DD250865A1 - DEVICE FOR SEPARATING DUSTY MATERIALS FROM GASEOUS MEDIA - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Trennung staubartiger Stoffe aus gasfoermigen Medien. Anwendungsgebiet sind Feuerungen fuer feste Brennstoffe an kleineren und mittleren Waermeerzeugungsanlagen. Ziel ist es, Staub aus gasfoermigen Medien ohne Energieaufwand mit hohem Abscheidegrad abzuscheiden. Aufgabe ist, die Abscheidung durch gleichgerichtete Wirkung von Schwerkraft und Traegheitskraft zu erreichen. In einem Gefaess wird ein senkrechter Rohgas-Eintrittsstutzen als gekruemmte rotationssymmetrische Oberschale fortgesetzt. In dem durch diesen umgrenzten Stroemungsraum ragt im Abstand eine Unterschale hinein, welche mit der Gefaesswandung verbunden ist und Durchtrittsschlitze besitzt. Oberschale und Unterschale bilden einen Radialdiffusor. Fig. 1Device for separating dust-like substances from gaseous media. Fields of application are firing systems for solid fuels in small and medium sized heat generating plants. The aim is to separate dust from gaseous media without energy consumption with a high degree of separation. Task is to achieve the deposition by the rectified effect of gravity and traction. In a vessel a vertical raw gas inlet nozzle is continued as a curved rotationally symmetrical upper shell. In the space defined by this Stroemungsraum protrudes at a distance a lower shell, which is connected to the Gefaesswandung and has passage slots. Upper shell and lower shell form a radial diffuser. Fig. 1

Description

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, staubartige Stoffe aus gasförmigen Medien durch die gleichgerichtete Wirkung von Schwerkraft und Trägheitskräften abzuscheiden, den spezifischen Energieaufwand zu senken sowie Materialaufwand und Materialverschleiß zu vermindern.The object of the invention is to deposit dust-like substances from gaseous media through the rectified action of gravity and inertial forces, to reduce the specific energy expenditure and to reduce material expenditure and material wear.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Trennung staubartiger Stoffe aus gasförmigen Medien mittels Trägheitswirkung durch Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitigerÄnderung der Strömungsrichtung ohne Richtungsumkehr insbesondere für Rauchgase von Feuerungsanlagen mitfesten Brennstoffen gekennzeichnet ist dadurch, daß ein in einem Gefäß senkrechter, mittig angeordneter Rohgas-Eintrittsstutzen als gekrümmte rotationssymmetrische Oberschale fortgesetzt wird, welche frei in der Nähe der Wandung des Gefäßes endet und einen Austrittsspalt in den oberen Teil des Gefäßes für Reingas bildet, und daß von unten in den durch die Oberschale umgrenzten Strömungsraum mit entsprechendem Abstand eine ebenfalls gekrümmte rotationssymmetrische Unterschale hineinragt, welche mit der Wandung des Gefäßes als unterer Abschluß verbunden ist und Durchtrittsschlitze für den abzuscheidenden Staub besitzt, und daß Oberschale und Unterschale einen Radialdiffusor ergeben. Beim Durchströmen des Radialdiffusors verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des radial nach außen geführten Gases durch stetige Zunahme des freien Strömungsquerschnittes, wodurch auf die Staubpartikel durch das strömende Gas ein sich stetig verringernder Radialimpuls wirkt und diese ihre beim Eintritt vorhandene Bewegungsrichtung, im Gegensatz zu Vorrichtungen, die nach dem Radialzyklon- oder Axialzyklonprinzip arbeiten, einhalten können. Dadurch lassen sich auch Staubpartikel geringer Größe abscheiden. Der bei Radialzyklonen auftretende Grenzkorndurchmesser, der durch die sich einstellende Absauggeschwindigkeit am Tauchrohr dieser Bauart ergibt, kann bei Radialdiffusoren zur Staubabscheidung nicht auftreten.This object is achieved in that the device for separating dust-like substances from gaseous media by inertia effect by delaying the flow velocity while changing the direction of flow without reversing direction especially for flue gases of combustion systems with solid fuels is characterized in that a vertical in a vessel, centrally arranged raw gas Inlet neck is continued as a curved rotationally symmetrical upper shell, which ends free in the vicinity of the wall of the vessel and forms an exit slit in the upper part of the vessel for clean gas, and that from below into the circumscribed by the upper shell flow space with a corresponding distance, a likewise curved rotationally symmetrical lower shell protrudes, which is connected to the wall of the vessel as a lower termination and has passage slots for the deposited dust, and that upper shell and lower shell a wheel ialdiffusor. As it flows through the radial diffuser, the flow velocity of the radially outwardly guided gas decreases by a continuous increase in the free flow cross-section, whereby the dust particles by the flowing gas, a steadily decreasing radial pulse acts and this their existing upon entry movement direction, as opposed to devices that after the radial cyclone or Axialzyklonprinzip work, can comply. As a result, dust particles of small size can be deposited. The occurring in radial cyclones limit grain diameter, which results from the self-adjusting suction on the dip tube of this type, can not occur with radial diffusers for dust separation.

