DE2250841B2 - Fliehkraftabscheider für feste und flüssige Stoffe aus Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider für ίο feste und flüssige Stoffe aus Gasen, mit einem im wesentlichen zylindrischen Drallrohr, das an seinem oberen Ende einen Reingasauslaß und an seinem unteren Ende einen Rohgaseinlaß mit einem vorgeschalteten Drallerzeuger besitzt, um dem eintretenden und aufwärts strömenden Gas eine schraubenartige Drehströmung zu erteilen, und bei dem die abgeschiedenen Stoffe in der Nähe des Rohgaseinlasses austreten.

Derartige Fliehkraftabscheider werden in vielen Bereichen zum Entstauben oder zum Trocknen von Gasen eingesetzt, beispielsweise zum Trocknen von Dampf in Dampfkraftwerken. Die schraubenartige Drehströmung, mit der das zu reinigende bzw. zu trocknende Ruhgas das Draiirohr durchläuft, ist dabei im äußeren wandnahen Bereich bei stationärem Zustand angenähert eine Potentialwirbelströmung, die eine Axialkomponente und eine in Umfangsrichtung des Drallrohres gerichtete Geschwindigkeitskomponente besitzt. Sie bewirkt, daß die im Rohgas enthaltenen flüssigen bzw. festen Partikel aufgrund ihrer höheren Massenträgheit gegenüber den Gasmolekülen unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen getragen werden, bis sie sich an der Drallrohrwand ansammeln, dadurch aus dem Gasstrom abscheiden und dann als separate Feststoff- bzw. Flüssigkeitsphase aus dem Abscheider ausgetragen werden können.

Da die an oer Drailrohrwand angesammelten Partikel eine Geschwindigkeitskomponente in Axialrichtung der Drehströmung des Gases besitzen, ist an sich das Austragen der abgeschiedenen Stoffe am einfachsten im Bereich des Gasauslaßendes des Abscheiders durchführbar. Das ist jedoch verfahrenstechnisch ungünstig, insbesondere weil dann die Gefahr einer Rekontaminierung des am Gasauslaß austretenden Reingases entsteht. Es wird deshalb bevorzugt, das Reingas und die abgeschiedenen Stoffe an entgegengesetzten Enden des Drallrohres austreten zu lassen. Zweckmäßig, wenn auch nicht unbedingt notwendig, wird dabei das Drallrohr senkrecht oder angenähert senkrecht so angeordnet, daß sich der Reingasauslaß am oberen Ende und der Rohgaseinlaß sowie ein Abfluß für die abgeschiedenen Stoffe am unteren Ende des Rohres befinden. In der nachfolgenden Beschreibung und auch in den Ansprüchen ist eine solche zweckmäßige Anordnung des Drallrohres zugrundegelegt.

Ein Austragen der abgeschiedenen Stoffe in der Nähe des Gaseinlaßendes des Abscheiders macht zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die abgeschiedenen Stoffe an der Drallrohrwand entgegen der Gasströmung zum Gaseinlaßende zu transportieren. Bei einem aus der DE-PS 12 44 120 bekannten Fliehkraftabscheider dieses Typs ist dazu vorgesehen, die aufwärts gerichtete Drehströmung des Rohgases mit einer abwärts gerichteten wendeiförmigen und gleichsinnig umlaufenden Ringströmung zu umgeben, welche von dem einströmenden Rohgas schräg entgegengerichteten Zweitluftdüsen erzeugt wird. Diese Ringströmung hat den Zweck, die aus der inneren Drehströmung ausgeschleuderten Partikel aufzunehmen und zu einem

am unteren Ende des Abscheiders befindlichen Abfluß zuzuführen. Es hat sich dabei aber gezeigt, daß durch Wandreibung und durch Grenzschichtablösung an der Drallrohrwand eine starke Einwärtsströmung der gasförmigen Medien stattfindet Von dieser Einwärtsströmung wird ein Teil der abzuscheidenden Partikel am Austragen aus der Drehströmung gehindert, und schon ausgetragene Teilchen werden der Drehströmung wieder zugeführt, so da.0 alle diese Teilchen das Drallrohr mit durch den Reingasauslaß verlassen.

