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Die Erfindung betrifft einen Lamellenabscheider zur Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen aus einem flüssigkeitsbeladenen Fluid, mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten und im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Lamellenprofilen, die zwischen sich einen Strömungskanal zur Durchleitung des flüssigkeitsbeladenen Fluids bilden und an deren Wandflächen die Flüssigkeitströpfchen abgeschieden werden, und mit einer am unteren Ende der Lamellenprofile angeordneten Auffangwanne zur Aufnahme der aus dem flüssigkeitsbeladenen Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit.
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Derartige Lamellenabscheider sind aus dem Stand der Technik bekannt und dienen in verschiedenen Prozessen dazu, Flüssigkeitströpfchen aus einem flüssigkeitsbeladenen Fluid, insbesondere einer Gasströmung, abzuscheiden. Solche Lamellenabscheider werden daher auch als Lamellentropfenabscheider bezeichnet. Ein betreffender Lamellenabscheider besteht aus einer Vielzahl (d. h. wenigstens zwei) parallel angeordneter dünnwandiger Profile, den so genannten Lamellenprofilen, die einen Lamellenabscheideraum definieren und an deren Wandflächen die Flüssigkeitströpfchen aus dem vorbeiströmenden Fluid abgeschieden werden. Zum Stand der Technik wird z. B. auf
US 3,338,035 A ,
US 2,921,647 A ,
EP 2 243 533 A1 und
EP 2 272 579 A1 verwiesen.
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Die
US 3,338,035 A beschreibt einen Lamellenabscheider, in dem die Strömungskanäle in abwechselnder Folge mit luvseitigen Prallflächen und leeseitigen Leitflächen versehen sind. An den Prallflächen sind Rillen angeordnet, die in Tiefe und Form so ausgebildet sind, dass die niedergeschlagene Flüssigkeit in diesen Rillen nach unten abfließt. Die
US 2,921,647 A offenbart einen Abscheider, in dem der Gasstrom durch einen abschnittsweise mit gewellten Platten versehenen Strömungskanal durchfließt, wobei zwischen den Platten Abflusskammern vorgesehen sind, in welche die niedergeschlagene Flüssigkeit durch Schwerkraft abfließt. In der
EP 2 243 533 A1 wird ein Tropfenabscheider mit einem zumindest abschnittsweise wellenförmigen Profil, an dem eine Mehrzahl von Fangtaschen angeordnet ist, und einem stromaufwärts des Profils angeordneten Agglomerator, offenbart. Die
EP 2 272 579 A beschreibt hingegen einen Tropfenabscheider mit wenigstens einem abschnittsweise wellenförmigen Profil, an dem eine Mehrzahl von Fangtaschen angeordnet sind, wobei das wellenförmige Profil in Strömungsrichtung aus alternierend gegeneinander kreisbogenförmig gekrümmten Profilelementen und diese kreisbogenförmig gekrümmten Profilelemente tangential verbindenden geraden Profilelementen ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Lamellenabscheider mit vertikal ausgerichteten Lamellenprofilen, an denen die abgeschiedenen Flüssigkeitströpfchen agglomerieren und schwerkraftbedingt nach unten abfließen und in einer am unteren Ende der Lamellenprofile befindlichen Auffangwanne als abgeschiedene Flüssigkeit aufgefangen werden. Problematisch bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Lamellenabscheidern ist, dass die in der Auffangwanne befindliche Flüssigkeit, trotz eines Ablaufs, von dem durch den Lamellenabscheider durchströmenden Fluidstrom aufgewirbelt und mitgerissen oder infolge der Aufwirbelung aufwärts in den Lamellenabscheideraum geschleudert und von dort mitgerissen und ausgetragen wird. Ebenfalls problematisch sind das Eintauchen der Fluidströmung in die Ablaufwanne und die hiermit einhergehenden aufwärtsgerichteten Querströmungen des Fluidstroms von der Auffangwanne in den Lamellenraum entgegen der Ablaufrichtung der abgeschiedenen Flüssigkeitströpfchen, so dass diese nicht ungehindert nach unten abfließen können, sondern von der Lamellenoberfläche abgelöst und ausgetragen werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lamellenabscheider der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die abgeschiedene und in der Auffangwanne befindliche Flüssigkeit nicht oder zumindest weniger stark aufgewirbelt oder die Flüssigkeit von den Lamellen nicht wieder abgelöst wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Wesentlichen mittig der Breite im Innenraum der Auffangwanne wenigstens eine Trennwand angeordnet ist, welche sich vom Wannenboden bis zur Unterkante der Lamellenprofile erstreckt, und welche die Auffangwanne in zwei Bereiche unterteilt.
