DE10135535A1 - Tropfenabscheider - Google Patents

Abstract

Es wird ein Tropfenabscheider zur Verfügung gestellt, der im Volllast- und Teillastbereich eine optimale Abscheideleistung erbringt, ein geringes Bauvolumen, eine kompakte Bauweise und ein geringes Gewicht aufweist sowie vollkommen verschleißfrei arbeitet, was dadurch erreicht wird, dass im Gehäuse ein von einer Zweiphasen-Strömung durchströmbarer Agglomerator (3; 13) und ein erster Einlauf (21) in einen Kondensatorablaufstutzen (4) angeordnet ist, sowie ein Axialzyklon (5) mit einer inneren Gehäusewandung als Zyklonwand (8) und einem zweiten Einlauf (22) in den Kondensatorablaufstutzen (4) und dass ein Reingasauslass als Tauchrohr (14) ausgebildet ist, welches sich von oben durch die äußere Gehäusewandung (16; 17) bis in den Axialzyklon (5) erstreckt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Tropfenabscheider gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Gegenüber bekannten Tropfenabscheidern soll ein Tropfenabscheider zur Verfügung gestellt werden, der im Volllast- und Teillastbereich eine optimale Abscheideleistung erbringt, der ein geringes Bauvolumen, eine kompakte Bauweise und ein geringes Gewicht aufweist sowie vollkommen verschleißfrei arbeitet.
• Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches.
• Dadurch, dass im Gehäuse eine eindeutige Trennung von der ersten und zweiten Trennstufe, nämlich dem Agglomerator und dem Axialzyklon stattfindet, lässt sich jede der beiden Trennstufen optimal auslegen. Da beide Trennstufen jeweils einen eigenen Kondensatablauf besitzen, wird die Leistung des Tropfenabscheiders weiter verbessert. Der nur geringe Druckverlust im Zyklon trägt weiterhin zu einer Effizienzsteigerung der Vorrichtung bei.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
• Im Axialzyklon, der mit Leitblechen zur Strömungsführung sowie Leitschaufeln zur Erzeugung einer intensiven Drallströmung versehen ist, erfolgt die Hauptabscheidung des Kondensats direkt in den zweiten Einlauf des Kondensatablaufstutzens. Die Zyklonwand bildet gleichzeitig die innere Begrenzung für die durch den Agglomerator hindurch geführte Strömung, welcher selber als Drahtfilter ausgebildet ist.
• Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfinderischen Tropfenabscheiders weist einen Einlaufstutzen für eine Zweiphasen-Strömung, insbesondere aus Luft und Wasser auf, der im unteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist und in einen Ringraum mündet, in dem der Agglomerator angeordnet ist. Das Rohgas verteilt sich in dem Ringspalt und durchströmt diesen von unten nach oben. Die Zweiphasen-Strömung im Agglomerator ist hier vorzugsweise auf die vier- bis fünffache Flutgeschwindigkeit ausgelegt. An den einzelnen Drähten des gefluteten Agglomerators bilden sich Flüssigkeitsfilme, wobei im Rohgas enthaltene Kondensattröpfchen von 1 bis 10 µm von den einzelnen Rinnsalen aufgenommen werden. Durch das Agglomerieren entstehen nach dem Drahtfilter Tröpfchen von 50 bis 150 µm Größe. Entstehendes Kondensat kann an der Behälterwand ablaufen und gelangt so unmittelbar in den ersten Einlauf des Kondensatablaufstutzens.
• Vom oberen Ende des Ringraumes tritt das Rohgas in den Axialzyklon ein und verteilt sich gleichmäßig in der oberen zylindrischen Kammer. Von dort wird es über Leitschaufeln in eine intensive Drallströmung versetzt, durch welche die Kondensattröpfchen an die Zyklonwand geschleudert und so vom Gasstrom getrennt werden. Das Kondensat kann nun durch das starke Gefälle der Zyklonwand abfließen und verlässt den Zyklon durch den zweiten Einlauf in den Kondensatablaufstutzen. Das in starke Turbulenzen versetzte Gas verlässt den Zyklon über ein oberhalb angeordnetes Tauchrohr als Reingas. Der oberhalb des Kondensatorablaufstutzens am Austritt des Zyklons angeordnete Abixkegel und die Leitbleche unterhalb der Leitschaufeln sorgen für eine stabile Gasströmung im Zyklon.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung weist einen Einlaufstutzen auf, der im oberen Bereich des Gehäuses angeordnet ist und zwar oberhalb einer Haube über dem Agglomerator und dem Axialzyklon, wobei das Rohgas in einen freien Ringraum mündet und innerhalb des Ringraumes zunächst nach unten und anschließend nach dem radialen Eintritt in den Agglomerator eine weitere Umlenkung nach oben erfährt, sodass sich bei dieser Umlenkung bereits größere Tröpfchen aus dem Gasstrom absetzen und über den ersten Einlauf des Kondensatablaufstutzens abgeführt werden können. Die Zweiphasen-Strömung im Agglomerator ist hier auf die drei- bis fünffache Flutgeschwindigkeit ausgelegt, wobei durch das Agglomerieren Tröpfchengrößen von etwa 80 µm entstehen. Entstehendes Kondensat kann an der Zyklonwand oder im Ringraum entgegen der Abgasströmung ablaufen.
• Diese Maßnahme hat gegenüber der erstgenannten Ausgestaltung der Erfindung den weiteren Vorteil, dass dem Zyklon größere Tröpfchen zur Abscheidung angeboten werden.
• Durch die 180 Grad Umlenkung des Zwei-Phasengemisches beim Einlauf in den Abscheider, wird eine Vorabscheidung erreicht, wobei größere Tröpfchen entstehen, die direkt abgeführt werden können.
• Bei einer 90 Grad Umlenkung ist dieser Vorabscheidungseffekt zwar geringer, es reduziert sich jedoch auch der Druckverlust.
• Nachfolgend sind die beiden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine erste Version eines Tropfenabscheiders im Schnitt und
• Fig. 2 eine zweite Version eines Tropfenabscheiders im Schnitt.
• Die Tropfenabscheider besitzen äußere Gehäusewandungen 16; 17, die im wesentlichen kegelstumpfförmig mit einem sehr spitzen Kegelwinkel ausgebildet sind. Die erste Ausführungsform weist einen im unteren Bereich der äußeren Gehäusewandungen 16 angeordneten Einlaufstutzen 1 für das Rohgas auf, welcher sich in einen Ringraum 2 zwischen äußerer Gehäusewandung 16 und Zyklonwand 9 erstreckt, in dem ein als Drahtfilter ausgebildeter Agglomerator 3 angeordnet ist. Das Rohgas durchströmt diesen Ringraum 2 von unten nach oben, wobei im unteren Bereich für große Topfen oder sich bildende Flüssigkeitsfilme ein erster Einlauf 21 in den Kondensatablaufstutzen 4 des Tropfenabscheiders angeordnet ist. Das oben aus dem Agglomerator 3 austretende Gas wird dort durch die deckelförmig ausgebildete Gehäusewandung 16 nach innen und unten in den Axialzyklon 5 umgeleitet, wo es von Leitblechen 7; 8 geführt und von Leitschaufeln 6 mit einem intensiven Drall beaufschlagt wird, der dazu führt, dass Kondensattröpfchen an die Zyklonwand 9 geschleudert werden und von dort durch den zweiten Einlauf 22 in den Kondensatablaufstutzen 4 vom Gasstrom abgetrennt werden. Zur Stabilisierung der Strömung ist im unteren Bereich des Axialzyklons 5 ein Abixkegel 10 angeordnet. Das Reingas wird anschließend durch ein sich von oben in das Gehäuse erstreckende Tauchrohr 14 aus dem Tropfenabscheider herausgeführt.
• Eine zweite Ausführungsform weist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein äußere Gehäusewandung 17 auf, an die im oberen Bereich ein Einlaufstutzen 11 angeschlossen ist, der in einen freien Ringraum 12 führt, der sich beabstandet um einen Agglomerator 13 herum nach unten erstreckt, wobei der Agglomerator 13 im oberen Bereich mit einer Haube 15 versehen ist, um der Strömung des Rohgases eine Bewegungsumkehr aufzuprägen, die ein erstes Abscheiden von größeren Tröpfchen erzwingt. Der äußere Ringraum 12 ist mit einem ersten Einlauf 21 in den Kondensatorablaufstutzen 4 ausgestattet. Nach Austritt des Rohgases aus dem oberen Bereich des Agglomerators 13 wird dieses von der Haube 15 nach innen und unten in den Axialzyklon 5 umgeleitet. Der weitere Aufbau dieser zweiten Variante entspricht dem der ersten Variante des Tropfenabscheiders.

