DE2149975A1

DE2149975A1 - Cyclone separator - with concentric flow guide to reduce free flow area and improve separation efficiency

Info

Publication number: DE2149975A1
Application number: DE19712149975
Authority: DE
Inventors: Hugo Schmitz
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1971-10-07
Filing date: 1971-10-07
Publication date: 1973-04-12

Abstract

Cyclone separator, esp. for the direct heat exchange between granular product and gases, with upper gas inlet duct, upper gas outlet duct extending into the cyclone interior and a lower product extraction part, whereby a flow guide is arranged concentrically and at a radial distance around the mouth of the inner gas outlet duct, reducing the free flow area between the gas inlet and outlet. The flow guide is positioned such that the smallest flow area is between the lower end of the guide and the cyclone wall, whereby the size of that flow area is equal to the cross sectional area of the gas outlet duct.

Description

Zyklonabscheider Die Erfindung bezieht sich auf einen Zyklonabscheider, insbesondere flir den direkten Wämneaus-tausch zwischen körnigem Gut und Gasen, mit einem Gaseinlaß im oberen Bereich, einem zentralen, von oben eingeführten Gasabzug und einem Gutabzug im unteren Bereich. Cyclone separator The invention relates to a cyclone separator, especially for the direct exchange of heat between granular material and gases, with a gas inlet in the upper area, a central gas outlet introduced from above and a good deduction in the lower area.

Zyklonabscheider dieser Art sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 080 920 bekannt. Bei einem derartigen Zyklonabscheider strömt das mit einem Heißgasstrom vermischte feinkörnige Gut über den Gas einlaß tangential in den oberen Bereich des Zyklonabscheiders ein und wird infolge der im Zyklonwirbel auf die einzelnen Gutteilchen wirkenden Zentrifugalkräfte zur Wandung des Zyklonabscheiders hin aus dem Gasstrom ausgeschieden. Der Gutabzug erfolgt nach unten. Der erreichbare Abscheidegrad wird i wesentlichen durch die Ausbildung der Zyklonstrdwung bestimmt.Cyclone separators of this type are, for example, from the German Patent specification 1,080,920 known. In a cyclone separator of this type, this flows fine-grained material mixed with a stream of hot gas tangentially via the gas inlet enters the upper area of the cyclone separator and is caused by the cyclone vortex Centrifugal forces acting on the individual good particles to the wall of the cyclone separator excreted from the gas stream. The credit is deducted downwards. The achievable The degree of separation is essentially determined by the formation of the cyclone flow.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Abscheidegrad eines Zyklonabscheiders zu verbessern.The object of the invention is to determine the degree of separation of a cyclone separator to improve.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit radialem Abstand um die Mündung des zentralen Gasabzugs herum wenigstens ein Strömungsleitkörper angeordnet ist, der in das Zykloninnere hineinragt und der den freien Durchtrittsquerschnitt für die Zyklonströmung zwischen dem Gaseinlaß und dem Gasabzug vermindert. Durch den oder die Strömungsleitkörper wird erreicht, daß sich der im Zyklonabscheider bildende Zyklonwirbei über die Einströmzone hinaus in einem weiten Bereich des Zyklonabscheiders stabilisiert, wobei einerseits eine Verstärkung der auf die Gutteilchen wirkenden Zentrifugalkräfte und andererseits eine Verlängerung der zur Abscheidung der Gutteilchen zur Verfügung stehenden Zeit erzielt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine Verbesserung des Abscheidegrades erreicht, so daß beispielsweise bei mehrstufigen Anordnungen von Zyklonabscheidern GutkreisläuSe innerhalb des Systems weitgehend vermieden werden. Die Bemessung der erfindungsgemäßen Verminderung des Durchtrittsquerschnittes richtet sich nach den Betriebserfordernissen und der Zyklongröße.The object is achieved in that with radial Distance around the mouth of the central gas outlet around at least one flow guide body is arranged, which protrudes into the cyclone interior and which the free passage cross-section for the cyclone flow between the gas inlet and the gas outlet reduced. By the or the flow guide body is achieved that the in the cyclone separator forming cyclone swirls beyond the inflow zone in a wide area of the cyclone separator stabilized, on the one hand a reinforcement of the acting on the good particles Centrifugal forces and on the other hand an extension of the separation of the good particles available time is achieved. Due to the training according to the invention an improvement in the degree of separation is achieved, so that, for example, with multi-stage Arrangements of cyclone separators largely within the system be avoided. The dimensioning of the reduction in the passage cross section according to the invention depends on the operating requirements and the size of the cyclone.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Strömungsleitkörper so angeordnet ist, daß sich der engste freie Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Strömungsleitkörper und der Zyklonwand vorzugsweise am unteren Ende des Strömungsleitkdrpers befindet und in etwa der freien Querschnittsffäche des Gasabzugs entspricht. Mit einer derartigen Anordnung des Strömungsleitkörpers im Zyklòn erzielt man eine mittlere StrUmungsgeschwindigkeit für die Zyklonströmung, die etwa der Strömungsgeschwindigkeit der Gase in der Gaszuleitung und der Gasabzugsleitung entsprich-.It is particularly advantageous if, according to an embodiment according to the invention the flow guide body is arranged so that the narrowest free passage cross-section between the flow guide body and the cyclone wall, preferably at the lower end of the flow guide and approximately the free cross-sectional area of the Gas exhaust corresponds. With such a Arrangement of the flow guide body in the cyclone one achieves an average flow velocity for the cyclone flow, the approximately the flow rate of the gases in the gas supply line and the gas discharge line correspond-.

