DE3009215C2

DE3009215C2 - Multi-cyclone dedusting device for flue gases

Info

Publication number: DE3009215C2
Application number: DE19803009215
Authority: DE
Inventors: Karl-Wilhelm 5080 Bergisch Gladbach Prochnow; Karl-Ludwig 5204 Lohmar Stürmer
Original assignee: FRIEDRICH WILHELM DOERRENBERG WIRTSCHAFTLICHE VERBRENNUNGS-TECHNIK 5063 OVERATH-UNTERESCHBACH DE
Current assignee: FRIEDRICH WILHELM DOERRENBERG WIRTSCHAFTLICHE VERBRENNUNGS-TECHNIK 5063 OVERATH-UNTERESCHBACH DE
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1986-08-28
Also published as: DE3009215A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Multizyklon-Entstaubungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a multi-cyclone dedusting device according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Multizyklon-Entstaubungsvorrichtung dieser Art (FR-OS 20 66 395) sind die Einlasse mehrerer Zyklonzellen an eine gemeinsame Rohgaskammer angeschlossen, in der ein Wärmetauscher angeordnet ist. In dem Wärmetauscher wird Wärme von dem Rohgas an Wasser abgegeben, welches anschließend in erwärmtem Zustand in die Zyklonzellen injiziert wird, um den Staub zu binden und das Gas von toxischen und schädlichen Bestandteilen zu reinigen. Das Wasser wird wieder aufgefangen und rückgeführt, während das Reingas die Zyklonzellen verläßt und aus diesen einzeln abgeführt wird. In der Rohgaskammer ist ein Wärmetauscher angeordnet, in dem das einzuspritzende Wasser durch die im Rohgas enthaltene Wärmeenergie aufgewärmt wird.In a known multi-cyclone dedusting device of this type (FR-OS 20 66 395) are the inlets of several cyclone cells to a common raw gas chamber connected, in which a heat exchanger is arranged. In the heat exchanger, heat is removed from the Raw gas released into water, which is then injected into the cyclone cells in a heated state, to bind the dust and to purify the gas from toxic and harmful components. The water will Catched again and returned, while the clean gas leaves the cyclone cells and discharged from them individually will. A heat exchanger is arranged in the raw gas chamber, in which the water to be injected is warmed up by the thermal energy contained in the raw gas.

Bekannt sind ferner Multizyklon-Entstaubungsvorrichtungen, bei denen mehrere Zyklonzellen an eine gemeinsame Rohgaskammer und an eine gemeinsame Reingaskammer angeschlossen sind. Die Zyklonzellen sind als Wärmetauscher ausgebildet und an ihnen strömt außen ein zu erwärmendes Medium entlang, das dem Gas während des Entstaubungsvorgangs Wärme entzieht (DE-PS 9 30 147, DE-GM 19 28 838).Also known are multi-cyclone dedusting devices in which several cyclone cells are connected to a common Raw gas chamber and are connected to a common clean gas chamber. The cyclone cells are designed as heat exchangers and a medium to be heated flows along them on the outside, the removes heat from the gas during the dedusting process (DE-PS 9 30 147, DE-GM 19 28 838).

Schließlich ist es bekannt, den Gasweg durch einen Staubabscheider mittels Umgehungsleitungen zu blokkieren (DE-PS 9 72 656, DE-PS 12 50 954). Wenn der Gasweg durch die Umgehungsleitung geöffnet ist, wird der Weg durch einen Vorabscheider abgesperrt and das Gas lediglich durch einen Nachabscheider oder direkt zum Auslaß geleitet Bei nicht genügend warmem Rohjgas werden dadurch Taupunktunterschreitungen vermieden. Finally, it is known to block the gas path through a dust separator by means of bypass lines (DE-PS 9 72 656, DE-PS 12 50 954). When the gas path is opened through the bypass line, will the path is blocked by a pre-separator and the gas is only passed through a post-separator or directly directed to the outlet if the raw gas is not warm enough this avoids falling below the dew point.

