DE8006571U1 - Fliehkraftabscheider - Google Patents

Description

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973

G 80 06 571.0 _Dr._|_ng. ^ Schönwald, Köln

Friedrich Wilhelm Dörrenberg Dr.-ing.K.w. Eishold, Bad Soden

^ Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Setting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KDLN 1

11. Februar 1982 Sg-Fe

Fliehkra ftab sehe ider

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider zur Abscheidung von Feststoffen aus Gasen, mit einem Zyklonggehäuse, das einen tagential oder hyperbolisch gekrümmt einlaufenden Rohgaseinlaß aufweist, mit einem von oben in das Zyklongehäuse hineinragenden Tauchrohr zur Abführung des Reingases und mit einem im Innern des Zyklongehäuses angeordneten, das Tauchrohr umgebenden Leitapparat.

Fliehkraftabscheider sind in den verschiedensten Bauformen bekannt. Das in das Zyklongehäuse einströmende Rohgas wird in Rotation versetzt, wobei durch Fliehkraftwirkung die Feststoffpartikel gegen die Zyklonwände geschleudert werden. Von den Wänden sinken die Feststoffpartikel in einen Staubaustragkonus, der den unteren Abschluß des Zyklongehäuses bildet, und von dort gelangen sie in einen Staubbehälter, der, wenn er voll ist, ausgewechselt werden kann. Aus der Mitte des Zyklongehäuses führt ein Tauchrohr nach oben. Durch dieses Tauchrohr

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verläßt das weitgehend von Feststoffen befreite Reingas das Zyklongehäuse.

Man unterscheidet in erster Linie zwei Gruppen von Fliehkraftabscheidern: TangentialZyklone und Axialzyklone. Bei den Tangentialzyklonen wird das Rohgas tangential oder entlang einer hyperbolischen Bahn in das Zyklongehäuse geleitet, während bei den Axialzyklonen der Gaseinlaß sich an einer Stirnseite des Zyklongehäuses befindet, so daß das Rohgas axial einströmen kann. Im oberen Bereich des Zyklongehäuses befindet sich ein Leitapparat mit einer Beschaufelung, durch die das axial einströmende Rohgas eine tangentiale Komponente erhält und in Rotation versetzt wird. Die Art und Größe der Beschaufelung sowie die baulichen Abmessungen und Einzelheiten des Zyklongehäuses richten sich nach der Staubbeladung des Rohgases, der Korngröße und der Kornmasse. Wenn der Rohgaseinlaß bzw. der Einlaufkörper bei einem Tangentialzyklon eine von der Idealform abweichende Form hat, bilden sich im Innern des Zyklongehäuses Turbulenzen und Kurzschlußströmungen aus. Diese sind häufig instabil, d.h. der Ort, an dem sie auftreten, ändert sich zeitlich. Ferner entsteht bei ausschließlich tangential angeregter Bewegung der Rohgasströmung im Zentralbereich des Zyklongehäuses eine Zone mit geringer Bewegungsgeschwindigkeit. Diese Zone, in der die Fliehkraftabscheidung wegen der geringen Bewegungsgeschwindigkeit des Gases nur unvollkommen ist, wird auch als Zyklonauge bezeichnet.

Ein bekannter Fliehkraftabscheider der eingangs genannten Art (DE-PS 598 4 23) weist einen tagentialen Einlaß und einen kegelförmigen Leitapparat auf. Die tangential einströmenden Gase werden im Innern des Gehäuses in Rotation

versetzt, wobei die Feststoffe absinken und das gereinigte Gas durch ein von oben her in den Leitapparat hineinführendes Tauchrohr abgesaugt wird. Der Leitapparat dient ausschließlich der Verhinderung des direkten Absaugens des noch mit Staub beladenen Rohgases durch das Tauchrohr. Bei derartigen Zyklonen besteht die Gefahr, daß im Innern des Gehäuses Turbulenzen und Kurζschlußströmungen auftreten. Andererseits kann sich im Zentralbereich des Zyklongehäuses eine Zone mit geringer Bewegungsgeschwindigkeit (Zyklonenauge) ausbilden.

Ferner ist ein Zyklon bekannt (US-PS 3 349 548) , zum Abscheiden von Tropfen aus Dampf. Der mit Tropfen beladene Dampf wird tagential in eine im Innern des Zyklongehäuses angeordnete schraubenförmige Wendel eingeleitet, die sich radial zwischen einem oben und unten offenen Leitzylinder und der Innenwand des Gehäuses erstreckt. An dem unteren Ende der Wendel erfolgt die Abscheidung des Dampfes von den Tropfen. Zur Abscheidung von Feststoffen aus Gasen

ist dieser Zyklon wegen der langen Wendel und des unter-20 halb der Wendel gebildeten engen Kanales nicht geeignet,

£■ weil das Gas sich in dem Zyklon zwischen den Leitflächen

g nicht frei verteilen kann, um eine gleichmäßige, stark

§ beschleunigte Strömung mit rotierender und axialer Kompo-

nente hervorzurufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fliehkraft-

g abscheider der eingangs genannten Art mit verbessertem

Si Entstaubungsgrad zu schaffen.

