DE3333172C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeits­ tropfen oder feinkörnigen Feststoffen aus einem Gasstrom, nach dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Zunächst bedürfen allgemein die Ausdrücke Wellenberg und Wellental bei ei­ ner Abscheiderplatte einer Vorrichtung der zuvor erläuterten Art der nähe­ ren Erklärung. Diese Ausdrücke sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung sehr allgemein gebraucht, umfassen nämlich sowohl sinusförmige als auch trapezförmige als auch zickzackförmige Wellen. Dabei ergibt es sich tech­ nisch von selbst, daß ein Wellenberg auf einer Seite einer Abscheiderplat­ te auf der anderen Seite derselben Abscheiderplatte ein Wellental ist und umgekehrt. Die Hauptphasentrennkammer ist dabei gleichsam "außen", nämlich auf der Kuppe des Wellenberges angeordnet, wobei das Gegenteil davon eine "innen", also in der Sohle eines Wellentales angeordnete Hauptphasentrenn­ kammer wäre. Im übrigen gelten die nachstehenden Ausführungen zwar in erster Linie für eine Vorrichtung mit Abscheiderplatten mit jeweils nur einem Wellenberg, sind aber nicht auf eine solche Vorrichtung beschränkt, nämlich in entsprechender, angepaßter Weise auch auf Vorrichtungen mit Ab­ scheiderplatten anwendbar, die jeweils mehrere Wellenberge aufweisen. Schließlich bedarf noch die Tatsache der Erwähnung, daß der Einströmab­ schnitt und/oder der Ausströmabschnitt vielfach gerade mit einem Wellen­ tal zusammenfallen, insbesondere bei einer Vorrichtung mit Abscheiderplat­ ten, die jeweils nur einen Wellenberg aufweisen.

Bei der bekannten Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen oder feinkörnigen Feststoffen aus einem Gasstrom, von der die Erfindung aus­ geht (DE-OS 21 46 205), weisen die parallel zueinander angeordneten Ab­ scheiderplatten jeweils nur einen mittigen Wellenberg auf, so daß die Vorrichtung insgesamt eine geringe Durchströmtiefe hat. Die Abscheider­ platten weisen jeweils eine Hauptphasentrennkammer und eine Auffangkammer auf. Die Hauptphasentrennkammer ist nahe dem Einströmabschnitt, nämlich im einströmseitigen Prallwandabschnitt, angeordnet, entgegen der Strömungs­ richtung des Gases geöffnet und "außen" ausgebildet. Die Auffangkammer ist in Strömungsrichtung des Gases gesehen hinter dem Wellenberg, also mit erheblichem Abstand hinter der Hauptphasentrennkammer angeordnet, eben­ falls entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnet, jedoch "innen" ausgebildet. Das einströmseitige Ende einer jeden Abscheiderplatte ist U-förmig nach "innen" - mit der Öffnung des "U" in Strömungsrichtung des Gases - gebogen und bildet eine venturiförmige Einströmdüse.

Die geringe Durchströmtiefe der bekannten Vorrichtung sollte normalerwei­ se zu einem geringen Druckverlust bzw. Energieverlust des strömenden Ga­ ses führen. Das ist hier aber nicht der Fall, da der wirksame Strömungs­ querschnitt des Gases im Einströmbereich gleich zweifach, nämlich durch die Einströmdüse und durch die Hauptphasentrennkammer verringert wird. Diese Einengung wird aber bei der geringen Durchströmtiefe als notwendig erachtet, um wenigstens einen einigermaßen brauchbaren Abscheidegrad ins­ besondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu erzielen, indem die Flüssigkeitstropfen gewissermaßen durch die Einströmdüse in die Haupt­ phasentrennkammer "hineingeschossen" werden. Außerdem bewirkt die in Strömungsrichtung gesehen mit Abstand hinter der Hauptphasentrennkammer ausgebildete, ebenfalls in den Strömungskanal hineinragende Auffangkammer einen erneuten Druck- bzw. Energieverlust.

Bei einer weiteren bekannten, einstufigen Vorrichtung der in Rede stehen­ den Art (DE-AS 21 48 079) ist an parallel zueinander verlaufenden, wellen­ förmig ausgebildeten Abscheiderplatten jeweils eine entgegen der Strö­ mungsrichtung des Gases geöffnete Hauptphasentrennkammer auf einem Wel­ lenberg "außen" ausgebildet. Eine Auffangkammer ist vorgesehen und eben­ falls auf einem Wellenberg "außen" angeordnet und nach außen in Strömungs­ richtung des Gases geöffnet.

