DE19630472C2

DE19630472C2 - Zyklon, insbesondere Zyklonabscheider und Zyklonsichter

Info

Publication number: DE19630472C2
Application number: DE19630472A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schwamborn; H-J Smigerski
Original assignee: Neuman & Esser Anlagenbau GmbH
Current assignee: Neuman & Esser Anlagenbau GmbH
Priority date: 1996-07-27
Filing date: 1996-07-27
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2016-07-28
Also published as: JPH1066897A; US5958094A; DE19630472A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zyklon zum Abscheiden von staubförmigen Gütern aus Gasströmen, insbesondere Zyklonabscheider oder Zyklonsichter, mit einem zylindrischen Gehäuseteil, an dem ein zylindrisches Einlaufgehäuse mit Einlaufrohr angeordnet ist.

Zyklonabscheider dienen zum Abscheiden von staubförmigen Gütern aus Gasströmen. Durch tangentiale Einführung des staubbeladenen Gasstroms wird den Feststoffpartikeln eine Zentrifugalbeschleunigung erteilt, die sie an die Wandung des Zyklonabscheiders schleudert, dort abbremst und so eine Separation von Feststoff und Gas durch Geschwindigkeitsunterschiede erreicht. Das gereinigte Gas wird durch ein Tauchrohr nach oben abgeführt, der Staub durch eine Schleuse nach unten ausgetragen. Zyklonabscheider verfügen nicht über Einrichtungen zur Steuerung von abzuscheidenden Korngrößen, was jedoch für die Weiterverarbeitung von pulverförmigem Material meistens notwendig ist.

So entstehen bei der Herstellung pulverförmiger Stoffe durch Zerkleinerungs- oder Trocknungsprozesse in der Regel unerwünschte Anteile sehr feiner Stäube, welche zur Verschlechterung der Fördereigenschaften führen oder durch örtliche Inhomogenitäten die weitere Verarbeitung empfindlich stören können. Besonders die Feinanteile im Bereich unterhalb von 20 µm erweisen sich oft als besonders störend. Mit Hilfe von Windsichtern oder besonderen Siebapparaten ist es möglich, diese Anteile zu reduzieren.

Für eine wirtschaftliche Trennung im Bereich unterhalb von etwa 50 µm werden bevorzugt Windsichter nach dem Zentrifugalprinzip eingesetzt. Diese Zyklonsichter arbeiten in der Regel als Gegenstromzentrifugalsichter, wobei das zu sichtende Gut entgegen der nach innen gerichteten Gasströmung ausgeschleudert wird. Der wegen seiner geringen Masse vom Gas mitgenommene Feinstaub wird anschließend in einem weiteren Abscheider von diesem getrennt.

Bei technischen Windsichtungen kommt es infolge hoher Feststoffbeladungen häufig zu unscharfen Trennungen, da die Partikel in Form von Strähnen in die Sichtzone gelangen.

Unter Strähne versteht man eine Anhäufung von Feststoffteilchen in einer Gasströmung, die sich infolge von Entmischung, z. B. durch Schwerkraft- oder Zentrifugalkraftwirkung bildet. In Zyklonabscheidern oder Zyklonsichtern entsteht diese Strähne infolge der Umlenkung im zylindrischen Teil und hat ihre Ursache in der Überschreitung der Tragfähigkeit des Gases für Feststoffpartikel. In der Strähne sind somit auch kleinere Partikel enthalten, die bei geringen Feststoffbeladungen sonst mit der Gasströmung in das Feingut gelangen würden. Zur Abhilfe werden daher sehr viel größere Sichtzonen oder besondere Nachspüleinrichtungen benötigt.

Aus der DE 41 36 935 A1 ist ein Zyklonabscheider bekannt, dem insbesondere die Aufgabe zugrunde liegt, die Ein- und Austrittsquerschnitte für den Gasstrom als auch die axiale Länge des Tauchrohres, über welche das Tauchrohr in die Trennkammer hineinragt, stufenlos zu ändern und somit über den Zyklonabscheider jeweils optimale Betriebsbedingungen für die Abscheidewirkung einstellen zu können. Der Zyklonabscheider weist ein Rohr für den Eintritt des mit Feststoff beladenen Gases und ein Tauchrohr auf, bei dem für den Gasaustritt Düsen vorgesehen sind, über welche ein gasförmiges Medium eingeführt wird. Störeinrichtungen, z. B. in Form von Klappen sind im Einlaufrohr angeordnet, um die Geschwindigkeit des Gasstromes zu verändern. Strähnen können damit nicht beeinflußt werden, weil diese sich erst im Inneren des Zyklons ausbilden.

