DE2854140A1

DE2854140A1 - Staubabscheider zur abscheidung auch feiner staeube aus stroemenden gasfoermigen medien

Info

Publication number: DE2854140A1
Application number: DE19782854140
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Dr Pfenninger
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1980-06-26
Also published as: AU5335579A; ZA796528B; FR2442664A1; GB2036607A; GB2036607B; US4285707A; SE7909821L; JPS5575718A; JPS6348565B2; CH633454A5; FR2442664B1; NL7908670A; SE430655B; CA1132919A; AU526418B2

Description

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Staubabscheider zur Abscheidung auch feiner Stäube aus strömenden gasförmigen Medien

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubabscheider zur Abscheidung auch feiner Stäube aus strömenden gasförmigen Medien.

Staubabscheider für gasförmige Medien sind insbesondere da wichtig, wo durch die Erosionswirkung der Staubpartikel eine Zerstörung lebenswichtiger Bauteile auftreten kann, wie z.B. bei kohlenstaubgefeuerten Gasturbinen bei Kohlenvergasungsanlagen, bei Feuerungen mit Fliessbettverbrennung etc.

Beispielsweise können bei kohlengasgefeuerten Gasturbinen bei schlechter Entstaubung die Leitschaufeln der ersten Stufen schon bei nur mehrtägigem Dauerbetrieb durch Erosion zerstört werden.

Aus diesen Gründen und auch im Hinblick auf eine möglichst vollständige Entstaubung von Industrieabgasen, wie sie heutzutage aus Gründen des Umweltschutzes immer dringender gefordert wird, ist es nötig₃ Staubabscheider zu schaffen, mit denen auch der feinste Staub in höherem Masse als bei den bisherigen mechanisch wirkenden Abscheidern entfernt werden kann.

Die heute bekannten Staubabscheider haben den Nachteil, dass ihr Abscheidegrad mit kleiner werdender Korngrösse

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stark sinkt, dass ferner der von ihnen verursachte Druckabfall relativ gross ist und eine grosse Schleppgasmenge zur Abfuhr des Staubes benötigt wird, was bei der Reinigung von Brenngasen einen nicht unbedeutenden Energieverlust bedeutet.

Diese Nächteile sollen mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Staubabscheider vermieden
werden.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 einen erfindungsgemässen Staubabscheider im Aufriss, mit einem Spiralgehäuse als Drallerzeuger,

Pig. 2 den zu Fig. 1 gehörigen Grundriss,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit einem Leitschaufelkranz als Drallerzeuger,

Fig. 4 den zu Fig. 3 gehörigen Grundriss,

Fig. 5 Leitschaufelkranz und Laufrad der Ausführung
nach Fig. 2,

Fig. 6 einen Ausschnitt aus Leit- und Laufschaufelkranz der Ausführung nach Fig. 5 in schematischer Darstellung,

Fig. 7 ein Diagramm, das den Abscheidegrad als Funktion der Schleppgasmenge zeigt, und
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Fig. 8 den Abscheidegrad als Funktion der Drehzahl des Turbinenrades,·

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Spiralgehäuse, in dessen Innerem ein kreiszylindrischer Mantel 2 ein Gehäuse für die Aufnahme zweier Zwischenwände 3 und 4 bildet. Der konische Mantel 5 des Spiralgehäuses 1 begrenzt mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 einen sich in Strömungsrichtung des Gases verjüngenden Ringraum 6. Stromabwärts hinter dem Austrittsquerschnitt dieses Ringraumes befindet sich der Laufschau- felkranz 7 eines frei drehbaren Turbinenrades 8, dessen Welle 9 sich in Lagerungen 10 und 11 in den Zwischenwänden 3 und 4 abstützt. Die untere Lagerung 10 ist ein Querlager, wogegen die obere Lagerung 11 in einer axialverschieblichen Hülse ein Quer- und Längslager enthält. Mittels eines Handrades und einem nicht dargestellten Schraubmechanismus lässt sich diese obere Lagerung mitsamt der Welle 9 axial verschieben, wodurch die Breite eines Spaltes 12 zwischen der Austrittsebene des Ringraumes 6 und der Eintrittsebene des Turbinenrades 8 eingestellt werden kann.

Stromabwärts des Turbinenrades 8 befindet sich ein Röhrstut- _zen 13, der zwecks Einstellung der Breite eines Spaltes 14 zwischen der Austrittsebene des Turbinenrades 8 und der Oberkante des Rohrstutzens 13 axialverschieblich gelagert ist. Als Lagerung hiefür dienen die Gleitstützen 15.

