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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden mitgeführter fester
bzw. flüssiger Bestandteile aus einem Gastrom, wobei dieser in Form einer Rotationsströmung
eine zylindrische Wirbelkammer durchströmt und wobei ein Sekundärgasstrom, der Rotationsströmung
axial entgegengesetzt gerichtet, in etwa tangential in die Wirbelkanuner eingeleitet
wird.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Abscheidern, wie sie z. B. aus der
französischen Patentschrift 80 554,11235 749 bekanntgeworden sind, die nach dem
Drehströmungsprinzip arbeiten, wird in einer vertikalen zylindrischen Wirbelkammer
im Bereich der Wand der Wirbelkammer erzeugt und aufrechterhalten, die zusätzlich
zur Umlaufbewegung noch eine Axialbewegung, und zwar entgegen dem die Wirbelkammer
axial und -zentral durchströmenden, mit festen bzw. flüssigen Bestandteilen beladenen
primären Gasstrom ausführt. Der sekundäre Gasstrom in Form einer rotierenden Potentialströmung
wird in Höhe des Eintritts des primären Gasstroms gegen diesen hin umgelenkt und
mit ihm vereinigt. Die auszuscheidenden Bestandteile, die im primären Gasstrom mitgeführt
werden, werden dabei durch die Rotation des primären Gasstroms in diesem radial
nach außen und aus diesem heraus bewegt, so daß sie von der sekundären Potentialströmung
nach unten geführt werden können; diese Bestandteile fallen dann im unteren Teil
der Wirbelkammer durch einen zwischen der Wirbelkammerwand und der Eintrittsöffnung
für den primären Gasstrom befindlichen Ringspalt in einen unter der Wirbelkammer
angeordneten Bunker, aus dem sie von Zeit zu Zeit entfernt werden.
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Bei diesen bekannten Wirbelstrom- bzw. Drehströmungs-Abscheidern wird
die sekundäre Potentialströmung durch zusätzliche Zufuhr eines gasförmigen Mediums
erzeugt, das mit Hilfe eines Gebläses tangential entgegen dem primären Gasstrom
und schräg abwärts gerichtet in die Wirbelkammer eingeführt wird.
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Ein Gebläse saugt den gereinigten Gasstrom, bestehend aus primären
und sekundärem Gasstrom, ab und gegebenenfalls gleichzeitig den Primären, mit Schwebeteilchen
beladenen primären Gasstrom an.
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Der Drall bzw. die Drehung des primären Gasstroms wird in an sich
bekannter Weise, z. B. mittels eines Drallkörpers oder einer anderen Vorrichtung,
in bzw. hinter der Eintrittsöffnung des Einlaßkanals des primären Gasstroms erzeugt.
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Bei den vorbekannten, nach dem Drehströmungsprinzip arbeitenden Vorrichtungen
zum Abscheiden von festen bzw. flüssigen Bestandteilen aus einem Gasstrom sind zwei
unabhängig voreinander arbeitende, der Förderung der beiden Gasströme dienende und
dementsprechend dimensionierte Gebläse vorhanden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten, auf dem
Dreltströrnungsprinzip beruhenden Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des
Verfahrens derart weiterzuentwickeln und zu verbessern, daß eine erhebliche Vereinfachung
und eine wirtschaftlichere Betriebsweise erreicht wird, wobei auf eines der Gebläse,
nämlich das zur Förderung des sekundären Gasstronns und die hierzu nötigen Druckleitungen
verzichtet, die Anordnung günstiger gestaltet und der Abscheidegrsd erhöht werden
kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das in
Betracht kommende Verfahren in der Weise durchgeführt wird, daß der Sekundärgasstrom
dem aus der Wirbelkammer austretenden, gereinigten Gasstrom entnommen und auf einen
gegenüber dem Innendruck der Wirbelkammer höheren Druck gebracht wird, was vorzugsweise
unmittelbar nach dem Reinigungsvorgang geschieht.
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Zur Erzeugung des höheren Druckpotentials wird der gesamte, aus der
Wirbelkammer austretende Gasstrom aufgestaut, und ein nach Druck und Menge regelbarer
Anteil wird wieder in die Wirbelkammer zurückgeleitet. Es ist aber auch möglich,
den aus der Wirbelkammer austretenden Gasstrom im Bereich der Austrittsöffnung der
Wirbelkammer in zwei Gasströme aufzuteilen, einen von ihnen abzuleiten und den anderen
aufzustauen und in die Wirbelkammer als sekundären Gasstrom zurückzuleiten. Der
in die Wirbelkammer zurückgeleitete Gasstrom wird vorzugsweise dem peripheren Bereich
der Gasströmung in der Wirbelkammer entnommen.
