DE19606647A1

DE19606647A1 - Cyclone assembly for high-temp sepn of solids from gases

Info

Publication number: DE19606647A1
Application number: DE19606647A
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl Ing Funke; Hans H Dipl Ing Kofalck; Peter Dipl Ing Sturm; Eberhard Dr Rer Nat Stolarski
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1995-03-18
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2016-02-24
Also published as: ZA962168B; DE19606647C2

Abstract

A down flow cyclone consists of a top section (1), a cylindrical separator chamber (2), a conical settling chamber (3), a raw gas inlet (4), and a gas outlet pipe (6), all on the same axis. The raw gas inlet (4) is located in the lower half of the cylindrical separator chamber (2). The cylindrical separator chamber (2) ratio height/dia. (H2/D2) is in the range (0.2-1 to 1-1.5) to (2.5 to 1). The gas outlet pipe (6) emerges from the side of the conical settling chamber (3) or concentric through a solids pipe (9). The entrance to the gas outlet pipe (6) is between two notional planes, the lower one of which is beneath the lowest cross-sectional point of the raw gas inlet (8), and is at a distance (B) from the lowest point of the raw gas inlet (8) cross-section equal to twice the cross-sectional dia. D1 of the gas outlet pipe and whose upper plane is at a distance A from the top section (1), and is of the same dia. D1 as the gas outlet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fallstrom-Zyklon bestehend aus gleichachsig angeordnetem Kopfteil, zylindrischem Abscheideraum und konischer Absetzkammer sowie Rohgaseinlauf und Gasauslaßrohr. Bei diesem Zyklon verlassen Gasstrom und Feststoffstrom den Abscheideraum gleichgerichtet nach unten, d. h. fallend.The invention relates to a downflow cyclone from a head part arranged in the same axis, cylindrical Separation room and conical settling chamber as well as raw gas inlet and Gas outlet pipe. With this cyclone gas flow and Solids flow down the separating chamber in the same direction, d. H. falling.

Die Zyklone funktionieren nach dem Gleichgewichtsprinzip, wobei staubhaltiges Gas (Rohgas) mit Drall in einen etwa zylindrischen Abscheideraum strömt, ihn wieder radial nach innen durch die Trennfläche, eine gedachte Verlängerung des Gasauslaßrohrs, verläßt und dann axial durch das Gasauslaßrohr nach außen strömt. Auf die Staubteilchen wirkt dabei eine Zentrifugalkraft, die grobe Teilchen radial nach außen an die Wand schleudert. Der Ausdruck Gas wird hier für jedes Gas sowie für Nebel und Dämpfe gebraucht. Der Ausdruck Staub soll alle Arten von partikelförmigen Verunreinigungen umfassen, die aus dem Rohgas zu entfernen sind. Die Durchströmung des Zyklons ist mit einem Druckverlust verbunden. Ursache ist die Energiedissipation beim Einströmen des Gases in das Gasauslaßrohr, das als Drossel wirkt. Zudem stellen sich neben den Hauptströmungen auch noch Sekundärströmungen ein, die in erster Linie die Trennergebnisse verschlechtern. So kommt es zu einer Kurzschlußströmung entlang des Gasauslaßrohrs, hervorgerufen durch das Zusammenwirken der Quetschströmung hinter dem meist vorhandenen tangentialen Gaseinlauf und der Reibung am Deckel des Zyklons. The cyclones work on the equilibrium principle, whereby dust-containing gas (raw gas) with swirl in an approximately cylindrical Separation chamber flows, again radially inwards through the Separating surface, an imaginary extension of the gas outlet pipe, leaves and then axially out through the gas outlet pipe flows. A centrifugal force acts on the dust particles, throws the coarse particles radially outwards onto the wall. Of the The expression gas is used here for every gas as well as for fog and vapors second hand. The term dust is meant to cover all types of include particulate contaminants from the raw gas are to be removed. The flow through the cyclone is with a Pressure loss connected. The cause is the energy dissipation in Inflow of the gas into the gas outlet pipe, which acts as a throttle works. In addition to the main currents, there are also Secondary flows, which are primarily the separation results worsen. So there is a short circuit flow along of the gas outlet pipe, caused by the interaction of the Squeezing flow behind the mostly existing tangential Gas inlet and the friction on the lid of the cyclone.

