DE1295521B

DE1295521B - Process for separating solid particles from a gaseous medium and devices for carrying out this process

Info

Publication number: DE1295521B
Application number: DE1964B0078718
Authority: DE
Original assignee: BERZ DIPL ING MAX
Current assignee: BERZ DIPL ING MAX
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1964-09-29
Publication date: 1969-05-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Festkörperteilchen aus einem gasförmigen Medium, bei dem ein Strom des die Festkörperteilchen enthaltenden Mediums auf eine für das Medium durchlässige, die Festkörperteilchen aber festhaltende Trennschicht gerichtet wird, und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for separating solid particles from a gaseous medium, in which a stream of the solid particles containing Medium to one permeable to the medium, but retaining the solid particles Separation layer is directed, and devices for carrying out this process.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art wird etwa das mit den Festkörperteilchen beladene Medium durch ein Rohr oder einen Kanal geschickt, in dem quer zur Stromrichtung des Mediums ein Sieb oder ein Filter angeordnet ist. In known methods and devices of this type, for example medium loaded with the solid particles sent through a pipe or a channel, in which a sieve or a filter is arranged transversely to the direction of flow of the medium.

Unabhängig davon sind sogenannte Drallabscheider bekannt, in denen das beladene Medium einem Drall ausgesetzt wird, mittels dessen die Festkörperteilchen nach außen geschleudert werden, so daß sie auf die Innenwand des Abscheiders treffen, sich an dieser reiben und dadurch niederfallen. Irrespective of this, so-called swirl separators are known in which the loaded medium is exposed to a swirl, by means of which the solid particles are thrown outwards so that they hit the inner wall of the separator, rub against this and thereby fall down.

Solche Drallabscheider werden auch als Zyklonabscheider bezeichnet. Der Drall des beladenen Mediums ist in der Regel nach unten gerichtet, und das von den Festkörperteilchen befreite Medium hat bei gleichem Drallsinn eine Drallrichtung nach oben. Such swirl separators are also referred to as cyclone separators. The swirl of the loaded medium is usually directed downwards, and that of The medium freed from the solid particles has a direction of twist with the same direction of twist up.

Der nach oben gerichtete Drallstrom fließt durch das Zentrum des nach unten gerichteten Drallstroms.The upwardly directed swirl current flows through the center of the after swirl flow directed downwards.

Aus diesem Grund sind die beiden Drallströme durch eine Trennwand voneinander getrennt. Dennoch kann nicht verhindert werden, daß durch die Umkehr der Stromrichtung ein Teil der abgeschiedenen Festkörperteilchen wieder aufgewirbelt wird und in den nach oben gerichteten Drallstrom gelangt, der an sich von Festkörperteilchen möglichst frei sein soll. Der Abscheidegrad der Festkörperteilchen bleibt dadurch immer relativ niedrig.For this reason, the two swirl currents are through a partition separated from each other. Nevertheless, that cannot be prevented by repentance in the direction of flow, some of the separated solid particles are whirled up again and gets into the upward swirl flow, which is made up of solid particles should be as free as possible. The degree of separation of the solid particles remains as a result always relatively low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abscheidegrad bei einem Verfahren eingangs genannter Art und insbesondere bei Drallabscheideverfahren zu verbessern. Grundsätzlich geschieht dies nach der Lehre der Erfindung dadurch, daß der Strom drallförmig unter einem Winkel zwischen 5 und 500 - vorzugsweise zwischen 10 und 300 -auf die Oberfläche der Trennschicht auftrifft, wobei die Mittelachse des Dralls des Gasstroms senkrecht zur Oberfläche der Trennschicht verläuft. The invention is based on the object, the degree of separation in a Process of the type mentioned at the beginning and in particular in the case of swirl separation processes to enhance. Basically, according to the teaching of the invention, this is done in that the stream twisted at an angle between 5 and 500 - preferably between 10 and 300 - impinges on the surface of the release liner, with the central axis of the swirl of the gas flow is perpendicular to the surface of the separating layer.