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Dabei wird von dem gereinigten Gasstrom in etwa 10 bis 90111o, vorzugsweise
etwa 30 bis 4001o, der Menge abgezweigt und wieder in die Wirbelkammer zurückgeführt.
Besonders günstige Verhältnisse lassen sich erhalten, wenn die sekundäre Gasströmung
mit einem Druck in die Wirbelkammer einströmt, der. um etwa 10 bis 2000 mm Ws, vorzugsweise
etwa 50 bis 1000 mm Ws, über dem Druck in der Wirbelkammer liegt.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß die Wirbelkammer von einem Gehäuse
umgeben und am austrittsseitigen Ende der Wirbelkammer zwischen diesem und der Wirbelkammer
ein Gebläse angeordnet ist.
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Dieses Gebläse saugt das Gas aus der Wirbelkammer an und drückt es
insgesamt oder nur zu einem Teil in. den Zwischenraum zwischen der Außenwand der
Wirbelkammer und der Innenwand des diese umgebenden Gehäuses, so daß das unter Überdruck
stehende Gas als Sekundärgasstrom durch in der Wandung in der Wirbelkammer befindliche,
an sich bekannte Gasdurchtrittsöffnung in die Wirbelkammer zurückströmt, wobei sie
jedoch in diese tangential und nach unten geneigt eingeleitet wird.
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Derjenige Teil des gesamten Gasstroms, der nicht als Sekundärgasstrom
in die Wirbelkammer zurückgeleitet wird, wird durch einen Gasaustrittskanal abgeführt,
in welchem sich eine einstellbare Drossel befindet, mit deren Hilfe ein gewünschter
Überdruck vor der Drosselstelle eingestellt werden kann.
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Wird von vornherein nur ein Teil des abgesaugten Gases für den Sekundärgasstrom
in den Zwischenraum zwischen der Wirbelkammer und dem Außengehäuse eingeleitet,
so wird der andere Teil unmittelbar von dem Gebläse aus bereits abgeführt; hierfür
verwendet man vorteilhafterweise ein Gebläse mit einem Doppellaufrad. An der Eintrittsöffnung
zu dein Gebläse sind Leitflächen vorgesehen, die in ihrer Lage veränderbar sind,
um den den beiden Teilen des Doppellaufrades zuströmenden Gasstrom in gewünschter
Weise zu teilen und zu beeinflusset.
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Der Sekundärgasstrom wird vorteillrafterweise mit Düsenrohren in die
Wirbelkammer eingeleitet. Die Düsenrohre haben ihren Eintritt in Wandnähe des äußeren
Gehäuses und sind durch die Wandung der Wirbelkammer hindurchgeführt. Sie sind in
Strömungsrichtung geneigt und weisen an ihrem äußeren
Ende Leitflächen
auf, um so bevorzugt Gas aus dem äußeren Bereich des Innenraumes des äußeren Gehäuses
in die Wirbelkammer zurückzuführen. Dies hat den Vorteil, daß die kinetische Energie
des Gasstroms zwecks Einbringens in die Wirbelkammer ausgenutzt werden kann, und
weiterhin, daß vor allem der noch am meisten gewisse Restbestandteile an abzuscheidendem
Gut mitführende Teil des Gases in die Wirbelkammer zurückgeführt wird.
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Es ist weiterhin auch möglich, innerhalb des äußeren Gehäuses am Boden
einen ringförmigen Sammelbehälter für dort aus dem Gasstrom noch abgeschiedene Bestandteile
vorzusehen, welche sich bei der Rotation des Gasstromes im Innenraum des äußeren
Gehäuses noch absetzen, so daß man somit einen zusätzlichen Abscheidungseffekt erzielt.
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Vorteilhafterweise leitet man das abgeführte Gas, welches einen gewissen
Wärmeinhalt besitzt, durch einen Wärmeaustauscher, der von dem in die Wirbelkammer
eingeleiteten primären Gasstrom ebenfalls durchströmt wird, um das in die Wirbelkammer
ein-Qeführte Gas aufzuheizen; man vermeidet dadurch, daß die Temperatur des primären
Gasstroms beim Eintritt in die Wirbelkammer unter den Taupunkt absinkt, was in mancherlei
Hinsicht von Nachteil ist.