Weiter sind einstufige (DE-GM 82 18 913) und mehrstufige (DE-OS 27 26 524) Vorrichtungen zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem gasförmigen Medium bekannt, bei denen einer auf einem Wellenberg "außen" ausgebildeten Hauptphasentrennkammer gegenüber an derselben Abscheiderplatte innen eine entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnete Auffangkammer angeord­ net ist. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt im Bereich zwischen der Hauptphasentrennkammer einer Abscheiderplatte und der exakt gegenüberste­ henden Auffangkammer der benachbarten Abscheiderplatte erheblich einge­ schränkt, so daß der Druckverlust bzw. Energieverlust des strömenden Ga­ ses ziemlich groß ist.

Schließlich ist es bekannt (DE-OS 24 39 614), bei einer mehrstufigen Vor­ richtung auf den Wellenbergen jeweils außen angeordnete Hauptphasentrenn­ kammern und an Wellentälern jeweils innen angeordnete Auffangkammern vor­ zusehen. Einerseits hat diese Vorrichtung eine große Durchströmtiefe, an­ dererseits ist der Abscheidegrad nicht so hoch, wie das wünschenswert ist und schließlich ist der Druckverlust bzw. Energieverlust, wegen der großen Durchströmtiefe, nach wie vor relativ groß.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte, eingangs er­ läuterte, einstufige Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen oder feinkörnigen Feststoffen aus einem Gasstrom so auszugestalten und weiterzubilden, daß unter Beibehaltung einer geringen Durchströmtiefe ein hoher Abscheidegrad für niedrige und hohe Anströmgeschwindigkeiten sowie für große und kleine Flüssigkeitstropfen erreicht wird und gleichzeitig der Druckverlust bzw. Energieverlust des strömenden Gases möglichst ge­ ring ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 löst die zuvor aufgezeigte Aufgabe mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils von Anspruch 1.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß bei unverändert geringer Durch­ strömtiefe, also mit nur einem Wellenberg zwischen zwei Wellentälern, eine Verbesserung des Abscheidegrades sowohl für niedrige als auch für hohe Anströmgeschwindigkeiten sowie für große und kleine Flüssigkeits­ tropfen bei gleichzeitiger Verringerung des Strömungswiderstandes möglich ist, wenn eine auf dem Wellenberg "außen" entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnete Hauptphasentrennkammer mit einer in Strömungsrichtung des Gases gesehen auf der Rückseite der Hauptphasentrennkammer, also in­ soweit auch "außen" angeordneten, jedoch nach "innen" geöffneten Auf­ fangkammer kombiniert wird. Der Kernpunkt der Erfindung liegt in der Anordnung der Auffangkammer direkt hinter der Hauptphasentrennkammer, d. h. in der innerhalb des jeweiligen Strömungskanals einander gegenüber­ liegenden, in einem Bereich konzentrierten Anordnung von Hauptphasen­ trennkammer und Auffangkammer. Durch die Konzentration der Auffangkam­ mer und der Hauptphasentrennkammer in diesem Bereich wird der Abschei­ degrad breitbandig erhöht. Die Anordnung der Auffangkammer führt dabei dazu, daß tatsächlich der Strömungsquerschnitt nicht mehr verringert wird als durch die Hauptphasentrennkammer allein. Damit ist der Druck­ verlust so gering wie möglich.

Aus strömungstechnischen Gründen empfiehlt sich im übrigen die Ausgestal­ tung nach Anspruch 2. Herstellungstechnisch und strömungstechnisch ist es günstig, wenn das Merkmal von Anspruch 3 verwirklicht wird.

Zur weiteren Verbesserung des Abscheidegrades ohne Erhöhung des Strömungs­ widerstands empfiehlt es sich, dann, wenn eine Ausströmphasentrennkammer vorgesehen ist, das Merkmal von Anspruch 4 zu verwirklichen. Durch eine entsprechend gestaltete Rücklaufsperre wird verhindert, daß einmal in die Ausströmphasentrennkammer hineingelaufene Flüssigkeitstropfen wieder aus dieser herausgerissen werden. Bevorzugte Gestaltungen, insbesondere An­ ordnungen der Rücklaufsperre sind durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 beschrieben. Weiter zweckmäßige Gestaltungsmaßnahmen im Bereich der Aus­ strömphasentrennkammer sind in den Ansprüchen 7 und 8 beschrieben.

Natürlich besteht auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung "mehrstufig" auszuführen, wodurch eine weitere Verbesserung des Abscheide­ grades und eine weitere Verringerung der Größe der Grenztropfen erreich­ bar ist, allerdings dann bei wachsendem Druckverlust. Das wird in den An­ sprüchen 9 und 10 beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei mit Ab­ stand voneinander angeordneten Abscheiderplatten,

Fig. 2 ausschnittweise und teilweise im Schnitt, in perspektivischer Ansicht, eine Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zwei hintereinander angeordnete Abscheiderplatten für eine er­ findungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 4 wie Fig. 3, zwei hintereinander angeordnete Abscheiderplatten für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die Abscheiderplatten quer zur Strömungsrichtung des Gases versetzt.

