CS253491A3

CS253491A3 - Apparatus for separating dispersed particles from a gas flow

Info

Publication number: CS253491A3
Application number: CS912534A
Authority: CS
Inventors: Hans-Klaus Dr Ing Schott
Original assignee: Kuettner Gmbh & Co Kg Dr
Priority date: 1990-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CA2049216A1; JPH0592115A; EP0471426A1; BR9103242A; US5178656A; EP0471426B1; DE4026171A1; MX9100688A; DE4026171C2; DE59106354D1

Description

Ί v i.-· ' ’

Oblast techniky

Vynález ae týká zařízení pro odlučováni pevnýehpříměsí z proudu plynu, zejména pro odlučování hrubo-zrnných částic pevných hmot, které je opatřeno čiště-ným proudem plynu protékanou a výpustí pevných hmotopatřenou skříní, ve které je v odstupu od vnitřnístěny skříně uspořádáno rotačně souměrné vodicí a ví-řivě těleso a ve které je ná výstupním konci upravenaponorná trubice».

Dosavadní stav techniky

Zejména v oblasti mechanické techniky vznikajívelmi často proudy plynu zatížené pevnými příměsemi,přičemž velikost těchto pevných částic má zpravidlaznačnou šířku zrna. Takové proudy plynu nelze již zekologických hledisek vypouštět do okolního ovzdušíbez předcházejícího vyčištěni. Navíc k tomu přistupu-je ta skutečnost, že zpravidla nejméně značná část pev-ných příměsí, zejména hrubozrnný podíl, je znovu použi-telná jako výchozí surovina,; pokud se podaří ji vylou-čit a oddělit ž proudu plynu. " Tato problematika se vytváří zejméha v oblasti te- pelného zpracování, kde je nutné chránit následně slož- it ky zařízení, jako například spalovací komory, výměníky ; tepla, filtry a podobně před ucpáním a tak zamezit trva- le se zhoršující účinnosti při přestupu tepla. Konkrétní •f £ - 2 - . > £ í} *·· případ tohoto typu je například za hlavou kupolové po- ξ

<*· ' ' H . :·*

Obdobný technický případ z hlediska proudění spa-lin je u zařízení pro úpravu písku pro slévárny nebo í; u slévárenských odprašovacích zařízení, kde se v prou- du kouřových plynů vyskytuje kromě podílu jemných zrns velikostí částic -<90 ,um také značný podíl hrubýchzrn s velikostí částic >,100 ^um, který je možné přizpětném vytěžení z kouřových plynů a při oddělení jem-nozrnného podílu ekonomicky výhodným způsobem opět f použít a přitom současně při odlehčení skládek podstat- ~ně snížit ná skládky ukládané množství pevných hmot, [ Dále je rovněž známé, Že v prachu, který se vytvá-ří ve'vysokých pecích, kupolových pecích a ocelárnách,jsou obsaženy škodlivé látky jako alkalie, zinek Zn aolovo Pb, zejména v jemnozrnném podílu, které mají ve-likost zrn O až zhruba 70 yum, zatímco hrubozrnný po-díl s větší-velikostí částic obsahuje daleko méně škod- l· livin a v souladu s tím je možné jej po příslušném oddě- f lení od jemnozrnného podílu znovu použít po velmi snadnéúpravě., " |

Pro oddělování pevných příměsí z proudu plynů jsou $ ; známé-tak zvané cyklony, u kterých se v zásadě jedná v ? podstatě o rotačně souměrné nádoby se svislou osou sou-měrnosti, do které se přivádí čištěný proud plynu v pod-statě tangenciálně, aby se mu zajistil šroubovicový po- ; hyb kolem svislé podélné osy souměrnosti, přičemž proudproudí více nebo měně ve tvaru štoubovice kolem osy souměřnosti v cyklonu směrem dolů á přitom působenímzpomalení na podkladě tření o plochy stěn vylučuje pev- - 3 - >né příměsi, které se potom z cyklónu na spodním konco-vém úseku přeš výpust pevných příměsí odebírají, ža^tímco vyčištěný proud plynu, vystupuje prostřednictvímplynové výpusti z cyklónu směrem vzhúrur Takové cyklónykladou jednak značné nároky na prostor, zejména z hledis-ka své, požadované výsky, avšak jsou také:relativně náklad-né, přičemž navíc s nimi není možné zpravidla vylučo-vat jen určité podíly zrn, jak je to z výše uvedenýchdůvodů Často velmi vhodné*