Die DE 34 15 482 A1 beschreibt Einbauten in einem Zyklon, an denen sich das Material nicht festsetzen kann. Hintergrund der Aufgabe ist es, den Verschleiß im Zyklon zu reduzieren, weil bei der Bearbeitung von Müll durch Glasscherben und dergleichen die Gehäusewand stark in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Aufgabe wird durch Einbauten gelöst, die unter der oberen Abschlußwand angeordnet sind und um radiale Achsen pendelnd aufgehängt sind. Durch diese Maßnahme wird insbesondere die Zentrifugalkraft verringert, was sich jedoch für die Abscheidung von Stäuben nachteilig auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zyklon bereitzustellen, der im Falle eines Zyklonabscheiders zur Klassierung eingesetzt werden kann und der im Falle eines Zyklonsichters verbesserte Trenneigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird mit einem Zyklon gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch eine gezielte Auflockerung der Strähnen eine verbesserte Abtrennung insbesondere der allerfeinsten Partikel möglich ist, ohne die übrige Abscheidung zu beeinträchtigen. Es ist zwar aus Krambrock, W.: Kritische Anmerkung zur Untersuchung an Zyklonabscheidern, Chem.-Ing.-Tech. 51 (1979) Nr. 5, S. 493-496 bekannt, daß durch ungenaue Fertigung der inneren Wandungen oder durch hereinragende Dichtungen die Strähnen gestört werden, was in der Regel zu einem Abfall des Abscheidegrades und zu einer Anreicherung von gröberen Partikeln, den sogenannten Spritzkörnern in Reingas führt.

Diese im Gegensatz zu den Fertigungsfehlern gezielte Auflockerung der Strähnen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Einlaufbereich des Zyklons im Einlaufgehäuse und/oder im zylindrischen Gehäuseteil zur Strähnenauflockerung mindestens eine die Gas-Partikelströmung störende Einrichtung (Störeinrichtung) angeordnet ist, wobei kein Zwischenraum zwischen der die Partikelströmung störenden Einrichtung und der Gehäusewand vorhanden ist.

Die sich am Innenumfang eines Zyklonabscheiders oder Zyklonsichters bildende Strähne wird mit Hilfe dieser Störeinrichtung von der Wand abgelenkt und zerfällt in ihre Einzelpartikel. Die feinen Partikel werden von der nach innen gerichteten Gasströmung abgesaugt, während die übrigen Partikel infolge der Fliehkräfte wieder an die Wandung geschleudert werden und dort eine neue Strähne bilden. Vorzugsweise wird durch Wiederholung der Strähnenauflösung mittels mehrerer hintereinander geschalteter Störeinrichtungen, die nicht nur im Bereich des Einlaufgehäuses, sondern auch im zylindrischen Gehäuseteil angeordnet sein können, der gewünschte Klassiereffekt für die feinen Partikel verstärkt. Die Haupteinflußgrößen sind der Ort des Abwurfs und der Anstellwinkel der Störeinrichtung. Die Störeinrichtung sollte so ausgestaltet und angebracht sein, daß kein Zwischenraum zwischen der Störeinrichtung und der Gehäusewand vorhanden ist, durch die der Gas-Partikelstrom ohne Ablenkung hindurchtreten kann.

Bezüglich des Zyklonabscheiders war es überraschend, daß durch das Vorsehen einer Störeinrichtung dieser auch zur Klassierung eingesetzt werden kann, da ein Zyklonabscheider normalerweise für eine möglichst hohe Abscheidung aller Partikel, auch der feinsten, ausgelegt wird (s. Muschelknautz, E., Greif V. u. Trefz. M.: Druckverlust und Abscheidegrad in Zyklonen, VDI-Wärmeatlas Lja 1/11. 7. Auflage, VDI- Verlag Düsseldorf).

Die Verwendung von Störeinrichtungen hat gegenüber der Einspeisung von Sekundärluft den Vorteil, daß die ankommende Strähne unmittelbar vor der eigentlichen Sichtzone aufgefächert wird und das Grobgut nicht erst am Ende des Prozesses mit der Gefahr von Partikelabrieb und elektrostatischer Aufladung zurückgeführt wird (Galk, J. u. W. Peukert: Cyclone Classifier for Inline- and Offine-Classification. Powder handling & processing, volume 8, No. 1, Jan/Mar 1996, p. 5/58).

