DE2431876B2

DE2431876B2 - Method for separating liquids from a gas flow under the action of centrifugal force within a swirl flow and a device for carrying out this method

Info

Publication number: DE2431876B2
Application number: DE19742431876
Authority: DE
Inventors: Hans Heinz Dipl.-Ing. Dr. Danzer; Heinz Dipl.-Ing. Loquenz
Original assignee: WAAGNER-BIRO AG WIEN
Current assignee: WAAGNER-BIRO AG WIEN
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS5070971A; DE2431876A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Flüssigkeiten aus einem Gasstrom unter Einwirkung von Fliehkraft innerhalb einer Drallströmung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for separating liquids from a gas stream under action of centrifugal force within a swirl flow and a device for carrying out this method.

Es sind Drallabscheider (z.B. US-PS 19 20 437) bekannt, bei welchen ein mit Flüssigkeitstropfen beladener Gasstrom längs gekrümmter Schaufeln umgelenkt wird, wodurch es durch Fliehkraftwirkung zu einer Trennung der spezifisch schwereren Flüssigkeit vom Gasstrom kommt. Diese Drallabscheider sind sehr empfindlich, sodaß es bei großer Tröpfchendichte zu einer Vermischung der abgeschiedenen Tröpfchen mit dem bereits gereinigten Gasstrom kommt. Aus diesem Grunde wurden weitere Einbauten vorgesehen, die dieses Verhalten etwas besserten, die jedoch einen Druckverlust des strömenden Gases bewirkten. Gemäß der DT-AS 20 56 388 wurde daher zur Trennung der Flüssigkeit vom Dampf im unteren Teil des Tröpfchenabscheiders ein Schaufelgitter vorgesehen, durch welches die Flüssigkeit vom strömenden Gasstrom abgedeckt wurde. Bei dieser Konstruktion wurde der Feinabscheider getrennt angeordnet, sodaß die zylindrische Begrenzung des Drallabscheiders vom Gasstrom weitestgehend getrennt wurde, sodaß sie der reinen Flüssigkeitsabfuhr dient. Durch diese Maßnahme wird eine Vergrößerung des Tröpfchenabscheiders notwendig, sodaß bei räumlicher Begrenzung diese Bauart nicht verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Abscheidefähigkeit des Flüssigkeitsabscheiders zu verbessern und gleichzeitig dessen Volumen zu reduzieren.Swirl separators (for example US Pat. No. 19 20 437) are known in which a gas flow loaded with liquid droplets is deflected along curved blades, which results in a separation of the specific heavier liquid from the gas flow by centrifugal force. These swirl separators are very sensitive, so that when the droplet density is high, the separated droplets are mixed with the gas stream that has already been cleaned. For this reason, additional internals were provided which improved this behavior somewhat, but which caused a pressure loss in the flowing gas. According to DT-AS 20 56 388, a blade grille was therefore provided to separate the liquid from the vapor in the lower part of the droplet separator, through which the liquid was covered by the flowing gas stream. In this construction, the fine separator was arranged separately, so that the cylindrical boundary of the swirl separator was largely separated from the gas flow, so that it serves purely for the removal of liquid. This measure necessitates an enlargement of the droplet separator, so that this type of construction cannot be used if there is limited space.
The present invention has set itself the task of improving the separability of the liquid separator and at the same time reducing its volume.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsbeladene Gasstrom innerhalb eines Querschnittsüberganges eines Strömungsabschnittes durch Trägheitskraft in einen zentralen flüssigkeitsreichen und einen ihn zumindest teilweise umgebenden flüssigkeitsarmen Teilstrom vorzerlegt wird, aus dem flüssigkeitsreichen Teilstrom die Flüssigkeit grob abgeschieden und der grob gereinigte Teilstrom zusammen mit dem flüssigkeitsarmen Teilstrom einer Feinreinigung durch die Drallströmung unterwürfen wird.The method according to the invention is characterized in that the liquid-laden gas stream within a cross-sectional transition of a flow section through inertia into a central one liquid-rich and a liquid-poor partial flow surrounding it at least partially is, the liquid is roughly separated from the liquid-rich partial flow and the roughly cleaned Partial flow together with the low-liquid partial flow of a fine cleaning by the swirl flow is subject to.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführt) rung des Verfahrens mit einem Fliehkraftabscheider mit einem Einlaßkanai, einem mit radial angeordneten, gekrümmten Schaufein versehenen Drallerzeuger, der von einem rotationssymmetrischen, mit einem Gasabzugsrohr versehenen Behälter umgeben ist, ist dadurchThe device according to the invention for performing the method with a centrifugal separator an inlet duct, a swirl generator provided with radially arranged, curved blades, the is surrounded by a rotationally symmetrical container provided with a gas exhaust pipe, is thereby

