch die meisten Festteilchen mit sich führenden Medien verarbeiten.

In Figur 1 ist die Zentrifugaltrennvorrichtung 10 dargestellt. Sie ist an einem Kasten 12 aufgehängt, der mit einem Einlass 14 für das verunreinigte und mit einem Auslass 16 für das saubere, verarbeitete Gas versehen ist. Eine diagonal angeordnete Platte 18 unterteilt den Kasten 12 in eine Einlass- und Auslasskammer 20 bzwo 22. Die Trenn vom-LcKta^ to besteht aus einem langen

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zylindrischen Trennrohr 24 mit einem eich erweiternden konischen oberen Bade 26, das in die Einlasskammer 20 des Kastens 12 mündet. Sin zylindrisches Auslassrohr 28 mit kleinerem Durchmesser als das Trennrohr 24 führt konzentrisch in das obere Ende 26 des Trennrohrs. Das untere Ende 30 des Auslassrohres 28 mündet in die Trennkammer, die vom Trennrohr 24 und seinem oberen Auslassende 26 zusammen mit der Auelasskammer 22 des Kastens gebildet wird. Das Auelaserohr 1st mit einem im wesentlichen konischen, als Diffusor wirkenden, inneren Wandteil 34 versehen, der seinem Einlassende 30 benachbart angeordnet ist und die kinetische Energie der Gase in Druck umsetzt. Im Einlassende des Auslassrohres 28 sind Schaufeln 36 zur Begradigung der Strömung angeordnet. Am unteren Ende sind die Schaufeln 36 schraubenförmig und nehmen allmählich eine ebene Form an ihren oberen Abströmenden an, so dass Führungen 38 gebildet werden, die die Wirbelströmung am Eingang des Auslassrohres zu einer geraden Strömungen umwandeln und zusammen mit dem Diffusor das Druckpotensial des Gases freisetzen.

Wie in Figur 1 dargestellt, ist das untere oder Einlassende des Gasauslassrohres 28 ein Stück unterhalb des oberen Endes des Trennrohres 24- angeordnet. Zwischen beiden Rohren wird ein ringförmiger Einlass gebildet, der die Verbindung zwischen dem Inneren des Trennrohrs und der Einlasekammer 20 herstellt· Auf dem Auslasarohr 28 ist eine konische Hülse 40 befestigt, die in wesentlichen gleich lang wie der konische obere Teil 26 des Trennrohres 24- ist und mit ihm zusammen einen Einlassring allmählich abnehmenden Querschnitte bildet, der die Gasströmung in der ringförmigen Führung einengt. In dem Einlassring sind viele schraubenförmige im Abstand voneinander auf dem !Anfang des Ringes angeordnete Schaufeln 44 angebracht, die Strömungsführungen 46 bilden und den in das Trennrohr eintretenden Gasen eine Rotationsbewegung erteilen. Wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt, verringert sich der Abstand benachbarter Schaufeln 44 allmählich vom oberen zum unteren Ende, so dass sie zusammen mit den konischen Seiten der Führungen 46 konvergente

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Düaen bilden. Sie unteren Baden der Schaufeln 44 sind auf der gleichen Höhe wie das untere End· de· Auelaesrohree 28 angeordnet und die Auslassenden der Führungen 46 sind tangential an die Innenfläche de· Trennröhre· 24- gerichtet» so dasβ die Oase auf einen der Rohrwand benachbarten wirbeiförmigen Strömungeweg gebracht werden. Diese äusaere wirbeiförmige Ströaungeweg wird la folgenden als Ausaenwirbel bezeichnet. Zur Ersielung der besten Ergebnisse sollten die Auslassenden der führungen gegen die Horizontale mit einen verhältnlsmässlg kleinen Anstellwinkel geneigt sein. Auf diese Weise wird die Verweilzeit des zu verarbeitenden Mediuas la Trennrohr Torgegebener Länge vergrössert.

