DE2710637C3 - Entstaubungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entstaubungsvorrichtung zur Reinigung von Luft, insbesondere zur Entfernung von Kohlen- und Gesteinsstaub aus einem Luftstrom. Solche Vorrichtungen werden z. B. eingesetzt beim Betrieb von Bergbaumaschinen, bei der Herstellung von Zement, bei der Bearbeitung verschiedener Baustoffe usw.

Besonders strenge Anforderungen werden an solche Vorrichtungen im Bergbau und hier besonders bei Schrämlademaschinen gestellt. Die hier verwendeten Entstaubungsvorrichtungen sollen gewährleisten:

1. Kleine Abmessungen bei hoher Leistung und Wirksamkeit des Fangens feindispersen Staubes;

2. Explosionssicherheit;

3. hohe mechanische Festigkeit, vergleichbar mit der Festigkeit der Schrämlademaschine;

4. hohe Schleif- und Korrosionsbeständigkeit der Strömungsräume;

5. Sicherheit vor Verstopfung der fiintrittsstutZen durch Schrämklein und vor dem Ansaugen von Kohlenstücken in die Strömungskanäle;

6. Stabilität im Betrieb und minimaler Zeitaufwand für die Bedienung;

7. keine Erschwernis der Steuerung der Schrämlademaschine.

Im Zusammenhang mit der unter 1. genannten Forderung darf die Höhe der Entstaubungsvorrichtung die des Gehäuses der Schrämlademaschine nicht übersteigen, da sich andernfalls die Schrämlademaschine im Streb nicht bewegen kann, weil sie mit den vorspringenden Teilen die Strebkappen berühren würde. Für Schrämlademaschinen zum Abbau von Flözen mit einer Mächtigkeit von etwa 1,3 m darf die Höhe der Entstaubungsvorrichtung 0,5 m nicht übertreffen; beim Abbau von dünneren Flözen sollen diese MaIJe auf 0,4 m reduziert werden.

Bei solchen Abmessungen paßt nur ein Gebläse mit einem Laufrad mit einem Durchmesser von 250 mm. Bei einer Drehzahl von η = 3000 Umdrehungen/min und einem Auffangkoeffizienten von 0,98 kann eine solche Vorrichtung höchstens 70 mVmin fördern und ihre Abmessungen im Grundriß werden 830 X 600 mm betragen. Schon die Unterbringung nur einer solchen Einrichtung in der Schrämlademaschine ist mit wesentlichen Schwierigkeiten verbunden.

Für die Gewährleistung einer genügenden Wirk

samkeit bei der Reinigung der großen Luftvolumen ist es jedoch erforderlich, mehrere solche Vorrichtungen mit einer Gesamtleistung von ca. 300 nrVrnin vorzusehen, was darauf hinausläuft, 5 Vorrichtungen zusammenzustellen, die eine Länge von über 4000 mm bei einer Breite von 600 mm einnehmen.

Ein Beispiel einer solchen Ausführung ist die Entstaubungsvorrichtung der Schrämlademaschine EDW 170L, deren beträchtliche Länge zu einer schroffen Vergrößerung der Länge der Nischen an den Enden vom Streb, zum Verlust der Lenkbarkeit und zum Hängenbleiben der Schrämlademaschine in den Flözbiegungen führt.

Zur Erhöhung der Entstaubungswirksamkeit bedient man sich der Naßentstaubungsverfahren.

Eine hiervon Gebrauch machende Entstaubungsvorrichtung vom Typ Roto-Vent stellt einen Durchlauf-Zyklon dar und setzt sich aus vier Teilen zusammen: einem Saugteil mit einer Zerstäuberdüse, die den Staub benetzt, einem Venturirohr, bei dem durch die Verengung des Querschnitts die Luft auf höhere Geschwindigkeiten gebracht wird, die für eine intensive Vormischung der Staub- und Wasserteilchen und Benetzung der ersteren erforderlich sind, einem Apparat, der den Luftstrom verdrallt, und einer Schlammfangkammer, in der die Staubabscheidung vor sich geht. Der an den Wänden abgesetzte Schlamm wird unter Schwerkraftwirkung durch eine untere Klappe entlassen.