J5 gekennzeichnet, daß im Einlaßkanal eine Querschnittsänderung vorgesehen ist und daß im Behälter ein Strömungsteiler angeordnet ist, durch den der zentrale flüssigkeitsreiche Teilstrom in eine hinter dem Strömungsteiler befindliche Falle abgelenkt wird. WeitereJ5 marked that in the inlet channel a change in cross section is provided and that a flow divider is arranged in the container through which the central liquid-rich partial flow is diverted into a trap located behind the flow divider. Further

4!) erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 angegeben.4!) Features essential to the invention are in the subclaims 3 to 7 indicated.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigtThe invention is illustrated in Figures 1 to 3, for example and shown schematically. It shows

Fig. 1 einen Flüssigkeitsabscheider in mehrstufiger Bauweise im Aufriß,1 shows a liquid separator in a multi-stage design in elevation,

F i g. 2 eine Einrichtung zum Trennen eines Gasstromes in einen flüssigkeitsarmen und einen flüssigkeitsreichen Teilstrom vor dem Eintritt in den Flüssigkeitsabscheider undF i g. 2 a device for separating a gas flow into a liquid-poor and a liquid-rich Partial flow before entering the liquid separator and

so F i g. 3 eine Konstruktionsvariante zu F i g. 2.so F i g. 3 shows a design variant of FIG. 2.

In Fig. 1 ist eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung für Gase dargestellt, die einen rotationssymmetrischen Behälter 20 mit Einlaßkanal 2, Strömungsteiler 12 und Gasabzugsrohr 22 umfaßt. Die Strömungsrichtung des Gases ist im wesentlichen entgegen der Richtung der Schwerkraft und durch die Linie 19 angedeutet. Das strömende feuchte Rohgas wird durch einen rechteckigen Einlaßkanal 2 herangeführt, an dem sich ein Querschnittsübergang 18 anschließt, in welchen eine in den Fig.2 und 3 beschriebene Trennung in einen flüssigkeitsreichen Teilstrom 15 und einen flüssigkeitsarmen Teilstrom 14 vollzieht. Der zentrale flüssigkeitsreiche Teilstrom 15 wird durch einen prismatischen Strömungsteiler 12 aus der lotrechten Linie abgelenkt, wobei die Flüssigkeitströpfchen infolge ihrer Trägheit in der ursprünglichen Richtung weiterströmen und so in möglichst konzentrierter Form in die Falle 5 eingebracht werden, von wo sie durch die Flüssigkeitsablei-In Fig. 1 is a liquid separation device for Gases shown, a rotationally symmetrical container 20 with inlet channel 2, flow divider 12 and Gas exhaust pipe 22 includes. The direction of flow of the gas is essentially opposite to the direction of the Gravity and indicated by the line 19. The flowing moist raw gas is replaced by a rectangular Inlet channel 2 brought up to which a cross-sectional transition 18 connects, in which a in Separation described in FIGS. 2 and 3 into a liquid-rich substream 15 and a low-liquid one Partial stream 14 takes place. The central liquid-rich partial flow 15 is through a prismatic Flow divider 12 deflected from the vertical line, the liquid droplets due to their inertia in continue to flow in the original direction and thus introduced into trap 5 in as concentrated a form as possible from where the liquid drains

