CH642279A5

CH642279A5 - Device for dedusting flue gases produced when heating with solid fuels

Info

Publication number: CH642279A5
Application number: CH1074478A
Authority: CH
Inventors: Albert Strassenmeyer
Original assignee: Ruhrkohle Ag
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1984-04-13
Also published as: FR2410512A1; BE872293A; DE2753302A1; DE2753302C2; FR2410512B1; AT365945B; ATA721778A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entstauben von beim Heizen mit festen Brennstoffen entstehenden Rauchgasen, welche ein zwischen einem Kessel und einem Rauchabzug aufgestelltes Gehäuse aufweist, in dem ein sich in Strömungsrichtung des Rauchgases verengender Rohgaskanal, ein über dem Rohgaskanal angeordneter und sich entsprechend erweiternder Reingaskanal und ein unter dem Rohgaskanal angeordneter Staubsammelraum sowie eine Mehrzahl von Zyklonen mit tangentialem Rohgaseintritt untergebracht sind, die bei schrägem Anstieg der Kanäle in mehreren hintereinanderliegenden und stufenförmig gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sind.

Solche Vorrichtungen sollen hohe Abscheidungsgrade ermöglichen. Insbesondere gilt das für neue Feuerungsanlagen bzw. bei Änderungen bestehender Kesselanlagen. Zum Beispiel verlangen die Vorschriften Staubabscheidegrade von 150 mm3-300 mg/m3 für den Normalbetrieb von Grossraumwasserkesseln für bestimmte Sauerstoffgehalte, die 7%

für Kohle und 13% für Holz betragen. Die Einhaltung solcher Grenzwerte ist schwierig und wird weiter dadurch erschwert, dass beim sogenannten Russblasen erhebliche Mengen sehr feinkörniger Stäube anfallen, die ebenfalls in der Vorrichtung abgeschieden werden müssen.

Die Erfindung geht aus von einer vorbekannten Vorrichtung der beschriebenen Art (DE-OS 2150 737). Durch die Parallelschaltung entsprechend angeordneter kleiner Zyklone erzielt die vorbekannte Vorrichtung einen günstigen Staubabscheidegrad. Ausserdem gewährleistet die freie und gleichmässige Anströmung der Rohgaseintrittsöffnungen der Zyklone eine relativ niedrige Strömungsgeschwindigkeit und entsprechend geringe Strömungswiderstände. Der Druckverlust ist deswegen nur gering. Der Eingangs- und der Ausgangsquerschnitt des Rohgas- bzw. Reingaskanales sowie die dazwischenliegenden Kanalquerschnitte sind so gewählt, dass überall annähernd gleiche Gasgeschwindigkeiten auftreten. Dadurch können keine Bunkerrücksaugungen auftreten und der Widerstand des Einzelzyklones lässt sich optimal einhalten. Die Anzahl der Zyklone wählt man entsprechend der vorgegebenen Rohgasmenge so, dass jeder Zyklon mit etwa 180 bis 230 m3/h belastet ist. Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass diese Werte für die üblichen Zyklone ein Optimum darstellen.

Mit der als bekannt vorausgesetzten Vorrichtung werden gute Abscheidungsgrade bei etwa gleichmässig mit Staub be-ladenem Rohgas und einer möglichst groben Körnung des anfallenden Staubes erzielt. Diese Bedingungen sind jedoch im Betrieb, insbesondere beim Russblasen, nicht einzuhalten. Eine Russblasphase ist in Intervallen von 5 bis 8 h notwendig, um den Betrieb der Verbrennungsanlage aufrecht erhalten zu können.

Will man den behördlich geforderten Entstaubungs-graden durch eine höhere Belastung je Einzelzyklon oder durch eine Erhöhung der Zyklonzahl entsprechen, so erweist sich, dass die bekannte Vorrichtung die geforderten Werte nicht erreicht, offenbar, weil damit die Grenzen der optimalen Belastung von 180 bis 230 m3/h verlassen werden.