Zur Verminderung dieser Kurzschlußströmung wurde vorgeschlagen, den Gaseinlauf vom Deckel wegzuführen oder den Zyklon als Doppel-Zyklon auszubilden. Nachteilig bei diesen Bauarten ist es, daß mit dem Wegrücken des Gaseinlaufs eine Zunahme des Druckverlusts und mit der Ausbildung als Doppel-Zyklon ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand verbunden ist. Als eine weitere konstruktive Maßnahme wurde eine Ausbildung als Durchfluß-Zyklon mit einem inneren Austragsspalt und einer Abschirmplatte oder mit einem Spalttauchrohr, äußerem Austragsspalt und Grenzschicht-Gegenspirale am Boden beschrieben. Diese konstruktiven Maßnahmen sollen ein direktes Eindringen von Staub an der Trennfläche am Deckel in das Reingas verhindern (Paul Schmidt, "Ungewöhnliche Zyklonabscheider", Chemie-Ingenieur-Technik, 62 (1990), S. 536 bis 543). Die oben beschriebenen Formen von Zyklonabscheidern weisen den Nachteil eines hohen Bauteilaufwands und einer erhöhten Verschleißanfälligkeit auf, und sie können bei hohen Betriebstemperaturen nicht mehr sicher eingesetzt werden.To reduce this short circuit flow, it has been proposed lead the gas inlet away from the cover or the cyclone as Train double cyclone. A disadvantage of these designs is it that as the gas inlet moves away, an increase in Loss of pressure and with training as a double cyclone additional design effort is associated. As one Another constructive measure was training as Flow-through cyclone with an internal discharge gap and one Shielding plate or with a submersible tube, external Discharge gap and boundary layer counter spiral on the floor described. These constructive measures are intended to be direct Penetration of dust at the separation surface on the lid into the clean gas prevent (Paul Schmidt, "Unusual Cyclone Separators", Chemical engineering technology, 62 (1990), pp. 536 to 543). The above Forms of cyclone separators described have the disadvantage a high component cost and an increased Susceptibility to wear and tear, and they can at high Operating temperatures can no longer be used safely.

Zur Verbesserung der Ausscheidung feiner Staubteilchen wurde in der DE-PS 8 89 544 vorgeschlagen, bei einem Zyklon mit sich in der Strömungsrichtung der Staubluft konisch erweiterndem Gehäuse konische Einsätze anzuordnen. Der durch ein tangentiales Rohr eintretende Rohgasstrom verläßt den Abscheideraum in gleicher Richtung durch ein gebogenes Gasauslaßrohr.To improve the excretion of fine dust particles, in DE-PS 8 89 544 proposed, with itself in a cyclone the flow direction of the dust air conically expanding housing arrange conical inserts. The one through a tangential tube incoming raw gas flow leaves the deposition chamber in the same Direction through a curved gas outlet pipe.

In der DE-PS 5 98 423 ist ein Zyklon mit tangentialem Gaseinlauf beschrieben, der ein axial in den Abscheideraum hineinragendes Gasauslaßrohr besitzt, das abwärts gerichtet ist. Das Gasauslaßrohr weist an seinem Ende einen Ansatz auf, der flanschartig ist oder einen kleineren Winkel als 90° mit der Rohrwandung bildet.In DE-PS 5 98 423 is a cyclone with a tangential gas inlet described, which protrudes axially into the deposition space Has gas outlet pipe which is directed downwards. The Gas outlet pipe has an extension at its end, the is flange-like or a smaller angle than 90 ° with the Pipe wall forms.