Mimoto je známý tak zvaný odlučovač jisker,, kterýje z hlediska konstrukčních znaků do určité míry podob.-ný odlučovači, avšak takové odlučovače jisker v žádnémpřípadě nemohou plnit kladené požadavky. Zejména známýodlučovač jisker neumožňuje nastavení rychlosti rotace,velikosti vylučovaných Částic a podobně. •=v

Známé odlučovací orgány pracují v relativně velmi J úzkých mezích svých provozních parametrů, takže změnamnožství proudícího plynu a/nebo teploty plynu jakož imnožství příměsí v plynu vede k rozdílným výkonům·v od-lučování a ke změně strmosti oddělovací křivky a veli- j kosti odlučovaných částic.;

.. ‘ J

Pro určité technické případy použití, jako na-příklad pro použití za hlavou kupolové pece je všakžádoucí, aby se výkon odlučování podstatně neměnil anipři změně provozních parametrů.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit zařízení pro od- 4 lučování, pevných příměsí z proudu plynu v úvodu popra-ného typu, prostřednictvím kterého by bylo možné vylu-čovat určité frakce zrn* případně měnitelně, z prouduplynu zatíženého škodlivými příměsemi, zejména hrubo-zrnné frakce zrn, které by bylo možné získávat jako zá-kladní suroviny a dále je využívat* Odlučovač podlé vy-nálezu přitom má být použitelný při různých tlakovýcha teplotních podmínkách, při různých množstvích plynua při různém obsahu příměsí pevných hmot v plynu bez --dalšichlúprav. přičemž má vznikat;co nejmenší tlakováztráta, výrobní náklady mají být malé, bez dalšíqh pro-blémů se má umožnit dodatečná úprava tohoto zařízenía navíc, zejména ve srovnání s cyklóny, se má dosáhnoutrelativné nepatrné konstrukční výšky.

Vytčený úkol se řeší zařízením podle vynálezu, je-hož podstata spočívá v tom, že vířivé těleso je na svévnější straně, která vede plyn, opatřeno nejméně jednou,ve tvaru šneku vytvořenou šroubovicí, která přivádíproud plynu, zatížený pevnými částicemi, do rotace ko-lem osy souměrnosti odlučovače, přičemž účelně a v sou-ladu s tím i výhodně je upraveno více Šroubovic, na-příklad čtyři, které jsou potom s výhodou uspořádányna vířivém tělese v podstatě ve shodné rozteči.

Jako účelné se prokázalo, aby skříň měla rozšíře-ný úsek, jehož průřezová plocha se ve směru prouděnírozšiřuje, čímž je možné měnit rychlost proudu plynua tím i ovlivňovat víření, přičemž, případně čímž sepříznivě ovlivňuje odlučování. S takovým, s výhodou v podstatě kuželovitým rozší-řením skříně není nutně spojeno zpomalování proudu ply-

- 5 - nu, protože vířivé těleso je u odlučovače podle vynálezuuspořádáno s výhodou v rozšířeném úseku a samo o sobě jepodle dalšího výhodného vytvoření vynálezu vytvořeno vpodstatě ve tvaru kužele. Protože rychlost proudění jezávislá na volném průřezu proudění a ten může být u vpodstatě kuželovitého vířivého tělesa, které je uspořá-dáno v rozšiřujícím se úseku skříně, zřejmě v podstatě konstantní, může se proudění plynu ve směru proudění * uskutečňovat konstantně nebo se dokonce může, pokud seto z nějakých důvodů jeví účelné, dokonce zvětšovat, ato tehdy, pokud se průřez proudění na podkladě popsanýchgeometrických, případně konstrukčních skutečností ve smě ru proudění zmenšuje· i Dále se prokázalo jako vysoce výhodné, pokud jehloubka zasunutí ponorné trubice měnitelná, případně na-stavitelná, protože toto opatření příznivě ovlivňuje ve-likost zrň odlučovaných částic pevných příměsí. Překvapívě se změnou hloubky zasunutí ponorné trubky s nárůstemhloubky zasunutí superponuje k prostému vířivému odlučo-vání tak zvané odlučování v mrtvém prostoru, které sevytváří ostrým vychýlením proudu plynu v oblasti stínuvětru, která je vytvářena ponornou trubkou, přičemž tatooblast má rozhodující vliv na velikost odlučovaných zrna na strmost křivky stupně oddělování· Dále se neočekáváně prokázalo, že výsledek odlučování jev podstatě nezá-vislý na hmotnosti proudu plynu a na jeho naplnění pev-nými příměsemi. ' '

