DE2508647A1 - Particle size analysis of dusts in gases - consisting of two cyclone separators in series followed by filter - Google Patents
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Abstract
Description
"Verfahren zur Korngrößenanalyse von in Gasen dispergierten Stäuben und Einrichtung zur Durchführung desselben" Bei den bisher bekannten Verfahren der gravimetrischen Korngrößenanalyse von Stäuben wird die zu untersuchende, als sogenanntes Haufwerk vorliegende Staubprobe zunächst mit einer Trägerflüssigkeit oder mit einem Trägergas intensiv vermischt und dabei möglichst vollkommen in ihre Einzelpartikeln aufgelöst. Anschließend werden aus diesem Gemisch durch Schwer-oder Fliehkraftwirkung die Partikeln nach Fallgeschwindigkeitsbereichen getrennt wieder ausgefällt und zurückgewogen."Method for the particle size analysis of dusts dispersed in gases and means for carrying out the same "In the previously known methods of gravimetric particle size analysis of dusts is to be examined, as so-called Debris present dust sample first with a carrier liquid or with a Carrier gas is intensively mixed and as completely as possible into its individual particles dissolved. This mixture is then made by the action of gravity or centrifugal force the particles are precipitated again separately according to falling speed ranges and weighed back.
Die Umrechnung von Fallgeschwindigkeiten auf äquivalente Korngrößen erfolgt dann üblicherweise nach dem bekannten Stokes'schen oder Oseen'schen Gesetz.The conversion of falling speeds to equivalent grain sizes then usually takes place according to the well-known Stokes' or Oseen's law.
Diese Analysenverfahren weisen erhebliche Mängel auf. Abgesehen davon, daß ihre Durchführung mehr oder weniger umständlich und zeitraubend ist, bieten sie keine Gewähr dafür, daß einerseits eine wirklich vollkommene Auflösung des Haufwerkes in seine Einzelpartikeln erreicht worden oder aber daß nicht gar umgekehrt dabei eine zusätzliche Zerkleinerung verschiedener Einzelpartikeln, beispielsweise durch gegenseitigen Abrieb, eingetreten ist.These analytical methods have significant shortcomings. Apart from this, that their implementation is more or less cumbersome and time-consuming, offer they do not guarantee that, on the one hand, a really complete dissolution of the heap has been achieved in its individual particles or that not vice versa an additional comminution of various individual particles, for example by mutual abrasion has occurred.
In den meisten Fällen handelt es sich zudem um Staubproben, die durch Abscheidung aus strömenden staubhaltigen Gasen als Haufwerke gewonnen wurden. Es ist dann nicht bekannt, ob und in welcher Weise die Einzelpartikeln des Haufwerkes im ursprünglichen Zustand in den Gasen als Agglomerate und somit als größere Einheiten mitgeführt worden sind. Bei Anwendung der bekannten gravimetrischen Analysenverfahren darf aber gar nicht vorausgesetzt werden, daß eine Wiederauflösung des Haufwerkes in Form dieses ursprünglichen sogenannten lebenden Staubes überhaupt möglich ist.In most cases, these are also dust samples that have passed through Separation from flowing dusty gases as piles were obtained. It it is then not known whether and in what way the individual particles of the heap in the original state in the gases as agglomerates and thus as larger units have been carried. When using the known gravimetric analysis method but it must not be assumed that a re-dissolution of the heap is even possible in the form of this original so-called living dust.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden bzw. erheblich zu vermindern.The purpose of the present invention is to achieve the above Avoid disadvantages or reduce them considerably.
Der Erfindung liegt die Voraussetzung zugrunde, daß der zu untersuchende Staub der Rosin-Rammler-Sperling-Verteilungsfunktion genügt, d. h., daß der Rückstand des Staubes über der Korngröße in dem bekannten RRS-Netz eine gerade Linie ergibt. Die Körnungscharakteristik eines bestimmten Staubes ist damit im RRS-Netz durch den Punkt seines prozentualen Rückstandes über einer beliebigen Korngröße und den Neigungswinkel der durch diesen Punkt verlaufenden Geraden definiert.The invention is based on the prerequisite that the to be examined Dust satisfies the Rosin-Rammler-Sparling distribution function, d. i.e. that the residue of the dust over the grain size in the known RRS network results in a straight line. The grain characteristics of a certain dust are thus through in the RRS network the point of its percentage residue over any grain size and the Defines the angle of inclination of the straight line running through this point.
Die vorstehende Voraussetzung darf über einen weiten Korngrößenbereich erfahrungsgemäß in der Regel als gegeben angenommen werden. Deshalb wird dieses RRS-Netz häufig auch zur Überprüfung bzw. Korrektur der aus Körnungsanalysen erhaltenen Meßwerte herangezogen.The above requirement may be used over a wide range of grain sizes Experience has shown that they can usually be taken as given. Therefore this becomes RRS network often also for checking or correcting the data obtained from grain analyzes Measured values used.