Eine Fliehkraftabscheidergruppe mit einer Vielzahl in gleicher Höhe angeordnet er parallelgeschalteter und axial durchströmter Zyklone ist in der AT-PS 1 87 516 beschrieben. Die Rohgas- Reingas- und Staubräume erstrecken sich jeweils über die gesamte Fliehkraftabscheidergruppe. Die staubabführenden Leitungen liegen achszentral und das Gasauslaßrohr ist gekrümmt.A centrifugal separator group with a large number in the same He arranged in parallel and axially flow Cyclones is described in AT-PS 1 87 516. The raw gas Clean gas and dust spaces each extend over the entire area Centrifugal separator group. The dust-discharging lines are axially central and the gas outlet pipe is curved.

Schließlich ist in der DE-PS 32 25 509 ein mit einem Wirbelschichtreaktor direkt verbundener Zentrifugalabscheider bekannt geworden, der einen tangentialen Gaseinlauf und ein von der Wirbelkammer ausgehendes Gasauslaßrohr aufweist. Das Gasauslaßrohr durchsetzt den Boden der Wirbelkammer von unten, und über eine an der niedrigsten Stelle des Bodens befindlichen Öffnung sowie eine daran anschließende Leitung wird der Feststoff in den Reaktor zurückgeführt.Finally, in DE-PS 32 25 509 with one Fluidized bed reactor directly connected centrifugal separator become known of a tangential gas inlet and one of the outgoing gas outlet pipe has the swirl chamber. The Gas outlet pipe penetrates the bottom of the swirl chamber from below, and one at the lowest point on the ground The opening and a subsequent line will be the Solid returned to the reactor.

Die zuvor dargestellten Zyklone weisen alle den Nachteil auf, daß sich Sekundärströmungen am Eintritt des Rohgases in den Abscheideraum ausbilden können, wodurch Staub radial durch die Trennfläche nach innen transportiert wird und in den Reingasstrom gelangt. So wird der Abscheidegrad, daß bedeutet der Mengenanteil des abgeschiedenen Staubs aus dem Rohgasstrom, verringert.The cyclones shown above all have the disadvantage that secondary flows at the entry of the raw gas into the Separation space can form, causing dust to flow radially through the Partition surface is transported in and into the Clean gas flow arrives. So is the degree of separation that means the proportion of the separated dust from the raw gas stream, decreased.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Abscheidegrad eines Fallstroms-Zyklons zu verbessern. Zudem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fallstrom-Zyklon bereitzustellen, der bei vergleichsweise hohen Betriebstemperaturen eingesetzt werden kann und bei dem der konstruktive Aufwand und damit die Herstellungskosten gering sind.It is the object of the present invention, the degree of separation of a downflow cyclone. It's also the job of the present invention, a downflow cyclone to provide the at comparatively high Operating temperatures can be used and at which the constructive effort and thus the manufacturing costs low are.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rohgaseinlauf in der unteren Hälfte des zylindrischen Abscheideraums angeordnet ist, daß das Höhe/Durchmesser-Verhältnis des zylindrischen Abscheideraums im Bereich zwischen 0,2 zu 1 bis 2,5 zu 1 liegt, daß das in den Zyklon hineinragende Gasauslaßrohr seitlich aus der konischen Absetzkammer oder konzentrisch durch eine Feststoffleitung austritt und daß die Eintrittstelle des Gases in das Gasauslaßrohr zwischen zwei gedachten Ebenen liegt, deren untere unterhalb der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts liegt und einen Abstand gegenüber der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts aufweist, der gleich dem zweifachen Gasauslaßrohr-Durchmesser ist und deren obere einen Abstand A gegenüber dem Kopfteil aufweist, der gleich dem einfachen Gasauslaßrohr-Durchmesser ist.The object on which the invention is based is achieved by that the raw gas inlet in the lower half of the cylindrical Separation room is arranged that the Height / diameter ratio of the cylindrical separation chamber in the Range between 0.2 to 1 to 2.5 to 1 is that in the Cyclone protruding gas outlet pipe from the side of the conical Sedimentation chamber or concentrically through a solid line emerges and that the entry point of the gas into the Gas outlet pipe lies between two imaginary levels, the lower one below the lowest point of the cross section of the Raw gas entry is and a distance from the lowest Point of the cross section of the raw gas inlet has the same is twice the gas outlet pipe diameter and its upper has a distance A from the head part which is equal to that simple gas outlet pipe diameter.