Aufbaumäßig folgen aufeinander die Kammern zum Benetzen, das Gebläse und das Venturirohr. Dieser Aufbau sowie auch die beträchtlichen Abmessungen jeder dieser Baugruppen führen zu ziemlich großen Abmessungen der Vorrichtung.

Eine beträchtliche Verringerung der Abmessungen, nämlich um das 5- bis Sfache, kann nur durch eine grundlegende Änderung des Aufbaus, d. h. die Schaffung einer prinzipiell neuen Vorrichtung erzielt werden.

In den USA wurden mit positivem Ergebnis zwei verschiedene Entstaubungsvorrichtungen für Schrämlademaschinen geprüft.

Eine dieser Vorrichtungen besteht aus zwei Zweistufen-Axial-Gebläsen mit Antrieb durch je einen eigenen, senkrecht aufgestellten Elektromotor und mit einem Ableitungsknie, in dem sich eine Zerstäuberdüse zum Benetzen, ein Gitter und Multizyklone befinden.

Die staubbeladene Luft wird durch die Gebläse w durch das Eingangsgitter angesaugt und ins Ableitungsknie gefördert, wo der Staub benetzt wird. Der Schlamm wird in den Multizyklonen von der Luft getrennt und fließt nach unten ab. Die Leistung jedes Gebläses beträgt 57 mVmin.

■J5 Hier erfolgt die Schlammabtrennung nur in den Multizyklonen; das Laufrad des Gebläses und sein Gehäuse werden für das Staubfangen nicht verwendet. Deswegen hat auch diese Anlage große Abmessungen. Eine Verringerung kann nur beim Verzicht auf ω diesen Aufbau, darunter auf das Ableitungsknie, erreicht werden. Das Vorhandensein von Multizyklonen führt außerdem zu einem großen Strömungswiderstand, was die Leistung begrenzt.

Die andere der erwähnten Vorrichtungen besteht b5 aus einem Zentrifugalbehälter, in dessen Spiralgehäuse das Benetzen des Staubs mit Hilfe von drei Zerstäuberdüsen erfolgt. In diesem Gehäuse gibt es Schlitze (Staubfänger), um den entstandenen

Schlamm aus dem Lüfter auszutragen und die gereinigte Luft abzuleiten.

Eine in Frankreich entwickelte Entstaubungsvorrichtung hat die Form eines Rohres, das mit einem Venturirohr und einer Zerstäuberdüse im Oberteil des Halses und mit einem zylinderförniigen Schlammfänger versehen ist. Das Venturirohr ermöglicht es, einen Luftstrahl mit hoher Geschwindigkeit bei geringem Stromverbrauch zu erzeugen. Die Beschleunigung und Verzögerung des Luftstrahls im Venturirohr wird ausgenutzt, um den Wirkungsgrad beim Benetzen des feindispersen Staubs zu erhöhen.

Diese Entstaubungsvorrichtung, der die Anwendung des Venturirohres zugrundeliegt, hat etwas geringere Abmessungen als der Ro to-Vent-Staubfänger. Aber auch hier kann man keine wesentliche Verringerung der Abmessungen ohne grundsätzliche Änderung des Aufbaus erreichen.

Ein wesentlicher Nachteil all diese^r im großen und ganzen fortschrittlichen Entstaubungsvorrichtungen sind ihre großen Abmessungen. Die mit zwei Axial-Gebläsen betriebene Vorrichtung erzeugt außerdem im Betrieb einen starken Lärm.

In England ist für ähnliche Zwecke eine Vorrichtung entwickelt worden, die ein Gebläse mit einer Kammer zur Luftbefeuchtung, eine Staubabscheidungskammer mit Berieselungsfiltern, plattenförmige Wasserabscheider, einen Saug- und einen Austrittsstutzen und eine Baugruppe zum Sammeln und Ablaß des Schlamms hat. Das Wasser wird zum Benetzen verwendet und läuft in einem geschlossenen Kiois um. Von der Filteroberfläche wird der Staub ständig abgespült. Das Gebläse hat eine Leistung bis 240 m'/min.

Mit ihren Baugruppen zum Wasserumlauf, Sammeln und Ablaß von Schlamm und ihrem schweren Rahmen hat aber auch diese Vorrichtung Abmessungen, mit denen sie in einem Abbaulader nicht untergebracht werden kann. Sie ist nicht nur sperrig, sondern auch in der Herstellung und im Betrieb kompliziert.

