DE2224458A1 - Zyklon-abscheider - Google Patents

Zyklon-abscheider

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DE2224458A1
DE2224458A1 DE19722224458 DE2224458A DE2224458A1 DE 2224458 A1 DE2224458 A1 DE 2224458A1 DE 19722224458 DE19722224458 DE 19722224458 DE 2224458 A DE2224458 A DE 2224458A DE 2224458 A1 DE2224458 A1 DE 2224458A1
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DE
Germany
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cyclone separator
dust
tube
opening
pipe
Prior art date
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Pending
Application number
DE19722224458
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Konishi
Akehiko Marumoto
Koji Tashiro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13Construction 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

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  • Cyclones (AREA)

Description

  • Zyklon-Abscheider Die Erfindung betrifft einen Zyklon-Abscheider, in den staubhaltiges Gas in Form einer abwärts gerichteten Wirbelströmung in einen Abscheidezylinder, der in einen konischen Staubaustrag übergeht, eingeleitet wird, mit einem am oberen Ende des Zyklon-Abscheiders angeordne-ten Gasaustritt.
  • -Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung des Abscheidegrades von Zyklon-Abscheidern und damit eine Verringerung der Luftverschmutzung durch industrielle Abgase.
  • Es ist bekannt, staubhaltige Gase durch mechanische Fliehkraft-Abscheider wie Zyklone, Multizyklone o. a. zu entstauben. Solche Abscheider bestehen im allgemeinen aus einem Gaseintritt für das staubhaltige Gas, einem zylindrischen oder konischen Teil, einem Staubaustrag und einem Gasaustrittsrohr für das gereinigte Gas. Das staubhaltige Gas wird in den zylindrischen oder konischen Teil in einer abwärts gerichteten Wirbelströmung eingeführt0 Dabei trennen sich Staub und Gas aufgrund der Unterschiede in den Trägheitskräften. Der Staub sammelt sich im Boden des Apparates und wird durch eine Staubaustragsöffnung abgeführt, während das vom Staub befreite Gas in einer aufwärts gerichteten Wirbelströmung durch einen rohrförmigen Gasaustritt den Zyklon verläßt.
  • Solche Zyklon-Abscheider sind unwirksam in bezug auf die Abscheidung von sehr kleinen und leichten Staubteilchen' beispielsweise von Staubteilchen aus der Verbrennung von schwerem Heizöl.
  • Der Abscheidegrad solcher Zyklone kann verbessert werden, indem man den Zyklondurchmesser oder den rohrförmigen Gasaustritt stark verkleinert oder durch eine Reihenschaltung von zwei oder mehreren Zyklon-Abscheidern. Doch solche Verbesserungen haben andererseits den Nachteil, daß beispielsweise einzelne Teile des Abscheiders sich durch Staub verstopfen können oder ein starker Anstieg des Druckverlustes notwendig ist, um einen genügenden Abscheidegrad zu erreichen. Sie sind deshalb von geringem praktischen Nutzen.
  • Im allgemeinen besteht für Zyklon-Abscheider mit hohem Staubabscheidegrad und möglichst geringem Druckverlust ein echtes Bedürfnis, doch erfüllt keiner der oben beschriebenen Zyklon-Abscheider beide Anforderungen in befriedigender Weise.
  • Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu überwinden und einen verbesserten Zyklon-Abscheider mit hohem Abscheidegrad und niedrigem Druckverlust zu finden, mit dem auch feinere Teilchen abgeschieden werden, ohne einen wesentlichen Anstieg im Druckverlust, wie er beispielsweise in zweistufigen Anordnungen erforderlich ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gasaustritt als ein zentral in den Abscheidezylinder hineinragendes Rohr ausgebildet ist und in der Wand des über den Zyklon-Abscheider hinausragenden Teiles des Rohres mindestens eine Öffnung angeordnet ist und zum Auffangen des durch die aufwärts gerichtete Wirbelströmung im Rohr durch die Öffnung ausgeschleuderten Reststaubes ein die Öffnung umschließender Abscheideraum angeordnet ist.