Der Begriff "zylindrischer Abscheideraum" schließt nicht aus, daß in diesem Teil des Zyklons auch schon Staub gesammelt wird; der Begriff "konische Absetzkammer" schließt nicht aus, daß in diesem Teil des Zyklons auch noch Staub abgeschieden wird. Es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäße Zyklon eine deutlich verbesserte Feststoffabscheidung bewirkt. Die Lage des Rohgaseinlaufs in der unteren Hälfte des zylindrischen Abscheideraumes führt dazu, daß sich keine Sekundärströmung am Rohgaseintritt einstellt und so eine Kurzschlußströmung, wodurch Staub in den Reingasstrom gelangen würde, weitestgehend vermieden wird. Der Abscheidegrad des Zyklons ist ferner abhängig von der Reibfläche der konischen Absetzkammer: Je geringer die Konizität (Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten) ist, um so höher wird der Abscheidegrad. Die optimalen Neigungswinkel sind jedoch abhängig von den Eigenschaften des abzuscheidenden Materials. Ein optimaler Neigungswinkel kann mit wenigen, einfachen Versuchen ermittelt werden.The term "cylindrical separation chamber" does not exclude that dust is already being collected in this part of the cyclone; the term "conical settling chamber" does not exclude that in dust is also separated from this part of the cyclone. It it was found that the cyclone according to the invention a significantly improved solids separation. The location of the Raw gas inlet in the lower half of the cylindrical Separation space leads to the fact that there is no secondary flow on Raw gas admission and thus a short circuit flow, whereby Dust would get into the clean gas flow, as far as possible is avoided. The degree of separation of the cyclone is furthermore depending on the friction surface of the conical settling chamber: each lower the conicity (angle of inclination compared to the Perpendicular), the higher the degree of separation. The optimal inclination angles are dependent on the Properties of the material to be deposited. An optimal one Tilt angle can be determined with a few simple attempts will.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Querschnitt des Rohgaseintritts rechteckig ist mit einem Höhe/Breite-Verhältnis im Bereich zwischen 1 zu 1 bis 5 zu 1.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the cross section of the raw gas inlet is rectangular has a height / width ratio in the range between 1 to 1 up to 5 to 1.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Höhe/Durchmesser-Verhältnis des zylindrischen Abscheideraums im Bereich zwischen 1,1 zu 1 bis 1,5 zu 1 liegt. Dies hat den Vorteil, daß die Feststoffabscheidung vergleichsweise hoch ist. According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the height / diameter ratio of the cylindrical separation chamber in the range between 1.1 to 1 to 1.5 to 1. This has the advantage that the Solids separation is comparatively high.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die konische Absetzkammer zweiteilig ausgeführt ist, mit einem oberen, längeren Teil mit einem Neigungswinkel von 2° bis 10° und einem unteren, kürzeren Teil mit einem Neigungswinkel von 10° bis 45°.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the conical settling chamber in two parts is executed with an upper, longer part with a Inclination angle from 2 ° to 10 ° and a lower, shorter part with an inclination angle of 10 ° to 45 °.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Eintrittstelle des Gases in das Gasauslaßrohr zwischen zwei gedachten Ebenen liegt, deren untere unterhalb der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts liegt und einen Abstand gegenüber der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts aufweist, der gleich dem einfachen Gasauslaßrohr-Durchmesser ist und deren obere oberhalb der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts liegt und einen Abstand gegenüber der tiefsten Stelle des Querschnitts des Rohgaseintritts aufweist, der gleich dem einfachen Gasauslaßrohr-Durchmesser ist. Dadurch ist der Druckverlust des Gases im Zyklon relativ gering.