Vorzugsweise erstreckt sich die Störeinrichtung in axialer Richtung mindestens über die gesamte Breite des Einlaufgehäuses. Hierdurch wird sichergestelt, daß die Strähne in ihrer gesamten Breite erfaßt und aufgelockert wird.

Die Störeinrichtung ist in einem Winkelbereich W von 0° bis 360° vorzugsweise 0° bis 90° hinter der Einlaufebene E angeordnet. Die Einlaufebene ist als diejenige Ebene definiert, in der das Einlaufrohr in das Einlaufgehäuse mündet. Diese Anordnung der Störeinrichtung hinter der Einlaufebene hat den Vorteil, daß die Auflockerung bereits frühzeitig einsetzt und die Strähnen beim Zyklonsichter somit unmittelbar vor der eigentlichen Sichtung umgelenkt und aufgelöst werden, so daß die dabei freigelegten feinen Feststoffpartikel von der Gasströmung ausgetragen werden können. Ein bevorzugter Bereich, wo die Störeinrichtung angeordnet sein kann, ist der Winkelbereich W zwischen 15° und 45° hinter der Einlaufebene E.

Die Störeinrichtung ist gemäß einer ersten Ausführungsform ein an der Innenwand des Einlaufgehäuses und/oder des zylindrischen Gehäuseteils angebrachter Verdrängungskörper. Dieser Verdrängungskörper kann ein Prisma, vorzugsweise ein rechteckiges dreiseitiges Prisma sein, beispielsweise ein Prisma mit einem rechtwinkligen Dreieck als Grundfläche. Der Basiswinkel AW, der den Anstellwinkel der Seitenfläche des Prismas definiert, die sich der Gas-Partikelströmung entgegenstellt, beträgt vorzugsweise 30° bis 60°. Die radiale Erstreckung H des Verdrängungskörpers beträgt vorteilhafterweise 5 bis 60% des Innenradius des zylindrischen Gehäuseteils and hängt im wesentlichen von der Eintrittsgeschwindigkeit des Gas-Partikelstroms sowie der damit verbundenen Einschnürung im zylindrischen Gehäuseteil ab. Die Prismenkante kann parallel zur Längsachse des Zyklons oder auch geneigt zur Längsachse angebracht sein.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfaßt die Störeinrichtung eine in den Innenraum des Einlaufgehäuses und/oder des zylindrischen Gehäuseteils schwenkbare Klappe. Diese Klappe ist vorzugsweise um ein zur Längsachse des Zyklons parallele Achse schwenkbar, wobei der Schwenkwinkel SW 10° bis 170° vorzugsweise 30° bis 90° betragen kann. Die Schwenkachse kann auch bezüglich der Längsachse des Zyklons um den Winkel NW₁ geneigt angeordnet sein. Die Länge L der Klappe hängt ebenso wie die Größe H des Verdrängungskörpers von den Bedingungen der Gas-Partikelströmung ab und liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60% des Innenradius des zylindrischen Gehäuseteils. Die Klappe kann abgeschrägt sein, so daß die Kante mit der Längsachse des Zyklons einen Winkel NW₂ bildet.

Der Vorteil der schwenkbaren Klappe besteht darin, daß ohne Umbauten vornehmen zu müssen, eine Anpassung an die individuellen Bedingungen der Gas-Partikelströmung vorgenommen werden kann.

Eine ähnliche Flexibilität bewährleistet auch die dritte Ausführungsform, wonach die Störeinrichtung eine Blaseinrichtung vorsieht. Diese Blaseinrichtung erzeugt einen unter einem Blaswinkel BW nach innen gerichteten Gasstrom, wobei dieser Blaswinkel BW ebenfalls vorzugsweise einstellbar ist. Über den Gasdruck bzw. die Gaströmungsgeschwindigkeit kann ebenfalls eine Anpassung an unterschiedliche Gaspartikelströme vorgenommen werden. Für eine ausreichende Auflockerung der Strähne sind vorzugsweise Gasaustrittsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 m/s einzustellen.

Vorzugsweise weist die Blaseinrichtung mindestens ein an der Innenseite des Einlaufgehäuses und/oder des zylindrischen Gehäuseteils angeordneten Düsenbalken auf. Dieser Düsenbalken kann ortsfest angeordnet sein oder vorteilhafterweise um eine zur Längsachse des Zyklons parallele Achse um den Winkel BW 10 bis 170° schwenkbar sein. Der Düsenbalken weist mindestens eine Düsenöffnung und/oder einen Düsenschlitz auf.