Bei vorgegebener Trennschicht liegt die Durchlässigkeit der Trennschicht, etwa die Lochgröße oder Porengröße, und auch die Dicke der Trennschicht fest. Haben die Festkörperteilchen sehr unterschiedliche Größe, so ist nicht zu vermeiden, daß Festkörperteilchen die Trennschicht durchdringen, wenn diese nicht sehr dick ist. Ist jedoch die Trennschicht sehr dick, so wird die Durchsatzgeschwindigkeit durch die Trennschicht sehr gering. With a given separating layer, the permeability of the separating layer is about the hole size or pore size, and also the thickness of the separating layer. Have the solid particles are very different in size, so it is unavoidable that Solid particles penetrate the separating layer if it is not very thick. However, if the separating layer is very thick, the throughput speed will be reduced the separating layer is very low.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält die Trennschicht hinsichtlich ihrer Abscheidewirkung eine größere effektive Dicke, ohne daß praktisch die Durchsatzgeschwindigkeit gemindert wird, und überdies bleiben mit Sicherheit auch kleinste Festkörperteilchen in ihr haften. In the process according to the invention, the separating layer is given with regard to Their deposition effect has a greater effective thickness without practically affecting the throughput rate is reduced, and moreover, even the smallest solid particles are certain to remain stick in it.

Der erfindungsgemäß vorzusehende Auftreffwinkel ist auch darstellbar als Funktion des Verhältnisses der axialen Driftgeschwindigkeit der Festkörperteilchen zu ihrer Umfangsgeschwindigkeit. Der Auftreffwinkel ist durch Änderung der Einführungsgeschwindigkeit des Mediums in dem Drallraum veränderbar; je höher die Einführungsgeschwindigkeit, desto kleiner der Auftreffwinkel und desto höher die Umfangsgeschwindigkeit. Damit erhöht sich die Auftreff- energie der Festkörperteilchen an der Trennschicht und wiederum je nach Art und Feinheit ihre Anlagerungswilligkeit. Eine Übersicht über die bevorzugten Ausführungsformen gibt die am Schluß der Beschreibung angefügte Tabelle. The angle of incidence to be provided according to the invention can also be represented as a function of the ratio of the axial drift velocity of the solid particles to their peripheral speed. The angle of incidence is achieved by changing the insertion speed the medium in the swirl space can be changed; the higher the introduction speed, the smaller the angle of incidence and the higher the peripheral speed. In order to increases the impact energy of the solid particles at the separating layer and again, depending on the type and fineness, their willingness to attach. An overview of the preferred embodiments are given at the end of the description Tabel.

In einem Drallabscheider wird der beladene Strom bevorzugt nach Durchlaufen eines Dralls auf die Oberfläche der Trennschicht gerichtet. Dabei verläuft die Mittelachse des Dralls zweckmäßig mindestens angenähert senkrecht zur Oberfläche der Trennschicht. In a swirl separator, the charged stream is preferred after it has passed through a twist directed onto the surface of the separating layer. The central axis runs of the twist expediently at least approximately perpendicular to the surface of the separating layer.

Wiederum kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wie bei dem vorbekannten Verfahren die Abführung des von den Festkörperteilchen befreiten Stromes durch das Zentrum des beladenen Drallstromes zurück - etwa nach oben - erfolgen, wenn der beladene Drallstrom nach unten gerichtet war. Again, in the method according to the invention, as in the previously known Process the discharge of the stream freed from the solid particles through the Center of the loaded swirl flow back - about upwards - take place when the loaded swirl flow was directed downwards.

