DE3024837C2 - Teilchenabscheider mit vertikaler Achse - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Teilchenabscheider mit vertikaler Achse, mit einem als konischer Trichter ausgebildeten, an einem unteren Ende einen Auslaß für die abgeschiedenen Teilchen aufweisenden unteren Gehäuseabschnitt, mit einem an den unteren Gehäuseabschnitt oben sich anschließenden, zylindrischen, mittleren Gehäuseabschnitt mit einem in diesen Gehäuseab schnitt tangential einmündenden Einlaß für ein die abzuscheidenden Teilchen enthaltendes Gas, mit einem oben an den mittleren Gehäuseabschnitt sich anschließenden, nach oben sich verjüngenden Gehäuseabschnitt und mit einem an der Oberseite des Teilchenabscheiders austretenden koaxialen Gasauslaßrohr.

Bei einem Teilchenabscheider dieser durch die DE-AS 12 51 139 bekanntgewordenen Art bewegt sich das über den Einlaß eintretende, mit Teilchen beladene Gas spiralförmig aufwärts, wobei es in dem kegelstumpfförmigen oberen Gehäuseabschnitt beschleunigt wird. Dabei werden die Teilchen durch die Zentrifugalkraft aus dem Gasstrom gegen die Wandung des oberen Gehäuseabschnitts gepreßt, an der sie aufsteigen. Die Teilchenkonzentration nimmt nach oben hin zu. Da bei dem in Rede stehenden Abscheider das Gasauslaßrohr bündig auf dem oberen Gehäuseabschnitt sitzt, der Übergang von diesem konist hen Gehäuseabschnitt zum Gasauslaßrohr somit kontinuierlich vor sich geht, werden die Teilchen im Bereich der Mündung des Gasauslaßrohres zumindest teilweise vom Gasstrom wieder mitgerissen und abgeführt. Damit sinkt die Leistungsfähigkeit des Teilchenabscheiders.

Eine andere Art von Teilchenabscheidern, wie sie Fig. 1 der Zeichnungen in einem Schnitt schematisch zeigt, wobei der Einlaß in den Abscheider in unmittelbarer Nähe der Decke angeordnet ist, weisen das oben angesprochene Problem nicht auf. Jedoch liegt hier der Nachteil eines hohen Druckabfalls vor, was darauf beruht, daß das z. B. mit Metallteilchen beladene Gas durch den Einlaß b tangential in den zylindrischen Abschnitt a des Abscheiders, der eine Decke c sowie ein Gasauslaßrohr d hat, mit einer Geschwindigkeit von 10—20 m/s eintritt dann umgelenkt wird und in spiralförmigen Bahnen entlang der Wände e sowie faowärts strömen muß, wobei die Teilchen gegen die Wände ausgeschleudert werden, und dann wieder innerhalb des Abwärtswirbels aufwärts zum Gasauslaß d geführt wird. Der durch den Fliehkraftabscheider verursachte Druckverlust von 10—20 m/s in einer Abscheiderstufe hängt daher hauptsächlich von dem Energieverlust ab, der durch die beiden entgegengesetzt verlaufenden Wirbel entsteht Im allgemeinen ist der Druckverlust proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit des Gases am Einlaß. Daraus folgt daß bei extremer Verminderung der Einlaßgeschwindigkeit auf eine Größenordnung von weniger als 10 m/s der Druckverlusi erheblich herabgesetzt werden kann. Auf der anderen Seite aber muß dann die Größe des Fliehkraftabscheiders entsprechend zunehmen, weshalb ein derartiges Vorgehen in der Praxis unbefriedigend ist wobei noch zu berücksichtigen ist daß häufig mehrere Abscheiderstufen hintereinandergeschaltet werden.

Durch die US-PS 39 01 799 ist ein Teilchenabscheider bekanntgeworden, der aus mehreren teleskopisch ineinandergesetzten, von unten nach oben im Durchmesser zunehmenden Gehäuseabschnitten besteht, so daß die Geschwindigkeit des in den untersten Abschnitt einströmenden Gases nach oben hin immer mehr abnimmt, was im Hinblick auf den Druckverlust zwar vorteilhaft ist, andererseits aber eine Abnahme in der durch die Zentrifugalkraft bestimmten Abscheidungsleistung bringt da an die Stelle der Zentrifugal- dann die Gravitationskraft tritt.

