EP0346748A2 - Zyklonabscheider - Google Patents

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EP0346748A2
EP0346748A2 EP89110282A EP89110282A EP0346748A2 EP 0346748 A2 EP0346748 A2 EP 0346748A2 EP 89110282 A EP89110282 A EP 89110282A EP 89110282 A EP89110282 A EP 89110282A EP 0346748 A2 EP0346748 A2 EP 0346748A2
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EP
European Patent Office
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wall
cyclone
inlet channel
spiral
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89110282A
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English (en)
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EP0346748A3 (de
Inventor
Georg Dipl.-Ing. Baukelmann
Siegbert Dr.-Ing. Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DOZENT DOPPELZYKLON- ENTSTAUBUNGSANLAGEN GmbH
Original Assignee
DOZENT DOPPELZYKLON- ENTSTAUBUNGSANLAGEN GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission

Definitions

  • the invention relates to a cyclone separator with a cyclone housing which is cylindrical in the upper section and has a cover plate arranged in a radial plane, under which an inlet channel opens at the upper end of the cyclone housing along a circumferential gap formed therein and extends along a spiral arch with its outer wall applied to the cyclone housing.
  • an inlet channel opens at the upper end of the cyclone housing along a circumferential gap formed therein and extends along a spiral arch with its outer wall applied to the cyclone housing.
  • Such a cyclone separator is known from Figure 4 of WO86 / O5417.
  • the upper wall of the inlet channel runs in the plane of the cover plate of the cyclone housing and the outer wall of the inlet channel lies in the plane of the cover plate.
  • the spiral arch extends over a central angle of approximately 360 °.
  • the object of the invention is to make the inlet conditions for the dust-laden gas stream as favorable as possible in the interest of avoiding deposits, caking, dead water areas and reducing pressure losses.
  • the inlet channel projects in particular by about a quarter to a third of its cross-sectional height beyond the cover plate.
  • the lower edge of the inlet channel coincides with the lower edge of the circumferential gap in the cyclone housing.
  • the spiral arch preferably extends over a central angle of at least approximately 180 °.
  • the inlet channel is sufficiently long to provide the required pre-twist of the gas flow and, on the other hand, short enough to ensure that a downward axial component can be impressed on the gas flow introduced into the cyclone housing.
  • the circumferential gap begins approximately at the level of the radially outer end of the spiral arch, it is preferred that the circumferential gap, in contrast, begin to offset, in particular by a central angle of at least approximately 30 °.
  • the inlet housing shown in Figures 1 and 2 is placed on a cyclone separator of any embodiment above and forms with its peripheral wall the upper part of the cylindrical portion of the cyclone housing 1.
  • the cyclone housing 1 is closed at its upper end by a flat cover plate 2, which in a Radial plane of the cyclone housing 1 lies.
  • a peripheral gap 3 is formed in the peripheral wall thereof, which is delimited at the top by the cover plate 2.
  • an inlet channel 4 opens which, with its outer wall 5 along a spiral arch, which extends over a central angle of 180 °, runs around the cyclone housing 1 and merges tangentially into the wall of the cyclone housing 1 at the radially inner end 7 of the spiral arch.
  • the inlet channel 4 is also at the radially outer end 6 of the spiral arch by a quarter to a third of its cross-sectional height above the cover plate 2 upwards and slopes downward towards the radially inner end 7 of the spiral arch, where it steps with its upper wall 9 into the flat ceiling plate 2 merges.
  • the lower edge 10 of the circumferential gap 3 also extends inclined towards the radially inner end 7 of the spiral arch, and in particular parallel to the upper wall 9 of the inlet channel 4.
  • the spiral-arch-shaped part of the inlet duct 4 is preceded by a straight duct section 13 which, with its radially inner wall 8 at the level of the radially outer end 6 of the spiral arch, merges tangentially into the peripheral wall of the cyclone housing 1.
  • the peripheral gap 3 begins with its front edge offset by 30 ° along the spiral arc with respect to its radially outer end 6, so that the interior of the channel 4 up to the front edge 11 of the Circumferential gap 3 is covered with a cover section 12.
