PL170522B1

PL170522B1 - Apparatus for separating dusty matter from gas streams

Info

Publication number: PL170522B1
Application number: PL29703892A
Authority: PL
Inventors: Wlodzimierz Granowski; Zbigniew Zobek; Feliks Chrusciel; Zbigniew Kulicki; Mieczyslaw Kasperek
Original assignee: Przed Wdrazania Innowacji I Ha
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1996-12-31
Also published as: PL297038A1

Abstract

1. Urządzenie do oddzielania pyłów ze strumienia gazu w skład którego wchodzą: obudowa, pokrywa, dno i lej zsypowy - wyposażone w płetwowy wkład separacyjny wypełniony co najmniej jednym rzędem płetw, przy czym płetwy są ustawione w każdym rzędzie równoleglewzględem siebie pod kątemmniejszym od 45°w stosunku do osistrumienia gazu a w każdym następnym rzędzie płetwy są usytuowane odwrotnie do płetw rzędu poprzedniego i przemieszczone względem płetw rzędu poprzedniego o część podziałki "t" rozmieszczenia płetw, korzystnie około 0,5 "t", która to podziałką "t" w poszczególnych szeregach może być zmienna, znamienne tym, że korzystnie pionowo ustawione płetwy (2 lub 3) na ich krawędziach spływowych gazu ukształtowane są w postaci odpływowych komór (12) zbiorczych pyłu- każda ze szczeliną wlotową (S1).1. A device for separating dust from a gas stream, which includes: housing, cover, bottom and chute - equipped with a fin separating insert filled at least one row of fins with the fins positioned in each row parallel to each other at an angle of less than 45 ° to the gas stream and in each subsequent row the fins are positioned opposite to the fins of the previous row and displaced with respect to the fins of the previous row by a part of the pitch "t" of the distribution fins, preferably about 0.5 "t", which is a pitch "t" in the individual ranks can be variable, characterized in that the fins (2 or 3) are preferably vertically oriented on their gas flow edges are shaped as drain chambers (12) collecting dust - each with an inlet slot (S1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oddzielania pyłów ze strumienia zapylonego gazu.The subject of the invention is a device for separating dusts from a dust-laden gas stream.

Znane separatory pyłów, w przypadku silnie zapylonych gazów, realizowane są najczęściej w postaci cyklonów, multicyklonów a także komór separacyjnych pustych lub wyposażonych w przegrody wymuszające zmianę kierunku przepływu gazu dla wykorzystania sił bezwładności i grawitacji cząstek pyłu w celu ich usunięcia ze strumienia gazu. Komory separacyjne należą do wysoce niedoskonałych oddzielaczy pyłów. Oddzielne grupy odpylaczy stanowią filtry wyposażone w różnego typu porowate przegrody filtracyjne-tkaninowe, dzianinowe, włókninowe, spieki ceramiczne i metalowe, kartonowe i inne - zatrzymujące na swej powierzchni i w porach pył niesiony w strumieniu gazu przepuszczanego przez te przegrody, oraz elektrofiltry, w których oddzielanie cząstek pyłu od gazu odbywa się przez ich osadzanie na elektrodach w wyniku elektrostatycznego naładowania cząstek pyłu w zapylonym gazie przepływającym przez układ elektrod.Known dust separators, in the case of highly dusty gases, are most often implemented in the form of cyclones, multi-cyclones, as well as empty or equipped with partitions separating chambers forcing the gas flow to change direction in order to use the forces of inertia and gravity of dust particles in order to remove them from the gas stream. The separation chambers are highly imperfect dust separators. Separate groups of dust collectors are filters equipped with various types of porous filtering partitions - fabric, knitted, non-woven, ceramic and metal sinters, cardboard and others - retaining on their surface and in pores the dust carried in the gas stream passed through these partitions, and electrostatic precipitators in which the separation of gas dust particles are deposited on the electrodes as a result of electrostatic charging of dust particles in the dust-laden gas flowing through the electrode system.