Anstelle eines Düsenbalkens kann an der Außenseite des Einlaufgehäuses und/oder des zylindrischen Gehäuseteils mindestens eine Blaskammer angebracht sein. In diesem Fall sind keine Einbauten innerhalb des Zyklons notwendig. Die Blaskammer steht über mindestens eine in der Wand des Einlaufgehäuses und/oder des zylindrischen Gehäuseteils angeordnete Düsenöffnung und/oder Düsenschlitz mit dem Innern des Zyklons in Verbindung.

Sowohl die Blaskammer als auch der Düsenbalken können unter einem Winkel NW zur Längsachse des Zyklons geneigt angeordnet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Zyklonabscheider im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Zyklonsichter im Längsschnitt,

Fig. 3 einen Horizontalabschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Zentrifugalabscheider längs der Linie III-III, jedoch mit insgesamt drei Störeinrichtungen,

Fig. 4 die Darstellung der Fig. 3 mit eingezeichneten Parametern,

Fig. 5a einen Horizontalschnitt durch einen Zyklonabscheider gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 5b eine Zyklonabscheider im Langsschnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 5c einen Zyklonabscheider im Längsschnitt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch einen Zyklonabscheider gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 und 8 Detaildarstellungen der Blaseinrichtung, des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 ein Diagramm mehrerer Volumenverteilungssummenkurven,

Fig. 10 Trenngradkurven für einen Zyklonabscheider,

Fig. 11 ein Diagramm mehrerer Volumenverteilungssummenkurven und

Fig. 12 Trenngradkurven für einen Zyklonsichter.

In der Fig. 1 ist ein Zyklonabscheider 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Der Zyklonabscheider 1 weist ein zylindrisches Gehäuseteil 3 auf, das nach unten in ein konisches Gehäuseteil 4 übergeht. Bestandteil des zylindrischen Gehäuseteils ist das Einlaufgehäuse 5, in das das Einlaufrohr 6 mündet. Im Zentrum ist ein Tauchrohr 8 angeordnet. Der mit Partikeln beladene Gasstrom strömt durch das Einlaufrohr 6 in das Innere des Zyklonabscheiders 1 ein, wobei den Feststoffpartikeln durch die tangentiale Einströmung eine Zentrifugalbeschleunigung erteilt wird. Es tritt eine Separation von Feststoff und Gas auf, wobei das gereinigte Gas durch das Tauchrohr 8 nach oben durch die obere Austrittsöffnung 9 abgeführt wird. Die abgeschiedenen Partikel werden durch die untere Austrittsöffnung 7 ausgetragen.

Im Einlaufgehäuse 5 ist eine Störeinrichtung 20 eingezeichnet, die in der hier gezeigten Darstellung der Fig. 1 allerdings durch das Tauchrohr 8 verdeckt ist. Diese Störeinrichtung 20 wird im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 näher erläutert.

In der Fig. 2 ist ein Zyklonsichter 2 dargestellt, der ebenfalls ein zylindrisches Gehäuseteil 3 und ein konisches Gehäuseteil 4 aufweist. Anstelle eines Tauchrohres ist bei dem Zyklonsichter ein Sichterrotor 10 angeordnet. Ferner sind im unteren Abschnitt des konischen Gehäuseteils 4 noch zwei Eintrittsöffnungen 11 für Sekundärluft vorgesehen, die innerhalb des Zyklonsichters 2 nach oben strömt und die feinen Partikel in Richtung Sichterrotor 10 mitreißt, wo die Klassierung der Partikel stattfindet. Der Zyklonsichter 2 weist ebenfalls ein Einlaufrohr 6 und ein Einlaufgehäuse 5 auf, in dem eine Störeinrichtung 20 angeordnet ist.

Da die Störeinrichtung 20 für Abscheider und Sichter gleich ausgebildet sind, gelten die nachfolgenden Erläuterungen im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 8 für beide Vorrichtungen.