Aus Theorie und Praxis der Zyklon-Entstaubung ist ferner die Existenz einer für jede Zyklonbauart und -größe charakteristischen stetigen Funktion seiner sogenannten Fraktionsabscheidegrade von.der Korngröße des Staubes bekannt. Der Gesamtabscheidegrad eines Zyklons ergibt sich somit aus der Summe der mit den prozentualen Fraktionsanteilen des jeweiligen Staubes multiplizierten zugehörigen Fraktionsabscheidegraden des betreffenden Zyklons.From the theory and practice of cyclone dedusting there is also the existence one for each cyclone type and size characteristic steady Function of its so-called fractional separation efficiency from the grain size of the dust known. The total degree of separation of a cyclone results from the sum of the associated with the percentage fractions of the respective dust multiplied Fractional separation efficiency of the cyclone in question.
Des weiteren ist aber auch bekannt, daß Zyklone bei den meisten Stäuben nahezu denselben Abscheidegrad erreichen würden, wenn sie anstelle ihrer Fraktionsabscheidecharakteristik eine 100 %ige Trenngrenze bei einer charakteristischen Grenzkorngröße aufweisen würden. Dieses sogenannte ~Grenzkorn" kann ebenso wie die Funktion der Fraktionsabscheidegrade von der Korngröße als ein für jede Zyklonbauart und -größe festliegendes charakteristisches Merkmal des betreffenden Zyklons angesehen werden. Zwar handelt es sich dabei nur um einen auch für ein und denselben Zyklon nicht absolut konstanten Näherungswert. Die Abweichungen von diesem Mittelwert sind jedoch meistens so gering, daß sie für die Vorausbestimmung von Gesamtabscheidegraden praktisch vernachlässigt werden können.It is also known, however, that cyclones are responsible for most dusts would achieve almost the same degree of separation if they were used instead of their fractional separation characteristics have a 100% separation limit with a characteristic grain size limit would. This so-called "limit grain" can function just like the fraction separation efficiency on the grain size as a fixed characteristic for each type and size of cyclone Characteristic of the cyclone in question. It is only a question of this around an approximate value that is not absolutely constant even for one and the same cyclone. The deviations from this mean, however, are usually so small that they are for the predetermination of the total separation efficiency can be practically neglected.
Der Gesamtabscheidegrad eines Zyklons kann folglich mit guter Näherung dem prozentualen Rückstand des Rohgasstaubes über der für diesen Zyklon charakteristischen mittleren Grenzkorngröße gleichgesetzt werden. Das heißt mit anderen Worten, der Gesamtabscheidegrad eines Zyklons hängt in überwiegendem Maße von der Lage des Punktes der Rückstandskennlinie des Rohgasstaubes im RRS-Netz über der mittleren Grenzkorngröße ab und in weit untergeordnetem Maße von dem Neigungswinkel der durch diesen Punkt verlaufenden Kennlinie.The total degree of separation of a cyclone can therefore be approximated with a good approximation the percentage residue of the raw gas dust above that characteristic of this cyclone mean limit grain size are equated. In other words, that means the The overall degree of separation of a cyclone depends to a large extent on the location of the point the residue characteristic of the raw gas dust in the RRS network over the mean grain size limit from and to a much lesser extent from the angle of inclination through this point running characteristic.
Wird nun dem betreffenden Zyklon ein zweiter Zyklon in gleicher Bauart und Größe nachgeschaltet, welchem die Aufgabe zufällt, wiederum einen Teil des aus dem ersten Zyklon entwichenen Reingasstaubes abzuscheiden, dann läßt sich über die Berechnung der Fraktionsabscheidegrade leicht die Existenz einer stetigen Funktion der Gesamtabscheidegrade dieses zweiten Zyklons von den Neigungswinkeln der Körnungskennlinien der ursprünglichen Rohgasstäube im RRS-Netz nachweisen.If the cyclone in question is now a second cyclone of the same type and size downstream to which the task falls, in turn part of the off The clean gas dust escaped from the first cyclone can then be removed via the Calculating the fractional separation efficiency easily identifies the existence of a continuous function the total degree of separation of this second cyclone from the angles of inclination of the grain characteristics of the original raw gas dust in the RRS network.