Um diese Erscheinungen zu unterdrücken, wurde in der DE-AS 15 07 847 vorgeschlagen, koaxial zwischen dem Reingasauslaß und der Drallrohrwand noch zwei Ringschlitze vorzusehen und beide Ringschlitze über ein Gebläse so miteinander zu verbinden, daß um die innere Drehströmung des Rohgases ein Wirbelschlauch gelegt werden kann. Damit soll verhindert werden, daß die erwähnten Turbulenz- und Abiöseerscheinungen im Wandbereich der Wirbelkammer auf die innere Drehströmung übergreifen und ihr bereits abgeschiedene Partikel wieder zuführea Der Wirbelschlauch ist dabei so gerichtet, daß er entlang der Drallrohrwand abwärts strömt und dadurch die abgeschiedenen Partikel zu einem am unteren Ende des Drallrohres angeordneten Abfluß transportiert

Derartige Maßnahmen zum Austragen der abgeschiedenen Stoffe am Gaseinlaßende des Drallrohres sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und erfordern das Anbringen von umfangreichen Zusatzeinrichtungen wie Rohrleitungen, Ringkanälen, Gebläsen und dergleichen auf der Außenseite des Drallrohres. Daraus resultiert als weiterer Nachteil, daß mehrere solcher Fliehkraftabscheider nicht engständig nebeneinander angeordnet werden können. Dieser Nachteil erlangt dann besondere Bedeutung, wenn, wie /.. B. bei Kernkraftwerken großer Leistung, so große Mengen Dampf zum Trocknen anfallen, daß mehrere Fliehkraftabscheider parallel betrieben werden müssen. Eine engständige Anordnung ist in einem solchen Fall besonders erstrebenswert, weil jeder zusätzliche Meter ao Dampfleitung einen gewissen Druckverlust und damit eine Verminderung des Wirkungsgrades nach sich zieht und weil überdies in Kernkraftwerken zu wenig Platz zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen *5 Fliehkraftabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln und ohne störende Zusatzeinrichtungen außerhalb des Drallrohres eine zuverlässige und vollständige Austragung der aus der Drehströmung abgeschiedenen festen oder flüssigen Stoffe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drallrohr innen mit einer oder mehreren wendelföriTugen Rippen oder Rinnen versehen ist, die in Drehrichtung der Gasströmung abwärts verlaufen.

Das Anbringen von wendeiförmigen Rippen oder Rinnen auf der Innenseite eines Drallrohres ist zwar bereits aus der DE-PS 7 31513 sowie den US-PS 13 72 714 und 22 29 860 bekannt. In diesen Fällen handelt es sich jedoch um einen anderen Typ eines Fliehkraftabscheiders, bei dem die Rippen oder Rinnen nicht, wie es die Erfindung verlangt, gegenläufig zur Drehströmung des Gases verlaufen. Vielmehr sind sie synchron mit der Gasströmung angeordnet und dienen zugleich als drallerzeugendes Führungsblech für das Gas. Außerdem ist in diesen Fällen das Drallrohr auf seinem Umfang mi; Austragsöffnungen in Form von Schlitzen oder Löchern versehen bzw. aus im Abstand zueinander wendelförmig angeordneten Drähten mit dazwischen verbleibenden schlitzartigen Arstragsöffnungen aufgebaut Die abgeschiedenen Stoffe werden auf diese Weise nicht an dem einen oder anderen Ende des Drallrohres ausgetragen, sondern sie können durch die Austragsöffnungen hindurch auf die Außenseite des Drallrohres gelangen, wo sie gesammelt und abgeführt werden. Dabei besteht aber die Gefahr, daß auch die Gasströmung durch die Austragsöffnungen hindurch in die Sammelräume außerhalb des Drallrohres übergreift und dort das ordnungsgemäße Abführen der abgeschiedenen Stoffe behindert oder durch unkontrollierte Turbulenzen die abgeschiedenen Stoffe wieder zurück in das Drallrohr bläst Außerdem kann sich mit solchen Austragsöffnungen am Umfang des Drallrohres auch keine optimale Drehströmung des Gases ausbilden.

Bei der Erfindung besitzt demgegenüber das Drallrohr eine geschlossene Wandung, und die wendeiförmigen Rippen oder Rinnen dienen auch nicht zur Drallerzeugung oder zum Lenken der Gasströmung, sondern sie werden in neuartiger Weise dazu eingesetzt, die abgeschiedenen Stoffe entlang ut,r Innenseite der Uralirohrwand entgegen der Gasströmur g zu einem im Bereich des Gaseinlaßendes angeordneten Abfluß zu transportieren. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, eine besondere, in Wandnähe abwärts gerichtete Transpc-tströmung als zusätzliche Strömung z. B. in Form einer umlaufenden Ringsirömung oder eines Wirbelschlauches von außen dem Drallrohr zuzuführen, womit auch alle darauf zurückgehenden Nachteile derjenigen bekannten Fliehkraftabscheider, bei denen die abgeschiedenen Teilchen in der Nähe des Gaseinlaßendes ausgetragen werden, voll entfallen.

