DE1507862B2

DE1507862B2 - CENTRIFUGAL SEPARATOR COMBINATION FOR SEPARATING SOLID PARTICLES FROM GASES

Info

Publication number: DE1507862B2
Application number: DE1966S0104138
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing 8520 Erlangen; Weber Eduard Dipl.-Phys 8500 Nürnberg; Hoffmann Alfred 8550 Forchheim; Pieper Rudolf Dipl.-Phys 8520 Erlangen Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-06-04
Filing date: 1966-06-04
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE1507862A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftabscheiderkombination zum Abscheiden fester Teilchen aus Gasen mit mindestens einem als Vorabscheider arbeitenden Gegenstromzyklon und einem diesem nachgeschalteten, als Hauptabscheider arbeitenden Drehströmungswirbler. The invention relates to a centrifugal separator combination for separating solid particles from gases with at least one countercurrent cyclone working as a pre-separator and a downstream, rotary flow vortex working as the main separator.

Eine derartige Fliehkraftabscheiderkombination ist aus der US-PS 3199269 bekannt. Dabei geht das Tauchrohr des Gegenstromzyklons in die Wirbelkammerwandung des Drehströmungswirblers über, während als Einlauföffnung für den Drehströmungswirbler ein gesonderter konischer Einsatz vorgesehen ist. Die Rückführung der aus dem Drehströmungswirbler abgeschiedenen Teilchen erfolgt dabei in den Einlauf des Gegenstromzyklons, wodurch sich jedoch bei nicht genau abgestimmten Druckverhältnissen in beiden Abscheidern Rückströmungen und damit eine Störung der Abscheidung ergeben können.Such a centrifugal separator combination is known from US Pat. No. 3,199,269. It works Dip tube of the countercurrent cyclone into the vortex chamber wall of the rotary flow vortex, while A separate conical insert is provided as an inlet opening for the rotary flow vortex is. The particles separated from the rotary flow vortex are returned to the Inlet of the countercurrent cyclone, which, however, in the case of not precisely coordinated pressure conditions in both separators can result in backflows and thus a disruption of the separation.

Ferner ist aus der BE-PS 659103 eine Abscheiderkombination bekannt, bei der der Einlauf des Drehströmungswirblers erweitert und mit einem zentralen Strömungskörper versehen ist, wobei dieser Einlauf gleichzeitig als Vorabscheider dient. Die Abscheideleistung in diesem erweiterten Einströmraum ist jedoch nur sehr gering, so daß der insbesondere zur Feinststaubabscheidung ausgelegte Drehströmungs- > wirbler zu stark noch mit gröberen Teilchen belastet wird.Furthermore, from BE-PS 659103 a separator combination known, in which the inlet of the rotary flow vortex expanded and with a central Flow body is provided, this inlet also serving as a pre-separator. The separation efficiency However, in this expanded inflow space is only very small, so that in particular for Fine dust separation designed rotary flow> vortex too heavily still loaded with coarser particles will.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Fliehkraftabscheiderkombination der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einemThe invention is based on the object of a centrifugal separator combination to create the type mentioned at the beginning, in addition to a

hi einfachen Aufbau und einer verminderten Baulänge eine hohe Abscheidewirkung ergibt und insbesondere auch noch vorhandene Reststäube sicher abscheidet, so daß die in herkömmlichen Abscheideeinrichtungen üblichen nachgeschalteten Sackfilter entfallen kön-hi simple structure and a reduced overall length results in a high separation effect and, in particular, reliably separates any remaining dust, so that the downstream bag filters customary in conventional separation devices can be dispensed with.