  • Der erfindungsgemäße Apparat hat den Vorteil, daß der Staub zunächst wie in einem üblichen und schon zuvor beschriebenen Zyklon abgeschieden wird und durch die Ausnutzung der mit dem Reststaub beladenen aufsteigenden Wirbelströmung durch eine Öffnung im Rohr eine zusätzliche Abscheidung bewirkt wird. Der Staub sammelt sich dabei längs der Wandung des Abscheidezylinders in einer abwärts gerichteten Staubspirale, während der nichtabgeschiedene feinere Reststaub in einer inneren aufwärts gerichteten Wirbelströmung mit in den Gasaustritt gefördert wird. In dem Gasauftritt wird er in gleicher Weise infolge der Trägheitskräfte zwischen Staub, Rststaub und Gas an der Wand und in Wandnähe des Austrittsrohres konzentriert. Nach der Erfindung wird die sekundär aufsteigende Wirbelströmung und die dabei auftretenden Zentrifugalkräfte vollständig zur Abscheidung des Reststaubes ausgenutzt. Der Reststaub, d-er an der inneren Oberfläche des Rohres emporsteigt, wird dabei gegen die Wand des Rohres gedrückt, so daß der Staub, sobald er die Öffnung oder Öffnungen im Rohr in der Rohrwand erreicht, gezwungenerweise aus dem Rohr ausgeschleudert wird aufgrund der Zentrifugalkräfte-des aufsteigenden Strömungswirbels. Damit ist es aber möglich, auch die feineren Teilchen, die vorwiegend im Reststaub konzentriert sind, d.h. Teilchen beispielsweise mit Korngrößen unter 5 /um, mit größerem Wirkungsgrad abzuscheiden.
  • Obwohl die Staubabscheidung praktisch in zwei Stufen durchgeführt wird wie oben beschrieben, ist die mechanische Anordnung ganz einfach. Es ist nicht nötig den Durchmesser des Abscheide-Zyklons oder des Austrittsrohres undloder anderer Teile stark zu verringern oder das Ganze in einem Zweistufensystem anzuordnen.
  • Gemäß einer'weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am unteren Ende des zentral in den Abscheidezylinder hineinragenden Rohres eine konische Erweiterung angeordnet.
  • Eine solche konische Erweiterung hat den Vorteil, daß das in den Abscheidezylinder in Form einer abwärts gerichteten Wirbelströmung eingeführte staubhaltige Gas noch durch die gegen den zylindrischen Teil geneigte konische Erweiterung des Rohres eine zusätzliche Komponente zur Staubkonzentration in Wandnähe des zylindrischen Teiles erhält und weiterhin der aufsteigende Strömungswirbel mit dem Reststaub vor der Öffnung zur sekundären Abscheidung des Reststaubes beschleunigt wird und damit die Trägheitskräfte vergrößert werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind als Öffnung auf dem Umfang des Rohres verteilte längliche Schlitze angeordnet.
  • Durch diese Schlitze als Öffnungen im Rohr kann der Staub aus dem Inneren des Rohres in den die Öffnungen umschließenden Abscheideraum gelangen.
  • íne weitere vorteilehafte Ausführung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die Öffnung als ringförmiger Spalt zwischen dem oberen und unteren Teil des Rohres angeordnet ist.
  • Durch diesen Spalt wird das Rohr in zwei Hälften geteilt und es ergibt sich eine größere Austrittsfläche für den Staub.
  • Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der ringförmige Spalt durch die Anordnung eines oberen Teiles des Rohres mit kleinerem Durchmesser als der untere Teil des Rohres gebildet.
  • Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch der äußere Teil des staubbeladenen aufsteigenden Wirbels durch den oberen Teil des Rohres quasi abgeschält wird und ein größerer Anteil des Reststaubes in den den Spalt umgebenden Raum gelangen kann.
  • Diese Ausgestaltung der Erfindung läßt sich vorteilhaft noch weiter verbessern dadurch, daß der obere Teil des Rohres in den unteren Teil des Rohres hineinragend angeordnet ist.
  • Durch diese Anordnung wird vor allem bewirkt, daß eine Rückwirkung des umgebenden Sammelraumes durch den Spalt auf die aus dem ringförmigen Raum zwischen Rohrunter- und -oberteil vermindert wird und gleichzeitig die wandnahe Staubsträhne sauber von dem staubfreien Innenteil der aufsteigenden Wirbelströmung abgetrennt wird.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie unter Ausnutzung der inneren aufsteigenden Wirbelströmung praktisch eine zweistufige Reinigung des Gases bewirkt, ohne daß dadurch der Druckverlust der Vorrichtung wesentlich erhöht werden muß.
  • Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher und beispielsweise beschrieben.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen konventionellen Zyklon-Abscheider Fig. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zyklon-Abscheiders im Aufriß Fig. 3 den Zyklon-Abscheider von Fig. 2 und 4 im Grundriß Fig. 4 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zyklon-Abscheiders Fig. 5 eine Ausführungsform des Rohres im Gasaustritt Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Rohres im Gasaustritt Fig. P in einem Diagramm den Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Zyklon und einem konventionellen Zyklon-Abscheider nach Fig. 1.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Zyklon-Abscheider üblicher Bauart besteht aus einem tangentialen Gaseintritt 12 einem Abscheidezylinder 2 mit einem konischen Übergang 3 in den Staubaustrag 5 sowie das Gasaustrittsrohr 4.
  • Eine mögliche und bevorzugte Ausführung des Zyklon-Abscheiders nach der Erfindung ist in den Figuren 2, 3 und 4 dargestllt.
  • Er weist einen tangentlt1en Gaseintritt auf, einen Abscheidezylinder 2 mit einem konischen Übergang 3 in den Staubaustrag 5. Koaxial zum Absf flidezylinder ist d; Gasaustritt in Form eines Rohres 4 mit einem unteren Rohrteil 4b und einem oberen Rohrteil 4a. Der untere Rohrteil 4b weist an seinem unteren Ende eine konische Erweiterung 4c auf. Der untere Rohrteil 4b hat einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des oberen Rohrteiles 4a. Beide Teile des Rohres 4 sind durch eine Öffnung 11 mit der Spaltbreite t voneinander getrennt. Das obere Rohrteil 4a befindet sich in geradliniger Fortsetzung des unteren Rohrteiles 4b an der oberen Wand des die Öffnung 11 lzmschließenden Abscheideraumes 12. Der Abscheideraum 12 besteht aus dem sekundären Abscheidezylinder 6, der in einen Staubaustrag 9 mit der Staubaustragsöffnung 10 übergeht.
  • Fig. 5 zeigt eine andere Ausgestaltung des Rohres 4 mit den Rohrteilen 4a und 4b mit ihrer Öffnung 11. Dabei taucht der obere Rohrteil 4a in'den unteren Rohrteil 4b ein und bildet dazwischen einen ringförmigen Spalt 11.
  • Nach Fig. 6 ist das Rohr 4 mit seiner unteren konischen Erweiterung 4c mit Öffnungen versehen, die als längliche Schlitze 13 ausgebildet sind, durch die der Reststaub in den äußeren Abscheideraum 12 geschleudert wird.
  • Der Eintritt in den Zyklon muß nicht unbedingt tangential ausgebildet sein; er kann auch aus einem Schaufelkranz bestehen oder einer anderen Anordnung, durch die eine abwärts gerichtete Wirbelströmung mit einem inneren aufwärts gerichteten Wirbelkern erzeugt wird.
  • Der Abscheider arbeitet wie folgt: Das Eintreten des staubhaltigen Gases wird durch den tangentialen Eintritt 1 und den Abscheidezylinder 2 in Rotation versetzt. Durch die kezusartige Erweiterung 4c des Rohres 4 bekommt die Strömung eine zusätzliche Bewegungskomponente in Richtung auf die Wand des Abscheidezylinders 2. Im Abscheidezylinder 2 und dem konischen Ubergang 3 zum Staubaustrag 5 kehrt sich die durch Rotation erzeugte Wirbelbewegung des Gases um und strömt als innerer Wirbel nach oben in den Gasaustritt. Durch die Wirbelbewegung des eintretenden Gases in den Abscheidezylinder 2 trennen sich die Staubteilchen vom Gas aufgrund der Zentrifugalkräfte und sammeln sich im konischen Staubaustrag. Die nicht abgeschiedenen Reststaubteilchen, insbesondere der Feinststaub, gelangt mit dem aufsteigenden inneren GaswirbelX in die konische Erweiterung 4c des unteren Rohrteiles 4b. Durch den sich in Richtung der Gasströmung konisch verengenden Rohrteil 4c wird die Wirbelbewegung des aufsteigenden Gasstromes verstärkt und damit die in diesem Wirbel auftretenden Zentrifugalkräfte auf die Reststaubteilchen erhöht. Der Reststaub wird an die Wand des unteren Rohrteiles 4b gepreßt. In einer aufwärts gerichteten Staubspirale gelangt der Reststaub an die Öffnung 11, die in Form von länglichen Schlitzen 13 nach Fig. 6 oder eines Spaltes nach Fig. 5 oder eines Spaltes von der Spaltbreite t nach Fig. 4 und Fig. 2 ausgebildet sein kann, durch die der Reststaub in den sekundären Abscheideraum 12 geschleudert wird.
  • Durch die Leitung 7 mit dem Regelventil 8 wird ein Teilstrom des Gases abgesaugt, um den in den Abscheideraum 12 hinein-7laufenden Stromungswirbel mit dem Reststaub zu stabilisieren.
  • In Fig. 7 ist über dem Rohgasstaubgehalt in g/Nm3 der Abscheidegrad des Zyklons aufgetragen. Hierbei handelt es sich um die Staubabscheidung hinter einer Ölfeuerung.
  • Die gestrichelte Kurve bezieht sich auf einen konventionellen Zyklonabscheider nach Fig. 1 und die ausgezogene Kurve auf den erfindungsgemäßen Abscheider nach den Figuren 2 bis 4.
  • Patentansprüche

