DEP0037762DA - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Staub aus Gasen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abscheiden von Staub aus Gasen, bei welchem die Gase in dünner Schicht von etwa 10 mm oder weniger mit grosser Geschwindigkeit in einen weiteren, kanalförmigen Raum eingelassen werden, aus dem sie nach Aufzwingung eines wesentlichen Richtungswechsels bei geringem mittleren Krümmungshalbmesser von beispielsweise 10 mm oder auch weniger in dünner Schicht wieder austreten. Bei dem Richtungswechsel treten wesentliche Trägheitskräfte auf, die das Bestreben haben, den mitgeführten Staub nach aussen hin zu verdrängen und dadurch das erstrebte Entstauben zu bewirken.

Die Erfindung betrifft ebenfalls Vorrichtungen zur Ausübung dieses Verfahrens, die es insbesondere gestatten, die Gase aus der Verbrennung von Kohle von dem Aschen und Schlacken zu trennen, und die mit Gasen von hoher Temperatur und mit verdichteten Gasen Verwendung finden können.

Solche Vorrichtungen müssen aus einfachen Metallkörpern bestehen, die unter der Einwirkung der Wärme nur sehr geringe Formveränderungen erleiden, un deren geringe Formveränderung die Wirkungsweise nicht stören darf. Ferner müssen sie wenig Raum einnehmen, damit sie nicht die Anwendung grosser druckfester Mäntel erfordern.

Schliesslich müssen die Einzelkörper von einfacher Bauart sein und sich leicht in Reihe schalten lassen, um die Reinigung zu erleichtern. Sie müssen auch parallel schaltbar sein, um die Durchflussmenge zu erhöhen.

Der erfindungsgemäss ausgebildete einfache Einzelkörper bildet einen Doppelkanal, der von ebenen oder im wesentliche ebenen Blechen begrenzt ist. Im allgemeinen sind drei Bleche vorgesehen, die im wesentlich parallel zueinander verlaufen und genügend nahe aneinanderliegen. Das zu reinigende Gas strömt zunächst durch den Kanal zwischen einem der äusseren Bleche und dem mittleren Blech, dann in der entgegengesetzten Richtung durch den Kanal zwischen dem mittleren Blech und dem anderen äusseren Blech. Beim Übergang aus dem ersten Kanal in den zweiten wird die Strömungsrichtung des Gases um 180° mit einem sehr kleinen mittleren Krümmungshalbmesser gewechselt, wobei das Entstauben durch die Einwirkung der Fliehkraft auf die Staubteilchen bewirkt wird.

Selbstverständlich ist es angebracht, den Übergang aus dem ersten Kanal in den zweiten derart zu erleichtern, dass das gute Arbeiten der Vorrichtungen entsprechend der Art und der Grösse der abzuscheidenden Staubteilchen gesichert wird.

Die erste Lösung dieser Aufgabe besteht darin, zwischen den beiden Kanälen eine unterbrochene Krümmung vorzusehen, die insbesondere durch eine Verlängerung eines der äusseren Bleche gebildet sein kann, wobei in dieser Verlängerung ein oder mehrere Schlitze derart angeordnet sind, dass das Austreten der abzuscheidenden Staubteilchen erleichtert wird.

Eine zweite Lösung besteht darin, die drei Bleche in einer gleichen Höhe durchzuschneiden und die Kanäle frei in einen

Sammler einmüden zu lassen, der den Staub sammeln soll.

Eine dritte Lösung besteht darin, das mittlere Blech gegen die äusseren Bleche etwa zurücktreten zu lassen, wobei die sonstige Anordnung gleich derjenigen der zweiten Lösung ist.

Man kann die Einzelkörper der vorbeschriebenen Ausbildung hintereinander geschaltet zu Gruppen zusammenstellen. Man kann sie auch paarweise zusammenstellen, um die unnötigen Leitungsverluste zwischen zwei nacheinander folgenden Einzelkörpern zu vermeiden.

Man kann ferner die Einzelkörper um eine gemeinsame Drehachse verteilen, und zwar im Innern eines gleichachsigen, zylindrischen, mit Schlitzen versehenen und die Einzelkörper miteinander verbindenden Mantels, wobei die mittlere Ebene jedes Einzelkörpers durch die Drehachse geht. Diese Einzelkörper werden dabei in rasche Drehung versetzt, wobei die inneren Kanäle derart ausgebildet sind, dass die reinigenden Gase durch einen der Böden des zylindrischen Mantels eintreten und durch den anderen Boden wieder austreten. Der Sammeltrichter des Staubes ist dabei um den zylindrischen Mantel herum angeordnet.

