DE3930357A1 - Zyklonentstauber - Google Patents

Description

Moderne Entstauber müssen für die meisten Entstaubungs­ aufgaben Reingas-Staubgehalte unter 50 mg/m³ erbringen. Das ist mit herkömmlichen Zyklonen als billigste Entstauber kaum zu erreichen, obzwar es nach der elementaren Zyklon­ theorie durchaus erreichbar sein müßte. Dieser Widerspruch ist durch folgende Ursachen und Wirkungen begründet:

• a) Die radiale Komponente der Strömungsgeschwindigkeit ist nicht konstant. Infolge der dem Abscheideprinzip inhärenten Turbulenz kann sie sogar stärker als die Sinkgeschwindig­ keit der Partikeln schwanken, d. h., Staub gelangt schneller ins Reingas oder wird schneller aufgewirbelt, als er sich an der Zyklonenwand (2) absetzen kann. - Die reale Trennkorn­ größe ist deshalb ca. 2 bis 5mal größer als die theoretische.
• b) An den Deckeln (3) des Abscheideraumes (A) treten Kurzschlußströmungen mit hohem Staubgehalt auf; Staubsträhnen gelangen so unter Umgehung des Abscheideraumes (A) ins Reingas. - Als Folge stellt sich eine flache Trennkurve ein.
• c) Die Bunkerströmung soll als staubreicher Teilstrom den an die Zyklonwand (2) abgeschiedenen Staub in den Bunker tragen und dann als Reingas wieder in den Zyklon zurück­ kehren. Leider mischen sich die beiden Gasströme bei her­ kömmlichen Zyklonen in der gemeinsamen Austragsöffnung. Deshalb bringt die Bunkerströmung auch wieder Staub mit und zwar direkt in den Wirbelkern und damit ins Reingas. - Da­ durch stellt sich ein geringerer Abscheidegrad ein, als theoretisch vorhergesagt.
• d) Bei manchem, relativ grobem Staub entsteht im Zyklon durch Abrieb schwer abscheidbarer Feinstaub.
• e) Die Strömungsgeschwindigkeit in der Trennfläche ist zu niedrig, damit die Trennkorngröße zu groß und folglich bei feinem Staub der Abscheidegrad zu klein.
• f) Der Schlankheitsgrad der Trennfläche ist zu niedrig, die Trennkorngröße damit zu groß.

Es sind durchaus Maßnahmen bekannt, welche jeweils gegen eine oder einige der genannten Ursachen wirken. Im einzelnen sind es bei den vorgenannten Fällen:

• a) Wahl des günstigsten Abscheideprinzips, also Radial- bzw. Gleichgewichtsprinzip-Zyklon, der nach dem Anzapfungs-Modell funktioniert, anstelle eines Axial-Zyklons, der nach dem un­ günstigen Teilungs-Modell arbeitet. (H. Schubert, Aufbe­ reitungs-Technik, 1986, S. 295/306).
  Verwendung von Leitvorrichtungen in der Trennfläche, sog. Spalt-Tauchrohre, (P. Schmidt, Staub 45, 1985, S. 163/165). Anstelle der hohen Freiraum-Turbulenz tritt an der Trenn­ fläche die niedrigere Randturbulenz auf.
• b) Verwendung von Leitspiralen in Kombination mit zwei oder mehr schraubenförmig ausgebildeten Leitschaufeln, DOS 36 05 070.9.
• c) Anbringen von Abschirmkegel und Vorsehen von Bunkerab­ saugung, (F. Löffler, Staubabscheiden, 1988, R. Kirch, Der Einfluß der Turbulenz . . . VDI-Ber. R 7, Nr. 145, 1988).
  Parallel- und Reihenschaltung von Zyklonen, (van Ebbenhorst- Tengbergen, Staub 25, 1961, S. 486/490).
  Aufteilen des Staubgases in einen staubfreien und einen staub­ reichen Teil, (E. A. Bielefeld, BWK 40, 1988, S. 376).
  Bunkerabsaugung und Rückführung in den Wirbelkern bei Reihenschaltung von Radial- und Axial-Zyklon, DOS 37 12 685.7.
• d) Verwendung eines Vorschaltzyklons.
• e) Verlängern des Zyklones oder Verwenden einer Zyklon- Batterie.
• f) Anlegen hoher Druckdifferenz.

Nachteil der angeführten Maßnahmen ist, daß sie nur gegen eine oder wenige bzw. unbedeutende Ursachen wirken, teuer oder schwer zu verwirklichen sind.