  • the lower boundary edge 10 of the circumferential gap 3 runs at the same level as the adjacent one. Part of the lower wall of the inlet duct 4.
  • FIGS. 3 to 6 show different cross-sectional shapes of the inlet channel 4 at the level of the radially outer end 6 of the spiral arch, which are preferred depending on the solids loading and the type of solids of the gas stream entering the cyclone.
  • the channel cross section shown in FIG. 3 is preferred for a medium solid loading of the gas stream.
  • This cross section is hexagonal.
  • the upper and lower hexagon sides are aligned perpendicular to the cyclone axis. Whereas the hexagon sides assigned to the radially inner wall and the outer wall of the inlet channel are aligned parallel to the cyclone axis and the two remaining hexagon sides lying opposite one another are positioned parallel to one another at an angle to the cyclone axis.
  • This cross-section is rectangular in the upper third with rounded corners and has the shape of a right-angled triangle in the remaining cross-section with a downward-pointing, acute-angled triangle tip that lies on the cyclone wall, the hypotenuse of the triangle being slightly concave.
  • the cross-sectional shape of the inlet channel 4 from FIG. 5 is intended for low solids loading of the gas stream.
  • This cross section is pentagonal, with the lower pentagon side sloping towards the cyclone wall towards the cyclone wall, the pentagon side adjoining it on the outer wall 5 of the inlet duct 4 running upwards parallel to the cyclone axis and the pentagon side adjoining the top wall rising obliquely to the cyclone axis, whereas the upper Wall 9 forming pentagon side is aligned perpendicular to the cyclone axis.
  • the cross-sectional shape of the inlet duct 4 from FIG. 6 is intended for sticky solids or those that tend to form caking.
  • the cross-sectional outline runs from the cover plate 2 of the cyclone housing along the upper duct wall 9 and the outer wall 5 of the inlet duct as a circular arc and then falls obliquely downwards along the lower duct wall towards the cyclone housing wall.

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Abstract

Zyklonabscheider mit einem im oberen Abschnitt zylindrischen Zyklongehäuse (1) mit in einer Radialebene desselben angeordneter ebener Deckelplatte (2), unter welcher am oberen Ende des Zyklongehäuses (1) entlang eines in diesem ausgebildeten Umfangsspaltes (3) ein Einlaufkanal (4) mündet, der sich mit seiner dem Zyklongehäuse (1) abgewandten Außenwand (5) entlang eines Spiralbogens erstreckt, an dessen radial äußerem Ende der Einlaufkanal (4) mit seiner radial inneren Wand (8) in die Wand des Zyklongehäuses (1) tangential übergeht und an dessen radial innerem Ende der Einlaufkanal (4) mit seiner Außenwand (5) tangential in die Wand des Zyklongehäuses (1) übergeht. Um die Einlaufbedingungen des staubbeladenen Gasstromes unter Vermeidung von Totwassergebieten und Druckverlusten günstig zu gestalten, steht der Einlaufkanal (4) mit seiner oberen Wand (9) am radial äußeren Ende (6) des Spiralbogens über die Deckelplatte (2) axial nach oben hinaus und verläuft entlang des Spiralbogens geneigt und läuft an dem radial inneren Ende (7) des Spiralbogens stufenfrei in die Deckelplatte (2) ein, wobei die untere Begrenzungskante (10) des Umfangsspaltes (3) parallel zur oberen Wand (9) des Einlaufkanals (4) geneigt verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider mit einem im oberen Abschnitt zylindrischen Zyklongehäuse mit in einer Radialebene desselben angeordneter Deckelplatte, unter welcher am oberen Ende des Zyklongehäuses entlang eines in diesem ausgebildeten Umfangsspaltes ein Einlaufkanal mündet, der sich mit seiner dem Zyklongehäuse angewandten Außenwand entlang eines Spiralbogens erstreckt, an dessen radial äußerem Ende der Einlaufkanal mit seiner radial inneren Wand in die Wand des Zyklongehäuses tangential übergeht und an dessem radial innerem Ende mit seiner Außenwand tangential in die Wand des Zyklongehäuses übergeht.
