DE102012004590A1 - centrifugal - Google Patents
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Abstract
Mit einem Verfahren sowie einer Vorrichtung zur Optimierung eines Zentrifugalabscheiders, insbesondere eines Rückführzyklons bei einem Hochtemperaturvergaser, soll der Abscheidungsgrad eines Zentrifugalabscheiders deutlich erhöht werden. Dies wird verfahrensmäßig dadurch erreicht, dass durch Einbauten am Tauchrohr des Zentrifugalabscheiders eine lokale Erhöhung der Zentrifugalkraft vorgenommen wird.With a method and a device for optimizing a centrifugal separator, in particular a recycling cyclone in a high-temperature gasifier, the degree of separation of a centrifugal separator should be significantly increased. This is procedurally achieved by a local increase in the centrifugal force is made by internals to the dip tube of the centrifugal.
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Optimierung eines Zentrifugalabscheiders, insbesondere eines Rückführzyklons bei einem Hochtemperaturvergaser.The invention is directed to a method for optimizing a centrifugal separator, in particular a recycling cyclone in a high-temperature gasifier.
Hochtemperaturvergaser wurden entwickelt, um mittels eines Wirbelschichtvergasungsprozesses die Nutzung beispielsweise von Braunkohle zu verbessern unter Nutzung eines sogenannten Hochtemperatur-Winkler-Vergasers HTW als Weiterentwicklung der ursprünglich bei Umgebungsdruck arbeitenden Winkler-Kohlevergasung. Die Vorteile liegen im Wesentlichen in der besseren Rohstoffnutzung, der erheblich größeren Vergaserkapazität für Großanlagen und in der Vermeidung der Bildung von Nebenprodukten.High-temperature gasifiers were developed to improve the use of, for example, lignite by means of a fluidized-bed gasification process using a so-called high-temperature Winkler gasifier HTW as a further development of Winkler coal gasification, which originally operated at ambient pressure. The advantages lie mainly in the better use of raw materials, the considerably larger carburetor capacity for large-scale plants and in avoiding the formation of by-products.
Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist u. a., dass die Abscheideeffizienz des Rückführzyklons nicht besonders ausgeprägt ist, was zur Folge hat, dass man kostenintensive Warmgasfilter hinter dem Zyklon und Rohgaskühler schalten muss. Erschwerend kommt noch hinzu, dass sich im Warmgasfilter abgeschiedenem Staub noch hohe Mengen an Kohlenstoff befindet. Dieser Staub kann somit nicht deponiert werden, sondern muss entweder zum Vergaser über Leitungen und Schnecken zurückgeführt werden oder mit hohem Aufwand in einem separaten Kessel mittels Hilfsbrennstoff verbrannt werden.A disadvantage of this procedure is u. a. that the separation efficiency of the recycle cyclone is not particularly pronounced, with the result that costly hot gas filters must be switched behind the cyclone and raw gas cooler. To make matters worse, that in the hot gas filter separated dust is still high amounts of carbon. This dust can thus not be dumped, but must either be returned to the carburetor via lines and screws or burned at great expense in a separate boiler by means of auxiliary fuel.
Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, den Abscheidungsgrad eines Zentrifugalabscheiders, insbesondere eines Rückführzyklons bei einem Hochtemperaturvergaser, deutlich zu erhöhen.This is where the invention begins, the task of which is to significantly increase the degree of separation of a centrifugal separator, in particular a recycling cyclone in a high-temperature gasifier.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß einer Variante der Erfindung dadurch gelöst, dass durch Einbauten am Tauchrohr des Zentrifugalabscheiders eine lokale Erhöhung der Zentrifugalkraft vorgenommen wird.With a method of the type described, this object is achieved according to a variant of the invention in that a local increase in the centrifugal force is made by internals on the dip tube of the centrifugal.