Gegenstand der DE-PS 8 4? 349 is,, -ine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffteilchen aus diese mitführenden Gasen. In einer Abscheidekammer mit horizontalem Strömungsweg werden die heißen, von einem ersten Einlaß kommenden Gase einem von einem zweiten Einlaß zugeführten kalten Luftstrom ausgesetzt, der entlang der Innenwand einer zylindrischen Kammer strömt, um den in der Mitte strömenden heißen Gasen eine schraubenförmige Bewegung aufzuzwingen, so daß die Feststoffteilchen unter Vermeidung einer Mischung von heißem und kaltem Gas abgeschieden werden. Somit kommt der kalte Luftstrom -'isätzlich zu dem eigentlich zu behandelnden Strömungsmittel, d. h. dem heißen Gas, zur Anwendung, so daß eine Kammer notwendig ist, die in ihrer Ausdehnung groß genug ist, um beide Strömungsmittel aufzunehmen. Damit wird die Vorrichtung im Vergleich zu einer solchen für nur ein einziges Strömungsmittel sehr voluminös.

Des weiteren sind aus der FR-PS 9 78 177 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trennung von Feststoffmischungen mittels der Dichte der verschiedenen Stoffe in einer Trennkammer mit horizontaler Achse bekanntgeworden. Die Klassierung erfolgt dadurch, daß die Mischung mit hoher Geschwindigkeit über einen Einlaß in die Trennkammer eingeführt wird. Die Produkte mit niedrigerer Dichte werden in der Mitte des Gehäuses gesammelt und wandern in dessen axialer Richtung, wobei sie durch eine Öffnung treten, um mittels einer Volute gesammelt zu werden. Die Produkte mit höherer

Dichte werden gegen die Gehäusewand geschleudert und wandern ebenfalls in der axialen Richtung, wobei sie das Gehäuse durch eine andere Öffnung verlassen. Neben der liegenden Anordnung für den Abscheider handelt es sich in diesem Fall nicht um die Abtrennung von Feststoffteilchen aus Gasen, sondern um die Trennung von Feststoffteilchen aus einer Mischung solcher Teilchen.

Zum Stand der Technik sind des weiteren noch die GB-PS 14 92 516 und die DD-PS ! 56 484 zu nennen, bei to deren Gegenständen ein Teilchenabscheider mit einer das Gasauslaßrohr umgebenden Decke und einer Auffangkammer für abgeschiedene Teilchen zur Anwendung kommen.

Mit Blick auf den geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Teilchenabscheider der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß bei kostengünstiger Ausgestaltung des Teilchenabscheiders dessen Leistungsfähigkeit gesteigert werden Kann, ohne daß diese Steigerung Druck-Verluste und eine Größen?unahme des Abscheiders erfordert

Diese Aufgabe wird bei einem Teilchenabscheider der eingangs angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß der Teilchenabscheider an seiner Oberseite von einer das Gasauslaßrohr umschließenden Decke abgeschlossen ist, daß an den oberen Gehäuseabschnitt in tangentialer Richtung zu diesem angeordnete sowie über Öffnungen mit diesem Gehäuseabschnitt verbundene Auffangkammern für abgeschiedene Teilchen anschließen und daß sich das Gasauslaßrohr in den oberen Gehäuseabschnitt bis zum unteren Öffnungsrand der Auffangkammern erstreckt.

Durch diese Ausgestaltung werden die an der Innenwand des oberen Gehäuseabschnitts abgeschiedenen und aufsteigenden Teilchen in Auffangkammern eindeutig gesammelt, so daß also von der durch das Auslaßrohr austretenden Gasströmung nicht mitgerissen werden können. Durch eine einfache, kostengünstige Ausbildung kann se nit der Abscheidewirkungsgrad beträchtlieh erhöht werden.

In bevorzugter Weise wird der Abstand zwischen dem Gaseinlaß und der Decke größer als ein Viertel des Innendurchmessers des mittleren Gehäuseabschnitts gewählt.

