DE19518682C2

DE19518682C2 - Method and device for separating particulate and / or drop-shaped components of a gas stream

Info

Publication number: DE19518682C2
Application number: DE1995118682
Authority: DE
Inventors: Steffen Heidenreich; Mansour Maleki-Ardebilli; Stefan Meininger
Original assignee: MALEKI ARDEBILLI MANSOUR
Current assignee: MALEKI ARDEBILLI MANSOUR
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2015-05-23
Also published as: DE19518682A1

Abstract

Zur technischen Abscheidung von partikelförmigen Bestandteilen aus Gasströmen werden die unterschiedlichen Verfahren und Abscheider angewandt, je nach den gegebenen Bedingungen und Erfordernissen. Der neue Abscheider soll eine Alternative zu herkömmlichen Abscheidern sein, der sich durch seinen einfachen Aufbau und vor allem durch seinen einfachen Betrieb auszeichnet. DOLLAR A Der Abscheider besteht aus einem Strömungskanal, einen Abscheideraum, äußeren Behälterwänden, einem Auffangbehälter, einem Einlauf und einem Auslauf der Strömung. Der freie Strömungsquerschnitt wird durch Erweiterungen sprunghaft vergrößert und dann wieder auf die Grundform verkleinert. Die Erweiterungen wirken dabei als Abscheideraum für die Partikel. Die Abscheidung erfolgt rein mechanisch durch die spezielle Strömungsführung, die eine Abscheidewirkung auch auf feinste Partikel bewirkt, sowie durch die Schwerkraft. DOLLAR A Abscheidung von partikelförmigen und/oder tropfenförmigen Bestandteilen aus Gasströmen.Different methods and separators are used for the technical separation of particulate components from gas flows, depending on the given conditions and requirements. The new separator should be an alternative to conventional separators, which is characterized by its simple structure and, above all, by its simple operation. DOLLAR A The separator consists of a flow channel, a separating chamber, outer container walls, a collecting container, an inlet and an outlet of the flow. The free flow cross-section is increased by leaps and bounds and then reduced again to the basic shape. The extensions act as a separation area for the particles. The separation takes place purely mechanically through the special flow guidance, which effects a separation effect even on the finest particles, as well as by gravity. DOLLAR A Separation of particulate and / or drop-shaped components from gas flows.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine als Abscheider bezeichnete Vorrich tung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.The invention relates to a method and a device known as a separator tion according to the preambles of claims 1 and 3.

In vielen Bereichen der technischen Anwendung müssen partikelförmige oder tropfenförmige Bestandteile aus Gasströmen abgeschieden werden, z. B. zur Er zeugung reiner Prozeßströme oder zur Reinigung von Abgasströmen. Hierfür werden als Abscheider z. B. Elektrofilter, Gewebefilter, Naßabscheider und Träg heitsabscheider eingesetzt (GB-PS 652 659).In many areas of technical application, particulate or drop-shaped components are separated from gas streams, e.g. B. Er generation of pure process streams or for cleaning exhaust gas streams. Therefor are used as separators for. B. electrostatic filter, fabric filter, wet separator and carrier safety separator used (GB-PS 652 659).

