DE4135171A1 - Zyklon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zyklon mit einem tangential ausgebildeten Eingang mit länglichem Querschnitt für das Luft-Staub-Gemisch, einer vorzugsweise schraubenförmig ausgebildeten Wirbelkammer und einem sich daran anschließenden, vorzugsweise konisch ausgebildeten Abscheiderraum sowie einer zylindrisch ausgebildeten und konzentrisch in der Wirbelkammer angeordneten Abzugskammer für die gereinigte Luft und einer am Boden des Abscheideraumes angeordneten Auslaßvorrichtung für den abgeschiedenen Staub.

Kohlegefeuerte Kraftwerke sind mit Kohlemahlanlagen ausgerüstet, wobei der in der Mühle erzeugte Kohlestaub ohne Zwischenlagerung direkt aus der Mühle zu den Kohlestaubbrennern gefördert wird. Dies geschieht mit Hilfe eines Luftstromes, der den in der Mühle erzeugten Feinanteil austrägt und über eine pneumatische Förderleitung direkt dem Kohlestaubbrenner zuführt. Dabei versorgt jeweils eine Mühle eine Vielzahl von Einzelbrennern.

Bei diesem System ist allerdings eine exakte Erfassung des Kohlestromes nur am Eingang der Mühle möglich. Die Aufteilung dieses Kohlestromes nach der Mahlung auf die einzelnen Zulei­ tungen zu den Kohlestaubbrennern kann nicht kontrolliert werden.

Aufgrund der verhältnismäßig strengen Bestimmungen der Umwelt-Behörden ist für eine Begrenzung der NO_x-Emissionen eine möglichst genaue Regelung der Stöchiometrie an jedem einzelnen Kohlestaubbrenner erforderlich. Zur Erfüllung dieses Erfordernisses kann ein Masse­ strom-Meßgerät eingesetzt werden, welches allerdings nur in der Lage ist, einen Kohlemasse­ strom mit einer Dichte von mindestens 100 g/l zu messen. Da aber der Kohlemassestrom in den Kohleförderleitungen der Kraftwerke nur mit einer Dichte von 1 g/l gefördert wird, ist für den Einsatz des erwähnten Meßgerätes eine Abscheidung der Kohle aus der Förderluft erforderlich, die so weitgehend sein muß, daß die Messung des Kohlestromes nicht durch eine ungenü­ gende Abscheidung der Kohle verfälscht wird. Aus diesem Grunde ist ein Abscheidungsgrad von mehr als 99% anzustreben.

Darüber hinaus muß die Abscheidung der Kohle mit einem verhältnismäßig kleinen Druckver­ lust durchgeführt werden, da bei den meisten Anwendungsfällen in den Kohleförderleitungen der Kraftwerke keine großen Druckreserven zur Verfügung stehen.

Zyklone üblicher Bauart können diese vorgenannten Erfordernisse nicht, zumindest nicht gleichzeitig erfüllen, denn bei ihnen erfolgt die Abscheidung der Kohle aus dem Kohle- Luftstrom nach der tangentialen Einleitung in den mit einem länglichen Eingangsquerschnitt ausgestatteten Zyklon durch die Anordnung eines Tauchrohres innerhalb des Ab­ scheideraumes. Ein solches Tauchrohr allein ist aber nicht dazu geeignet, eine hohe Abscheidung der Kohle aus dem Luftstrom bei verhältnismäßig keinem Druckverlust durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Zyklon für den Einsatz insbesondere in mit Kohle­ staubbrennern ausgerüsteten kohlegefeuerten Kraftwerken so auszubilden, daß die vorstehend geschilderten Anforderungen erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird bei dem Zyklon der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Wirbelkammer von dem sich anschließenden Abscheideraum durch eine konzentrisch angeordnete Ringscheibe abgetrennt ist, welche mit der Innenwandung der Wirbelkammer einen Ringspalt bildet, dessen Querschnitt dem 1- bis 2fachen des länglichen Eingangs­ querschnittes entspricht und daß die Ringscheibe eine mittig angeordnete kreisrunde Aus­ gangsöffnung für die gereinigte Luft aufweist, deren Querschnitt annähernd demjenigen des länglichen Eingangsquerschnittes entspricht.

Durch die Ausbildung des schmalen konzentrischen Ringspaltes an der Übergangsstelle von der Wirbelkammer zum Abscheideraum wird erreicht, daß sich eine symmetrische Umlaufströ­ mung ausprägt, welche einen hohen Ausscheidungsgrad der Kohle gewährleistet.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist der kreisrunden Ausgangsöffnung eine ebenfalls kreisrunde Scheibe oder ein kreisrunder Kegel in einem Abstand nachgeordnet, so daß der freibleibende Ringraum einen Radialdiffusor bildet.

