DE3618272A1 - Vorrichtung zum abscheiden von in heissem gas dispergierten feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Fest­ stoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist seit langem bekannt, zum Abscheiden von in Gasen disper­ gierten Feststoffen Vorrichtungen zu verwenden, in deren Innen­ raum die zum Abscheiden erforderlichen Fliehkräfte durch Umlen­ ken der Strömung oder Bildung von Wirbeln erzeugt werden. Die bekannteste Art dieser Vorrichtungen sind Zyklone, die vorwie­ gend zum Klassieren und Entstauben von Gasen eingesetzt werden. Ihre einfache Bauweise, die eine hohe Betriebssicherheit und einen geringen Wartungsaufwand gewährleisten, hat zu einer weiten Verbreitung dieses Abscheidertyps in den verschiedensten Indu­ striezweigen wie Zementindustrie, Chemie, Wirbelschichtanlagen, Holzindustrie usw. geführt.

Zyklone lassen sich auch bei hohen Drücken und bis zu Tempera­ turen von über 1000° betreiben. Sie stellen derzeit das ein­ zige, großtechnisch einsetzbare Entstaubungsverfahren für hohe Gastemperatur dar.

Alle anderen zur Zeit bekannten Verfahren für Entstaubung mit hohem Abscheidungsrad sind entweder sehr kostenintensiv oder hinsichtlich ihrer Einsatztemperatur und -bedingungen begrenzt. Die Maximaltemperatur liegt in jedem Falle bei ca. 600°, so daß oberhalb dieses Bereiches und bei hohen Drücken lediglich Zyklone einsetzbar sind. Nachteilig ist jedoch, daß mit zuneh­ mender Temperatur der Abscheidungsgrad bei Zyklonen stark ab­ nimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln eine Einrichtung zu schaffen, durch die diese Verringerung des Abscheidungsgrades bei hohen Gastemperaturen vermieden bzw. reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wan­ dungen des Abscheideraumes, d.h. des Zyklonmantels und ggf. des Tauchrohres, durch geeignete Einrichtungen gekühlt und dadurch die Temperatur der Wandgrenzschichten gesenkt werden. Eine solche Kühlung führt zu einer Erhöhung des Verhältnisses von Fliehkraft zu Schleppkraft in der Grenzschicht und damit einer wesentli­ chen Verbesserung des Abscheidungsgrades bei höheren Tempera­ turen.

Darüber hinaus ergeben sich, wenn die Erfindung in der Weise an­ gewandt wird, daß ein den gesamten Zyklon umschließender Kühl­ mantel benutzt wird, Wandtemperaturen, die wesentlich unter der Gastemperatur liegen. Dadurch kann die sonst bei hohen Tempera­ turen notwendige Innenauskleidung mit feuerfestem Material ent­ fallen, oder es können bei nicht gnaz so hohen Temperaturen kostengünstigere Blechqualitäten eingesetzt werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsge­ genstandes dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Zyklon mit einem Kühlmantel um den zylindri­ schen Teil des Abscheideraumes in schematischer Darstellung,

Fig. 2 das Abwicklungsschema des Kühlmantels aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Zyklon mit vollständig gekühlten Wandflächen schematisch,

Fig. 4 einen Zyklon mit zusätzlicher Vorabscheidung und Innenzyklon in schematischer Darstellung.

Der in Fig. 1 dargestellte Zyklon üblicher Bauart besteht aus einer tangentialen Zuführung des Abgases 13, den den Abscheide­ raum 1 und 2 begrenzenden Wandungen 3 und 4 sowie Reingasaus­ tritt 14 und Feststoffaustritt 15. Bei diesem ist zur erfin­ dungsgemäßen Kühlung des den oberen Abscheideraum 1 umgebenden zylindrischen Teil des Zyklonmantels 3 zur Absenkung der Grenz­ schichttemperatur ein Kühlmantel 5 vorgesehen. Der zwischen dem Zyklonmantel und dem Kühlmantel entstehende Raum bildet zusam­ men mit dem Kühlmitteleintritt 16 und dem Kühlmittelaustritt 17 die Kühlmittelführung. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Wasser verwendet.