Entscheidend für eine gute Staubabscheidung ist also die Wahl eines Zyklons, der von vorneherein nach einem günstigen Abscheide-Modell arbeitet, ferner eine solche konstruktive Ausbildung, die gleichzeitig andere und bedeutende Schwach­ stellen vermeidet. Insbesondere bedarf der Austrag des Staubes in den Bunker und sein Verbleib dort einer besseren konstruktiven Lösung als bisher. - So ist die Austrags­ öffnung üblicherweise kreis- oder ringspaltförmig ausge­ bildet. Hierbei kommt es zu einem für die Abscheidung schäd­ lichen Mischvorgang, weil die Bunkerströmung durch dieselbe Öffnung aus- und eintreten muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zyklonent­ stauber konstruktiv so zu gestalten, daß die Bunkerströmung möglichst keinen Staub ins Reingas trägt, wobei gleich­ zeitig andere für einen hohen Abscheidegrad erforderliche Maßnahmen verwirklicht sind und die spezifischen Vorteile des Zyklons gewahrt bleiben, nämlich geringe Investitions- und Betriebskosten.

Erfindungsgemäß weist ein Zyklonentstauber der Merkmale des Anspruchs 1 auf. - Hierbei wird das Mischen der aus- und eintretenden Bunkerströmung und damit der Transport von Staub ins Reingas vermieden.

Weiter günstige Ausbildungen diese Erfindung zeigen die Merkmale der folgenden Ansprüche. Sie führen zu den Wirkungen:

Anspruch 1.1 - Dies ist eine einfache konstruktive Lösung für die Trennung von aus- und eintretender Bunkerströmung.

Anspruch 1.2 - Dies ermöglicht den Eintritt der Bunker­ strömung an eine günstige Stelle des Ab­ scheideraums zu legen.

Anspruch 1.2.1 - Hierdurch kann die Abscheidung des Staubes im Bunker unter des günstigen Bedingungen eines realen Zyklons erfolgen.

Anspruch 1.2.2 - Hierdurch wird das Druckgefälle der Wirbel­ strömung für die wiedereintretende Bunker­ strömung genutzt und der direkte Weg ins Reingas vermieden.

Anspruch 1.2.3 - Dies ermöglicht, höhere Druckverluste der Rückführleitung und/oder des Bunkerzyklons zu überwinden.

Anspruch 2 - Hierdurch wird die Kurzschlußströmung ent­ lang eines Deckels ins Reingas vermieden.

Anspruch 2.1 - Dies ermöglicht, die Förderwirkung der Deckelspirale an die der Kurzschlußströmung anzupassen.

Anspruch 3 - Hierdurch wird die Radialkomponente der Strömungsgeschwindigkeit in der Trennfläche längs der Trennfläche konstant gehalten.

Anspruch 3.1 - Dies ermöglicht eine preisgünstige Her­ stellung des Spalt-Tauchrohres.

Anspruch 3.1.1 - Hierdurch wird der Druckverlust des Spalt- Tauchrohres erniedrigt, weil Umlenkung und Diffusorwirkung verbessert werden.

Anspruch 3.2 - Dies verbessert die Umlenkung der Strömung von Umfangs- in Längsrichtung.

Anspruch 3.2.1 - Dies ermöglicht eine preisgünstige Her­ stellung des Spalt-Tauchrohres.

Anspruch 3.3 - Dies ist eine preis- und strömungsgünstige Ausbildung des Spalt-Tauchrohres.

Anspruch 4 - Hierdurch wird der Druckverlust des Zyklon­ entstaubers erheblich verringert.

Anspruch 4.1 - Dies ist eine günstige Abmessung zum Ver­ ringern des Druckverlustes.

Anspruch 4.2 - Hierdurch kann man mehrere Zyklone platz­ sparend in einem Gehäuse unterbringen.

Anspruch 5 - Hierdurch spart man Kosten für Rückführ­ gebläse.

Die Erfindung wird durch Skizzen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Zyklonentstauber, der aus dem Abscheideraum (A), dem Bunkerzyklon (B) und dem Staubbunker (C) besteht mit den Einzelheiten: spiralförmiger Einlauf (1a), Zyklonwand (2), Deckel (3), Tauchrohr (4), Öffnungen (5), Ringspaltöffnung (5a), Lochkranz (5b), Deckelspirale) (16) und Gebläse (21).

- Fig. 2 zeigt einen Zyklonentstauber mit dem Abscheide­ raum (A), dem Bunkerzyklon (B), dem Staubbunker (C) und den Einzelheiten: Hochkanteinlauf (1b), Rückführleitung (6), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7), Spalt-Tauchrohr (10), Deckelspirale (16), Höhe (17) der Deckelspirale, Steigung (18) der Deckelspirale, Radialdiffuser (19) und Gebläse (21).

- Fig. 3 zeigt einen Zyklonabscheider mit Abscheideraum (A), Bunkerzyklon (B), Staubbunker (C) und den Einzelheiten: spiralförmiger Einlauf (1a), Deckel (3), Rückführleitung (6), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7), Spalt-Tauchrohr (10), Deckelspirale (16), Radialdiffusor (19) und Gebläse (21).