In der Fig. 3 ist ein Horizontalschnitt durch den in der Fig. 1 gezeigten Zentrifugalabscheider längs der Linie III-III dargestellt. In Abweichung von der Fig. 1 sind insgesamt drei Störeinrichtungen 20 in Form von Verdrängungskörpern 21a-21c vorgesehen, die über den Umfang verteilt im Einlaufgehäuse 5 und im zylindrischen Gehäuseteil 3 angeordnet sind. Es handelt sich bei den Verdrängungskörpern 21a-21c um gerade dreiseitige Prismen mit den Seitenflächen 22 und 23 und einer Prismenkante 24. Der durch das Einlaufrohr 6 einströmende Gaspartikelstrom mit den groben Partikeln 13 und den feineren Partikeln 14 verdichtet sich zu einer Strähne 12a, die durch die im Einlaufbereich angeordnete Störeinrichtung 20 durch die Seitenfläche 22 abgelenkt wird. Diese Strähne 12a zerfällt in ihre Einzelpartikel, wobei die feinen Partikel 14 von den nach innen gerichteten Gasströmungen abgesaugt werden. Die übrigen Partikel werden infolge der Fliehkräfte wieder an die Wandung des Einlaufgehäuses 5 geschleudert und bilden dort eine neue Strähne 12b, die durch den zweiten Verdrängungskörper 21b ebenfalls wiederum auf die gleiche Art und Weise aufgelöst wird. Im weiteren Verlauf bildet sich dann eine dritte Strähne 12c, die wiederum durch den dritten Verdrängungskörper 21c umgelenkt und aufgelöst wird.

In der Fig. 4 ist der Schnitt gemäß der Fig. 3 ohne den Gas-Partikelstrom und ohne die beiden Verdrängungskörper 21b und 21c dargestellt. Der erste Verdrängungskörper 21a ist beabstandet zur Einlaufebene E im Winkelbereich W an der Innenseite des Einlaufgehäuses 5 angeordnet. Die Seitenfläche 22 bildet mit der Basis des Verdrängungskörpers 21a den Basiswinkel AW, der hier 45° beträgt. Die radiale Erstreckung H des Verdrängungskörpers 21a beträgt etwa 25% des Innenradius r des zylindrischen Gehäuseteils 3.

In der Fig. 5a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand eines Horizontalschnitts durch einen Zyklonabscheider 1 dargestellt. Anstelle eines Verdrängungskörpers ist als Störeinrichtung 20 eine Klappe 25 vorgesehen, die ebenfalls im Winkelbereich W am Einlaufgehäuse 5 angeordnet ist. Die Klappe 25 ist um die vertikale Achse 29 schwenkbar gelagert, so daß der Schwenkwinkel SW beliebig eingestellt werden kann. Die radiale Erstreckung der Klappe 25 ist durch ihre Länge L gekennzeichnet. Auch hier beträgt die Länge L etwa 25% des Innenradius r des zylindrischen Gehäuseteils 3. Der Schwenkwinkel SW kann beispielsweise zwischen 0 und 90° stufenlos eingestellt werden.

In der Fig. 5b ist ein Zyklonenabscheider 1 im Längsschnitt dargestellt, der als Störeinrichtung eine Klappe 25 aufweist, die um die Achse 29 schwenkbar ist. Die Klappenkante 31 ist um einen Winkel NW₁, zur Längsachse 15 des Zyklonabscheiders 1 geneigt angeordnet. Zur Anpassung an die Geometrie eines Sichterrotors kann die Klappe 25 unten breiter sein als oben.

In der Fig. 5c ist ein Zyklonabscheider 1 entsprechend der Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Verdrängungskörper der Störeinrichtung 20 ist zur Längsachse 15 des Zyklons geneigt eingebaut, so daß die Prismenkante 24 einen Winkel NW₂ bildet.

In der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Störeinrichtung 20 in Form einer Blaseinrichtung realisiert ist. An der Innenseite des Einlaufgehäuses 5 ist ein Düsenbalken 26 angeordnet, der um seine Längsachse, die parallel zur Längsache des Zyklonabscheiders 1 liegt, schwenkbar, so daß die Öffnung des Düsenbalkens 26, die in der hier gezeigten Darstellung ein Düsenschlitz 27 ist, um den Blaswinkel BW geschwenkt werden kann. Durch den Düsenbalken 26 wird ein Gas unter einem vorgegebenen Druck eingeleitet, der durch den Düsenschlitz 27 austritt und somit eine nach innen gerichtete Gasströmung erzeugt, die die sich an der Innenseite des Einlaufgehäuses 5 bildende Strähne auflöst.

