WO2015066746A1 - Verfahren zum trennen von feststoffpartikeln unter verwendung eines fliehkraftabscheiders - Google Patents

Verfahren zum trennen von feststoffpartikeln unter verwendung eines fliehkraftabscheiders Download PDF

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WO2015066746A1
WO2015066746A1 PCT/AT2014/050266 AT2014050266W WO2015066746A1 WO 2015066746 A1 WO2015066746 A1 WO 2015066746A1 AT 2014050266 W AT2014050266 W AT 2014050266W WO 2015066746 A1 WO2015066746 A1 WO 2015066746A1
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dip tube
diameter
cone
centrifugal separator
apex
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PCT/AT2014/050266
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Ernst Erwin BRUNNMAIR
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Binder + Co Ag
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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
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/181—Bulkheads or central bodies in the discharge opening
    • 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
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
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    • B04C5/185—Dust collectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B04C2005/133—Adjustable vortex finder

Definitions

  • the invention relates to a method for separating solid particles from a gas stream using a centrifugal separator, wherein said at least one housing with an inlet cylinder, which is flowed through radially by the incoming gas stream, and with an adjoining the inlet cylinder separation section, at the end of the deposited solid particles be discharged, and a protruding into the interior of the housing immersion tube, which is flowed around by the incoming gas stream, wherein the gas stream is then withdrawn through the dip tube from the housing.
  • the invention also includes a corresponding centrifugal separator.
  • Centrifugal separators are also used as centrifugal separators, cyclones, cyclone separators,
  • Centrifugal separators consist essentially of four parts: The above arranged inlet cylinder, the subjacent separating section, which is usually formed as a truncated cone (cone), and the dip tube, which is mounted centrally from above in the inlet cylinder. Under the above arranged inlet cylinder, the subjacent separating section, which is usually formed as a truncated cone (cone), and the dip tube, which is mounted centrally from above in the inlet cylinder. Under the
  • Separation path is provided a particle catcher or bunker.
  • the gas-particle mixture is brought by tangential blowing on a circular path. Due to the taper of the adjoining truncated cone, the rotational speed increases to such an extent that the particles due to the centrifugal force on the
  • the transition from the truncated cone to the bunker is often additionally by a standing in the middle so-called Apexkegel closed so that only an annular slot between the truncated cone wall and Apexkegel remains through which the particles enter the bunker.
  • centrifugal separators In conventional centrifugal separators, predominantly centrifugal forces are used in a centrifugal force field to separate solids from a gas mass flow. In the play of forces from source and sink flow results for each particle size (at the same density), a three-dimensional rotationally symmetric surface below the dip tube, which determines whether a particle is discharged from the gas mass flow or if this remains in the gas mass flow.
  • the centrifugal separator is usually designed so that the highest possible efficiency is achieved in the deposition of the heavy particles, in particular, all particles should be deposited as a rule. This property is not desirable when separating non-expandable (or unexpanded) particles from expanded, inflated particles (granules).
  • non-expandable particles When expanding mineral particles such as perlite, it happens again and again that non-expandable particles are discharged with the finished expanded material from the expansion furnace. While the expanded particles are much lighter and larger (up to 5 mm), the non-expandable particles are predominantly in the range of less than 0.5 mm. Now it is so that in such sand-like materials usually for coarse separation steps, so for particles greater than 0.5 mm, preferably screens are used, while in separation steps for particles smaller than 0.2 mm mostly air classifiers are used to the non-expandable Separate particles from the expanded particles.
  • air classifiers are particularly suitable for the preparation of narrow grain classes with approximately the same bulk density and grain sizes in the range of less than 0.2 mm.
  • air classifiers are particularly suitable for the separation of unexpanded particles, too many expanded particles with the unexpanded particles are discharged by partially counteracting forces or too many unexpanded particles remain together with the expanded particles in the gas mass flow.
  • centrifugal separator comprises at least one housing with an inlet cylinder, which is flowed through radially by the incoming gas stream, and with a to the
  • Solid particles are discharged, and a protruding into the interior of the housing immersion tube, which is flowed around by the incoming gas stream, wherein the gas stream
  • Separation ratio of a heavy fraction, which is deposited in the separation line, to a light fraction, which is withdrawn with the gas flow through the dip tube, at the end of the separation distance, at which the heavy fraction is discharged either an apex cone is provided, which is axially displaced and the aligned with the tip towards the dip tube, or an apex disc is provided, which is axially adjusted.
  • An apex disc is characterized by two parallel boundary surfaces, which are arranged normal to the dip tube (or to its longitudinal axis).
  • the apex disk may have the shape of a circular disk, then the two parallel boundary surfaces are two equal circular areas.
  • the apex disc could also have the shape of a truncated cone. Then the two parallel boundary surfaces would be two different circular areas, the smaller circular area then being aligned with the dip tube.
  • a dip tube may be provided which is not axially adjustable while an apex cone is provided which is axially displaced or adjustable.
  • both the dip tube and the apex cone can be adjusted or
  • a dip tube may be provided which is not axially adjustable while an apex disc is provided which is axially displaced or adjustable.
  • both the dip tube and the apex disc can be adjusted or adjustable.
  • Centrifugal separator just trained - immersion tube axially displaced along its axis or the Apexkegel along its cone axis axially adjusted or the Apexulation about the normal to the Apexa extending central axis axially adjusted, with circular disks as Apexusionn the central axis passes through the center of the circle and at
  • Truncated cone the central axis is the cone axis. In any case, whether adjustable or not, dive tube axis and the cone axis of the apex cone coincide, in the case of an apex disc their central axis and the dive tube axis coincide.
  • Submersible tube axis and the cone axis or center axis coincide with the longitudinal axis of the centrifugal separator (longitudinal axis of the inlet cylinder and the separating line), which at the same time rotationally symmetrical axis of rotation of the generally
  • the invention thus serves to adjust the forces which act on a particle in the region of the discharge gap in size.
  • the centrifugal separator is - unlike the air classifier - not primarily on the size of the particles to be deposited, but it is primarily the specific
  • Weight difference used in particular from expanded to unexpanded particles. For this purpose, it makes sense to shorten the separation distance of conventional centrifugal separator, which is often designed as a cone (for example, by at least a third), so that the
  • Diameter at the place of discharge of the heavy fraction slightly smaller (by up to 10%, in particular by up to 5%), equal to or greater than the dip tube diameter. Further rejuvenation of the separation section would further increase the velocity of the particles and thereby also lead to the separation of the light fraction.
  • the dip tube and / or the apex cone and / or the apex disc can be adjusted axially by 0.5 to 3 times the diameter of the dip tube.
  • the end of the dip tube about only in the
  • Inlet cylinders protrude (for example, into the lower quarter of the inlet cylinder), but it can also be pushed into the separation section (for example, into the lower third of the separation section, ie a few centimeters above the point of contact with the apex cone).
  • the ratio of the diameter of the inlet cylinder to the diameter of the dip tube is 1, 4 to 2 times (about 1, 6 times), in particular 1, 8 times.
  • the apex cone or the apex disc thus acts - similar to a so-called apex cone of conventional centrifugal force separators - as a screening hood of the container for separated particles of the heavy fraction.
  • the diameter of the apex cone or the apex disc is increased when the apex cone or the apex disc is displaced axially towards the dip tube. This has the purpose that the width of the Austragspalts a
  • the separating line does not exceed the predetermined value if the separating line has the shape of a cone. In practice, this can be done by replacing the apex cone or the
  • the width of the discharge gap can be kept constant before and after the shift. If, in a cone-shaped separation distance, the displacement of the apex cone or the apex disc to the dip tube increases the discharge gap to an extent that is below a predetermined value, then replacement of the existing apex cone with a larger diameter apex cone (or the existing apex disc with a larger one Diameter) necessary. If the separation distance has the shape of a cylinder, then the width of the
  • the delivery gap does not need to be exchanged, and the apex cone or apex disc need not be replaced.
  • the separation section is supplied with an additional gas stream is, which is aligned coaxially in the direction of the dip tube.
  • the additional gas stream can be introduced through the discharge gap between the apex cone or apex disk on the one hand and the separating run on the other hand.
  • the additional gas stream has a smaller diameter when entering the separation section than the dip tube.
  • the particles of the heavy fraction can thus along the wall of the separation distance to the end of the
  • the invention can be used particularly advantageously if the heavy fraction is formed by sand-grain-shaped, mineral particles and the light fraction is formed by expanded granules which have been produced from sand-grain-shaped mineral particles.
  • the - unwanted - heavy fraction is therefore formed in this case of non-expandable or non-expanded particles, while the light fraction consists of expanded (expanded) particles.
  • the heavy fraction may consist of grains of sand, such as perlite or obsidian sand.
  • the light fraction arises from the fact that the grains of sand in one
  • Heating furnace to a critical temperature at which the surface of the grains of sand becomes plastic. Due to the water bound in the material, water vapor forms, the pressure of which expands the sand grain isenthalp. Due to the associated cooling of the grain of sand and / or a reduction in the temperature in the expansion furnace, the bloated sand grain solidifies, the solid bloated grains of sand form the light fraction, the granules.
  • water instead of water, another propellant could be present in the material.