Um eine zwangsweise vollständige Durchströmung des Kühlmantels sicherzustellen, sind, wie in Fig. 2 dargestellt, Wehre oder Leitbleche 18 in der Weise angebracht, daß sie den Kühlmittel­ strom zwischen Eintritt 16 und Austritt 17 umlenken.

Bei dem Zyklon entsprechend Fig. 3 sind sämtliche Wandflächen gekühlt, d.h. auch der konische Teil des Abscheideraumes 2 ist mit einem Kühlmantel 6 versehen, ebenso das Tauchrohr 7 durch den Kühlmantel 8. Die Kühlung einzelner Zyklonmantel-Abschnitte und die Tauchrohrkühlung können jede einzeln für sich oder in Kombination ausgeführt werden.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Ab­ gasstrom durch Vorschalten eines waagerechten Krümmers 9 mit zum Beispiel 90° Krümmung umgelenkt, was zu einer Vorabscheidung der im Gas enthaltener Partikel mit Strähnenbildung entlang der Wand 19 führt. Durch einen im Zyklon-Einlaufbereich 10 offenen Innenzyklon 11 wird zwischen diesem und dem Zyklonmantel 3 und 4 ein ggf. bis nahe an den Feststoffaustrag 20 reichender Sträh­ nensinkraum 12 geschaffen, in dem die sich im Krümmer 9 und an der Wand 19 bildenden Strähnen nach unten geführt werden. Da dies völlig getrennt von der Hauptströmung erfolgt, sind diese Feststoffsträhnen den Wiederaufwirbelungsprozessen des Zyklon­ innenraumes entzogen.

Der Hauptstrom des heißen und mit einer geringeren Beladung be­ lasteten Abgases strömt in den Abscheideraum 1 und 2 des Innen­ zyklons 11, in dem die weiteren Abscheidungsprozesse stattfinden.

Der Innenzyklon endet am Feststoffaustrag 20. Hier verlassen die im Strähnensinkraum nach unten geführten und die im Innen­ raum abgeschiedenen Feststoffe gemeinsam den Zyklon.

Die im Zusammenhang mit den angeführten Ausführungsbeispielen be­ schriebenen Merkmale der Erfindung treffen auch dann zu, wenn der Zyklon am Feststoffaustrag 20 mit einer in Fig. 1, 3 und 4 nicht dargestellten Apexdüse versehen ist.

Der oder die Kühlmäntel 5, 6 und 8 sowie ggf. der Kühlmantel des Innenzyklons können einteilig ausgeführt sein oder aus zwei oder mehreren Segmenten aufgebaut werden, die je nach Erfordernis parallel oder hintereinander geschaltet werden können.

Aufgrund des verbesserten Abscheidungsgrades bei hohen Tempera­ turen eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in allen Fäl­ len und Industriezweigen, in denen wegen der hohen Abgastempera­ turen andere Verfahren nicht einsetzbar sind bzw. bisher eine Verringerung des Abscheidungsgrades mit steigender Temperatur hingenommen werden mußte. Dies trifft in besonderem Maße zu auf die Zementindustrie, die Wirbelschichttechnik und Vergasungsan­ lagen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Abscheiden von in heißem Gas dispergierten Feststoffen, in der die dafür erforderlichen Fliehkräfte im Abscheideraum im Gas durch Umlenken der Strömung oder Wirbelbildung erzeugt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandungen des Abscheideraumes zur Absenkung der Grenzschichttemperatur zumindest teilweise mit Kühleinrichtungen versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abscheideraum die Form eines Zyklons aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Abscheideraum bildende Zyklonmantel zumindest teilweise zur Bildung eines Kühlmantels doppelwandig ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (7) zusätzlich doppelwandig (8) ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Zyklon zur Vorabscheidung und Strähnenbildung ein waagerechter Krümmer (9) vorgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß an Stelle des Kühlmantels andere Kühlmittelführun­ gen, beispielsweise Rohrschlangen, zum Einsatz kommen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß durch Einbau eines im Bereich des Zykloneinlaufes (10) offenen Innenzyklons (11), der ebenfalls in der vorge­ schlagenen Art gekühlt sein kann, ein von der Hauptströmung getrennter Strähnensinkraum (12) geschaffen wird.