Der Erfirdungsgegenstand wird u.iter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Längsschnitt durch einen bekannten, bereits besprochenen Fliehkraftabscheider;

F i g. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ar'sführungsform eines Fliehkraftabscheiders gemäß der Erfindung.

F i g. 3 den Schnitt nach der Linie 111- III in der F i g. 2; F i g. 4 den Schniu nach der Linie IV-IV in der F i g. 2;

Fig. 5 ein Blockbild einer Zement-Kalziniervorrichtung mit Abscheidern gemäß der Erfindung;

F i g. 6 und 7 weitere Beispiele von Kalziniervorrichtungen mit Abscheidern gemäß der Erfindung.

Der Fliehkraftabscheider nach den Fig.2—4 weist einen unteren Gehäuseabschnitt 1, einen mittleren Gehäuseabschnitt 2 und einen oberen Gehäuseabschnitt 3 auf. Der untere Gehäuseabschnitt 1 ist als konischer Trichter ausgebildet und hat an seinem unteren Ende einen Auslaß, der mit einer Austragschurre bzw. ^leitung 4 mit einem Absperrorgan 9 verbunden ist. Der mittlere Gehäuseabschni'f 2, der sich oben an den unteren Gehäuseabschnitt 1 anschließt, hat die Form eines Zylinders. Eine Einlaßleitung 5 ist mit dem mittleren Gehäuseabschnitt 2 tangential oder evolventenartig verbunden, so daß das teilehenbeladene Gas zu einer Wirbelbewegung gezwungen wird. Der obere Gehäuseabschnitt 3, der sich oben an den mittleren Gehäuseabschnitt 2 anschließt, ist kegelstumpfförmig ausgebildet Der Abstand bzw. die Höhe zwischen dem Einlaß 5 und einer Decke 7 des oberen Gehäuseabschnitts 3 ist größer als ein Viertel des inneren Durchmessers des mittleren zylindrischen Gehäuseabschnitts 2. Ein Gasauslaßrohr 6 erstreckt sich koaxial durch die Decke 7. Soweit der Querschnitt des oberen Gehäuseabschnitts kreisförmig ist, kann dieser Gehäuseabschnitt als Zylinder mit einem Kegelstumpf ausgebildet sein. Obere Teilchenauffangkammem 8 erstrecken sich in tangentialer Richtung vom oberen Gehäuseabschnitt 3 nach außen, grenzen an die Decke 7 an und sind mit dem oberen Gehäuseabschnitt 3 in dessen Seitenwandungen verbunden. Die in den oberen Auffangkammern 8 gesammelten Teilchen v/erden über Austragleitupfen 10 abgeführt, von denen jede ein Absperrorgan Ils.· ithält. Diese Teilchen werden in die Einlaßleitung 5 über eine Teilchenzuführleitung 12 mit einem Absperrorgan 13 eingegeben. Die mit ausgezogenen Linien dargestellten Pfeile G geben die Gasströme an, während die gestrichelten Pfeile to die Teilchenströme (Rohmaterial) angeben.

Dieser Teilchenabscheider arbeitet in der folgenden Weise. Wenn das teilehenbeladene Gas über den Einlaß 5 in den mittleren Gehäuseabschnitt 2 eintritt, beginnt eine Bev/egung entlang einer spiralförmigen Bahn, wie dies in den F i g. 2 und 4 dargestellt ist. Ein Teil des Gases mit den Teilchen bewegt sich entlang der Innenwandung des oberen Gehäuseabschnitts 3 nach oben und bildet einen freien Wirbel, so daß die Teilchen gegen die Innenwandung des oberen Gehäuseabschnitts 3 aufgrund ihrer Trägheit und der auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte geschleudert werden. Während das von Teilchen befreite Gas in das GasauslaßroHr 6 strömt, fallen die abgeschiedenen Teilchen in den unteren Gehäuseabschnitt 1 und werden über die Austragleitung 4 abgezogen.

Die Teilchen, die sich immer noch in dem im oberen Gehäuseabschnitt wirbelnden Gas befinden, werden aufgrund der Fliehkraft in die Auffangkammem 8 geschleudert und über die Leitungen 10 der Aust-agleitung 4 zugeführt.