Die Rauchgastemperatur muß sich innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs bewegen. Unterhalb einer bestimmten Mindesttemperatur entstehen Teerablagerungen im Entstauber bzw. im Schornstein und oberhalb einer oberen Grenztemperatur entstehen Zerstörungen am Schornsteinkörper. Wenn mit zu hohen Temperaturen gearbeitet wird, müssen außerdem die mit dem Gas in Berührung kommenden Bauteile eine entsprechende Temperaturfestigkeit erhalten, was höhere Kosten verursacht Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Rauchgase weitvolle Wärmeenergie mitführen, die ungenutzt verlorengehtThe flue gas temperature must be within a certain temperature range. Below At a certain minimum temperature, tar deposits arise in the dust extractor or in the chimney and Above an upper limit temperature, damage occurs to the chimney body. If too high Temperatures is worked, the components that come into contact with the gas must also have a obtain the appropriate temperature resistance, which causes higher costs. Furthermore, it must be taken into account that the flue gases carry extensive thermal energy that is lost unused

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine MuI-tizyklon-Entstaubungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der eine bessere Ausnutzung der Wärmeenergie des Gases erfolgt The invention is based on the object of a multi-cyclone dedusting device to create according to the preamble of claim 1, in which a better utilization of the thermal energy of the gas takes place

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Multizyklon-Entstaubungsvcrrichtung entzieht das Wärmeübertragungsmedium Wärme zunächst aus dem Reingas, das eine niedrigere Temperatur hat als das Rohgas. Das bereits vorgewärmte Wärmeübertragungsmedium strömt dann durch den Wärmeaustauscher der Rohgaskammer und wird von diesem weiter aufgeheizt. Durch dicVorheizung wird vermieden, daß dem Rohgas zuviel Wärme entzogen wird, was zu Kondensationserscheinungen in den Zyklonzellen führen könnte. Kondensatbildung in den Zyklonzellen setzt deren Wirksamkeit herab. Das Wärmeübertragungsmedium nimmt zunächst einen Teil der Wärme des Reingases auf, das die Zyklone bereits verlassen hat, und wird erst anschließend im Wärmeaustauscher der Rohgaskammer auf die Endtemperatur aufgeheizt. Dadurch wird nicht nur eine hohe Wärmcaufladung des Wärmeübertragungsmediums erzielt, sondern es wird insbesondere auch eine zu starke Abkühlung des Rohgases mit der Folge von Kondensatbildung an den Zyklonzellen vermieden.
Zur Ermöglichung der Ein- und Ausschaltung eines Wärmeaustauschers ist zweckmäßigerweise der Weg des Gases durch den Wärmeaustauscher unter Einschaltung eines Umgehungskanals blockierbar. Wenn der Wärmeaustauscher abgeschaltet ist, bedeutet dies also, daß das heiße Gas den Weg durch den Umgehungskanal, und nicht durch den Wärmeaustauscher hindurch, nimmt.This object is achieved according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1.
In the case of the multicyclone dedusting device according to the invention, the heat transfer medium first extracts heat from the clean gas, which has a lower temperature than the raw gas. The already preheated heat transfer medium then flows through the heat exchanger of the raw gas chamber and is further heated by this. Preheating prevents too much heat from being extracted from the raw gas, which could lead to condensation in the cyclone cells. The formation of condensation in the cyclone cells reduces their effectiveness. The heat transfer medium initially absorbs part of the heat of the clean gas that has already left the cyclones and is only then heated to the final temperature in the heat exchanger of the raw gas chamber. This not only achieves a high level of heat charging of the heat transfer medium, but in particular also avoids excessive cooling of the raw gas with the consequence of condensate formation on the cyclone cells.
In order to enable a heat exchanger to be switched on and off, the path of the gas through the heat exchanger can expediently be blocked with the inclusion of a bypass channel. When the heat exchanger is switched off, this means that the hot gas is making its way through the bypass channel and not through the heat exchanger.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wärmeaustauscher nur einen Teil des Volumens der Rohgaskammer bzw. der Reingaskammer einnimmt und durch eine undurchlässige Wand begrenzt ist, die an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen geöffnet ist. Der Umgehungskanal wird hierbei durch das nicht von dem Wärmeaustauscher eingenommene Volumen der jeweiligen Kammer gebildet.In an advantageous development of the invention it is provided that the heat exchanger only part of the Occupies the volume of the raw gas chamber or the clean gas chamber and is limited by an impermeable wall which is open at two spaced apart locations. The bypass channel will formed here by the volume of the respective chamber not occupied by the heat exchanger.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist nun vorgesehen, daß die Rohgaskammer und die Reingaskammer zu einer separaten Baugruppe zusammengefaßt sind und an ihren Seitenwänden ΟΓΓηιιη-According to an advantageous development of the invention it is now provided that the raw gas chamber and the clean gas chamber are combined into a separate assembly are and on their side walls ΟΓΓηιιη-