Stehen die zu reinigenden Gase unter Druck, so müssen selbstverständlich die Einzelkörper in einem druckfesten Mantel angeordnet sein. In diesem Fall müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Staub bei Atmosphärendruck ohne Verlust an Druckgas abzuscheiden. Erfindungsgemäss kann diese Abscheidung dadurch geschehen, dass man in die Vorrichtung Wasser einspritzt, das dann mit dem Staub einen dünnflüssigen Brei bildet, der an die freie Luft durch ein Rohr austritt, dessen Durchmesser und Länge derart bestimmt sind, dass eine gleichmässige Ab- scheidung ohne Gefahr einer Verstopfung und ohne übermässige Ablagerungen stattfindet.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 Einzelkörper, deren Ausbildung den drei vorgenannten Lösungen entspricht,

Fig. 4 und 5 jeweils schematische Ansichten im Längsschnitt, und im Querschnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 4 eines Staubabscheiders mit nur einer Gruppe von Einzelkörpern,

Fig. 6 einen Staubabscheider mit zwei Gruppen von Einzelkörpern,

Fig. 7 einen Staubabscheider mit drei Gruppen von Einzelkörpern,

Fig. 8 und 9 jeweils schematische Ansichten im Längs- und Querschnitt eines drehbaren Staubabscheiders,

Fig. 10 schematisch einen bei Überdruck arbeitenden Staubabscheider mit der Einrichtung zum hydraulischen Abführen des Staubes.

Beim Entstaubungskörper gemäss Fig. 1 tritt das staubführende Gas durch den Kanal 1 in dünner Schicht ein und durch den Kanal 2 wieder aus. Am unteren Ende erleidet das Gas durch einen Krümmer 3 einen Richtungswechsel, wobei der Staub unter der Einwirkung der Fliehkraft das Bestreben hat, durch den Schlitz 4 in eine ausserhalb des Einzelkörpers befindliche Kammer auszutreten. Der Einzelkörper besteht aus dünnem Blech. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein solcher Einzelkörper bei richtig gewählten Abmessungen und Geschwindigkeiten eine sehr grosse Trennfähigkeit aufweist, die natürlich auch von der Art und der Grösse der Staub- teilchen abhängig ist. Der Krümmungshalbmesser kann zwischen einigen und 10 mm schwanken.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 ist die gekrümmte Verbindung fortgelassen. Im letzteren Fall sind die Seitenbleche gegenüber dem mittleren Blech verlängert.

Diese U-förmigen Einzelkörper werden in einer beliebigen Anzahl zusammengestellt, um die gewünschte Durchflussmenge des Gases zu sichern.

Fig. 4 zeigt einen Staubabscheider mit solchen Einzelkörpern, die in einem Kasten derart angeordnet sind, dass das Gas durch den Einlass 5 eintreten und durch den Auslass 6 austreten kann, nachdem es einen U-förmigen Weg durchlaufen hat, der auf der Zeichnung durch die Pfeile angedeutet ist. Zu diesem Zweck ist eine Wand 9 vorgesehen, die das seitliche Ende der Kanäle schliesst, durch welches die zu entstaubenden Gase eintreten. Diese Wand verhindert das unmittelbare Übertreten der Gase nach der Auslasseite 6. Die den Austrittskanal 6 verschliessende Wand 9 erstreckt sich nicht über den ganzen Querschnitt des Kanals 6, vielmehr sind Schlitze z.B. an beiden Seiten freigelassen, durch welche die entstaubte Luft abströmen kann. Der Staub wird in dem Trichter 7 niedergeschlagen, in dem gegebenenfalls abwechselnd von der einen und von der gegenüberliegenden Wand sich erstreckende Böden, die jeweils zwischen ihren Endkanten und der gegenüberliegenden Wand einen Schlitz zum Durchtreten stark staubhaltiger Luft freilassen, vorgesehen sind, die das Aufwirbeln des bereits niedergeschlagenen Staubes und dessen Mitnahme durch den Gasstrom verhindern sollen. Ein vonhand oder mechanisch betätigter Rechen 8 dient zur Reinigung der engen Kanaldurchgänge.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Gebläse zum Ansaugen der sehr kleinen Gasmenge in den Trichter den Wirkungsgrad des Staubabscheiders wesentlich erhöht. Dieses Gebläse 40 fördert einen Teil der bereits entstaubten oder fast entstaubten Gase wieder zurück in den Einlasskanal 5.