Die Rippen oder Rinnen sind gegenläufig zur Drehströmung des Gases, bei dem aufrechtstehenden Drallrohr also abwärts in Drehrichtung der eine aufwärts gerichtete Axialkomponente aufweisenden Rohgasströmung angeordnet, so daß sie sich quer zur wandnahen Gasströmung erstrecken und mit dieser einen Winkel von vorzugsweise weniger al. 90° einschließen. Auf diese Weise können die abgeschiedenen Teilchen (sofern sie nicht so schwer sind, daß sie sich bere.ts aufgrund ihres Gewichtes an der Drallrohrwand abwärts bewegen) nur solange unter dem Einfluß der Reibung der wandnahen Gasströmung an der Drallrohrwand emporgetragen werden, bis sie auf die nächst höherliegende Rippe oder Rinne treffen. Die wandnahe Gasströmung überströmt diese Rippe oder Rinne, aber eine weitere Aufwärtsbewegung der abgeschiedenen Teilchen in Richtung auf den Gasauslaß zu findet nicht mehr statt Vielmehr wird an der Rippe oder Rinne die Umfangskomponenti der Drehströmung des Gases wirksam, indem sie auf die dort angesammelten Teilchen eine Kraft in Rxhtung der Rippe oder Rinne aufübt Dadurch werden die abgeschiedenen Teilchen dem Verlauf der Rippe oder Rinne folgend in der gleichen Drehrichtur.g wie das Gas auf einer tt-endelförmigen Bahn abwärts gefördert, bis sie den Abfluß am unteren Ende des Drallrohres erreichen. Dieser Vorgang wird noch durch die auf die Teilchen wirkende Schwerkraft unterstutzt.

Eine Rekoiitaminierung der Gasströmung mit bereits ausgeschiedenen, an den Rippen bzw. Rinnen »gegangenen« Teilchen ist so gut wie ausgeschlossen, da die Teilchen durch die Zentrifugalwirkung der Drehströmung im festen Kontakt zu der Rippe oder Rinne gehalten werden. Sollte unter extremen Betriebsbedingungen dennoch eine Tendenz auftreten, die Teilchen

über eine Rippe oder Rinne hinaus zu blasen, kann dies, wie weiter unten noch näher erläutert wird, vermittels einer besonderen Rippen- bzw. Rinnenform mit zusätzlicher Sicherheit vermieden werden. Nicht zuletzt wegen dieser wirkungsvollen Trennung zwischen bereits abgeschiedenen Teilchen und der Rohgasströmung weist der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider einen ausgezeichneten Wirkungsgrad auf.

Die Anordnung von Rippen bzw. Rinnen auf der Innenseite des Drallrohres ist eine sehr einfache Maßnahme, die darüber hinaus voll bestriebssicher ist, weil es sich dabei lediglich um eine baulich- konstruktive Ausgestaltung des Drallrohres ohne bewegte Teile handelt. Den unterschiedlichen Einsatzbedingungen, z. B. als Gasentstauber oder Gastrockner für große oder geringe Abscheidungen, läßt sich der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider durch eine entsprechende Anordnung und Formgebung der Rippen oder Rinnen ohne weiteres anpassen. Da außerhalb des Urallrohres keinerlei Zusatzeinrichtungen erforderlich sind, stehen auch einer engständigen Anordnung von mehreren Fliehkraftabscheidern keinerlei Hindernisse entgegen.

Ein bedeutender weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie nicht nur auf Fliehkraftabscheider mit axialem Rohgaseintritt und axialem Reingasaustritt anwendbar ist, sondern auch auf solche mit tangentialem Rohgaseintritt und Reingasaustritt sowie für Mischformen aus beiden Typen. Die Erfindung besitzt damit einen außerordentlich weiten Anwendungsbereich.

Bevorzugte Ausbildungen der Rippen oder Rinnen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert und werden nachfolgend im Zusammenhang mit einer Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufriß eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit axialem Gasein- und -austritt.

F i g. 2 den schematischen Aufriß eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit tangentialem Gasein- und -austritt.

Fig. 3 die Aufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Fliehkraftabscheider.

Fig. 4—12 verschiedene Ausführungen der Rippen bzw. Rinnen, die bei den erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheidern gemäß Fig. 1 oder 2 Anwendung finden können.

Fig. 13—16 Beispiele zur Parallelschaltung von erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheidern.

Fig. 17 der schematischen Aufriß einer Anordnung aus einem Vorabscheider und einer Reihe von nachgeschalteten, parallelen Endabscheidern,

Fig. 18 die Aufsicht auf die Abscheider-Anordnung gemäß Fig. 17,

Fig. 19 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider mit einer zentralen Einspritzdüse zum Nachwaschen des Gases und Spülen der Rippen bzw. Rinnen,

F i g. 20 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider mit tangential angeordneter Einspritzdüse zum Spülen der Rippen bzw. Rinnen,

F i g. 21 einen Querschnitt durch einen Abscheider gemäß F i g. 20,

Fig. 22 einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider mit zonenweisem Flüssigkeitsablauf und

F i g. 23 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Wirkungsweise der Rippen bzw. Rinnen.