gen für den Anschluß der Rohgaseinlässe bzw. der Reingasleitungen der Zyklonzellen aufweisen. Die Anschlußöffnungen der die Rohgaskammer und die Reingaskammer umfassenden Baugruppe befinden sich also an den Seitenwänden, so daß Rauchgas von der Rohgaskammer horizontal in die jeweilige Zyklonzelle einströmen kann. Die Anordnung der Zyklonzellen erfolgt also .sternförmig um die die beiden Kammern sowie mindestens einen Wärmeaustauscher enthaltende Baugruppe herum.have gene for connecting the raw gas inlets or the clean gas lines of the cyclone cells. The connection openings the assembly comprising the raw gas chamber and the clean gas chamber are therefore located on the Side walls, so that flue gas from the raw gas chamber flows horizontally into the respective cyclone cell can. The cyclone cells are arranged in a star shape around the two chambers and at least an assembly containing a heat exchanger.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert Es zeigtThe following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the figures It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht der Multizyklon-Entstaubungsvorrichtung, F i g. 1 is a side view of the multi-cyclone dedusting device,

F i g. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1,F i g. 2 shows a horizontal section along the line H-II of Fig. 1,

F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch die die Wärmeaustauscher enthaltenden Kammern bei einer geringfügig modifizierten Ausführungsform,F i g. 3 shows a vertical section through the chambers containing the heat exchangers at a slightly modified embodiment,

F i g. 4 einen Schnitt durch die Rohgaskammer entlang der Linie IV-IV der F i g. 3 und
i F i g. 5 einen Schnitt durch die Reingaskammer entlang der Linie V-V von F i g. 3.F i g. 4 shows a section through the raw gas chamber along the line IV-IV in FIG. 3 and
i F i g. 5 shows a section through the clean gas chamber along the line VV of FIG. 3.