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the entry point of the gas into the Gas outlet pipe lies between two imaginary levels, the lower one below the lowest point of the cross section of the Raw gas entry is and a distance from the lowest Point of the cross section of the raw gas inlet has the same is the simple gas outlet pipe diameter and its upper above the lowest point of the cross section of the Raw gas entry is and a distance from the lowest Point of the cross section of the raw gas inlet has the same is the simple gas outlet pipe diameter. This is the Pressure loss of the gas in the cyclone is relatively low.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß in der konischen Absetzkammer ein Abschirmkegel angeordnet ist. Durch den Einbau eines Abschirmkegels wird ein Durchbrechen von Gasblasen aus der Feststoffleitung mit Feststofftransport in den Abscheideraum des Zyklons vermieden. Ein solcher Kegel hat darüber hinaus den Vorteil, daß er das Gasauslaßrohr an der Zyklonwand zusätzlich abstützen kann.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that in the conical settling chamber Shielding cone is arranged. By installing a Shielding cone is a breakthrough of gas bubbles from the Solids line with solids transport in the separation room of the Avoided cyclones. Such a cone also has the Advantage that he also the gas outlet pipe on the cyclone wall can support.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß am Ende der konischen Absetzkammer eine Feststoffleitung angeordnet ist, wodurch der abgeschiedene Staub aus dem Zyklon austritt.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that at the end of the conical settling chamber Solid line is arranged, causing the separated dust exits the cyclone.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Rohgaseintritt in den zylindrischen Abscheideraum durch einen Spiraleinlauf, Schlitzeinlauf, Rohreinlauf, Axialeinlauf oder Wendeleinlauf erfolgt. According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the raw gas entry into the cylindrical Separation room through a spiral inlet, slot inlet, Pipe inlet, axial inlet or helical inlet is carried out.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Kopfteil des Zyklons aus einer ebenen Platte oder einer Kuppel besteht.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the head part of the cyclone be of a flat Plate or a dome.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Gasauslaßrohr gerade ist und mit einem Winkel von 0° bis 15° zwischen Längsachse des Gasauslaßrohrs und Längsachse des Zyklons angeordnet ist. Dies hat den Vorteil einer weiteren Vereinfachung der Konstruktion und einer Kostenersparnis. So ist zum Beispiel eine Mauerung des Gasauslaßrohrs sehr gut möglich.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the gas outlet pipe is straight and with a Angle from 0 ° to 15 ° between the longitudinal axis of the gas outlet pipe and Longitudinal axis of the cyclone is arranged. This has the advantage a further simplification of the construction and one Cost savings. For example, a walling of the Gas outlet pipe very possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Eintrittstelle des Gases in das Gasauslaßrohr in der konischen Absetzkammer angeordnet ist. Dies führt insbesondere bei einem Zyklon mit einem relativ geringen Höhe/Durchmesser-Verhältnis des zylindrischen Abscheideraums zu einem vergleichsweise geringen Druckverlust des Gases im Zyklon bei gleichzeitig relativ hoher Feststoffabscheidung.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the entry point of the gas into the Gas outlet pipe is arranged in the conical settling chamber. This leads especially in a cyclone with a relatively low Height / diameter ratio of the cylindrical separation chamber too a comparatively low pressure loss of the gas in the cyclone with relatively high solids separation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Zyklon zur Reinigung von staubbeladenen Gasen und gasförmigen Stoffen verwendet wird.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the cyclone for cleaning dust-laden Gases and gaseous substances are used.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Zyklon als Rückführzyklon in Anlagen mit einer zirkulierenden Wirbelschicht verwendet wird.According to a further preferred embodiment of the invention it provided that the cyclone as a recycle cyclone in plants with a circulating fluidized bed is used.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen (Fig. 1 und 2) näher erläutert.The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings ( FIGS. 1 and 2).