Zwischen dem Einlassende 30 des Auslassrohres 28 und den unteren Enden der Schaufeln 44 sind Umlenkglieder vorgesehen, die einen Teil, insbesondere die äuseeren Schienten des Kernwirbele abschälen und in den Aussenwirbel umlenken, so dass die in diesen Schichten aitströmenden Festteilchen nicht in das Auslassrohr eintreten und sie zusätzlich durch die Trennkammer zur weiteren Abscheidung umgewälzt werden» Die Umlenkglieder bestehen aus einer bogenförmigen konkaven Fläche 48 am unteren Ende der Hülse 40. Diese Fläche ist gegen den Kernwirbel 100 gerichtet und an ihrem Innenrand mit einer Abschälkante 50 versehen, deren Durchmesser kleiner als der des Kernwirbels ist und auf diese Welse einen bestimmten Teil des Kernwirbele abschält, der dann durch die Fläche 48 radial nach aussen vom Einlasärohr weg in den Aussenwirbel 98 umgelenkt wird.

Da die Umlenkung de· Mediums aus dem Kernwirbel 100 In den Aussenwlrbel 98 turbulenzfrei ohne dl· Erzeugung von Wirbelströmen zu erfolgen hat, die sich auf die Strömung in der Trennvorrichtung störend auswirken, muss die Oberfläche 48 stromlinienförmig ausgebildet sein. Demgemäes ist der äussere Teil der Fläche, der dem Auesenrand 52 benachbart ist, so gegen die Strömungsrichtung des in die Trennkammer aus denBDzuog*n 46 eintretenden Mediums geneigt, dass der umgelenkte Teil der Strömung in den Aussenwirbel 98 ohne Störung eintritt. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn die

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TJmlenkfläche kreisbogenförmigen Querschnitt hat und die Inneren und äusseren Enden 50 bzw. 52 auf derselben Höhe angeordnet sind.

Der Übergang der Strömung vom Kern« auf den Auasenwirbel wird durct die Verlängerung der Schaufeln 44 begünstigt, deren Enden sioh im wesentlichen auf derselben Höhe wie der Rand 52 der Umlenkvorrichtung befinden. Auf diese Weise erreicht die Strömung in den Führungen 46 ihre höchste Geschwindigkeit direkt neben der Kante 52. Diese Strömung hoher Geschwindigkeit erzeugt neben der Kante 52 ein Niederdruckgebiet, in das die abgesohälte Strömung nach umlenkung durch die Fläche 58 hineingesaugt wird und sich so mit der in die Trennkammer durch die Führung 46 eingespeiste Strömung mischt.

Die Verlängerung der Sohauf ein 44 bis zum Ende 30 des Auslass« rohree 28 unterstützt ausaerden den glatten tbergang der abgeschälten Strömung in den Aussenwirbel 98 dadurch, dass dann keine turbulenten Wirbelströme mehr am Ende des Auslassrohres auftreten, wie es bei Vorrichtungen der Fall ist, bei denen die Enden der Schaufeln nicht bis sum Ende des Auslassrohres reichen.

Die Verwendung des ümlenkgliedes,bestehend aus der Fläche 58 und den Kanten 50 und 52 in Zyklonabscheidern des dargestellten Typs erhöht die Trennleistung dieser Vorrichtungen also dadurch, dass die bisher durch die Gasströmung über das Auslaserohr der herkömmlichen Trennvorrichtungen abgeführten Festteilchen jetzt nicht mehr in das Auslassrohr eintreten können. Statt-dessen werden sie aus dem Kernwirbel 100 In den Aussenwirbel 98 zur Umwälzung durch das Trennrohr 24 umgelenkt. Der grösste Teil dieser Festteilchen wird durch die Umlenkvorrichtung dadurch abgeschieden, dass die mit dem Kernwirbel 98 gegen den Einlass 30 des Auslassrohres 28 strömenden Festteilchen sioh in den äusseren Schichten des Kernwirbels befinden und dort unter der Wirkung der durch die Wirbelströmung des Kernwirbeis erzeugten Zentrifugalkraft

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hingelangt sind. Da eich also die Festteilchen bevorzugt in diesen äusseren Schichten des Kernwirbels befinden« können sie durch den Abschälrand. 50 abgeschält und rom Eingang 30 des Auslaesrohree umgelenkt werden.