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Es wird ein Lamellenabscheider zur Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen aus einem flüssigkeitsbeladenen Fluid vorgeschlagen, mit wenigstens zwei zueinander beabstandeten und im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Lamellenprofilen, die zwischen sich einen Strömungskanal (Lamellengasse) zur Durchleitung des flüssigkeitsbeladenen Fluids bilden und an deren Wandflächen die Flüssigkeitströpfchen abgeschieden werden, und mit einer am unteren Ende des Lamellenabscheideraums angeordneten Auffangwanne zur Aufnahme der aus dem flüssigkeitsbeladenen Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit. Die Auffangwanne weist wenigstens eine Trennwand auf, welche die Auffangwanne in mehrere (d. h. mindestens zwei) Bereiche unterteilt.
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Durch die geometrische Unterteilung der Auffangwanne in mehrere Bereiche bzw. Kammern mittels einer oder mehrerer Trennwände wird ein Eintauchen des Fluidstroms und die damit verbundenen aufwärtsgerichteten Querströmung zwischen dem Lamellenabscheideraum und dem Flüssigkeitsspiegel verhindert. So kann die Oberfläche der abgeschiedenen und aufgefangenen Flüssigkeit in der Auffangwanne auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des durch den Lamellenabscheider durchströmenden Fluids beruhigt und/oder ruhig gehalten werden, wodurch schädliche Aufwirbelungen des Wasserspiegels und aufwärtsgerichtete Querströmungen im Lamellenraum verringert werden. Ferner wird der Ablauf der aufgefangenen Flüssigkeit verbessert, wodurch in vorteilhafter Weise im Betrieb der Pegelstand in der Auffangwanne niedrig gehalten werden kann. In vorteilhafter Weise kann in der Folge die Durchströmungsgeschwindigkeit erhöht werden.
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Die wenigstens eine Trennwand ist im Wesentlichen vertikal ausgerichtet und erstreckt sich vom Wannenboden bis mindestens an die Unterkanten der Lamellenprofile, d. h. die Trennwand reicht vom Wannenboden der Auffangwanne zumindest bis unmittelbar an den Lamellenabscheideraum heran. Sie kann aber auch über die Unterkante hinaus bis in den unteren Bereich der Lamellenprofile reichen. Hierdurch kann die abgeschiedene und aufgefangene Flüssigkeit in der Auffangwanne besonders gut beruhigt und/oder ruhig gehalten werden. Das Eintauchen des Fluidstroms in die Auffangwanne und daraus resultierende aufwärtsgerichtete Querströmungen im Lamellenraum werden hierdurch reduziert.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens eine Trennwand quer zur Strömungsrichtung des durch den Lamellenabscheider durchströmenden flüssigkeitsbeladenen Fluids verläuft. Zweckmäßig ist die Trennwandebene einer solchen Trennwand im Wesentlichen rechtwinklig zu einem Lamellenprofil ausgerichtet.
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Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass für jeden durch die Trennwand gebildeten Bereich der Auffangwanne wenigstens ein separater Ablauf vorgesehen ist.
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Nach einer alternativen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass für zwei benachbarte und durch die Trennwand getrennte Bereiche der Auffangwanne ein gemeinsamer Ablauf vorgesehen ist.
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Es ist ferner vorteilhaft, dass die Trennwand im Bereich des Wannenbodens wenigstens einen Durchlass aufweist, der zwei benachbarte und durch die Trennwand getrennte Bereiche miteinander verbindet. Hierdurch können unterschiedliche Pegelstände in den miteinander verbundenen Bereichen ausgeglichen werden. Ferner wird ermöglicht, dass nur einer der über den Durchlass miteinander verbundenen Bereiche mit einem Ablauf versehen ist, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert.