Bekannt ist noch die Entstaubungsvorrichtung »Indust«, die auf dem System der Ingart-Kammern zur Luftbefeuchtung beruht, und bei der das Wasser an der Gebläsenabe in den lichten Querschnitt des Strömungskanals verspritzt wird. Bei einem Wasserdurchsatz von ca. 7 l/min beträgt die Wirksamkeit beim Fangen des feinen Staubs in den Ingart-Kammern ungefähr 50% und bei einem Wasserdurchsatz von 13 bis 14 l/min ca. 70%, was nicht ausreichend ist. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, verbindet man die Kammer zur Luftbefeuchtung mit anderen Einrichtungen und erzielt eine Wirksamkeit von bis zu 90%.

Auch diese Entstaubungsvorrichtung hat bedeutende Abmessungen. Dabei ist die Wirksamkeit trotz großer Abmessungen und einem großen jpezifischen Wasserverbrauch noch unzureichend. Die Vorrichtung ist nur zum stationären Betrieb geeignet und ein Einsatz in Abbaumaschinen oder unter ähnlichen Bedingungen ist nicht möglich.

Bekannt ist weiter eine englische Entstaubungsvorrichtung, in der die staubbeladene Luft durch eine Wasserschicht durchg'' :·.· ' wird, wobei die Luft Wassertropfen mitreißt, die sich mit dem Staub vermischen. Die Wirksamkeit beim Fangen feimdispersen Staubs beträgt 86% bei einem Druckverlust von ca. 220 mm Wassersäule. Die Leistung kann im Bereich von 85 bis 450 mVmin liegen.

Auch diese Vorrichtung hat große Abmessungen und ihre Wirksamkeit, die ohnehin nicht genügend hoch ist (86%), kann bei Verringerung der Abmessungen rapide sinken. Außerdem ist der Strömungswiderstand und der spezifische Stromverbrauch hoch. Bekannt ist schließlich die Entstaubungsvorrichtung Sirokko, Modell WT-2, mit zwei Berieselungsstufen, zwei Abscheidungsfiltern, einem Wasserabscheider, einem Schlammsammler, einer Pumpe und einem Hydrozyklon.

Die Abmessungen dieser Entstaubungsvorrichtung

ίο betragen 1,5 X 0,9 X 1,4 m bei einer Leistung von ca. 170 m'/min. Es sind aufeinanderfolgend zwei Berieselungsstufen, zwei Abscheidungsfilter, ein Wasserabscheider und das Gebläse vorgesehen, was die ziemlich großen Abmessungen bedingt. Das Vorhandensein des Schlammsammler, der Pumpe und des Hydrozyklons macht zudem die Konstruktion komplizierter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entstaubungsvorrichtung zu schaffen, deren auf Gewicht und Abmessungen bezogene Leistung wesentlich verbessert ist, wobei die spezifische Wirksamkeit des Abscheidens feindispersen Staubs bei mindestens 90% liegt und die Möglichkeit der Montage in der unmittelbaren Nähe von den Staubbildungsqucl- !en gegeben ist.

Dabei wird ausgegangen von einer Entstaubungsvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse mit an dessen Eintritt angeordneten Zerstäuberdüsen und einem Gebläserad sowie einem Staubtrenner zur Ab-

jo trennung des benetzten Staubes und einem Entdrallapparat.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß der Staubtrenner in Form einer Kammer ausgeführt, die durch die Innenfläche des Gehäuses, d?s Gebläserad und den Entdrallapparat gebildet ist und zwischen der Innenfläche des Gehäuses und dem Entdrallapparakt bildet ein starr an dem Gehäuse befestigter Ring eine Schlammabscheidekammer.

Bei einer solchen Ausbildung ist der Vorgang in drei Phasen eingeteilt: Staubbenetzen, Absetzen des benetzten Staubs (Schlamms) an den Wänden der Kammer und Trennung des Schlamms vom gereinigten Luftstrom.

Durch das Benetzen der Staubteilchen werden diese in flüssige Konsistenz unter Vergrößerung der Masse gebracht. Die Abscheidung der Teilchen des feindispergierten Schlamms erfolgt unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft im Umlaufstrom.