Innerhalb des Trennrohres 24 ist ein Umlenkkopf 54 angeordnet, der das innere des Trennrohres in eine obere Primärtrennkammer 56 und in eine untere Sekundärtrennkammer 58 unterteilt. Der Umlenkkopf 54 besteht aus einem Halbtoroid mit einer kreisförmigen konkaven oberen Fläche 60, deren Aussenrand tangential in die Innenfläche des Trennrohres 24 am unteren Ende der Primärtrennkammer 56 übergeht. Der innere Rand der Fläche 60 ist mit einer zylindrischen, tangential anschliessenden, senkrechten Verlängerung 62 versehen, die in den Kammer 56 koaxial angeordnet ist. Die Fläche 60 enthält eine staurohrartige Öffnung 68, die zur Abführung der an dieser Stelle mit Teilchen angereicherten Gase dient, tiber die Öffnung wird dieses Gas in die Sekundärtrennkammer 58 in tangentialer Richtung eingespeist, so dass auch dort sein wirbelförmiger Strömungsweg erhalten bleibt. Es hat sich herausgestellt, dass die besten Ergebnisse dann erzielt werden_t wenn die Öffnung 68 in der Fläche 60 an einem Funkt angeordnet ist, der sich etwas weiter radial aussen befindet als die tiefste Linie der Fläche· An dieser Stelle ist die Erosion auf Grund des Auftreffens der Teilchen am stärksten und da die Teilchen dort von der Fläche abgeführt werden, wird sie weniger von der Erosion angegriffen. Die Wand der Verlängerung 62 enthält mehrere im Abstand voneinander auf dem Umfang angeordnete senkrechte, längliche öffnungen 64, durch die Gas aus der Sekundärtrennkammer 58 in die Primärtrennkammer 56 eintreten kannο Jede öffnung 64Ymit einer tangential angeordneten Ablenkplatte 66 (Figur 6) versehen, die zur .Erzeugung oder Verstärkung der rotierenden Strömung der Gase beim Durchströmen der öffnung dient.

fcber und axial fluchtend mit der zylindrischen Verlängerung 62 des Umlenkkopfes 54 ist ein tropfenförmiger Körper 74 angeordnet, der zur Fixierung des Kernwirbels dient, der in dem Trennrohr

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wie im folgenden beschrieben, herrscht« Dadurch werden die Strö'mungsverhältnisse in der Primärtrennkammer 56 stabilisiert. Der grösste Durchmesser des Tropfens 74 ist so gross, dass der Kernwirbel soweit aufgeweitet wird, dass sein Durchmesser am Einlassende 30 des Auslassrohres 28 grosser als die öffnung des Auslassrohres ist, so dass ein Teil der Strömung durch den Rand 50 abgeschält und wieder durch die Einheit umgewälzt wird. Der Tropfen besitzt eine stromlinienförmige Oberfläche, und zwar mit einem stumpfen unteren Ende 76 und einem spitzen oberen Ende 78, so dass die Strömung stabilisiert wird. Das untere Ende 76 des Tropfens 74- 1st an dem oberen Ende der zylindrisehen Verlängerung 72 durch einen zylindrischen Haie 80 (Figur 6) befestigt, der in das obere Ende der Verlängerung 62 eingeführt und dort befestigt wird. Die Grundfläche 82 des Halses 80 ist vorzugsweise konisch geformt und bildet eine Ablenkfläche, die die aufwarte strömenden Gase durch die Öffnungen 64 leitet·

Aus konstruktiven Gründen ist es beabsichtigt, das Trennrohr 24 in zwei Abschnitten herzustellen, von denen Jeder aus den Wänden der Primär- und Sekundärtrennkammern 36 bzw. 58 besieht. Diese Abschnitte können mit geflanschten Enden (Figur 1) hergestellt und zusammengeschraubt werden· Der Umlenkkopf 54 wird ebenfalls als Einzelstück hergestellt und mit einem Flansch versehen, der zwischen die Plansche der Trennrohrabschnitte eingeführt und zusammen mit ihnen befestigt werden kann.