Auch bei Einsatz von Elektrofilteranlagen lassen sich die geforderten Werte nur mit grossem Aufwand einhalten. Die Herstellung und die Betriebskosten von Elektrofilteranlagen liegen zudem wesentlich höher als bei mechanisch arbeitenden Vorrichtungen der als bekannt vorausgesetzten Art.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei der als bekannt vorausgesetzten Vorrichtung auf einfache Weise den Abscheidegrad unter Beibehaltung der Vorteile der Zyklonenform und der Bauart so zu erhöhen, dass die verlangten Grenzwerte auch in der Russblasphase sicher eingehalten werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass in dem Gehäuse zwei Entstaubungsstufen ausgebildet sind, für die der Rohgaskanal etwa auf seiner halben Länge und der Staubsammelraum etwa in seiner Mitte mit Hilfe einer Trennwand und der Reingaskanal mit Hilfe eines Bleches unterteilt sind, welches in Strömungsrichtung der Rauchgase versetzt über die Trennwand vorspringt, wobei im Boden des Reingaskanals der ersten Stufe zwischen der Befestigung der Trennwand und der Befestigung des Bleches eine Öffnung vorgesehen ist, die die Rauchgase auf ihrem Weg zu den Zyklonen der zweiten Stufe durchströmen.

Hierdurch wird die optimale Belastung von 180 bis 230 m3/h je Zyklon in den nunmehr zwei Stufen beibehalten, in denen die Rauchgase über jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Zyklone strömen. Sie werden dabei weitgehend von dem mitgenommen Staub befreit, obwohl die Zyklone nicht geändert, sondern ihre Form ebenso beibehalten wird wie ihre Berechnung. Deswegen ist die neue Vorrichtung erstaunlich einfach und zweckmässig, erreicht aber Abscheide2

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grade von 95 bis 97%, Solche Werte sind mit mechanischen Fliehkraftentstaubern, zu denen die neue Vorrichtung gehört, sonst nicht erreicht worden, zumal auch die während der Russblasphase mit Staub überladenen Rauchgase aufgrund der zweimaligen Reinigung in den Zyklonen der erfin-dungsgemässen Vorrichtung weitgehend von Staub befreit werden.

Es waren zwar auch mehrstufige Multizyklone bekannt (z. B. US-PS 2399 509), deren gegenüber einstufigen Multizyklonen bessere Staubabscheidung bereits erkannt worden war. Die bekannten mehrstufigen Multizyklone könnten zwar die als bekannt vorausgesetzte Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ersetzen, womit sich dann aber auch die Zyklonform und die Bauart der Vorrichtung entsprechend ändern würde und somit die Vorteile der Zyklonform und Bauart der als bekannt vorausgesetzten Vorrichtung nicht beibehalten werden können.

Vielfach fällt während des Normalbetriebes einer Vorrichtung der erfindungsgemässen Art wenig Staub an. Dann ist die Einschaltung aller Zyklone nicht erforderlich, und es besteht die Möglichkeit, Energie einzusparen. Vorzugsweise besitzt daher die Öffnung eine geringere Breite als das Gehäuse und eine geringere Weite als der Kanal im Bereich der Öffnung. Die Öffnung kann daher mit einem als Regelklappe ausgebildeten Blech bei Bedarf geschlossen und z. B. in der Russblasphase wieder geöffnet werden.

Strömungsverluste lassen sich dadurch vermeiden, dass das Blech gegen die Strömungsrichtung geneigt und strömungsgünstig gekrümmt ist. Die Rauchgase können daher weitgehend wirbelfrei hinter der ersten Stufe der Vorrichtung in die zweite Stufe eingeleitet werden.

Vermeidbare Druckverluste und Wirbel schliesst eine andere und daher ebenfalls vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung aus, bei der an der Trennwand ein Umlenkblech angeordnet ist, das in Höhe der Öffnung für die in die zweite Stufe der Vorrichtung einströmenden Gase befestigt und ebenfalls strömungsgünstig gekrümmt ist. Diese Anordnung und Ausbildung des Umlenkbleches optimiert die Führung der Gase aus der ersten in die zweite Stufe.

Im allgemeinen verlaufen der Rohgas- und der Reingaskanal in der gegebenen Strömungsrichtung und sind durch eine Trennwand gegeneinander abgeschlossen. Dabei liegt der Reingasaustritt über dem Rohgaseintritt. Deswegen weist das Gehäuse eine in Strömungsrichtung gesehen unterschiedliche Höhe auf. Nun kann die Höhe der Vorrichtung aufgrund baulicher Gegebenheiten begrenzt sein. Für diesen Fall sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Abschnitte des Rohgaskanals und des Reingaskanals der zweiten Stufe jeweils höher als die ihnen entsprechenden Abschnitte der ersten Stufe anzuordnen.

Die Anbringung von Dichtungen im Bereich der Aussparungen für die Zyklone im Boden der Kanäle erfordert eine entsprechende Verarbeitung und Einspannung der Zyklone. Sie lässt sich vereinfachen, indem die Zyklone an die Kanalböden angeschweisst werden, weil dadurch der Arbeitsaufwand herabgesetzt und zugleich die Dichtwirkung verbessert wird.