- Fig. 4 zeigt einen Zyklonentstauber mit konischem Ab­ scheideraum (A), Bunkerzyklon (B), Staubbunker (C), den Einzelheiten spiralförmiger Einlauf (1a), Rückführleitung (6), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7) und Gebläse (21).

- Fig. 5 zeigt ein Spalt-Tauchrohr (10) mit Geradspalt (11) und Umlenk- oder Wirbelelementen (12).

- Fig. 6 zeigt ein Spalt-Tauchrohr (10) mit Anströmkanten (15).

- Fig. 7 zeigt Spalt-Tauchrohr (10) mit Spiral-Schrauben-Spalt (13) und gerader Abwicklungskante (14).

- Fig. 8 zeigt einen Zyklon­ entstauber mit zwei konzentrisch angeordneten Abscheide­ räumen (A), Bunkerzyklon (B), Staubbunker (C) und Hochkant­ einläufen (1b).

- Fig. 9 zeigt einen Zyklonentstauber mit Abscheideraum (A), Bunkerzyklon (B), Staubbunker (C), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7), Prallboden (8), Rück­ führzyklon (9), Spalt-Tauchrohr (10), Spiral-Schrauben-Spalt (13) und Deckelspirale (16).

- Fig. 10 zeigt eine Parallel­ schaltung von Radial-Umlenk-Zyklonen mit dem jeweiligen Ab­ scheideraum (A), einem Bunkerzyklon (B) und Staubbunker (C), den Einzelheiten Mehrfach-Einlauf (1c), Zyklonwand (2), Rückführleitung (6), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7), Prallboden (8), Spalt-Tauchrohr (10), Deckelspirale (16), Radialdiffusor (19), Höhenversatz (20) und Gebläse (21).

- Fig. 11 zeigt eine Parallelschaltung von Radial-Durchström- Zyklonen mit Abscheideraum (A), Bunkerzyklon (B), Staub­ bunker (C), Mehrfach-Einlauf (1c), Zyklon-Wand (2), Deckel (3), Rückführleitung (6), zentrale Wiedereintrittsöffnung (7), Prallboden (8), Rückführgebläse (9), Spalt-Tauchrohr (10), Radialdiffusor (19), Höhenversatz (20) und Gebläse (21).

Ausführungsbeispiele dieser Erfindung weisen Durchmesser des Abscheideraumes von 5 cm bis 2 m auf, Strömungsge­ schwindigkeiten im Tauchrohr von 10-60 m/sek., Druckver­ lust von ca. 20 bis 800 mm WS und Trennkorngrößen von 0,5 bis 5 µm.

Claims (1)

1. Zyklonentstauber, bestehend aus einem oder mehreren Radial­ zyklonen und einem Bunkerzyklon (B) für die Bunkerströmung zwischen Abscheideraum (A) und Staubbunker (C), gekenn­ zeichnet durch gleichzeitige Erfüllung mehrerer der An­ sprüche 1 bis 5.

   • 1. getrennte Öffnungen (5) für die aus- und eintretende Bunkerströmung, ausgebildet als
     • 1.1 Ringspalt- (5a) und/oder Lochkranz-Form (5b) der Öffnungen,
     • 1.2 Rückführleitung (6) zwischen dem Bereich der Austritts- und Wiedereintrittsöffnung, die
     • 1.2.1 über einen Bunkerzyklon (B) führt,
     • 1.2.2 eine zentrale Wiedereintrittsöffnung (7) mit Prall- Boden (8) und/oder
     • 1.2.3 ein Rückführgebläse (9) zeigt,
   • 2. ein oder mehrere ein- und/oder mehrgängige Deckel- Spiralen (16), die
     • 2.1 am Anfang und/oder Ende verschiedene Höhen (17) und/ oder Steigung (18) aufweisen,
   • 3. ein Spalt-Tauchrohr (10) mit achsparalleler Mantellinie in der Trennfläche mit
     • 3.1 einer Ausbildung des Eintrittsspaltes als Geradspalt (11), vor dem
     • 3.1.1 Umlenk- oder Wirbelelemente (12) angebracht sind, oder
     • 3.2 Spiral-Schrauben-Spalt (13) mit
     • 3.2.1 geradem Abwicklungskanten (14), oder als
     • 3.3 Anström-Taschen (15),
   • 4. einen Radialdiffusor (19) mit
     • 4.1 einem Umlenkradius (R) von 0,2-0,8 Tauchrohrdurch­ messer und
     • 4.2 einen Höhenversatz (20) der Radialdiffusoren,
   • 5. bei Fehlen eines Rückführgebläses (9) ein einziges Gebläse (21).