Der in F i g. 1 gezeigte Fliekraftabscheider besitzt ein zylindrisches aufrechtstehendes Drallrohr 1 mit einem unteren, koaxial angeordneten Rohgaseinlaß 2 und einem oberen, ebenfalls koaxial angeordneten Reingasauslaß 5. Der Rohgaseinlaß 2 enthält einen Drallerzeuger in Form eines an einer Nabe 3 befestigten Kranzes von Leitschaufeln 4, durch welche dem zugeführten Rohgas eine schraubenwedelförmige Drehströmung aufgezwungen wird, die im äußeren Bereich angenähert eine Potentialwirbel-Strömung ist (weshalb das Drallrohr 1 in der Praxis häufig auch als »Wirbelkammer« bezeichnet wird). Unter der Wirkung der Fliehkräfte in der Drehströmung werden die im Rohgas enthaltenen festen oder flüssigen Partikel nach außen getragen. An der Drallrohrwand I sammeln sie sich und laufen, je nach ihrer Schwere und je nach der Ausbildung der Drehströmung, nach unten ab oder werden mit der Gasströmung an der Wand nach oben getrieben. Die Aufwärtsbewegung der abgeschiedenen Partikel wird jedoch durch eine auf der Innenseite der Drallrohrwand 1 angebrachte, wendelförmig verlaufende und im Drehsinn der Drehströmung abwärts gerichtete Rippe 6 unterbunden. Durch diese Rippe wird die nach oben gerichtete Bewegung der an der Drallrohrwand abgeschiedenen Partikel zwangsweise nach unten umgelenkt, so daß alle abgeschiedenen Partikel am unten liegenden Abfluß 7 austreten. Die Rippe 6 erstreckt sich dabei zweckmäßig bis in den Ringraum zwi^.hen dem Drallerzeuger und der Drallrohrwand, an dem auch der Abfluß 7 angeschlossen ist.

Die F i g. 2 und 3 zeigen einen analogen Fliehkraftabscheider mit tangentialem Gaseintritt und -austritt. Der Rohgaseinlaß 9 befindet sich im unteren Bereich des zylindrischen Drallrohres 8 und der tangentiale Reingasauslaß 10 befindet sich an dessen oberem Ende.

Durch die tangentiale Anordnung des Rohgaseinlasses 9 entfällt die Notwendigkeit eines gesonderten Drallerzeugers zur Verwirbelung des Rohgases. Die Abscheidung der im Rohgas enthaltenen festen oder flüssigen Partikel geschieht im übrigen in der bei Fig. 1 beschriebenen Weise. Die abgeschiedenen Partikel werden in diesem Beispiel jedoch durch Rippen 11. die in Form einer Doppelwendel auf der Innenseite der Wirbelkammerwand angeordnet sind, abgeführt und verlassen das Drallrohr über einen ebenfalls tangential angeordneten Abfluß 12. Diese Rippen enden zweckmäßig unterhalb des Rohgaseinlasses 9.

Die Wirkungsweise der Rippen 6 bzw. 11 ist in der Fig. 23 veranschaulicht. Dort sind schematisch eine Rippe 13 gezeigt sowie die Richtung 14 der wandnahen Gasströmung. Diese wandnahe Gasströmung überströmt die Rippe 13 mit praktisch unverändert bleibender Strömungsrichtung in einem Winkel λ. Die abgeschiedenen Teilchen werden jedoch, sobald sie an der Rippe 13 angekommen sind, in Abwärtsrichtung der Rippe umgelenkt, was durch die gestrichelte Linie 15 dargestellt ist. Dieses Umlenken beruht darauf, daß die wandnahe Gasströmung auf die an der Rippe 13 angesammelten Teilchen eine Transportkraft in Rippenrichtung abwärts ausüben kann, wenn der Winkel ä kleiner als 90° ist. Um das zu verdeutlichen, ist in F i g. 23 noch ein Kräftediagramm für ein abgeschiedenes Teilchen P eingezeichnet, welches von der wandnahen Gasströmung auf der Drallrohrwand bis zur Rippe 13 mitgenommen worden ist. Die Reibungskraft G, die von der Gasströmung auf das Teilchen ^ausgeübt wird und die Mitnahme des Teilchens bis zur Rippe 13 besorgt hat, teilt sich an der Rippe in einen in Rippenrichtung verlaufenden Vektor T und einen

senkrecht dazu verlaufenden Vektor 5 auf. Dabei ist der Kraftvektor 5 eine Andruckkraft, mit der das Teilchen gegen die Rippe gedrückt wird, während der Kraftvektor T die in Rippenrichtung abwärts gerichtete Transportkraft ist, die dem Teilchen Pdie Transportbewegung entlang der Rippe 13 abwärts erteilt. Natürlich wird diese Transportbewegung noch durch die Schwerl"aft unterstützt.