Bei grösseren Ausführungsarten der Vorrichtung kann der Abstand zwischen den Böden des Rohgas- und Reingaskanales nicht immer eingehalten werden. Das gelingt, wenn die Trennwand etwa in der Mitte angeordnet wird. Ausserdem lassen sich zwischen den Böden Zuganker anordnen, die man bei Bedarf nachspannt, so dass die Böden von Rohgas-und Reingaskanal ihren gleichen Abstand voneinander einhalten.

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, dass sie unter Vermeidung von Neukonstruktionen und den damit notwendig werdenden Entwicklungen die bekannte und erfolgreich eingesetzte Vorrichtung durch eine nur geringfügige Änderung den neuen Bedingungen anpasst und die so geänderte Vorrichtung einen nur geringen Platzbedarf beansprucht, eine einfachere und leichtere Konstruktion besitzt und ihre Herstellungskosten niedrig sind, obwohl bessere Grenzwerte eingehalten werden können.

Im Prinzip kann bei besonders hohen Rohgasstaubkonzentrationen eine dritte Filterkammer bei der erfindungsgemässen Vorrichtung vorgesehen werden, weil der Druckver-lust so gering ist, dass auch dann noch mit dem bisher eingesetzten Saugzugventilatoren weitergearbeitet werden kann.

Die Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung, die eine erfindungsgemässe Vorrichtung teilweise im Schnitt zeigt, beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung ist die Vorrichtung schematisch dargestellt.

Ein Gehäuse 1 ruht auf einem Querträger 21, der durch das Gerüst 22 gehalten wird. Das Rohgas strömt in einer ersten Reinigungsstufe über den Eintrittsstutzen 3 in den Rohgaskanal 2 und aus diesen durch die Öffnung 5 in den Zyklon 4. Dieser'versetzt das mit Staub beladene Rohgas in eine Drehbewegung, so dass sich Staub und Gas voneinander trennen. Der Staub wird nach unten über den Zyklonaustrag 27 in einen Staubsammelraum ausgetragen. Die so vorgereinigten Rauchgase treten aus dem Tauchrohr 33 des Zy-klones in den Reingaskanal 10 der ersten Stufe ein. Der Eintrittsstutzen 3 ist gegenüber der Zyklonenöffnung 5 angeordnet, wodurch die Wirbelbildung herabgesetzt wird.

Der Rohgaskanal 2 und der Staubsammelraum 7 sind etwa in der Mitte des Gehäuses 1 mit Hilfe einer Trennwand

6 unterteilt. Deswegen sind am unteren Ende des Staubsam-melraumes 7 zwei Staubabfüllstutzen 16 angeordnet. Der Staub lässt sich entweder in Säcke abfüllen oder mit Hilfe von Rohrleitungen in den Kessel zurückführen.

Der Zyklon 4 ist mit Hilfe eines unteren Tragringes 25 auf den Kanalboden 15 aufgesetzt und dadurch zwischen den Kanalböden 15 und 13 verspannt, wobei mindestens das Tauchrohr 33 mit dem Kanalboden 13 verschweisst ist.

Auch der Tragring 25 kann eine Schweissnaht erhalten, um an dieser Stelle den Gaskanal gegen den Staubsammelraum

7 optimal abzudichten.

Die Strömungsrichtung der Rohgase der ersten Stufe ist mit 8 bezeichnet. Nach der Vorreinigung dieser Gase treten diese bei 26 in den Kanal 10 ein. Ein Blech 18 lenkt das weiterströmende Gas auf ein Leitblech 20, das der Strömung entsprechend gekrümmt ist und die Gase in Öffnungen 5 von Zyklonen 9 einer zweiten Stufe zuleitet. In diesen Zyklonen 9 werden die Gase zum zweiten Mal gereinigt. Der Staub wird in den Staubsammelraum 7 ausgetragen. Das endgültig gereinigte Gas verlässt über die Zyklonentauchrohre 34 die Zyklone 9 und gelangt über den Abschnitt 19 des Reingaskanals 10 der zweiten Stufe und den Austrittsstutzen 11 in einen saugenden Ventilator. Eine Öffnung 12 ermöglicht die Strömung der Gase aus dem Kanal 10 in den Abschnitt 19 des Reingaskanals 10 und ist im Boden 13 des Kanals 10 angeordnet. Sie ist so dimensoniert, dass die Gase nicht beschleunigt werden, kann aber im Bedarfsfall mit dem Blech 18 verschlossen werden, das dann als Regelklappe ausgebildet ist. Ein Träger 23 verstärkt das Blech 18 und ist senkrecht zum Kanalboden orientiert. Er versteift den Kanalboden 13 im Bereich des Abschnittes 19 des Rohgaskanals 10 und des bei 30 wiedergegebenen Abschlusses. Auch das Blech 35 ist strömungstechnisch gekrümmt. Der Träger 23 ist an der Decke 28 des Kanals 10 sowie an der bei 30 wiedergegebenen Stelle angeschweisst.