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In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen sind zwei besonders bevorzugte
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche nachstehend
im einzelnen näher erläutert sind. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen
erfindungsgemäß ausgebildeten Drehströmungsabscheider_ mit einfachem Gebläse in
schematischer Darstellung, F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch den Abscheider
nach F i g. 1 entlang der Linie II-II in F i g. 1; F i g. 3 einen Axial schnitt
durch einen Abscheider in einer zweiten Ausführungsform mit einem Doppelgebläse.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird der eigentliche Drehströmungsabscheider
von der Wirbelkammer 11
gebildet. Dieser ist zumindest teilweise von dem Gehäuse
12 umgeben. Der primäre, mit Schwebeteilchen beladene Gasstrom gelangt über den
Einlaßkana113 und die mit einem Drallkörper 14 ausgerüstete Düse .15 in den unteren
Teil der Wirbelkammer 11 und strömt in Form einer Rotationsströmung nach
oben zur Austrittsöffnung 16, in welche sie durch das Gebläse 17, welches von dem
Antriebsmotor 18 angetrieben wird, hineingesaugt wird.
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Das Gebläse 17 drückt das sehr weitgehend gereinigte Gas in den Innenraum
19 des Gehäuses 12. Ein Teil des gereinigten Gases wird aus dem Gehäuseinnenraum
19 über den Gasaustrittskanal 20 abgeführt, in welchem die einstellbare Drosselklappe
21 angeordnet ist.
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Mit Hilfe dieser Drosselklappe 21 wird der aus der Wirbelkammer 11
abgezogene Gasstrom in dem Gehäuseinnenraum 19 aufgestaut, so daß ein Teilstrom
des Gases aus dem Gehäuseinnenraum 19 als Sekundärstrom durch die Düsenrohre 22
hindurch wieder in die Wirbelkammer zurückgeführt wird.
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Um die Geschwindigkeitsenergie des Gasstroms, welche dieser beim Austritt
aus dem Gebläserad besitzt, auszunutzen, sind, wie insbesondere: aus F i g. 2 hervorgeht,
die Düsenrohre 22 in Strömungsrichtung gekrümmt ausgebildet. Zweckmäßiaerweise sind
an deren Eintrittsöffnün-en Leitflächen 23 angeordnet, d;e den Gasstrom in die Düsenrohre
22 hineinleiten.
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Der durch die Düsenrohre 22 in die Wirbelkammer 11 eintretende sekundäre
Gasstrom umgibt den zentralen, primären Gasstrom in Form einer axial entgegengesetzt
zu diesem bewegten Potentialströmung, um die durch die Zentrifuaalkräfte in die
sekundäre Gasströmung getragenen ySchwebeteilchen in den unteren Teil der Wirbelkammer
11 zu bringen. Von dort gelangen sie durch den zwischen der Wandung der Wirbelkammer
11 und dem Eintrittskanal 13 gebildeten Ringspalt 24 in einen unterhalb des Dr--hströmungsabschciders
befindlichen Bunker.
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Der Gasaustrittskanal 20 mündet vorteilhafterweise in einen Wärmetauscher
25 ein, durch den der Gaseintrittskanal 13 hindurchgeführt ist. Dadurch wird der
Wärmeinhalt des austretenden Gases zur Erwärmung des primären Gasstroms ausgenutzt,
wodurch Taupunktsunterschreitungen und sich daraus ergebende andere schädliche Erscheinungen
vermieden werden.
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F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drehströmungsabscheiders
gemäß der Erfindung. Bei diesem wird der aus der Wirbelkammer 71' austretende
Gasstrom an der Austrittsöffnung 16' geteilt und mittels eines Doppellaufrades
31 angesaugt. Das untere Laufrad 31a saugt einen Teil der aus der Wirbelkammer
11' austretenden Gasmenge ab, führt ihn in den Innenraum 19' des Gehäuses
12', in welchem dieser aufgestaut wird. Der restliche Teil des Gases wird durch
das obere Laufrad 31 b abgeführt. Die Querschnitte der beiden konzentrischen Bereiche
16 a' und 16 b' der Austrittsöffnung 16' können durch die einstellbaren Leitflächen
32 verändert werden. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, den sekundären Gasstrom
nach Druck und Menge zu regeln und die Anlage bei schwankenden Betriebsbedingungen
mit optimalem Wirkungsgrad zu betreiben.
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Auf Grund des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist
es möglich, auf die gesonderte Zuführung eines sekundären Gasstroms und das hierzu
nötige Gebläse sowie die erforderlichen Leitungen zu verzichten und den gesamten
Aufbau des Drehströmungsabscheiders zu vereinfachen. Weiterhin ist es möglich, den
Abscheidegrad zu erhöhen, da ein Teil des bereits gereinigten Gases nochmals in
die Wirbelkammer zurückgeführt und dort gereinigt wird sowie der restliche Teil
einer zweiten Reinigungsphase im äußeren Gehäuse unterzogen wird.