Znane są również odpylacze mokre w postaci skruberów z różnego rodzaju wypełnieniem lub bez wypełnienia, w których zraszająca ciecz wymywa z gazu pyły. Do odpylaczy mokrych należą również aparaty pianowe oraz skrubery z dyszą Venturi’ego.There are also known wet dust collectors in the form of scrubbers with various types of filling or without filling, in which the spraying liquid washes the dust from the gas. Wet dust collectors also include foam apparatuses and scrubbers with a Venturi nozzle.

Dobór rodzaju, typu i rozwiązania układu separacji pyłu ze strumienia zapylonego gazu jest uzależniony głównie od jego charakterystyki fizyko-chemicznej, temperatury, ciśnienia i wilgotności oraz od jego wielkości i wymaganego stopnia odpylenia gazu.The selection of the type, type and solution of the dust separation system from the dust-laden gas stream depends mainly on its physico-chemical characteristics, temperature, pressure and humidity, as well as its size and the required degree of gas dusting.

Znane urządzenia posiadają szereg mankamentów i niedogodności, z których do głównych należy zaliczyć niską sprawność odpylania, wysokie koszty realizacji oraz wymaganą dużą przestrzeń zabudowy. W wielu separatorach występuje zjawisko wtórnego porywania cząstek pyłu oddzielonych w urządzeniu, co pogarsza sprawność końcową odpylania.Known devices have a number of drawbacks and disadvantages, the main of which are low dust removal efficiency, high implementation costs and the required large space of installation. In many separators there is the phenomenon of secondary entrainment of dust particles separated in the device, which reduces the final efficiency of the dedusting.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 69 242 urządzenie separacyjne służące do oddzielania kropel i mgły cieczy ze strumienia gazu. Urządzenie to jest wyposażone w płetwowy wkład separacyjny ukształtowany w formie prostopadłościanu, walca lub stożka w celu umożliwienia realizacji intensywnej separacji mgły i kropel cieczy z gazów w rurociągach oraz u wylotów z aparatów typu kolumnowego i zbiornikowego. Kąt pochylenia płetwowego wkładu licząc w kierunku podłużnych krawędzi płetw w stosunku do strumienia gazu powinien być mniejszy od 90°, przy czym kąt ustawienia płetw w każdym z następnych szeregów jest odwrotny do kąta w poprzednim szeregu. Płetwy posiadają ściankę kierującą,Also known from the Polish patent specification No. 69,242 is a separation device for separating liquid droplets and mist from a gas stream. The device is equipped with a fin-shaped separation cartridge in the form of a cuboid, cylinder or cone in order to enable intensive separation of mist and liquid droplets from gases in the pipelines and at the outlets of the column and tank type apparatus. The angle of the fin insertion towards the longitudinal edges of the fins with respect to the gas stream should be less than 90 °, with the angle of the fins in each of the following rows being the opposite of the angle in the previous row. The fins have a guiding wall,

170 522 zaopatrzoną w łukowato wygiętą górną jej krawędź tworząc rynienkę spływową, przy czym każda z płetw zaopatrzona jest w jeden kanał do odprowadzania odseparowanej cieczy. Każdy z następnych szeregów płetw posiada krawędzie czołowe przemieszczone względem poprzedniego szeregu o pewną cześć podziałki t, korzystnie 0,5 t, przy czym podziałką ta jest zmienna w poszczególnych szeregach jak również zmienne są wzajemne odstępy a poszczególnych szeregów płetw.170 522 provided with an arcuate upper edge thereof forming a drainage trough, each fin being provided with one channel for draining the separated liquid. Each of the following series of fins has front edges displaced from the previous series by a certain part of the scale t, preferably 0.5 t, the scale being variable in the individual rows as well as the mutual spacing of the individual fin rows.