Claims (6)

  1. Patentansprüche Zyklon-Abscheider, in den staubhaltiges Gas in Form einer abwärts gerichteten Wirbelströmung in einen Abscheidezylinder, der in einen konischen Staubaustrag übergeht, eingeleitet wird und einem am oberen Ende des Zyklon-Abscheiders koaxial angeordneten Gasaustritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustritt als ein zentral in den Abscheidezylinder ( 2) hineinragendes Rohr (4) ausgebildet ist und in der Wand des über den Zyklon-Abscheider hinausragenden Teiles des Rohres (4) mindestens eine Öffnung (11) angeordnet ist und zum Ausfangen des durch die aufwärts gerichtete Wirbelströmung im Rohr (4) durch die Öffnung (11) ausgeschleuderten Reststaubes ein die Öffnung (11) umschließender Abscheideraum (12) angeordnet ist.
  2. 2. Zyklon-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des zentral in den Abscheidezylinder (2) hineinragenden Rohres (4) eine konische Erweiterung (4c) angeordnet ist.
  3. 3o Zyklon-Abscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Öffnung (11) auf dem Umfang des Rohres verteilte längliche Schlitze (13) angeordnet sind.
  4. 4. Zyklon-Abscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) als ringsörmiger Spalt ( t) zwischen dem oberen und unteren Te-il des Rohres angeordnet ist.
  5. 5. Zyklon-Abscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Spalt (t) durch die Anordnung eines oberen Teiles des Rohres (4a) mit kleinerem Durchmesser als der untere Teil des Rohres (4b) gebildet ist.
  6. 6. Zyklon-Abscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Rohres (4a) in den unteren Tell des Rohres (4b) hine nragend angeordnet ist.
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