Im Radialdiffusor wird die kinetische Energie des Gases des Eintrittszustandes durch verzögernde Strömungsgeschwindigkeit in potentielle Energie umgesetzt, und es nehmen die Reibungsdruckverluste ab, so daß beim Durchströmen des Staubabscheiders nach dem Radialdiffusorprinzip wesentlich geringere Druckverluste gegenüber Radial- und Multizyklonen auftreten. Vorteilhaft ist, daß die Vorrichtung, ein Radialdiffusor-Staubabscheider nur geringen Materialaufwand bedarf und kleine Bauhöhe besitzt.In the radial diffuser, the kinetic energy of the gas of the entry state is converted by delaying flow velocity in potential energy, and it decreases the friction pressure losses, so that when flowing through the dust collector according to the Radialdiffusorprinzip significantly lower pressure losses against radial and Multizyklonen occur. It is advantageous that the device, a radial diffuser dust collector only requires little material and has small height.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert:The invention is explained below using an exemplary embodiment:

Fig. 1 stellt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Radialdiff usor-Abscheider dar.Fig. 1 shows a section through the invention Radialdiff usor separator.

Die Vorrichtung besteht aus einem Radialdiffusor (2), der aus einer gekrümmten rotationssymmetrischen Oberschale (3), die am Eintrittsstutzen (1) beginnt und einer gekrümmten rotationssymmetrischen Unterschale (4), die an der Wandung des Gefäßes (6) endet und mit Durchtrittsschlitzen (5), welche entweder tangential oder in einem Winkel zur Horizontalebene verlaufen, für den Durchtritt des abgeschiedenen Staubes versehen ist, während die Oberschale (3) frei endet und mit der Wand des Gefäßes (6) den Austrittsspalt (7) bildet.The device consists of a radial diffuser (2), which consists of a curved rotationally symmetrical upper shell (3), which begins at the inlet nozzle (1) and a curved rotationally symmetrical lower shell (4), which ends at the wall of the vessel (6) and with passage slots ( 5), which are either tangential or at an angle to the horizontal plane, provided for the passage of the deposited dust, while the upper shell (3) free ends and with the wall of the vessel (6) forms the exit slit (7).

An das Gefäß (6) schließt sich nach unten der Auffangtrichter (8) an, der mit einer an sich bekannten Verschlußvorrichtung (9) für staubförmiges Gut versehen ist. Das Gefäß (6) wird oben durch eine Platte (10) verschlossen, in der sich ein, gewöhnlich zwei oder mehrere Austrittsstutzen (11 !befinden können. Der Radialdiffusor-Staubabscheider ist zu einer Aufstellung mit den StützenTo the vessel (6) closes down to the collecting funnel (8), which is provided with a known per se closure device (9) for dust-like material. The vessel (6) is closed at the top by a plate (10) in which there may be one, usually two or more, outlet ports 11. The radial diffuser-dust collector is in a line-up with the supports

(12) versehen.(12).

Das staubbeladene Gas, mit Rohgas bezeichnet, tritt senkrecht von oben durch den Eintrittsstutzen (1) in den Radialdiffusor (2) ein, durchströmt diesen und tritt durch den am Ende der Oberschale (3) sich anschließenden Austrittsspalt (7) in das Gefäß (6) ein, aus dem es als gereinigtes Gas, mit Reingas bezeichnet, durch die Austrittsstutzen (11) wieder austritt.The dust-laden gas, referred to as raw gas, enters the radial diffuser (2) vertically from above through the inlet connection (1), flows through it and enters the vessel (6) through the exit slit (7) adjoining the upper shell (3) ), from which it emerges as purified gas, with clean gas, through the outlet nozzle (11) exits again.

Im Gegensatz dazu werden die Staubpartikel durch Einwirkung der Schwerkraft und ihrer Eigenträgheit, die gleichgerichtet wirken, senkrecht nach unten bewegt und gelangen auf die Unterschale (2). Auf dieser wird der abgeschiedene Staub zu den Durchtrittsschlitzen geführt und fällt durch diese in den Auffangtrichter (8).In contrast, the dust particles are moved by the action of gravity and their self-inertia, which act rectified, vertically downwards and reach the lower shell (2). On this, the separated dust is guided to the passage slots and falls through them into the collecting funnel (8).