Die dargestellte Entstaubungsvorrichtung weist sechs Zyklonzellen 10 auf, von denen in F i g. 1 nur eine dargestellt ist. Jede Zyklonzelle besteht aus einem zylindrischen Zyklongehäuse 11, unter dem ein Staubauffangbehälter 12 angeordnet ist. Am oberen Ende des Zyklongehäuses 11 befindet sich ein in Draufsicht schnekkenförmiger Einlaß 13, durch den das Rohgas tangential in das Zyklongehäuse 11 einströmt. Das Reingas verlaßt das Zyklongehäuse 11 durch ein Tauchrohr 14, das durch den schneckenförmigen Einlaß 13 hindurch aus dem Zyklongehäuse 11 herausführt und über ein Rohr oder einen flexiblen Schlauch 15 mit einer Reingaskammer 16 verbunden ist. Die Reingaskammer 16 ist zylindrisch ausgebildet und unmittelbar auf der Oberwand einer Rohgaskammer 17 angeordnet. Die Rohgaskammer 17 ist im Grundriß quadratisch, wobei an drei Seiten des Quadrates rechteckige Ansätze 17' angesetzt sind. Die vierte Seitenwand weist einen Stutzen 19 auf, der mit einem Rauchgasrohr 18 verbunden ist, durch das das von dem Kessel kommende Rauchgas der Rohgaskammer 17 zugeführt wird. Die Seitenwände der Rohgaskammer 17. d. h. die Wände der Ansätze 17', weisen öffnungen zum Anschluß der Zykloneiniässe 13 auf. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an jede öffnung ein Zykloneinlaß angeschlossen. Die Anschlüsse müssen jedoch nicht alle benutzt sein. Sie können mit Verschlüssen versehen sein, die manuell oder elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch abgesperrt und geöffnet werden können.The illustrated dedusting device has six cyclone cells 10, of which in FIG. 1 only one shown is. Each cyclone cell consists of a cylindrical cyclone housing 11, under which a dust container 12 is arranged. At the upper end of the cyclone housing 11 there is a helical shape in plan view Inlet 13 through which the raw gas flows tangentially into the cyclone housing 11. Leaving the clean gas the cyclone housing 11 by a dip tube 14, which through the helical inlet 13 through the cyclone housing 11 leads out and via a pipe or flexible hose 15 with a clean gas chamber 16 is connected. The clean gas chamber 16 is cylindrical and is located directly on the top wall a raw gas chamber 17 is arranged. The raw gas chamber 17 is square in plan, with three sides of the square rectangular lugs 17 'are attached. The fourth side wall has a connecting piece 19 which is connected to a flue gas pipe 18 through which the flue gas coming from the boiler of the raw gas chamber 17 is fed. The side walls of the raw gas chamber 17. d. H. the walls of the lugs 17 'have Openings for connecting the cyclone inlets 13. In the case of the FIG. 2 illustrated embodiment is on each opening is connected to a cyclone inlet. However, the connections do not all have to be used. You can be provided with locks that are locked manually or electromechanically, hydraulically or pneumatically and can be opened.

Das Rauchgas strömt über die Leitung 18 ii. die Rohgaskammer 17, von wo es sich auf die Einlasse 13 der Zyklo.izellen 10 verteilt. In den Zyklonzellen werden durch Zentrifugalkräfte die Feststoffpartikel ausgeschieden und in den Staubbehältern 12 gesammelt. Das Reingas verläßt die Zyklonzellen 10 durch das Tauchrohr 14 und gelangt über Rohre i5 in die Reingaskammer 16. Die Reingaskammer 16 weist an ihrer zylindrischen Außenwand zahlreiche Anschlußstutzen 20 für jeweils eine Leitung 15 auf. Die untere Stirnseite der Reingaskammer 16 ist durch die Oberseite der Rohgaskammer 17 verschlossen, während die obere Stirnseite der Reingaskammer 16 mit einem Gebläse 21 verbunden ist, das durch einen Motor 22 angetrieben wird und mit einer zu dem Schornstein führenden Auslaßleitung 23 verbunden ist Das Gebläse 21 weist also einen axialen Einlaß und einen radialen Auslaß auf. Der Auslaß kann in der horizontalen Ebene geschwenkt werden, damit seine Lage den jeweiligen Einbauverhältnissen des Auslaßrohres 23 angepaßt werden kann.The flue gas flows through line 18 ii. the raw gas chamber 17, from where it is distributed to the inlets 13 of the cyclo.icells 10. Be in the cyclone cells the solid particles separated out by centrifugal forces and collected in the dust containers 12. That Clean gas leaves the cyclone cells 10 through the immersion tube 14 and enters the clean gas chamber via tubes i5 16. The clean gas chamber 16 has numerous connecting pieces 20 for on its cylindrical outer wall one line 15 each. The lower end of the clean gas chamber 16 is through the top of the raw gas chamber 17 closed, while the upper end face of the clean gas chamber 16 is connected to a fan 21 which is driven by a motor 22 and having an exhaust pipe leading to the chimney 23 is connected. The fan 21 thus has an axial inlet and a radial outlet. The outlet can be swiveled in the horizontal plane, so that its position the respective installation conditions of the outlet pipe 23 can be adjusted.