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Zyklon sowie eine Draufsicht und einen Querschnitt des Eintrittkanals für das Rohgas. Fig. 1 shows a cross section through the cyclone and a plan view and a cross section of the inlet channel for the raw gas.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch verschiedene Ausführungsformen des Zyklons mit unterschiedlichen Kopfteilen sowie unterschiedlicher Ausgestaltung von Gasauslaßrohr und konischer Absetzkammer. Fig. 2 shows a cross section through different embodiments of the cyclone with different head parts and different configurations of gas outlet pipe and conical settling chamber.

In Fig. 1 ist in Abb. 1a ein Querschnitt des Zyklons dargestellt. Der Zyklon besteht aus einem Kopfteil (1), einem zylindrischen Abscheideraum (2) und einer zweiteiligen konischen Absetzkammer mit unterschiedlicher Konizität (Winkel β₁ und β₂) der beiden Teile (3a, 3b). Das staubhaltige Rohgas tritt durch den Einlaufkanal (4) über den Einlauf (5) in den zylindrischen Abscheideraum (2) ein. Das gereinigte Gas fließt über das Gasauslaßrohr (6) mit dem Durchmesser D1 aus dem Abscheideraum (2) ab. Das Gasauslaßrohr (6) ist mit einem Abschirmkegel (7) versehen. Abb. 1b zeigt den rechteckigen Eintrittsquerschnitt (8) des Rohgases mit einem Höhe H1/Breite B1-Verhältnis von 4 zu 1. Abb. 1c zeigt eine Draufsicht auf den rechteckigen Einlaufkanal (4). Der Einlaufkanal (4) kann parallel (gestrichelte Linie) oder mit einer Konizität, daß bedeutet mit einem Winkel α von 0° bis zu 10°, ausgebildet sein. Das Verhältnis der Höhe H2 zum Durchmesser D2 des zylindrischen Abscheideraums (2) beträgt hier 1 zu 1. Die Eintrittstelle in das Gasauslaßrohr ist mit einem Abstand A unterhalb des Kopfteils (1) und mit einem Abstand B unterhalb der tiefsten Stelle des Eintrittsquerschnitts (8) angeordnet. An die Absetzkammer (3a, 3b) schließt sich die Feststoffleitung (9) an.In Fig. 1 a cross section of the cyclone is shown in Fig. 1a. The cyclone consists of a head part ( 1 ), a cylindrical separation chamber ( 2 ) and a two-part conical settling chamber with different conicity (angle β₁ and β₂) of the two parts ( 3 a, 3 b). The dust-containing raw gas enters through the inlet channel (4) via the inlet (5) into the cylindrical separation chamber (2). The cleaned gas flows out of the separation chamber ( 2 ) via the gas outlet pipe ( 6 ) with the diameter D1. The gas outlet pipe ( 6 ) is provided with a shielding cone ( 7 ). Fig. 1b shows the rectangular inlet cross-section ( 8 ) of the raw gas with a height H1 / width B1 ratio of 4 to 1. Fig. 1c shows a plan view of the rectangular inlet channel ( 4 ). The inlet channel ( 4 ) can be formed parallel (dashed line) or with a taper, that means with an angle α of 0 ° to 10 °. The ratio of the height H2 to the diameter D2 of the cylindrical separation chamber ( 2 ) is 1 to 1. The entry point into the gas outlet pipe is at a distance A below the head part ( 1 ) and at a distance B below the lowest point of the inlet cross section ( 8 ) arranged. The solid line ( 9 ) connects to the settling chamber ( 3 a, 3 b).