Die Sekundärtrennkammer 58 hängt als Verlängerung en Trennrohr Ihre Wand ist vorzugsweise alt einem konischen Teil 86 ausgebildet, so dass eine konvergente Oberfläche geschaffen wird, die durch Vergrösserung der Tangentialgeschwindigkeit des Gases und Verringerung seines Wirbelradiue die wirkende Zentrifugalkraft allmählich vergrössert. An das untere Ende des konischen Teils 86 Bchlieaet ein zylindrischer Teil 88 an, aus dessen unterem Ende die abgeschiedenen Teilchen entfernt werden. Eine KIschnürung am unteren Ende des zylindrischen Wandteile 88 lenkt die Gasströmung benachbart der Wand auf ähnliche Weise wie die Fläche

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dee Umlenkkopfea 54 in der Primärbrennkammer 56 radial nach innen um. Biese Umlenkung dient zusammen mit der Schwerewirkung zur Abscheidung und Abführung der angehäuften Festteilchen in einen nicht dargestellten Sammeltrichter. Am oberen üide der Sekundärtrennkammer 58 ist ein zylindrisches Führungsrohr 92 vorgesehendas eigentlich eine axiale Verlängerung der zylindrischen Verlängerung 62 des Umlenkkopfes 54 ist. Das Rohr 92 ist an beiden Enden offen und sein unteres Ende liegt etwas tiefer als die untere Fläche des Umlenkkopfes 54. Das untere Ende des Rohres 92 ist mit einem leicht konischen Flansch 94 versehen, dessen innerer Rand in die Wand des Rohres 92 übergeht. Der Abschälrand 96 bewirkt die Umwälzung eines Teils der aufwärtsströmenden Gase in der Sekundärtrennkammer 58.

Beim Betrieb der beschriebenen Trennvorrichtung, die nach dem Prinzip der Zyklonabscheider arbeitet, ist der Umlenkkopf 54 in Längsrichtung in dem Rohr 24 angeordnet, so dass der Aussenwirbel 98 in geragelter Weise in den Kernwirbel 100 umgelenkt wird. Geeignete Vorrichtungen, wie e. B. ein Gebläse oder dergl. halten ein Druckgefälle zwischen dem Einlass 14 und dem Auslass 16 des Kastens 12. Teilchen führende Oase, z. B₀ Rauchgase eines Dampfkessels oder dergl · strömen durch den Kasteneinlass 14 in die Einlasskammer 20 und werden durch die untere Fläche der Platte 18 In den Einlass der Trennvorrichtung gelenkt. Der Einlass wird von den schraubenförmigen Führungen 46 gebildet, in denen die Rotationen und Beschleunigung der Gase beginnt. Die rotierenden Gase strömen aus den Führungen 46 in die Primärtrennkammer 56, und zwar Ib wesentlichen tangential zur Fläche des Trennrohres 24 und bewegen sich als Aussenwirbel 98 abwärts. Durch die konvergente, düsenähnliche Ausbildung der Führungen 46 wird das Gas bein Durchströmen der Führungen beschleunigt. Da die Partialdi ch te des Gases in dem eingespeisten Medium kleiner als die des Teilchenanteils ist, wird das Gas stärker beschleunigt und strömt deshalb mit grösserer Geschwindigkeit als die Teilchen durch die Führungen. Die Teilchen erhalten auf Grund Ihrer grösseren Ilasse und deshalb grösseren Trägheit eine geringere Beschleunigung und streben deshalb von den Selten der Führungen weg