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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in der Kombination folgender Merkmale:According to the invention, this object is achieved by combining the following features:

a) der Drehströmungswirbler ist dem Gegenstromzyklon derart nachgeschaltet, daß die Ver-a) the rotary flow vortex is connected downstream of the countercurrent cyclone in such a way that the

-Ό längerung des Tauchrohres des Gegenstromzyklons unmittelbar das Rohgaszuführungsrohr des Drehströmungswirblers bildet;-Ό lengthening of the immersion tube of the countercurrent cyclone directly forms the raw gas supply pipe of the rotary flow vortex;

b) unterhalb des Tauchrohres ist im Gegenstromzyklon eine Strömungsstabilisierende, kalotten-b) below the immersion pipe in the countercurrent cyclone there is a flow stabilizing, spherical cap

2) förmige Blende mit einem koaxialen, zylinderförmigen Strömungskörper auf der konkaven Oberseite als Fußpunkt für die sich ausbildende Rotationsströmung angeordnet;2) shaped aperture with a coaxial, cylindrical Flow body on the concave top as a base for the forming Rotating flow arranged;

c) der Drehströmungswirbler weist einen das Rein- U) gasauslaßrohr umgebenden und von einerc) the rotary flow vortex has a clean U) gas outlet pipe surrounding and from one

schräg-tangentialen Zuführung am oberen Ende gespeisten Ringspalt für die Ausbildung der Zweitluft-Umlaufströmung auf;oblique-tangential feed at the upper end fed annular gap for the formation of the Secondary air circulation flow on;

d) im Reingasauslaß des Drehströmungswirblers J") ist ein weiterer Nachabscheider mit einemd) in the clean gas outlet of the rotary flow vortex J ") is another post-separator with a

Tauchrohr und einem dieses umgebenden Absaugspalt für im Reingasauslaß noch ausgeschleuderte Teilchen mit anschließender Rückführung zur Zweitluftzuführung des Drehströmungswirblers angeordnet;Immersion tube and a suction gap surrounding this for still ejected in the clean gas outlet Particles with subsequent return to the secondary air supply of the rotary flow vortex arranged;

e) Gegenstromzyklon und Drehströmungswirbler weisen jeweils gesonderte, auf unterschiedlichem Druck liegende Bunker auf.e) Countercurrent cyclone and rotary flow vortex each have separate, on different Pressure lying bunker on.

Dabei sind jedoch kalottenförmige Blenden für sichHowever, there are dome-shaped apertures in their own right

4-> beispielsweise aus der US-PS 525 389, der FR-PS 1021374 sowie der GB-PS 795 945 bekannt. Diese dienen jedoch im wesentlichen nur zur Abschirmung des Tauchrohres vor noch mitgerissenen Teilchen, jedoch nicht zur Strömungsstabilisierung in einem nachgeschalteten Drehströmungswirbler wie beim Anmeldungsgegenstand. 4-> for example from US-PS 525 389, FR-PS 1021374 and GB-PS 795 945 known. These serve essentially only to shield the dip tube from particles that are still entrained, however not for flow stabilization in a downstream rotary flow vortex as in the subject of the application.

Auch eine schräg-tangentiale Zuführung der Zweitluft über einen Ringspalt für den Drehströmungswirbler ist für sich aus dem DT-Gbm 1912323Also an oblique-tangential supply of the secondary air via an annular gap for the rotary flow vortex is from the DT-Gbm 1912323

■35 bekannt.■ 35 known.

Es ergibt sich aber erst mit der erfindungsgemäßen Merkmalskombination ein Fliehkraftabscheider, der bei verminderter Baulänge eine verbesserte Abscheidewirkung, insbesondere im Feinststaubbereich, auf-However, only with the combination of features according to the invention does a centrifugal separator result with a reduced overall length, an improved separation effect, especially in the fine dust area.

bo weist.bo knows.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Die Fliehkraftabscheiderkombination besteht aus einem Vorabscheider in Form eines Gegenstromzyklons 1 und einem nachgeschalteten Hauptabscheider in Form eines Drehströmungswirblers 2, die über das Tauchrohr 3 miteinander in Verbindung stehen. Der Gegen-A schematic drawing shows the structure and mode of operation of an exemplary embodiment explained in more detail according to the invention. The centrifugal separator combination consists of a pre-separator in the form of a countercurrent cyclone 1 and a downstream main separator in the form of a Rotary flow vortex 2, which are connected to one another via the immersion tube 3. The opposite

