DE1262921B - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Feststoff- oder Fluessigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld.
• In der Aufbereitungstechnik sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in Fliehkraftfeldern bekannt. Dabei tritt vielfach auch das Problem der Ausscheidung der Teilchen aus dem Fliehkraftfeld auf, denn diese Ausscheidung der Teilchen stellt ein eigenes Problem dar: Sie ist meistens recht unbefriedigend, besonders dann, wenn es sich um die Ausscheidung von Teilchen aus dem Fliehkraftfeld eines Zyklons handelt, denn bei der Zyklonströmung handelt es sich um eine dreidimensionale Wirbelsenke. Es ist bekannt, daß Zyklone einen sogenannten Fraktionsentstaubungsgrad haben, d. h. daß der Abscheidungsgrad zu den feineren Teilchen hin progressiv schlechter wird. Als Ursache hierfür wurden Sekundärströmungen ermittelt, wie dies in F i g. 1 schematisch dargestellt ist.
• Bei der Umlenkung der Durchflußströmung treten Zentrifugalkräfte auf, die von der Umgebung aufgenommen werden müssen. Von der Durchflußströmung (durchgehende Pfeillinien) wird die Sekundärströmung (gestrichelte Pfeillinie) angetrieben. Die Sekundärströmung wirbelt bereits an die Wandung ausgeschleuderte Teilchen wieder auf, so daß diese von den äußeren Strömungsfäden der Durchflußströmung erfaßt und zum Teil wieder mitgeführt werden. Logischerweise sind die feineren Teilchen von dieser Wiederaufwirbelung am ehesten betroffen. Damit erklärt sich die zu den feineren Teilchen hin progressiv verminderte Abscheideleistung und der Fraktionsentstaubungsgrad der Zyklone.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zu finden, durch welche diese Nachteile der Zyklone oder nach ähnlichem Prinzip arbeitender. Vorrichtungen beseitigt werden.
• Die Lösung der Aufgabe ist eine von einer Durchflußströmung erzeugte, im wesentlichen zweidimensionale Wirbelsenke, die an ihrem Umfang von einer stationären Strömung umgeben ist, die ihrerseits durch die übertragung von Schubspannungskräften von der Durchflußströmung angetrieben wird, dabei im gleichen Drehsinn mit der Wirbelsenke rotiert, wobei die Teilchen aus der Durchflußströmung in die umgebende stationäre Strömung ausgeschleudert werden, an deren Peripherie gelangen und im unteren Teil aus der Strömung entfernt werden.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung F i g. 2 bis 4 an einer beispielhaften Ausführung näher erläutert.
• F i g. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Danachbesteht dieVorrichtung aus einem im wesentlichen flachzylindrischen Gehäuse mit der radialen Begrenzungswand 1 und den zwei kreisscheibenförnügen seitlichen Begrenzungswänden 2, der Zufuhröffnung 3 für das Strömungsmittel, einem kurzen radialen Leitblech 4, der zentralen Auslaßöffnung 5 für das Strömungsmittel, dem Aüslaß 6 für die abgeschiedenen Beimengungen und einer Schleuse 7. Zur radialen Begrenzung der Strömung am Auslaß 6 können Leitbleche S vorgesehen werden.
• Bei der in F i g. 2 im Schnitt gezeigten Vorrichtung tritt das Strömungsmittel mit den darin enthaltenen Beimengungen bei 3 in die Vorrichtung ein, durchströmt diese in Spiralbahnen 9 und verläßt die Vorrichtung durch den zentralen Auslaß 5. Das den Einlaß 3 radial begrenzende Leitblech 4 verhindert, daß die Durchflußströmung sich über den Radius R hinaus ausbreitet. Infolge der auftretenden Fliehkräfte werden die Beimengungen aus der Durchflußströmung in die sie umgebende und mit ihr im gleichen Drehsinn rotierende stationäre Strömung 10 ausgeschleudert. Da von der stationären Strömung her keinerlei Schleppkräfte in Richtung des zentralen Auslasses 5 für. die Durchflußströmung wirken, haben die in die stationäre Strömung ausgeschleuderten Teilchen keine Möglichkeit, wieder in die Durchflußströmung zurückgewirbelt zu werden, wie dies bei der in F i g. 1 gezeigten Strömung in einem Zyklon der Fall ist. Unter dem Einfluß der in der stationären Strömung wirkenden Fliehkräfte- gelangen die Teilchen an die periphere Begrenzungswand 1 und von dort in den Auslaß 6. Durch die Schleuse 7 werden die Teilchen aus der Vorrichtung ausgetragen.
• Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 verwandt. Die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist erweitert um die am Umfang angeordneten Ringkammern 11 und 12. Diese Ringkammern sind vorgesehen, um den Absetzvorgang der Teilchen und ihre Entfernung aus den rotierenden Medien zu erleichtern. Damit die Teilchen aus der rotierenden stationären Strömung entfernt werden- können und in den Auslaß 6 gelängen, ist es notwendig, ihre Geschwindigkeit in Umfangsrichtung zu- vermindern. Dazu ist es erforderlich, sie in Bereiche geringer Umfangsgeschwindigkeiten zu schaffen. Bei geringen Gutkonzentrationen ist die Grenzschicht an der Peripherie hierfür geeignet. Bei sehr großen Mengen an abzuscheidenden Teilchen könnte aber die Stärke der Grenzschicht nicht ausreichen, um alle Teilchen aufzunehmen, so -daß allmählich eine starke Teilchenanreicherung in der stationären Strömung erfolgen könnte. Um das zu verhindern, ist vorgesehen, die Teilchen durch schmale Ringschlitze 13, 14 in die Ringkammern 11, 12 auszuschleudern. Die Ringschlitze werden begrenzt von kegeligen Blechen 15, 16 und von einem im Querschnitt dreieckigen Ring 17. Da -durch die engen Schlitze 13, 14 nur sehr wenig Strömungsenergie auf das Medium in den beiden Ringkammern 11 und 12 übertragen wird, ist die Rotation darin verhältnismäßig gering, so daß die Teilchen abgebremst werden und daher leichter aus der Strömung ausfallen in den Auslaß 6.
