DE661744C - Fliehkraftstaubabscheider unter Benutzung der Doppelwirbel - Google Patents
Fliehkraftstaubabscheider unter Benutzung der DoppelwirbelInfo
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- Cyclones (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fliehkraftstaubabscheider mit tangentialem Rohgaseintritt
in der Zone der Mittelebene der im Betrieb auftretenden Sekundärströmungen (Doppelwirbel) mit axialem, zentralem Reingasaustritt
in derselben Zone und mit einer oder mehreren mit einer Nachabscheidestelle in Verbindung stehenden Abschälöffnungen.
Erfindungsgemäß sind die Abschälöffiiungen ausschließlich in dem oder den äußeren winkeligen Ringräumen des Abscheiderumfanges angeordnet oder bei Ausbildung als sich über einen größeren Teil der Abscheiderhöhe erstreckende Schlitze in den äußeren winkeligen Ringräumen erweitert. Durch eine solche Lage der Abschälöffnungen soll berücksichtigt werden, daß gerade an diesen Stellen der nach außen geschleuderte Staub sich unter dem Einfluß des Doppelwirbels ansammelt.
Erfindungsgemäß sind die Abschälöffiiungen ausschließlich in dem oder den äußeren winkeligen Ringräumen des Abscheiderumfanges angeordnet oder bei Ausbildung als sich über einen größeren Teil der Abscheiderhöhe erstreckende Schlitze in den äußeren winkeligen Ringräumen erweitert. Durch eine solche Lage der Abschälöffnungen soll berücksichtigt werden, daß gerade an diesen Stellen der nach außen geschleuderte Staub sich unter dem Einfluß des Doppelwirbels ansammelt.
Unter der Angabe in der Zone Mittelebene wird verstanden, daß sowohl Eintritt wie
Austritt sich vorzugsweise nicht weiter von der Mittelebene entfernen sollen als die Zonen,
in denen die Geschwindigkeit noch eine nach außen gerichtete Komponente aufweist.
Fig. ι ist die Darstellung eines Teiles eines
senkrechten Reingasabführungsschachtes 8 eines Fliehkraftstaubabscheiders, der mit
einem Staubabscheidekanal 9 versehen ist. Es ist üblich, für die Abschälung des Staubes an
der Außenwand einen senkrechten Schlitz von gleichbleibender Breite zu benutzen. Dagegen
zeigt Fig. ι einen U-förmigen Schlitz 10 und io', der mehr Staub abschält, weil er in den
Ecken, wo viel Staub durch den Doppelwirbel zusammengelegt ist, eine größere Breite hat.
Eine praktische Anwendung dieser Abschälung ist auch aus den Fig. 16 und 17 ersifhtlich.
40 Der beschaufelte Reingasaustritt
Der hauptsächlich für Erstabscheider in Frage kommende beschaufelte Austritt der
gereinigten Gase nach dem Kamin S befindet sich an der inneren Seite durch die Öffnung
11. Wegen der Doppelwirbelströmungen ist die Öffnung nicht über die ganze Höhe des
Kanals 9 fortgesetzt. Der mitgeführte Staub prallt nun gegen die Wände 12 und 13 an und
hat Gelegenheit, mit Hilfe der Fliehkraft nach außen zu wandern, bevor die Gase durch die
Öffnung 11 entweichen. Die Öffnung 11 ist
mit Schaufeln 14 versehen, die entgegengesetzt zur Gasströmung gerichtet sind.
In der linken Hälfte der Fig. 1 ist die mit dem Reingas austretende Staubmenge graphisch
mengenmäßig wiedergegeben durch die # Linie A-B-C-D. Man sieht daraus, daß der
Unterschied in der Staubmenge vom Doppelwirbel herrührt, der in der Mitte die anpral-
!enden Staubteilchen am schnellsten abführt, in den Ecken aber wieder zum zweiten oder
dritten Male zum Anprall bringt. Durch die Anbringung der Wände 12 und 13 werden die
Flächen A-B, G-H und C-D, E-F des Staubaustrittdiagramms
ausgeglichen, d'. h. daß der Staubgehalt der Abgase niedrig bleibt, daß der Entstaubungsgrad also hoch ist.
S taub rinn en
Es gibt Fälle, bei denen man die Eigenschaft des Doppelwirbels, den Staub in den
Ecken zusammenzufegen, vorteilhaft verwenden kann.
In dem Kanal 9 nach Fig. 1 könnte man die gestrichelt angegebenen Staubrinnen 15 in
den Ecken anbringen. Der Staub wird sich darin ansammeln und kann in großer Konzentration
fortgeleitet werden. Das Mitreißen des Staubes durch die Strömung 7 wird dadurch
eingeschränkt.