In der Fig. 1 sind mehrere, nämlich insgesamt drei Abscheiderplatten 1 zu erkennen, die im Querschnitt wellenförmig ausgebildet und mit Abstand von­ einander angeordnet sind. Zwischen den Abscheiderplatten 1 sind dadurch Strömungskanäle 2 für einen Gasstrom gebildet. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch Pfeile angedeutet.

Deutlich erkennbar ist, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel jede Ab­ scheiderplatte 1 einen Wellenberg 3 und zwei Wellentäler 4 aufweist und zwischen dem Wellenberg 3 und den Wellentälern 4 jeweils ein Prallwandab­ schnitt 5 ausgebildet ist. Im Bereich des Wellenberges 3 ist "außen", d. h. auf der Kuppe des Wellenberges 3, eine Hauptphasentrennkammer 6 aus­ gebildet, die entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnet ist. In Strömungsrichtung des Gases gesehen ist im übrigen auf der Rückseite der Hauptphasentrennkammer 6 eine Auffangkammer 7 angeordnet. Diese Auffang­ kammer 7 wird später noch näher erläutert.

Jede der Abscheiderplatten 1 weist einen Einströmabschnitt 8 und einen Ausströmabschnitt 9 auf, wobei im Ausströmabschnitt 9 eine Ausströmpha­ sentrennkammer 10 ausgebildet ist. Die Ausströmphasentrennkammer 10 ist entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnet.

Fig. 1 zeigt, daß die Auffangkammer 7 etwa quer zur Strömungsrichtung des Gases nach "innen" geöffnet ist, zwischen der Auffangkammer 7 und dem vor der Auffangkammer 7 befindlichen Prallwandabschnitt 5 eine Anströmkante 11 vorgesehen ist und die in Strömungsrichtung des Gases hintere Wandung der Auffangkammer 7 von dem angrenzenden Prallwandabschnitt 5 gebildet ist.

Die Ausströmphasentrennkammer 10 ist mit einer Rücklaufsperre in Form eines sich in ihr Inneres erstreckenden Leitflansches 12 versehen, der in einem Winkel von etwa 45° in die Ausströmphasentrennkammer 10 hineinragt und in einem Winkel von etwa 80° zur Strömungsrichtung des Gases in diesem Be­ reich angeordnet ist.

Bei jeder der in Fig. 1 gezeigten Abscheiderplatten 1 ist im Einströmab­ schnitt 8 eine Einströmdüse ausgebildet, und zwar in Form einer im Ein­ strömabschnitt 8 "innen" angeordneten Einströmphasentrennkammer 13. Da­ durch wird der Gasstrom hier beschleunigt und auf den gegenüberliegenden Prallwandabschnitt 5 gelenkt sowie am Rand nach "innen" gedrängt, so daß auch der randseitige Teil des Gasstromes deutlichen Wechseln der Strö­ mungsrichtung unterworfen wird. Die Einströmphasentrennkammer 13 ist in Strömungsrichtung des Gases geöffnet, also als eine Art "U" geformt. Da­ mit sind insgesamt in Strömungsrichtung des Gases bei den dargestellten Abscheiderplatten 1 abwechselnd hintereinander - in Strömungsrichtung des Gases oder quer zur Strömungsrichtung des Gases geöffnet - eine Einström­ phasentrennkammer 13 und eine Auffangkammer 7 und - entgegen der Strö­ mungsrichtung des Gases geöffnet - eine Hauptphasentrennkammer 6 und eine Ausströmphasentrennkammer 10 verwirklicht.

Aus Fig. 1 ist im übrigen zu erkennen, daß die Prallwandabschnitte 5 mit zusätzlichen Auffangrinnen 14 versehen sind, die in den Prallwandabschnit­ ten 5 eingesenkt angeordnet sind. Ausschnittweise zeigt Fig. 1 dabei noch zwei weitere Ausgestaltungen der zusätzlichen Auffangrinnen 14, die sich insbesondere bezüglich einer Verringerung der Gefahr von Tropfenreflexion und Sekundärtropfenreflexion in diesem Bereich bewährt haben.

Aus Fig. 1 ergibt sich weiter, daß die Prallwandabschnitte 5 und der Ein­ strömabschnitt 8 bzw. der Ausströmabschnitt 9 stumpfwinklig ineinander übergehend ausgeführt sind.