Der prozentuale Gesamtabscheidegrad eines Zyklons mit bekannter Fraktionsabscheidecharakteristik und bekannter Grenzkorngröße entspricht somit in erster Näherung direkt dem Punkt des Rückstandswertes des Rohgasstaubes über dieser Grenzkorngröße im RRS-Netz, und aus dem Gesamtabscheidegrad eines gleichen, diesem Zyklon nachgeschalteten zweiten Zyklons kann der Neigungswinkel der durch diesen Punkt verlaufenden Kennlinie des ursprünglichen Rohgasstaubes abgeleitet werden.The percentage of total separation efficiency of a cyclone with known fraction separation characteristics and the known limit grain size thus corresponds directly to the point in a first approximation the residue value of the raw gas dust above this limit grain size in the RRS network, and from the total degree of separation of an identical second downstream cyclone Cyclones can determine the angle of inclination of the characteristic curve of the original raw gas dust.
Auf die vorbeschriebene Weise lassen sich grundsätzlich aus den beiden Gesamtabscheidegraden von zwei gleichen hintereinandergeschalteten Zyklonen mit bekannten Fraktionsabscheidegraden und Grenzkorngrößen die Körnungskennlinien lebende" Stäube aus ihrer Reaktion in diesen Zyklonen indirekt ermitteln, ohne daß direkte, möglicherweise schwerwiegende Eingriffe, wie z. B. ihre Sammlung als Haufwerke und anschließend künstliche Wiederauflösung erforderlich sind.In the above-described way, the two can basically be derived Total degrees of separation of two identical cyclones connected in series with known fractional degrees of separation and limit grain sizes the grain characteristics living " Determine dusts from their reaction in these cyclones indirectly, without direct, possibly serious interventions, such as B. their collection as heaps and then artificial re-dissolution are required.
Zweckmäßig berechnet man dazu zunächst aus den als bekannt vorausgesetzten Fraktions- bzw. Stufenentstaubungsgraden eines gegebenen Zyklons für ein Bündel von im RRS-Netz durch einen beliebigen aber gleichen Rückstandswert über der mittleren Grenzkorngröße verlaufenden Geraden mit verschiedenen Neigungswinkeln die zugehörigen Gesamtabscheidegrade des ersten und zweiten Zyklons. Dieselbe Rechnung führt man anschließend für ähnliche Bündel mit je verschiedenen Rückstandswerten über der mittleren Grenzkorngröße durch.For this purpose, one expediently first calculates from what is assumed to be known Fractional or stage dedusting degrees of a given cyclone for a bundle from in the RRS network by any but the same residue value above the mean Limit grain size running straight lines with different angles of inclination the associated Total degrees of separation of the first and second cyclone. Same calculation one then leads for similar bundles with different residue values each above the mean grain size limit.
Aus den Ergebnissen dieser allerdings umfangreichen, aber nur einmal erforderlichen Rechnungen lassen sich nach entsprechender Umwandlung sowohl in einem Koordinatensystem mit dem Gesamtabscheidegrad des ersten Zyklons wie auch in einem solchen mit dem prozentualen Rückstand über der mittleren Grenzkorngröße als Ordinate und dem Neigungswinkel der Körnungskennlinie im RRS-Netz als Abszisse, Scharen kontinuierlich verlaufender Kurven mit den jeweiligen Gesamtabscheidegraden des zweiten Zyklons als Parameter aufzeichnen.From the results of this, however, extensive, but only once necessary invoices can be converted into a Coordinate system with the total degree of separation of the first cyclone as well as in one those with the percentage residue above the mean grain size limit as the ordinate and the angle of inclination of the grain size curve in the RRS network as abscissa, families continuously running curves with the respective total degrees of separation of the second cyclone record as parameters.
Die meist nur geringfügigen Differenzen zwischen den beiden Kurvenscharen einmal mit dem Gesamtabscheidegrad des ersten Zyklons und zum anderen mit seinem mittleren Grenzkornwert als Ordinate ergeben sich aus der Abweichung der Gesamtabscheidegrade des ersten Zyklons von dem prozentualen Rückstand des Rohgasstaubes über seiner mittleren Grenzkorngröße.The mostly only minor differences between the two families of curves on the one hand with the total degree of separation of the first cyclone and on the other hand with his mean limit grain value as the ordinate result from the deviation of the total separation efficiency of the first cyclone from the percentage residue of the raw gas dust above its mean grain size limit.