Zur Erhöhung der Abscheideleistung eines Zyklons ist schon vorgeschlagen worden, das Tauchrohr in den ”Totwasserbereich” zu verschieben, d. h. das Tauchrohr wird exzentrisch im Zyklon eingebaut. Eine solche Maßnahme ist nur bei Neubauten der Zyklone wirtschaftlich sinnvoll. Eine Nachrüstung und damit nachträgliche Optimierung ist damit wirtschaftlich nicht erreichbar. Die Einbauten am Tauchrohr lassen sich demgegenüber problemlos auch nachrüsten.To increase the separation efficiency of a cyclone has already been proposed to move the dip tube in the "dead water", d. H. the dip tube is installed eccentrically in the cyclone. Such a measure makes economic sense only in new buildings of cyclones. A retrofit and thus subsequent optimization is therefore not economically feasible. The internals on the dip tube can be easily retrofitted.
Eine Variante der Optimierungsmöglichkeit besteht erfindungsgemäß darin, dass durch eine Vorschaltung eines Agglomerators im Eintrittsbereich des Zentrifugalabscheiders eine mechanische Kornvergrößerung der abzuscheidenden Partikel vorgenommen wird. Durch einen Agglomerator wird Einfluss auf die Partikelgröße genommen, indem eine Erhöhung der Kollisionsrate zwischen großen und kleinen Partikeln im Eintrittsbereich des Zyklons erreicht wird, was den Abscheidungsgrad deutlich verbessert.A variant of the optimization option according to the invention consists in the fact that a mechanical grain enlargement of the particles to be separated is carried out by an upstream connection of an agglomerator in the inlet region of the centrifugal separator. An agglomerator influences the particle size by increasing the collision rate between large and small particles in the inlet area of the cyclone, which significantly improves the degree of separation.
Da Zyklone nur in eng begrenzten Betriebszuständen optimal arbeiten, beispielsweise beträgt bei Stäuben eine optimale tangentiale Eintrittsgeschwindigkeit in den Zyklon 10 m/s, ist die Leistungsfähigkeit bei Lastwechseln Schwankungen unterworfen. Hier greift bei der Optimierung eines derartigen Zyklons die Erfindung durch Querschnittsveränderung am Zentrifugalabscheidereintritt ein, wobei diese Querschnittsveränderung in sehr unterschiedlicher Weise erfolgen kann, wie weiter unten angegeben.Since cyclones work optimally only in narrowly limited operating conditions, for example, with dusts an optimal tangential entry velocity into the cyclone is 10 m / s, the performance is subject to fluctuations during load changes. Here, when optimizing such a cyclone, the invention intervenes by changing the cross section of the Zentrifugalabscheidereintritt, said cross-sectional change can be done in very different ways, as indicated below.
Mit der variablen Querschnittsveränderung wird erreicht, dass die Auslegungsgeschwindigkeit des Zyklons immer konstant gehalten werden kann.With the variable cross-sectional change is achieved that the design speed of the cyclone can always be kept constant.
In Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, dass mehrere der oben genannten Verfahrensschritte gleichzeitig vorgenommen werden.In an embodiment, it is provided according to the invention that several of the above-mentioned method steps are performed simultaneously.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung bzw. einen Zentrifugalabscheider vor, der sich dadurch auszeichnet, dass am Tauchrohr ein den Strömungskanal des Zentrifugalabscheiders verengendes Strömungsleitelement vorgesehen ist. Ein solches verengendes Strömungselement kann, wie dies die Erfindung vorsieht, als schalenförmiges Leitblech ausgebildet sein.In order to achieve the object, the invention also provides a device or a centrifugal separator, which is characterized in that a flow-guiding element narrowing the flow channel of the centrifugal separator is provided on the dip tube. Such a narrowing flow element may, as the invention provides, be designed as a cup-shaped guide plate.