  • mineral sands can be used as starting material (or form the heavy fraction), in which water is bound as a propellant, it can also be used mineral dust, which is mixed with hydrous mineral binder, in which case the hydrous mineral Binder as
  • Propellant acts.
  • the swelling process can take place as follows:
  • the mineral dust which consists of relatively small grains of sand of, for example, 20 ⁇ m
  • Diameter forms with the binder larger grains of, for example, 500 ⁇ .
  • the surfaces of the sand grains of the mineral dust become plastic and form closed surfaces of the larger grains or merge into such. So then there are larger grains, each with a closed surface, wherein the grains have a matrix of mineral sand dust and water-containing mineral binder. As the surfaces of these larger grains are still plastic, in the consequence of the forming
  • mineral dust can be mixed with a blowing agent, wherein the blowing agent is mixed with mineral binder, which preferably contains water.
  • blowing agent for example CaC0 3 can be used.
  • the swelling process can in this case analogous to the above proceeding:
  • the mineral dust which has a relatively small grain size (for example, 20 ⁇ diameter) forms with the blowing agent and the mineral binder larger grains (for example, 500 ⁇ diameter).
  • the surfaces of the sand grains of the mineral dust become plastic and form a closed surface of the larger grains or merge into one.
  • the closed surfaces of the larger grains are still plastic and can now be blown by the propellant. If the mineral binder is hydrous, it may act as an additional propellant.
  • the separation process according to the invention can be used particularly well if the ratio of the bulk density of heavy fraction to light fraction is in the range of 1.5 to 30, in particular in the range of 2 to 20, preferably in the range of 5 to 10.
  • the particles of the heavy fraction may have a diameter in the range of less than 1, 8 mm, in particular less than 0.8 mm, and a bulk density of 700-1400 kg / m 3, in particular 900-1200 kg / m 3 have, while the granules the light fraction has a diameter of up to 5 mm, in particular from 0.3 to 5 mm, and a bulk density of 40-600 kg / m 3 .
  • An inventive centrifugal separator comprises at least
  • the centrifugal separator is characterized
  • an apex cone which is axially adjustable and which is aligned with the tip of the dip tube, or an apex is provided, which is axially adjustable.
  • Heavy fraction is discharged may be slightly, namely by up to 10%, smaller, equal to or greater than the dip tube diameter.
  • the dip tube can be axially adjustable by 0.5 to 3 times the diameter of the dip tube.
  • the ratio of the diameter of the inlet cylinder to the diameter of the dip tube may be 1, 4 to 2 times, about 1, 6 to 2 times, in particular 1, 8 times.
  • the separation section can have at least one additional gas supply opening, so that the separation section can be charged with an additional, particle-free gas stream, which is aligned coaxially in the direction of the dip tube.
  • the gas supply opening may be dimensioned such that the additional gas stream has a smaller diameter when entering the separation section than the dip tube.
  • the separation section may have an apex cone or an apex disc opposite the dip tube, with a discharge gap between the apex cone or apex disc on the one hand and the separation section on the other hand serving to discharge the heavy fraction.
  • This discharge gap can simultaneously act as a gas supply opening for the additional gas stream.
  • the gas feed opening could also - in order not to disturb the discharge of the heavy fraction through the discharge gap - be realized by a further annular gap within the separation distance.
  • the apex cone or the apex disc can be made interchangeable, so that the width of the discharge gap does not exceed a predetermined value when the apex cone or the apex disc is displaced axially towards the dip tube.
  • This is only relevant for cone-shaped separation sections. If the separation distance is in the shape of a cone, the smallest cone diameter will be identical to the outside diameter of the discharge gap. This has the advantage that the additional gas stream, when it is introduced through the discharge gap, swirls up the light granules located directly on the cone wall in the region of the discharge gap and directly supports the sinking force through the dip tube and thus the extraction of the light granules in its effective direction ,
  • the separation distance has the shape of a cylinder, this has the advantage that the inlet cylinder diameter is usually identical to the diameter of the separation distance and thus the centrifugal separator can be made easier and cheaper.
  • the axis of the centrifugal separator will normally be oriented vertically in the operating state, but may be inclined up to 90 ° relative to the vertical, in particular by 30-75 ° to the vertical, if it is in the structural conditions of advantage.
  • manufacturers of expanded particles can deposit the unwanted unexpanded particles inline in a simple process step downstream of the expansion step and thus significantly increase the quality of the expanded product without having to use complex process steps for the detection and separation of non-expandable particles in advance.
  • the particles can still pass through the process according to the invention in the warm state, that is to say also with temperatures in the range of up to 1000 ° C.
  • the separation according to the invention is based on the bulk density and not on the size of the particles, as would be the case with sieves.
  • Fig. 1 is a diagram of a centrifugal separator according to the invention with conical
  • FIG. Fig. 3 is a diagram of a centrifugal separator according to the invention with cylindrical
  • Fig. 4 is a perspective view of the centrifugal separator with cylindrical
  • Fig. 5 is a diagram of a centrifugal separator according to the invention for introducing an additional gas flow, with Apexkegel
  • FIG. 6 the centrifugal separator of FIG. 5 with flow lines, FIG.
  • Fig. 7 is a diagram of a centrifugal separator according to the invention for introducing an additional gas flow, with Apexcritical.
  • the centrifugal separator in Fig. 1 consists essentially of a housing which consists of an inlet cylinder 2 and a cone 3 designed as a separating line
  • the dip tube 4 projects from above into the inlet cylinder 2, it is displaceable along the axis 13 of the housing of the centrifugal separator, which is symbolized by the double arrow. It is the highest possible position of the dip tube 4, where the lower end of the dip tube 4 is located in the lower quarter of the inlet cylinder 2, drawn with solid lines. Strichliert a deep position of the dip tube 4 is shown, where this is immersed by more than half the height (about 3/5) of the cone 3 in the cone.
  • an apex cone 5 is installed, the diameter of which is smaller than the smallest diameter of the cone 3.
  • the apex cone 5 is displaceable along the axis 13 of the housing of the centrifugal separator, which is symbolized by the double arrow.
  • Apex cone 5 is formed by an annular discharge gap through which the heavy fraction 8 can be discharged and is collected in a collecting cone 6.
  • collection containers can be provided in a different form.
  • a rotary valve by means of which the system is delimited from the environment with respect to the pressure and the heavy fraction 8 can be discharged from the collecting cone 6.
  • the incoming gas stream 1 is introduced through an inlet opening 14 at the upper end of the inlet cylinder 2 in the centrifugal separator.
  • the inlet opening 14 will generally have a rectangular cross-section.
  • the cross section of the inlet opening 14 occupies a large part of the height of the inlet cylinder 2. He will usually - in the sense of a slot inlet - be more tall than wide.
  • the pipe forming the inlet opening 14 opens tangentially into the inlet cylinder 2, as can be seen in FIG. 4.
  • Fig. 2 shows the centrifugal separator of Fig. 1 with flow lines.
  • the incoming gas stream 1 contains solid particles of different size and density and is introduced through the inlet opening 14 in the sense of a slot or spiral inlet, that is to say at least with a tangential component, into the inlet cylinder 2.
  • the tangential component of the generally helical trajectory of the gas stream is represented by corresponding ellipses.
  • the gas stream initially flows around the dip tube 4 and is - withdrawn through the dip tube 4 as a gas stream 1 1 with the light fraction - for example by means of the dip tube 4 downstream, not shown here blower. heavier
  • Solid particles, just the heavy fraction 8 are thrown by the spiral movement against the inlet cylinder 2 or the cone 3 and slide along the cone 3 spirally in the direction and through the discharge gap between Apexkegel 5 and cone 3 in the collecting cone 6, which by two curved arrows is shown.
  • Fig. 2 the wall near secondary flow 15 is dotted, which results in addition to the primary spiral movement, with which the light fraction is discharged into the dip tube.
  • the secondary flow 15 occurs in two formations: a first secondary flow runs along the ceiling 16 of the housing inwardly, on the outer wall of the dip tube 4 down, around the end of the dip tube 4 and along the inner wall of the dip tube 4 upwards.
  • a second secondary flow forms along the inner wall of the inlet cylinder 2, continues down along the wall of the cone 3 and along the jacket of the apex cone 5 upwards into the middle (along the axis 13) of the dip tube 4.
  • the centrifugal separator of FIG. 3 is basically the same as that of FIG.
  • the separating line is equal to the inlet cylinder 2 also formed as a cylinder 9, which has the same diameter as the inlet cylinder 2.
  • the housing of the centrifugal separator is thus a total of cylindrical and usually consists of a single cylindrical component.
  • the drag force can be influenced by height adjustment of dip tube 4 or Apex cone 5.
  • the dividing surface where there is a balance of power, is shown here in dashed lines. It bulges outward from the lower end of the dip tube 4 and then runs down near the wall of the cylinder 9.
  • the dashed curve corresponds to the area on which the drag forces are equal to the centrifugal forces. Dotted and provided with directional arrows, a possible trajectory of a particle of the light fraction is shown, namely from the inlet to the centrifugal separator in the middle of the inlet opening 14 to the exit along the axis 13 through the dip tube 4.