Znane urządzenie do oddzielania kropel i mgły cieczy ze strumienia gazu nie jest jednak w pełni przydatne do oddzielania pyłów ze strumienia gazu głównie z uwagi na ułatwione wtórne porywanie cząstek pyłu z otwartych kanałów ukształtowanych na płetwach.The known device for separating liquid droplets and mist from a gas stream, however, is not fully suitable for separating dusts from a gas stream mainly due to the facilitated re-entrainment of dust particles from the open channels formed on the fins.

W urządzeniu do oddzielania pyłów ze strumienia gazu według wynalazku korzystnie pionowo ustawione płetwy na ich krawędziach spływowych gazu ukształtowane są w postaci odpływowych komór zbiorczych pyłu, każda ze szczeliną wlotową. Płetwowy wkład separacyjny jest umieszczony w obudowie zamkniętej od dołu dnem i lejem zsypowym a od góry pokrywą. Korzystnie jest gdy dolna część wkładu separacyjnego jest usytuowana poniżej dna w obudowie.In the device for separating dusts from the gas stream according to the invention, preferably vertically arranged fins on their gas trailing edges are formed as outflow dust collection chambers, each with an inlet slot. The fin separation cartridge is placed in a housing closed at the bottom with a bottom and a discharge funnel, and at the top with a cover. Preferably, the bottom of the separation pad is below the bottom of the housing.

W urządzeniu według wynalazku strumień zapylonego gazu po jego podzieleniu na cienkie pionowe warstwy za pomocą poprzecznego wsadu płetwowego poddawany jest odpylaniu w wyniku działania sił bezwładności cząstek pyłu zderzających się z powierzchnią płetw gęsto ustawionych pod odpowiednio dobranym kątem w stosunku do osi przepływu gazu. Cząstki pyłu po zetknięciu z powierzchnią płetw są przemieszczane przez strumień gazu do odpowiednio ukształtowanych w płetwach odpływowych komór zbiorczych, którymi pył opada grawitacyjnie w dół i jest usuwany poza przestrzeń przepływową gazu do leja zsypowego urządzenia.In the device according to the invention, the stream of dusty gas, after it has been divided into thin vertical layers by means of a transverse fin charge, is subjected to dedusting as a result of the inertial forces of dust particles colliding with the surface of the fins densely positioned at an appropriately selected angle with respect to the gas flow axis. After contact with the surface of the fins, the dust particles are moved by the gas stream to appropriately shaped collecting chambers in the outflow fins, through which the dust falls down by gravity and is removed beyond the gas flow space to the chute of the device.

Zaletą urządzenia do oddzielania pyłów ze strumienia gazu według wynalazku jest całkowite wyeliminowanie wtórnego porywania odseparowanego pyłu, polepszenie sprawności odpylania gazu w stosunku do sprawności znanych separatorów oraz zmniejszenie przestrzeni do jego zainstalowania. Oprócz wysokiej sprawności odpylania gazu urządzenie według wynalazku charakteryzuje się niskimi oporami przepływu gazu, niewielką masą własną, prostotą konstrukcji, małymi gabarytami a w związku z tym niskimi kosztami jego budowy.The advantage of the device for separating dusts from the gas stream according to the invention is the complete elimination of secondary entrainment of separated dust, improved efficiency of gas dedusting in relation to the efficiency of known separators and reduction of the space for its installation. In addition to high efficiency of gas dedusting, the device according to the invention is characterized by low gas flow resistance, low weight, simple structure, small dimensions and therefore low construction costs.

Urządzenie według wynalazku nadaje się szczególnie do odpylania silnie zapylonych gazów między innymi, na przykład, spalin z kotłów i pieców przemysłowych o dowolnie wysokich stosowanych temperaturach gazu.The device according to the invention is particularly suitable for the dedusting of highly dusty gases, inter alia, for example, of flue gases from boilers and industrial furnaces with any gas temperatures that are used.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ płetw wkładu separacyjnego w przekroju poprzecznym do ich osi podłużnej, fig. 2 - uprofilowanie płetw, fig. 3 - przykład zabudowy wkładu separacyjnego u wylotu z pionowego kanału przepływowego gazu po 2-gim ciągu kotła, a fig. 4 - przykład zabudowy separatora płetwowego w rurociągu poziomym.The subject of the invention is schematically illustrated in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the arrangement of the fins of the separation pad in cross-section to their longitudinal axis, fig. 2 - profiling of the fins, fig. 3 - example of installation of the separation insert at the outlet from the vertical flow channel gas after the 2nd boiler line, and Fig. 4 - an example of a fin separator installation in a horizontal pipeline.

