DE2341789C3

DE2341789C3 - Anordnung zur Energierückgewinnung im Reingasauslaß eines Drehströmungswirbler«

Info

Publication number: DE2341789C3
Application number: DE2341789A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Klein; Rudolf Dipl.-Phys. Pieper
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-08-17
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DK429974A; JPS5050767A; JPS5424539B2; DE2341789B2; AR200092A1; DK141957B; AU7174874A; CH576802A5; PL91383B1; FR2240771A1; DK141957C; NL7409670A; ATA569874A; DE2341789A1; FR2240771B1; IT1019957B; AT346292B; US3972698A; ES429308A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Energierückgewinnung im Reingasauslaß eines Drehströmungswirblers, der aus einer zylindrischen Wirbelkammer mit einem koaxialen Rohgaseinlaß in der einen Stirnseite und einem koaxialen Reingasauslaß in der anderen Stirnseite sowie mit tangentialen, dem Rohgaseinlaß schräg entgegengerichteten Hilfsgaseinlässen im Bereich des Wirbelkammermantels und einem den Rohgaseinlaß konzentrisch umgebenden Partikelauslaß besteht.

Derartige Drehströmungswirbler, die zur Abscheidung von feinkörnigen Partikeln dienen, sind beispielsweise aus der DE-PS 12 20 240 der DE-PS 15 07 847 bekannt.

Da bei einem derartigen Drehströmungswirbler das partikelbeladene Rohgas axial mit einem Drall in die Wirbelkammer eingeführt wird, hat das auf der gegenüberliegenden Stirnseile austretende Reingas auch noch einen gewissen Drall. Diese Drallströmung setzt sich dabei in der Reingasleitung fort und erzeugt dort unnötig hohe Druckverluste.

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60 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der diese Drallenergie wieder zurückgewonnen werden kann, so daß dadurch der Gesamtdruckverlust des Abscheiders verringert werden kann.

Es sind in diesem Zusammenhang Diffusoren zur Energierückgewinnung bekannt (»Technische Strömungslehre« von Bruno Eck, Springer-Verlag, 1966, insb. S. 187), die jedoch in der Praxis nur sehr geringe Erfolge gezeigt haben und darüber hinaus im Verhältnis zur Apparategröße sehr große Abmessungen aufweisen, da die Energierückgewinnung ohne Stoßverluste erfolgen muß.

Ferner ist es aus der DE-PS 12 78 203 bei Zyklonen besannt, den Reinigungsströmstutzen als Diffusor auszubilden und seine Mittelachse zur Achse des Tauchrohres unter einem stumpfen Winkel zu neigen, der mit der Strömungsrichtung des abziehenden Reingasstromes in der seitlichen Austrittsöffnung übereinstimmt. Diese Maßnahme bringt aber ebenfalls nur eine geringe Energieumsetzung von Drallenergie in Druckenergie und bedingt außerdem einen erheblichen baulichen Aufwand, der insbesondere bei beschränkten Rau.Tiverhältnissen nur schwer zu realisieren ist.

Demgegenüber besteht die Anordnung zur Energierückgewinnung bei einem Drehströmungswirbler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß das koaxiale Reingasauslaßrohr sich in Strömungsrichtung angenähert kegelförmig erweitert und in einen zumindest die kegelförmige Erweiterung umschließenden, stirnseitig abgeschlossenen Ringraum mündet, wobei an das Ende der kegelförmigen Erweiterung eine sich radial erstreckende Platte kleineren Durchmessers als dem des Ripgraumes angesetzt und in der zylindrischen Wandung des Ringraumes etwa in Höhe der radialen Platte ein Auslaßstutzen für das Reingas vorgesehen ist und daß von der stirnseitigen Deckplatte ein kreiskegelförmiger Strömungskörper in die kegelförmige Erweiterung hineinragt. Dabei ist zweckmäßigerweise der Winkel der kegelförmigen Erweiterung größer als der Winkel des kegelförmigen Strömungskörpers.