Unmittelbarer Bunkerschluß eines Zyklons mittels Staub rinnen
Ein anderer Fall, in dem diese Staubrinnen vorteilhaft Verwendung finden können, ist in
den Fig. 2 und 3 wiedergegeben. In der Praxis begegnet man oft dem Fall, daß der
Staub eines Zyklons 16 in einem Staubbunker 17 abgeleitet werden soll, daß aber nur eine
sehr geringe Höhe zur Verfügung steht. Der Trichter 34 nach Fig. 8 beansprucht eine
ziemliche Höhe. Wenn man dabei den Winkel der Spitze zu groß wählt, wird der Entstaubungsgrad
sehr schlecht. Man soll die Beschränkung der Masse jedenfalls nicht in der
für die Abscheidung so wesentlichen Staubrichterhöhe machen. Die Staubrinne 8 der
Fig. 2 bringt hier die Lösung im knappsten Raum und mit höchstem Entstaubungsgrad.
An einer oder mehreren Stellen hat diese Staubrinne tangentiale Staubaustrittsstellen
19, wodurch der Staub mit höchstem Druck
dem Bunker, der somit einen Nachabscheider bildet, zugeführt wird. Die Entlüftung des
Bunkers erfolgt durch die zentrale Öffnung
20. Die untere Hälfte des Doppelwirbels 21 im Zyklon 16 führt den Staub regelmäßig zu
der Staubrinne 18. Der Druckunterschied zwischen den Stellen 19 und 20 sorgt dabei
für die Staubausfuhr aus der Rinne.
Symmetrischer Abscheider mit Staubrinnen
Der gleiche Gedanke des Staubansammeins in Staubrinnen ist dem Staubabscheider nach
den Fig. 4, 5, 6 und 7 zugrunde gelegt. Das
Rohgas wird bei 22 zugeführt und das Reingas bei 23 und 24 abgeleitet. Der Doppelwirbel
sammelt den Staub in den erweiterten Teilen 25 und 26, wo für jede Rinne eine oder
mehrere tangentiale Staubaustrittsstellen 2j am Umfang angebracht sind. Dieser Abscheider
mit doppeltem Gasaustritt beansprucht wenig Raum und kann in jeder beliebigen
Lage verwendet werden, also auch mit waagerechter Längsachse, ohne daß der Ent*-
staubungsgrad darunter leidet. Nur ist es· notwendig, daß bei den Staubaustrittsstellen
27 auch ein sehr kleiner Teilstrom des Gases mit abgeführt wird. Der AAbscheider ist dann
dem Abscheidekanal 9 nach Fig. 1 sehr ähnlich geworden. Letzterer eignet sich besonders
für lotrechte Aufstellung um einen Kamin herum, wie in den Fig. 16 und 17 angegeben
ist, und für die Abschälung eines ziemlich kräftigen Nebenstromes bei 10, während
er nach den Fig. 4 bis 7 in waagerechter Lage Verwendung findet unter Abschälung eines
geringen Nebenstromes. Der Unterschied ist* aber nicht wesentlich.
Zyklone mit Benutzung des Doppelwirbels
-
Daß der Doppelwirbel auch herangezogen werden kann, um den Entstaubungsgrad der
üblichen Zyklone zu verbessern, wird durch ;,
die Fig. 8 bis 11 gezeigt. Das Rohgas wird durch den Eintrittsstutzen 28 eingeführt und 85"
setzt die Gasmasse im Innern des Zyklons in Drehung. Die Drehbewegung verursacht als
Nebenerscheinung sofort die Bildung des Doppelwirbels, der in Fig. 9 besonders eingezeichnet
ist. Da der Doppel wirbel, wie schon erwähnt wurde, sehr stark ist, werden die
ausgeschleuderten Staubteilchen in der Oberhälfte des Zyklons entgegen der Richtung der : >.
Schwerkraft durch die Strömung 30 nach ■ Fig. 9 nach oben geführt. Bei 29 bilden diese 95"
im Kreise bewegten Teilchen einen starken , Staubring unmittelbar unter dem Deckel des
Zyklons, wo demzufolge ein großer Verschleiß auftritt. Α·η dieser Stelle ist bei 37 in den
Fig. 9 und 11 eine Absehälung für diesen ioo1
Staubring vorgesehen. Ein außenliegender :. Kanal 36 führt den abgeschälten Staub nach
unten ab und bei 38 (s. Fig. 9 und 10) wieder in den Zyklon ein. Die Anordnung solcher ■.·
Kanäle ist an sich neu. Die Schaufeln 38 wir- log
ken als Ejektoren, während sich der Schlitz 37 durch den Druck der Geschwindigkeitshöhe immer wieder mit einem staubreichen
Gasstrom füllt. So entsteht eine lebhafte Umlaufströmung von 37 über Kanal 36 nach 38.
Bei 38 ist die Strömung des Doppelwirbels ' an der Außenseite schon nach unten gerichtet,
so daß hier sich kein Staubring mehr bildet, < sondern der Staub regelmäßig nach unten bei :,,
35 abgeführt wird.
Man kann auch zwei oder drei Staubumführungskanäle an einem Zyklon anbrin- ,
gen, was aber nur wenig Mehrgewinn bringt.
Schließlich kann man auch die außenliegenden Staubumführungskanäle durch einen ta,o
Doppelmantel ersetzen, der einen schmalen, .; ringförmigen Raum schafft, in dem der Staub J
'■' if
,'viäi
der Wirkung des Doppelwirbels entzogen ist und sich deswegen stetig nach unten bewegen
kann.