Ein durch die DE-PS 159 881 bekannter Abscheider für Wasser und Öl aus Dampf besteht aus einem Behälter mit einem Einlauf für den Dampfstrom und ei nem gleich großen Auslauf. Im Behälter sind mehrere parallel zueinander verlau fende Reihen von senkrecht verlaufenden Patronen angeordnet, wobei die Patro nen jeweils zweier benachbarter Reihen zueinander versetzt sind, so daß zwi schen den Patronen eine Vielzahl von engen parallel und quer zur Durchströ mungsrichtung verlaufenden Spalten gebildet ist. Die Patronen bestehen aus Metallgewebe und einer Füllung aus saugfähigem Stoff, so daß das am Metallge webe abgeschiedene Wasser und Öl von der Füllung aufgesogen und einem Auffangbehälter zugeführt wird. Durch enge und versetzte Anordnung der Patro nen wird der Dampf gezwungen, die Patronen auf ihrer ganzen Umfläche zu um spülen, so daß ein guter Abscheidewirkungsgrad erzielt wird. Abgesehen davon, daß der bekannte Abscheider nur für die Abscheidung flüssiger Bestandteile in einem Dampfstrom geeignet ist, ist er ferner durch die Verwendung einer Vielzahl von Patronen auch ziemlich aufwendig.A separator for water and oil known from DE-PS 159 881 Steam consists of a container with an inlet for the steam flow and egg same size spout. Several are left parallel to each other in the container fende rows of vertical cartridges arranged, the patro NEN two adjacent rows are offset from each other, so that between the cartridges a variety of narrow parallel and transverse to the flow direction extending columns is formed. The cartridges consist of Metal mesh and a filling of absorbent material, so that the metal weave separated water and oil from the filling and soak Collection container is fed. Due to the narrow and staggered arrangement of the patro The steam is then forced to wrap the cartridges over their entire area rinse so that good separation efficiency is achieved. Apart from this, that the known separator only for the separation of liquid components in a steam flow, it is further through the use of a variety of cartridges also quite expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abscheiden von partikel- und/oder tropfenförmigen Bestandteilen aus einem Gasstrom sowie eine einfach zu realisierende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaf fen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. The invention has for its object a method for separating Particulate and / or teardrop-shaped constituents from a gas stream and one Easy to implement device for performing the method fen. The object is achieved by the characterizing features of claims 1 and 3 solved.

Durch die sprunghafte Erweiterung des Strömungsquerschnitts kommt es je nach den übrigen strömungstechnischen Gegebenheiten zu einem mehr oder weniger intensiven Abreißen der Strömung, so daß wenigstens ein Teil des Gasstromes in Strömungsruhezonen einmündet und ein anderer Teil Stromwirbel bildet, wodurch ohne weitere Hilfsmittel die Partikel- und/oder tropfenförmigen Bestandteile im ersten Fall durch Schwerkraftwirkung absinken und im zweiten Fall durch Zentri fugalkräfte an die Behälterwände geschleudert und somit aus dem Gasstrom ab geschieden und sodann in einer Auffangwanne gesammelt werden.Due to the sudden expansion of the flow cross section, it depends on the other fluidic conditions to a greater or lesser extent intensive breaking of the flow, so that at least a part of the gas flow in Flow quiet zones open and another part forms current vortices, whereby the particle and / or teardrop-shaped components in the decrease in the first case by gravity and in the second case by centri Fugal forces thrown against the container walls and thus from the gas flow divorced and then collected in a sump.

Durch die Maßnahme, den Gasstrom während des Hindurch strömens durch den Abscheider mehrmals abwechselnd sprunghaft zu erweitern und sodann wieder zu verengen, addiert sich die Wirkung der einzelnen Abschei destufen und es wird ein sehr viel besserer Gesamtwirkungsgrad erzielt.By the measure, the gas flow through it flowing through the separator several times alternately by leaps and bounds and then narrowing again, the effect of the individual separations adds up steps and a much better overall efficiency is achieved.

Der Gesamtwirkungsgrad des Abscheiders läßt sich noch weiter dadurch erhö hen, daß durch die im Anspruch 2 angegebenen Maßnahmen der Anteil des Gasstromes, der bei den einzelnen Querschnittserweiterungen Strömungsruhe zonen und Stromwirbel bildet, vergrößert und somit der Wirkungsgrad einer jeden Abscheidestufe verbessert wird.The overall efficiency of the separator can be increased even further as a result hen that by the measures specified in claim 2, the proportion of Gas flow, the flow at the individual cross-sectional expansions Zones and vortex forms, increases and thus the efficiency of everyone Separation stage is improved.

In den Ansprüchen 4 bis 12 sind Maßnahmen zum grundsätzlichen Aufbau und zur weiteren Ausgestaltung eines Abscheiders angegeben.In the claims 4 to 12 measures for the basic structure and specified for further design of a separator.

