DE19528286C2

DE19528286C2 - Abscheider für mit Feststoff- oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme

Info

Publication number: DE19528286C2
Application number: DE1995128286
Authority: DE
Inventors: Maarten Hendrik Van Ooijen; Wolfgang Goettgens
Original assignee: Votech Filter GmbH
Current assignee: Votech Filter GmbH
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2015-08-03
Also published as: DE19528286A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladenen Gasströmen, bestehend aus einem Gaseintrittsraum und einem Gasaustrittsraum für das gereinigte Gas. Hierzwischen sind Abscheideelemente so angeordnet, daß sich der Gasein trittsraum in Richtung der Gashauptströmung in einer Ebene verjüngt. Die Abscheideelemente sind entlang den seitlichen Begrenzungsflächen des Gaseintrittsraumes angeordnet, und als Strömungsumlenkbleche ausgebil det, die die Strömung in einem Winkel von mindestens 90° zur Richtung der Gashauptströmung umlenken.

Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme sind in zwei grundsätzlichen Ausführungen bekannt. Die erste Ausführung verwendet konventionelle Filterelemente unter Einsatz z. B. von Staubfiltern aus textilem Gewebe. Der Vorteil solcher Filter besteht in dem sehr guten Abscheidegrad, wobei dieser weitgehend unabhängig von dem Durchsatz ist. Erst bei Überlastung mit sehr großen Druckdifferenzen kann es zu Durchschlägen kommen. Demgegenüber weisen Filterelemente den Nachteil auf, daß ihr Betrieb mit einem sehr hohen Wartungsaufwand verbunden ist. Die Filterelemente müssen regelmäßig von den daran anbackenden Filterstäuben gereinigt werden, wobei von Zeit zu Zeit ein vollständiger Austausch der Filterelemente hinzu kommt.

Eine weitere Grundausführung von Abscheidern wird durch die Gruppe der mechanischen Vorabscheider gebildet. Diese fordern geringere Wartung, weisen aber oft einen limitierten Wirkungsgrad auf in einem beschränkten Einsatzbereich, oder es treten verhältnismäßig hohe Differenzdrücke auf.

Bei bekannten Abscheidern, die eine Abscheidung durch eine lamellenförmige Konstruktion erzielen, fehlt die durch die rhombische Bauform erreichte Geschwindigkeitsdrosselung (DE-GM 71 42 343) mit dem Nachteil einer Einschränkung der Abscheideleistung. Weil in Abscheidern, sowie bei (DE-PS 607 963) und (DE 43 21 436 C2) nach Abscheidung der Partikel keine Umlenkung des Gasstroms erfolgt, muß mit einem höheren Druckverlust gerechnet werden. Da die bekannten Abscheider für drucklose Luft- und Klimatechnik Verwendung finden, sind die Gehäuse für Betrieb unter Druck ungeeignet. Erhöhung der Abscheideleistung durch Serienschaltung kombiniert mit Kaskadenschaltung, ist für Abscheider dieser Art bisher nicht bekannt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme zu schaffen, welcher den Vorteil der Wartungsfreiheit mit dem Vorteil einer nur geringen Abhängigkeit des Abscheidewirkungsgrades vom Durchsatz verknüpft. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein solcher Abscheider bietet zunächst den Vorteil der Wartungsfreiheit. Anders als bei Abscheidern bekannter Art wird dieser Vorteil jedoch nicht mit dem Nachteil einer hohen Abhängigkeit des Abscheidewirkungsgrades vom Durchsatz erkauft. Vielmehr hat sich in Versuchen herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Abscheider eine nur geringe Abhängigkeit des Abscheidegrades von dem Durchsatz besteht. Weiterhin wird durch die besondere Form der Strömungsumlenkbleche ein verhältnismäßig geringer Druckverlust erzeugt.