Der Staubabscheider nach Fig. 6 besteht aus zwei Vorrichtungen gemäss Fig. 4. Die Eigenart besteht darin, dass diese Vorrichtungen symmetrisch angeordnet sind und dass die Seitenbleche aneinanderliegen. Die Trennwände 9 verhindern das unmittelbare Übertreten des Gases aus der Einlassleitung 5 in die Auslassleitung 6. Dagegen gestatten sie den Übergang des Gases aus dem Trichter 10 in den Trichter 11.

Bei der Anordnung nach Fig. 7 sind drei Staubabscheider vorgesehen. Es ist ohne weiteres verständlich, dass die Entstaubung um so besser ist, je grösser die Zahl der vom Gas durchströmten Einzelkörper ist, was übrigens auch durch die Erfahrung bestätigt wird. Die Einzelkörper können verschiedene Durchgangsquerschnitte aufweisen, damit sie nicht alle mit der gleichen Geschwindigkeit durchströmt werden. Sie können geradlinig, schraubenförmig oder in sonstiger Weise hintereinander geschaltet sein.

Die Fig. 8 und 9 zeigen einen Staubabscheider mit Einzelkörpern 12 und 13, die in einem sich mit grosser Geschwindigkeit drehenden Läufer angeordnet sind. Die Einzelkörper sind dabei radial gerichtet. Auf der Zeichnung sind vier solcher Staubabscheidekammern dargestellt. Selbstverständlich können sie aber in grösserer Zahl vorgesehen sein. Das Gas tritt durch die Leitung 14 ein und durch die Leitung 15 wieder aus, nachdem es den durch die Pfeile angedeuteten Weg durchlaufen hat. An der Stelle 16 wird die sich aus der Drehung ergebende Einwirkung der Fliehkraft der den Einzelkörpern eigenen Trennwirkung überlagert. Der Staub fällt in der Ringkammer 17 aus und wird von einem als Mantel ausgebildeten Trichter gesammelt. Der Läufer wird von einer Welle 18 angetrieben, die eine Riemenscheibe 19 trägt und in Lagern 20 läuft. Die Abdichtung zwischen der Aussenluft und der Staubabscheidekammer und den Ein- und Auslassleitungen des Gases an der Austrittsstelle der Welle wird durch Stopfbüchsen 21 und 22 oder ähnliche Vorrichtungen gesichert. Der Läufer kann auf der Welle des die Strömung erzeugenden Gebläses sitzen, trotzdem dies nicht auf der Zeichnung dargestellt ist. Es können mehrere Läufer hintereinander geschaltet werden, um die Wirksamkeit der Vorrichtung zu erhöhen. Zur Erhöhung der Durchflussmenge können solche Läufer auch parallel geschaltet werden. Für die Reinigung der engen Kanalteile können Rechen vorgesehen sein. Die allgemeine Strömungsrichtung der Gase im Läufer kann nach oben, nach unten, oder in waagerechter Ebene verlaufen.

Es kann der Fall eintreten, dass das zu entstaubende Gas unter Druck steht. Der Staubabscheider muss dann in einem druckfesten Gehäuse angeordnet sein, was mit der drehbar gelagerten Einrichtung nach Fig. 8 leicht ausführbar ist.

Fig. 10 zeigt einen Staubabscheider mit feststehenden Einzelkörpern, die in einem druckfesten, zylindrischen Mantel angeordnet sind. Sie besteht beim dargestellten Beispiel aus vier U-förmigen Einzelkörpern 23, die paarweise symmetrisch angeordnet sind. Der Staub setzt sich in den Trichtern 24 ab, die durch Scheidewände 25 voneinander getrennt sind.

Ein solcher Staubabscheider kann bei hohen Drücken von 100 Atm. und mehr Anwendung finden, auch wenn die Gase sehr heiss sind. Er kann mit einem Doppelmantel für Gas- oder Wasserumlauf versehen sein.

Die Wirkung der feststehenden oder drehbar gelagerten Staubabscheider kann gegebenenfalls durch eine elektrostatische Aufladung der Staubteilchen verbessert werden.

