ES2887334T3

ES2887334T3 - centrifugal separator

Info

Publication number: ES2887334T3
Application number: ES13705995T
Authority: ES
Inventors: Ralf Abraham; Dobrin Toporov; Domenico Pavone
Original assignee: Gidara Energy BV
Current assignee: Gidara Energy BV
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: DK2822694T3; EP2822694A1; PL2822694T3; CN104334285A; CN104334285B; DE102012004590A1; EP2822694B1; TW201347851A; PT2822694T; WO2013131768A1; RU2014137999A

Abstract

Separador centrífugo que comprende un tubo de goteo (9) y un canal de entrada (14), caracterizado porque en el exterior del tubo de inmersión (9) se proporciona un elemento de guía del flujo el cual se diseña como una placa deflectora excéntrica en forma de carcasa (10), se estrecha un canal de flujo del separador centrífugo (5) y se dispone aproximadamente opuesto a la entrada del gas, la placa deflectora (10) se arrastra hacia abajo por debajo de un borde inferior del canal de entrada (14) y luego se ahúsa nuevamente hacia el extremo inferior del tubo de inmersión de la forma del tubo.Centrifugal separator comprising a drip tube (9) and an inlet channel (14), characterized in that a flow guide element is provided outside the immersion tube (9), which is designed as an eccentric deflector plate in shell-shaped (10), a flow channel of the centrifugal separator (5) is narrowed and arranged roughly opposite the gas inlet, the baffle plate (10) is drawn down below a lower edge of the inlet channel (14) and then tapers back to the lower end of the tube form dip tube.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Separador centrífugocentrifugal separator

La invención se refiere a un separador centrífugo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.The invention relates to a centrifugal separator according to the preamble of claim 1.

Se conocen una amplia variedad de diseños de separadores centrífugos. El documento DE 103 46 692 A1 así describe, por ejemplo, un desempañador, que comprende paletas en espiral en la transición a la región del embudo en el borde exterior del tubo de goteo que termina en dicha transición, para rotar el flujo de gas entrante en el embudo. En el documento DE 10205981 A1, por ejemplo, se describen ciclones que se pueden encender y apagar, mientras que el documento DE 195 16817 C1 describe un ciclón que comprende elementos adicionales, tal como un electrodo de descarga.A wide variety of centrifugal separator designs are known. Document DE 103 46 692 A1 thus describes, for example, a defogger, comprising spiral blades at the transition to the funnel region at the outer edge of the drip tube ending at said transition, to rotate the incoming gas flow in the funnel In DE 10205981 A1, for example, cyclones that can be switched on and off are described, while DE 195 16817 C1 describes a cyclone comprising additional elements, such as a discharge electrode.

Además, el documento DE 32 30 280 A1 describe un separador centrífugo que comprende una carcasa exterior tubular, un distribuidor unido a su lado de admisión y que comprende un tubo de goteo dispuesto en su eje longitudinal. Una pantalla deflectora que se ensancha en la dirección del extremo del tubo de goteo se dispone en el tubo de goteo, coaxialmente con él.Furthermore, document DE 32 30 280 A1 describes a centrifugal separator comprising a tubular outer casing, a distributor attached to its intake side and comprising a drip tube arranged on its longitudinal axis. A baffle screen that widens in the direction of the end of the drip tube is disposed on the drip tube, coaxially therewith.

Los gasificadores de alta temperatura se desarrollan con el fin de utilizar un proceso de gasificación de lecho fluidizado para mejorar el uso de, por ejemplo, lignito mediante el uso de un gasificador de alta temperatura Winkler (HTW) como un desarrollo de la gasificación de carbón Winkler que originalmente operaba a presión ambiente. Las ventajas radican sustancialmente en un mejor uso de la materia prima, en una capacidad de gasificación considerablemente mayor para plantas a gran escala y en la prevención de la formación de subproductos.High temperature gasifiers are developed in order to use a fluidized bed gasification process to improve the use of, for example, lignite by using a Winkler High Temperature Gasifier (HTW) as a development of coal gasification Winkler that originally operated at ambient pressure. The advantages lie substantially in a better use of the raw material, in a considerably higher gasification capacity for large-scale plants and in the prevention of the formation of by-products.