In Fig. 2 sind verschiedene Ausführungsformen des Kopfteils (1), des Gasauslaßrohrs (6) und der konischen Absetzkammer (3) dargestellt. In Fig. 2a weist der Zyklon eine ebene Platte als Kopfteil (1) auf. Das Gasauslaßrohr (6) reicht bis in die Mitte des Eintrittsquerschnitts für das Rohgas (8) und wird bogenförmig aus der konischen Absetzkammer (3) geführt. In Fig. 2b weist der Zyklon ein kuppelförmiges Kopfteil (1) auf. In Fig. 2c ist das Kopfteil (1) kuppelförmig ausgebildet. Der Eintritt in das Gasauslaßrohr (6) liegt um einen Abstand C oberhalb der tiefsten Stelle des Eintrittsquerschnitts des Rohgases (8). An die konische Absetzkammer (3) schließt sich eine Feststoffleitung (9) an. In Fig. 2d ist das Gasauslaßrohr (6) gerade und wird mit einem Winkel zwischen Längsachse des Gasauslaßrohrs L1 und Längsachse des Zyklons L2 schräg aus der konischen Absetzkammer (3) geführt. Das Gasauslaßrohr (6) ragt nicht bis in den zylindrischen Abscheideraum (2) hinein. Dieser Zyklon weist ein Höhe H2/Durchmesser D2-Verhältnis des zylindrischen Abscheideraums (2) von ca. 0,5 zu 1 auf. Die Eintrittstelle in das Gasauslaßrohr (6) ist mit einem Abstand A unterhalb des Kopfteils (1) und mit einem Abstand B unterhalb der tiefsten Stelle des Eintrittsquerschnitts (8) angeordnet.In Fig. 2 different embodiments of the head part ( 1 ), the gas outlet pipe ( 6 ) and the conical settling chamber ( 3 ) are shown. In Fig. 2a the cyclone has a flat plate as the head part ( 1 ). The gas outlet pipe ( 6 ) extends into the middle of the inlet cross section for the raw gas ( 8 ) and is guided in an arc from the conical settling chamber ( 3 ). In Fig. 2b the cyclone has a dome-shaped head part ( 1 ). In Fig. 2c, the head part ( 1 ) is dome-shaped. The inlet into the gas outlet pipe ( 6 ) is a distance C above the lowest point of the inlet cross section of the raw gas ( 8 ). A solid line ( 9 ) connects to the conical settling chamber ( 3 ). In Fig. 2d the gas outlet pipe ( 6 ) is straight and is guided at an angle between the longitudinal axis of the gas outlet pipe L1 and the longitudinal axis of the cyclone L2 out of the conical settling chamber ( 3 ). The gas outlet pipe ( 6 ) does not protrude into the cylindrical separation space ( 2 ). This cyclone has a height H2 / diameter D2 ratio of the cylindrical separation space ( 2 ) of approximately 0.5 to 1. The entry point into the gas outlet pipe ( 6 ) is arranged at a distance A below the head part ( 1 ) and at a distance B below the lowest point of the inlet cross section ( 8 ).

Es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäße Zyklon eine verbesserte Feststoffabscheidung gegenüber einem konventionellen Zyklon aufweist. Ein weiterer Vorteil im Zusammenhang mit hoch Feststoff-beladenen Gasströmen ist seine durch die Strömungsführung bedingte Unempfindlichkeit gegen "Falschluft". Unter dem Begriff "Falschluft" ist ein Gas- oder Luftstrom zu verstehen, der im Gegenstrom zum ausgetragenen Feststoff durch die Feststoffleitung (9) in den Zyklon strömt. Solche Falschluftströme entstehen insbesondere dann, wenn unterhalb des Zyklons ein Tauchtopf oder eine stationäre Wirbelschicht angeordnet ist. Ein Teil der Luft, die in diesen Apparaten verwendet wird, um den Feststoff zu fluidisieren, entweicht über die Feststoffleitung (9) und kann dort bereits im Zyklon abgeschiedene Partikel mitreißen und wieder in den Abscheideraum (2) zurücktransportieren. Darüberhinaus bewirkt der Falschluftstrom eine Veränderung der Druckverhältnisse im Abscheideraum, die generell zu einer Verschlechterung der Abscheideleistung führen. Versuche mit einem erfindungsgemäßen Zyklon im Vergleich zu einem konventionellen Zyklon haben ergeben, daß die erfindungsgemäße Ausführung bei Falschluftströmen, wie sie üblicherweise in Anlagen mit einer zirkulierenden Wirbelschicht entstehen, erhebliche Vorteile aufweist.It was found that the cyclone according to the invention has an improved solids separation compared to a conventional cyclone. Another advantage in connection with highly solid-laden gas flows is its insensitivity to "false air" due to the flow guidance. The term "false air" is to be understood as a gas or air flow which flows in countercurrent to the discharged solid through the solid line ( 9 ) into the cyclone. Such false air flows occur in particular when a dip pot or a stationary fluidized bed is arranged below the cyclone. Some of the air used in these devices to fluidize the solid escapes through the solid line ( 9 ) and can carry away particles that have already separated in the cyclone and transport them back into the separation chamber ( 2 ). In addition, the false air flow causes a change in the pressure conditions in the separation chamber, which generally lead to a deterioration in the separation performance. Experiments with a cyclone according to the invention compared to a conventional cyclone have shown that the embodiment according to the invention has considerable advantages in the case of false air flows, as are usually produced in systems with a circulating fluidized bed.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Zyklons ist daher sein Einsatz in Anlagen mit einer zirkulierenden Wirbelschicht.A preferred application of the cyclone according to the invention is therefore its use in systems with a circulating Fluidized bed.