Dadurch, daß in dem vorgeschlagenen Zyklon ein Tauchrohr nicht mehr vorhanden ist, kann direkt an die axiale Ausgangsöffnung ein Radialdiffusor angeschlossen werden, in welchem der Umsatz von Rotations-Strömungsenergie in Druckenergie in hervorragender Weise möglich ist.

Durch die vorbeschriebene Ausbildung des erfindungsgemäßen Zyklons läßt sich der Druck­ verlust ohne Verschlechterung des Abscheidungsgrades annähernd halbieren.

Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Ausbildung des Zyklons wird nachstehend an­ hand der Zeichnung erläutert.

Der Zyklon besteht im wesentlichen aus einem rotationssymmetrisch um die Achse 1 ausgebil­ deten Gehäuse 2, welches im oberen Teil eine zylindrische Wandung 3 und im unteren Teil eine nach unten sich verengende konische Wandung 4 aufweist.

Im zylindrisch ausgebildeten oberen Bereich des Gehäuses 2 ist eine konzentrisch ausgebildete und einen geringeren Durchmesser als das Gehäuse 2 aufweisende Abzugskammer 5 mit einer Ausgangsleitung 6 vorgesehen, welche mit ihrer Wandung 7 zusammen mit der Wandung 3 des Gehäuses 2 eine Wirbelkammer 8 bildet, welche einen länglichen Eingangsquerschnitt aufweist und in welche das Kohle-Luft-Gemisch über die Zuleitung 9 tangential eingeführt wird.

An die Wirbelkammer 8 mit zylindrischer Wandung 3 schließt sich nach unten hin eine mit der konischen Wandung 4 des Gehäuses 2 versehener Abscheideraum 10 an, welcher an seinem Boden mit einer Auslaßvorrichtung 11 für die abgeschiedene Kohle versehen ist.

Im Übergangsbereich zwischen Wirbelkammer 8 einerseits und Abscheideraum 10 anderer­ seits ist am unteren Ende der Wandung 7 der Abzugskammer 5 eine Ringscheibe 12 horizontal befestigt, welche mit der Innenwandung 13 des Gehäuses 2 einen Ringspalt 14 bildet.

Der Querschnitt dieses Ringspaltes 14 entspricht annähernd dem 1 - bis 2fachen des schlitz­ förmigen Eingangsquerschnittes der Wirbelkammer 8.

Die Ringscheibe 12 weist in ihrer Mitte eine kreisförmige und konzentrische Öffnung 15 auf, in welcher in einem Abstand nach oben ein kreisförmiger Kegel 16 angeordnet ist, welcher in Ver­ bindung mit einer kegelförmig ausgebildeten Wandung 17, welche einerseits an der Öffnung 15 der Ringscheibe 12 und andererseits an der Innenseite der Wandung 7 der Abzugskammer 5 befestigt ist, einen Radialdiffusor 18 bildet.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung eines Ringspaltes 14 einerseits am Ausgang der Wir­ belkammer 8 und eines Radialdiffusors 18 im Eingangsbereich der Abzugskammer 5 ande­ rerseits ermöglicht zunächst den Verzicht auf die Anordnung eines bekannten Tauchrohres und damit andererseits das Erreichen eines hohen Abscheidungsgrades bei geringem Druckunter­ schied.

Claims (2)

1. Zyklon mit einem tangential ausgebildeten Eingang mit länglichem Querschnitt für das Luft- Staub-Gemisch, einer vorzugsweise schraubenförmig ausgebildeten Wirbelkammer und einem sich daran anschließenden, vorzugsweise konisch ausgebildeten Abscheiderraum sowie einer zylindrisch ausgebildeten und konzentrisch in der Wirbelkammer angeordneten Abzugskammer für die gereinigte Luft und einer am Boden des Abscheideraumes angeordneten Auslaßvorrichtung für den abgeschiedenen Staub, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (8) von dem sich anschließenden Abscheideraum (10) durch eine konzentrisch angeordnete Ringscheibe (12) abgetrennt ist, welche mit der Innenwandung (13) der Wirbelkammer (8) einen Ringspalt (14) bildet, dessen Querschnitt dem 1- bis 2fachen des schlitzförmigen Eingangsquerschnittes entspricht und daß die Ringscheibe (12) eine mittig angeordnete kreisrunde Ausgangsöffnung (15) für die gereinigte Luft aufweist, deren Querschnitt annähernd demjenigen des länglichen Eingangsquerschnittes entspricht.

2. Zyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisrunden Ausgangsöffnung (15) eine ebenfalls kreisrunde Scheibe oder ein kreisrunder Kegel (16) in einem Abstand nachgeordnet ist, so daß der freibleibende Ringraum (18) einen Radialdiffusor bildet.