  • FIG. 5 shows a variant embodiment of a centrifugal separator which can be used to introduce an additional gas flow, in FIG. 6 this is
  • the centrifugal separator in Fig. 5 again consists of a housing with inlet cylinder 2 and cone 3, wherein the cone 3 connects to the underside of the inlet cylinder 2 with the same diameter as the inlet cylinder 2 to the inlet cylinder 2 and tapers downwards.
  • the dip tube 4 is again displaced along the axis 13 of the housing of the centrifugal separator, which is symbolized by the double arrow.
  • the lower end of the dip tube 4 is located in the upper quarter of the cone. 3
  • Secondary flow 15 occurs in two formations: a first secondary flow runs inwardly along the ceiling 16 of the housing, down the outside wall of the dip tube 4, around the end of the dip tube 4 and along the inside wall of the dip tube 4
  • Dip tube 4 upwards.
  • a second secondary flow forms along the inner wall of the inlet cylinder 2, continues down along the wall of the cone 3 and along the jacket of the apex cone 5 upwards into the center of the dip tube 4 (along the axis 13).
  • the discharge gap 12 also serves as gas supply opening for the additional gas stream 10 in the cone 3.
  • Diameter of the collecting cone 6 at its lower end, where the process air is blown is usually smaller than the diameter (inner diameter) of the dip tube 4, but according to the embodiment of FIG. 3, be greater than the diameter (inner diameter) of the dip tube 4 and corresponds to the diameter of the
  • Inner wall of the cone 3 - see the corresponding points - slides down and at the end of the cone 3, at the point of the smallest cross section 7 of the cone, at the edge formed by the end of the cone 3 straight down into the collecting cone 6.
  • the heavy fraction 8 thus moves at the outer edge of the discharge gap 12 downwards, while the additional gas flow 10 moves around the edge of the apex cone 5 and thus at the inner edge of the discharge gap.
  • Diameter of the dip tube 4 is to be changed, similar to FIGS. 5 and 6.
  • the apex cone 5 generally has a diameter in all embodiments which is 0.8 to 0.98 times, preferably 0.9 times the diameter of the separation distance (cone 3 or cylinder 9) at its end, ie the middle one Diameter of the cross section 7.
  • the axial distance between the tip of the Apexkegels 5 and the beginning of the separation distance is 0.7 to 1, 5 times the diameter of the dip tube 4th , preferably 0.85 to 1.25.
  • the base of the Apexkegels 5 is generally set at the level of the lower end of the cone 3 and the cylinder 9.
  • the adjustable apex cone 5 this is its basic position and it is raised by this optionally in the direction of dip tube 4.
  • the axial distance of the tip of the Apexkegels 5 to the dip tube 4 is 0.5 to 2.0 times the diameter of the dip tube 4, preferably 1, 0th Of the
  • Point angle of the cone is 60 to 120 °, preferably 90 °.
  • the dip tube 4 could also be designed to be fixed, that is not axially adjustable.
  • the apex cone 5 could be replaced by an apex disc 17, as shown in FIG. 7 corresponds to the apex cone 17 of FIG. 5, so that the statements relating to FIG. 5 and FIG. 6 also apply in principle to FIG. 7.
  • the second secondary flow 15 may be provided that from below (through the lower opening of the collecting cone 6) along the axis 13 through the collecting cone 6 and through the discharge gap 12 between
  • the diameter of the collecting cone 6 at the lower end, where the process air is blown, is usually smaller than the diameter (inner diameter) of the dip tube 4, can However, according to the embodiment of FIG. 3 also larger than the diameter (inner diameter) of the
  • Immersion tube 4 corresponds to the diameter of the Apexusion 17.
  • the process air whirls it in the region of the discharge gap 12 on the wall deposited light material, which it is subsequently discharged into the dip tube 4.
  • the Apexcade has in general in all embodiments, a diameter which is 0.8 to 0.98 times, preferably 0.9 times the diameter of the separation distance (cone 3 or cylinder 9) at the end, ie the average diameter of the cross section 7.
  • the separation distance has the shape of a cone 3 and instead of an apex cone 5 an apex disk 17 is used, then the axial distance between the upper (directed to the dip tube 4) boundary surface of the apex disk 17 and the beginning of the separation distance (the upper end of the cone ) 0.7 to 1.5 times the diameter of the dip tube 4, preferably 0.85 to 1.25.
  • the lower boundary surface of the apex disc 17 is generally set at the level of the lower end of the cone 3 and the cylinder 9. This is their basic position for the adjustable Apexsorption 17 and it is optionally raised by this in the direction of dip tube 4.
  • the axial distance of the upper (directed to the dip tube 4) boundary surface of the apex 17 to the dip tube 4 is 0.5 to 2.0 times the diameter of the dip tube 4, preferably 1, 0.
  • Apexput 17 is arranged. As adjusting device is about a spindle in question.
  • the apex cone 5 or the apex disc 17 can be designed to be interchangeable; be bolted to the adjusting device.
  • the apex angle of the truncated cone would also be 60 to 120 °, preferably 90 °, wi the Apexkegel fifth

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  • Cyclones (AREA)

Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zum Trennen von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom unter Verwendung eines Fliehkraftabscheiders, wobei dieser zumindest ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder (2), und mit einer an den Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke (3) umfasst, an deren Ende die abgeschiedenen Feststoffpartikel ausgeschleust werden, sowie ein in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr (4). Zum Einstellen eines vorgegebenen Abscheideverhältnisses von einer Schwerfraktion (8), die in der Trennstrecke (3) abgeschiedenen wird, zu einer Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom (11) durch das Tauchrohr (4) abgezogen wird, ist am Ende der Trennstrecke (3), an welchem die Schwerfraktion (8) ausgeschleust wird, entweder ein Apexkegel (5) vorgesehen, der axial verstellt wird und der mit der Spitze Richtung Tauchrohr (4) ausgerichtet ist, oder eine Apexscheibe vorgesehen, die axial verstellt wird.

Description

Verfahren zum Trennen von Feststoff Partikeln unter Verwendung eines
Fliehkraftabscheiders
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom unter Verwendung eines Fliehkraftabscheiders, wobei dieser zumindest ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder, welcher vom einlaufenden Gasstrom radial durchströmt wird, und mit einer an den Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke umfasst, an deren Ende die abgeschiedenen Feststoffpartikel ausgeschleust werden, sowie ein in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr, das vom einlaufenden Gasstrom umströmt wird, wobei der Gasstrom anschließend durch das Tauchrohr aus dem Gehäuse abgezogen wird. Die Erfindung umfasst auch einen entsprechenden Fliehkraftabscheider.
STAND DER TECHNIK
Fliehkraftabscheider werden auch als Zentrifugalsichter, Zyklon, Zyklonabscheider,
Zyklonfilter oder Wirbier bezeichnet und dienen in großtechnischen Anlagen zum Abtrennen von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln. Fliehkraftabscheider bestehen im Wesentlichen aus vier Teilen: Dem oben angeordneten Einlaufzylinder, die darunter anschließende Trennstrecke, die meist als Kegelstumpf (Konus) ausgebildet ist, und dem Tauchrohr, das mittig von oben herab im Einlaufzylinder angebracht ist. Unter der
Trennstrecke ist ein Partikelauffangbehälter oder Bunker vorgesehen.
Im Einlaufzylinder wird das Gas-Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Durch die Verjüngung des anschließenden Kegelstumpfs nimmt die Drehgeschwindigkeit dermaßen zu, dass die Partikel durch die Fliehkraft an die
Kegelstumpfwände geschleudert und soweit abgebremst werden, dass sie sich aus der Strömung lösen und nach unten in den Auffangbehälter rieseln. Bei entsprechend schweren Partikeln ist der Kegelstumpf nicht unbedingt nötig. Das gereinigte Gas verlässt den
Kegelstumpf durch das mittige Tauchrohr nach oben.
Um zu vermeiden, dass der Wirbel Partikel aus dem Bunker wieder herausreißt, ist der Übergang vom Kegelstumpf zum Bunker oft zusätzlich durch einen in der Mitte stehenden sogenannten Apexkegel verschlossen, sodass lediglich ein ringförmiger Schlitz zwischen Kegelstumpfwand und Apexkegel bleibt, durch den die Partikel in den Bunker gelangen.
In herkömmlichen Fliehkraftabscheidern werden zur Abscheidung von Feststoffen aus einem Gasmassenstrom überwiegend Zentrifugalkräfte in einem Fliehkraftfeld genutzt. Im Spiel der Kräfte aus Quellen- und Senkenströmung ergibt sich für jede Partikelgröße (bei gleicher Dichte) eine dreidimensionale rotationssymmetrische Fläche unterhalb des Tauchrohres, die festlegt, ob ein Partikel aus dem Gasmassenstrom ausgetragen wird oder ob dieses im Gasmassenstrom verbleibt. Dabei wird der Fliehkraftabscheider üblicher Weise so ausgestaltet, dass eine möglichst hohe Effizienz bei der Abscheidung der schweren Partikel erzielt wird, insbesondere sollen in der Regel alle Partikel abgeschieden werden. Diese Eigenschaft ist beim Abtrennen von nicht expandierbaren (bzw. nicht expandierten) Partikeln von expandierten, aufgeblähten Partikeln (Granulat) nicht erwünscht.