  • Ein derartiger Zyklonabscheider ist aus Figur 4 der WO86/O5417 bekannt. Die obere Wand des Einlaufkanals verläuft in der Ebene der Deckelplatte des Zyklongehäuses und die Außenwand des Einlaufkanals liegt in der Ebene der Deckelplatte. Der Spiralbogen erstreckt sich über einen Zentriwinkel von annähernd 360° hin.
  • Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die Einlaufbedingungen für den staubbeladenen Gasstrom im Interesse der Vermeidung von Ablagerungen, Anbackungen, Totwassergebieten und der Verminderung von Druckverlusten möglichst günstig zu gestalten.
  • Dies wird bei einem Zyklonabscheider eingangs erwähnter Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Einlaufkanal mit seiner oberen Wand am radial äußeren Ende des Spiralbogens über die horizontale Deckelplatte axial nach oben hinaussteht und entlang des Spiralbogens nach unten geneigt verläuft und an dem radial inneren Ende des Spiralbogens stufenfrei in die Deckelplatte übergeht, wobei die untere Begrenzungskante des Umfangsspaltes parallel zur oberen Wand des Einlaufkanals geneigt verläuft.
  • Der Einlaufkanal ragt am radial äußeren Ende des Spiralbogens insbesondere um etwa ein Viertel bis ein Drittel seiner Querschnittshöhe über die Deckelplatte hinaus. Die Unterkante des Einlaufkanales stimmt mit der Unterkante des Umfangsspaltes im Zyklongehäuse überein. Durch die Erfindung erhält der in den Zyklonabscheider einlaufende Gasstrom bereits im Einlaufkanal eine axiale Komponente seiner Strömungsrichtung, was dem schraubenlinienförmigen Stromlinienverlauf entlang der Zyklongehäusewand entgegenkommt. Hierzu ist es aber nach der Erfindung nicht erforderlich, die Deckelplatte entlang einer Schraubenfläche geneigt auszubilden, was für Zyklonabscheider mit schraubenlinienförmig verlaufenden Einlauf an sich bekannt ist.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Spiralbogen über einen Zentriwinkel von wenigstens annähernd 180° hin. Hierdurch ist der Einlaufkanal hinreichend lang, um für den erforderlichen Vordrall der Gasströmung zu sorgen, und andererseits kurz genug, um zu erreichen, daß dem in das Zyklongehäuse eingeführten Gasstrom eine nach unten gerichtete Axialkomponente aufgeprägt werden kann.
  • Wenngleich es ferner möglich ist, den Umfangsspalt etwa in Höhe des radial äußeren Endes des Spiralbogens beginnen zu lassen, wird es bevorzugt, daß der Umfangsspalt demgegenüber versetzt, insbesondere um einen Zentriwinkel von wenigstens annähernd 30° erst beginnt.
  • Ferner werden erfindungsgemäß unterschiedliche Querschnittsformen für den Einlaufkanal in Abhängigkeit von der Feststoffbeladung des Gasstromes und der Konsistenz der Feststoffe vorgeschlagen, die im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert werden, die aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zyklonabscheider-Einlaufgehäuse schematisch im Längsschnitt,
    • Fig. 2 die Draufsicht auf das Einlaufgehäuse aus Figur 1 und
    • Fig. 3 bis 6 unterschiedliche Querschnitte des Einlaufkanals des Einlaufgehäuses.
  • Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einlaufgehäuse wird auf einen Zyklonabscheider irgendeiner Ausführungsform oben aufgesetzt und bildet mit seiner Umfangswand den oberen Teil des zylindrischen Abschnittes des Zyklongehäuses 1. Das Zyklongehäuse 1 wird an seinem oberen Ende von einer ebenen Deckelplatte 2 abgeschlossen, die in einer Radialebene des Zyklongehäuses 1 liegt. Am oberen Ende des Zyklongehäuses 1 ist in dessen Umfangswand ein Umfangsspalt 3 ausgebildet, der nach oben von der Deckelplatte 2 begrenzt wird. Entlang dieses Umfangsspaltes 3 mündet ein Einlaufkanal 4, der mit seiner Außenwand 5 entlang eines Spiralbogens, der sich über einen Zentriwinkel von 180° hin erstreckt, das Zyklongehäuse 1 umläuft und am radial inneren Ende 7 des Spiralbogens tangential in die Wand des Zyklongehäuses 1 übergeht. Der Einlaufkanal 4 steht außerdem am radial äußeren Ende 6 des Spiralbogens um ein Viertel bis ein Drittel seiner Querschnittshöhe über die Deckelplatte 2 nach oben hinaus und verläuft zum radial inneren Ende 7 des Spiralbogens hin abfallend geneigt, wo er mit seiner oberen Wand 9 stufenfrei in die ebene Deckenplatte 2 übergeht. Die Unterkante 10 des Umfangsspaltes 3 verläuft ebenfalls zum radial inneren Ende 7 des Spiralbogens hin geneigt, und zwar parallel zur oberen Wand 9 des Einlaufkanals 4.
  • Dem spiralbogenförmigen Teil des Einlaufkanals 4 ist gemäß Figur 2 ein gerader Kanalabschnitt 13 vorgeschaltet, der mit seiner radial inneren Wand 8 in Höhe des radial äußeren Endes 6 des Spiralbogens tangential in die Umfangswand des Zyklongehäuses 1 übergeht. Der Umfangsspalt 3 hingegen beginnt mit seiner Vorderkante um 30° entlang des Spiralbogens gegenüber dessen radial äußerem Ende 6 versetzt, so daß das Innere des Kanals 4 bis zu der Vorderkante 11 des Umfangsspaltes 3 mit einem Abdeckabschnitt 12 abgedeckt ist. Die untere Begrenzungskante 10 des Umfangsspaltes 3 verläuft auf dem gleichen Niveau wie der angrenzende. Teil der unteren Wand des Einlaufkanals 4.
  • In den Figuren 3 bis 6 sind unterschiedliche Querschnittsformen des Einlaufkanals 4 In Höhe des radial äußeren Endes 6 des Spiralbogens dargestellt, die je nach Feststoffbeladung und Feststoffart des in das Zyklon einlaufenden Gasstromes bevorzugt werden. Der aus Figur 3 ersichtliche Kanalquerschnitt wird für eine mittlere Feststoffbeladung des Gasstromes bevorzugt. Dieser Querschnitt ist sechseckig. Die obere und die untere Sechseckseite sind senkrecht zur Zyklonachse ausgerichtet. Wohingegen die der radial inneren Wand und der Außenwand des Einlaufkanals zugeordneten Sechseckseiten parallel zur Zyklonachse ausgerichtet sind und die beiden einander gegenüberliegenden restlichen Sechseckseiten parallel zueinander schräg zur Zyklonachse angestellt sind.
  • Bei hohen Feststoffbeladungen des Gasstromes wird zur Vermeidung von Ablagerungen die Querschnittsform nach Figur 4 bevorzugt. Dieser Querschnitt ist im oberen Drittel rechteckig mit ausgerundeten Ecken und hat im restlichen Querschnittsteil die Form eines rechtwinkligen Dreiecks mit nach unten weisender spitzwinkliger Dreiecksspitze, die an der Zyklonwand liegt, wobei die Hypotenuse des Dreiecks leicht konkav verläuft.
  • Die Querschnittsform des Einlaufkanals 4 aus Figur 5 ist für geringe Feststoffbeladungen des Gasstroms vorgesehen. Dieser Querschnitt ist fünfeckig, wobei die untere Fünfeckseite schräg zur Zykonachse zur Zyklonwand hin abfällt, die sich daran an der Außenwand 5 des Einlaufkanals 4 nach oben anschließende Fünfeckseite parallel zur Zyklonachse verläuft und die sich daran nach oben anschließende Fünfeckseite schräg zur Zyklonachse ansteigt, wohingegen die die obere Wand 9 bildende Fünfeckseite senkrecht zur Zyklonachse ausgerichtet ist.