Eine weitere Unterstützung der gemäß der Erfindung erzielten Stabilisierung der Zyklonströmung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zyklonwand über die ganze Zyklonhöhe als nach unten spitz zulaufender Kegel ausgebildet ist. Die Zyklonströmung ist dann so geführt, daß vom Gaseinlaß aus praktisch keine zusätzlichen Stoßverluste durch plötzliche Richtungsänderungen an den Ubergangsstellen zwischen zylindrischem und kegelförmigem Teil der Zyklonabscheider auftreten. Außerdem ergibt sich eine weitgehende Vereinfachung der Bauweise des vorgeschlagenen Zyklonabscheiders.A further support of the stabilization achieved according to the invention the cyclone flow is achieved according to the invention in that the cyclone wall over the entire height of the cyclone is designed as a cone which tapers to a point at the bottom. the Cyclonic flow is then guided in such a way that there are practically no additional ones from the gas inlet Impact losses due to sudden changes in direction at the transition points between cylindrical and conical part of the cyclone separator. Also results a substantial simplification of the construction of the proposed cyclone separator.

Die erfindungsgemäße Verengung des freien Durchtrittsquerschnitte im oberen Bereich des Zyklons kann in diesem Falle durch Einbau einer einfachen zylindrischen Begrenzungswand als Strömungsleitkörper erreicht werden, die vorzugsweise an der Decke des Zyklonabscheiders befestigt ist und die zwischen ihrem unteren Ende und der kegeligen Zyklonwand den engsten freien Durchtrittsquerschnitt bildet. Mit der Kegelform der Zyklonwand ergibt sich auch eine günstige Möglichkeit für den Anschluß der das Gas und das Gut führenden Kanäle. Die Kanäle werden senkrecht von unten an den Zyklonabscheider angeschlossen, so daß sich insbesondere bei mehrstufigen Wärmetauscheranlagen mit übereinander angeordneten Zyklonabscheidern eine vorteilhafte, raumsparende Bauweise erzielen läßt.The narrowing of the free passage cross-section according to the invention in the upper part of the cyclone can in this case by installing a simple cylindrical boundary wall can be achieved as a flow guide body, which is preferably is attached to the ceiling of the cyclone separator and that between its lower End and the conical cyclone wall forms the narrowest free passage cross-section. With the conical shape of the cyclone wall there is also a favorable option for the connection of the ducts carrying the gas and the goods. The channels become perpendicular from underneath connected to the cyclone separator, so that in particular in multi-stage heat exchanger systems with cyclone separators arranged one above the other can achieve an advantageous, space-saving design.

Mit der erfindungsgemäßen Befestigung der Stromleitkörper an der Decke des Zyklonabscheiders ist außerdem sichergestellt, daß die Zyklonströmung sofort nach ihrem Eintritt von dem Strömungsleitkörper erfaßt und weitgehend verlustfrei in einen stabilen Zyklonwirbel überführt werden kann.With the fastening of the current conducting body according to the invention to the ceiling the cyclone separator is also ensured that the cyclonic flow immediately captured by the flow guide body after their entry and largely without loss can be converted into a stable cyclone vortex.