Beim Expandieren von mineralischen Partikeln wie Perlit kommt es immer wieder vor, dass nicht expandierbare Partikel mit dem fertig expandierten Material aus dem Expansionsofen ausgetragen werden. Während die expandierten Partikel wesentlich leichter und größer (bis zu 5 mm) sind, liegen die nicht expandierbaren Partikel überwiegend im Bereich kleiner 0,5 mm. Nun ist es so, dass bei solchen sandähnlichen Materialien in der Regel für grobe Trennschritte, also bei Partikeln größer 0,5 mm, bevorzugt Siebe eingesetzt werden, während bei Trennschritten für Partikel kleiner 0,2 mm zumeist Windsichter verwendet werden, um die nicht expandierbaren Partikel von den expandierten Partikeln zu trennen.
Windsichter eignen sich jedoch besonders für die Aufbereitung enger Kornklassen bei annähernd gleichem Schüttgewicht und Korngrößen im Bereich kleiner 0,2 mm. Beim Einsatz der handelsüblichen Windsichter zur Abtrennung nicht expandierter Partikel werden durch zum Teil gegenläufig wirkende Kräfte entweder zu viele expandierte Partikel mit den nicht expandierten Partikeln ausgetragen oder aber es verbleiben zu viele nicht expandierte Partikel gemeinsam mit den expandierten Partikeln im Gasmassenstrom.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Trennen von Feststoffpartikeln unterschiedlicher Dichte in zwei Fraktionen zur Verfügung zu stellen, insbesondere zum Trennen von expandierten und nicht expandierten Partikeln, das die Nachteile von Windsichtern und insbesondere auch eine mehrstufige Abscheidung (Sieb und Windsichter) vermeidet.
Zu diesem Zweck sollen bestehende Fliehkraftabscheider so verändert werden, dass damit auch nicht expandierbare Partikel von expandierten Partikeln getrennt werden können. Der Fliehkraftabscheider umfasst dabei zumindest ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder, welcher vom einlaufenden Gasstrom radial durchströmt wird, und mit einer an den
Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke, an deren Ende die abgeschiedenen
Feststoffpartikel ausgeschleust werden, sowie ein in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr, das vom einlaufenden Gasstrom umströmt wird, wobei der Gasstrom
anschließend durch das Tauchrohr aus dem Gehäuse abgezogen wird.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Einstellen eines vorgegebenen
Abscheideverhältnisses von einer Schwerfraktion, die in der Trennstrecke abgeschiedenen wird, zu einer Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom durch das Tauchrohr abgezogen wird, am Ende der Trennstrecke, an welchem die Schwerfraktion ausgeschleust wird, entweder ein Apexkegel vorgesehen ist, der axial verstellt wird und der mit der Spitze Richtung Tauchrohr ausgerichtet ist, oder eine Apexscheibe vorgesehen ist, die axial verstellt wird.
Eine Apexscheibe zeichnet sich durch zwei parallele Begrenzungsflächen aus, die normal zum Tauchrohr (bzw. zu dessen Längsachse) angeordnet sind. Die Apexscheibe kann die Form einer Kreisscheibe haben, dann sind die beiden parallelen Begrenzungsflächen zwei gleich große Kreisflächen. Die Apexscheibe könnte aber auch die Form eines Kegelstumpfes haben. Dann wären die beiden parallelen Begrenzungsflächen zwei verschieden große Kreisflächen, wobei die kleinere Kreisfläche dann zum Tauchrohr hin ausgerichtet ist.
Zum Einstellen eines vorgegebenen Abscheideverhältnisses von einer Schwerfraktion, die in der Trennstrecke abgeschiedenen wird, zu einer Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom durch das Tauchrohr abgezogen wird, könnte zusätzlich auch vorgesehen werden, dass das Tauchrohr axial verstellt wird.
Es sind somit vier Ausführungsvarianten denkbar:
Erstens kann ein Tauchrohr vorgesehen sein, das axial nicht verstellbar ist, während ein Apexkegel vorgesehen ist, der axial verstellt wird bzw. verstellbar ist.
Zweitens können sowohl das Tauchrohr als auch der Apexkegel verstellt werden bzw.
verstellbar sein. Drittens kann ein Tauchrohr vorgesehen sein, das axial nicht verstellbar ist, während eine Apexscheibe vorgesehen ist, die axial verstellt wird bzw. verstellbar ist.
Viertens können sowohl das Tauchrohr als auch die Apexscheibe verstellt werden bzw. verstellbar sein.
Bei den verstellbaren Ausführungsformen wird das - in der Regel innerhalb des
Fliehkraftabscheiders gerade ausgebildete - Tauchrohr längs seiner Achse axial verstellt bzw. der Apexkegel längs seiner Kegelachse axial verstellt bzw. die Apexscheibe um die normal zur Apexscheibe verlaufende Mittelachse axial verstellt, wobei bei Kreisscheiben als Apexscheiben die Mittelachse durch den Kreismittelpunkt verläuft und bei einem
Kegelstumpf die Mittelachse die Kegelachse ist. In jedem Fall, egal ob verstellbar oder nicht, fallen Tauchrohrachse und die Kegelachse des Apexkegels zusammen, im Falle einer Apexscheibe fallen deren Mittelachse und die Tauchrohrachse zusammen. Die
Tauchrohrachse und die Kegelachse bzw. Mittelachse fallen mit der Längsachse des Fliehkraftabscheiders (Längsachse des Einlaufzylinders und der Trennstrecke) zusammen, die gleichzeitig die Drehachse des in der Regel rotationssymmetrischen
Fliehkraftabscheiders bildet.
Die Erfindung dient also dazu, die Kräfte, welche im Bereich des Austragspaltes auf ein Partikel wirken, der Größe nach einzustellen.
Beim Fliekraftabscheider kommt es - anders als beim Windsichter - nicht primär auf die Größe der abzuscheidenden Partikel an, sondern es wird vorrangig der spezifische
Gewichtsunterschied genützt, insbesondere der von expandierten zu nicht expandierten Partikeln. Dazu ist es sinnvoll, die Trennstrecke herkömmlicher Fliehkraftabscheider, die oft als Konus ausgeführt ist, zu verkürzen (z.B. um zumindest ein Drittel), sodass der
Durchmesser am Ort der Ausschleusung der Schwerfraktion (z.B. nicht expandierte Partikel) geringfügig kleiner (um bis zu 10%, insbesondere nur um bis zu 5%), gleich oder größer ist als der Tauchrohrdurchmesser. Eine weitere Verjüngung der Trennstrecke würde die Geschwindigkeit der Partikel weiter erhöhen und dadurch auch zur Abscheidung der Leichtfraktion führen. Durch die mögliche Verlängerung oder Verkürzung des Tauchrohres bzw. durch Verschiebung des Apexkegels oder der Apexscheibe in Axialrichtung kann nun gezielt das Abscheideverhältnis zwischen Schwer- und Leichtfraktion eingestellt werden und die Leichtfraktion (z.B. expandierte Partikel) mit dem Gasstrom abgesaugt werden, während die Schwerfraktion ausgeschleust wird. In der Regel wird der gesamte Gasstrom mit der Leichtfraktion durch das Tauchrohr abgezogen, es sind keine weiteren Absaugmöglichkeiten vorhanden. Je nach Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Tauchrohr und/oder der Apexkegel und/oder die Apexscheibe um das 0,5- bis 3-fache des Durchmessers des Tauchrohres axial verstellt werden kann. Damit kann das Ende des Tauchrohres etwa nur bis in den
Einlaufzylinder ragen (z.B. in das untere Viertel des Einlaufzylinders), es kann aber auch bis in die Trennstrecke geschoben werden (z.B. bis in das untere Drittel der Trennstrecke, also wenige Zentimeter über dem Berührungspunkt mit dem Apexkegel).
Es hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn das Verhältnis des Durchmessers des Einlaufzylinders zum Durchmesser des Tauchrohres das 1 ,4- bis 2-fache (etwa das 1 ,6- fache), insbesondere das 1 ,8-fache, beträgt.
Um ein Aufwirbeln der schon abgeschiedenen Schwerfraktion zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass die Ausschleusung der Schwerfraktion aus der Trennstrecke durch einen Austragspalt erfolgt, der einerseits durch den in die Trennstrecke eingesetzten
Apexkegel oder die in die Trennstrecke eingesetzte Apexscheibe, und andererseits durch die Trennstrecke gebildet wird. Der Apexkegel oder die Apexscheibe wirkt also - ähnlich einem sogenannten Apex-Kegel herkömmlicher Fliehkraftabscheider - als Abschirmhaube des Behälters für abgeschiedene Partikel der Schwerfraktion.
Es kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des Apexkegels oder der Apexscheibe vergrößert wird, wenn der Apexkegel oder die Apexscheibe axial zum Tauchrohr hin verschoben wird. Dies hat den Zweck, dass die Breite des Austragspalts einen
vorbestimmten Wert nicht überschreitet, falls die Trennstrecke die Form eines Konus aufweist. In der Praxis kann dies durch einen Austausch des Apexkegels oder der
Apexscheibe erfolgen, auf diese Weise kann die Breite des Austragspalts vor und nach der Verschiebung konstant gehalten werden. Wenn bei einer konusförmigen Trennstrecke die Verschiebung des Apexkegels oder der Apexscheibe zum Tauchrohr den Austragspalt in einem Maß vergrößert, die unter einem vorbestimmten Wert liegt, dann ist kein Austausch des bestehenden Apexkegels gegen einen Apexkegel mit größerem Durchmesser (oder der bestehenden Apexscheibe gegen eine mit größerem Durchmesser) notwendig. Wenn die Trennstrecke die Form eines Zylinders aufweist, dann ändert sich die Breite des
Austragspalts auch bei Verschiebung des Apexkegels oder der Apexscheibe nicht und der Apexkegel oder die Apexscheibe müssen nicht ausgetauscht werden.