Der zurückgeführte Strom weist jedoch keinen Drall mehr auf, da er aus der Trennschicht im wesentlichen laminar austritt. Durch die Vernichtung des Dralls in der Trennschicht wird die Bewegungsenergie der mitgeführten Festkörperteilchen verringert oder sogar zu Null gemacht. Die Verhinderung des Dralls des von den Festkörperteilchen befreiten Stromes und die Abbremsung des beladenen Drallstroms bewirken insgesamt eine wesentliche Verbesserung des Abscheidegrades eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drallabscheiders. Auch kann die Trennschicht schon nach einem relativ kurzen Drallweg angeordnet werden, so daß sich die Bauhöhe einer erfindungsgemäß ausgebildeten Drallkammer gegenüber bekannten Drallkammern um etwa das Vierfache verringert.However, the returned current no longer has any swirl because it emerges from the separating layer essentially in a laminar manner. By destroying the The kinetic energy of the entrained solid particles becomes twisted in the separating layer decreased or even made zero. The prevention of the swirl of the solid particles The freed stream and the deceleration of the loaded swirl stream effect overall a significant improvement in the degree of separation of a device designed according to the invention Swirl separator. The separating layer can also be used after a relatively short twist path are arranged so that the overall height of a swirl chamber designed according to the invention compared to known swirl chambers reduced by about four times.

Als Medium, das die Festkörperteilchen aufnimmt, können Luft, irgendein anderes Gas oder Dampf dienen. As a medium that takes up the solid particles, air, any serve other gas or steam.

Allgemein ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch einen Abscheideraum mit einer Trennschicht, in welchem dem die Festkörper enthaltenden Medium ein Drall in Richtung auf die Trennschicht zu erteilen ist. In general, a device for carrying out the method is characterized through a separation room with a separating layer in which the solids containing medium is to be given a twist in the direction of the separating layer.

Bevorzugt ist mindestens eine zur Drallachse konzentrische Trennwand in dem Abscheideraum vorgesehen, die den Abscheideraum in mehrere konzentrisch zueinander liegende Drallkammern unterteilt. At least one dividing wall concentric to the twist axis is preferred Provided in the separation space, which the separation space in several concentric to each other horizontal swirl chambers divided.

Die Vorrichtung kann in diesem Fall als Sichter verwendet werden. Die Trennschicht braucht in diesem Fall nur innere Drallkammern zu begrenzen, eine oder mehrere äußere Drallkammern jedoch nicht. Im übrigen kann die Trennschicht von Drallkammer zu Drallkammer verschieden ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine an sich bekannte tangentiale Einführung für das die Festkörper enthaltende Medium in den Abscheideraum vorgesehen. Der Drall des Mediums kann in dem Abscheideraum durch in ihm vorgesehene ortsfeste Axialschaufeln erzeugt werden oder durch umlaufende Flügel oder auch durch beide Maßnahmen.In this case, the device can be used as a sifter. In this case, the separating layer only needs to delimit inner swirl chambers, one or several outer swirl chambers, however, not. In addition, the separating layer be designed differently from swirl chamber to swirl chamber. One is preferred tangential introduction known per se for the medium containing the solids provided in the separation room. The swirl of the medium can be in the separation space are generated by fixed axial blades provided in it or by rotating ones Wings or by both measures.

Zweckmäßig ist eine Vorrichtung zur periodischen Reinigung der Trennschicht von den an ihr haftenden Festkörperteilchen vorgesehen. Beispielsweise wird die Reinigung der Trennschicht mittels eines von einem Gebläse oder einer Pumpe gelieferten Gas-oder Flüssigkeitsstromes vorgenommen werden. Um nun den Reinigungsstrom wieder von der von den Festkörperteilchen abgereinigten Trennschicht zu befreien, kann diese wiederum durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung geschickt werden. A device for periodic cleaning of the separating layer is useful provided by the solid particles adhering to it. For example, the Cleaning of the separation layer by means of one supplied by a blower or a pump Gas or liquid flow can be made. To now the cleaning current again to free from the separating layer cleaned from the solid particles, can these in turn are sent through a device according to the invention.