Durch diese Ausbildung des Reingasauslasses erfolgt eine gleichmäßige Strömungsverlangsamung ohne Strömungsablösung von der Wandung und es ergibt eine verlustfreie Umlenkung der Strömung im Reingasauslaß. Durch diese Maßnahme ist auch weniger Energie für die Erzeugung des Dralls im Rohgaseinlauf erforderlich.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Drehströmungswirbler herkömmlicher Bauart mit einem Reingasauslaß nach der Erfindung;

F i g. 2 einen verbesserten Drehströmungswirbler mit einem entsprechenden Reingasauslaß;

F i g. 3 und 4 verschiedene Varianten des Reingasauslasses und

Fig. 5 ein Diagramm über die Herabsetzung des Druckverlustes bei einem erfindungsgemäßen Reingasauslaß.

In Fig. 1 ist ein Drehströmungswirbler gezeigt, der eine zylindrische Wirbelkammer 1 aufweist. Auf der einen Stirnseite mündet in diese Wirbelkammer 1 ein koaxialer Rohgaseinlaß 2, der über einen längeren Bereich ohne Krümmer ausgeführt ist, um damit zusätzliche Druckverluste zu vermeiden. Im Mündungs-

bereich dieses Rohgaseinlaßrohres 2 sind konzentrisch zu einem axialen Strömungskörper 3 Leitschaufeln 4 angeordnet, die dem eintretenden Rohgas einen Drall aufzwingen. Im oberen Bereich der Wirbelkammer 1 sind tangentiale und dem Rohgaseinlaß schräg entgegengerichtete Hilfsgaseinlässe 5 vorgesehen, die aus einer Hilfskammer 6 mit Hilfsgas beaufschlagt werden. Die abzuscheidenden Partikel werden dabei aus der mit Drall zugeführten Rohgasströmung ausgeschleudert und von der äußeren, über die Einlasse 5 zugeführte und im wandnahen Bereich wendelförmig nach unten verlaufende Hilfsgasströmung über einen ringförmigen Auslaßspalt 7 in einen Bunker 8 ausgetragen.

Der Reingasauslaß 9 ist erfindungsgemäß zur Energierückgewinnung wie folgt ausgebildet:

Das Reingasauslaßrohr 9 ist zunächst konisch erweitert und mündet in einen stirnseitig abgeschlossenen Ringraum 10. Am Ende der kegelförmigen Erweiterung 9 ist eine sich radial erstreckende Platte 11 angesetzt, die einen kleineren Durchmesser als die zylindrische Wandung 12 des Ringraumes 10 aufweist Ferner ragt zentral von der stirnseitigen Deckplatte 13 des Ringraumes 10 ein kreiskegelförmiger Strömungskörper 14 in das kegelförmig erweiterte Auslaßrohr 9 hinein. An der zylindrischen Wandung 12 des Ringraumes 10 ist etwa in Höhe der radialen Platte 11 ein Auslaßstutzen 15 für das Reingas vorgesehen.

Durch diese Ausbildung des Reingasauslasses ergibt sich somit eine kontinuierliche Vergrößerung des Abströmquerschnitts und damit eine Strömungsverlangsamung ohne Ablösung der Strömung von der Wand. Dadurch ergibt sich eine verlustfreie Umlenkung der Strömung im Auslauf, wobei der der Strömung innewohnende Drall verlustfrei zurückgewonnen werden kann. Zweckmäßigerweise ist der Auslaßstutzen 15 für das Reingas an den Ringraum etwas unterhalb der radialen Platte 11 angesetzt, so daß dadurch eine nochmalige Umlenkung des Reingases und eine Vergrößerung des Abströmquerschnittes erfolgt, so daß eine weitere Beruhigung der Strömung eintritt.

In Fig.2 ist eine andere Ausbildung des Drehströmungswirblers mit einem erfindungsgemäßen Reingasauslaß gezeigt. Dabei wird das Hilfsgas nicht über schräg-tangentiale Düsen, sondern über einen Leitschaufelkranz 16 zugeführt, der zwischen dem Reingasauslaß 18 und der Wirbelkammerwandung 1 angeordnet ist und über einen Stutzen 17 mit dem Hilfsgas versorgt wird. Zusätzlich ist parallel zum koaxialen Reingasauslaßrohr 18 ein Ringspalt 19 vorgesehen, über den ein Teil des Reingases, und zwar dessen äußerer Bereich, gesondert über einen Auslaß 20 abgesaugt und als hilfsgas über den Stutzen 17 wieder zugeführt wird. Das obere Ende 21 des Reingasauslaßrohres 18 ist ebenfalls kegelförmig erweitert und geht in eine radiale Platte 1 ί über. Auch hierbei ist ebenfalls ein kegeiförmiger Strömungskörper 14 von der oberen Stirnplatte 13 aus vorgesehen, der in den erweiterten Auslaß 21 hineinragt und im wesentlichen dazu dient, eine zentrale Rückströmung des Reingases in die Wirbelkammer zurück zu verhindern. Zur Optimierung der verlustfreien Energierückgewinnung können je nach Stärke des dem Reingas noch innewohnenden Dralles die Abstände a zwischen der radialen Platte 11 und der Stirnplatte 13 sowie b zwischen dem äußeren Rand der Platte 11 und dem Mantel 12 des Ringraumes 10 variiert werden.