Um den Austrag des Gasstroms mit der Leichtfraktion durch das Tauchrohr zu unterstützen, kann vorgesehen sein, dass die Trennstrecke mit einem zusätzlichen Gasstrom beaufschlagt wird, der in Richtung des Tauchrohres koaxial ausgerichtet ist. Insbesondere kann der zusätzliche Gasstrom durch den Austragspalt zwischen Apexkegel oder Apexscheibe einerseits und Trennstrecke andererseits eingebracht werden.
Um dabei die Bewegung der abgeschiedenen Schwerfraktion zum Ende der Trennstrecke nicht zu behindern, kann vorgesehen sein, dass der zusätzliche Gasstrom beim Eintritt in die Trennstrecke einen geringeren Durchmesser aufweist als das Tauchrohr. Die Partikel der Schwerfraktion können somit entlang der Wand der Trennstrecke zum Ende der
Trennstrecke rutschen, während der zusätzliche Gasstrom nur in den Innenraum des Tauchrohres gerichtet ist.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung angewendet werden, wenn die Schwerfraktion durch sandkornförmige, mineralische Partikel gebildet wird und die Leichtfraktion durch geblähtes Granulat gebildet wird, das aus sandkornförmigem, mineralischen Partikeln hergestellt worden ist. Die - unerwünschte - Schwerfraktion wird also in diesem Fall aus nicht expandierbaren bzw. nicht expandierten Partikeln gebildet, während die Leichtfraktion aus expandierten (geblähten) Partikeln besteht.
Die Schwerfraktion kann aus Sandkörnern bestehen, wie beispielsweise aus Perlit- oder Obsidiansand. Die Leichtfraktion entsteht dadurch, dass die Sandkörner in einem
Expansionsofen auf eine kritische Temperatur erhitzt werden, bei der die Oberfläche der Sandkörner plastisch wird. Aufgrund des im Material gebundenen Wassers bildet sich Wasserdampf, dessen Druck das Sandkorn nun isenthalp aufbläht. Durch die damit einhergehende Abkühlung des Sandkorns und/oder eine Verminderung der Temperatur im Expansionsofen erstarrt das aufgeblähte Sandkorn, die festen aufgeblähten Sandkörner bilden die Leichtfraktion, das Granulat. Selbstverständlich könnte auch statt Wasser ein anderes Treibmittel im Material vorhanden sein.
Es können aber nicht nur mineralische Sande als Ausgangsmaterial verwendet werden (bzw. die Schwerfraktion bilden), in denen Wasser als Treibmittel gebunden ist, es kann auch mineralischer Staub verwendet werden, der mit wasserhaltigem mineralischem Bindemittel gemischt wird, wobei in diesem Fall das wasserhaltige mineralische Bindemittel als
Treibmittel wirkt. Der Blähvorgang kann in diesem Fall folgendermaßen vor sich gehen: Der mineralische Staub, der aus relativ kleinen Sandkörnern von beispielsweise 20 μηι
Durchmesser besteht, bildet mit dem Bindemittel größere Körner von beispielsweise 500 μηι. Bei einer kritischen Temperatur werden die Oberflächen der Sandkörner des mineralischen Staubs plastisch und bilden geschlossene Oberflächen der größeren Körner bzw. verschmelzen zu solchen. Es liegen dann also größere Körner mit jeweils einer geschlossenen Oberfläche vor, wobei die Körner eine Matrix aus mineralischem Sandstaub sowie wasserhaltiges mineralisches Bindemittel aufweisen. Da die Oberflächen dieser größeren Körner nach wie vor plastisch sind, kann in der Folge der sich ausbildende
Wasserdampf die größeren Körner blähen. D.h. das wasserhaltige mineralische Bindemittel wird als Treibmittel verwendet. Die geblähten größeren Körner bilden dann die gewünschte Leichtfraktion, das Granulat.
Alternativ kann auch mineralischer Staub mit einem Treibmittel gemischt werden, wobei das Treibmittel mit mineralischem Bindemittel, welches vorzugsweise Wasser enthält, vermengt ist. Als Treibmittel kann beispielsweise CaC03 Verwendung finden. Der Blähvorgang kann in diesem Fall analog zum oben geschilderten vor sich gehen: Der mineralische Staub, welcher eine relativ kleine Sandkorngröße (beispielsweise 20 μηι Durchmesser) aufweist, bildet mit dem Treibmittel und dem mineralischen Bindemittel größere Körner (beispielsweise 500 μηι Durchmesser). Bei Erreichen einer kritischen Temperatur werden die Oberflächen der Sandkörner des mineralischen Staubs plastisch und bilden eine geschlossene Oberfläche der größeren Körner bzw. verschmelzen zu einer solchen. Die geschlossenen Oberflächen der größeren Körner sind nach wie vor plastisch und können nun vom Treibmittel gebläht werden. Falls das mineralische Bindemittel wasserhaltig ist, kann dieses als zusätzliches Treibmittel fungieren.
Das erfindungsgemäße Trennverfahren kann besonders gut angewendet werden, wenn das Verhältnis der Schüttdichte von Schwerfraktion zu Leichtfraktion im Bereich von 1 ,5 - 30, insbesondere im Bereich von 2-20, bevorzugt im Bereich von 5 - 10, liegt. Vorzugsweise können die Partikel der Schwerfraktion einen Durchmesser im Bereich von kleiner 1 ,8 mm, insbesondere kleiner 0,8 mm, und eine Schüttdichte von 700-1400 kg/m3, insbesondere von 900-1200 kg/m3 aufweisen, während das Granulat der Leichtfraktion einen Durchmesser von bis 5 mm, insbesondere von 0,3 - 5 mm, und eine Schüttdichte von 40-600 kg/m3 aufweist.
Ein erfindungsgemäßer Fliehkraftabscheider umfasst zumindest
- ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder, welcher vom einlaufenden Gasstrom radial durchströmbar ist, und mit einer an den Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke, an deren Ende die abgeschiedenen Feststoffpartikel ausgeschleust werden können, sowie
- ein in axialer Richtung in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr, das vom einlaufenden Gasstrom umströmbar ist. Der Fliehkraftabscheider ist dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Abscheideverhältnis von einer Schwerfraktion, die in der Trennstrecke abscheidbar ist, zu einer Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom durch das Tauchrohr abziehbar ist, am Ende der Trennstrecke, an welchem die Schwerfraktion ausgeschleust wird, ein Apexkegel vorgesehen ist, der axial verstellbar ist und der mit der Spitze Richtung Tauchrohr ausgerichtet ist, oder eine Apexscheibe vorgesehen ist, die axial verstellbar ist.
Der Durchmesser des Querschnitts am Ende der Trennstrecke, an welchem die
Schwerfraktion ausgeschleust wird, kann geringfügig, nämlich um bis zu 10%, kleiner, gleich oder größer sein als der Tauchrohrdurchmesser.
Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen angegeben.
Wie schon beim erfindungsgemäßen Verfahren erläutert worden ist, kann das Tauchrohr um das 0,5- bis 3-fache des Durchmessers des Tauchrohres axial verstellbar sein. Das Verhältnis des Durchmessers des Einlaufzylinders zum Durchmesser des Tauchrohres kann das 1 ,4- bis 2-fache, etwa das 1 ,6 bis 2-fache, insbesondere das 1 ,8-fache, betragen.
Die Trennstrecke kann zumindest eine zusätzliche Gaszuführöffnung aufweisen, sodass die Trennstrecke mit einem zusätzlichen, partikelfreien Gasstrom beaufschlagt werden kann, der in Richtung des Tauchrohres koaxial ausgerichtet ist. Die Gaszuführöffnung kann so bemessen sein, dass der zusätzliche Gasstrom beim Eintritt in die Trennstrecke einen geringeren Durchmesser aufweist als das Tauchrohr.
Die Trennstrecke kann dem Tauchrohr gegenüberliegend einen Apexkegel oder eine Apexscheibe aufweisen, wobei ein Austragspalt zwischen Apexkegel oder Apexscheibe einerseits und Trennstrecke andererseits dem Ausschleusen der Schwerfraktion dient. Dieser Austragspalt kann gleichzeitig auch als Gaszuführöffnung für den zusätzlichen Gasstrom fungieren. Die Gaszuführöffnung könnte jedoch auch - um den Austrag der Schwerfraktion durch den Austragspalt nicht zu stören - durch einen weiteren ringförmigen Spalt innerhalb der Trennstrecke verwirklicht werden.