Als Trennschicht können ein Gitterrost, eine mediumdurchlässige Matte, eine mediumdurchlässige Platte, insbesondere eine Sinterplatte oder abgestütztes Schichtgut dienen. Bevorzugt ist die Mediumdurchlässigkeit der Trennschicht im Bereich ihres Randes größer als in ihrem Mittelbereich, weil sich bei dem Drallabscheideverfahren im Randbereich der Trennschicht gröbere Teilchen abscheiden. Auch kann die Mediumdurchlässigkeit der Trennschicht in ihrer der Auftreffseite des Stromes zugewandten Hälfte größer sein als in ihrer dieser abgewandten Hälfte. Wird als Trennschicht Schüttgut verwendet, ist dieses im Bereich größerer Mediumdurchlässigkeit bevorzugt gröber als im Bereich geringerer Mediumdurchlässigkeit. A grating, a medium-permeable mat, a medium-permeable plate, in particular a sintered plate or a supported one Serve layered. The medium permeability of the separating layer in the area is preferred their edge larger than in their central area, because the twist separation process Separate coarser particles in the edge area of the separating layer. Also the medium permeability the separating layer is larger in its half facing the side of the stream than in its half facing away from it. Is used as a separating layer for bulk goods, this is preferably coarser in the area of greater medium permeability than in the area lower medium permeability.

Bei Anwendung mehrerer Drallkammern in einer Vorrichtung können, was vielfach zweckmäßig ist, die Auftreffrichtungen des beladenen Stromes auf die Trennschicht unterschiedlich sein. When using several swirl chambers in one device, which is often useful, the directions of impingement of the loaded stream on the Separation layer may be different.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Figuren. Further details of the invention emerge from the following Description of exemplary embodiments with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drallabscheiders; F i g. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Drallabscheider, der auch zur Abtrennung (Sichtung) gröberer Teilchen aus dem Medium verwendet werden kann; Fig. 3 zeigt eine aus mehreren Drallabscheidern zusammengesetzte erfindungsgemäße Vorrichtung; Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 3 im Schnitt längs der Linie IV-IV. Fig. 1 shows a simple embodiment of an inventive Swirl separator; F i g. 2 shows a swirl separator according to the invention, which also can be used to separate (sift) coarser particles from the medium; Fig. 3 shows a composite of several swirl separators according to the invention Contraption; FIG. 4 shows the device according to FIG. 3 in section along the line IV-IV.

Die Abscheider nach den Ausführungsbeispielen dienen zur Abscheidung von Staub aus einem Trägergas. Das mit dem Staub beladene Gas (Rohgas) tritt durch einen Stutzen 1 tangential und leicht nach unten gerichtet in eine Drallkammer 2 ein. In der Drallkammer 2 erhält der Strom einen nach unten gerichteten Drall und trifft unter einem spitzen Winkel auf die Oberfläche einer Trennschicht 3, die die Drallkammer 2 nach unten hin abschließt. The separators according to the exemplary embodiments are used for separation of dust from a carrier gas. The gas loaded with the dust (raw gas) passes through a connecting piece 1 tangentially and slightly downwards into a swirl chamber 2 a. In the swirl chamber 2, the stream receives a downward swirl and meets at an acute angle on the surface of a separating layer 3, which the Swirl chamber 2 closes at the bottom.

Durch die Trennschicht 3 wird die Drallbewegung des Stromes über den Gesamtquerschnitt der Drallkammer 2 abgebremst. Die durch die Drallbewegung des Stromes aus der Innenwand der Drallkammer 2 abgeschiedenen Teilchen fallen infolge der auf sie wirkenden Schwerkraft auf die Trennschicht und bleiben je nach ihrer Größe in ihr haften oder fallen durch sie hindurch. Die hindurchgefallenen Teilchen fallen weiter nach unten auf den trichterförmigen Boden einer Reingaskammer 4 und gelangen von dort in eine am unteren Ende der trichterförmigen Reingaskammer 4 angebrachten Staubschleuse 9, in der eine geeignete Vorrichtung, etwa eine Förderschnecke, vorgesehen ist, die sie aus dem Bereich der Reingaskammer 4 abfördert. Through the separating layer 3, the swirling movement of the current is over the total cross-section of the swirl chamber 2 is braked. The one through the twisting motion of the flow from the inner wall of the swirl chamber 2 separated particles fall as a result the force of gravity acting on them on the separating layer and remain depending on their Greatness cling to it or falling through it. The particles that fell through fall further down onto the funnel-shaped bottom of a clean gas chamber 4 and get from there into one attached to the lower end of the funnel-shaped clean gas chamber 4 Dust lock 9, in which a suitable device, such as a screw conveyor, is provided is that they convey away from the area of the clean gas chamber 4.

