DE3344070A1

DE3344070A1 - Umlenkabscheider

Info

Publication number: DE3344070A1
Application number: DE19833344070
Authority: DE
Inventors: Chapar Dr.-Ing. 4300 Essen Mostofizadeh; Wolfgang Ing.(grad.) 4740 Oelde Rother; Georg Dipl.-Ing. 4722 Ennigerloh Schepers
Original assignee: Krupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1983-12-06
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3344070C2

Description

Umlenkabscheider
Die Erfindung betrifft einen Umlenkabscheider entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Üblicherweise werden Gas-Feststoff-Stispensionen in Zyklonen getrennt. Dabei lösen die Zyklone entweder reine Entstaubungsaufgaben oder dienen als Baustein in Suspensions-Wärmetauschern zur stufenweisen Wärmebehandlung von feinkörnigem Feststoff.
Zyklone erfordern großes Bauvolumen, große Bauhöhe und aufwendige Leitungsführung durch die horizontale Zuführung und die vertikale Ableitung des Gases. Sie bedingen ferner teilweise einen beträchtlichen Druckverlust.
Bekannt sind weiterhin Umlenkabscheider, bei denen sich in der Strömung Hindernisse, wie Prall.platten, befinden, wobei die Staubpartikel wegen ihrer Massenträgheit nicht oder nur teilweise der Strömung folgen und dadurch abgeschieden werden. Solche Umlenkabscheider können insbesondere als Absetzkammern mit und ohne Einbauten oder als senkrechte Krümmer ausgebildet sein.
Die bisher bekannten Umlenkabscheider besitzen teilweise einen unerwünscht großen Raumbedarf und einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad.
Sie eignen sich ferner im allgemeinen nicht zum Aufbau mehrstuEiger Sus})cnsiolls-Wtirmetavlscher.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umlenkabscheider der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß er bei einfacher, gedrängter Bauweise und leichter Montage einen guten Wirkungsgrad bei einem gegenüber bekannten Ausführungen nicht erhöhtem Energiebedarf besitzt und sich zum Aufbau eines mehrstufigen Suspensions-Wärmetauschers eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Erläuterung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele beschrieben.
In der Zeichnung zeigen Fig.l eine Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Umlenkabscheiders, Fig.2 einen vertikalen Teilschnitt durch den Umlenkabscheider gemäß Fig.1, Fig.3 und 4 Schnitte längs der Linien III-III bzw. IV-IV der Fig.2, Fig.5, 6 und 7 Schnitte (entsprechend den Fig.2, 3 und 4) durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig.8, 9 und 10 Schnitte durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig.11 eine Schemadarstellung eines aus erfindungsgemäßen Umlenkabscheidern aufgebauten mehrstufigen Suspensions-Wärmetauschers.
Der in den Fig.1 bis 4 veranschaulichte Umlenkabscheider 1 enthält einen Eintrittskanal 2 für das feststoffhaltige Gas, eine sich in den Eintrittskanal 2 anschließende t)mlenkzone 3, einen in zwei Feststoff-Teilkanäle 4a, 4b unterteilten Feststoff-Austragskanal 4 sowie einen Austrittskanal 5 für das Gas Die Umlenkzone 3 wird durch einen Krümmer gebildet, der sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Winkel von etwa 1800 erstreckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.1 bis 4 ist der Austrittskanal 5 für das Gas über dem Eintrittskanal 2 für das feststoffhaltige Gas vorgesehen.
Am abströmseitigen Ende der als Krümmer ausgebildeten Umlenkzone 3 ist eine Trennwand 6 angeordnet, die den an den strömungsäußeren Bereich der Umlenk- zone 3 anschließenden Austragskanal 4 für den Feststoff von dem an den strömungsinneren Bereich der Umlenkzone anschließenden Austrittskanal 5 für das Gas voneinander trennt. Die der Umlenkzone 3 zugewandte Kante 6a der Trennwand 6 ist als Schneide ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.1 bis 4 ist der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließende Teil des Feststoff-Austragskanales 4 durch eine Querwand 7 in zwei Feststoff-Teilkanäle 4a, 4b unterteilt, deren Fortsetzungen auf unterschiedlichen Außenseiten des Eintrittskanales 2 für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanales 5 angeordnet sind. Dabei gehen die an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließenden Feststoff-Teilkanäle 4a, 4b über je eine weitere Umlenkung (zunächst eine Umlenkung in einer horizontalen Ebene, dann in einer vertikalen Ebene) und eine trichterförmige Mulde 8a bzw.
8b in Fallrohre über, die auf den beiden Außenseiten der Kanäle 2, 5 liegen.
Im Eintrittsbereich der Umlenkzone 3 ist durch einen Einbaukörper 9 eine keilförmige Verengung des Strömungsraumes gegeben. Ein weiterer Einbaukörper 10 ergibt eine Verengung des Strömungsraumes zu Beginn des Eintrittskanales 2.