Der Apexkegel oder die Apexscheibe können austauschbar ausgeführt sein, sodass die Breite des Austragspalts einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, wenn der Apexkegel oder die Apexscheibe axial zum Tauchrohr hin verschoben wird. Dies ist nur bei konusförmigen Trennstrecken relevant. Wenn die Trennstrecke die Form eines Konus aufweist, wird der kleinste Konusdurchmesser ident mit dem Außendurchmesser des Austragsspalts sein. Dies hat dies den Vorteil, dass der zusätzliche Gasstrom, wenn er durch den Austragspalt eingebracht wird, die unmittelbar an der Konuswand befindlichen leichten Granulate im Bereich des Austragsspalts aufwirbelt und in seiner Wirkrichtung die Senkenkraft durch das Tauchrohr und damit die Absaugung der leichten Granulate direkt unterstützt.
Wenn die Trennstrecke die Form eines Zylinders aufweist, hat dies den Vorteil, dass der Einlaufzylinderdurchmesser in der Regel ident ist mit dem Durchmesser der Trennstrecke und somit der Fliehkraftabscheider einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die Achse des Fliehkraftabscheiders wird im Betriebszustand in der Regel senkrecht ausgerichtet sein, kann jedoch bis zu 90 ° gegenüber der Vertikalen geneigt sein, insbesondere um 30-75° gegen die Vertikale, wenn esbei den baulichen Gegebenheiten von Vorteil ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung können Hersteller von expandierten Partikeln die unerwünschten nicht expandierten Partikel in einem einfachen, dem Expansionsschritt nachgeschalteten Prozessschritt inline abscheiden und damit die Qualität des expandierten Produkts wesentlich steigern, ohne im Vorfeld aufwändige Prozessschritte zur Erkennung und Trennung nicht expandierbarer Partikel einsetzen zu müssen. Die Partikel können das erfindungsgemäße Verfahren noch im warmen Zustand durchlaufen, also etwa auch mit Temperaturen im Bereich von bis zu 1000 °C. Die erfndungsgemäße Trennung erfolgt nach der Rohdichte und nicht nach der Größe der Teilchen, wie dies etwa bei Sieben der Fall wäre.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit konischer
Trennstrecke,
Fig. 2 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 1 mit Strömungslinien, Fig. 3 ein Schema eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders mit zylindrischer
Trennstrecke und Strömungslinien,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Fliehkraftabscheiders mit zylindrischer
Trennstrecke aus Fig. 3,
Fig. 5 ein Schema eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders zum Einbringen eines zusätzlichen Gasstroms, mit Apexkegel
Fig. 6 den Fliehkraftabscheider aus Fig. 5 mit Strömungslinien,
Fig. 7 ein Schema eines erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders zum Einbringen eines zusätzlichen Gasstroms, mit Apexscheibe.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Der Fliehkraftabscheider in Fig. 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse, das aus einem Einlaufzylinder 2 und einer als Konus 3 ausgebildeten Trennstrecke
zusammengesetzt ist, wobei der Konus 3 an die Unterseite des Einlaufzylinders 2 mit gleichem Durchmesser wie der Einlaufzylinder 2 an den Einlaufzylinder 2 anschließt und sich nach unten verjüngt. Das Tauchrohr 4 ragt von oben in den Einlaufzylinder 2, es ist entlang der Achse 13 des Gehäuses des Fliehkraftabscheiders verschiebbar, was durch den Doppelpfeil symbolisiert wird. Es ist die höchstmögliche Position des Tauchrohres 4, wo das untere Ende des Tauchrohres 4 sich im unteren Viertel des Einlaufzylinders 2 befindet, mit durchgehenden Linien eingezeichnet. Strichliert ist eine tiefe Position des Tauchrohres 4 dargestellt, wo dieses um mehr als die halbe Höhe (zu etwa 3/5) des Konus 3 in den Konus eingetaucht ist.
Am unteren Ende des Konus 3, also am Ende der Trennstrecke, wo der Querschnitt 7 des Konus 3 in diesem Beispiel größer ist als der Durchmesser des Tauchrohrs 4, ist ein Apexkegel 5 eingebaut, dessen Durchmesser kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Konus 3. Der Apexkegel 5 ist entlang der Achse 13 des Gehäuses des Fliehkraftabscheiders verschiebbar, was durch den Doppelpfeil symbolisiert wird. Zwischen Konus 3 und
Apexkegel 5 bildet sich dadurch ein ringförmiger Austragspalt, durch den die Schwerfraktion 8 ausgeschleust werden kann und in einem Sammelkonus 6 aufgefangen wird.
Selbstverständlich können auch Sammelbehälter in anderer Form vorgesehen werden. Am unteren Ende des Sammelkonus 6 befindet sich vorzugsweise eine Zellradschleuse, mittels welcher das System gegenüber der Umgebung bezüglich des Druckes abgegrenzt ist und die Schwerfraktion 8 aus dem Sammelkonus 6 ausgetragen werden kann. Der einlaufende Gasstrom 1 wird durch eine Einlauföffnung 14 am oberen Ende des Einlaufzylinders 2 in den Fliehkraftabscheider eingebracht. Die Einlauföffnung 14 wird in der Regel einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt der Einlauföffnung 14 nimmt einen Großteil der Höhe des Einlaufzylinders 2 ein. Er wird in der Regel - im Sinne eines Schlitzeinlaufs - mehr hoch als breit sein. Das die Einlauföffnung 14 bildende Rohr mündet tangential in den Einlaufzylinder 2, wie in Fig. 4 zu erkennen ist.
Fig. 2 zeigt den Fliehkraftabscheider aus Fig. 1 mit Strömungslinien. Der einlaufende Gasstrom 1 enthält Feststoffpartikel unterschiedlicher Größe und Dichte und wird durch die Einlauföffnung 14 im Sinne eines Schlitz- bzw. Spiraleinlaufs, also zumindest mit einer Tangentialkomponente, in den Einlaufzylinder 2 eingebracht. Die tangentiale Komponente der in der Regel spiralförmigen Bahn des Gasstroms ist durch entsprechende Ellipsen dargestellt. Der Gasstrom strömt zunächst um das Tauchrohr 4 herum und wird - etwa mittels eines dem Tauchrohr 4 nachgeschalteten, hier nicht dargestellten Gebläses - durch das Tauchrohr 4 als Gasstrom 1 1 mit der Leichtfraktion abgezogen. Schwerere
Feststoffpartikel, eben die Schwerfraktion 8, werden durch die spiralförmige Bewegung gegen den Einlaufzylinder 2 oder den Konus 3 geschleudert und gleiten entlang des Konus 3 spiralförmig in Richtung und durch den Austragspalt zwischen Apexkegel 5 und Konus 3 in den Sammelkonus 6, was durch zwei gekrümmte Pfeile dargestellt ist.
Entscheidend für die Trennung von Schwer- und Leichtfraktion ist die freie Mantelfläche (Zylindermantel des Einlaufzylinders 2 und Kegelmantel des Konus 3) zwischen Tauchrohr 4 und Apexkegel 5. Die Trennung erfolgt aufgrund des Kräftegleichgewichtes zwischen radialer bis vertikaler Senkenkräfte (Stok'sche Schleppkraft) Fsx und Fsy (hier durch Fs dargestellt) sowie Zentrifugalkraft Fz an der Mantelfläche. Die Schleppkraft Fs lässt sich durch Höhenverstellung von Tauchrohr 4 bzw. Apexkegel 5 beeinflussen.
In Fig. 2 ist punktiert die wandnahe Sekundärströmung 15 eingezeichnet, die sich zusätzlich zur primären Spiralbewegung ergibt, mit welcher die Leichtfraktion in das Tauchrohr ausgetragen wird. Die Sekundärströmung 15 tritt in zwei Ausformungen auf: eine erste Sekundärströmung verläuft entlang der Decke 16 des Gehäuses nach innen, an der Au ßenwand des Tauchrohres 4 hinunter, um das Ende des Tauchrohres 4 herum und entlang der Innenwand des Tauchrohres 4 nach oben. Eine zweite Sekundärströmung bildet sich entlang der Innenwand des Einlaufzylinders 2, strömt weiter entlang der Wand des Konus 3 nach unten und entlang des Mantels des Apexkegels 5 nach oben in die Mitte (entlang der Achse 13) des Tauchrohres 4. Der Fliehkraftabscheider gemäß Fig. 3 ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie jener aus Fig. 1 oder 2, lediglich die Trennstrecke ist gleich dem Einlaufzylinder 2 ebenfalls als Zylinder 9 ausgebildet, der den gleichen Durchmesser wie der Einlaufzylinder 2 aufweist. Das Gehäuse des Fliehkraftabscheiders ist also insgesamt zylindrisch und besteht in der Regel aus einem einzigen zylindrischen Bauteil.
Auch hier ist die freie Mantelfläche (Zylindermantel des Einlaufzylinders 2 und Zylinders 9) zwischen Tauchrohr 4 und Apexkegel 5 für die Trennung in Schwer- und Leichtfraktion der Feststoffpartikel ausschlaggebend. Die Trennung erfolgt wieder aufgrund des
Kräftegleichgewichtes zwischen radialer bis vertikaler Senkenkräfte (Stok'sche Schleppkraft) und Zentrifugalkraft. Die Schleppkraft lässt sich durch Höhenverstellung von Tauchrohr 4 bzw. Apexkegel 5 beeinflussen. Die Trennfläche, wo Kräftegleichgewicht herrscht, ist hier strichliert eingezeichnet. Sie wölbt sich vom unteren Ende des Tauchrohres 4 nach außen und verläuft anschließend nahe der Wand des Zylinders 9 nach unten. Die strichlierte Kurve entspricht der Fläche, auf welcher die Schleppkräfte gleich den Fliehkräften sind. Punktiert und mit Richtungspfeilen versehen ist eine mögliche Bahn eines Partikels der Leichtfraktion dargestellt, und zwar vom Eintritt in den Fliehkraftabscheider in der Mitte der Einlauföffnung 14 bis zum Austritt entlang der Achse 13 durch das Tauchrohr 4.