Die vorangehend beschriebene Funktion bleibt erhalten, wenn die Drallrohrwand nicht mit vorstehenden Rippen, sondern mit vertieften Rinnen oder Mischformen aus beiden versehen ist. Auch brauchen die Rippen nicht in einer von oben bis unten durchgehenden Wendel zu verlaufen, sondern sie können abschnittweise auf der Drallrohrwand angeordnet sein (was unter dem Gesichtspunkt der Fertigung vorteilhaft sein kann). Es ist in diesem Fall aber erforderlich, daß sich benachbarte Enden der Rippenabschnitte in bezug auf die Strömungsrichtung 14 überlappen, wie das bei der Rippe 13 m F i g. 23 der Fall ist. Weiterhin ist die Funktion der Rippen oder Rinnen auch unabhängig davon, ob sie als Einfachwendel 8 oder als Mehrfachwendel (z.B. Doppelwendel 11) ausgebildet sind und ob ihre Steigungs längs des Drallrohres konstant oder unterschiedlich ist. In diesen Faktoren können die Rippen oder Rinnen an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden. So ist z. B., wie weiter unten noch erläutert wird, bei großen Mengen an abgeschiedenen Stoffen eine Doppelwendel günstiger als eine Einfachwendel.

Bei niedrigen Staudrücken des zu reinigenden Gases, z. B. bei atmosphärischer Luft mit Geschwindigkeiten bis zu etwa 40 m/sec ist es ausreichend, zur zwangsweisen Abfuhr der abgeschiedenen Stoffe eine schmale Schraubenrippe zu verwenden, von der Beispiele in Fig.4 bis 7 dargestellt sind. Alle vier Ausführungsformen sind sowohl für die Abfuhr von Flüssigkeit als auch für die Abfuhr von Feststoffteilchen geeignet. Die Rippen haben dabei vorzugsweise eine Steigung von etwa 5°.

F i g. 7 zeigt die einfachste Ausführungsform einer Rippe die einen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit ihrer einen Seitenflächen stumpf an der Innenwand des Drallrohres anliegt. Etwas besser geeignet zum Auffangen von abgeschiedenen Partikeln, die in Aufwärtsrichtung entlang der Drallrohrwand strömen, ist die in Fig.4 gezeigte Rippe, deren Unterseite angeschrägt ist, wodurch zwischen der Drallrohrwand und der Rippe eine nach unten hin offene Rinne ausgebildet ist.

Die in F i g. 6 gezeigte Rippe leistet im Prinzip das gleiche wie die in F i g. 4 gezeigte Rippe. Die nach unten weisende Rippe ist hier dadurch verwirklicht, daß eine Leiste mit rechteckigem Querschnitt aufgekantet mit der Drallrohwand verschweißt worden ist.

Insbesondere zur Abfuhr von Flüssigkeiten eignet sich die in Fig.5 gezeigte Rippe, die zweiseitig abgeschrägt ist und dadurch sowohl eine nach unten als auch eine nach oben hin offene Rinne bildet. Die nach oben hin offene Rinne kann Flüssigkeit aufnehmen und abführen, die von der darüberliegenden Rippe umgelenkt wurde und daraufhin an der Wand nach unten strömte.

Bei hohen Staudrücken des Gases, z. B. in Wärmekraftwerken bei der Wasserabscheidung aus unter Druck stehendem Dampf, besteht die Gefahr, daß die Gasströmung die bereits abgeschiedene Flüssigkeit aus den Rinnen wieder herausbläst- Um dem zu begegnen.

müssen die Abstände zwischen den Rippen bzw. zwischen übereinanderliegenden Abschnitten der gleichen Rippe relativ gering bemessen und zugleich die Rippen so ausgebildet werden, daß sie mehr oder weniger ausgeprägt den Charakter einer Rinne bekommen. Derartige Rippen sind in den Fig.8 bis 12 dargestellt. Von diesen eignet sich die in Fig. Il dargestellte Ausführungsform auch zur Abscheidung von staubförmigen festen Partikeln.