Der Vorteil des neuen Abscheiders liegt in seiner einfachen Betriebsweise, den geringen Betriebskosten und seiner hohen Betriebssicherheit. Die Abscheidung erfolgt rein mechanisch durch die Ausnutzung von Strömungseffekten, die auf grund der speziellen Strömungsführung auftreten und eine Abscheidewirkung auch auf feinste Partikel bewirken, sowie durch die Schwerkraft.The advantage of the new separator is that it is simple to operate low operating costs and its high operational reliability. The deposition takes place purely mechanically through the use of flow effects that occur on occur due to the special flow and a separation effect effect even on the finest particles, as well as by gravity.

Nachstehend ist die Erfindung und deren Wirkungsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention and its mode of operation are described below with reference to FIG the drawings explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den Abscheider, Fig. 1 the separator,

Fig. 2a und 2b den Abscheider, FIGS. 2a and 2b the separator,

Fig. 3 den Abscheider, Fig. 3 shows the separator,

Fig. 4 bis 7 Beispiele für die freie Gestaltungsmöglichkeit des freien Strömungs querschnitts, FIGS. 4 to 7 are examples of the free design possibility of free flow cross section,

Fig. 8 Beispiele für die Gestaltungsmöglichkeit der Übergänge auf die Erweite rungen des Strömungskanals, Fig. 8 Examples of the design possibilities of the transitions to the Extension C conclusions of the flow channel,

Fig. 9 den Einbau eines Turbulenzgitters in den freien Strömungsquerschnitt Fig. 9 the installation of a turbulence grid in the free flow cross section

und Fig. 10 den Einbau eines Umlenkbleches.and Fig. 10 the installation of a baffle.

Der Abscheider besteht im wesentlichen aus einem Strömungskanal 1, einem Abscheideraum 2, äußeren Behälterwänden 3, einem Auffangbehälter 4, einem Einlauf 5 und einem Auslauf 6 der Strömung. Der freie Strömungsquerschnitt wird durch Erweiterungen sprunghaft vergrößert und dann wieder auf die Grundform verkleinert, dabei wirken die Erweiterungen als Abscheideraum, der in Strömungsrichtung durch senkrechte Trennplatten 7 und nach außen durch die äußeren Behälterwände 3 abgedichtet wird. Der Abstand zwischen den einzelnen Erweiterungen, deren Länge in Strömungsrichtung und deren Anzahl können variiert werden, gleichfalls kann die Grundform des freien Strömungsquerschnitts frei angeordnet werden, d. h. daß die Lage, die Querschnittsfläche und die Form des freien Strömungsquerschnitts entlang der Strömungsrichtung sowohl konstant sein als auch verändert werden kann. Desweiteren kann, um den Abstand zwischen den einzelnen Erweiterungen und somit die Länge des Abscheiders zu minimieren, der Strömungskanal und der Abscheideraum aus vielen hintereinander angeordneten Platten aufgebaut sein, wie in Fig. 2 gezeigt. Durch die Möglichkeit der freien Anordnung des freien Strömungsquerschnitts kann die Abscheidung z. B. dergestalt beeinflußt werden, daß lokal eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden kann, und daß der Anteil der Strömung, der durch den Übergang auf die Erweiterungen abgelöst wird, beeinflußt werden kann. Eine Variante zur freien Anordnung der Grundform des freien Strömungsquerschnitts ist beispielsweise dadurch gegeben, wie in Fig. 6 gezeigt, daß der Abscheider folgendermaßen aufgebaut wird: der erste Teil des Abscheiders hat einen breiten freien Strömungsquerschnitt geringer Höhe, wodurch die reine Schwerkraftabscheidung zur Abscheidung gröberer Partikel wirksamer ist, und im zweiten Teil des Abscheiders wird die Grundform des freien Strömungsquerschnitts in Höhe und Breite so variiert, daß ein möglichst großer Anteil der Strömung abreißt, wodurch die Abscheidung der feineren Partikel verbessert wird. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß im zweiten Teil ein möglichst großer Anteil der Strömung nach der Seite und nach unten abreißt und möglichst wenig nach oben, denn eine Abscheidung nach oben bedingt die Gefahr, wenn keine haftungsfördernden Vorkehrungen getroffen werden, daß die abgeschiedenen Teilchen infolge der Schwerkraft wieder von der Strömung erfaßt werden können. Um eine Abscheidung nach oben ganz auszuschleißen kann die Erweiterung des Strömungskanals auch nur nach unten und zur Seite hin erfolgen, wie in Fig. 3 gezeigt.The separator essentially consists of a flow channel 1 , a separating space 2 , outer container walls 3 , a collecting container 4 , an inlet 5 and an outlet 6 of the flow. The free flow cross-section is increased by leaps and bounds and then reduced again to the basic shape, the extensions acting as a separation space which is sealed in the direction of flow by vertical separating plates 7 and to the outside by the outer container walls 3 . The distance between the individual extensions, their length in the direction of flow and their number can be varied, and the basic shape of the free flow cross-section can also be freely arranged, i.e. the position, the cross-sectional area and the shape of the free flow cross-section along the direction of flow are both constant and can be changed. Furthermore, in order to minimize the distance between the individual extensions and thus the length of the separator, the flow channel and the separating space can be constructed from many plates arranged one behind the other, as shown in FIG. 2. Due to the possibility of free arrangement of the free flow cross section, the deposition z. B. be influenced in such a way that an increase in the flow velocity can be achieved locally, and that the proportion of the flow which is replaced by the transition to the extensions can be influenced. A variant for free arrangement of the basic shape of the free flow cross-section is given, for example, as shown in Fig. 6, that the separator is constructed as follows: the first part of the separator has a wide free flow cross-section of low height, whereby the pure gravity separation for the separation of coarser particles is more effective, and in the second part of the separator the basic shape of the free flow cross-section is varied in height and width so that as large a portion of the flow as possible breaks off, which improves the separation of the finer particles. The arrangement is chosen so that in the second part as large a portion of the flow as possible tears to the side and down and as little as possible upwards, because an upward separation creates the danger, if no precautions are taken to promote adhesion, that the separated particles can be caught again by the flow due to gravity. In order to completely wear out an upward separation, the flow channel can also be expanded only downward and to the side, as shown in FIG. 3.