Die Wirkungsweise des Umlenkabscheiders gemäß den Fig.1 bis 4 ist wie folgt: Das feststoffhaltige Gas wird durch den Eintrittskanal 2 zugeführt, wobei sich durch den Einbaukörper 10 eine Beschleunigung der Strömung ergibt, durch die Ablagerungen in diesem Bereich vermieden werden. Die Strömung erfährt am Übergang vom Eintrittskanal 2 in die Umlenkzone 3 durch den Einbaukörper 9 eine Tangentialbeschleunigung für die Feststoffabscheidung. In der halbkreisförmig ausgebildeten Umlenkzone 3 werden die Feststoffpartikel durch die Fliehkraft an die Wand gedrängt, so daß sich Feststoffsträhnen bilden. Am Ende der Umlenkzone 3 werden die Feststoffsträhnen durch die Schneide 6a der Trennwand 6 in den Feststoff-Austragskanal 4 geleitet und gelangen damit in die Feststoff-Teilkanäle 4a und 4b. Die im Obergangsbereich vorgesehenen Mulden 8a, 8b verhindern hierbei Ablagerungen. Das vom Feststoff befreite Gas verläßt den Umlenkabscheider durch den Austrittskanal 5, der dicht oberhalb des Eintrittskanales 2 angebracht ist.
Das in den Fig.5 bis 7 veranschauchte zweite Ausführungsbeispiel entspricht der Anordnung gemäß Fig.1 mit dem Unterschied, daß nur ein einziger, ungeteilter Feststoff-Austragskanal 4 vorgesehen ist, der auf der einen- Außenseite des Eintrittskanales 2 und des Austrittskanales 5 angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführung ist am abströmseitigen Ende des die Umlenkzone 3 bildenden Krümmers eine Trennwand 6 vorgesehen, die die Fest- stoffsträhnen im strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone in den seitlich angeordneten Feststoff-Austragskanal 4 führt, wobei eine Mulde 8 Ablagerungen verhindert. Diese Ausführung mit einem einzigen, seitlich angeordneten Feststoff-Austragskanal ist vor allem für kleine und schmale Abscheider geeignet.
Die Fig.8 bis 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Umlenkabscheiders 11, bei dem der Austrittskanal 5' für das vom Feststoff befreite Gas unter dem Eintrittskanal 2' für das feststoffhaltige Gas angeordnet ist. Im Anschluß an die Umlenkzone 3', die auch hier durch einen halbkreisförmigen Krümmer gebildet wird, ist - anschließend an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3' - ein einziger, zentraler Feststoff-Austragskanal 4' vorgesehen.
Eine Trennwand 6' trennt dabei den Feststoff-Austragskanal 4' vom Gas-Austrittskanal 5'.
Fig.11 veranschaulicht einen erfindungsgemäßen mehrstufigen Suspensions-Wärmetauscher, der aus mehreren Umlenkabscheidern der Ausführung gemäß den Fig.1 bis 4 aufgebaut ist.
Der dargestellte Suspensions-Wärmetauscher 21 enthält fünf Wärmetauscherstufen 22, 23, 24, 25 und 26, die durch je einen Umlenkabscheider der Bauart gemäß den Fig.1 bis 4 gebildet werden. Die Wärmetauscherstufen 22 bis 26 sind übereinander angeordnet, wobei der Gasaustrittskanal einer Stufe (beispielsweise der Austrittskanal 5 der Stufe 26) unmittelbar in den Eintrittskanal der nächst höheren Stufe (beispielsweise in den Eintrittskanal 2 der Stufe 25) übergeht.
Im Bereich des Überganges zwischen Gasaustrittskanal einer Stufe (beispielsweise Gasaustrittskanal 5 der Stufe 26) und Gaseintrittskanal der nächsten Stufe (beispielsweise Gaseintrittskanal 2 der Stufe 25) mündet der Feststoff-Austragskanal der übernächsten Stufe (beispielsweise der Feststoff-Austragskanal 4 bzw. die beiden Feststoffteilkanäle 4a, 4b der Stufe 24).
Im Bereich der Einmündung der Feststoff-Austragskanäle 4 ist der Gasst:ömungsraul durch einen Einbaukörper 27 verengt. Die dadurch bedingte erhöhte Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet eine sichere Auflösung des Feststoffstromes im Gasstrom und vermeidet Ablagerungen und Verstopfungen an dieser Guteinführungsstelle.
Wird der in Fig.11 veranschaulichte Suspensions-Wärmetauscher zur Erhitzung von feinkörnigem Feststoff verwendet, so wird heißes Gas über die Zuleitung 28 der untersten Stufe 26 zugeführt und durchströmt nacheinander die Stufen 25, 24, 23 und 22 in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung.
Der zu erhitzende Feststoff wird über ein Rohr 29 in den Eintrittskanal 2 der obersten Stufe 22 ein geführt, durchsetzt mit dem Gas die Umlenkzone 3 dieser Wärmetauscherstufe 22, wird dann in der erläuterten Weise abgeschieden und gelangt über den Feststoff-Austragskanal 4 der obersten Stufe 22 in den Gaseintrittskanal 2 der nächsttieferen Stufe 23. In dieser Weise durchsetzt der Feststoff nacheinander die Wärmetauscherstufen 22, 23, 24, 25 und 26, bis er schließlich über den Feststoff-Austragskanal 4 der untersten Wärmetauscherstufe 26 abgeführt wird. Durch den wiederholten Kontakt mit dem heißen Gasstrom wird der Feststoff zunehmend erhitzt.
In entsprechender Weise kann der dargestellte Wärmetauscher auch zur Kühlung von heißem Gut mittels eines über die Zuleitung 28 zugeführten gasförmigen Kühlmediums Verwendung finden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
So können die Ein- und Austrittskanäle eine beliebige Querschnittsform besitzen. Ferner ist statt der dargestellten horizontalen Anordnung der Ein-und Austrittskanäle auch eine Anordnung in beliebig geneigter Lage möglich.
Um eine optimale Feststoff-Abscheidung nach der Umlenkzone auch bei unterschiedlichen Verhältnissen zu gewährleisten, kann die Schneide 6a der Trennwand 6 (vgl. Fig.2) in Längs- und/oder Querrichtung der Strömung verstellbar sein.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird bei dem erfindungsgemäßen Umlenkabscheider Gas mit sehr geringer Konzentration an Feststoff von einer Feststoff-Gas-Suspension mit sehr hohem Anteil an Feststoff getrennt.