Da die Größe der Zentrifugalkraft der Masse und

so dem Quadrant der Umlaufgeschwindigkeit der Teilchen proportional ist, verwendet man im Gebläse ein Hochdrucklaufrad mit nach vorne gebogenen Schaufeln, das am eintrittsseitigen Gehäuseende angeordnet ist und vor dem in speziellen Aussparungen die Zer-Stäuberdüsen untergebracht sind, die die Eingangsgitter beaufschlagen und das Benetzungsmedium auf das Laufrad des Gebläses sprühen.

Der Luftstrom verläßt das Zentrifugalrad drallbehaftet, d. h. mit einer Umfangskomponente, in Ra-

bo dialrichtung, wodurch sich der Schlamm an den Wänden der Kammer absetzt. Vor Austritt der Luft in die Atmosphäre wird sie in dem Entdrallapparat wieder in Axialrichtung umgelenkt.

Die Steigerung der Wirksamkeit des Staubfangens

e,5 ergibt sich aus der Verlängerung der Bewegungsstrecke der benetzten Staubteilchen zwischen dem Laufrad des Gebläses und dem Entdrallapparal. In dem hier gebildeten Ringkanal strömt die staubbela-

•i....

dene Luft drallbehaftet, d. h. sie hat außer ihrer Axialkomponente auch eine Komponente in Umfangsrichtung, wodurch die Zentrifugalkräfte auftreten.

Der an den Kammerwänden entstehende ^r> Schlammfilm bewegt sich in einer schraubenförmigen Linie stromabwärts unter der Einwirkung der Reibungskraft, die zwischen dem Film und dem Luftstrom entsteht. Der Schlammfilm, der in die Ringkammer eintritt, wo die Schlammabscheidung stattfindet, ^|0 rutscht in die Öffnungen des Gehäuses und fließt unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten. Der Schlamm und einzelne Spritzer werden auf diese Weise von der Luft getrennt und die gereinigte und getrocknete Luft wird nach Umlenkung im Entdrallapparat in die Atmosphäre entlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht einer Entstaubungsvorrichtung ²⁽¹ in der oberen Hälfte im Schnitt,

Fig. 2 die Ansicht in der Pfeilrichtung c in Fig. 1.

Die Entstaubungsvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1, einen Eingangssammler 2 mit einem Schutzgitter (nicht dargestellt), das Laufrad 3 eines Gebläses, einen Elektromotor 4, der innerhalb des Gehäuses'in einer Büchse 5 angeordnet ist, einen Entdrallapparat 6, einen Schlammscheidungsring 7, Flachstrahl-Zerstäuberdüsen 8, Wasserleitungen 9, Sonder-Rohrleitungen 10 und einen Anschlußkasten 11 ^o des Elektromotors.

Die Flachstrahl-Zerstäuberdüsen. 8 sind in Aussparungen angeordnet, die sich in den oberen Ecken des Eingangssammlers 2 vor dem Schutzgitter befinden. Der durch die Zerstäuberdüsen zugeführte feindispergierte Wasserstrom wird parallel zu den Stirnseiten der Schutzgitterrippen geführt und überdeckt die gesamte Eingangsöffnung des Sammlers.

Der Sammler 2 bewirkt einen gleichmäßigen Luiteintritt in das Gebläserad 3. Das Gehäuse 1 hat an seiner Eingangsstirnseite einen quadratischen Querschnitt, der von dem Schutzgitter überdeckt ist. Das Gitter ist in der Art von vertikalen Stahlplatten mit einer Stärke bis 3 mm hergestellt. Der Abstand zwischen den Platten beträgt 5 bis 8 mm. Das Gitter verhindert das Ansaugen großer Kohlen- und Gesteinsstücke in das Gebläse.

Das Gebläserad setzt sich aus einer Nabe 12, einer Vorderscheibe 13, einer Hinterscheibe 14 und aus Schaufeln 15 zusammen. Die Schaufeln sind nach vorne gebogen. Zur Gewährleistung ausreichender Festigkeit beträgt die Stärke der Schaufeln 2 mm. Das Rad 3 sitzt unmittelbar auf der Welle des Elektromotors 4.