Das von den Teilchen befreite Gas wird durch eine Rohrleitung 5, die etwa die Mitte der Trennschich durchsetzt, nach oben abgeführt und gelangt in einer Reingaskanal 6. The gas freed from the particles is passed through a pipe 5, which penetrates about the middle of the separating layer, discharged upwards and enters a clean gas duct 6.

Die Reinigung der Trennschicht 3 erfolgt in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 mittels Spülgas. Zu diesem Zweck ist in der Leitung S eine Klappe 7 vorgesehen, mittels der der Weg zum Reingaskanal gesperrt werden kann. Vor der Reinigung wird die Zufuhr von Rohgas zur Drallkammer 2 unterbrochen. The separation layer 3 is cleaned in the exemplary embodiment according to FIG. 1 by means of purge gas. For this purpose there is a flap in the line S. 7 provided, by means of which the path to the clean gas duct can be blocked. Before the Cleaning, the supply of raw gas to the swirl chamber 2 is interrupted.

Durch einen nicht dargestellten Stutzen wird ein Spülgasstrom in die Reinigungskammer4 gedrückt, der die Trennschicht 4 von unten nach oben durchsetzt und die in der Trennschicht 3 haftenden Teilchen mit sich reißt und durch eine Leitung 8, die am oberen Ende der Drallkammer 2 angesetzt ist, abführt. Der Spülgasstrom kann nun für sich gereinigt werden und zu dem Rohgas zugegeben werden, das durch den Stutzen 1 in die Drallkammer 2 eingeführt wird, oder er kann ins Freie ausgeblasen werden.A flow of purge gas is fed into the through a nozzle (not shown) Pressed cleaning chamber 4, which penetrates the separating layer 4 from bottom to top and entrains the particles adhering in the separating layer 3 and through a pipe 8, which is attached to the upper end of the swirl chamber 2, discharges. The purge gas flow can now be cleaned by itself and added to the raw gas that is passed through the nozzle 1 is introduced into the swirl chamber 2, or it can be blown out into the open will.

F i g. 2 zeigt einen Mehrfachdrallentstauber mit zwei Drallkammern. F i g. 2 shows a multiple swirl deduster with two swirl chambers.

Das Rohgas tritt durch einen Stutzen 11 in einen Drallraum 12 ein. Der untere Teil dieser Drallkammer 12 ist durch eine sich nach unten konisch erweiternde Trennwand 13 in zwei konzentrische Drallkammern 14 und 15 unterteilt. Nur die innere Drallkammer 15 ist nach unten hin von einer Trennschicht 16 begrenzt, aus der das Reingas im wesentlichen laminar nach unten in eine Reingaskammer 17 eintritt. Der in der Drallkammer 14 abgeschiedene Staub fällt nach unten in einen Sammelraum 18 und aus diesem in eine Staubschleuse 19, aus der er abgeführt wird. Der äußere Sammelraum 19 weist keine Gasabführung auf. Das Reingas aus der inneren Reingaskammer 17 gelangt in einen Reingaskanal 20. The raw gas enters a swirl chamber 12 through a nozzle 11. The lower part of this swirl chamber 12 is formed by a conically widening downward Partition wall 13 divided into two concentric swirl chambers 14 and 15. Only the inner one Swirl chamber 15 is delimited at the bottom by a separating layer 16 from which the Clean gas enters a clean gas chamber 17 downwards in a substantially laminar manner. Of the Dust separated in the swirl chamber 14 falls down into a collecting space 18 and from this into a dust lock 19, from which it is removed. The outer collecting space 19 has no gas discharge. The clean gas arrives from the inner clean gas chamber 17 into a clean gas duct 20.