Aby bylo možné přizpůsobit průběh volného průřezuprouděni okamžitým podmínkám z hlediska uvedených sku-tečností, a to co nejoptimálněji, je vířivé těleso uspo- 6 řádáno posuvně, případně nastavitelně ve směru podélné | osy souměrnosti relativně vzhledem ke skříni zařízení* ' y § ...... - . ·, , " .i ...... . .·. ... ·····.. ? 1

Další výhodná vytvoření vynálezu jsou popsána vzávislých patentových nárocích» f Přehled obrázků na výkresu

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkla---------------du- provedení”-ve—spojení—s—výkresovou-částí'-i-'.;-/;...-. _ __s * — i

Na obr«l je schematicky znázorněn bokorys odlučo-vače podle vynálezu v částečném řezu rovinou podle čá-ry I - I z obr» 2. Na obr. 2 je znázorněn půdorys od— z lůčoyače podle obr. 1 ve směru šipky II na obr. 1. ·. Příklad provedení vynálezu í

Na obr. 1 a 2 je znázorněn odlučovač 1^ pro odlu- ί Čování hrubozrnnýčh částic pevných příměsí z proudu j plynu-zatíženého pevnými příměsemi, přičemž tento proud ? plynu vstupuje do odlučovače 1 a protéká jím ve smě- 3 ru šipky II." ;

Odlučovač 1^ má skříň 3, na jejímž koncovém úsekuje uspořádána výpust 4 pevných hmot. Ί

Ve skříni 3 je uspořádáno v podstatě rotačně sou- 1 měrné vodicí a vířivé těleso 5, a to š měnícím se od-stupem a vzhledem k vnitrní stěně 3 skříně 3.

Na svém výpustném konci je odlučovač 1. opatřen 7 ponornou trubieí 6*

Jak je patrno z obr· 1, je vířivé těleso 5 vy-tvořeno ve tvaru kužele a na své vnější straně je opat-řeno čtyřmi šnekovitými šroubovicemi 7, které uvádějípevnými příměsemi zatížený proud plynu do rotace kolemosy 8 souměrnosti odlučovače '1, přičemž tato osa 8 sou-měrnosti je upravena v podstatě vodorovně. Šroubovice7 jsou na vířivém tělesu 5 uspořádány v podstatě ®eshodnou roztečí»

Jak je dále z výkresu zcela jasně zřetelné, máskříň 3 rozšířený úsek 9 ve tvaru komolého kužele,jehož ýolná průřezová plocha se rozšiřuje ve směru 2proudění, přičemž rozšířený úsek 9 obklopuje vířivétěleso 5; Vířivé těleso £ je ve směru podélné osy 8souměrnosti relativně posuvné, případně nastavitelnévzhledem ke skříni 3, Totéž platí také pro hloubku za-sunutí ponorné trubice 6,

Je třeba ještě uvést, že vnitřní strana skříně 3je opatřena pevnou vyzdívkou 10, aby bylo možné.použí-vat odlučovač 1. bez obtíží i při vysokých teplotách* U konkrétního případu použití na výkrese znázor-něného odlučovače 1 podlé vynálezu se jedná o použitína zařízení kupolové pece, u kterého je odlučovač l·zařazěn za hlavou příslušné kupolové pece, aby mohlcíleně vylučovat ze spalin podíl zrn o hrubosti>100 /Uma zajistit po odpovídající další úpravě je-jich přívod k opětovnému použití, přičemž tento podílhrubých zrn, jak již bylo uvedeno, má malý podíl škod-livin.

Optimalizace provozu se provádí při spouštění za-řízení,, přičemž vířivé těleso 5, jak již bylo uvedeno,se posouvá, případně nastavuje ve směru dvojité, šipky13 relativně vzhledem ké skříní 3, čímž se jednak měníprůřez proudění mezi vířivým tělesemJ5 a vnitřní Stě-nou 3^ skříně 3 a jednak se nastavuje hloubka zasunu-tí ponorné trubice 6» JUDr. Zdeňka KORĚJxVnadvokátka k