La desventaja de este procedimiento es, entre otras cosas, el hecho de que la eficiencia de separación del ciclón de reciclado no es particularmente clara y, como resultado, deben disponerse costosos filtros de gas caliente detrás del ciclón y del enfriador de gas crudo. Para empeorar las cosas, el polvo separado en el filtro de gas caliente todavía contiene grandes cantidades de carbono. Por lo tanto, este polvo no se puede depositar, sino que debe devolverse al gasificador a través de conductos y sinfines o quemarse en una caldera separada por medio de un combustible auxiliar.The disadvantage of this method is, among other things, the fact that the separation efficiency of the recycle cyclone is not particularly clear and, as a result, expensive hot gas filters must be arranged behind the cyclone and the raw gas cooler. To make matters worse, the separated dust in the hot gas filter still contains large amounts of carbon. Therefore, this dust cannot be deposited, but must be returned to the gasifier through ducts and augers or burned in a separate boiler by means of an auxiliary fuel.

Aquí es donde entra la invención, cuyo objeto consiste en aumentar considerablemente el grado de separación de un separador centrífugo, en particular de un ciclón de reciclado en un gasificador de alta temperatura.This is where the invention comes in, the object of which is to considerably increase the degree of separation of a centrifugal separator, in particular of a recycling cyclone in a high-temperature gasifier.

El objetivo se logra mediante un separador centrífugo que tiene las características de la reivindicación 1. Una solución alternativa se proporciona mediante un separador centrífugo que tiene las características de la reivindicación 2.The object is achieved by a centrifugal separator having the features of claim 1. An alternative solution is provided by a centrifugal separator having the features of claim 2.

Además, se describe un método para optimizar un separador centrífugo, en particular un ciclón de reciclado en un gasificador de alta temperatura, en donde la fuerza centrífuga aumenta localmente mediante componentes instalados en el tubo de goteo del separador centrífugo.Furthermore, a method is described for optimizing a centrifugal separator, in particular a recycle cyclone in a high temperature gasifier, where the centrifugal force is increased locally by components installed in the drip tube of the centrifugal separator.

Para aumentar la eficiencia de separación de un ciclón, se propone mover el tubo de goteo a la "región de agua muerta", es decir, el tubo de goteo se instala excéntricamente en el ciclón. Tal medida solo tiene sentido económico en los nuevos componentes de los ciclones. La adaptación y por lo tanto la optimización posterior no tienen sentido económico. Por el contrario, los componentes instalados en el tubo también se pueden adaptar sin problemas. Una variante de la posibilidad de optimización consiste en que, mediante la disposición de un aglomerador aguas arriba en la zona de entrada del separador centrífugo, se puede realizar un aumento mecánico del tamaño de partícula de las partículas a separar. Un aglomerador tiene un efecto sobre el tamaño de las partículas, de manera que se logra un aumento en la tasa de colisión entre partículas grandes y pequeñas en la región de entrada del ciclón, lo cual mejora considerablemente el grado de separación. Los dispositivos de aglomeración son conocidos en principio; véase, por ejemplo, el documento DE 19815976 A1 con respecto a esto.In order to increase the separation efficiency of a cyclone, it is proposed to move the drip tube to the "dead water region", that is, the drip tube is installed eccentrically in the cyclone. Such a measure only makes economic sense in new cyclone components. The adaptation and therefore the subsequent optimization do not make economic sense. On the contrary, the components installed in the tube can also be adapted without problems. A variant of the possibility of optimization is that by arranging an agglomerator upstream in the inlet region of the centrifugal separator, a mechanical increase in the particle size of the particles to be separated can be achieved. An agglomerator has an effect on the size of the particles, so that an increase in the collision rate between large and small particles is achieved in the inlet region of the cyclone, which considerably improves the degree of separation. Agglomeration devices are known in principle; see, for example, DE 19815976 A1 in this regard.

Dado que los ciclones solo funcionan de manera óptima en condiciones de funcionamiento estrechas, por ejemplo, una velocidad de entrada tangencial óptima en el ciclón para el polvo es de 10 m/s, la eficiencia está sujeta a variaciones durante los cambios de carga. En este caso, al optimizar dicho ciclón, el método descrito interviene mediante el cambio de la sección transversal en la entrada del separador centrífugo, en donde la sección transversal se puede cambiar de varias formas diferentes, como se indica a continuación.Since cyclones only perform optimally under narrow operating conditions, for example an optimal cyclone tangential inlet speed for powder is 10m/s, efficiency is subject to variation during load changes. In this case, by optimizing said cyclone, the method described intervenes by changing the cross section at the inlet of the centrifugal separator, where the cross section can be changed in several different ways, as indicated below.