ρ Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,

s$, daß der Leitapparat unterhalb des Rohgaseinlasses mehrere

radial von dem Tauchrohr abstehende, sich über den gesamten Ringraum zwischen dem Tauchrohr und dem Mantel des Zyklongehäuses erstreckende, in Draufsicht einander überlappende Leitflächen mit schraubenförmigem Verlauf aufweist.

Durch die kurzen, sich überlappenden schrägen Leitflächen wird die Rotationskomponente, die die tangential zugeführte Strömung erhalten hat, aufrechterhalten und zusätzlich wird dieser Strömung eine axiale Komponente erteilt, ohne daß schädliche Wirbel hervorgerufen werden. Durch die behutsame Einführung des in Rotation zu versetzenden, mit Fremdstoffen beladenen Gases in das Zyklongehäuse und durch die anschließende impulsfreie Rotation unter gleichzeitiger Abwärtslenkung des Gases wird eine Strömung erreicht, die eine gleichmäßige Staubablagerung durch Fliehkraftwirkung an der Wand des Zyklongehäuses ermöglicht. Das Absinken des Staubes wird durch die sich überlappenden kurzen Leitflächen nicht behindert. Auf diese Weise wird der Entstaubungsgrad verbessert und daß für die Fliehkraftentstaubung zur Verfügung stehende Zyklonvolumen besser genutzt, weil keine Zonen niedriger Bewegungsgeschwindigkeit vorhanden sind.

Außer den vom Gaseinlauf herrührenden Störeinflüssen gibt auch Störeinflüsse, die im Innern des Zyklongehäuses entstehen, beispielsweise durch Festkörper, die sich an den Gehäusewänden angesammelt haben. Die üblichen Zyklongehäuse sind an ihren unteren Enden mit einem Staubaustragkonus versehen. Der sich an den Gehäusewänden ansammelnde Staub sinkt ab und wird im Bereich des Staubaustragkonus verdichtet, weil die Grundfläche sich nach unten hin immer mehr verkleinert. Die so entstehenden Störungen setzen sich nach oben hin fort und beeinflussen auch den Bereich der höchsten Gasgeschwindigkeit, indem sie dort die Gasrotation stören. Um derartige vom absinkenden Staub ausgehende Störeinflüsse weitgehend auszuschalten, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Zyklongehäuse im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und in seinem unteren Bereich einen sich nach oben verjüngenden Körper aufweist, der mit der Wand des Zyklongehäuses einen sich nach unten verengenden ringförmigen Spalt zur Ableitung der abgeschiedenen Feststoffpartikel bildet.

Anstelle der üblichen konischen Verjüngung des Zyklongehäuses ist hierbei das Zyklongehäuse zylindrisch, so daß die für die Staubablagerung zur Verfügung stehende Wandfläche unabhängig von der Höhe konstant ist. Dennoch wird die nach unten hin erforderliche Verkleinerung der Querschnittsfläche der Zyklonkammer erreicht. Da im Zentrum des Zyklongehäuses die geringste Gasgeschwindigkeit herrscht, ist der Störeinfluß von Ablagerungen auf dem Körper relativ gering.

Vorzugsweise ist der Körper kegelförmig ausgebildet, wobei die Flankenneigung des Kegels je nach Dichte und Korngröße des Feststoffs variieren kann. Der Mantel des Körpers kann mit Leit- oder Prallflächen ausgestattet sein. Er kann auch Durchbrechungen aufweisen.

Der Austrag des Feststoffmaterials erfolgt am unteren Ende des zwischen dem Zyklongehäuse und dem Körper gebildeten Ringspaltes,an den ein Staubsammelgefäß oder eine Staubaustragvorrichtung angeschlossen sein kann.

Gegenüber den bekannten Fliehkraftabscheidern wird durch die Eliminierung von Störeinflüssen am Rohgaseinlaß und im Innern des Zyklongehäuses bei gleicher Entstaubungsleistung eine geringere Bauhöhe erreicht.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Fliehkraftabscheider nach der Erfindung und

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Figur 1.

Der dargestellte Fliehkraftabscheider weist ein aufrechtstehendes zylindrisches Zyklongehäuse 10 auf, an dessem oberen Ende sich der spiralförmige Rohgaseinlaß 11 befindet. Das Rohgas, bei dem es sich beispielsweise um das Abgas des Kessels einer Holzfeuerungsanlage handelt, wird

in den zunächst geradlinigen horizontalen Einlaßstutzen 11 geleitet und geht dann in den ebenfalls horizontal angeordneten spiralförmigen Rohgaseinlaß 11 über, der seitlich in das obere Ende des Zyklongehäuses 10 einmündet.