In F i g. 8 besteht die Rippe aus einem an die Drallrohrwand angeschweißten V-Profil. dessen einer Schenkel parallel zur Drallrohrwand verläuft, diese dadurch vor der Drehströmung weitgehend abgeschirmt und gleichzeitig eine tiefe Rinne bildet, in der die abgeschiedene Flüssigkeit ablaufen kann. Einen ähnlichen Aufbau zeigt das Beispiel in Fig.9. Statt eines V-Profiles ist hier ein T-Profil derart in das Drallrohr eingeschweißt, daß der Querbalken des T-Profils parallel zur Drallrohrwand verläuft.

Ein anderer Weg ist im Beispiel der Fig. 10 aufgezeigt, wo ein Drallrohr-Wandprofil ähnlich dem in F i g. 8 ausgebildet worden ist, jedoch nicht durch Anbringen von Rippen oder Rinnen auf der Innenseite eines zylindrischen Drallrchres, sondern durch den Aufbau der Drallrohrwand selbst aus einem oder mehreren wendelförmig verlaufenden Profilbändern. Die Ausführung eines Drallrohres gemäß Fig. 10 ist eine konsequente Weiterentwicklung des in Fig.8 gezeigten Beispiels, gegenüber dem es (insbesondere bei Auslegung für große Flüssigkeitsmengen) den Vorzug einer beträchtlichen Materialersparnis hat.

In den Fig. 11 und 12 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen die Rippen bzw. Rinnen durch mechanische Bearbeitung aus der Drallrohrwand herausgearbeitet sind. Diese Beispiele eignen sich bevorzugt für Fliehkraftabscheider geringen Durchmessers, also für kleine Gas- oder Dampfströme. Die Profile können dann z. B. aus einem dickwandigen Rohr durch mechanische Bearbeitung der Innenfläche erzeugt werden. Das in F i g. 11 gezeigte Beispiel ist vorzugsweise für die Abfuhr von Feststoffteilchen, das in Fif. 12 gezeigte Beispiel vorzugsweise für die Abfuhr von Flüssigkeiten bestimmt.

Der geringere Abstand zwischen den Rippen, wie er für hohe Staudrücke der Gasströmung erforderlich ist, kann dadurch erzielt werden, daß eine Rippe mit einer geringeren Steigung verlegt wird. Dies hat aber den Nachteil, daß dann im unteren Teil des Drallrohres die gesamte abgeschiedene Stoffmenge in der einen zwischen Rippe und Drallrohrwand gebildeten Rinne hinabströmen muß und deren Kapazität häufig übersteigt. Dem kann dadurch abgeholfen werden, daß auf der Innenseite der Drallrohrwand mehrere Rippen in Form einer mehrgängigen Schraube angeordnet werden, wie es im Beispiel der F i g. 2 mit den Rippen 11 in Form einer doppelgängigen Schraube dargestellt ist Dadurch ergibt sich bei geringem Rippenabstand ein vergrößerter Abstörmquerschnitt für die abgeschiedenen Stoffe. Die F i g. 2 zeigt darüber hinaus einen Abfluß 12, der besonders für den Austrag von Feststoffen geeignet ist, weil er in seinem Verlauf nur geringe Krümmungen aufweist und einen reibungslosen Auslauf gewährleistet.

Die Fig. 13 bis 16 veranschaulichen verschiedene Möglichkeiten der Parallelschaltung von Riehkraftabscheidern.

Die Fig. 13 zeigt dabei drei parallel nebeneinander angeordnete Drallrohre 16, die von unten nach oben

durchströmt werden. Ihre Einlaßstutzen 17 werden parallel mit Rohgas versorgt, und die abgeschiedenen Stoffe werden in einem gemeinsamen Sammelbecken 18 aufgefangen und über einen Abfluß 19 abgeführt.

In Fig. 14 ist in schematischer Darstellung eine Gruppe von vier Drallrohren 20 mit tangentialer Gaszu- und -abfuhr parallel geschaltet. Das Rohgas wird der Gruppe über einsn Zuführkanal 21 von rechteckigem Querschnitt zugeführt sowie über vier Einlaßstutzen 22 für die einzelnen Drallrohre 20, deren Einlaßquerschnitt gerade ein Viertel des Querschnitts des Zuführkanals 21 beträgt. Strömungsmäßig hinter dem Einlaß eines jeden Einlaßstutzens 22 setzt sich der Zuführkanal dabei mit einem um den Einlaßquerschnitt dem betreffenden Einlaßstutzen 22 vermindertem Querschnitt fort. Der Reingasauslaß ist in analoger Weise aus vier Auslaßstutzen 23 und einem Abführkanal 24 aufgebaut. Dieser Aufbau gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der anfallenden Gasmenge auf die einzelnen Drallrohre, jedes Draiirohr 2Ü besitzt in diesem Beispiel an seinem unteren Boden einen separaten Abfluß 25 für die abgeschiedenen Stoffe.