Stromzyklon 1 besteht aus einer zylinderrohrförmigen Wirbelkammer 4, in die über einen schräg-tangentialen Rohgaseinlaß 5 das teilchenbeladene Rohgas 6 eingeführt wird. Dabei bildet sich im wandnahen Bereich der Wirbelkammer 4 eine wendelförmig nach ^r> unten fortschreitende Umlaufströmung 7 aus. Im unteren Bereich der Wirbelkammer 4 ist eine nach unten offene, kalottenförmige Blende 8 angeordnet, die den eigentlichen Vorabscheider 1 vom Bunkerraum 9 trennt und einen ringförmigen Spalt 10 freiläßt. Die ^lü nach oben gewölbte Form der Blende 8 bewirkt dabei, daß die teilchenbeladene Trägerluftwendel der Umlaufströmung 7 dicht am Mantel der Wirbelkammer 4 nach unten läuft und somit größtenteils durch den Ringspalt 10 in den Bunker 9 strömt. Ein Teil der '"> Umlaufströmung 7, die mit den abzuscheidenden Teilchen beladen ist, strömt durch diesen Spalt 10 nach unten in den Bunker, in dem sich dann im Umkehrbereich 11 der Umlauf strömung 7 ein Teil der Teilchen absetzt. Über dem Boden des Bunkers strömt die Umlaufströmung dann über eine Wirbelsenke 11 zur Achse des Bunkerraumes und von hier in Form einer Rotationsströmung 12 wieder nach oben zur Unterseite der Blende 8. Durch die konkave Ausbildung der Blendenunterseite wird die fast immer 2·> noch mit Staub beladene Tragluft über eine Wirbelquelle 13 noch einmal gezwungen, nach außen zum Wirbelkammermantel 4 zu strömen. An der scharfen Außenkante der Blende 8 scheidet sich dann der restliche mitgeführte Staub ab und wird von dem absteigenden Ast der Umlauf strömung 7 wieder nach unten geführt. Das vorgereinigte Trägermedium strömt anschließend auf der Bahn 14 durch den Spalt 10 nach oben zur Achse der Wirbelkammer 4 und vereinigt sich dort mit einem Ast 15 der ursprünglichen Um- 3^r> laufströmung 7, der über der kalottenförmigen Blende 8 zur Achse der Wirbelkammer 4 umgelenkt und von hier aus ebenfalls in Form einer Rotationsströmung 16 nach oben aufsteigt. Zur Stabilisierung dieser aufsteigenden Rotationsströmung 16 und zur Fixierung des dadurch entstehenden Wirbelschlauches ist auf der Oberseite der kalottenförmigen Blende 8 ein zylinderförmiger Strömungskörper 17 koaxial zur Wirbelkammer 4 des Vorabscheiders in die Wirbelkammer 18 des Drehströmungswirblers 2. Dabei bildet dieses Tauchrohr 3 die Verbindung vom Vorabscheider 1 zum Hauptabscheider 2 und geht in diesem nachgeschalteten Abscheider 2 in dessen Einströmrohr 19 über.Stream cyclone 1 consists of a cylindrical tube-shaped vortex chamber 4, into which the particle-laden raw gas 6 is introduced via an obliquely tangential raw gas inlet 5. Here, a helically progressive after ^r> below circulating flow 7 is formed in the near-wall region of the swirl chamber. 4 In the lower area of the vortex chamber 4 there is a downwardly open, dome-shaped diaphragm 8 which separates the actual pre-separator 1 from the bunker space 9 and leaves an annular gap 10 free. The ^lü upwardly curved shape of the diaphragm 8 causes the particle-laden carrier air helix of the circulating flow 7 to run downward close to the jacket of the vortex chamber 4 and thus largely flow through the annular gap 10 into the bunker 9. Part of the circulating flow 7, which is loaded with the particles to be separated, flows through this gap 10 down into the bunker, in which a portion of the particles is then deposited in the reversal area 11 of the circulating flow 7. Above the bottom of the bunker the circulating flow then flows over a vortex sink 11 to the axis of the bunker space and from here in the form of a rotational flow 12 back up to the underside of the diaphragm 8 13 forced once again to flow outwards to the swirl chamber jacket 4. The remaining dust is then separated on the sharp outer edge of the screen 8 and is guided back down by the descending branch of the circulating flow 7. The pre-cleaned carrier medium then flows on the Path 14 through the gap 10 up to the axis of the vortex chamber 4 and unites there with a branch 15 of the original Environmental 3 ^r> continuous flow 7, the deflected via the dome-shaped diaphragm 8 to the axis of the vortex chamber 4 and from here also rises in the form of a rotational flow 16 upwards. To stabilize this rising rotational flow 16 and to fix the resulting vortex hose, a cylindrical flow body 17 is on the top of the dome-shaped aperture 8 coaxial with the vortex chamber 4 of the pre-separator in the vortex chamber 18 of the rotary flow vortex 2. This immersion tube 3 forms the connection from the pre-separator 1 to Main separator 2 and merges in this downstream separator 2 into its inflow pipe 19.