Anhand eines schematisch dargestellten Beispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungemäßen Zyklonabscheider.The invention is intended to be based on a schematically illustrated example are explained in more detail. The drawing shows a longitudinal section through an inventive Cyclone separator.

Der nach Fig. 1 dargestellte Zyklonabscheider ist rotationssymmetrisch geformt. Im Beispiel steht die Zyklonachse 1 senkrecht und eine äußere Zyklonwand 2 ist über die ganze Zyklonhöhe als nach unten spitz zulaufender Kegel ausgebildet. Innerhalb seines oberen Bereiches ist der Zyklonabscheider mit einem Gas einlaß 3 versehen, in den parallel zur Zyklonachse 1 eine Gaszuleitung 4 einmündet. Die kegelförmige Zyklonwand 2 wird oben von einer Decke 5 abgeschlossen. Durch die Decke 5 hindurch ist zentral in den Zyklonabscheider ein Gasabzug 6 eingeführt, der im Zykloninneren vorzugsweise unterhalb des Gaseinlasses 3 mündet. In der unteren Kegelspitze der Zyklonwand 2 ist ein Gutabzug 7 mit einer Gutabzugsvorrichtung 8 angebracht. Im Beispiel ist die Gutabzugsvorrichtung 8 als gewichtsbelastete Pendelklappe ausgeführt.The cyclone separator shown in FIG. 1 is rotationally symmetrical shaped. In the example, the cyclone axis 1 is vertical and an outer cyclone wall 2 is designed as a cone tapering to a point over the entire height of the cyclone. Within its upper area is the cyclone separator with a gas inlet 3, in which a gas feed line 4 opens parallel to the cyclone axis 1. the conical cyclone wall 2 is closed at the top by a ceiling 5. Through the ceiling 5 through a gas exhaust 6 is centrally introduced into the cyclone separator, which in the Cyclone interior preferably opens below the gas inlet 3. In the lower point of the cone the cyclone wall 2 is a good draw 7 with a Good take-off device 8 attached. In the example, the product take-off device 8 is a weight-loaded pendulum flap executed.

Mit radialem Abstand 9 um die Mündung des zentralen Gasabzugs 6 herum ist im Zykloninnern ein Strömungsleitkörper 10 angeordnet. Der Strömungsleitkörper 10 ragt in das Zykloninnere hinein und vermindert so den freien Durchtrittsquerschnitt 11 für die Zyklonströmung zwischen dem Gaseinlaß 3 und dem zentralen Gasabzug 6. Der vom Strömungsleitkörper gebildete engste freie Durchtrittsquerschnitt ist vorzugsweise so bemessen, daß seine Fläche in etwa der freien Querschnittsfläche des Gasabzugs entspricht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Strömungsleitkörper 10 zylindrisch ausgebildet und an der Decke 5 des Zyklonabscheiders befestigt. Das untere Ende des Strömungsleitkörpers 10 ist hierbei huber eine ringförmige Zwischendecke 12 starr mit dem zentralen Gasabzug 6 verbunden.At a radial distance 9 around the mouth of the central gas vent 6 a flow guide body 10 is arranged in the interior of the cyclone. The flow guide body 10 protrudes into the interior of the cyclone and thus reduces the free passage cross-section 11 for the cyclone flow between the gas inlet 3 and the central gas outlet 6. The narrowest free passage cross section formed by the flow guide body is preferred dimensioned so that its area is approximately the free cross-sectional area of the gas vent is equivalent to. According to the exemplary embodiment, the flow guide body 10 is cylindrical formed and attached to the ceiling 5 of the cyclone separator. The lower end of the flow guide body 10 is in this case an annular intermediate ceiling 12 rigidly connected to the central gas vent 6.