Die aus den Kammern 15 und 17 bestehende Baugruppe ruht auf Stützen 24, die in der Höhe verstellt werden können.The assembly consisting of chambers 15 and 17 rests on supports 24, which can be adjusted in height.

Im Innern der Rohgaskammer 17 ist ein Wärmeaustauscher 27 angeordnet der aus zahlreichen parallelen Rohren 28 besteht, die eine gemeinsame Einlaßkammer 29 und eine gemeinsame Auslaßkammer 30 aufweisen. Die Einlaßkammer 29 ist an einen Einlaßstutzen 31 und die Auslaßkammer 30 an einen Auslaßstutzen 32 angeschlossen. Die Rohre 38 bestehen aus gut wärmeleitendem Metall und sind zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche mit Lamellen 33 versehen. Der Wärmeaustauscher 27 ist durch vertikale Seitenwände 34 begrenzt. Die Wände 34 befinden sich im Abstand von den Seitenwänden der Rohgaskammer 17. Ferner befindet sich ein freier Raum oberhalb des Wärmeaustauschers 27.Inside the raw gas chamber 17 is a heat exchanger 27 which consists of numerous parallel tubes 28 which share a common inlet chamber 29 and a common outlet chamber 30. The inlet chamber 29 is connected to an inlet port 31 and the outlet chamber 30 is connected to an outlet port 32. The tubes 38 are made of good thermal conductivity Metal and are provided with fins 33 to enlarge the heat exchange surface. The heat exchanger 27 is delimited by vertical side walls 34. The walls 34 are spaced from the side walls the raw gas chamber 17. Furthermore, there is a free space above the heat exchanger 27.

Von der Rauchgasleitung 18 führt, wie F i g. 3 zeigt, eine Leitung 35 zu einer Öffnung 36, die sich unterhalb des Wärmeaustauschers 27 in der Bodenwand der Rohgaskammer 17 befindet. Durch eine verstellbare Klappe 37 kann das Rauchgas entweder durch die Öffnung 38 in der Seitenwand der Rohgaskammer oder durch die öffnung 36 in dtr Bodenwand der Rohgaskammer geleitet werden. Wird das Gas durch die seitliche öffnung 38 geleitet dann wird es durch die Wand 34 von den Rohren des Wärmetauschers ferngehalten, so daß es über den Wärmeaustauscher 27 hinweg und seitlich an diesem vorbei in die Einlasse 13 der verschiedenen Zyklonzellen 10 strömt. Befindet sich die Klappe 37 dagegen in einer Stellung, in der das Rauchgas in die Bodenöffnung 36 geleitet wird, dann strömt das heiße Rauchgas an den Rohren 28 des Wärmetauschers 27 entlang, um das in den Rohren befindliche Wasser zu erwärmen.From the flue gas line 18, as shown in FIG. 3 shows a line 35 to an opening 36, which is located below the heat exchanger 27 in the bottom wall of the raw gas chamber 17 is located. By means of an adjustable flap 37, the flue gas can either pass through the opening 38 in the side wall of the raw gas chamber or through the opening 36 in the bottom wall of the raw gas chamber will. If the gas is passed through the lateral opening 38, then it is removed from the tubes through the wall 34 of the heat exchanger kept away, so that it over the heat exchanger 27 and laterally on this flows past into the inlets 13 of the various cyclone cells 10. On the other hand, if the flap 37 is in a position in which the flue gas is passed into the bottom opening 36, then the hot flue gas flows to the Pipes 28 of the heat exchanger 27 along in order to heat the water located in the pipes.