Claims

Patentansprüche: 1. Umlenkabscheider zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus Gasen, enthaltend a) einen Eintrittskanal (2) für das feststoffhaltige Gas, b) eine sich an den Eintrittskanal (2) anschließende Umlenkzone (3), c) wenigstens einen an die Umlenkzone (3) anqrenzenden Austragskanal (4) für den Feststoff, d) einen an die Umlenkzone (3) anschließenden Austrittskanal (5) für das Gas, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: e) die Umlenkzone (3) wird durch einen Krümmer gebildet, der sich über einen Winkel von mindestens 900, vorzugsweise 1800, erstreckt; f) am abströmseitigen Ende des Krümmers ist eine Trennwand (6) angeordnet, die den an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone (3) anschließenden Austragskanal (4) für den Feststoff von dem an den strömungsinneren Bereich der Umlenkzone (3) anschließenden Austrittskanal (5) für das Gas voneinander trennt.
2. Umlenkabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (5) für das Gas über dem Eintrittskanal (2) für das feststoffhaltige Gas angeordnet ist.
3. Umlenkabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone (3) anschließende Teil des Feststoff-Austragskanales (4) durch eine Querwand (7) in zwei Feststoff-Teilkanäle (4a, 4b) unterteilt ist, deren Fortsetzungen auf unterschiedlichen Außenseiten des Eintrittskanales (2) für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanales (5) angeordnet snd.
4. Umlenkabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an den strömungsäußeren Bereich der Umlenkzone 3 anschließende Feststoff-Austragskanal (4) über je eine weitere Umlenkung und eine trichterförmige Mulde (8a, 8b) in zwei als Fallrohre ausgebildete Feststoff-Teilkanäle (4a, 3b) übergehen.
5. Umlenkabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger, ungeteilter Feststoff-Austragskanal (4) auf einer Außenseite des Eintrittskanales (2) für das feststoffhaltige Gas und des Gas-Austrittskanaies (5) angeordnet ist.
6. Umlenkabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (5') für das Gas unter dem Eintrittskanal (2') für das feststoffhaltige Gas angeordnet und ein einziger, ungeteilter, zentraler Feststoff-Austragskanal (4') vorgesehen ist.
7. Umlenkabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Umlenkzone (3) zugewandte Kante (6a) der Trennwand (6) als Schneide ausgebildet ist.
8. Umlenkabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (6a) in Längs-und/oder Querrichtung der Strömung verstellbar ist.
9. Umlenkabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich der Umlenkzone (3) eine keilförmige Verengung des Strömungsraumes vorgesehen ist.
10. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem Gasstrom und feinkörnigem Feststoff, insbesondere zum Erhitzen oder Kühlen des Feststoffes, enthaltend wenigstens eine Wärmetauscherstufe, in der der Feststoff nach dem Wärmetausch aus dem Gasstrom abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherstufe durch einen Umlenkabscheider gemäß Anspruch 1 gebildet wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete, von Umlenkabscheidern gebildete, cTleichartige Wärmetauscherstufen (22 bis 26) in denen der Feststoff jeweils aus dem Gasstrom abgeschieden und der nächsten Stufe zugeführt wird, so daß der Feststoff die Wärmetauscherstufen im Gegenstrom zum Gas durchsetzt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die einzelnen Wärmetauschetstufen (22 bis 26) sind übereinander anqeordnet; b) der Gasaustrittskana] (z.B. 5) einer Stufe (z.B. 26) geht unmittelbar in den Gaseintrittskanal (z.B. 2) der nächst höheren Stufe (z.B. 25) über; c) im Bereich des Übergangs zwischen Gasaustrittskanal (z.B. 5) einer Stufe (z.B. 26) und Gaseintrittskanal (z.B. 2) der nächsten Stufe (z.B. 25) mündet der Feststoff-Austragskanal (z.B. 4) der übernachsten Stufe (z.B. 24) ein.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasströmungsraum im Bereich der Einmündung der Feststoff-Austragskanäle (4) verengt ist.