Die Abscheidegrade bei staubhaltigen Gasen kommen nahe an die Abscheidegrade herkömmlicher Filtersysteme heran. Zugleich wird jedoch deren Nachteil, nämlich ein sehr hoher Wartungsaufwand, vermieden. Als besonders vorteilhaft hat sich überraschend ergeben, daß sich unabhängig vom Durchsatz, dann ein gleichmäßig hoher Abscheidewirkungsgrad ergibt, wenn die Abscheideelemente in Strömungsrichtung länger werden, d. h. daß sich der Gaseintrittsraum nur in eine Ebene verjüngt, in einer senkrecht zu dieser stehenden Ebene jedoch erweitert.

Als Abscheideelemente kommen vorzugsweise Strömungsumlenkbleche zur Anwendung, die die Gasströmung in einem Winkel von mindestens 90° zur Richtung der Gashauptströmung umlenken.

Ferner wird vorgeschlagen, daß stromabwärts des verjüngten Endes des Gaseintrittsraums die Auffangkammer über den maximalen Durchmesser des Gehäuses für die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel angeordnet ist. Diese Auffangkammer kann an ihrem unteren Ende mit einem Austritt für die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel versehen sein. Auf diese Weise gelangt ein Teil der abgeschiedenen Partikel unter den Einfluß der Schwerkraft und der Strömung zu dem Austritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird zur weiteren Erhöhung des Abscheidegrades vorgeschlagen, daß der in die Auffangkammer gelangende Teilgasstrom einer zweiten Abscheiderstufe zugeführt wird, die ebenfalls die erfindungsgemäßen Merkmalskombinationen sowie ferner eine nachgeschaltete zweite Auffangkammer mit einem zweiten Austritt für die in der zweiten Abscheiderstufe abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel aufweist. Der in die zweite Abscheiderstufe gelangende Gasstrom sollte in etwa 10% des gesamten, durch den Abscheider hindurchgeführten Gasstromes betragen.

Eine sowohl hinsichtlich der strömungstechnischen Eigenschaften, als auch hinsichtlich der Baukosten besonders günstigen Konstruktion ergibt sich, wenn der Gaseintrittsraum keilförmig mit zwei aufeinander zulaufenden und zwei auseinander laufenden Begrenzungsflächen gestaltet ist, wobei die Abscheideelemente nur entlang den aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen angeordnet sind. Bei einer solchen Bauform des Abscheiders sind die dem Gasstrom aufgezwungenen Strömungsumlenkbleche gering, so daß dieser Abscheider mit relativ geringen Druckverlusten arbeitet.

Die Bauform läßt sich weiter vereinfachen, indem die zwei aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen vertikal angeordnet sind.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß der Abscheider ein rundes, rohrförmiges Gehäuse aufweist, welches durch die symmetrisch darin angeordneten Begrenzungsflächen in den Gaseintrittsraum und einen Gasaustrittsraum unterteilt ist. Hierdurch läßt sich eine insgesamt kompakte Bauform realisieren, die sehr hohe Festigkeit aufweist und damit auch für hohe Drücke und Durchsatzleistungen geeignet ist, wie z. B. Erdgasanlagen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1. in Schnittdarstellung einen Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme;

Fig. 2. den Abscheider gemäß Fig. 1 in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung;

Fig. 3. Darstellung der Serien- und Kaskadenschaltung des Abscheiders.

Der Abscheider verfügt über ein langgestrecktes, liegendes, rundes Gehäuse 1 mit einem Gaseintritt 2 am einen Ende und einem Gasaustritt 3 am anderen Ende. Gaseintritt 2 und Gasaustritt 3 sind jeweils als Stutzen zum Anschluß geeigneter Zu- und Abfuhrkanäle versehen.

An den Gaseintritt 2 schließt sich beim Ausführungsbeispiel eine Vergleichmäßigungszone 4 zur Beruhigung der eintretenden Gasströmung an. Bereits in der Vergleichmäßigungszone 4 werden konzentriert in der Gasströmung auftretende Feststoff- und/oder Flüssigpartikel infolge ihres Eigengewichtes abgeschieden, wobei sich diese am Boden der Vergleichmäßigungszone 4 ansammeln und über einen dort angeordneten Stutzen 5 das Gehäuse 1 verlassen.