In Fig. 4 mit der perspektivischen Ansicht des Fliehkraftabscheiders aus Fig. 3 ist die Flanschverbindung zwischen dem Gehäuse, bestehend aus Einlaufzylinder 2 und Zylinder 9 als Trennstrecke, und dem Sammelkonus 6 offen. Die Öffnung selbst ist teilweise mit dem Konus 5 abgedeckt.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsvariante eines Fliehkraftabscheiders dargestellt, der zum Einbringen eines zusätzlichen Gasstroms verwendet werden kann, in Fig. 6 ist diese
Variante nochmals mit Strömungslinien dargestellt. Der Fliehkraftabscheider in Fig. 5 besteht wieder aus einem Gehäuse mit Einlaufzylinder 2 und Konus 3, wobei der Konus 3 an die Unterseite des Einlaufzylinders 2 mit gleichem Durchmesser wie der Einlaufzylinder 2 an den Einlaufzylinder 2 anschließt und sich nach unten verjüngt. Das Tauchrohr 4 ist wieder entlang der Achse 13 des Gehäuses des Fliehkraftabscheiders verschiebbar, was durch den Doppelpfeil symbolisiert wird. Das untere Ende des Tauchrohres 4 befindet sich gerade im oberen Viertel des Konus 3.
Im einlaufenden Gasstrom 1 sind sowohl kleinere schwerere Teilchen, hier punktförmig dargestellt, als Schwerfraktion enthalten als auch größere leichtere Teilchen, hier ringförmig dargestellt, als Leichtfraktion enthalten. Neben der spiralförmigen Hauptströmung sind die Strömungslinien der wandnahen Sekundärströmung 15 eingezeichnet. Die
Sekundärströmung 15 tritt in zwei Ausformungen auf: eine erste Sekundärströmung verläuft entlang der Decke 16 des Gehäuses nach innen, an der Außenwand des Tauchrohres 4 hinunter, um das Ende des Tauchrohres 4 herum und entlang der Innenwand des
Tauchrohres 4 nach oben. Eine zweite Sekundärströmung bildet sich entlang der Innenwand des Einlaufzylinders 2, strömt weiter entlang der Wand des Konus 3 nach unten und entlang des Mantels des Apexkegels 5 nach oben in die Mitte des Tauchrohres 4 (entlang der Achse 13).
Zur Unterstützung dieser zweiten Sekundärströmung 15 ist vorgesehen, dass von unten (durch die untere Öffnung des Sammelkonus 6) entlang der Achse 13 durch den
Sammelkonus 6 und durch den Austragspalt 12 zwischen Apexkegel 5 und Konus 3, also um den Apexkegel 5 herum, Prozessluft eingeblasen wird. Insofern dient der Austragspalt 12 auch als Gaszuführöffnung für den zusätzlichen Gasstrom 10 in den Konus 3. Der
Durchmesser des Sammelkonus 6 an dessen unterem Ende, wo die Prozessluft eingeblasen wird, ist normalerweise geringer als der Durchmesser (Innendurchmesser) des Tauchrohres 4, kann jedoch entsprechend der Ausführung nach Fig. 3 auch größer als der Durchmesser (Innendurchmesser) des Tauchrohres 4 sein und entspricht dem Durchmesser des
Apexkegels 5. Die Prozessluft wirbelt dabei im Bereich des Austragspaltes 12 an der Wand abgeschiedenes leichtes Material auf, wodurch es in weiterer Folge in das Tauchrohr 4 ausgetragen wird. Versuche haben gezeigt, dass sich der zusätzliche Gasstrom 10 in die an der Wand des Konus 3 entlang strömende Sekundärströmung 15 einfügt und diese unterstützt, wodurch auch der Austrag der Leichtfraktion unterstützt wird. Der Austrag der Schwerfraktion 8 wird dadurch nicht behindert, weil die Schwerfraktion entlang der
Innenwand des Konus 3 - siehe die entsprechenden Punkte - nach unten rutscht und am Ende des Konus 3, an der Stelle des kleinsten Querschnitts 7 des Konus, an der durch das Ende des Konus 3 gebildeten Kante gerade nach unten in den Sammelkonus 6 fällt. Die Schwerfraktion 8 bewegt sich also an der Au ßenkante des Austragspalts 12 nach unten, während sich der zusätzliche Gasstrom 10 um die Kante des Apexkegels 5 herum und damit an der Innenkante des Austragspalts bewegt.
Das Einbringen eines zusätzlichen Gasstroms 10 wäre jedoch grundsätzlich auch bei zylindrischer Trennstrecke, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, möglich. Dabei könnte dann der Durchmesser des Kegels 5 in den Fig. 3 und 4 auf ein Maß, das kleiner als der
Durchmesser des Tauchrohres 4 ist, geändert werden, ähnlich wie in den Fig. 5 und 6. Der Apexkegel 5 hat generell bei allen Ausführungsformen einen Durchmesser, der das 0,8- bis 0,98-fache, vorzugsweise das 0,9-fache des Durchmessers der Trennstrecke (Konus 3 oder Zylinder 9) an deren Ende beträgt, also des mittleren Durchmessers des Querschnitts 7.
Wenn die Trennstrecke die Form eines Konus 3 hat, dann beträgt der axiale Abstand zwischen der Spitze des Apexkegels 5 und dem Anfang der Trennstrecke (dem oberen Ende des Konus 3) das 0,7- bis 1 ,5-fache des Durchmessers des Tauchrohrs 4, vorzugsweise 0,85 bis 1 ,25. Die Grundfläche des Apexkegels 5 wird generell auf der Höhe des unteren Endes des Konus 3 bzw. des Zylinders 9 angesetzt. Für den verstellbaren Apexkegel 5 ist dies seine Grundstellung und er wird von dieser gegebenenfalls in Richtung Tauchrohr 4 angehoben. Der axiale Abstand der Spitze des Apexkegels 5 zum Tauchrohr 4 beträgt das 0,5- bis 2,0-fache des Durchmessers des Tauchrohrs 4, vorzugsweise 1 ,0. Der
Spitzenwinkel des Kegels beträgt 60 bis 120 ° , vorzugsweise 90° .
Bei allen gezeigten Ausführungsformen könnte das Tauchrohr 4 auch feststehend ausgeführt sein, also nicht axial verstellbar.
Unabhängig davon, ob das Tauchrohr 4 verstellbar ist oder nicht, könnte der Apexkegel 5 durch eine Apexscheibe 17 ersetzt sein, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Fig. 7 entspricht bis auf den Apexkegel 17 der Fig. 5, sodass die Ausführungen zu Fig. 5 und Fig. 6 grundsätzlich auch auf Fig. 7 zutreffen. So kann zur Unterstützung der zweiten Sekundärströmung 15 vorgesehen sein, dass von unten (durch die untere Öffnung des Sammelkonus 6) entlang der Achse 13 durch den Sammelkonus 6 und durch den Austragspalt 12 zwischen
Apexscheibe 17 und Konus 3, also um die Apexscheibe 17 herum, Prozessluft eingeblasen wird. Insofern dient der Austragspalt 12 dann auch hier als Gaszuführöffnung für den zusätzlichen Gasstrom 10 in den Konus 3. Der Durchmesser des Sammelkonus 6 an dessen unterem Ende, wo die Prozessluft eingeblasen wird, ist normalerweise geringer als der Durchmesser (Innendurchmesser) des Tauchrohres 4, kann jedoch entsprechend der Ausführung nach Fig. 3 auch größer als der Durchmesser (Innendurchmesser) des
Tauchrohres 4 sein und entspricht dem Durchmesser der Apexscheibe 17. Die Prozessluft wirbelt dabei im Bereich des Austragspaltes 12 an der Wand abgeschiedenes leichtes Material auf, wodurch es in weiterer Folge in das Tauchrohr 4 ausgetragen wird. Die
Schwerfraktion 8 bewegt sich an der Au ßenkante des Austragspalts 12 nach unten, während sich der zusätzliche Gasstrom 10 um die Kante der Apexscheibe 17 herum und damit an der Innenkante des Austragspalts bewegt. Die Apexscheibe hat generell bei allen Ausführungsformen einen Durchmesser, der das 0,8- bis 0,98-fache, vorzugsweise das 0,9-fache des Durchmessers der Trennstrecke (Konus 3 oder Zylinder 9) an deren Ende beträgt, also des mittleren Durchmessers des Querschnitts 7.