  • Die Querschnittsform des Einlaufkanals 4 aus Figur 6 ist für klebrige bzw. zur Bildung von Anbackungen neigende Feststoffe vorgesehen. Der Querschnittsumriß verläuft von der Deckelplatte 2 des Zyklongehäuses aus entlang der oberen Kanalwand 9 und der Außenwand 5 des Einlaufkanals als Kreisbogen und fällt dann entlang der unteren Kanalwand schräg nach unten zur Zyklongehäusewand hin ab.

Claims (7)

1. Zyklonabscheider mit einem im oberen Abschnitt zylindrischen Zyklongehäuse (1) mit in einer Radialebene desselben angeordneter ebener Deckelplatte (2), unter welcher am oberen Ende des Zyklongehäuses (1) entlang eines in diesem ausgebildeten Umfangsspaltes (3) ein Einlaufkanal (4) mündet, der sich mit seiner dem Zyklongehäuse (1) abgewandten Außenwand (5) entlang eines Spiralbogens erstreckt, an dessen radial äußerem Ende der Einlaufkanal (4) mit seiner radial inneren Wand (8) in die Wand des Zyklongehäuses (1) tangential übergeht und an dessen radial innerem Ende der Einlaufkanal (4) mit seiner Außenwand (5) tangential in die Wand des Zyklongehäuses (1) übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) mit seiner oberen Wand (9) am radial äußeren Ende (6) des Spiralbogens über die Deckelplatte (2) axial nach oben hinaussteht und entlang des Spiralbogens geneigt verläuft und an dem radial inneren Ende (7) des Spiralbogens stufenfrei in die Deckelplatte (2) einläuft, wobei die untere Begrenzungskante (10) des Umfangsspaltes (3) parallel zur oberen Wand (9) des Einlaufkanals (4) geneigt verläuft.
2. Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spiralbogen über einen Zentriwinkel von wenigstens annähernd 180° erstreckt.
3. Zyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsspalt (3) um einen Zentriwinkel von wenigstens annähernd 30° gegen dßs radial äußere Ende (6) des Spiralbogens versetzt beginnt.
4. Zyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) am radial äußeren Ende des Spiralbogens einen Sechseckquerschnitt aufweist, dessen obere und untere Sechseckseite senkrecht zur Zyklonachse ausgerichtet ist, dessen der radial inneren Wand und der Außenwand des Einlaufkanals zugeordneten Sechseckseiten parallel zur Zyklonachse ausgerichtet sind und dessen beiden einander gegenüberliegenden restlichen Sechseckseiten schräg zur Zyklonachse angestellt sind (Fig. 3).
5. Zyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) am radial äußeren Ende des Spiralbogens einen Querschnitt aufweist, der im oberen Drittel rechteckig mit ausgerundeten Ecken, und im restlichen Querschnittsteil etwa dreieckig mit nach unten weisender spitzwinkliger Dreiecksspitze verläuft, die an der Zyklonwand liegt (Fig. 4).
6. Zyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) am radial äußeren Ende des Spiralbogens einen fünfeckigen Querschnitt aufweist, dessen untere Fünfeckseite schräg zur Zyklonachse zur Zyklonwand hin abfällt, dessen sich daran an der Außenwand des Einlaufkanals nach oben anschließende Fünfeckseite parallel zur Zyklonachse verläuft und dessen sich daran nach oben anschließende Fünfeckseite schräg zur Zyklonachse ansteigt (Fig 5).
7. Zyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkanal (4) am radial äußeren Ende des Spiralbogens einen Querschnittsumriß aufweist, der von der Deckelplatte (2) des Zyklongehäuses aus entlang der oberen Wand de Einlaufkanals und der Außenwand des Einlaufkanals als Kreisbogen verläuft und entlang der unteren Kanalwand schräg nach unten zur Zyklongehäusewand abfällt (Fig. 6).
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