DE8614651U1

DE8614651U1 - Device for separating solids dispersed in hot gas

Info

Publication number: DE8614651U1
Application number: DE19868614651
Authority: DE
Original assignee: Klein Herbert Dipl-Ing 2300 Altenholz De
Current assignee: Klein Herbert Dipl-Ing 2300 Altenholz De
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1990-09-06

Description

Vorrichtung zum Abscheiden von in heißem Gas dispergierten Feststoffen Device for separating solids dispersed in hot gas

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for separating solids according to the preamble of claim 1.

Es ist seit langem bekannt, zum Abscheiden von in Gasen dispergierten Feststoffen Vorrichtungen zu verwenden, in deren Inr.enraum die zum Abscheiden erforderlichen Fliehkräfte durch Umlenken der Strömung oder Bildung von Wirbeln erzeugt werden. Die bekannteste Art dieser Vorrichtungen sind Zyklone, die vorwiegend zum Klasniere» 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 Industriezweigen wie Zementindustrie, Chemie, Wirbelschichtanlagen, Holzindustrie usw. geführt.It has long been known that devices can be used to separate solids dispersed in gases. The centrifugal forces required for separation are generated inside the device by redirecting the flow or creating vortices. The best-known type of these devices are cyclones, which are mainly used for classifying and removing dust from gases. Their simple design, which ensures high operational reliability and low maintenance, has led to this type of separator being widely used in a wide variety of industries, such as the cement industry, chemicals, fluidized bed plants, wood industry, etc.

Zyklone lassen sich auch bei hohen Drücken und bis zu Temperaturen von über 1.000° betreiben. Sie stellen derzeit das einzige, großtechnisch einsetzbare Entstaubungsverfahren für hohe Gastemperatur dar.Cyclones can also be operated at high pressures and temperatures of over 1,000°. They are currently the only large-scale dust removal process for high gas temperatures.

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°, se daß oberhalb dieses Bereiches und bei hohen Drücken lediglichAll other currently known processes for dust removal with a high separation rate are either very costly or limited in terms of their operating temperature and conditions. The maximum temperature is in any case around 600°, so above this range and at high pressures only

Zyklone einsetzbar sind. Nachteilig; ist jedoch, daß mit zunehmender Temperatur der Abscheidungsgfäd bei Zyklonen stärk abnimmt. Cyclones can be used. The disadvantage, however, is that as the temperature increases, the separation efficiency of cyclones decreases significantly.

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4 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst4 The invention is therefore based on the object of

&Ggr; einfachen Mitteln eine Einrichtung zu schaffen, durch die diese&Ggr; to create a facility by simple means through which these

} Verringerung des Abscheidungsgrades bei hohen Gastemperaturen } Reduction of the separation efficiency at high gas temperatures

t vermieden bzw. reduziert wird. t is avoided or reduced.

I 5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wan-I 5 This object is achieved according to the invention in that the wall

- düngen des Abscheideraumes, d.h. des Zyklonmantels und ggf. des- fertilizing the separation chamber, i.e. the cyclone casing and, if necessary, the

&iacgr; Tauchrohras, durch geeignete Einrichtungen gekühlt und dadurch&iacgr; immersion tubes, cooled by suitable devices and thereby

] die Temperatur der Wandgrenzschichten gesenkt werden. Eine solche ] the temperature of the wall boundary layers can be reduced. Such a

I Kühlung führt zu einer Erhöhung des Verhältnisses von Fliehkraft I 10 zu Schleppkraft in der Grenzschicht und damit einer weseiicli-I Cooling leads to an increase in the ratio of centrifugal force I 10 to drag force in the boundary layer and thus a significant

I chen Verbesserung des Abscheidungsgrades bei höheren Tempera-I chen improvement of the deposition rate at higher temperatures

I türen.I doors.

Darüber hinaus ergeben sich, wenn die Erfindung in der Weise angewandt wird, daß sin den gesamten Zyklon umschließender KChI-15 mantel benutzt wird, Wandtemperaturen, die wesentlich unter der Gastemperatur liegen. Dadurch kann die sonst bei hohen Temperaturen notwendige Innenauskleidung mit feuerfestem Material ent-I fallen, oder es können bei nicht gnaz so hohen TemperaturenIn addition, if the invention is applied in such a way that a KChI-15 jacket is used that encloses the entire cyclone, wall temperatures are obtained that are significantly lower than the gas temperature. This means that the inner lining with refractory material that would otherwise be necessary at high temperatures can be omitted, or at not quite so high temperatures,

\ kostengünstigere Blechqualitäten eingesetzt werden. \ cheaper sheet metal qualities can be used.

i 20 In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsge- i 20 The drawings show embodiments of the invention.

i genstandes dargestellt, und zwar zeigt i object shown, namely

Fig. 1 einen Zyklon mit einem Kühlmantel um den zylindrischen Teil des Abscheideraumes in schematischer Darstellung,Fig. 1 a cyclone with a cooling jacket around the cylindrical part of the separation chamber in a schematic representation,

■ 25 Fig. 2 das Abwicklungsschema &Iacgr;23 Kühlmantels aus Fig, I,■ 25 Fig. 2 the development diagram &Iacgr;23 cooling jacket from Fig, I,

Fig. 3 einen Zyklon mit vollständig gekühlten Wandflächen schemqtisch,Fig. 3 shows a cyclone with completely cooled wall surfaces,

Fig. 4 einen Zyklon mit zusätzlicher VorabscheidUhg lind \ Innenzyklon in schematischer Darstellung.Fig. 4 shows a cyclone with additional pre-separation and inner cyclone in a schematic representation.