Urządzenie wyposażone jest w płetwowy wkład separacyjny 1 umieszczony w obudowie 4 zamkniętej od dołu dnem 11 i lejem zsypowym 7, a od góry zamknięty pokrywą 10. Wkład separacyjny 1 wykonany z blachy składa się z 1 do n rzędów płetw 2 lub 3 w zależności od charakterystyki pyłu oraz od wymaganej sprawności odpylania. W każdym kolejnym rzędzie płetwy 2 i 3 ustawione są odwrotnie względem płetw 2 i 3 poprzedniego rzędu pod kątem φ mierzonym w stosunku do osi głównej strumienia gazu.The device is equipped with a fin separation insert 1 placed in a housing 4 closed at the bottom with a bottom 11 and a hopper 7, and with a cover at the top 10. The separation insert 1 made of sheet metal consists of 1 to n rows of fins 2 or 3 depending on the characteristics dust and the required dust extraction efficiency. In each successive row, the fins 2 and 3 are oriented opposite to the fins 2 and 3 of the previous row at an angle φ measured to the main axis of the gas stream.

Na figurze 2 przedstawiono przykładowe ukształtowanie płetw blaszanych 2 i 3.2 shows an exemplary configuration of the sheet metal fins 2 and 3.

Płetwy 2 i 3 o szerokości m i grubości g posiadają odpływowe komory zbiorcze 12 o promieniu zagięcia r i kącie a pochylenia krawędzi zamykającej komorę 12 ze szczeliną wlotową sl. W pierwszych rzędach wkładu separacyjnego 1, od strony napływu gazu, w przypadku szczególnie silnie zapylonego gazu, stosuje się płetwy 3 o zwiększonym przekroju poprzecznym odpływowej komory 12. Uzyskuje się to przez wydłużenie komory 12 o wielkość L. Odległość a między rzędami płetw 2 i 3 jest wielkością konstrukcy'ną uzależnioną na przykład od rozwiązania dystansowania elementów separatora oraz od ewentualnejThe fins 2 and 3, m wide and g thick, have outflow collecting chambers 12 with a bend radius r and an angle a of the inclination of the edge closing the chamber 12 with an inlet slot sl. In the first rows of the separation cartridge 1, on the gas inflow side, in the case of particularly dusty gas, fins 3 with an increased cross-section of the outflow chamber 12 are used. This is achieved by extending the chamber 12 by the size L. The distance a between the fin rows 2 and 3 it is a constructional quantity depending, for example, on the solution of separating the separator elements and on the possible one

170 522 potrzeby usztywnienia płetw 2 i 3 w przypadku ich większej długości. Podziałka t rozmieszczenia płetw 2 i 3 w kolejnych rzędach od 1-go do n-go może być stała. Korzystne jest przy tym przestawienie rzędów płetw względem siebie o część podziałki t około 0,5t w celu dalszego podziału rozdrobnionych strug gazu. Dla dalszego zwiększenia ogólnej sprawności odpylania celowe jest stopniowe zmniejszanie podziałki t w kolejnych rzędach w kierunku przepływu gazu od 2-go do n-go w stosunku do rzędu 1-go. Całkowita wysokość wkładu separacyjnego 1 wynosi H+h, przy czym wysokość H jest wielkością czynną separacyjnie a wysokość dodatkowa h wynosząca 0,3-0,4 m jest ulokowana poniżej dolnej krawędzi przekroju przepływowego gazu w przestrzeni martwej nad lejem zsypowym pyłu 7 i stanowi końcowe zabezpieczenie przed wtórnym porywaniem pyłu.170 522 the need to stiffen fins 2 and 3 if they are longer. The pitch t for the distribution of fins 2 and 3 in successive rows from the 1st to the nth may be constant. In this connection, it is advantageous to displace the fin rows relative to each other by a pitch part t of approximately 0.5 t in order to further divide the fragmented gas streams. To further increase the overall dedusting efficiency, it is advisable to gradually reduce the pitch t in the successive rows in the gas flow direction from the 2nd to the nth with respect to the 1st order. The total height of the separation insert 1 is H + h, the height H is the separation value and the additional height h of 0.3-0.4 m is located below the lower edge of the gas flow cross-section in the dead space above the dust hopper 7 and constitutes the final protection against secondary dust entrainment.