Der Übergang auf die Erweiterungen kann nach unterschiedlichen Kriterien ausgeführt werden, wie z. B. Kanten, die mit oder gegen die Strömungsrichtung angeschrägt bzw. mit oder gegen die Strömungsrichtung konvex oder konkav ausgebildet sind, wie in Fig. 8 gezeigt. Die spezielle Ausbildung der Übergänge soll die Ablösung der Strömung unterstützen. Weiter ist die Möglichkeit gegeben in gewissen Abständen im freien Strömungsquerschnitt ein Turbulenzgitter einzubauen, wie in Fig. 9 gezeigt, wodurch die Bildung von Wirbel und damit eine Durchmischung erzielt wird. Der Einbau von Umlenkblechen im freien Strömungsquerschnitt, wie in Fig. 10 gezeigt, bietet ferner die Möglichkeit die Strömung gezielt in die Erweiterungsräume zu führen. Eine Variante der Strömungszuführung ist durch die Erzeugung eines Dralls im Einlauf des Abscheiders gegeben.The transition to the extensions can be carried out according to different criteria, such as B. edges that are chamfered with or against the direction of flow or are convex or concave with or against the direction of flow, as shown in Fig. 8. The special design of the transitions should support the separation of the flow. There is also the possibility of installing a turbulence grid at certain intervals in the free flow cross section, as shown in FIG. 9, as a result of which the formation of vortices and thus thorough mixing is achieved. The installation of baffle plates in the free flow cross section, as shown in FIG. 10, also offers the possibility of directing the flow into the expansion spaces. A variant of the flow supply is given by generating a swirl in the inlet of the separator.