Der Strömungswiderstand wird ferner dadurch herabgesetzt, dass im Kanal 10 die Kante 29 abgerundet ist, die dem Blech 18 gegenüberliegt. Eine weitere Verstärkung in dem

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durch 24 bezeichneten Bereich und der diesem zugeordneten Kante 29 des Reingaskanals kann mit Hilfe einer eingezogenen Verstärkungsrippe erfolgen. Die Trennwand 6 versteift aber die Kanalböden und legt deren Abstand fest. Bei grossen Zyklonen empfiehlt es sich, die mit 17 bezeichneten und nur schematisch angedeuteten Zuganker zwischen Reingas-und Rohgasboden anzuordnen. Mit Hilfe derartiger Zuganker 17 lässt sich der Abstand zwischen den beiden Kanalböden fixieren und im Bedarfsfall justieren.

Die durch Unterteilung geschaffenen Kammern 31 und 32 sind von gleichem Volumen, insbesondere im Staubsammelraum 7. Wegen der relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit sind Grössenunterschiede unbeachtlich.

Die Bauhöhe des Gehäuses 1 lässt sich herabsetzen. Dabei wird der Reingaskanal 10 über die Öffnung 12 hinaus s nach unten weitergeführt. Dann liegt die Oberkante 36 des Austrittsstutzens 11 in der gleichen Höhe wie die Stelle 37 des Reingaskanals. Bei ungünstigem Platzverhältnis kann eine solche Vorrichtung noch eingesetzt werden. Die damit verbundene Änderung der Räume in der Vorrichtung ist io nicht beachtlich, weil sie keine wesentlichen Verwirbelungen und Richtungsänderungen der Strömung hervorruft.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

642 279 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Entstauben von beim Heizen mit festen Brennstoffen entstehenden Rauchgasen, welche ein zwischen einem Kessel und einem Rauchabzug aufgestelltes Gehäuse aufweist, in dem ein sich in Strömungsrichtung des Rauchgases verengender Rohgaskanal (2,14), ein über dem Rohgaskanal angeordneter und sich entsprechend erweiternder Reingaskanal (IG, 19) und ein unter dem Rohgaskanal angeordneter Staubsammelraum (7) sowie eine Mehrzahl von Zyklonen mit tangentialem Rohgaseintritt untergebracht sind, die bei schrägem Anstieg der Kanäle in mehreren, hintereinanderliegenden und stufenförmig gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) zwei Entstaubungsstufen ausgebildet sind, für die der Rohgaskanal (2, 14) auf seiner halben Länge und der Staubsammelraum (7) etwa in seiner Mitte mit Hilfe einer Trennwand (6) und der Reingaskanal (10, 19) mit Hilfe eines Bleches (18) unterteilt sind, welches in Strömungsrichtung der Rauchgase versetzt über die Trennwand (6) vorspringt, wobei im Boden (13) des Rein-gaskanales (10) der ersten Stufe zwischen der Befestigung der Trennwand (6) und der Befestigung (34) des Bleches (18) eine Öffnung (12) vorgesehen ist, die die Rauchgase auf ihrem Weg zu den Zyklonen (9) der zweiten Stufe durchströmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (13) eine geringere Breite als das Gehäuse (1) und eine geringere Weite als der Reingaskanal (10) in diesem Bereich aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (18) gegen die Strömungsrichtung (8) geneigt angeordnet und strömungsgünstig gebogen ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennwand (6) ein Leitblech (20) angebracht ist, das in Höhe der Öffnungen (5) der in einer ersten Reihe angeordneten Zyklone der zweiten Stufe hinter der Trennwand (6) angeordnet und entsprechend der Strömung gekrümmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (14,19) des Rohgaskanales (2) und des Reingaskanales (10) der zweiten Stufe jeweils höher als die ihnen zugeordneten Abschnitte der ersten Stufe angeordnet sind.