Na figurze 1 stanowiącej szczegół a zlokalizowany na fig. 3 i 4 i przedstawiający przekrój poprzeczny separacyjnego wkładu płetwowego 1, strzałkami oznaczono główny kierunek przepływu gazu. Strumień zapylonego gazu z prędkością 3-9 m/s /najczęściej około 6 m/s/ wprowadzanyjest do wkładu separacyjnego 1 o wysokości H, szerokości S i grubości G. Na krawędziach natarcia płetw 2 i 3 strumień gazu ulega podzieleniu na wąskie pionowo usytuowane warstwy. Ustawienie płetw 2 i 3 pod kątem φ w stosunku do osi strumienia zapylonego gazu powoduje nagłą zmianę kierunku przepływu warstw gazu. W wyniku działania sił bezwładności cząstek pyłu dochodzi do ich zderzenia z powierzchnią czołową płetw 2 i 3. Podział strumienia gazu na cienkie warstwy odgrywa przy tym podstawową rolę, skraca bowiem drogę cząstek pyłu od rdzenia gazu do przegrody separacyjnej, którą stanowi rząd płetw 2 i 3. Każda drobina pyłu, której energia kinetyczna przy zmianie kierunku strumienia jest większa od energii tarcia między nią i cząstkami gazu, na drodze od jego rdzenia do przegrody separacyjnej, osiada na przegrodzie. Im krótsza jest ta droga tym mniejsze drobiny ulegają również separacji. Wraz ze zmniejszaniem podziałki t rozmieszczenia płetw 2 i 3 rośnie skuteczność odpylania. Energia kinetyczna strumienia gazu po zmianie jego kierunku między płetwami 2 i 3, w wyniku działania sił tarcia, powoduje przemieszczanie odseparowanych drobin pyłu po powierzchni płetw 2 i 3 w kierunku ich krawędzi spływowych. Każda z krawędzi spływowych jest ukształtowana w postaci odpływowych komór zbiorczych pyłu 12 z otwartą szczeliną sl, przez którą odseparowany pył 'wprowadzany jest do wnętrza komory 12. Komory 12 służą do grawitacyjnego odprowadzania pyłu do leja zsypowego 7. Przekrój poprzeczny komory 12 musi być dostosowany do ilości odprowadzanego pyłu.In Figure 1, which is a detail a located in Figures 3 and 4 and showing a cross-section of the separation fin cartridge 1, arrows indicate the main direction of gas flow. The stream of dusty gas at a speed of 3-9 m / s / most often about 6 m / s / is introduced into the separation cartridge 1 with height H, width S and thickness G. On the leading edges of fins 2 and 3, the gas stream is divided into narrow vertically situated layers . Setting the fins 2 and 3 at an angle φ in relation to the axis of the dusty gas stream causes a sudden change in the direction of the gas layers flow. As a result of the inertia forces of the dust particles, they collide with the front surface of fins 2 and 3. The division of the gas stream into thin layers plays a fundamental role, because it shortens the path of dust particles from the gas core to the separation barrier, which is the fin row 2 and 3 Each particle of dust, the kinetic energy of which when changing the direction of the stream is greater than the frictional energy between it and the gas particles, on its way from its core to the separation barrier, settles on the barrier. The shorter the path, the smaller the particles are also separated. With the reduction of the pitch t of the fins 2 and 3 arrangement, the dedusting efficiency increases. The kinetic energy of the gas stream after changing its direction between the fins 2 and 3, as a result of the frictional forces, causes the separated dust particles to move along the surface of the fins 2 and 3 towards their trailing edges. Each of the trailing edges is shaped as outflow dust collecting chambers 12 with an open slot s1 through which the separated dust 'is introduced into the chamber 12. The chambers 12 are used for gravity discharge of dust to a chute 7. The cross-section of the chamber 12 must be adapted to the amount of dust discharged.