Als Alternative kann auch an der Außenseite des Einlaufgehäuses 5 eine Blaskammer 30 angeordnet sein, die über einen entsprechenden Düsenschlitz 27 in der Wand des Einlaufgehäuses 5 mit dem Inneren des Zyklons in Verbindung steht. Eine Einstellung eines Blaswinkels ist hier nicht möglich, die Strömungsrichtung ist radial nach innen gerichtet.

In den Fig. 7 und 8 sind Detaildarstellungen des Düsenbalkens 26 zu sehen. Der Düsenschlitz 27 erstreckt sich über nahezu die gesamte Länge des Düsenbalkens 26 und in der Schnittdarstellung ist der Blaswinkel BW eingezeichnet.

In der Fig. 8 ist der Düsenbalken mit einer Anzahl von übereinander angeordneten Düsenöffnungen 28 versehen.

In den nachfolgenden Versuchsbeispielen 1 bis 3 wurde mit einem in der Fig. 1 dargestellten Zyklonabscheider 1 gearbeitet, der einen Innenradius r von 0,5 m aufweist. Zur Ablenkung der Strähne wurde ein prismatischer Verdrängungskörper 21a eingesetzt.

Versuchs-Beispiel 1

Der hinter einer Zerkleinerungsmaschine zur Abscheidung des Mahlgutes benutzte Zyklonabscheider üblicher Bauart, Fig. 1 bis 3, wird mit einem Luftstrom von 6360 m³/h und einem Kunststoffpulverstrom von 1020 kg/h beaufschlagt. Die Dichte des Pulvers beträgt 1700 kg/m³. Ohne Störeinrichtung wird ein Gesamtabscheidegrad von 99% gemessen, d. h. 99% der ankommenden Pulvermenge wird als Grobgut und somit als Nutzprodukt gewonnen. Der restliche Feinstaub von 1% wird in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden. Der hier maßgebliche Feinstaubanteil < 10 µm von 9,9% im Aufgabegut geht auf 9,0% zurück.

Versuchs-Beispiel 2

Der Zyklonabscheider nach Beispiel 1 wird mit einer Störeinrichtung 20 gemäß Fig. 3 ausgestattet. Die radiale Erstreckung dieser dachförmigen Störeinrichtung beträgt H = 30 mm bei einem Basiswinkel von AW = 45°.

Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 98% ab. Der Feinstaubanteil < 10 µm geht auf 8,6% zurück.

Versuchs-Beispiel 3

Zyklonabscheider mit einer Störeinrichtung nach Beispiel 2, jedoch mit einer radialen Erstreckung von H = 90 mm. Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 97% ab. Der Feinstaubanteil < 10 µm geht auf 7,5 zurück.

Die Wirksamkeit der Maßnahme wird besonders deutlich, wenn man die relative Abnahme des Feinstaubanteils < 10 µm betrachtet. Während im Versuchs-Beispiel 1 nur eine Abnahme von 9,9 auf 9,0% stattfindet, das sind relativ 9%, so erhöht sich diese im Versuchs-Beispiel 2 auf 13% und im Versuchs-Beispiel 3 auf 25%. Eine Abnahme um relativ 10 bis 20% führt in der Regel schon zu deutlich besseren Verarbeitungseigenschaften.

Die dazugehörigen Korngrößenverteilungen und Trenngrade wurden entsprechend DIN 66 142, Teil 1 mit Laserbeugungsspektrometern der Fa. CILAS mit Meßbereichen von 1 bis 192 bzw. 0,7 bis 400 µm in wäßriger Dispersion mit 1-minütiger Ultraschallbehandlung ermittelt. In Fig. 9 sind die Volumenverteilungssummenkurven Q(d) aufgetragen. Die obere Kurve stellt das Aufgabegut A dar. Man erkennt hier, wie die Partikel < 10 µm im abgeschiedenen Grobgut G1 bis G3 abnehmen. Noch deutlicher wird die Abnahme des Feinstaubs aus Fig. 10 ersichtlich, in der die Trenngradkurven T(d) aufgetragen sind. Diese zeigen, daß sich z. B. der Anteil der 5 µm- Partikel des Aufgabegutes von etwa 86% auf 64% im Grobgut absenken läßt. Dies entspricht einer relativen Abnahme von etwa 25%.

Die weiteren Versuchs-Beispiele mit einem handelsüblichen Apparat, der sowohl als Zyklonabscheider als auch als Zyklonsichter betrieben werden kann, dienen zur Demonstration der Wirksamkeit der Strähnenauflösung. Statt einer prismatischen Störeinrichtung wird hier eine von außen verstellbare Klappe 25 verwendet, Fig. 5. Der Schwenkwinkel SW wird von der Tangente an die Gehäusewandung aus gemessen.