Claims

1. downdraft cyclone consisting of coaxially arranged head part ( 1 ), cylindrical separation chamber ( 2 ) and conical settling chamber ( 3 ) as well as raw gas inlet ( 4 ) and gas outlet pipe ( 6 ), characterized in that the raw gas inlet ( 4 ) in the lower half of the cylindrical separator chamber ( 2 ) is arranged so that the height H2 / diameter D2 ratio of the cylindrical separator chamber ( 2 ) is in the range between 0.2 to 1 to 2.5 to 1, that the gas outlet pipe ( 6 ) protruding into the cyclone laterally emerges from the conical settling chamber ( 3 ) or concentrically through a solid line ( 9 ) and that the entry point of the gas into the gas outlet pipe ( 6 ) lies between two imaginary planes, the lower one of which lies below the lowest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ) and one Distance B has the lowest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ), which is equal to twice the gas outlet pipe diameter D1 and the upper one has a distance A from the head part ( 1 ) which is equal to the simple gas outlet pipe diameter D1.

2. Cyclone according to claim 1, characterized in that the cross section of the raw gas inlet ( 8 ) is rectangular with a height H1 / width B1 ratio in the range between 1 to 1 and 5 to 1.

3. Cyclone according to claim 1 or 2, characterized in that the height H2 / diameter D2 ratio of the cylindrical separation chamber ( 2 ) is in the range between 1.1 to 1 to 1.5 to 1.

4. Cyclone according to one of claims 1 to 3, characterized in that the conical settling chamber ( 3 ) is designed in two parts, with an upper, longer part ( 3 a) with an inclination angle β₁ of 2 ° to 10 ° and a lower, shorter Part ( 3 b) with an angle of inclination β₂ of 10 ° to 45 °.

5. Cyclone according to one of claims 1 to 4, characterized in that the entry point of the gas into the gas outlet pipe ( 6 ) lies between two imaginary planes, the lower one below the lowest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ) and a distance (B ) compared to the lowest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ), which is equal to the simple gas outlet pipe diameter D1 and whose upper lies above the lowest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ) and a distance C from the deepest point of the cross section of the raw gas inlet ( 8 ), which is equal to the simple gas outlet pipe diameter D1.

6. Cyclone according to one of claims 1 to 5, characterized in that a shielding cone ( 7 ) is arranged in the conical settling chamber ( 3 ).

7. Cyclone according to one of claims 1 to 6, characterized in that a solid line ( 9 ) is arranged at the end of the conical settling chamber ( 3 ).

8. Cyclone according to one of claims 1 to 7, characterized in that the raw gas entry into the cylindrical separation chamber ( 2 ) by a spiral inlet, slot inlet, tube inlet, axial inlet or helical inlet.

9. Cyclone according to one of claims 1 to 8, characterized in that the head part ( 1 ) consists of a flat plate or a dome.

10. Cyclone according to one of claims 1 to 9, characterized in that the gas outlet pipe ( 6 ) is straight and is arranged at an angle of 0 ° to 15 ° between the longitudinal axis of the gas outlet pipe L1 and the longitudinal axis of the cyclone L2.

11. Cyclone according to one of claims 1 to 10, characterized in that the entry point of the gas in the gas outlet pipe ( 6 ) is arranged in the conical settling chamber ( 3 ).

12. Cyclone according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the cyclone for cleaning dust-laden gases and gaseous substances is used.

13. Cyclone according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the cyclone as a recycle cyclone in plants is used with a circulating fluidized bed.