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auf zentrale Stromlinien. Dadurch treffen nur wenige Teilchen auf die Wände der Führung und dieser Teil der Trennvorrichtung erodiert nur wenig oder gar nicht. Das rotierende Gas strömt mit hoher Geschwindigkeit aus den Führungen 46 tangential in die Primärtrennkammer 56 und bewegtsich als Aussenwirbel 98. Dieser rotierende Gasstrom verhält sich nach dem Zyklonprinzip und lässt die Teilchen auf Grund der Zentrifugalkraft radial nach aussen gegen die Wand des Trennrohrs 24 fliegen. An der Wand bildet sich eine Grenzschicht des fein verteilten Stoffes aus. Diese Grenzschicht strömt wegen der senkrechten Geschwindig* keitekomponente des Gases und der Schwerkraft abwärts zum Boden der Kammer 56. Die Abwärtsströmung der Teilchen erfolgt häufig mit niedriger Geschwindigkeit in Form kleiner Wirbel, so dass eine bandartige Strömung an der V/and des Trennrohres 24 resultiert. Am Boden der Primärtrennkammer 56 trifft die Strömung aus den abgeschiedenen schweren Teilchen an der Wand und den leichteren Teilchen in der Gasschicht auf die Fläche 60 des Umlenkkopfes auf_t und wird durch die Öffnung 66 in die Sekundärtrennkammer geleitet. £s hat sich herausgestellt, dass das durch die Öffnung 68 abgeführte Material im wesentlichen aus der fein verteilten Materie mit einem Gasanteil von ungefähr 5 % besteht. Der Umlenkkopf 54 in der Primärtrennkammer 56 leitet die Gase alt den leichteren, noch nicht in der Primärtrennkammer abgeschiedenen Teilchen radial nach innen und aufwärts, so dass der Kernwirbel 100 erzeugt wird, der in derselben Richtung wie der Aussenwirbel rotiert, aber nach oben strömt. Nach der Ausbildung des Kernwirbels trifft das Gas auf den tropfenförmigen Körper ?4, der zur Stabilisierung des Kernwirbels innerhalb des Rohres 24 dient. Der Boden des Tropfens lenkt die Teilchen von der Achse des Kernwirbels ab, wo die Trennkräfte von geringer Wirkung sind und vergrössert ausserdem den Durchmesser des Wirbels so, dass er am Einlassende 30 des Auslaesrohres 28 teilweise von der Fläche 48 abgeschält wird. Der abgeschälte Teil wird in den Aussenwirbel 98 umgelenkt und durch dl· Trennvorrichtung umgewälzt, so dass eine grosser© Trennleistung erzielt werden kann· Bas In die Sekundärtrennkammer eintretende Medium enthalt sum grössten Teil Festtellohen und besitzt deshalb eine grössere Seschwindigkeit als das durch die Primärka^er% strömende Medium. Zunächst trifft es

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auf die konvergente Wand 86 der Kammer, die seine Geschwindigkeit vergrössert, seinen Wirbelradius verringert und eine grossere Zentrifugalkraft erzeugt, so dass eine Zusammenziehung der Grenz« schioht aus Festteilchen benachbart der Wand bewirkt wird und ausserdem die im Gas enthaltene Teilchen radial nach aussen fliegen Auf Grund der starken Staubbelastung des Mediums wird die Anhäuf ng der !Fellchen in eier Kammer 58 vergrössert und dadurch die Trennleistung erhöht. Bei der spiralförmigen Abwärtsbewegung in diesem Aussenwirbel 98* strömt das Medium durch den zylindrischen Teil 88 der Kammer 58 mit einer Verweilzeit _v während der die Zentrifugalkraft zur Abtrennung der angehäuften Teilchen wirkt. Bas Medium trifft dann auf die Einschnürung 90, die den Umkehrpunkt der Gasströmung bestimmt. Die schwereren Teilchen werden vom unteren Ende 89 der Kammer abgeführt und die Gase, die noch einen kleinen Anteil fein verteilter Teilchen enthalten können, werden zu einer Aufwärtsströmung im Kernwirbel 100* um* gelenkt. Der äussere Teil der mit Staub beladenen Gase wird vom Rand 96 zur Umwälzung durch die Sekundärtrennkammer abgeschält, während der Rest, sauberes Gas in das Führungsrohr 92 eintritt, durch die tangentialgerichteten Offnungen 64- strömt und sich mit dem Kerawirbel 100 in der Primärtrennkammer 56 mischt.

Beim Eintritt in das Auslassrohr 28 trifft der Kernwirbel 100 zunächst auf die Schaufeln 36, die die Strömung begradigen. Ausserdem wird durch den Diffusor im Auslassrohr 28 das in den Gasen existierende Drucfcpotential wieder freigesetzt. Das Medium strömt im wesentlichen turbulenzfrei und ohne Festteilchen aus dem Auslassende 32 des Auslftfterohres 28 in die Auslasskammer 22 des Kastens 12 und verlässt den Kasten über die AuslassöÄiung 16»

Her beschriebene neuartige Zyklonabscheider 10 hat also eine grossere Trennleistung als die bisher bekannten Vorrichtungen. Diese Vergrösserung der Trennleistung beruht auf der Verwendung der Umlenkglieder, bestehend aus der Fläche 48 und den Kanten und 52, die einen bestimmten Teil des Kernwirbels 100 abschälen

