SE535953C2 - Anordning för att avskilja partiklar ur ett flöde - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en anordning för avskiljning av partiklar från ett fluidurn, i huvudsak frånen gas. En cyklon, med en nedre konisk del, har bl. a bristande separeringsfórrnåga för finapartiklar, eftersom huvudvirvelns vändpunkt varierar med flödet och avskiljningen dessutomstörs av turbulens i den hopträngda vändzonen. Genom att använda cykloner med en cirkulär virvelreflektor (4) med omgivande passager (5)till en undertill monterad partikelkammare (3) vänder virveln kontrollerat på samma ställeoberoende av flödet och partikelavskiljníngen sker i lä på behörigt avstånd frånhöghastighetszonen, ovanför virvelreflektoms (4) centrum och det nu från partiklar renadeflödet lämnar anordningen genom en utloppskanal (7). Genom uppfinningens sätt attarrangera utloppskanalens (7) läge i förhållande till virvelreflektom (4), kan en högsepareringseffektivitet uppnås. Uppfimiingen är lämplig att tillämpa for rening av rökgas och insamling av finfördelat material i pulverforrn.

Description

25 30 35 535 953 Detaljbeskrívning av uppfinningen Föreliggande uppfinning är i grunden en kombination av en traditionell cyklon respektive en konlös axiell cyklon, med tillägg av den aktuella uppfinningen och utgörs därvid av ett större cyklonrör, som har inlopp och utlopp i samma ände och vars inlopp är kopplad till en trycksatt gaskälla, eller försedd med ett blåsande organ, t.ex en fläkt, alternativt ett sugande organ kopplat till utloppet, vilken förflyttar tex gas in i cyklonröret mot en statisk virvelbildare, uppbyggd kring ett centralt utloppsrör, vilken sätter gas och partiklar i skruvforrnade banor mot en virvelreflektor i rörets andra ände. Virvelbildaren består av fler skruvformade kanaler uppbyggda av ledskenor. Virvelbildaren ges en optimal längd och dess ledskenor optimal ingångs- respektive utgångsvinkel för bästa separeringsskärpa och minsta tryckfall. Flödeshastigheten och strömningsriktningen styrs av ledskenomas antal och deras höjd och vinkel mot centrumaxeln och därmed partiklamas uppehållstid innan de når ingången till en partikelkammare, belägen bakom en central virvelreflektor omgiven av öppningar. Om cyklonen skall användas vid varierande flöden, tex ett lägre, kan strömningsarean i Virvelbildaren minskas genom tex en uppblâsbar central vägg.

Separeringseffektiviteten är proportionell mot tangentialhastigheten i kvadrat dividerat med cyklonrörets innerradie, eller snarare partiklarnas aktuella radieposition. Dock ökar tryckfallet också med denna kvot och det slutliga parametervalet blir en kompromiss. Ett övergripande mål är att strömningen genom anordningen skall vara så turbulensfri som möjligt, förutom den nyttiga cyklonvirveln. En kort virvelbildare säkerställer en i stort sett laminär strömning och att partiklarna får rätt vinkel och en lagom lång uppehållstid i cyklonen, så att de hinner falla ut mot väggens gränsskikt innan de når höjdläget för utloppskanalens nedre ända , varvid risken att de sugs in i utloppskanalen minimeras.

När gasvirveln når virvelreflektom, vänder den snabbt tillbaka mot det centrala utloppskanalen genom virvelbildarens centrum och vidare ut ur cyklonen. Det relativt stora avståndet mellan de utseparerade partiklarna i gränsskiktet längs cyklonrörets insida och platsen för den snabba vändningen av luftvirveln i cyklonens centrum, antas bidra till den förvånansvärt effektiva utsepareringen av partiklama. Troligen är förklaringen mer invecklad än så. För att nå de verkligt höga separeringseffektivitetema har en omfattande parameterstudie pekat ut att avståndet mellan utloppskanalens nedre kant och virvelreflektom är synnerligen viktigt. Om utloppskanalens längd ökas successivt, så stiger effektiviteten till 10 15 20 25 30 535 953 en maximal nivå, för att sedan snabbt falla. Bäst effektivitet nås vanligtvis då avståndet mellan utloppskanalens inloppsände och virvelreflektom är ca en fjärdedel av avståndet mellan cyklonens inlopp och virvelreflektom.

Lösningen med en virvelreflektor gör att virveln nere i partikelkamrnaren är svag, vilket motverkar återflöde av partiklar uppåt i systemet. Dock har det visat sig att de allra minsta partiklarna har förmåga att stiga uppåt ändå. Genom att leda ut virveln i partikelkarnrnaren mot dess vägg och blockera den uppåtgående partikelströmmen med en cirkulär plåt under virvelreflektom, erhålls en dramatisk minskning av små partiklar i cyklonens utlopp.

En utföringsfonn av uppfinningen utgörs av ett cylindriskt cyklonrör l, som är sammankopplat vid 2 med en partikelkarnmare 3. Vid sammankopplingen 2 sitter en virvelreflektor 4 som utgörs av en rund skiva och är centrerad så det bildas en eller fler runtgående springor 5 för fångade partiklars passage till en partikelkamrnare 3. Under virvelreflektom finns en rotationssymetrisk avledarplåt 12 monterad, vilken hindrar de minsta partiklarna att återströmma uppåt genom de runtomgående springoma 5. I cyklonrörets 1 övre del sitter en virvelbildare 6 och dess ytterradie är samma som cyklonrörets 1 innerradie. En utloppskanal 7 är genomgående virvelbildaren 6 , vars strömningskanaler, in mot centrumaxeln kan avgränsas av utloppskanalen 7, eller av ytterligare en centriskt placerad rotationssymetrisk vägg, i syfte att minska strömningsarean. Det större cyklonröret l sträcker sig en bit ovanför virvelbildaren 6 där ett eller flera inloppsrör 8 är kopplade.