Dieser Drehströmungswirbler 2 besteht ebenfalls aus einer zylinderrohrförmigen Wirbelkammer 18 mit einem schräg-tangentialen Einlaß 20 für ein zusätzliches Hilfsgas 21. Zur genauen schräg-tangentialen Einleitung dieses Hilfsgases und zur besseren Anregung der Umlaufströmung können im Einlaß 20 zusätzlich Leitbleche angeordnet sein. Die in dem mit einem Vordrall einströmenden Wirbelschlauch 16 noch enthaltenen Teilchen werden oberhalb des Einlasses 19 durch die Wirkung der in der Rotationsströmung nach außen gerichteten Fliehkräfte und der dazu gleichgerichteten Schleppkräfte nach außen geschleudert und von der durch den schräg-tangentialen Einlaß 20 erzeugten weiteren Umlaufströmung 22 und nach unten transportiert. Ein Ast 23 dieser Umlaufströmung 22 strömt durch einen das axiale Rohr 19 ringförmig umgebenden Auslaßspalt 24 in einen Bunker 25 ab, während ein weiterer Ast 26 über der Mündung des Rohres 19 zur Achse der Wirbelkammer strömt und den Rotationswirbelschlauch 16 als weiteren Wirbelschlauch 27 umhüllt. Die sich gleichsinnig drehenden Wirbelschläuche 16 und 27 strömen durch das innere Reingasauslaßrohr 28 der Wirbelkammer 18 zum Auslaß des Drehströmungswirblers, wobei der innere, von Teilchen vollständig gereinigte Wirbelschlauch 16 durch ein Auslaßrohr 29 von geringerem Durchmesser als dem des Reingasauslaßrohres 28 abströmt, während der Wirbelschlauch 27, der noch die im oberen Bereich der Wirbelkammer 18 aus dem Wirbelschlauch 16 ausgeschleuderten Teilchen enthält, über einen das Reingasauslaßrohr 29 konzentrisch umgebenden Auslaß 30 abgesaugt und an einer geeigneten Stelle, wie etwa dem Hilfsgaseinlaß 20, dem Drehströmungswirbler wieder zugeführt wird.This rotary flow vortex 2 also consists of a cylindrical-tubular vortex chamber 18 with an oblique-tangential inlet 20 for an additional Auxiliary gas 21. For the precise oblique-tangential introduction of this auxiliary gas and for better excitation the circulating flow can additionally be arranged in the inlet 20 baffles. The one with a pre-swirl inflowing vortex tube 16 still contained particles are above the inlet 19 by the effect of the centrifugal forces directed outwards in the rotational flow and the associated unidirectional drag forces thrown outwards and from that through the oblique-tangential inlet 20 generated further circulating flow 22 and transported downwards. A branch 23 of this circulating flow 22 flows through an outlet gap 24 surrounding the axial tube 19 in an annular manner into a bunker 25, while another branch 26 flows over the mouth of the tube 19 to the axis of the vortex chamber and the rotary vortex tube 16 is encased as a further vortex tube 27. The rotating in the same direction Vortex tubes 16 and 27 flow through the inner clean gas outlet pipe 28 of the vortex chamber 18 to the outlet of the rotary flow vortex, the inner vortex tube completely cleaned of particles 16 flows out through an outlet pipe 29 of smaller diameter than that of the clean gas outlet pipe 28, while the vortex tube 27, which is still in the upper region of the vortex chamber 18 from the Vortex hose 16 contains ejected particles, via a clean gas outlet pipe 29 concentrically surrounding outlet 30 and at a suitable location, such as the auxiliary gas inlet 20, is fed back to the rotary flow vortex.