Wenn die Trennstrecke die Form eines Konus 3 hat und statt eines Apexkegels 5 eine Apexscheibe 17 verwendet wird, dann beträgt der axiale Abstand zwischen der oberen (zum Tauchrohr 4 gerichteten) Begrenzungsfläche der Apexscheibe 17 und dem Anfang der Trennstrecke (dem oberen Ende des Konus 3) das 0,7- bis 1 ,5-fache des Durchmessers des Tauchrohrs 4, vorzugsweise 0,85 bis 1 ,25. Die untere Begrenzungsfläche der Apexscheibe 17 wird generell auf der Höhe des unteren Endes des Konus 3 bzw. des Zylinders 9 angesetzt. Für die verstellbare Apexscheibe 17 ist dies ihre Grundstellung und sie wird von dieser gegebenenfalls in Richtung Tauchrohr 4 angehoben. Der axiale Abstand der oberen (zum Tauchrohr 4 gerichteten) Begrenzungsfläche der Apexscheibe 17 zum Tauchrohr 4 beträgt das 0,5- bis 2,0-fache des Durchmessers des Tauchrohrs 4, vorzugsweise 1 ,0.
Die Verschiebung des Apexkegels 5 bzw. der Apexscheibe 17 zum Tauchrohr 4 hin kann mittels einer Versteileinrichtung erfolgen, die unterhalb des Apexkegels 5 bzw. der
Apexscheibe 17 angeordnet ist. Als Versteileinrichtung kommt etwa eine Spindel in Frage.
Der Apexkegel 5 bzw. die Apexscheibe 17 können austauschbar ausgeführt sein, sie können z.B. mit der Versteileinrichtung verschraubt sein.
Bei Verwendung eines Kegelstumpfs als Apexscheibe 17 wäre der Spitzenwinkel des Kegelstumpfs auch 60 bis 120° , vorzugsweise 90 ° , wi beim Apexkegel 5.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 einlaufender Gasstrom
2 Einlaufzylinder
3 Konus (Trennstrecke)
4 Tauchrohr
5 Apexkegel
6 Sammelkonus für Schwerfraktion Querschnitt am Ende der Trennstrecke
Schwerfraktion
Zylinder (Trennstrecke)
zusätzlicher Gasstrom
abgezogener Gasstrom mit Leichtfraktion Austragspalt
Achse des Gehäuses des Fliehkraftabscheiders Einlauföffnung
Sekundärströmung
Decke
Apexscheibe

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Verfahren zum Trennen von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom unter
Verwendung eines Fliehkraftabscheiders, wobei dieser zumindest ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder (2), welcher vom einlaufenden Gasstrom (1 ) radial durchströmt wird, und mit einer an den Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke (3, 9) umfasst, an deren Ende die abgeschiedenen Feststoffpartikel ausgeschleust werden, sowie ein in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr (4), das vom
einlaufenden Gasstrom (1 ) umströmt wird, wobei der Gasstrom anschließend durch das Tauchrohr (4) aus dem Gehäuse abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen eines vorgegebenen Abscheideverhältnisses von einer
Schwerfraktion (8), die in der Trennstrecke (3, 9) abgeschiedenen wird, zu einer Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom (1 1 ) durch das Tauchrohr (4) abgezogen wird, am Ende der Trennstrecke (3, 9), an welchem die Schwerfraktion (8) ausgeschleust wird, entweder ein Apexkegel (5) vorgesehen ist, der axial verstellt wird und der mit der Spitze Richtung Tauchrohr (4) ausgerichtet ist, oder eine Apexscheibe (17) vorgesehen ist, die axial verstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Apexscheibe (17) die Form eines Kegelstumpfes hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des vorgegebenen Abscheideverhältnisses das Tauchrohr (4) axial verstellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchmesser des Querschnitts (7) am Ende der Trennstrecke (3, 9), an welchem die Schwerfraktion (8) ausgeschleust wird, um bis zu 10% kleiner, gleich oder größer ist als der Tauchrohrdurchmesser.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (4) und/oder der Apexkegel (5) und/oder die Apexscheibe (17) um das 0,5- bis 3-fache des Durchmessers des Tauchrohres axial verstellt werden kann.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers des Einlaufzylinders (2) zum Durchmesser des
Tauchrohres (4) das 1 ,4- bis 2-fache, insbesondere das 1 ,8-fache, beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleusung der Schwerfraktion (8) aus der Trennstrecke (3, 9) durch einen Austragspalt (12) erfolgt, der einerseits durch den in die Trennstrecke eingesetzten Apexkegel (5) oder die in die Trennstrecke eingesetzte Apexscheibe (17), und andererseits durch die Trennstrecke (3, 9) gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Apexkegels (5) oder der Apexscheibe (17) vergrößert wird, wenn der Apexkegel (5) oder die Apexscheibe axial zum Tauchrohr (4) hin verschoben wird, sodass die Breite des Austragspalts (12) einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstrecke (3, 9) mit einem zusätzlichen Gasstrom (10) beaufschlagt wird, der in Richtung des Tauchrohres (4) koaxial ausgerichtet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche
Gasstrom (10) beim Eintritt in die Trennstrecke (3, 9) einen geringeren Durchmesser aufweist als das Tauchrohr (4).
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerfraktion (8) durch sandkornförmige, mineralische Partikel gebildet wird und die Leichtfraktion durch geblähtes Granulat gebildet wird, das aus sandkornförmigem, mineralischen Partikeln hergestellt worden ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schüttdichte von Schwerfraktion (8) zu Leichtfraktion im Bereich von 1 ,5 - 30, insbesondere im Bereich von 2-20, bevorzugt im Bereich von 5 - 10, liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel der Schwerfraktion (8) einen Durchmesser im Bereich von kleiner 1 ,8 mm, insbesondere kleiner 0,8 mm, und eine Schüttdichte von 700-1400 kg/m3, insbesondere von 900-1200 kg/m3, aufweisen, während das Granulat der
Leichtfraktion einen Durchmesser von bis 5 mm, insbesondere von 0,3 - 5 mm und eine Schüttdichte von 40-600 kg/m3 aufweist.
14. Fliehkraftabscheider zum Trennen von Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend zumindest
- ein Gehäuse mit einem Einlaufzylinder (2), welcher vom einlaufenden Gasstrom (1 ) radial durchströmbar ist, und mit einer an den Einlaufzylinder anschließenden Trennstrecke (3, 9), an deren Ende die abgeschiedenen Feststoffpartikel
ausgeschleust werden können, sowie
- ein in axialer Richtung in das Innere des Gehäuses ragendes Tauchrohr (4), das vom einlaufenden Gasstrom (1 ) umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Abscheideverhältnis von einer Schwerfraktion (8), die in der Trennstrecke (3, 9) abscheidbar ist, zu einer
Leichtfraktion, die mit dem Gasstrom durch das Tauchrohr (4) abziehbar ist, am Ende der Trennstrecke (3, 9), an welchem die Schwerfraktion (8) ausgeschleust wird, entweder ein Apexkegel (5) vorgesehen ist, der axial verstellbar ist und der mit der Spitze Richtung Tauchrohr (4) ausgerichtet ist, oder eine Apexscheibe (17) vorgesehen ist, die axial verstellbar ist.
15. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Apexscheibe (17) die Form eines Kegelstumpfes hat.
16. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Abscheideverhältnis das Tauchrohr (4) in axialer Richtung verstellbar ist.
17. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des Querschnitts (7) am Ende der Trennstrecke (3, 9), an welchem die Schwerfraktion (8) ausgeschleust wird, um bis zu 10% kleiner, gleich oder größer ist als der Tauchrohrdurchmesser.
18. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das
Tauchrohr (4) um das 0,5- bis 3-fache des Durchmessers des Tauchrohres axial verstellbar ist.
19. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers des Einlaufzylinders (2) zum Durchmesser des Tauchrohres (4) das 1 ,4- bis 2-fache, insbesondere das 1 ,8- fache, beträgt.
20. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass die Trennstrecke (3, 9) zumindest eine zusätzliche
Gaszuführöffnung aufweist, sodass die Trennstrecke mit einem zusätzlichen, partikelfreien Gasstrom (10) beaufschlagt werden kann, der in Richtung des
Tauchrohres (4) koaxial ausgerichtet ist.
21 . Fliehkraftabscheider nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gaszuführöffnung so bemessen ist, dass der zusätzliche Gasstrom (10) beim Eintritt in die Trennstrecke (3, 9) einen geringeren Durchmesser aufweist als das Tauchrohr (4).
22. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstrecke (3, 9) dem Tauchrohr (4) gegenüberliegend den Apexkegel (5) oder die Apexscheibe (17) aufweist, wobei ein Austragspalt (12) zwischen Apexkegel (5) oder Apexscheibe (17) einerseits und Trennstrecke (3, 9) andererseits dem Ausschleusen der Schwerfraktion (8) dient.
23. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der
Apexkegel (5) oder die Apexscheibe (17) austauschbar ist, sodass die Breite des Austragspalts (12) einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, wenn der
Apexkegel (5) oder die Apexscheibe (17) axial zum Tauchrohr (4) hin verschoben wird.
24. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass die Trennstrecke (3) die Form eines Konus aufweist.
25. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass die Trennstrecke (9) die Form eines Zylinders aufweist.
26. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass die Achse (13) des Gehäuses im Betriebszustand des Fliehkraftabscheiders um 30-75° gegen die Vertikalegeneigt ist.
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