Die Wirkungsweise des Abscheiders ist wie folgt zu beschreiben: An den sprunghaften Erweiterungen des Strömungskanals bilden sich durch ein Abreißen der Strömung sogenannte Totwassergebiete und Wirbel, wobei die in dieser Strömung enthaltenen Partikel an den senkrechten Wänden, die den Erweiterungsraum in Strömungsrichtung begrenzen, abgeschieden werden und von dort infolge der Schwerkraft nach unten in den Auffangbehälter gelangen. Neben dieser Abscheidewirkung findet auch eine reine Schwerkraftabscheidung statt, die besonders auf größere Partikel wirkt. Feinere Partikel werden jedoch ausschließlich durch die Strömungsablösungen abgeschieden.The operation of the separator can be described as follows: To the abrupt extensions of the flow channel are formed by tearing off the flow so-called dead water areas and eddies, the in this Particles on the vertical walls containing the flow Limit expansion space in the direction of flow, be separated and from there, due to gravity, get down into the collecting container. In addition to this separation effect, there is also a pure gravity separation instead, which particularly affects larger particles. However, finer particles are separated only by the flow separations.

Die Anzahl der Erweiterungsstufen und somit die Länge des Abscheiders sind von dem zu erzielenden Abscheidegrad und der Feinheit der in der Gasströmung enthaltenen Partikeln abhängig.The number of expansion stages and thus the length of the separator are of the degree of separation to be achieved and the fineness of the gas flow contained particles dependent.

Claims

1. A method for separating particulate and / or drop-shaped constituents of a gas stream in a separator, wherein

a) the free flow cross-section of the gas flow within the separator is expanded so suddenly that flow breakdown zones and flow streams adjacent to it form vortices,
b) the expanded gas flow before it leaves the separator which is reduced to a narrow flow cross section and
c) the particulate and / or droplet-shaped constituents separated in the flow resting zones by the action of gravity and in the vortexes by centrifugal forces are collected in a collecting pan,

characterized in that the gas flow during the flow through the separator is expanded and narrowed alternately several times.

2. The method according to claim 1, characterized in that the proportion of Gas flow, which at the individual extensions of the flow cross section Flow quiet zones and vortex forms through gradual change the size, direction, cross-sectional shape and / or type of flow can be enlarged.

3. separator for performing the method according to claim 1, consisting of a through walls ( 3 ) formed container with at least one inlet ( 5 ), at least one outlet ( 6 ) and a drip pan ( 4 ) for the separated components, the Inlet opening is located in the plane of one of the walls ( 3 ), the outlet opening is substantially the same size as the inlet opening and in the area of the container between the inlet opening and the outlet opening, a plurality of separation spaces ( 2 ) are formed, characterized in that the Container is divided by several, each with a passage opening ( 8 ) for the gas flow NEN separating plates ( 7 ) into a plurality of successively arranged separating spaces ( 2 ).

4. A separator according to claim 3, characterized in that at least in the passage openings ( 8 ) the upper boundary through the upper container wall ( 3 ) is formed.

5. A separator according to claim 3 or 4, characterized in that the cross-section of the consecutive passage openings ( 8 ) in size and position and / or shape is changed in stages to increase the core flow.

6. A separator according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the mutually corresponding edges of the successive Durchlaßöffnun gene ( 8 ) transversely and / or parallel to the flow direction are shaped differently to produce an increased swirl effect.

7. A separator according to one or more of claims 3 to 6, characterized in that one or more turbulence grids ( 9 ) is or are arranged in the flow path.

8. A separator according to one or more of claims 3 to 7, characterized in that one or more baffles ( 10 ) is or are arranged in the flow path.

9. A separator according to one or more of claims 3 to 8, characterized in that a swirl generator is provided in the region of the inlet ( 5 ).

10. A separator according to one or more of claims 2 to 9, characterized in that to improve the adhesiveness of the walls ( 3 ) for the separated particulate and / or teardrop-shaped components, the wall surface is roughened.

11. A separator according to one or more of claims 2 to 10, characterized in that the walls ( 3 ) are coated with an adhesion-promoting medium.

12. A separator according to one or more of claims 3 to 10, characterized in that an electric field can be generated to support the separation effect between the separating plates ( 7 ).