tungskanäle 11 in einen sumpfförmigen Wasserraum 10 außerhalb der Gasströmung abgeleitet werden. Infolge des Staudruckes dringt das Gas kaum in die Falle 5 ein und wird vielmehr seitlich von der Falle abgedrängt, wo es längs gekrümmter Schaufeln 7 strömt, sod a B der austretende Gasstrom einen Drall aufweist. Die Schaufeln 7 des Drallerzeugers sind hohl ausgebildet und tragen zumindest zum Teil in ihrem Inneren Flüssigkeitsableitungskanäle 11 für das in die Falle 5 eingetragen*! vom Gasstrom abgeschiedene Wasser. Die Schaufeln 7 bilden einen ersten Feinabscheider 6, der als Drallerzeuger ausgebildet ist. Die Schaufeln 7 reichen vom Strömungsgebiet 8 in ein strömungstotes Gebiet 9, insbesondere bis in den Wasserraum 10, sodaß das im Drallerzeuger abgeschiedene Wasser längs der Schaufeln 7 aus dem Strömungsgebiet abgeleitet wird. Durch die ständige Abfuhr der abgesetzten Flüssigkeitströpfchen in das strömungstote Gebiet 9 kann der sich bildende Flüssigkeitsfilm sich nicht verstärken und damit nicht vom Gasstrom abgelöst und mitgerissen werden. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird im Wasserraum 10 geklärt und nach unten abgeführt, wobei sie in den meisten Fällen, z. B. in einem Naßwäscher, verwendet werden kann.processing channels 11 are derived into a sump-shaped water space 10 outside of the gas flow. As a result of the dynamic pressure, the gas hardly penetrates into the trap 5 and is rather pushed to the side of the trap, where it flows along curved blades 7, so that the exiting gas stream has a twist. The blades 7 of the swirl generator are hollow and have at least some of their interior liquid drainage channels 11 for that entered in the trap 5 *! water separated from the gas stream. The blades 7 form a first fine separator 6, which is designed as a swirl generator. The blades 7 extend from the flow area 8 into a dead-flow area 9, in particular into the water space 10, so that the water separated in the swirl generator is diverted along the blades 7 from the flow area. As a result of the constant removal of the deposited liquid droplets into the flow-dead area 9, the liquid film that is forming cannot be strengthened and thus cannot be detached and entrained by the gas flow. The separated liquid is clarified in the water space 10 and discharged downwards, whereby in most cases, for. B. in a wet scrubber can be used.

Bei größeren Flüssigkeitsabscheideeinrichtungen weist der Strömungsteiler 12 in einer oder mehreren untereinander parallelen Ebenen Umlenkbleche 24 mit Taschen 23 zur Ableitung abgeschiedener Flüssigkeit auf, sodaß das Gas bei seiner Umlenkung in mehrere Teilströme zerlegt wird und die an den Umlenkblechen 24 gesammelte Flüssigkeit abgeführt wird, wodurch eine Wiedervereinigung der abgeschiedenen Flüssigkeit mit dem Gasstrom vermieden wird. Der Strömungsteiler 12 ist als Falle 5 zur Flüssigkeitsgrobabscheidung ausgebildet und bewirkt im Drallerzeuger eine Umlenkung des vorgereinigten Rohgases nach unten, sodaß die Feinabscheidung an der Wandung des Behälters 20 günstig beeinflußi wird. Die Wandung des Behälters 20 wirkt somit als zweite Feinabscheiderstufe, die rotationssymmetrisch ausgebildet ist und in der die im Querschnittsübergang 18 getrennten Gasströme 14 und 15 vereinigt werden. Durch die Trennung des Gasstromes in einen flüssigkeitsreichen (15) und einen flüssigkeitsarmen (14) Teilstrom wird dem Grobwasserabscheider über den Schlitz 13 immer ein flüssigkeitsreiches Gemisch zugeführt, sodaß es zu keiner Überlastung des Drallabscheiders kommt und die abgeschiedenen Tröpfchen nicht durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit vom Gas mitgerissen werden. Dem Feinabscheider wird somit ein vorgereinigtes Gas zugeführt, sodaß hier von vornherein die Flüssigkeitszufuhr beschränkt wird. In vorteilhafter Weise lassen sich die einzelnenIn the case of larger liquid separation devices, the flow divider 12 has one or more mutually parallel planes baffles 24 with pockets 23 for discharging separated liquid so that the gas is broken down into several partial flows when it is deflected and those at the baffles 24 collected liquid is discharged, thereby reuniting the separated liquid with the gas flow is avoided. The flow divider 12 is designed as a trap 5 for coarse liquid separation and causes the swirl generator to deflect the pre-cleaned raw gas downwards so that the Fine separation on the wall of the container 20 is favorably influenced. The wall of the container 20 thus acts as a second fine separator stage, which is designed to be rotationally symmetrical and in which the im Cross-sectional transition 18 separate gas streams 14 and 15 are combined. By separating the gas flow The coarse water separator becomes a liquid-rich (15) and a liquid-poor (14) partial flow A liquid-rich mixture is always supplied via the slot 13, so that there is no overload of the swirl separator and the separated droplets are not due to the high flow velocity get carried away by the gas. A pre-cleaned gas is thus fed to the fine separator, so that here The fluid intake is restricted in the first place. The individual