Claims

- 9 -

PATENTOVÉ NÁROKY 1» Zařízení pro odlučování pevných příměsí z proudunu, zejména pro odlučování hrubozrňných částic pehmot, které je opatřeno ěištěhým proudem plynu pro’kanou a výpustí pevných hmot opatřenou skříní, ve kte-ré je r odstupu od -Vnitřní steny skříně uspořádánorotačně souměrné vodicí vířivé těleso, které uvádíproud"plynu s pevnými příměsemi do rotace, která vedek odlučování pevných částic odstředivou silou, avekteré je na výstupním konči upravena ponorná trubiee,v yznaé u jí č í se tím, žě vířivé te- j íeso (5) je vytvořeno ve tvaru kužele a je uspořádánov rozšířeném úseku (9) skříně (3), vytvořeném ve tva-ru komolého kužele,- přičemž odlučování pevných přímě-sí odstředivými silami se cíleně zesiluje prostřednict-vím odlučování v kompresním prostoru vestínu prouděníponorné trubice (6) z hlediska velikosti zrn a strmos-ti křivky stupně'oddělování a proud plynné hmoty a je-ho naplnění pevnými příměsemi má podřadný význam na výsledek odlučování,
2, Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í s etím, že vířivé těleso (5) je opatřenovíce šrou-bovicemi (7), ..... ?·''' '
3, Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačují-‘ ci s e t í m , že vířivé těleso (5) je ha, své vnější straně opatřeno nejméně jednou, ve tvaru šnekuvytvořenou šroubovicí (7), kterou jeproud plynu s pev-nýmipříměsemi uváděn dó rotace kolem osy (8) souměr-nosti odlučovače íl), ' - 10 & ?·
4, Zařízení podle nároku 2 nebo 3, v y z n a č u j í c í g s e t í m f, že vířivé těleso (5) je opatřeno Čtyř- | mi šroubovicemi Í7), " '"
5, Zařízení podle jednoho z nároků 2 až 4, v y z na- § ~ óujíc.í set í m , že šroubovice (7) jsou na vířivém tělese (5) uspořádány v podstatě ýé stej-né rozteči. . ' ?ΐ·; - .....·6ζ>--ΖΒ^άβηί-^ο1ί·1βϊ>-|β4ηοΗο.^ιβ1>η·'-η.^ο1ίΚ3 z předcházejících _ Š nároků, v y z d a δ u j í c í setím, že skříň (3) je opatřena rozšířeným úsekem í9), jehož >: průřezová plocha se ve směru Í2) proudění zvětšuje· / 7· Zařízení podle nároku 6, vyznačující setím, že rozšířený úsek (9) je uspořádán v podsta-tě ve tvaru kužele, případně’komolého kužele· i í Ϊ
8, Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejí- cích nároků, zejména podle nároku 6 nébo 7, vy-zná č u j í c í se tím, že průřez náběž- né plášťové plochy vířivého tělesa Í5) se ve směru : (2) proudění zvětšuje. '" ί < i t
9. Zařízení podle jednoho něbo několika z předcházejících v nároků, vyznačující se tím, žé plocha průřezu mezi vnitřní stěnou rozšířeného úseku(9) a mezi vnější stěnou vířivého tělesa (5) je vesměru (2) proudění konstantní, v
10. Zařízení podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 8,vyznačující se tím, že ploeha přú- - 11 řezu mezi vnitřní stěnou rozšířeného úseku (9) a mezivnější stěnou vířivého tělesa Í5) se.ve směrů (2) proudění zmenšuje.
11. Zařízení podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že plocha prů-řezu mezi vnitrní stěnou rozšířeného úseku (9) a mezivnější stěnou vířivého tělesa (5) se ve směru (2) proudění zvětšuje. '" '
12. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejícíchnároků, vyznačující se tím, ževířivé těleso (5) je uspořádáno v rozšířeném úseku {9) í - ' .·
13. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejících nároků, vyznačující se tím, ževířivé těleso (5) je vytvořeno v podstatě ve tvaru ku-žele. ' ‘'
14. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejícíchnároků, v y z n a č u j ícísé tím, žehloubka zasunutí pohorné trubice (6) je měnitelná^
15. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejícíchnároků, v ý z n ač ující se tí m , žepodélná osa (8) souměrnosti odlučovače íl) je v podstatě vodorovnái
16. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejícíchnároků/ vyznačující se tím, ževířivé těleso (5) je ve směru osy (8) souměrnosti po-sunutelné, případně nastavitelné vzhledem ke skříni(3) 12
17. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejících £ nároků, v y z n, a Č u jí c 1 s e t í m , že | vnitřní strana skříně-(3) je opatřena žáruvzdornou vy- v | zdíykou (10) nebo podobně. " ·* 1
18. Zařízení podle jednoho nebo několika z předcházejících nároků, vyznačující se tím,že . í výpust Í4) pevných hmot je na skříni <3) uspořádána ·? v podstatě tangenciálně. ?

i