Mediante el cambio de sección transversal variable, la velocidad de diseño del ciclón siempre se puede mantener constante.By changing the variable cross section, the design speed of the cyclone can always be kept constant.

En la modalidad, se llevan a cabo al mismo tiempo una pluralidad de las etapas del método mencionadas anteriormente. In the embodiment, a plurality of the aforementioned method steps are carried out at the same time.

Para resolver el problema abordado, la invención proporciona un separador centrífugo que se caracteriza porque en el tubo de goteo se proporciona un elemento de guía de flujo que estrecha el canal de flujo del separador centrífugo. Tal elemento de flujo que se estrecha se diseña como una placa deflectora en forma de carcasa, como se proporciona mediante la invención.To solve the problem addressed, the invention provides a centrifugal separator characterized in that a flow guide element is provided on the drip tube which narrows the flow channel of the centrifugal separator. Such a tapering flow element is designed as a shell-shaped baffle plate, as provided by the invention.

Para lograr un flujo particularmente óptimo, de acuerdo con la invención, la placa deflectora excéntrica en forma de carcasa también se dispone aproximadamente opuesta de la entrada de gas en la región exterior del tubo de goteo, la placa deflectora se tira hacia abajo hasta debajo del borde inferior del canal de entrada de gas y luego disminuyendo nuevamente hacia el extremo inferior del tubo de goteo de la forma del tubo. La posición de la placa deflectora también puede variar, en dependencia del diseño del separador centrífugo.In order to achieve a particularly optimal flow, according to the invention, the shell-shaped eccentric baffle plate is also arranged approximately opposite the gas inlet in the outer region of the drip tube, the baffle plate is pulled down to below the lower edge of the gas inlet channel and then tapering back towards the lower end of the tube form drip tube. The position of the baffle plate can also vary, depending on the design of the centrifugal separator.

Para lograr un aumento mecánico del tamaño de partícula de las partículas, de acuerdo con la invención se proporciona un aglomerador en la entrada del separador centrífugo, el cual se forma por una pluralidad de elementos tubulares de interrupción del flujo, que pasan por el canal de flujo. Estos elementos de flujo tubulares se pueden instalar en el canal de flujo de forma horizontal, vertical o en un ángulo.In order to achieve a mechanical increase in the particle size of the particles, according to the invention an agglomerator is provided at the inlet of the centrifugal separator, which is formed by a plurality of tubular flow interruption elements, which pass through the flow channel. flow. These tubular flow elements can be installed in the flow channel horizontally, vertically or at an angle.

Como ya se indicó anteriormente, para poder mantener constante la velocidad de diseño del separador centrífugo incluso durante los cambios de carga, otra modalidad de la invención también proporciona que el canal de flujo de entrada se equipe con una superficie de pared móvil que cambia la sección transversal del canal o una placa de deslizamiento de cerámica, en donde las modalidades pueden consistir en que la superficie de la pared móvil horizontal o verticalmente se forme como un deslizamiento o como un elemento de pared que es curvo en la región de transición a la centrífuga.As already stated above, in order to be able to keep the design speed of the centrifugal separator constant even during load changes, another embodiment of the invention also provides for the inlet flow channel to be equipped with a moving wall surface that changes the section cross channel or a ceramic slide plate, wherein the embodiments may be that the horizontally or vertically movable wall surface is formed as a slide or as a wall element that is curved in the region of transition to the centrifugal .

Las características, detalles y ventajas adicionales de la invención se proporcionan mediante la siguiente descripción y mediante los dibujos, en los cualesAdditional features, details, and advantages of the invention are provided by the following description and by the drawings, in which

La Figura 1 es una vista simplificada de un gasificador Winkler de alta temperatura, yFigure 1 is a simplified view of a Winkler high-temperature gasifier, and

Las Figuras 2 a 7 son vistas simplificadas de un separador centrífugo que comprende diferentes componentes instalados modificadores de flujo.Figures 2 to 7 are simplified views of a centrifugal separator comprising different installed flow modifying components.