Die Fig. 15 und 16 geben ein drittes Beispiel zur Parallelschaltung von Fliehkraftabscheidern an. Es handelt sich hier um vier Fliehkraftabscheider mit tangentialem Gaseintritt und axialem Gasaustritt nach oben hin. Die vier zylindrischen Drallrohre 26 sind engständig auf den Ecken eines Quadrates angeordnet. Sie besitzen einen gemeinsamen Zuführkanal 27 für das Rohgas, welches in gleicher Weise wie im Beispiel der Fig. 14 auf die einzelnen Einlaßstutzen 28 der Drallrohre 26 verteilt wird. Im Boden jedes Drallrohres befindet sich ein separater Abfluß 29 für die abgeschiedenen Stoffe.

In den Fig. 17 und 18 ist eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung dargestellt, nämlich eine Anordnung, die aus einem großen Drallrohr 30 mit einer Batterie von parallel nachgeschalteten Folge-Drallrohren 34 kleineren Durchmessers zusammengesetzt ist und sich besonders zum Trocknen von Gasströmen eignet, welche einen sehr hohen Flüssigkeitsanteil enthalten. Hierbei dienen das große Drallrohr 30 als Vor- odei Grobabscheider und die Folge-Drallrohre 34 als nachgeschaltete Endabscheider. Alle Drallrohre sind in der schon beschriebenen Weise mit Rippen oder Rinnen versehen. Aus dem Gasstrom, der über einen Zuführkanal 31 in den Vorabscheider gelangt, wird dabei die Hauptmenge der Flüssigkeit bereits in diesem ausgeschieden und über einen Abfluß

32 abgeführt. Im oberen Teil des Vorabscheiders befindet sich koaxial angeordnet eine Wanne 33, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des Drallrohres 30. Dadurch entsteht zwischen der Wanne

33 und dem Drallrohr 30 ein Ringraum, in welchen der rotierende, vorgetrocknete Gasstrom zwangsläufig eintritt. Der Ringraum fächert sich in eine Reihe von wendelförmig verlaufenden Kanälen 35 auf, auf weiche sich der vorgetrocknete Gasstrom verteilt Die wendelförmig verlaufenden Kanäle münden jeweils tangential in einen der Endabscheider (Drallrohr 34), die engständig in der Wanne 33 angeordnet sind. Hier findet eine sehr wirksame Abscheidung der noch im Gasstrom verbliebenen Flüssigkeitsreste statt, da der Gasstrom auf eine sehr viel stärker gekrümmte Bahn als im Vorabscheider gezwungen wird und sich außerdem auch der Drall der Strömung in den Endabscheidern (Drallrohre 34) noch verstärkt, weil die kinetische Energie, welche die Drehströmung des Gases bereits im Vorabscheider besitzt, bei der Überleitung in die Endabscheider aii.'grund der besonderen Anordnung der Endabscheider und deren Einlaufkanäle nicht verlorengeht. Die Endabscheider besitzen Abflußleitungen 36, die in eine Sammelleitung 37 münden. In der Sammelleitung befindet sich ein koaxial angeordnetes Abflußrohr 38, durch welches abgeschiedene oder aus Betriebsstörungen stammende Flüssigkeit, die sich am Boden der Wanne 33 sammelt, abgeführt werden kann.

ίο Der Aufbau einer derartigen Anordnung aus einem Grobabscheider und einer Anzahl von Endabscheidern, bei der sich die Endabscheider auf einer geringeren Grundfläche unterbringen lassen als sie vom Vorabscheider benötigt wird, ist erst durch die Erfindung möglich geworden, da die Erfindung eine so engständige Anordnung von mehreren parallel geschalteten Drall rohren zuläßt, daß sich deren glatte Außenwände sogar berühren können. Der besondere Vorteil dieser engständigen Anordnung von Endabscheidern liegt nicht nur darin, daß der Gasstrom auf eine sehr viei stärker gekrümmte Bahn als im Vorabscheider gezwungen wird, so daß eine sehr wirksame Abscheidung der noch im Gasstrom verbleibenden Flüssigkeitsreste staltfindet, sondern vor allem auch darin, daß die kinetische Energie, welche die Strömung im Vorabscheider besitzt, bei der Überleitung durch die wendeiförmigen Kanäle in die Endabscheider voll erhalten bleibt und damit den Drall in den Endabscheidern verstärkt. Würden dagegen die Endabscheider bei weniger engständiger Anordnung eine größere Grundfläche beanspruchen als der Vorabscheider, dann würde dem Gasstrom ein mehr oder weniger großer Teil des im Vorabscheider gewonnenen Dralls wieder entzogen und verlorengehen. Eine engständige Anordnung der Endabscheider erhöht also deren Abscheidewirkung.