Schaltet man nun beispielsweise bei einer üblichen Meßanordnung zur Ermittlung des Staubgehaltes strömender Gase durch Teilstromabsaugung dem Feinfilter, beispielsweise einem Papier-oder Keramikfilter, zwei Zyklone gleicher Bauart und -größe, für welche in der vorbeschriebenen Weise die beiden Kurvenschar-Diagramme berechnet wurden, in Reihe vor, so kann bei Durchführung der Staubgehaltsmessung in einem Zuge gleichzeitig über die Gesamtabscheidegrade dieser beiden Zyklone die Rückstandskennlinie des betreffenden lebenden Staubes aus den zugehörigen Diagrammen wie folgt abgelesen werden: Der Schnittpunkt des Gesamtabscheidegrades des ersten Zyklons mit der dem Abscheidegrad des zweiten Zyklons zugehörigen Parameterkurve ergibt in dem ersten Diagramm den Neigungswinkel der Körnungskennlinie des Staubes im RRS-Netz, und der Schnittpunkt dieses Neigungswinkels mit der gleichen Parameterkurve im zweiten Diagramm ergibt den prozentualen Rückstand des Staubes über der mittleren Grenzkorngröße.If you now switch to a conventional measuring arrangement, for example Determination of the dust content of flowing gases by partial flow suction of the fine filter, for example a paper or ceramic filter, two cyclones of the same type and -size, for which the two family of curves diagrams in the manner described above have been calculated in series, then when carrying out the dust content measurement at the same time over the total degrees of separation of these two cyclones in one go Residue characteristic of the living dust in question from the associated diagrams can be read off as follows: The intersection of the total degree of separation of the first Cyclone with the degree of separation associated with the second cyclone Parameter curve in the first diagram gives the angle of inclination of the particle size characteristic curve of the dust in the RRS network, and the intersection of this angle of inclination with the same parameter curve in the second diagram gives the percentage residue of the dust above the middle one Limit grain size.
Durch die Anwendung beider Diagramme ist zugleich die Abweichung des tatsächlichen Gesamtabscheidegrades des ersten Zyklons von dem prozentualen Rückstand des Rohgasstaubes über der mittleren Grenzkorngröße eliminiert.By using both diagrams, the deviation of the actual total degree of separation of the first cyclone from the percentage residue of the raw gas dust above the mean grain size limit is eliminated.
Ohne hier auf nähere Einzelheiten einzugehen, sei nur erwähnt, daß bei Zutreffen der Voraussetzung eines geradlinigen Verlaufes der Rückstandskennlinie des Staubes im RRS-Netz durch die Gesamtabscheidegrade der beiden hintereinandergeschalteten Zyklone aufgrund ihrer Fraktionsabscheidegrade zugleich die Gesamtabscheidegrade dritter und weiterer nachgeschalteter Zyklone gleicher Bauart und Größe analytisch gegeben sind und daß aus der Größe evtl. praktisch gemessener Abweichungen von diesen analytischen Werten Aussagen über die Abweichung der Rückstandskennlinie des Staubes im RRS-Netz von der als geradlinig vorausgesetzen Form abgeleitet werden können.Without going into further details here, it should only be mentioned that if the requirement of a straight course of the residue characteristic is met of the dust in the RRS network through the total separation efficiency of the two series-connected Cyclones because of their fractional separation efficiency at the same time the total separation efficiency third and further downstream cyclones of the same type and size analytically are given and that, due to the size, possibly practically measured deviations from these analytical values statements about the deviation of the residue characteristic of the dust in the RRS network can be derived from the form assumed to be straight.
Abschließend sei noch vermerkt, daß die Fraktionsabscheidegrade der verwendeten Meßzyklone natürlich nicht mittels der eingangs erwähnten bekannten Verfahren zur Korngrößenanalyse durch künstliche Auflösung der aus Haufwerken, beispielsweise des aufgegebenen und abgeschiedenen Staubes entnommenen Proben ermittelt werden dürfen, sondern daß sie aus der wahren Korngrößenverteilung des im austretenden und/oder eintretenden Gas dispergierten lebenden Staubes festgestellt werden müssen. Eine solche Ermittlung der wahren Fraktionsabscheidegrade eines Zyklons ist beispielsweise labortechnisch durch stufenweise Aussichtung einzelner Fraktionsbereiche aus einem Haufwerk und ihre Beimischung einschließlich der Sichterluft zu der von dem Zyklon angesaugten Luft möglich.Finally it should be noted that the fraction separation efficiency of the Measuring cyclones used, of course, not by means of the known ones mentioned at the beginning Method for grain size analysis by artificial dissolution of the heaps, for example of the applied and separated dust samples can be determined allowed, but that they are based on the true grain size distribution of the emerging and / or entering gas dispersed living dust must be detected. Such a determination of the true fractional separation efficiency of a cyclone is for example laboratory technology through step-by-step viewing of individual fraction areas from one Debris and its admixture including the classifier air to that from the cyclone sucked in air possible.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE4313238A1 (en) * | 1993-04-22 | 1994-10-27 | Bayer Ag | Method and apparatus for fractionating measurement of aerosols |
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1975
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Cited By (2)
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| DE4313238A1 (en) * | 1993-04-22 | 1994-10-27 | Bayer Ag | Method and apparatus for fractionating measurement of aerosols |
| DE4313238C2 (en) * | 1993-04-22 | 1998-05-07 | Bayer Ag | Process and apparatus for the fractional measurement of aerosols |
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