Der Entdrallapparat ist an der Austrittsstirnseite des Gehäuses 1 angeordnet und in Form von profilierten Schaufeln ausgeführt, die sich auf der Umfangslinie der Innenwand des Gehäuses 1 befinden. Der Entdrallapparat ist zur Herausnahme der Umfangskomponente aus dem Luftstrom und dessen Herausleiten in die Atmosphäre in Axialrichtung vorgesehen.

Zum Abfangen des befeuchteten und dadurch schlammartigen Staubs dient die Schleuderkammer A, die begrenzt ist durch die Innenfläche 16 des Gehäuses 1, das Laufrad 3 des Gebläses und den Entdrallapparat 6, der mit einigem Abstand vom Gebläserad 3 stromabwärts angeordnet ist. An den Wänden dieser Kammer findet das Absetzen des benetzten Staubes aus dem Staub-Luftmedium statt.

Im stromabwärts vor dem Entdrallapparat 6 gelegenen Bereich der Schleuderkammer A ist durch einen Ring 7 eine Schlammabscheidekammer B gebildet. Der Ring 7 ist an dem Gehäuse starr befestigt. Im unteren Teil des Gehäuses 1 sind im Bereich der Abscheidekammer B Öffnungen 17 zum Schlammabfluß vorgesehen.

In der Büchse 5 sind Öffnungen für Wasserleitungen 9 vorhanden, die Kühlwasser für den Elektromotor 4 zu- und ableiten. An der Außenfläche des Gehäuses 1 ist der Anschlußkasten 11 des Elektromotors montiert. Der Elektromotor 4 ist in die Büchse 5 eingesetzt und hat in seiner Oberfläche Wendelnuten 18, die gemeinsam mit der Innenfläche der Büchse schraubenförmige Kanäle für den Durchlauf von Kühlwasser bilden.

Zur Sicherstellung eines langen und zuverlässigen Betriebs des Elektromotors unter Schlag- und Vibrationsbelastungen sind die Statorwicklung und teilweise auch die Montagedrähte mit einem Epoxydstoff ausgegossen. Das Kühlwasser wird mit Hilfe der Sonder-Rohrleitungen 10 zugeführt, die ihrerseits an Gummigewebeschläuche über Verbindungsarmaturen angeschlossen sind.

Am Gehäuse 1 sind auf allen vier Seiten Befestigungslappen 19 ausgebildet, was universelle Montagemöglichkeiten schafft und bei Bedarf auch erlaubt, mehrere Entstaubungsvorrichtungen zu einer Gruppe vertikal und horizontal zu verblocken.

Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird die staubbeladene Luft durch das Gitter des Sammlers 2 angesaugt und mittels der Flachstrahl-Zerstäuberdüsen 8 befeuchtet. Im befeuchteten Zustand gelangt die Luft in das Gebläserad 3, wo das weitere Benetzen des Staubs geschieht und dem Strom ein Drall erteilt wird. Das Rad 3 schleudert die Schlammtropfen und den Staub gegen die Außenwand der Kammer A.

Der Schlammfilm bewegt sich unter der Einwirkung der Reibungskraft, die zwischen diesem Film und der Strömung wirken, in einer schraubenförmigen Linie zur Austrittsstirnseite des Gehäuses i. Dabei tritt er in die Schlammabscheidekammer B ein, fließt unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten und tritt durch die Öffnungen 17 im Gehäuse aus. Der Ring 7 trennt die gereinigte Luft, die in den Entdrallapparat 6 kommt, wo sie umgelenkt und in die Atmosphäre abgeleitet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Entstaubungsvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse mit an dessen Eintritt angeordneten Zerstäuberdüsen und einem Gebläserad sowie einem Staubtrenner zur Abtrennung des benetzten Staubes und einem Entdrallapparat, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubtrenner in Form einer Kammer (A) ausgeführt ist, die durch die Innenfläche des Gehäuses (1), das Gebläserad (3) und den Entdrallapparat (6) gebildet ist und zwischen der Innenfläche des Gehäuses (1) und dem Entdrallapparat (6) eine starr an dem Gehäuse (1) befestigter Ring (7) eine Schlammabscheidekammer (B) bildet.