Infolge der sich stetig verringernden Geschwindigkeit des strömenden Gases durch den Radialdiffusor, die am Austrittsspalt (7) wesentlich kleiner als am Eintrittsstutzen (4) ist, vermindert sich auch der Radiaiimpuls des strömenden Gases auf die Staubpartikel, wodurch diese nur wenig von ihrer senkrechten Bewegungsrichtung abgelenkt werden und dadurch nahezu alle Staubpartikel der Unterschale (3) erreichen. Auf diese Weise kann ein hoher Staubabscheidegrad erreicht werden. Durch die geringe Strömungsgeschwindigkeit im Radialdiffusor verringert sich der Verschleiß, wodurch die Haltbarkeit des Radialdiffusor-Staubabscheiders hoch ist.As a result of the steadily decreasing velocity of the flowing gas through the radial diffuser, which is much smaller at the outlet slit (7) than at the inlet nozzle (4), the Radiaiimpuls the flowing gas is reduced to the dust particles, whereby this deflected only slightly from their vertical direction of movement and thereby reach almost all dust particles of the lower shell (3). In this way, a high Staubabscheidegrad can be achieved. The low flow rate in the radial diffuser reduces wear, which increases the durability of the radial diffuser dust collector.

Claims (1)

Vorrichtung zur Trennung staubartiger Stoffe aus gasförmigen Medien mittels Trägheitswirkung durch Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Änderung der Strömungsrichtung ohne Richtungsumkehr, insbesondere für Rauchgase von Feuerungsanlagen mit festen Brennstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß ein in einem Gefäß (6) senkrechter, mittig angeordneter Rohgas-Eintrittsstutzen (1) als gekrümmte rotationssymmetrische Oberschale (3) fortgesetzt wird, welche frei in der Nähe der Wandung des Gefäßes (6) endet und einen Austrittsspalt (7) in den oberen Teil des Gefäßes (6) für Reingas bildet, und daß von unten in den durch die Oberschale (3) umgrenzten Strömungsraum mit entsprechendem Abstand eine ebenfalls gekrümmte rotationssymmetrische Unterschale (4) hineinragt, welche mit der Wandung des Gefäßes (6) als unterer Abschluß verbunden ist und Durchtrittsschlitze (5) für den abzuscheidenden Staub besitzt, und daß Oberschale (3) und Unterschale (4) einen Radialdiffusor ergeben.Apparatus for separating dust-like substances from gaseous media by means of inertia effect by delaying the flow velocity while simultaneously changing the direction of flow without reversal of direction, in particular for flue gases of solid fuel firing installations, characterized in that a centrally arranged raw gas inlet nozzle (6) in a vessel (6) 1) as a curved rotationally symmetrical upper shell (3) is continued, which ends free in the vicinity of the wall of the vessel (6) and an exit slit (7) in the upper part of the vessel (6) for clean gas, and that from below into the through the upper shell (3) delimited flow space with a corresponding distance protrudes a likewise curved rotationally symmetrical lower shell (4), which is connected to the wall of the vessel (6) as a lower termination and passage slots (5) for the deposited dust, and that upper shell ( 3) and lower shell (4) a Radial diffuser result. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebietfield of use Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft die Trennung von staubartigen Stoffen aus gasförmigen Medien, gewöhnlich aus Luft oder Verbrennungsgasen, für den industriellen Einsatz an Feuerungen für feste Brennstoffe und andere Anwendungsgebiete, insbesondere aber an kleineren und mittleren Wärmeerzeugungsanlagen.The device according to the invention relates to the separation of dusty substances from gaseous media, usually from air or combustion gases, for industrial use in firing systems for solid fuels and other applications, but especially in smaller and medium heat generation systems. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Zur Abscheidung staubartiger Feststoffe aus gasförmigen Medien durch Trägheitskräfte finden in der Technik Radial- und Axialzyklone Anwendung, Große Verbreitung haben Radialzyklone gefunden, die einzeln oder in Parallelschaltung einer größeren Anzahl kleiner Zyklone, der sogenannten Multizyklone, angewendet werden. Im Radialzyklon wird dasstaubhaltige Gas auf einer Kreisbahn geführt, und es werden die Staubpartikel durch die Wirkung von Trägheitskräften radial nach außen an eine Wand abgeschieden. Von dieser Wand gelangt der Staub durch Schwerkraftwirkung in einen darunter angeordneten Sammeltrichter, während das Gas durch ein zentral angeordnetes Tauchrohr wieder abströmt. Auf ähnliche Weise wird der Staub in einem Axialzyklon