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Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lamellenprofile zumindest annähernd wellenförmig ausgebildet und zumindest näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei von wenigstens einem dieser Lamellenprofile mehrere (entgegen der Strömungsrichtung weisende) Leitbleche in den Strömungskanal abragen, die entgegen der Strömungsrichtung weisende Fangtaschen für die abzuscheidenden Flüssigkeitströpfchen ausbilden. Insbesondere ist vorgesehen, dass von dem selben Lamellenprofil mehrere (in der Strömungsrichtung weisende) Hinterschneidungsbleche abragen, die in Strömungsrichtung weisende Hinterschneidungen ausbilden, wobei die in Strömungsrichtung weisenden Hinterschneidungsbleche an ihren vom Lamellenprofil abgewandten Außenseiten von den entgegen der Strömungsrichtung weisenden Leitblechen um einen definierten Wert überdeckt werden, wodurch ein Labyrinth-Abscheidsystem für die abzuscheidenden Flüssigkeitströpfchen gebildet wird. Ein solches Lamellenprofil wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert. Es hat sich gezeigt, dass ein Lamellenabscheider mit derart ausgebildeten Lamellenprofilen einen besonders hohen Abscheidegrad aufweist, was bezüglich der abgeschiedenen Flüssigkeit zu einem hohen Auffangvolumenstrom führt, wofür sich eine Auffangwanne gemäß den vorausgehenden Ausführungen hervorragend eignet.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren weiter beschrieben, wobei gleiche und/oder funktionsgleiche Bauteile/Komponenten mit denselben Bezugszeichen benannt sind. Es zeigen schematisch:
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1 Auffangwanne in Schnittansicht mit in die Wanne eintauchendem Fluidstrom nach dem Stand der Technik;
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2 einen Lamellenabscheider in einer Seitenansicht;
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3 drei Ausführungsbeispiele einer Auffangwanne in Schnittansichten; und
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4 ein Lamellenprofil des Lamellenabscheiders der 1 in einer Schnittansicht.
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2 zeigt einen insgesamt mit 100 bezeichneten Lamellenabscheider. Der Lamellenabscheider 100 weist ein Gehäuse 10 auf, das einen Lamellenabscheideraum mit mehreren zueinander beabstandeten und im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Lamellenprofilen 30 umschließt. Der Lamellenabscheider 100 wird von einem flüssigkeitsbeladenen Fluid, insbesondere einem Gas- oder Dampfstrom, in der angegebenen Durchströmungsrichtung S durchströmt (so genannte horizontale An- und Durchströmung), wobei an den Wandflächen der Lamellenprofile 30 in bekannter Weise die im flüssigkeitsbeladenen Fluid enthaltenen Flüssigkeitströpfchen abgeschieden werden. Die abgeschiedenen Flüssigkeitströpfchen agglomerieren und fließen schwerkraftbedingt nach unten in eine dafür vorgesehene Auffangwanne bzw. Ablaufschale 40 ab. Die Auffangwanne 40 kann in das Gehäuse 10 integriert oder als separates Bauteil ausgebildet sein. Das untere Ende der Lamellenprofile 30 ist als strichlinierte Linie 31 dargestellt. Mit 20 ist ein Eintrittsbereich für das flüssigkeitsbeladene Fluid in das Gehäuse 10 bezeichnet, der üblicherweise durch ein Lochblech realisiert wird. Mit 50 ist ein Ablaufstutzen der Auffangwanne 40 bezeichnet.
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3a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Auffangwanne 40. Die Auffangwanne 40 ist in das Gehäuse 10 des Lamellenabscheiders 100 integriert und erstreckt sich über die gesamte Breite und bevorzugt auch Tiefe des Gehäuses 10. In etwa mittig der Breite ist im Innenraum der Auffangwanne 40 eine Trennwand 45 angeordnet, die sich vom Wannenboden 44 bis zur Unterkante 31 der Lamellenprofile 30 erstreckt und die die Auffangwanne 40 in zwei Bereiche bzw. Kammern 40a und 40b unterteilt. Durch diese Unterteilung kann die Oberfläche der abgeschiedenen und aufgefangenen Flüssigkeit F (die Oberflächen sind durch kleine Dreiecke angedeutet) in der Auffangwanne 40 auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des durch den Lamellenabscheider 100 durchströmenden Fluids beruhigt und/oder ruhig gehalten werden, wodurch schädliche Aufwirbelungen verringert werden.