lu Abscheiderstufen (Grob- und Feinabscheider) ineinander verschachtelt sodaß das Volumen der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung kleiner als bei vergleichbaren bekannten Ausführungen gehalten werden kann. Der Querschnittsübergang, der praktisch bereitslu separator stages (coarse and fine separator) into one another nested so that the volume of the separation device according to the invention is smaller than that of comparable ones known designs can be kept. The cross-sectional transition that is practically already

is eine grobe Trennung des Wassers vom Gasstrom bewirkt, erfolgt ohne wesentliche Zusatzkosten und erlaubt somit eine kostensparende Konstruktion. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Querschnittsübergang mit etwa flächengleichen Querschnitten erfolgt, sodaß sich die Widerstandszi.Ter im Strömungskanal kaum ändert und daher auch der Druckverlust im Ströinungskanal niedrig gehalten werden kann.is a rough separation of the water from the gas flow causes, takes place without significant additional costs and thus allows a cost-saving construction. Particular advantages arise when the cross-sectional transition has cross-sections of approximately the same area takes place so that the resistance values are in Flow channel hardly changes and therefore the pressure loss in the flow channel is kept low can be.

Fig.2 zeigt einen geradlinigen Strömungskanal i,Fig. 2 shows a straight flow channel i,

2^r> wie er z. B. zwischen einem Naßwäscher und einem Wasserabscheider verwendet werden kann, bei dem der Gasstrom durch einen rechteckigen Einlaßkanal 2 an einen Querschnittsübergang 18 herangeführt und durch einen Rundkanal 3 dem Abscheider zugeführt wird. 2 ^r > as he z. B. can be used between a wet scrubber and a water separator, in which the gas flow is guided through a rectangular inlet channel 2 to a cross-sectional transition 18 and is fed through a round channel 3 to the separator.

jo Infolge der Trägheit der Flüssigkeitströpfchen strömen dieselben längs der alten Strömungskanalform auch im neuen kreisförmigen Strömungskanal 3 weiter, sodaß eine Trennung in einen flüssigkeitsarmen Teilslrom 14 und einen flüssigkeitsreichen Teilstrom 15 erfolgt. Derjo As a result of the inertia of the liquid droplets, they also flow along the old flow channel shape in the new circular flow channel 3, so that a separation into a low-liquid partial flow 14 and a liquid-rich partial flow 15 takes place. Of the

!■i flüssigkeitsarme Teilstrom hat dabei die Querschnittsform eines doppelten Kreissegmentes. ! ■ i low-liquid partial flow has the cross-sectional shape of a double segment of a circle.

In Fig.3 ist ein ähnlicher Querschnittsübergang 18 wie in Fig. 2 zwischen zwei rechteckigen Strömungsquerschnitten 16 und 17 dargestellt, wobei sowohl die In Figure 3, a similar cross-sectional transition 18 as in Fig. 2 is shown between two rectangular flow cross-sections 16 and 17, both the

ad flüssigkeitsarmen Teilströme 14 als auch der flüssigkeitsreiche Teilstrom 15 rechteckige Querschnitte aufweisen. ad low-liquid substreams 14 and the liquid-rich substream 15 have rectangular cross-sections.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for separating liquids from a gas stream under the action of centrifugal force within a swirl flow, characterized in that the liquid-laden Gas flow within a cross-sectional transition of a flow section due to the force of inertia in a central liquid-rich and a liquid-poor at least partially surrounding it Partial flow is pre-split, the liquid is roughly separated from the liquid-rich partial flow and the coarsely cleaned partial flow together with the low-liquid partial flow of a fine cleaning is subjected to the swirl flow.

2. Device for performing the method according to claim 1, with a centrifugal separator an inlet channel, a swirl generator provided with radially arranged, curved blades, which is surrounded by a rotationally symmetrical container provided with a gas exhaust pipe, characterized in that a change in cross section is provided in the inlet channel (2) and that in the Container (20) a flow divider (12) is arranged through which the central, liquid-rich partial flow (15) is deflected into a trap (5) located behind the flow divider (12).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the cross-sectional change with a Transition from a rectangular to a circular cross-section is connected (Fig. 1 and 2) ·

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the trap (5) liquid drainage channels (U) go out through hollow blades (7) of the swirl generator are passed through.

5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the trap (5) around the Has flow divider (12) arranged stranded wire (13).

6. Device according to claims 2 to 5, characterized in that the flow divider (12) is conical or prismatic.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the flow divider (12) baffles (24), on which pockets (23) are attached for deflecting separated liquid are.