Da im Vorabscheider und im nachgeschalteten Hauptabscheider unterschiedliche Drücke herrschen, müssen auch die jeweiligen Bunker strömungsmäßig voneinander getrennt werden. Dabei ist zu ersehen, daß der Bunker 25 des Hauptabscheiders 2 als koaxialer Ringraum um die Wirbelkammer 4 des Vorabscheiders 1 ausgeführt ist. Im unteren Teil dieses ringförmigen Bunkers 25 ist eine elastische Blende 31 vorgesehen, die z. B. als Gummi- oder Stoffschürze mit entsprechenden Federn ausgebildet sein kann. Wenn der Bunker 25 nun weitgehend mit den abzuscheidenden Teilchen gefüllt ist, öffnet sich durch das Gewicht der gesammelten Teilchen die Gummischürze und die Teilchen fallen in den Bunker des Vorabscheiders. Nach Leerung dieses Bunkers schließt die Gummischürze dann wieder selbsttätig.Since there are different pressures in the pre-separator and in the downstream main separator, the respective bunkers must also be separated from one another in terms of flow. It can be seen that that the bunker 25 of the main separator 2 as a coaxial annular space around the vortex chamber 4 of the pre-separator 1 is executed. In the lower part of this annular bunker 25 is an elastic screen 31 provided, the z. B. can be designed as a rubber or fabric apron with appropriate springs. When the bunker 25 is now largely filled with the particles to be separated, the opens through the Weight of the collected particles, the rubber apron and the particles fall into the bunker of the pre-separator. After this bunker has been emptied, the rubber apron closes again automatically.

Es ist aber auch in herkömmlicher Weise eine getrennte Anordnung beider Bunker mit getrennten Auslaßschleusen möglich.But it is also in a conventional manner a separate arrangement of the two bunkers with separate ones Outlet locks possible.

Mit einer derartigen Kombination von Fliehkraftabscheidern ergibt sich eine sehr hohe Abscheideleistung auch für Reststäube im Reingas und eine sehr gedrängte Bauform.Such a combination of centrifugal separators results in a very high separation efficiency also for residual dust in the clean gas and a very compact design.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Centrifugal separator combination for separating solid particles from gases, with at least a countercurrent cyclone working as a pre-separator and a downstream Rotary flow vortex working as a main separator, characterized by the combination of the following features:

a) the rotary flow vortex (2) is connected downstream of the countercurrent cyclone (1) in such a way that that the extension of the dip tube (3) of the countercurrent cyclone (1) directly the Forms the inflow pipe (19) of the rotary flow vortex (2);

b) below the immersion tube (3) there is a flow stabilizer in the countercurrent cyclone, Dome-shaped diaphragm (8) with a coaxial, cylindrical flow body (17) on the concave top side as the base point for the rotating flow that is being formed arranged;

c) the rotary flow vortex (2) has a clean gas outlet pipe (28) surrounding it and an annular gap fed by an obliquely tangential inlet (20) at the upper end for the formation of the secondary air circulation flow on;

d) in the clean gas outlet pipe (28) of the rotary flow vortex (2) is a further post-separator with an outlet pipe (29) and an outlet (30) surrounding this for im Clean gas outlet pipe (28) still ejected particles with subsequent return arranged to the auxiliary gas inlet (20) of the rotary flow vortex (2);

e) Countercurrent cyclone (1) and rotary flow vortex (2) each have separate ones different pressure lying bunkers (9, 25).