Na figurze 3 przedstawiono schematycznie przykład zabudowy urządzenia według wynalazku na wylocie z pionowego kanału odprowadzającego gaz zapylony po 2-gim ciągu kotła. Zapylony gaz spływa z góry na dół kanałem 5 zaopatrzonym u dołu w lej zsypowy pyłu grubego 6. Następnie gaz kierowany jest do wkładu separacyjnego 1 zabudowanego w obudowie 4 zamkniętej od góry pokrywą 10 oraz od dołu dnem 11 i zakończonej u dołu w lej zsypowy 7 pyłu usuniętego z gazu. Odpylony gaz odprowadzany jest przez komorę 8 do rurociągu.Figure 3 shows schematically an example of installation of the device according to the invention at the outlet of the vertical dust-laden gas discharge channel after the 2nd boiler sequence. The dust-laden gas flows down through the conduit 5 provided at the bottom with a coarse dust chute 6. Then the gas is directed to the separation cartridge 1 built in the casing 4 closed from the top with a cover 10 and from the bottom with the bottom 11 and ended at the bottom with a 7 dust hopper removed from the gas. The dust-free gas is discharged through the chamber 8 to the pipeline.

Na figurze 4 pokazano schematycznie przykład zabudowy urządzenia według wynalazku w poziomo usytuowanym rurociągu gazu zapylonego. Do wkładu separacyjnego 1 w obudowie 4 zamkniętej od góry pokrywą 10 oraz od dołu dnem 11 i zaopatrzonej u dołu w lej zsypowy pyłu 7, zapylony gaz jest doprowadzany z rurociągu przez komorę wlotową 9. Odpylony gaz odprowadzany jest do rurociągu za pomocą komory wylotowej 8. Odseparowany z gazu pył jest gromadzony w leju zsypowym 7 opróżnianym u dołu przez króciec wylotowy.Figure 4 shows schematically an example of the installation of the device according to the invention in a horizontally arranged dust-laden gas pipeline. To the separation insert 1 in the casing 4 closed at the top with a cover 10 and at the bottom with a bottom 11 and provided at the bottom with a dust hopper 7, the dust-laden gas is supplied from the pipeline through the inlet chamber 9. The dust-free gas is discharged to the pipeline by means of the outlet chamber 8. The dust separated from the gas is collected in a chute 7 which is emptied at the bottom through the outlet connector.

170 522170 522

Gaa ocift^lor><£Gaa ocift ^ lor> <£

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 2,00 złPrice PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. A device for separating dust from the gas stream, which includes: housing, cover, bottom and chute - equipped with a fin separating cartridge filled with at least one row of fins, with the fins positioned in each row parallel to each other at an angle less than 45 ° in relation to the gas stream axis and in each subsequent row, the fins are positioned opposite to the fins of the previous row and displaced in relation to the fins of the previous row by a part of the fin distribution scale t, preferably about 0.5 t, which scale t in each row may be variable, characterized in that the preferably vertically positioned fins (2 or 3) at their gas trailing edges are formed in the form of dust collection chambers (12) each with an inlet slot (S1).

2. The device according to claim 5. The apparatus of claim 1, characterized in that the lower part of the separation cartridge (1) is located below the bottom (11) in the housing (4).