In Fig.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel lediglich des Reingasauslasses gezeigt, bei dem das kegelförmig erweiterte Auslaßrohr 9 so weit in den Ringraum 10 verlängert ist, daß der Reingasauslaßstutzen 15 vollständig unterhalb der radialen Platte 11 liegt

Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei derartigen Reingasauslässen der Winkel β der kegelförmigen Erweiterung 9 größer ist als der Winkel α des kegelförmigen Strömungskörpers 14, da sich dadurch eine noch bessere Beruhigung der Strömung innerhalb einer kurzen Wegstrecke ergibt Dabei soll diese Winkeldifferenz zweckmäßigerweise aber nicht mehr als 10° betragen.

In F i g. 4 ist eine weiter Variante des Reingasauslasses 9 dargestellt, wobei die Erweiterung mit sich abschnittsweise vergrößernden Neigungen 9' und 9" ausgeführt ist.

In dem Diagramm nach F i g. 5 ist über dem Abstand a zwischen der radialen Platte 11 nach Fig.2 und der Deckplatte 13 der Druckverlust Δ Pea zwischen Einlaß und Auslaß des Drehströmungswirbler aufgetragen. Bei einem Drehströmungswirbler herkömmlicher Bauart beträgt dabei dieser Druckverlust entsprechend der Kurve I etwa 100 mm WS, während aus dem Verlauf der Kurve Il zu ersehen ist, daß der Druckverlust bei entsprechender Gestaltung des Auslasses bis um mehr als 20% zurückgeht.

Dadurch ist eine geringere Anregungsenergie für die Drallströmung im Rohgaseinlaß ausreichend.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Pasentansprüche:

1. Anordnung zur Energierückgewinnung im Reingasauslaß eines Drehströmungswirblers, der aus einer zylindrischen Wirbelkammer mit einem koaxialen Rohgaseinlaß in der einen Stirnseite und einem koaxialen Reingasauslaß in der anderen Stirnseite sowie mit tangentialen, dem Rohgaseinlaß schräg entgegsngerichteten Hilfsgaseinlässen im Bereich des Wirbelkammermantels und einem den Rohgaseinlaß konzentrisch umgebenden Partikelauslaß besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das koaxiale Reingasauslaßrohr (9, 21) in Strömungsrichtung angenähert kegelförmig erweitert ist und in einen zumindest die kegelförmige Erweiterung (9, 21) umschließenden, stirnseitig abgeschlossenen Ringraum (20) mündet, wobei an das Ende der kegelförmigen Erweiterung (9,21) eine sich radial erstreckende Platte (11) kleineren Durchmessers als dem des Ringraumes (10) angesetzt und in der zylindrischen Wandung (12) des Ringraumes (10) etwa in Höhe der radialen Platte (11) ein Auslaßstutzen (15) für das Reingas vorgesehen ist und daß von der stirnseitigen Deckplatte (13) ein kreiskegelförmiger Strömungskörper (14) in die kegelförmige Erweiterung (9, 21) hineinragt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (j3) der kegelförmigen Erweiterung (9) größer ist als der Winkel (λ) des kegelförmigen Strömungskörpers (14).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeldifferenz bis zu 10° beträgt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Auslaßstutzens (15) unterhalb der Höhe der sich radial erstreckenden Platte (11) verläuft.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßstutzen (15) tangential an den Ringraum (10) angesetzt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (9) mit sich abschnittsweise vergrößernder Neigung (9', 9") ausgeführt ist.