Virvelbildaren 6 tvingar gasen med partiklar att rotera med den vinkel mot cyklonens centrumaxel som virvelbildaren 6 har i sin slutpunkt. Eftersom partiklamas densitet är högre än gasens, så ansamlas de på cyklonrörets l inneryta, pga centrifugalkraften, i sin bana ner mot virvelreflektom 4. Gasen fortsätter virvla ner till virvelreflektom 4 där den tvingas vända, dels av det faktiska stoppet och dels av att den enda vägen ut är genom utloppskanalen 7.

Virvelreflektorn 4 är, som nämnts ovan, en cirkulär platta som har en eller flera runtgående springor 5 mellan dess ytterdiarneter och det stora cyklonrörets 1 innerdiameter. Vid virvelreflektorn 4 tvingas gasen mot centrum av cyklonröret 1, från alla håll, och bildar därmed en stagnationspunkt 9. För att ta sig förbi och över stagnationspurrkten 9 ökar gasens hastighet i riktning mot utloppskanalen 7. Det relativt stora avståndet mellan de utseparerade partiklama i gränsskiktet längs cyklonrörets l insida och fenomenet vid stagnationspunkten 9, där gasen plötsligt accelererar i motsatt riktning, gör att partiklarna mycket effektivt fångas i partikelkamrnaren 3. Också det förhållandet att avståndet mellan utloppskanalens 7 nedre 10 15 20 25 30 35 535 953 ände och virvelbildaren 6 görs tillräckligt långt för att de minsta partiklama skall hinna fångas i gränsskiktet före att de når nämnda ände, bidrar också i hög grad till en god effektivitet.

Virvelbildaren 6 kan antingen ha en fast rotationsvinkel eller en stegrande, dvs. att startvinkeln är mindre tangentiell än slutvinkeln. Slutvinkeln på virvelbildaren 6 bestämmer hur många varv partikelflödet går innan det når partikelkammaren 3. Virvelbildaren 6 är ihålig, från centrum till samma ytterdiaineter som utloppskanalen 7, sett ovanifrån.

Virvelbildaren 6 består tex av 2 st ledskenor 10 som vrider sig minstl 80 grader vardera, sett ovanifiån, eller 3 st ledskenor som vrider sig minst 120 grader vardera, eller 4 st ledskenor osv. Strömningsarean mellan alla ledskenor 10, samt flödet bestämmer momentanhastigheten som gasen och partiklarna får, när de precis lämnat virvelbildaren 6. För att reglera och öka hastigheten finns möjlighet att minska flödesarean mellan ledskenoma 10, genom att införa en extra centriskt placerad ínnervägg llmellan utloppskanalen 7 och cyklonröret l, vilket möjliggör mindre flödesarea och därmed högre flödeshastighet, samtidigt som partiklarna får kortare väg att falla ut mot cyklonröret (1) , viket sammanlagt ger en bättre separationseffektivitet.

Virvelreflektorn 4 fungerar som en studsmatta för gasströmmen då den väljer att söka sig mot centrum av cyklonröret 1 istället för att tränga ner i de runtomgående springoma 5.

Lösningen med en virvelreflektor 4 gör att virveln nere i partikelkamrnaren 3 är svag, vilket motverkar återflöde av partiklar uppåt i systemet. Dock har det visat sig att de allra minsta partiklarna har förmåga att stiga uppåt ändå. Genom att leda ut virveln i partikelkammaren 3 mot dess vägg och blockera den uppåtgående partikelströmmen med en cirkulär plåt 12 under virvelreflektom 4, erhålls en dramatisk minskning av små partiklar i utloppskanalen 7.

Det är även möjligt att arrangera ett axiellt inlopp 15 ovanför virvelbildaren 6 och då även förse densamma med en konisk strörnningsledare 18, för att undvika turbulens.

Claims (5)

10 15 20 25 30 535 953 PATENTKRAV

1. En anordning för avskiljning av partiklar från ett gasflöde, med en cylindrisk del i form av ett cyklonrör (1), med ett eller flera inlopp (8, 15) och en central utloppskanal (7), som börjar vid en nedre ända (16) och slutar över respektive inlopp (8, 15), varvid det i cyklonröret (I) sitter en virvelbildare (6), i vilken utloppskanalen (7) är genomgående, och i botten av anordningen finns en virvelreflektor (4), centralt placerad, som har en eller flera öppningar (5) i periferin för att släppa igenom utseparerade partiklar ner till en partikelkammare (3), kännetecknad av att avståndet mellan utloppskanalens (7) nedre ända (16) och virvelreflektom (4) är 10 - 50 % av avståndet från en punkt (14, 17) vid altemativa inlopp (8, 15) och virvelreflektorns (4) plan.

2. En anordning enligt krav 1, kännetecknad av att virvelreflektom (4) är försedd med en cirkulär flödesledare (12), monterad på virvelreflektoms undersida, pekande nedåt och sträckande sig utåt ett stycke under och förbi öppningama (5) för att blockera tillbakaflödet uppåt från partikelkammaren (3).

3. En anordning i enlighet med något av ovanstående krav, kännetecknad av att virvelbildaren (6) är utrustad med en inre cylindrisk vägg (1 1) skild från utloppskanalen (7).

4. En anordning enligt krav 3, kännetecknad av att den inre väggen (11) vidgar sig mot större radie mot dess nedre del så att flödeshastigheten ut ur virvelbildaren (6) är högre än 20 rn/s.

5. En anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att virvelbildaren (6) är placerad i övre delen av cyklonröret (1).