Die Reingaskammer 16, die in F i g. 5 im Horizontalschnitt dargestellt ist, befindet sich, wie F i g. 3 zeigt, über der Rohgaskammer 17. Die Reingaskammer 16 enthält ebenfalls einen Wärmeaustauscher 26. Dieser weist zahlreiche Rohre 37' auf, die ebenfalls zur Verbesserung des Wärmeaustausches mit Lamellen 33 versehen sind. Die Rohre 37' liegen im vorliegenden Fall horizontal und sind von einem Zylinder 38' umgeben, der koaxial im Innern der Reingaskammer 16 angeordnet ist und einen Abstand von deren Wand hat. Die Rohre 37' ruhen auf einer Bodenplatte 39, die einen Abstand von einem Bodenblech 40 der Reingaskammer 16 hat. Der zwischen den Platten 39 und dem Bodenblech 40 gebildete Kanal ist durch eine Klappe 41 wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Verschließt die Klappe 41 den Kanal, dann strömt das in die Einlaßstutzen 20 eingeführte Reingas durch eine Öffnung 41' in der Bodenplatte 39 hindurch zwischen die Rohre 37' des Wärmeaustauschers 26 und verläßt den Wärmeaustauscher 26 durch eine öffnung 42 in der Seitenwand. Von dort strömt das Reingas in den Schornstein.The clean gas chamber 16, which is shown in FIG. 5 in horizontal section is located, as shown in FIG. 3 shows the clean gas chamber 16 above the raw gas chamber 17 also contains a heat exchanger 26. This has numerous tubes 37 ', which are also used for improvement of the heat exchange are provided with fins 33. The tubes 37 'are in the present case horizontally and are surrounded by a cylinder 38 'which is arranged coaxially inside the clean gas chamber 16 and is at a distance from its wall. The tubes 37 'rest on a base plate 39, the one Distance from a floor panel 40 of the clean gas chamber 16 has. The one between the plates 39 and the floor panel The channel formed 40 can optionally be opened or closed by a flap 41. Close the flap 41 the channel, then the clean gas introduced into the inlet port 20 flows through an opening 41 'in the base plate 39 through between the tubes 37 'of the heat exchanger 26 and leaves the heat exchanger 26 through an opening 42 in the side wall. From there, the clean gas flows into the chimney.

Die beiden Wärmeaustaucher 26 und 27 werden beispielsweise von Wasser durchströmt und ihre Kreise können hintereinander geschaltet sein, so daß das Wasser stufenweise zuerst in der Reingaskammer 16 und dann in der Rohgaskammer 17 aufgeheizt wird. In Abhängigkeit von der Temperatur des die Reingaskammer 16 verlassenden Reingases können die Klappen 37 und 41 gesteuert werden.The two heat exchangers 26 and 27 are traversed by water, for example, and their circles can be connected in series so that the water gradually enters the clean gas chamber 16 and first is then heated in the raw gas chamber 17. Depending on the temperature of the clean gas chamber 16 leaving clean gas, the flaps 37 and 41 can be controlled.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Multi-cyclone dust collector for Flue gases, with several cyclone cells, whose inlets are connected to a common raw gas chamber are, and with at least one arranged in the raw gas chamber first heat exchanger for dissipating part of the thermal energy of the gas to a heat transfer medium, characterized in that a common Clean gas chamber (16) is provided, which is combined with the raw gas chamber (17) to form an assembly is that a second heat exchanger (26) is arranged in the clean gas chamber (16), and that the two heat exchangers (26; 27) are connected in series in such a way that the heat transfer medium flows through first the second and then the first heat exchanger

2. Multi-cyclone dedusting device according to claim 1, characterized in that the path of the gas through the heat exchanger (26; 27) with the inclusion of a bypass channel depending on can be blocked by the gas temperature.

3. Multi-cyclone dedusting device according to claim 1 or 2, characterized in that each Heat exchanger (26; 27) only part of the volume of the raw gas chamber (17) or the clean gas chamber (16) occupies and is bounded by an impermeable wall that is attached to two at a distance from each other is open.

4. Multi-cyclone dedusting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the raw gas chamber (17) and the clean gas chamber (16) have openings for the connection on their side walls the raw gas inlets (13) or the clean gas outlets of the cyclone cells (10).