Das Abführen des Staubes kann in der üblichen Weise durch Schleusen oder auch in der folgenden Weise geschehen:

Der Staub fällt aus jedem Trichter in Rohre 26, die das von einer Pumpe 28 geförderte Wasser aufnehmen. Er mischt sich mit dem Wasser, und der sich daraus ergebende sehr dünnflüssige Brei wird in einem Gefäss 28 gesammelt, in dem selbstverständlich auch der Druck der Entstaubungsvorrichtung herrscht. Der Brei fliesst unter der Einwirkung dieses Druckes in die Rohrleitung 29, die an die freie Luft ausmündet. Diese Rohrleitung erhält einen solchen Querschnitt, dass die Geschwindigkeit nicht zu gering ausfällt, woraus sich eine zu grosse Länge ergeben würde, und auch nicht zu gross wird, woraus sich ein zu rascher Verschleiss durch Erosion ergeben würde. Der Druck wird durch Leitungsverlust vernichtet. Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine solche Rohrleitung für industrielle Anlagen bequem ausführbar ist. Der Wasserspiegel wird im Gefäss 28 durch passende Einstellung der Pumpenfördermenge auf einer geeigneten Höhe aufrechterhalten.

Die Erfindung ist bei allen Gasen und Staubarten anwendbar. Sie dient auch zur Abscheidung von Flüssigkeitsteilchen aus Gasen oder Dämpfen.

Die Gaswege in den Einzelkörpern können waagerecht, lotrecht oder schräg verlaufen, wobei die Trichter entsprechend angeordnet sein müssen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Abscheiden von Staub aus Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase in dünner Schicht von etwa 10 mm oder weniger mit grosser Geschwindigkeit in einen hinsichtlich seiner Abmessungen wesentlich weiteren, kanalförmigen Raum eingelassen werden, aus dem sie nach Aufzwingen eines wesentlichen Richtungswechsels mit geringem, mittlerem Krümmungsmesser von beispielsweise 10 mm oder weniger in dünner Schicht wieder austreten.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei parallele, nebeneinander liegende enge Kanäle mit schlitzförmigem Querschnitt, deren absteigender Ast mit der schlitzförmigen Einlassöffnung und deren aufsteigender Ast mit der schlitzförmigen Auslassöffnung für den Gasstrom verbunden ist, während im Bodenteil der Kanalanordnung, in welchem der Gasstrom einen erheblichen Richtungswechsel von im allgemeinen 180° erfährt, auf der Seite des aufsteigenden Kanals unten ein feiner Schlitz zum Abführen des sich hier absetzenden Staubes vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei enge Kanäle mit schlitzförmigem Querschnitt, die durch zwei parallele Wände, beispielsweise Blechwände, gebildet werden, zwi- schen denen in der Mitte eine Trennwand liegt, wobei die Kanäle nach unten geöffnet in einem zweckmässig trichterförmig geformten Staubabscheideraum münden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem unteren Trichter und dem Einlasskanal eine Saugleitung zum Rücksaugen von Gas aus dem Trichter in den Einlasskanal vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere, beiden Kanälen gemeinsame innere Trennwand nach unten hin kürzer ausgebildet ist als die auf beiden Seiten dieser Trennwand sich erstreckenden parallelen Aussenwände der beiden Kanäle.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solche Kanlasysteme parallel nebeneinander geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solche Entstaubungssysteme hintereinander geschaltet sind und der Austrittskanal eines Entstaubungssystems in den Eintrittskanal des nächsten Entstaubungssystems einmündet.

8. Vorrichtung zum Abscheiden von Staub aus Gasen nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zweckmässig an den Austrittsenden der Einlasskanäle und den Eintrittsenden der Auslasskanäle bewegliche Reinigungsrechen vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, gekennzeichnet durch einen druckfesten Mantel zur Behandlung von hoch verdichteten Gasen.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, gekennzeichnet durch radial angeordnete, um eine gemeinsame Drehachse gelagerte, in einer Abschlusstrommel vereinigte einzelne Systeme mit einer Eintritts- öffnung am einen Ende, wobei die einzelnen Systeme an einer gemeinsamen Achse befestigt in rasche Drehung versetzt werden können und die durch die Fliehkraft an den Aussenseiten der einzelnen Systeme abgeschiedenen Staubteilchen nach unten in einen trichterförmigen Anbau entfernt werden, während die entstaubten Gase durch ein um die Achse angeordnetes Auslassrohr austreten.