Alle folgenden Beispiele wurden mit Kalksteinmehl mit einer Dichte von 2600 kg/m³ bei einem Luftstrom von 2400 m³ und einem Feststoffstrom von 480 kg/h durchgeführt.

Versuchs-Beispiel 4

Der nach Fig. 2 skizzierte Zyklonabscheider wird ohne Klappenwirkung beaufschlagt. Der Gesamtabscheidegrad liegt bei 92,3. Der hier maßgebliche Feinstaubanteil < 12 µm von 38,4% im Aufgabegut geht auf 36,6% zurück, was einer relativen Abnahme von 5% entspricht.

Versuchs-Beispiel 5

Zyklonabscheider nach Beispiel 4, jedoch mit einer Klappenlänge von L = 90 mm bei einem Schwenkwinkel von SW = 60°. Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 84,6% ab. Der Feinstaubgehalt < 12 µm geht auf 35,0% zurück, was einer relativen Abnahme von 9% entspricht.

Versuchs-Beispiel 6

Es wurde der als Zyklonsichter mit einem beaufschlagten Rotor ausgerüstete Apparat nach Fig. 2 eingesetzt. Die Drehzahl des Rotors blieb bei allen Beispielen mit 3230 U/min unverändert. Ohne Klappenwirkung beträgt der Gesamtabscheideggrad 87,6%. Der Feinstaubgehalt < 12 µm geht auf 31,3% zurück, was einer relativen Abnahme von 18% entspricht.

Versuchs-Beispiel 7

Zyklonensichter nach Beispiel 6, jedoch mit einer Klappenlänge von L = 90 mm bei einem Schwenkwinkel von SW = 45°. Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 84,0% ab. Der Feinstaubgehalt < 12 µm geht auf 27,0% zurück, was einer relativen Abnahme von 30% entspricht.

Versuchs-Beispiel 8

Zyklonsichter nach Beispiel 7, jedoch mit einer Klappenlänge von L = 90 mm bei einem Schwenkwinkel von SW = 60°. Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 81,2% ab. Der Feinstaubgehalt < 12 µm geht auf 24,3% zurück, was einer relativen Abnahme von 37% entspricht.

Eine vergleichbare Reduzierung des Feinstaubgehalts würde man auch erreichen, wenn man einen Teil der Sichtluft in Form von Sekundärluft zum Spülen des Grobgutes am Austritt des Sichters verwendet, Fig. 2.

Versuchs-Beispiel 9

Zyklonsichter nach Beispiel 6, jedoch mit einem Sekundärluftanteil von 5%. Der Gesamtabscheidegrad liegt bei 84,8%. Der Feinstaubanteil < 12 µm geht auf 27,4% zurück, was einer relativen Abnahme von 29% entspricht.

Versuchs-Beispiel 10

Zyklonsichter nach Beispiel 9, jedoch mit einem Sekundärluftanteil von 10%. Der Gesamtabscheidegrad nimmt auf 81,2% ab. Der Feinstaubgehalt < 12 µm geht auf 24,4% zurück, was einer relativen Abnahme von 37% entspricht.

Die zu den Versuchs-Beispielen 3 bis 10 gehörigen Korngrößenverteilungskurven Q(d) und Trenngradkurven T(d) sind in den Fig. 11 und 12 wiedergegeben. Die Kurve A stellt dasselbe Aufgabegut A wie in den Versuchs-Beispielen 1 bis 3 dar. Man erkennt auch hier wie die Partikel < 20 µm im Grobgut G4 bis G9 abnehmen. Fig. 12 zeigt wiederum sehr deutlich die Abnahme z. B. der 5 µm-Partikel bei der Fahrweise als Abscheider von etwa 90 (Versuchs-Beispiel 4) auf 62% (Versuchs-Beispiel 5). Noch stärker ist die Abnahme bei der Sichterfahrweise auf etwa 45% (Vergleichs-Beispiel 7 und 9). Die relative Abnahme ist mit etwa 30% bzw. 50% wesentlich höher.