In Fig. 1 ist schließlich noch eine mitunter zu bevorzugende Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angedeutet, bei der in Strömungs­ richtung des Gases hinter der Ausströmphasentrennkammer 10 eine weitere Ausströmphasentrennkammer 15 angeordnet ist. Erkennbar ist, daß die zwei­ te Ausströmphasentrennkammer 15 nach "außen", also zu der der ersten Aus­ strömphasentrennkammer 10 entgegengesetzten Seite der jeweiligen Abschei­ derplatten 1 hin geöffnet ist. Durch die zweite Ausströmphasentrennkam­ mer 15 können unter Umständen aus der Hauptphasentrennkammer 6 austreten­ de und auf der Abscheiderplatte 1 ablaufende große Tropfen im Ausströmab­ schnitt 9 noch abgefangen werden.

Fig. 2 zeigt die in Verbindung mit Fig. 1 ausführlich erläuterte Vorrich­ tung nochmals in einer perspektivischen Darstellung. Aus Fig. 1 wird dabei deutlich, daß die Vorrichtung horizontal angeströmt wird. Dazu sind die Abscheiderplatten 1 vertikal in ein Gehäuse 16 eingesetzt, wie das als solches aus dem Stand der Technik bekannt ist. Aus Fig. 1 wird besonders deutlich, wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei einer gerin­ geren "Amplitude" von Wellenberg 3 und Wellentälern 4 der Abscheiderplat­ ten 1 durch die Einströmphasentrennkammer 13 eine umfassende Umlenkung des gesamten Gasstromes gewährleistet wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen schließlich, wie Abscheiderplatten 1 durch Hinter­ einanderschalten zu einer "mehrstufigen" Vorrichtung zusammengesetzt wer­ den können. Dabei zeigt Fig. 4 insoweit eine besondere Ausführungsform, als die hintereinander angeordneten Abscheiderplatten 1 quer zur Strömungs­ richtung des Gases (durch den Pfeil angedeutet) versetzt - Versatz 17 - zueinander angeordnet sind.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen oder feinkörnigen Feststoffen aus einem Gasstrom, mit mehreren parallel zueinander angeord­ neten Abscheiderplatten, wobei zwischen jeweils zwei Abscheiderplatten ein Strömungskanal ausgebildet ist, jede Abscheiderplatte einen etwa mit­ tig vorgesehenen Wellenberg und zwei am einströmseitigen und ausströmsei­ tigen Rand vorgesehene, einen Einströmabschnitt und einen Ausströmab­ schnitt bildende Wellentäler sowie zwischen dem Wellenberg und den Wellen­ tälern ausgebildete Prallwandabschnitte aufweist, wobei im Einströmab­ schnitt eine Einströmdüse ausgebildet und der Gasstrom vermittels der Ein­ strömdüse auf den einströmseitigen Bereich des gegenüberliegenden Prall­ wandabschnittes lenkbar ist und wobei an jeder Abscheiderplatte "außen" eine entgegen der Strömungsrichtung des Gases geöffnete Hauptphasentrenn­ kammer und in Strömungsrichtung des Gases gesehen dahinter "innen" eine Auffangkammer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptphasentrennkammer (6) auf dem Wellenberg ( 3) ausgebildet ist und daß die Auffangkammer (7) in Strömungsrichtung des Gases gesehen unmittel­ bar auf der Rückseite der Hauptphasentrennkammer (6) angeordnet und etwa quer zur Strömungsrichtung des Gases nach "innen" geöffnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auffangkammer (7) und dem vor der Auffangkammer (7) befindlichen Prallwand­ abschnitt (5) eine Anströmkante (11) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung des Gases hintere Wandung der Auffangkammer (7) von dem angrenzenden Prallwandabschnitt (5) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Ausströmpha­ sentrennkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausström­ phasentrennkammer (10) mit einer Rücklaufsperre versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Rücklauf­ sperre ein vorzugsweise unter einem Winkel von ca. 45° in die Ausström­ phasentrennkammer (10) hineinragender Leitflansch (12) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leit­ flansch (12) in einem Winkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise in einem Winkel von 80° zur Strömungsrichtung des Gases angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Ausströmpha­ sentrennkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausström­ abschnitt (9) eine zweite Ausströmphasentrennkammer (15) vorgesehen ist und die erste Ausströmphasentrennkammer (10) und die zweite Ausströmpha­ sentrennkammer (15) zu einander entgegengesetzten Seiten der jeweiligen Abscheiderplatte (1) hin geöffnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausströmphasentrennkammer (15) in Strömungsrichtung des Gases hinter der ersten Ausströmphasentrennkammer (10) angeordnet ist und vorzugsweise einen sich in ihr Inneres erstreckenden Leitflansch als Rücklaufsperre aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abscheiderplatten (1) in Strömungsrichtung des Gases hinter­ einander angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter­ einander angeordneten Abscheiderplatten (1) quer zur Strömungsrichtung des Gases gegeneinander versetzt sind.