aus dem Gasstrom abgeschieden, indem das axial von oben nach unten geführte staubhaltige Gas im Zyklon durch einen Verdrängungskörper radial abgelenkt wird, die Staubpartikel dadurch eine radiale Beschleunigung erfahren und durch ihre Trägheit an die Außenwandung gelangt, von der sie durch Schwerkrafteinwirkung nach unten in einen Sammeltrichter eintreten, während das Gas zentral nach unten abströmt. Beispiele für diese Ausführungsarten sind z.B. in den Patentschriften EP 0128113, EP 0090335 u.a. enthalten. Diesen Vorrichtungen zur Staubabscheidung ist gemeinsam, daß Energie zur Beschleunigung der Staubpartikel dem staubhaltigen Gas zugeführt werden muß, um durch Trägheitswirkung die Staubabscheidung zu erreichen. Beim Radialzyklon wird das Gas-Staub-Gemisch auf einer Kreisbahn geführt, wobei die Staubpartikel radial nach außen gelangen und das Gas nach innen abgeführt wird.For the separation of dust-like solids from gaseous media by inertial forces find in the art radial and Axialzyklone application, widespread have found radial cyclones, which are used individually or in parallel a larger number of small cyclones, the so-called multicyclones. In the radial cyclone, the dust-containing gas is guided in a circular path, and the dust particles are deposited radially outward against a wall by the action of inertial forces. From this wall, the dust passes by gravity into a collecting funnel arranged underneath, while the gas flows through a centrally arranged dip tube again. Similarly, the dust is separated from the gas stream in an axial cyclone by radially deflecting the dust-containing gas in the cyclone axially from top to bottom through a displacer body, thereby causing the dust particles to undergo radial acceleration and reach the outer wall by their inertia they enter by gravity into a collecting funnel, while the gas flows down centrally. Examples of these embodiments are e.g. in patents EP 0128113, EP 0090335 and others. contain. These dust collecting devices have in common that energy for accelerating the dust particles must be supplied to the dust-containing gas in order to achieve the dust separation by inertia effect. In the radial cyclone, the gas-dust mixture is guided on a circular path, whereby the dust particles pass radially outwards and the gas is discharged inwards. Durch das nach innen strömende Gas wirkt auf die Staubpartikel ein Impuls entgegen ihrer Bewegungsrichtung, so daß bei gleichgroßen, aber entgegengesetzten Trägheits- und Impulskräften keine Staubabscheidung mehr erfolgen kann. Deshalb können in diesen Vorrichtungen Stäube unterhalb eines Grenzdurchmessers nicht abgeschieden werden. Zugleich führt die zusätzliche Energiezufuhr zu hohen Druckverlusten in Radial-oder Multizyklonen und zur Installation hoher Leistungen für Lüfter, womit auch ein hoher spezifischer Elektroenergieaufwand für die Staubtrennung verbunden ist. Die in Radialzyklonen auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten führen außerdem zu hohem Verschleiß. Auch Elektrofilter und textile Staubfilter sind bekannt, deren Wirkprinzipien unterscheiden sich aber zu mechanischen Staubabscheidern und stehen nicht in Beziehung zur erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung von Gas- und Feststoff-Systemen. By the gas flowing inwards acts on the dust particles, an impulse against their direction of movement, so that with equal but opposite inertial and momentum forces no dust separation can be done. Therefore, dusts below a limit diameter can not be deposited in these devices. At the same time, the additional energy supply leads to high pressure losses in radial or multicyclones and to the installation of high powers for fans, which also involves a high specific electrical energy expenditure for dust separation. The high flow velocities occurring in radial cyclones also lead to high wear. Electrostatic precipitators and textile dust filters are also known, but their principles of action differ from mechanical dust separators and are not related to the device according to the invention for separating gas and solid systems. Ziel der ErfindungObject of the invention Die Erfindung hat das Ziel, Staub aus gasförmigen Medien ohne Energieaufwand zur Erzeugung von Beschleunigungskräften und nur durch die gleichgerichtete Wirkung von Schwerkraft und Trägheitskräften mit hohem Abscheidegrad abzuscheiden.The invention has the aim of separating dust from gaseous media without energy expenditure for generating acceleration forces and only by the rectified effect of gravity and inertial forces with a high degree of separation.