Um eine besonders optimale Strömung zu erreichen, kann dabei nach der Erfindung auch vorgesehen sein, dass am Außenbereich des Tauchrohres das exzentrische, schalenförmige Leitblech dem Gaseintritt etwa gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Leitblech bis unterhalb der Unterkante des Gaseintrittskanales gezogen und sich dann zum unteren Tauchrohrende der Rohrform verjüngend wieder angleicht. Die Position des Leitbleches kann je nach Auslegung des Zentrifugalabscheiders auch variieren.In order to achieve a particularly optimal flow, it can also be provided according to the invention that the eccentric, shell-shaped baffle is arranged approximately opposite the gas inlet at the outer region of the dip tube, the baffle pulled to below the lower edge of the gas inlet channel and then to the lower dip tube end rejuvenating the pipe shape. The position of the baffle may also vary depending on the design of the centrifugal separator.
Um eine mechanische Kornvergrößerung der Partikel zu erreichen, ist ein Agglomerator am Eintritt des Zentrifugalabscheiders erfindungsgemäß vorgesehen, der von einer Mehrzahl den Strömungskanal durchsetzenden rohrförmigen Strömungsstörelementen gebildet ist. Diese rohrförmigen Strömungsstörelemente können horizontal, vertikal oder im Winkel in den Strömungskanal eingebaut sein.In order to achieve a mechanical grain enlargement of the particles, an agglomerator according to the invention is provided at the inlet of the centrifugal separator, which is formed by a plurality of the flow channel passing through tubular Strömungsstörelementen. These tubular Strömungsstörelemente can be installed horizontally, vertically or at an angle in the flow channel.
Um, wie oben schon angegeben, die Auslegungsgeschwindigkeit des Zentrifugalabscheiders auch bei Lastwechseln konstant halten zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass der Eintrittströmungskanal mit einer den Kanalquerschnitt verändernden beweglichen Wandfläche oder einer keramischen Schieberplatte ausgerüstet ist, wobei Ausgestaltungen darin bestehen können, dass die horizontal oder vertikal bewegliche Wandfläche als Schieber oder als im Übergangsbereich zur Zentrifuge gekrümmtes Wandelement ausgebildet ist.In order, as stated above, to be able to keep the design speed of the centrifugal separator constant even during load changes, The invention also provides, in a further embodiment, that the inlet flow channel is equipped with a movable wall surface or a ceramic slide plate that changes the channel cross-section, wherein configurations may consist in the horizontally or vertically movable wall surface being designed as a slide or as a curved wall element in the transition region to the centrifuge is.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt inFurther features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the drawing. This shows in
In
In den
Zur Beschleunigung der Strömung weist das Tauchrohr
Die Position des Leitbleches
In den folgenden Figuren sind alle baugleichen Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet ebenso die Pfeile.In the following figures, all identical elements are denoted by the same reference numerals as the arrows.
Im Unterschied zu
Im Ausführungsbeispiel der
In
In
Schließlich zeigt
Wie weiter oben schon angegeben, können die einzelnen Maßnahmen auch in Kombination vorgenommen werden, etwa gleichzeitig eine Querschnittsverengung des Eintrittskanales
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vergasercarburettor
- 22
- Vorlagebehälterstorage container
- 33
- BodenproduktaustragBodenproduktaustrag
- 44
- FörderschneckeAuger
- 55
- Zentrifugalabscheidercentrifugal
- 6, 76, 7
- Leitungmanagement
- 8, 11, 128, 11, 12
- Pfeilarrow
- 99
- Tauchrohrdip tube
- 10, 10a10, 10a
- Strömungsleitblechflow baffle
- 1313
- Agglomeratoragglomerator
- 1414
- Eintrittskanalinlet channel
- 1515
- StrömungsstörelementeStrömungsstörelemente
- 1616
- keramische Schieberplatteceramic slide plate
- 17, 19, 21, 2317, 19, 21, 23
- Doppelpfeildouble arrow
- 18, 20, 2218, 20, 22
- keramische Platteceramic plate
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