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Der in Fig* 1 dargestellte Zyklon üblicher Bauart besteht aus einer tangentialen Zuführung des Abgases 13 * den den Abscheideraum 1 und 2 begrenzenden Wandungen 3 und 4 sowie Reingasaus= tritt 14 und Feststoffaustritt 15. Bei diesem ist zur erfindungsgemäGen Kühlung des den oberen Abscheideraum 1 umgebenden zylindrischen Teil des Zyklonmantels 3 zur Absenkung der Grenzschichttemperatur ein Kühlmantel 5 vorgesehen. Der zwischen dem Zyklonmantel und dem Kühlmantel entstehende Raum bildet zusammen mit dem Kühlmitteleintritt 16 und dem Kühlmittelaustritt 17 die Kühlmittelführung. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Wasser verwendet.The cyclone of conventional design shown in Fig. 1 consists of a tangential supply of the exhaust gas 13, the walls 3 and 4 delimiting the separation chamber 1 and 2, as well as a clean gas outlet 14 and a solids outlet 15. In this case, a cooling jacket 5 is provided for the cooling of the cylindrical part of the cyclone jacket 3 surrounding the upper separation chamber 1 in accordance with the invention in order to reduce the boundary layer temperature. The space created between the cyclone jacket and the cooling jacket forms the coolant guide together with the coolant inlet 16 and the coolant outlet 17. Water is preferably used as the coolant.

Um eine zwangsweise vollständige Durchströmung des Kühlmantels sicherzustellen, sind , wie in Fig. 2 dargestellt, Wehre oder Leitbleche 18 in der Weise angebracht, d&& sie den Kühlmittelstrom zwischen Eintritt 16 und Austritt 17 umlenken.In order to ensure a forced complete flow through the cooling jacket, weirs or baffles 18 are arranged, as shown in Fig. 2, in such a way that they divert the coolant flow between inlet 16 and outlet 17.

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.In the cyclone according to Fig. 3, all wall surfaces are cooled, i.e. the conical part of the separating chamber 2 is also provided with a cooling jacket 6, as is the immersion tube 7 through the cooling jacket 8. The cooling of individual cyclone jacket sections and the immersion tube cooling can each be carried out individually or in combination.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Abgasstrom 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 Strähnensinkraum 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 dieseIn the embodiment shown in Fig. 4, the exhaust gas flow is diverted by placing a horizontal bend 9 with a 90° bend in front of it, which leads to a pre-separation of the particles contained in the gas with the formation of strands along the wall 19. An inner cyclone 11 open in the cyclone inlet area 10 creates a strand sinking chamber 12 between the cyclone and the cyclone casing 3 and 4, possibly reaching close to the solids discharge 20, in which the strands forming in the bend 9 and on the wall 19 are guided downwards. Since this takes place completely separately from the main flow, these

Feststoffsträhnen den Wiederaufwirbelungsprozessen des Zykloninnenraumes entzogen.Solid strands are removed from the re-circulation processes of the cyclone interior.

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Der Hauptstrom des heißen Und mit einer geringeren Beladung belasteten Abgases strömt in den Abscheideraum 1 und 2 des Ihnenzyklonö Hj in dem die Weiteren AbscheidUhgsprozeBse stattfinden.The main flow of hot exhaust gas with a lower load flows into the separation chamber 1 and 2 of the dryer cyclone where the further separation processes take place.

Der Innenzykion endet am Feststoffaustrag 20. Hier verlassen die im Strähnensinkraum nach unten geführten und die im Innenraum abgeschiedenen Feststoffe gemeinsam den Zyklon.The inner cyclone ends at the solids discharge 20. Here, the solids that are guided downwards in the strand sink chamber and those that are separated in the interior leave the cyclone together.

Die im Zusammenhang mit den angeführten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale der Erfindung treffen auch dann zu, wenn der Zyklon am Feststoffaustrag 20 mit einer in Fig. 1, 3 und k nicht dargestellten Apexdüse versehen ist.The features of the invention described in connection with the exemplary embodiments cited also apply when the cyclone at the solids discharge 20 is provided with an apex nozzle not shown in Fig. 1, 3 and k .

Der oder die Kühlmantel 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.The cooling jacket(s) 5, 6 and 8 and, if applicable, the cooling jacket of the internal cyclone can be designed as a single piece or made up of two or more segments, which can be connected in parallel or in series as required.

Aufgrund des verbesserten Abscheidungsgrades bei hohen Tempera·^ türen eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in allen Fällen und Industriezweigen, in denen wegen der hohen Abgastemperaturen 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 Vergasungsanlagen. Due to the improved degree of separation at high temperatures, the device according to the invention is suitable in all cases and industries in which other processes cannot be used due to the high exhaust gas temperatures or in which a reduction in the degree of separation with increasing temperature had to be accepted. This applies in particular to the cement industry, fluidized bed technology and gasification plants.

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Claims

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r-4: Claims

1. Device for separating solids dispersed in hot gas, in which the centrifugal forces required for this are generated in the separation chamber in the gas by deflecting the flow or creating vortices, characterized in that the walls of the separation chamber are at least partially provided with cooling devices to reduce the boundary layer temperature.

2. Device according to claim 1, in which the separation chamber has the shape of a cyclone, characterized in that the cyclone jacket forming the separation chamber is at least partially double-walled to form a cooling jacket.

3. Device according to claim 2, characterized in that the immersion tube (7) is additionally double-walled (8).

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that a horizontal bend (9) is connected upstream of the cyclone for pre-separation and strand formation.

5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that other coolant guides, for example pipe coils, are used instead of the cooling jacket.

6. Device according to claims 2 to 4, characterized in that by installing an internal cyclone (11) which is open in the area of the cyclone inlet (lu), which can also be cooled in the manner proposed, a strand sinking chamber (12) is created which is separate from the main flow.

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