Die Form des Staub rich te rs
In Fig. 9 ist noch eine andere Folge des Doppelwirbels schematisch angegeben. Im
Inneren des Zyklontrichters 34 bildet sich eine Art Windhose 39, die ihre Spitzen beim
ίο Staubaustritt 35 und ihr verbreitertes Oberende
am Zyklonaustritt 40 besitzt. Sie hat die Eigenschaft, den Staub in sich, d. h. in dem
schlauchförmigen Wirbeltrichter festzuhalten, also genau die umgekehrte der künstlichen
Zyklone, die ihren Staub nach außen schleudern. Dadurch wird der Entstaubungsgrad
jedes Zyklons erheblich heruntergesetzt. Diese Erscheinung ist aber nur dadurch auszugleichen,
daß man den ausgeschleuderten Staub sich tangential aus dem Zyklon entfernen läßt, bevor er den Fuß der Windhose
bei 35 erreicht hat. Das würde bedeuten, daß die Stelle 35 nicht mehr für die Staubabfuhr
Verwendung finden darf, und führt auf die Abscheiderbauarten nach Fig. 2 bis 7 mit ein-
oder zweiseitigem Gasaustritt, aber ohne Staubrichter 34.
Wünscht man den Staubrichter beizubehalten, dann kann man nicht verhüten, daß die
Windhose 39 einen Teil des ausgeschleuderten Staubes bei 35 wieder aufsaugt und nach oben
führt. Man kann aber die Windhose an ihrem Fuße in bekannter Weise durch Verlängerung
des Trichters 34 abschwächen. Fig.
12 bis 15 zeigen eine solche Anordnung. Der
Staubumführungskanal ist in diesem Falle in den zylindrischen Teil 43 des Trichters geleitet.
Eine zweite Abschälungsstelle 44 ist bei dem Übergang zwischen zylindrischem und
kegelförmigem Teil angeordnet. Diese zweite Abschälungsstelle ist nur notwendig, wenn
sich hier ein Staubring bilden könnte. Das ist hier möglich, weil die Mittelebene zwisehen
den Doppelwirbelhälften sich bei diesen schlanken Zyklonen dieser Übergangsstelle
nähert, so daß hier noch keine kräftige Strömung 49 nach unten vorhanden ist. Der Staub
hat immer Neigung, sich in dieser Mittelebene einigermaßen anzuhäufen, weil die Schwerkraft nur eine geringe Bedeutung hat
gegenüber den Strömungen 30 und 49. Da Stauballhäufungen (drehende Staubringe) immer vermieden werden sollen, muß man
eine Abschälung nach 44 der Fig. 13 und 15 vorsehen an jeder Stelle, an der man das Auftreten
solcher Staubringe erwarten darf.
Doppelabscheider
Ein Doppelabscheider, der eine Ausführung nach der Erfindung verkörpert, ist in den
Fig. 16 und 17 abgebildet. Die Gase treten bei 47 in den um den Schornstein 8 gekrümmten
Abscheidekanal 9 ein. Der Austritt der Reingase in den Kamin ist nach Fig. 1 ausgebildet
mit verstellbaren, entgegengesetzt der Strömung gerichteten Schaufeln, die entsprechend
der jeweiligen Belastung eingestellt werden. Die Abschälung 10 nach dem Nebenstromzyklon
48 ist U-förmig. Der Neben-Stromzyklon hat einen schlanken Staubtrichter 43, 41, einen Staubumführungskanal 36
und einen in der Mittelebene mündenden Ein- und Austritt.
Claims (4)
1. Fliehkraftstaubabscheider mit tangentialem Rohgaseintritt in der Zone der
Mittelebene der im Betrieb auftretenden Sekundärströmungen (Doppelwirbel), axialem, zentralem Reingasaustritt in derselben
Zone und mit einer oder mehreren mit einer Nachabscheidestelle in Verbindung stehenden Abschälöffnungen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschälöffnungen ausschließlich in dem oder den äußeren winkeligen Ringräumen des Abscheiderumfanges
liegen oder bei Ausbildung als sich über einen größeren Teil der Ab- go
scheiderhöhe erstreckende Schlitze in den äußeren winkeligen Ringräumen erweitert
sind.
2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder
beiden Seiten der Mittelebene in einer senkrecht zur Umdrehungsachse liegenden Ebene Staubrinnen (15, 18, 25, 26) mit
Staubabführstellen (19, 27) angebracht sind. ioo
3. Zyklonartiger Abscheider nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß
sich an die Abschälöffnungen Staubabführungskanäle (36) anschließen, die den Staub in den unteren, einen Nachabscheider
bildenden Teil des Zyklons führen.
4. Zyklonartiger Abscheider nach den Ansprüchen 1 und 3 mit einem in mittle-
. rer Höhe des Staubtrichters liegenden zylindrischen Wandungsteil, dadurch ge- n0
kennzeichnet, daß die Staubabführungskanäle (36) mit tangential gerichteten
Mündungen (42) in den zylindrischen Teil (43) eintreten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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