La Figura 1 es una vista simplificada de un sistema de un gasificador Winkler de alta temperatura, que comprende un gasificador 1, al cual se le suministra la materia prima a través del tanque de almacenamiento 2. El producto del fondo se descarga en 3, por ejemplo, mediante un transportador de tornillo 4. El gas incide en un separador centrífugo 5, en donde las partículas sólidas se conducen de nuevo al gasificador 1 a través de la línea 6, y el gas se elimina a través de una línea 7 para un procesamiento adicional.Figure 1 is a simplified view of a Winkler high-temperature gasifier system, comprising gasifier 1, to which feedstock is supplied via storage tank 2. Bottom product is discharged at 3, by example, by means of a screw conveyor 4. The gas impinges on a centrifugal separator 5, where the solid particles are led back to the gasifier 1 through line 6, and the gas is removed through a line 7 for a additional processing.

Las Figuras 2 a 7 muestran variantes de la influencia sobre el flujo en el separador centrífugo 5:Figures 2 to 7 show variants of the influence on the flow in the centrifugal separator 5:

La Figura 2 muestra el suministro de la mezcla que consiste en sólidos y gases (flecha 8) al separador centrífugo 5, en donde la mezcla fluye alrededor del tubo de goteo 9.Figure 2 shows the supply of the mixture consisting of solids and gases (arrow 8) to the centrifugal separator 5, where the mixture flows around the drip tube 9.

Para acelerar el flujo, el tubo de goteo 9 comprende un elemento de guía de flujo 10, el cual se suelda al tubo de goteo 9 como una placa deflectora curvada o se fija al mismo de alguna otra manera. Como puede verse en la Figura 2, la placa deflectora 10 se ahúsa, se indica en su región inferior mediante 10a, de manera que la superficie de la sección transversal original del canal de flujo se logra una vez más en el extremo del tubo de goteo 9. El gas purificado sale del separador centrífugo 5 a través del tubo 7, el cual se indica mediante una flecha 11. Las partículas sólidas salen del separador en la parte inferior, las cuales se indican mediante una flecha 12.To speed up the flow, the drip tube 9 comprises a flow guide element 10, which is welded to the drip tube 9 as a curved baffle plate or fixed thereto in some other way. As can be seen in Figure 2, the baffle plate 10 is tapered, indicated in its lower region by 10a, so that the original cross-sectional area of the flow channel is once again achieved at the end of the drip tube. 9. The purified gas leaves the centrifugal separator 5 through the tube 7, which is indicated by an arrow 11. The solid particles leave the separator at the bottom, which are indicated by an arrow 12.

Con fines de presentación, la posición de la placa deflectora 10 que comprende el cono 10a se reproduce en la Figura 2 en el punto designado. Esto no tiene que corresponder con la posición de la instalación real.For presentation purposes, the position of the baffle plate 10 comprising the cone 10a is reproduced in Figure 2 at the designated point. This does not have to correspond to the actual installation position.

En los siguientes dibujos, todos los elementos que tienen la misma estructura se indican mediante el mismo signo de referencia, incluidas las flechas.In the following drawings, all elements having the same structure are indicated by the same reference sign, including arrows.

A diferencia de la Figura 2, en la modalidad en la Figura 3 para formar un aglomerador, generalmente se denota mediante 13, los elementos tubulares de interrupción del flujo 15 se instalan en la pieza de conexión de entrada 14 del separador centrífugo 5, tales elementos de interrupción de flujo se pueden colocar en el canal de admisión 14 no solo horizontalmente, como se muestra aquí, sino también vertical o diagonalmente.Different from Figure 2, in the embodiment in Figure 3 to form an agglomerator, generally denoted by 13, the flow interruption tubular elements 15 are installed in the inlet connection piece 14 of the centrifugal separator 5, such elements Flow stoppers can be placed in the intake channel 14 not only horizontally, as shown here, but also vertically or diagonally.

En la modalidad de la Figura 4, la sección transversal del canal de entrada 14 en el separador centrífugo 5 puede modificarse mediante un elemento de bloqueo elevable o abatible o una placa deslizante de cerámica 16. Este movimiento se indica por una flecha de dos puntas 17.In the embodiment of Figure 4, the cross section of the inlet channel 14 in the centrifugal separator 5 can be modified by means of a lifting or folding locking element or a ceramic sliding plate 16. This movement is indicated by a double-headed arrow 17 .