Beispiele für Anwendungen des Teilchenabscheiders gemäß den F i g. 2 bis 4 werden in Verbindung mit einem Zement-Kalzinierungsverfahren beschrieben.

In dem Verfahren nach F i g. 5 werden fünf Teilchenabscheider A. B. C, i'und Ein einem fünfstufigen Hängevorwärmersystem verwendet, in dem Zementrohma terial durch die Abgase aus einem Drehrohrofen vorgewärmt wird. Die Anzahl der Vonvärmer kann je nach Bedarf erhöht oder verringert werden. Die heißen Abgase aus dem Drehrohrofen 14 strömen durch die Hängevorwärmer in dtr Reihenfolge E, D, C, B und A und werden vom obersten Vorwärmer A über das Gebläse 18 abgegeben. Di Rohmaterialteilchen werden zunächst in eine Leitung zwischen den Vorwärmern A und B eingegeben. Die in den oberen und unteren Auffangkammern des Vorwärmers A gesammelten Teilchen werden in eine Leitung zwischen den Vorwärmern B und C eingegeben. In ähnlicher Weise werden die Teilchen den übrigen Vorwärmern zugeführt und schließlich an den Drehrohrofen 14 vom untersten Vorwärmer E abgegeben. Die Teilchen werden kalziniert, und der Klinker wird in einem Klinkerkühler 15 gekühlt.

Bei dem Verfahren nach F i g. 6 werden Abscheider A bis E in einem Hängevorwärmersystem verwendet, in dem ein Kalzinierofen 16 mit einem Brenner 17 zwischen dem Drehrohrofen und der untersten Stufe £angeordnet ist. Die Arbeitsweise beim Verfahren nach F i g. 6 ist im wesentlichen gleich der nach F i g. 5 mit der Ausnahme, daß ein Teil der vorgewärmten Luft aus dem Kühler 15, die Abgase aus dem Drehrohrofen 14, ein Teil des dem Brenner 17 zugeführten Brennstoffes und das vorgewärmte Rohmaterial aus der vierten Stufe D in den Ofen 16 eingeleitet und dann der letzten Stufe E zugeführt werden, wo die Abgase an die vierte Stufe D abgegeben werden, während das vorgewärmte Rohmaterial dem Drehrohrofen 14 zugeleitet wird.

Bei dem Verfahren nach F i g. 7 fehlt der Ofen 16 und es ist statt dessen der Brenner 17 an der letzten Stufe E zur Zuführung von Brennstoff befestigt. Daher arbeitet die letzte Stufe £ nicht nur als Teilchenabscheider sondern auch als Kalzinierofen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !.Teilchenabscheider mit vertikaler Achse, mit einem als konischer Trichter ausgebildeten, an seinem unteren Ende einen Auslaß für die abgeschiedenen Teilchen aufweisenden unteren Gehäuseabschnitt, mit einem an den unteren Gehäuseabschnitt oben sich anschließenden, zylindrischen, mittleren Gehäuseabschnitt mit einem in diesen Gehäuseabschnitt tangential einmündenden Einlaß für ein die abzuscheidenden Teilchen enthaltendes Gas, mit einem oben an den mittleren Gehäuseabschnitt sich anschließenden, nach oben sich verjüngenden Gehäuseabschnitt und mit einem an der Oberseite des Teilchenabscheiders austretenden koaxialen Gasauslaßrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenabscheider an seiner Oberseite von einer das Gasauslaßrohr (6) umschließenden Decke (7) abgeschlossen ist, daß an den oberen Gehäuseabschnitt (3) ki \angentialer Richtung zu diesem angeöFuuctc 5GwIc UljcF v^uiiüugcn Hist uicScIü vjciläüSc- abschnitt (3) verbundene Auffangkammern (8) für abgeschiedene Teilchen anschließen und daß sich das Gasauslaßrohr (6) in den oberen Gehäuseabschnitt bis zum unteren Öffnungsrand der Auffangkammern (8) erstreckt
2. 2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Gaseinlaß (5) und der Decke (7) größer als ein Viertel des Innendurchmessers des mittleren Gehäuseabschnitts Q)ist