Die Wirkungsweise des Zyklonabscheiders wird im folgenden beschrieben. Das zum Wårmeaustausch dem Gasstrom in der Gaszuleitung zugeführte feinkörnige Gut strömt mit dem Gas tangential in den oberen Bereich des Zyklonabscheiders ein. Durch die Anordnung des Strömungsleitkörpers 10 behält die Zyklonströmung in etwa die gleiche Geschwindigkeit wie in der Gaszuleitung 4 und tritt so mit relativ hoher Geschwindigkeit in den unteren Bereich des Zyklonabscheiders ein. Durch diese Maßnahme wird der Zyklonwirbel im Zykloninneren vorteilhaft stabilisiert. Unter der Wirkung der in der Zyklonströmung auftretenden Zentrifugalkräfte wird das Gut in die äußere Rand strömung des Zyklonwirbels getrieben. Die im Vergleich mit herkömmlichen Zyklonabscheidern höhere Strömungsgeschwindigkeit der Zyklonströmung und die verbesserte Ausbildung des Zyklonwirbels in einem weiten Bereich des Zyklonabscheiders bewirkt, daß sich das vom Gas strom mitgeführte Gut fast vollständig an der Zyklonwand 2 abscheidet und über den Gutabzug 7 aus dem Zyklon abgezogen werden kann, wahrend durch den Gas abzug keine nennenswerten Gutmengen aus dem Zyklonabscheider ausgetragen werden.The mode of operation of the cyclone separator is described below. The fine-grained material fed to the gas flow in the gas feed line for heat exchange flows with the gas tangentially into the upper area of the cyclone separator. By the arrangement of the flow guide body 10 maintains the cyclonic flow approximately same speed as in the gas supply line 4 and so occurs at a relatively higher rate Speed in the lower area of the cyclone separator. By this measure the cyclone vortex is advantageously stabilized inside the cyclone. Under the effect the centrifugal forces occurring in the cyclone flow will that Driven well into the outer edge flow of the cyclone vortex. Compared to conventional cyclone separators higher flow speed of the cyclonic flow and the improved formation of the cyclone vortex in a wide area of the cyclone separator causes the material carried along by the gas stream to be almost completely on the cyclone wall 2 separates and can be withdrawn from the cyclone via the material discharge 7, while no significant quantities of material discharged from the cyclone separator by the gas vent will.

Für Wärmeaustauschervorrichtungen zur Erhitzung von feinkörnigem Gut mittels heißer Gase werden wie bekannt mehrere Zyklonabscheider einzeln oder in Gruppen zusammengeschaltet. Hierbei können einige oder alle Zyklonabscheider einer derartigen Wärmeaustauschervorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet sein.For heat exchanger devices for heating fine-grained goods As is known, hot gases are used to separate several cyclone separators, either individually or in Groups interconnected. Here, some or all of the cyclone separators such a heat exchanger device be designed according to the invention.

Die Anwendung beschränkt sich jedoch nicht auf derartige Wärmeaustauschervorrichtungen. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Zyklone können mit Vorteil überall dort eingesetzt werden, wo es auf eine Verbesserung des Abscheidegrades ankommt, so zum Beispiel als Abscheider in Mahl- und Trocknungsanlagen, als Vorentstauber bei elektrostatischen Staubabscheidern oder bei ähnlichen Anwendungsfällen.However, the application is not limited to such heat exchanger devices. The cyclones designed according to the invention can advantageously be used anywhere there where it is important to improve the degree of separation, for example As a separator in grinding and drying systems, as a pre-deduster for electrostatic Dust collectors or similar applications.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Claims 1! Cyclone separators, especially for direct Heat exchange between granular material and gases, with a gas inlet in the upper area, a gas flue introduced centrally from above and a good flue in the lower area, characterized in that at a radial distance (9) around the mouth of the central The gas vent (6) is arranged around at least one flow guide body (10) which protrudes into the interior of the cyclone and the free passage cross section (11) for the cyclonic flow between the gas inlet (3) and the gas outlet (6) is reduced.

2. Cyclone separator according to claim 1, characterized in that the Flow guide body (10) is arranged so that the narrowest free passage cross-section (11) between the flow guide body and the cyclone wall (2), preferably at the bottom Located at the end of the flow guide body and approximately the free cross-sectional area of the gas vent (6) corresponds.

3. Cyclone separator according to claim 1 or 2, characterized in that that the cyclone wall (2) over the entire cyclone height than tapering downwards Cone is formed.

4. Cyclone separator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the flow guide body (10) is attached to the ceiling (5) of the cyclone.