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Durch die Unterteilung der Auffangwanne 40 in zwei Bereiche 40a und 40b wird ferner der Ablauf der aufgefangenen Flüssigkeit F verbessert (störungsfreie Ableitung), wodurch in vorteilhafter Weise im Betrieb der Pegelstand niedrig gehalten werden kann. Im ersten Ausführungsbeispiel der 3a weisen die beiden Bereiche 40a und 40b jeweils eine Ablauföffnung 43a und 43b im Wannenboden 44 auf. Im zweiten Ausführungsbeispiel der 3b ist entweder nur der linke Bereich 40a oder möglicherweise der rechte Bereich 40b mit einer Ablauföffnung versehen. Ferner weist die Trennwand 45 im Bereich des Wannenbodens 44 einen Durchlass 46 auf, der die getrennten Bereiche 40a und 40b unterhalb der Oberfläche miteinander verbindet. Im dritten Ausführungsbeispiel der 3c ist für die beiden durch die Trennwand 45 getrennten Bereiche 40a und 40b eine gemeinsame Ablauföffnung 43 im Wannenboden 44 vorgesehen, die sich jeweils hälftig über die Trennwand 45 hinwegerstreckt. Sind, wie im ersten Ausführungsbeispiel der 3a, separate Ablauföffnungen für die einzelnen Bereiche 40a und 40b der Auffangwanne 40 vorgesehen, so können diese kleiner dimensioniert werden, als wenn nur eine gemeinsame Ablauföffnung vorgesehen ist, wie im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel gemäß den 3b und 3c. Die Anzahl der zu vorzusehenden Ablauföffnungen kann sich daher auch an baulichen Randbedingungen orientieren.
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Im Zusammenhang mit der 4 wird nachfolgend ein besonders bevorzugtes Lamellenprofil beschrieben, das in einem erfindungsgemäßen Lamellenabscheider 100 zum Einsatz kommt und dass einen besonders hohen Abscheidgrad bei geringem Druckverlust aufweist. Dargestellt ist ein einzelnes Lamellenprofil 30 in einer Schnittansicht gemäß der in 3a angegebenen Blickrichtung B. Parallel zu diesem Lamellenprofil 30 sind im Abstand a bevorzugt gleich ausgebildete Lamellenprofile angeordnet (nicht dargestellt), wobei zwei benachbarte Lamellenprofile 30 zwischen sich einen Strömungskanal zur Durchleitung des flüssigkeitsbeladenen Fluids in einer vorgegebenen Strömungsrichtung S ausbilden.
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Das Lamellenprofil 30 weist in der Strömungsrichtung S einen annähernd wellenförmigen Verlauf auf. Zu beiden Seiten des Lamellenprofils 30 ragen entgegen der Strömungsrichtung S mehrere Leitbleche 31 ab, die entgegen der Strömungsrichtung S weisende Fangtaschen 32 für Flüssigkeitströpfchen ausbilden. Ferner ragen von dem Lamellenprofil 30 zu beiden Seiten mehrere in Strömungsrichtung weisende Hinterschneidungsbleche 33 ab, die in Strömungsrichtung S weisende Hinterschneidungen 34 ausbilden. Die in Strömungsrichtung S weisenden Hinterschneidungsbleche 33 werden an ihren vom Lamellenprofil abgewandten Außenseiten von den entgegen der Strömungsrichtung S weisenden Leitblechen 31 um einen definierten Wert überdeckt, wodurch ein effektives Labyrinth-Abscheidsystem für Flüssigkeitströpfchen und ein gemeinsamer Sammelraum (Fangtasche 32 plus Hinterschneidung 34) zur Aufnahme der abgeschiedenen Flüssigkeit gebildet wird. Die Hinterschneidungsbleche 33 sind bezüglich der Strömungsrichtung S nur in der ersten Hälfte des Lamellenprofils 30 ausgebildet, um insbesondere in diesem Abschnitt einen besonders hohen Abscheidgrad zu erzielen. Ferner sind die Hinterschneidungsbleche 33 in Strömungsrichtung S mit abnehmender Länge ausgebildet, wodurch die Hinterschneidungen und der gemeinsame Sammelraum ein in Strömungsrichtung S abnehmendes Volumen aufweisen.
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Im Überdeckungsbereich zwischen den Hinterschneidungsblechen 33 und den außenliegenden Leitblechen 31 sind die Endkanten der Leitbleche 31 und/oder der Hinterschneidungsbleche 33 mit einer eingeprägten Strukturierung P versehen, wodurch definierte Anlagepunkte im Überdeckungsbereich gebildet werden. Wie gezeigt, ist der Lamellenabscheider 30 aus mehreren miteinander verschweißten Metallformteilen gebildet.