An die Vergleichmäßigungszone 4 schließt sich in Strömungsrichtung ein das zu reinigende Gas verteilender Gaseintrittsraum 6 an. Der Gaseintrittsraum 6 setzt sich aus insgesamt vier Begrenzungsflächen 7, 7', 8, 9 zusammen. Die Begrenzungsflächen 7, 7' sind vertikal in dem Gehäuse 1 ausgerichtet und laufen in Richtung der Gashauptströmung aufeinander zu, ohne sich zu berühren. Diese beiden vertikalen Begrenzungsflächen 7, 7' definieren eine sich in Richtung der Gashaupt strömung verjüngende Querschnittsgestalt des Gaseintrittsraumes 6. Diese Querschnittsgestalt ist einem langgestreckten, symmetrischen Keil ohne Spitze angenähert. Nach unten und oben hin wird der Gaseintrittsraum 6 durch zwei auseinander laufende Begrenzungsflächen 8 und 9 begrenzt, die beide ebenfalls die Gestalt eines symmetrischen Keiles ohne Spitze aufweisen.

Die aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen 7, 7' setzen sich jeweils aus einer Vielzahl hintereinander angeordneter Abscheideelemente 10 in Form von Lamellen zusammen. Die in Richtung der Gashauptströmung in den Gaseintrittsraum 6 gelangende Gasströmung durchströmt diesen parallel und wird, da sich der Querschnitt des Gaseintrittsraumes 6 zunehmend verengt, seitlich abgelenkt und hierbei durch die als Umlenkbleche gestalteten Abscheideelemente 10 hindurchgeführt. Die lamellenförmigen Abscheideelemente 10 sind so gestaltet, daß die umgelenkte Strömung anschließend, d. h. außerhalb der Begrenzungs flächen 7, 7' in dem dann anschließenden, zu dem Gasaustritt 3 führenden Gasaustrittsraum, wieder die ursprüngliche Richtung der Gashauptströmung annimmt, so daß sich in Richtung auf den Gasaustritt des Gehäuses wiederum eine Parallelströmung 11 einstellt.

Gaseintrittsraum 6 und Gasaustrittsraum 3 sind also in Verlängerung zueinander auf einer Achse angeordnet, wodurch sich günstige Strömungsverhältnisse ergeben.

Feststoff- und/oder Flüssigpartikel die in dem Gasstrom enthalten sind, können infolge ihrer Trägheit der durch die Verjüngung des Gaseintrittsraumes 6 erzwungenen Strömungsumlenkung nicht folgen. Sie werden vielmehr weiter in Richtung der Gashauptströmung getragen, und gelangen an dem zulaufenden Ende des Gaseintrittsraumes 6 in eine dort angeordnete Auffangkammer 12. Tropfen, die sich durch Feuchtigkeit auf den Lamellen sammeln können, laufen ab über Stutzen 19. Die Auffangkammer 12 erstreckt sich über den maximalen Durchmesser der Vergleichmäßigungszone 4, ist an ihren Seitenflächen sowie der dem auftretenden Gasstrom abgewandten Wand geschlossen, und nur an ihrem unteren Ende offen ausgebildet. Dieses untere Ende der Auffangkammer 12 mündet in einen Sammelraum 13, der an seinem durch das Gehäuse 1 gebildeten Boden mit einem Stutzen 14 versehen ist. Über die Stutzen 14 gelangt ein Großteil der in der voranstehend beschriebenen Abscheiderstufe abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel aus dem Gehäuse heraus. Zusätzliche Hilfsmittel sind hierzu nicht erforderlich, da die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel infolge ihrer Schwerkraft und der Strömung innerhalb der Auffangkammer 12 nach unten in den Sammelraum 13 fallen und von dort in den Stutzen 14 gelangen.

An den Sammelraum 13 schließt sich wiederum ein Gaseintrittsraum 15 an, der jedoch im Vergleich zu dem ersten Gaseintrittsraum 6 klein ausgebildet ist. Der zweite Gaseintrittsraum 15 gehört zu einer zweiten Abscheiderstufe, deren Aufbau und Funktion, bis auf die anderen Größenverhältnisse, der ersten Abscheiderstufe vergleichbar ist. Auch die zweite Abscheiderstufe mündet in einen Sammelraum 16 mit einem darunter angeordneten Stutzen 17 für die in der zweiten Abscheiderstufe angefallenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel. Über eine Öffnung 18 gelangt die restliche Gasströmung in den zum Gasaustritt 3 hin strömenden, gereinigten Hauptgasstrom.