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und in den Aussenwirbel 98 lenken und deshalb verhindern, dass dar grösste Teil der doch nicht durch die öffnung 68 abgeführten Festteilchen durch das Auslassrohr 28 in die Auslasskaramer 22 dee Kastens 12 geführt werden. Auf dieee Weise wird also die Reinheit des -verarbeiteten Gases erhöht. Zusätzlich gestattet der verwendete Umlenkkopf 54 eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit im Kernwirbel 100, so dass in ihm grössere Zentrifugalkräfte wirken, die die Abscheidung von Festteilchen viel kleinerer Dichte ermöglichen als es bisher mit Zentrifugalabscheidern möglich war. Durch die erhöhte Rotationsgeschwindigkeit des Kernwirbels können sehr kleine Festteilchen, d. h. solche die kleiner als sehn Mikron sind, in die Aussenschichten des Kernwirbels laufen. Sie werden mit diesen Schichten durch die Omlenkglieder abgeschält und treten nicht in das Auslassrohr ein. Die dargestellte Vorrichtung besitzt also eine gröesere Trennleistung über einen grösaeren Bereich von Teilchengrössen.

Anlage 9 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit
7 Figuren

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Claims

Patentansprüche

' le) Vyrt-ihran zur Abscheidung von Festteilchen aus einem Medium \ _y χ.; 'jiaem Zentrifugalabscheider mit einem die Trennkammer >>\ödenden Trennrohr, in dessen «inem Ende ein Auslasarohr konzentrisch angeordnet ist und mit dem rrennrohr einen ring- C >migen Einlass bildet, durch den dae zu verarbeitende Meal um als Aussenwirbeo. eingespeist wird, mit dem ein Innenwirbel konzentrisch, aber axial entgegengesetzt aus dem Trennrohr durch das Auelassrohr aueströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die äuaseren Schichten des Kernwirbels (100) die noch Peetteilohen enthalten, vor ihrem Eintritt in das Auelaserohr (28) abgeschält und (bei 50) glatt- und turbulenzfrei vom Eingang (30) des Auslassrohres (28) zur Umwälzung durch die Trennkammer (56) in den Auesenwirbel (98) umgelenkt werden, während der restliche Itil des Kernwirbels durch das Auslassrohr (28) abgeführt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Aussenwirbels unter Erhaltung seiner Rotation in den Innenwirbel so überführt wird, dass der grosste Teil der Festteilchen in Schichten des Kernwirbels wandert, die radial weiter aussen als die Stelle ihrer Abschälung liegen.
3o) Verfahren naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernwirbel Tor der Abschälung seiner äusseren Schichten radial aufgeweitet wird·
4.) Zentrifugalabscheider zur Ausführung dts Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekenn-ziohnet, dass dem Einlassende (30) des Auslassrohre (28) benachbart Abschälglieder (48, 30, 52) vorgesehen sind, die einen Teil des Kernwirbels (100) vor seinem Eintritt in das Auslassrohr (28) abschälen und in den Auesenwirbel (98) umlenken.

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5.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absehälglieder von ringförmigen Kanten (50, 52) kleineren Durchmessers als der Kernwirbel (100) und einer konkaven Fläche (48) gebildet werden, die den umgelenkten !Teil des Gases in die Gasströmung leitet, die in das Trennrohr (24) eintritt.
6.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4 oder 5 mit die Wirbelströmung herstellenden schraubenförmigen Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln im wesentlichen bis zum Einlassende des Auslassrohres (28) reichen.
7·) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (44) sich allmählich verengende Strömungsdurchlässe zur Beschleunigung des duroh sie strömenden Mediurns bilden.
8.) Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 4 - 7» insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Einlass des Trennrohrs (24) gegenüberliegenden Ende Umlenkglieder (54) vorgesehen sind, die unter Erhaltung der Rotation des Mediums einen solchen Kernwirbel herstellen, in dessen radial äusseren Schichten die ffesttellchen konzentriert sind, so dass sie von den Abschälgliedern abgeschält werden können.
9.) Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trennrohr (24) zentral und in axialem Abstand von seinem Einlassende eine strömungsstabilisierende Vorrichtung (74) angeordnet ist, die tropfenförmig ausgebildet und mit einer stromlinienförmigen Oberfläche solchen Durchmessers versehen ist, dass sie dem Kernwirbel (100) einen grosseren Durehmesser als den der Abschälglieder am Einlassende (28) erteilt.

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