Claims (7)

1. Tropfenabscheider aus einem Gehäuse mit einer äußeren Gehäusewandung, einem Einlaufstutzen, einem nach unten gerichteten Kondensatablaufstutzen und einem nach oben gerichteten Reingasauslass, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein von einer Zweiphasen-Strömung durchströmbarer Agglomerator (3; 13) und ein erster Einlauf (21) in den Kondensatorablaufstutzen (4) angeordnet ist, sowie ein Axialzyklon (5) mit einä inneren Gehäusewandung als Zyklonwand (9) und einem zweiten Einlauf (22) in den Kondensatorablaufstutzen (4) sowie als Reingasauslass ein Tauchrohr (14), welches sich von oben durch die äußere Gehäusewandung (16; 17) bis in den Axialzyklon (5) erstreckt.

2. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Axialzyklon (5) Leitbleche (7; 8) zur Strömungsführung sowie Leitschaufeln (6) zur Erzeugung einer intensiven Drallströmung angeordnet sind.

3. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Gehäusewandung (16; 17) des Gehäuses die Form eines Kegelstumpfes eines spitzen Kegels aufweist, der Axialzyklon (5) eine ebensolche Form geringeren Durchmessers besitzt und zentrisch innerhalb des Agglomerators (3; 13) im Gehäuse angeordnet ist.

4. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Agglomerator (3; 13) aus einem Drahtfilter besteht.

5. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten Einlaufs (22) in den Kondensatablaufstutzen (4), am Fuß des Axialzyklons (5) zur Stabilisierung der Zweiphasen-Strömung ein Abixkegel (10) angeordnet ist.

6. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufstutzen (1) im unteren Bereich eines Gehäuses angeordnet ist und in einen Ringraum (2) mündet, in dem der Agglomerator (3) angeordnet ist und der oben geöffnet ist, wo die Zweiphasen-Strömung von der äußeren Gehäusewandung (16) nach innen und unten in den Axialzyklon (5) umleitbar ist.

7. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufstutzen (11) im oberen Bereich eines Gehäuses in der Wandung (17) oberhalb einer Haube (15) über einem Teil des Agglomerators (13) und dem Axialzyklon (5) angeordnet ist und in einen freien Ringraum (12) mündet, der radiale Öffnungen zum Eintritt der Zweiphasen-Strömung in den Agglomerator (13) aufweist, der nach oben geöffnet ist, wobei die Zweiphasen- Strömung von der Innenseite der Haube (15) nach innen und unten in den Axialzyklon (5) umleitbar ist.