Bezugszeichenliste

1

Zyklonabscheider

2

Zyklonsichter

3

zylindrisches Gehäuseteil

4

konisches Gehäuseteil

5

Einlaufgehäuse

6

Einlaufrohr

7

untere Austrittsöffnung

8

Tauchrohr

9

obere Austrittsöffnung

10

Sichterrotor

11

Eintrittsöffnung

12

a-c Strähne

13

grobe Partikel

14

feine Partikel

15

Längsachse

20

Störeinrichtung

21

a-c Verdrängungskörper

22

Seitenfläche

23

Seitenfläche

24

Prismenkante

25

Klappe

26

Düsenbalken

27

Düsenschlitz

28

Düsenöffnung

29

Achse

30

Blaskammer

31

Klappenkante
AW Basiswinkel
BW Blaswinkel
E Einlaufebene
H radiale Erstreckung
NW₁

Winkel
NW₂

Winkel
SW Schwenkwinkel
W Winkelbereich
r Innenradius
L Klappenlänge

Claims

1. Zyklon zum Abscheiden von staubförmigen Gütern aus Gasströmen, insbesondere Zyklonabscheider oder Zyklonsichter, mit einem zylindrischen Gehäuseteil, an dem ein zylindrisches Einlaufgehäuse mit Einlaufrohr angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaufbereich des Zyklons im Einlaufgehäuse (5) und/oder im zylindrischen Gehäuseteil (3) zur Strähnenauflockerung mindestens eine die Gas-Partikelströmung störende Einrichtung (Störeinrichtung 20) angeordnet ist, wobei kein Zwischenraum zwischen der die Gas- Partikelströmung störenden Einrichtung (Störeinrichtung 20) und der Gehäusewand vorhanden ist.

2. Zyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Störeinrichtung (20 in axialer Richtung mindestens über die gesamte Breite des Einlaufgehäuses (5) erstreckt.

3. Zyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Störeinrichtungen (20) über den gesamten Umfang des Einlaufgehäuses (5) einschließlich des zylindrischen Gehäuseteils (3) verteilt angeordnet sind.

4. Zyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtung (20) in einem Winkelbereich W von 0 bis 90° hinter der Einlaufebene E angeordnet ist.

5. Zyklon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtung (20) in einem Winkelbereich W zwischen 15° und 45° hinter der Einlaufebene E angeordnet ist.

6. Zyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtung (20) ein an der Innenwand des Einlaufgehäuses (5) und/oder zylindrischen Gehäuseteils (3) angebrachter Verdrängungskörper ist.

7. Zyklon nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (21a-c) ein Prisma ist.

8. Zyklon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (21a-c) ein rechtwinkliges, dreiseitiges Prisma ist.

9. Zyklon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswinkel AW des Prismas 30 bis 60° beträgt.

10. Zyklon nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung H des Verdrängungskörpers (21a-c) bis 60% des Innenradius r des zylindrischen Gehäuseteils (3) beträgt.

11. Zyklon nach einer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtung (20) ein in den Innenraum des Einlaufgehäuses (5) und/oder des zylindrischen Gehäuseteils (3) schwenkbare Klappe (25) umfaßt.

12. Zyklon nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe 25) um eine zur Längsachse des Zyklons parallele Achse (29) schwenkbar ist.

13. Zyklon nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel SW der Klappe (25) 10 bis 170° beträgt.

14. Zyklon nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L der Klappe (25) 5 bis 60% des Innenradius r des zylindrischen Gehäuseteils (3) beträgt.

15. Zyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtung (20) eine Blaseinrichtung ist.

16. Zyklon nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaseinrichtung einen unter einem Blaswinkel BW nach innen gerichteten Gasstrom erzeugt.

17. Zyklon nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaseinrichtung mindestens einen an der Innenseite des Einlaufgehäuses (5) und/oder des zylindrischen Gehäuseteils (3) angeordneten Düsenbalken (26) aufweist.

18. Zyklon nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenbalken (26) um eine zur Längsachse des Zyklons parallele Achse um den Blaswinkel BW 10 bis 170° schwenkbar ist.

19. Zyklon nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenbalken (26) mindestens eine Düsenöffnung (28) und/oder einen Düsenschlitz (27) aufweist.

20. Zyklon nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaseinrichtung mindestens eine an der Außenseite des Einlaufgehäuses (5) und/oder des zylindrischen Gehäuseteils (3) angebrachte Blaskammer (30) umfaßt.

21. Zyklon nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaskammer (30) über mindestens eine in der Wand des Einlaufgehäuses (5) und/oder zylindrischen Gehäuseteils (3) angeordnete Düsenöffnung (28) und/oder einen Düsenschlitz (27) mit dem Innern des Zyklons in Verbindung steht.