Wie bei den bekannten Fliehkraftabscheidern, läßt sich auch bei dem erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider eine Nachwäsche des Gases durchführen. Fig. 19 zeigt ein Drallrohr 39 mit Schraubenrippe 40, bei dem durch eine zentral angeordnete Düse 41 eine geeignete Flüssigkeit eingespritzt werden kann, die in dem nach oben anschließenden Teil des Ab cheiders wieder ausgeschieden wird. Mit einer derartigen Anordnung kann nicht nur das Gas nachgewaschen werden, es können auch die tiefer liegenden Rippengänge von Ablagerungen, die sich aus den abgeschiedenen Stoffen abgesetzt haben, im Dauerbetrieb frei gehalten oder von Zeit zu Zeit frei gespült werden. Der zweite Effekt wird besonders durch eine tangentiale Eindüsung von Flüssigkeit durch eine oder mehrere zwischen zwei Gängen der Schraubenrippe in der Drallrohrwand tangential angeordnete Düsen 42 erreicht, wie in den Fig.20 und 21 dargestellt. Solche tangentialen Düsen 42 können im Bedarfsfall auch gemeinsam mit einer oder mehreren zentralen Düsen 41 eingesetzt werden.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders gestattet auch den Abzug der Flüssigkeit aus einer bestimmten Zone. Fig.22 zeigt in diesem Zusammenhang ein Drallrohr 43, das mit einem außen liegenden Ringkanal 44 zur Abfuhr von abgeschiedener Flüssigkeit umgeben ist Diese Lösungsmöglichkeit findet bevorzugt dann Anwendung, wenn für die Flüssigkeit ein Kreislauf über eine oberhalb angeordnete tangentiale oder zentrale Düse 45 eingerichtet werden soll, oder wenn besonders große Flüssigkeitsrr.engen abgeschieden werden und die Gefahr besteht, daß das Fassungsvermögen der Rippen oder Rinnen im unteren Abschnitt des Drallrohres überschritten wird.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Fliehkraftabscheider für feste und flüssige Stoffe aus Gasen, mit einem im wesentlichen zylindrischen Drallrohr, das an seinem oberen Ende einen Reingasauslaß und an seinem unteren Ende einen Rohgaseinlaß mit einem vorgeschalteten Drallerzeuger besitzt, um dem eintretenden und aufwärtsströmenden Gas eine schraubenartige Drehströmung zu erteilen, und bei dem die abgeschiedenen Stoffe in der Nähe des Rohgaseinlasses austreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallrohr(l, 8) innen mit einer oder mereren wendeiförmigen Rippen oder Rinnen (6, 11) versehen ist, die in Drehrichtung der Gasströmung abwärts verlaufen.

2. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallrohr (1, 8) abschnittsweise mit Rippen oder Rinnen (6, 11) versehen ist, die sich in bezug auf die Strömungsrichtung (14) des Gases überlappen.

3. FliehLi iftabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen (6,11) nach Art einer mehrgängigen Wendel angeordnet sind.

4. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen durch auf die Drallrohrwand aufgebrachte Dreikant- oder Vierkantstäbe gebildet sind (F ig. 4-7).

5. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen durch auf die Drallrohrwand aufgebrachte V- oder T-Profile gebildet sind (F i g. 8 und 9)·

6. Fliehkraftabscheider r/ach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen durch einen Aufbau des Drallrohres aus profilierten, wendeiförmigen Segmenten gebildet sind (F ig. 10).

7. Riehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen durch Ausnehmungen in dem Drallrohr gebildet sind (F ig. 11 und 12).

8. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallrohrwand eine oder mehrere Düsen (42) zum tangentialen Einspritzen von Sekundärflüssigkeit enthält (F ig. 20 und 21).

9. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallrohr (39) eine zentrale Düse (41) zum Einspritzen von Sekundärflüssigkeit besitzt (Fig. 19).

10. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallrohr (43) von einem oder mehreren P.ingkanälen (44) zur Abfuhr von abgeschiedener Flüssigkeit umgeben ist.

11. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallrohr (30) im außermittigen Bereich in der Richtung der Drehströmung in eine Anzahl von Kanälen (35) verzweigt, die als tangentiale Einlaufkanäle für eine gleiche Anzahl von über dem Drallrohr angeordneten Folge-Drallrohren (34) kleineren Durchmessers dienen, welche ebenfalls mit Rippen oder Rinnen versehen sind, wobei die Querschnitte der Kanäle (35) derart bemessen sind, daß die in der Drehströmung des Gases in dem Drahlrohr (30) enthaltene kinetische Energie beim übertritt in die Folge-Drallrohre (34) erhalten bleibt