La Figura 5 muestra una variante para poder modificar la sección transversal del canal de entrada 14 del separador centrífugo 5, específicamente mediante una placa base elevable y abatible, la cual también se forma como una placa cerámica, se indica mediante 18, por ejemplo; el posible movimiento se indica mediante una flecha de dos puntas 19.Figure 5 shows a variant to be able to modify the cross section of the inlet channel 14 of the centrifugal separator 5, specifically by means of a lifting and folding base plate, which is also formed as a ceramic plate, indicated by 18, for example; possible movement is indicated by a double-headed arrow 19.

En la Figura 6, la placa de cerámica, que se indica aquí mediante 20, puede girarse verticalmente para modificar la sección transversal, lo que se indica mediante una flecha de dos puntas 21.In Figure 6, the ceramic plate, indicated here by 20, can be rotated vertically to change the cross-section, which is indicated by a double-headed arrow 21.

Por último, la Figura 7 también muestra la posibilidad de reducir la sección transversal en la región de entrada al separador centrífugo 5 mediante una placa 22 que se adapta a la forma curva de la pared del separador; el movimiento se indica por una flecha de dos puntas 23.Finally, Figure 7 also shows the possibility of reducing the cross-section in the inlet region of the centrifugal separator 5 by means of a plate 22 that adapts to the curved shape of the separator wall; movement is indicated by a double-headed arrow 23.

Como ya se indicó anteriormente, las medidas individuales también se pueden llevar a cabo en combinación, por ejemplo, estrechando la sección transversal del canal de entrada 14 por medio de las placas de cerámica correspondientes 18, 20 o 22 junto con un aglomerador 13 y una placa deflectora de flujo 10, 10a al mismo tiempo, por mencionar solo una posible variante.As already stated above, the individual measurements can also be carried out in combination, for example by narrowing the cross-section of the inlet channel 14 by means of the corresponding ceramic plates 18, 20 or 22 together with an agglomerator 13 and a flow deflector plate 10, 10a at the same time, to mention only one possible variant.

Lista de signos de referenciaList of reference signs

1 gasificador1 gasifier

2 tanque de almacenamiento2 storage tank

3 descarga de producto de fondo3 background product download

4 tornillo transportador4 screw conveyor

5 separador centrífugo5 centrifugal separator

6, 7 línea6, 7 line

8, 11, 12 flecha8, 11, 12 arrow

9 tubo de goteo9 drip tube

10, 10a placa deflectora de flujo10, 10th flow deflector plate

13 aglomerador13 agglomerator

14 canal de entrada14 input channel

15 elementos de interrupción del flujo15 flow interruption elements

16 placa deslizante de cerámica16 ceramic slide plate

17, 19, 21,23 flecha de dos puntas17, 19, 21,23 double headed arrow

18, 20, 22 placa de cerámica 18, 20, 22 ceramic plate

Claims

1. Centrifugal separator comprising a drip tube (9) and an inlet channel (14),

caracterizado porquecharacterized because

On the outside of the dip tube (9), a flow guide element is provided which is designed as a shell-shaped eccentric baffle plate (10), a flow channel of the centrifugal separator (5) is narrowed, and a flow channel of the centrifugal separator (5) is arranged. Approximately opposite the gas inlet, the baffle plate (10) trails down below a lower edge of the inlet channel (14) and then tapers back toward the lower end of the tube-shaped dip tube.

2. Centrifugal separator according to claim 1 or according to the preamble of claim 1, characterized in that

An agglomerator (13) is formed in the inlet channel (14) of the centrifugal separator (5) by a plurality of tubular flow interruption elements (15) passing through the flow channel.

3. Centrifugal separator according to claim 2,

caracterizado porquecharacterized because

the flow interruption elements (15) are installed horizontally, vertically or at an angle in the flow channel.

4. Centrifugal separator according to any of the preceding claims,

caracterizado porquecharacterized because

the inlet channel (14) is provided with a movable wall surface that changes the cross-section of the channel or with a ceramic sliding plate (16).

5. Centrifugal separator according to claim 4,

caracterizado porquecharacterized because

the wall surface (16, 18, 20) can be moved horizontally or vertically and because the wall surface (16, 18, 20) is configured as a slider or as a wall element (22) that curves in the transition region to the centrifuge.