Die Dimensionierung der beiden Abscheiderstufen ist dergestalt, daß ca. 90% des über den Gaseintritt 2 zuströmenden Gases die Begrenzungsflächen 7 durchströmt, während ca. 10% dieses Gasstromes mit den abgeschiedenen Partikeln beladener Teilgasstrom in die Auffangkammer 12 gelangt. Dieser Teilgasstrom mit einem Anteil von ca. 10% des Hauptstroms gelangt dann durch die zweite Abscheiderstufe hindurch.

Da die infolge der Strömungsumlenkung in dem Gaseintrittsraum 6 abgeschiedenen Partikel sich dort nicht anlagern, sondern über die Auffangkammer 12 und den Stutzen 14 aus dem Gehäuse 1 herausgelangen, arbeitet der Abscheider wartungsfrei. Die Abscheidewirkung infolge der Strömungsumlenkung in den Gaseintrittsräumen 6 und 15 ist durch die besondere Geometrie der Gaseintrittsräume weitgehend unabhängig von dem Durchsatz des Abscheiders, so daß dieser über einen weiten Betriebsbereich mit sehr guten Abscheideergebnissen arbeitet.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Gaseintritt

3

Gasaustritt

4

Vergleichmäßigungszone

5

Stutzen

6

Gaseintrittsraum

7

vertikale Begrenzungsfläche

7

'vertikale Begrenzungsfläche

8

horizontale Begrenzungsfläche

9

horizontale Begrenzungsfläche

10

Abscheideelement

11

Parallelströmung

12

Auffangkammer

13

Sammelraum

14

Stutzen

15

zweiter Gaseintrittsraum

16

zweiter Sammelraum

17

Stutzen

18

Öffnung

19

Stutzen

Claims

1. Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladenen Gasströmen, mit einem Gaseintrittsraum (6), einem Gasaustritt (3) für das gereinigte Gas, Abscheideelementen (10) zwischen Gaseintrittsraum (6) und Gasaustritt (3), sowie mit einer Auffangkammer (12) für die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel, bei der sich der Gaseintrittsraum (6) in Richtung der Gashauptströmung in einer Ebene verjüngt, bei der die Abscheideelemente (10) entlang den seitlichen Begrenzungsflächen (7, 7') des Gaseintrittsraums (6) angeordnet sind, bei der die Abscheideelemente (10) Strömungsumlenkbleche sind, die die Gasströmung in einem Winkel von mindestens 90° zur Richtung der Gashauptströmung umlenken und dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsumlenkbleche in Strömungsrichtung gesehen länger werden und somit den Gaseintrittsraum (6) in einer zweiten Ebene erweitern, und daß die Auffangkammer mit einem dazu angeordneten Sammelraum (13) verbunden ist, dank dem der verschmutzte Teilstrom abgeleitet wird.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des verjüngten Endes des Gaseintrittsraums (6) die Auffangkammer (12) für die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel über den maximalen Durchmesser des Gehäuses angeordnet ist.

3. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangkammer (12) an ihrem unteren Ende mit einem Austritt (Stutzen 14) für die abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel versehen ist.

4. Abscheider nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Auffangkammer (12) gelangende Teilgasstrom einer zweiten Abscheiderstufe (15, 16) zugeführt wird, die ebenfalls die in Anspruch 1 angegebenen Merkmalskombinationen sowie ferner eine nach geschaltete zweite Auffangkammer mit einem zweiten Austritt (Stutzen 17) für die in der zweiten Abscheidestufe (15, 16) abgeschiedenen Feststoff- und/oder Flüssigpartikel aufweist.

5. Abscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen (7, 7') vertikal angeordnet sind.

6. Abscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Druckbehälter ist.

7. Abscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine runde, rohrförmige Bauart aufweist.

8. Abscheider nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) speziell für Erdgasbetrieb unter Druck ausgelegt ist.