Von oben her ragt koaxial das Tauchrohr 13 in das Innere des Zyklongehäuses 10 hinein. Der Rohgaseinlaß 11 ist an seiner dem Zyklongehäuse 10 zugewandten Seite 14, die sich in einem Bereich von etwa 180° um das Zyklongehäuse erstreckt, offen. Unterhalb des Rohgaseinlasses 11 sind an dem Tauchrohr 13 Leitflächen 15 angebracht, die radial von dem Tauchrohr abstehen und einen schraubenförmigen Verlauf haben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Leitflächen 15 über den Umfang des Tauchrohres verteilt angeordnet, und zwar derart, daß sie sich, von oben gesehen, überlappen. Die Leitflächen bilden auf diese Weise Führungselemente für das aus dem Rohgaseinlaß in das Innere des Zyklongehäuses 10 strömende Gas, das durch die spirlaförmige Ausbildung des Rohgaseinlasses in Rotation um das Tauchrohr 13 versetzt worden ist. Das mit Staub beladene Gas wird zwischen den Leitflächen 15, die sich über den gesamten Ringraum zwischen dem Tauchrohr 13 und dem Mantel des Zyklongehäuses 10 erstrecken, im Sinne der Anfangsrotation wendelförmig nach unten gelenkt. Die Form und Steigung der Leitflächen 15 hängt von den physikalischen Eigenschaften des abzuscheidenden Mediums und der Einlaufgeschwindigkeit des Rohgases ab. Im allgemeinen beträgt der Steigungswinkel der Leitflächen etwa 10 bis 30°. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Leitflächen 15 in der Richtung geneigt, in der das in Rotation versetzte Rohgas sich absinkend im Zyklongehäuse 10 bewegt.

Unterhalb des von den Leitflächen 15 gebildeten Leitapparates befindet sich die Einlaßöffnung 16 des Tauchrohres 10. Durch sie wird das Reingas in das Tauchrohr hinein abgezogen.

Unterhalb des Tauchrohres 13 ist koaxial auf dem Boden 17 des zylindrischen Zyklongehäuses 10 ein kegelförmiger Körper 18 angeordnet, der radial abstehende Leitflächen 19 aufweist. Zwischen der Baiss des kegelförmigen Körpers 18 und dem unteren Rand des Zyklongehäuses 10 befindet sich ein Ringspalt 20, durch den der abgeschiedene Staub in das Staubsammelgefäß 21 fällt, das unter das Zyklongehäuse gestellt ist. Alternativ kann auch eine andere Einrichtung für kontinuierliche Staubaustragung an das Zyklongehäuse 10 angeschlossen werden. Wichtig ist, daß der sich nach unten verjüngende Ringspalt,durch den hindurch der Staub absinkt, nach außen von dem zylindrischen Zyklongehäuse 10 und nach innen von dem kegelförmigen Körper 18 begrenzt ist. Auf diese Weise vergrößert sich der mittlere Durchmesser des Ringraumes nach unten hin, wodurch unnötige Verdichtungen des abgeschiedenen Staubes unterbleiben.

Claims (1)

1. VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

   PATENTANWÄLTE

   G 80 06 571.0 Dr.-Ing. von Kreijler11973

   .._J..,.,., _ _u . Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

   Friedrich Wilhelm Dörrenberg Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

   -■ . Dr. J. F. Fu«, Köln

   Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

   DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

   D-5000 KÖLN 1

   11. Februar 1982 Sg-fe

   ANSPRÜCHE

   1. Fliehkraftabscheider zur Abscheidung von Feststoffen aus Gasen, mit einem Zyklongehäuse, das einen tangential oder hyperbolisch gekrümmt einlaufenden Rohgaseinlaß aufweist,

   mit einem Von oben in das Zyklongehäuse hineinragenden ψ.
   I Tauchrohr zur Abführung des Reingases und mit einem im

   i Innern des Zyklongehäuses angeordneten, das Tauchrohr

   ;l umgebenden Leitapparat, dadurch gekenn-

   |. zeichnet, daß der Leitapparat unterhalb des

   I Rohgaseinlasses (11) mehrere radial von dem Tauchrohr (13)

   \:\ abstehende, sich über den gesamten Ringraum zwischen dem

   I Tauchrohr (13) und dem Mantel des Zyklongehäuses (10) er-

   i; streckende, in Draufsicht einander überlappende Leit-

   i flächen (15) mit schraubenförmigem Verlauf aufweist.

   ^? 2. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zyklongehäuse (10) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und in seinem unteren Be-

   TeMon: (317% 13IJJ-Jl ■ |c^c: gS^ZX? dopcj d ;Teleert$nm: Dwnpotont KSIn

   • *

   reich einen sich nach oben verjüngenden Körper (18) aufweist, der mit der Wand des Zyklongehäuses (10) einen sich nach unten verengenden ringförmigen Spalt zur Ableitung der abgeschiedenen Feststoffpartikel bildet.

   3. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18) kegelförmig ausgebildet ist.

   4. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18) Leit- oder Prallflächen (19) aufweist.

   5. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18) Durchbrechungen aufweist.