• Um besonders günstige Energieumsätze zu erzielen, ist es vorteilhaft, die mit Drall den zentralen Auslaß 5 verlassende Strömung unmittelbar dem Laufrad eines Exhaustors zuzuführen. F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Exhaustoren 19 und 21, die je an einem der zentralen Auslässe 5 unmittelbar angeflanscht sind. Die Exhaustorlaufräder 20 und 22 können eine gemeinsame Antriebswelle haben, so daß nur ein Antriebsmotor 24 erforderlich ist. Diese Ausführung gestattet eine kompakte und besonders wirtschaftliche Bauweise einer Abscheidevorrichtung nach der Erfindung.
• DieErfindung zeigt auch dieLösung für die zweckmäßige und einfache Ausführung einer wirksamen Naßentstaubungseinrichtung auf. Dazu wird in wenigstens einer der seitlichen Begrenzungswände 2 wenigstens eine Öffnung 18 für die Eindüsung einer Benetzungsflüssigkeit vorgesehen, wobei sich die Anzahl der Öffnungen 18 nach der gewünschten Dichte der Benetzung in der rotierenden Strömung richtet. Die Vorrichtung funktioniert im wesentlichen so, wie dies vorher bereits beschrieben ist. Die eingedüsten Flüssigkeitsteilchen bewegen sich unter dem Einfluß der Fliehkraft an die Peripherie der Strömungsfeldes, wobei sie die von der Durchflußströmung mitgeführten Teilchen benetzen, einfangen und mitreißen. Das trifft speziell auch für die sehr kleinen Teilchen zu, die unter dem Einfluß der Schleppkräfte der Durchflußströmung zunächst von dieser in Richtung des zentralen Auslasses 5 mitgeführt werden. Die Flüssigkeitsteilchen bilden mit den Feststoffteilchen größere »Agglomerate«, so daß die Fliehkräfte gegenüber den Schleppkräften überwiegen und so auch die allerfeinsten Beimengungen an die periphere Begrenzungswand 1 ausgeschleudert werden können.
• Bei einer nicht gezeichneten Ausführungsform kann die Benetzungsflüssigkeit auch durch in die Kammer hineinragende Rohre zugeführt werden. Mehrere Schlitze oder Düsen in den Rohren bewirken dann eine gleichmäßige Verteilung der Benetzungsflüssigkeit quer zur Strömung. Das führt zwar zu einer geringen örtlichen Störung der Strömung, die aber in diesem Bereich nicht mehr wichtig ist.
• Um zu verhindern, daß durch Kriechströmungen entlang der beiden seitlichen Begrenzungswände 2 Teile der Benetzungsflüssigkeit zum zentralen Auslaß 5 gelangen, kann zwischen diesem und der am nächsten gelegenen Zufuhröffnung für das Benet zungsmittel eine Abschälkante vorgesehen werden. Der an der Abschälkante entlangkriechende Flüssigkeitsfilm wird von der Strömung wieder aufgewirbelt und unter dem Einfluß der Fliehkraft an die radiale Begrenzungswand ausgeschleudert.

Claims (11)

1. Patentansprüche: 1, Verfahren zur Behandlung von Feststoffteilchen oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld, gekennzeichnet durch eine von einer Durchflußströmung erzeugte Wirbelsenke, die an ihrem Umfang von einem stationären Strömungsmedium umgeben .ist, welches durch die übertragung von Schubspannungskräften von der Durchflußströmung angetrieben wird und im gleichen Drehsinn mit der Wirbelsenke rotiert.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine flachzylindrische Kammer mit wenigstens einem zentralen Auslaß (5) für das Strömungsmittel und wenigstens einer in der Seitenwand angeordneten Einlaßöffnung (3) für das Strömungsmittel, wobei sich die Kammer als radiale Erweiterung über den äußeren Radius (R) der Einlaßöffnung (3) hinaus erstreckt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen am Umfang der erweiterten Kammer angeordneten Ringraum (1s./12) zur Aufnahme der ausgeschleuderten Teilchen, der durch Schlitze (13,14) mit der erweiterten Kammer in offener Verbindung steht.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch eine die Einlaßöffnung (3) radial zur erweiterten Kammer begrenzende Leitwand (4).
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch zwei Einlaßöffnungen (3), die in den seitlichen Begrenzungswänden (2) einander gegenüberliegend angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Einlaßöffnung (3), gegen die Strömungsrichtung gesehen, abnimmt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Auslaßöffnung (5) in unmittelbarer und direkter offener Verbindung mit der Ansaugöffnung eines Exhaustors (19) steht. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Exhaustoren (19, 21) vorgesehen sind, deren Ansaugöffnungen direkt mit symmetrischen Auslaßöffnungen (5) des Abscheiders in Verbindung stehen.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (20, 22) der Exhaustoren (19, 21) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (23) artgeordnet sind.
10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine in der seitlichen Begrenzungswand zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung angeordnete Öffnung für die Einführung von Reaktionsmedien.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen hintereinandergeschaltet sind, von denen eine als Trockenabscheider und die nachgeschaltete als Naßabscheider eingerichtet ist.