Zur Reinigung der Trennschicht 16 von anhaftendem Staub wird nach Absperren des Reingasstromes durch Schließen der Klappe 21 aus dem Kanal 23 durch Öffnen der Klappe 22 Spülgas eingeblasen. Der Spülgasstrom reißt die an der Trennschicht anhaftenden Teilchen mit sich und kann nun für sich gereinigt werden. In der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 3 und 4 sind mehrere Drallentstauber zu einem Block vereinigt. Es handelt sich um vier Drallentstauber 31, 32, 33 und 34, die an einem gemeinsamen Deckel 35 hängen. Von einem Rohgaszuführungskanal 36 aus werden alle vier Drallentstauber zentral über Zulaufstutzen 37 gespeist. To clean the separating layer 16 from adhering dust, after Shut off the clean gas flow by closing the flap 21 from the channel 23 Open the flap 22 purging gas is blown. The purging gas stream breaks the separating layer adhering particles with it and can now be cleaned for itself. In the embodiment the invention according to FIGS. 3 and 4 are several swirl dedusters to form a block united. There are four swirl dust extractors 31, 32, 33 and 34, which are connected to one common lid 35 hanging. From a raw gas supply channel 36 from all four swirl dedusters fed centrally via inlet connection 37.

Das Reingas wird durch die Trennschichten 38 durchsetzenden Röhre 39, 40, 41 und 42 nach oben abgeführt und gelangt in Reingaskanäle 43 und 44. Spülluft kann durch Absaugstutzen 45 und 46 aus allen vier Drallentstaubern zu Spülluftkanälen geleitet werden. Trennschicht Auftreffwinkel Medium Festkörperteilchen Widerstand*) (Grad) Gas Steinstaub ............... 10 bis 100 µ 30 mm WS bei 3000 m3/m2/h 35 bis 45 Gas Mahlstaub .......... 1 bis 10 F 80 mm WS bei 3000 m3/m2lh 20 bis 30 Gas Aerosolstaub ......... 0,1 bis 1 1 µ 200 mm WS bei 3000 m31m21h 5 bis 15 *) Druckabfall über der Trennschicht von mm Wassersäule bei Durchsatz von.... m3lm2lh des reinen Mediums.The clean gas is discharged upwards through the pipes 39, 40, 41 and 42 passing through the separating layers 38 and reaches the clean gas ducts 43 and 44. Purge air can be conducted through suction nozzles 45 and 46 from all four swirl dedusters to purge air ducts. Separation layer angle of incidence Medium solid particles Resistance*) (Degree) Gas stone dust ............... 10 to 100 µ 30 mm WS at 3000 m3 / m2 / h 35 to 45 Gas grinding dust .......... 1 to 10 F 80 mm WS at 3000 m3 / m2lh 20 to 30 Gas aerosol dust ......... 0.1 to 1 1 µ 200 mm WS at 3000 m31m21h 5 to 15 *) Pressure drop across the separating layer of mm water column at a throughput of .... m3lm2lh of the pure medium.

Claims

Claims: 1. Process for the separation of solid particles from a gaseous medium, in which a stream of the solid particles containing Medium to one permeable to the medium, but retaining the solid particles Separating layer is directed, characterized in that the flow is twisted the surface of the separating layer is moved so that it is at an angle between 5 and 500 impinges on this surface, the central axis of the twist of the gas flow is perpendicular to the surface of the separating layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the current The surface of the separating layer is twisted counter to this so that it is under hits this surface at an angle between 10 and 300.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized marked net that the separating layer (16) receiving the separation space (12) through at least one partition (13) concentric to the twist axis into several concentric mutually lying swirl chambers (13, 14) is divided.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a tangential introduction known per se for generating a twist (1, 11, 37) for the medium containing the solid particles in a separating layer (3, 16, 38) containing the separation space (2, 12, 31, 34) is provided.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized stationary axial blades generated by the swirl in one containing the separating layer Separation room.

6. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized revolving blades generated by the swirl in one containing the separating layer Separation room.