Der Rohrstutzen 13 ist von einem Staubsammler 16 umgeben, der in seinem oberen Teil um das Turbinenrad 8 herum einen Ringkanal 17 bildet, der über die Spalte 12 und 14 mit dem Inneren des Rohrstutzens 13 in Verbindung steht. Die untere Abschlusswand des Staubsammlers 16 bildet eine schiefe Ebene, auf der der abgeschiedene Staub in den Abziehstutzen

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18 rieselt.

Im Spiralgehäuse 1 wird das mit Staub beladene Gas, das bei

19 eintritt, in Drehung versetzt, wodurch die gröberen Staubteilchen ausgeschleudert werden und im Ringraum 6 nach unten wandern und durch den oberen Spalt 12 in den Ringraum 17 des Staubsammlers 16 gelangen. Die feinen Staubteilchen, die erfahrungsgemäss durch den Drall im Ringraum nicht ausgeschleudert werden, gelangen in den Laufschaufelkranz 7 des frei laufenden Turbinenrades 8, das durch den Drall des Gasstromes in Drehung versetzt wird und die Durchbrenndrehzahl annimmt. Hierdurch werden auch die feinsten Staubteilchen durch die gekrümmten Schaufeln des Laufschaufelkranzes 7 ausgeschleudert und mit wenig Schleppgas in den Ringkanal 17 des Staubsammlers 16 abgeführt. Das so gereinigte Gas gelangt über den Rohrstutzen 13 zum Verbraucher.

Wie bereits erwähnt, lassen sich die Breiten der Spalte 12 und 14 durch Einrichtungen zur Axialverschiebung der Welle 9 des Turbinenrades 8 bzw. des RohrStutzens 13 variieren, so dass für jede Grosse des Staubabscheiders und für die jeweilige Staubbeschaffenheit die optimalen Spaltbreiten eingestellt werden können, um den bestmöglichen Abscheidegrad zu erhalten. Bei der Ausführung nach Fig. 3 tritt das zu reinigende Gas achsparallel in einen rotationssymmetrisch ausgebildeten Eintrittsstutzen 20 ein und wird durch einen an dessen Austritt vorgesehenen Leitschaufelkranz 21 in Drehung versetzt. Der Leitschaufelkranz übernimmt bei dieser Ausführung also die Funktion des Spiralgehäuses. Der übrige Aufbau entspricht jenem nach Fig. 1.

Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab Leitschaufelkranz und

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Turbinenrad der Ausführung nach Fig. 3, die Pig. 6 einen Ausschnitt aus der Leit- und Laufbeschaufelung sowie das Geschwindigkeitsdreieck für die Gasströmung. Die Beschaufelung wird man zweckmässig so ausbilden, dass der Austritt aus dem Laufschaufelkranz drallfrei erfolgt, um die Druckverluste möglichst klein zu halten.

Das Diagramm nach Fig. 7 zeigt den Abscheidegrad i^absch in Abhängigkeit von der mit dem abgeschiedenen Staub mitgeführten Schleppgasmenge m_Qfl. Letztere ist in Prozenten des

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Gasdurchsatzes angegeben. Man sieht, dass der Wirkungsgrad der Abscheidung praktisch unabhängig von der Schleppgasmenge ist, so dass der Staub auch mit einer sehr kleinen Schleppgasmenge abgeführt werden kann. Z.B. Erhält man mit einer Schleppgasmenge von 0,3 % einen praktisch gleich guten Abscheidegrad wie bei 14 % Schleppgas.

Aus dem Diagramm der Fig. 8 geht hervor, dass sich der Wirkungsgrad der Abscheidung bedeutend verschlechtert, wenn das Turbinenrad 8 abgebremst wird, d.h., unterhalb der Durchbrenndrehzahl n-,_K läuft. Bei halber Durchbrenndreh-

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zahl beträgt der Abscheidegrad nur noch 85 % und bei einem Viertel der Durchbrenndrehzahl nur mehr 65 %·

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Claims

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BBC Aktiengesellschaft Mü/dh

Brown, Boveri & Cie.
Baden (Schweiz)

Patentansprüche

Staubabscheider zur Abscheidung auch feiner Stäube aus strömenden gasförmiger Medien, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1, 21) zur Erzeugung eines Dralls des Gases im HauptStrömungskanal, durch ein durch diesen Drall antreibbares, freilaufendes, an seinem Umfang beschaufeltes Turbinenrad (8), sowie durch einen dieses Turbinenrad (8) umgebenden Ringkanal (17)j der über Ringspalte (12, 14) vor der Eintrittsebene und hinter der Austrittsebene des Turbinenrades (8) mit einem den HauptStrömungskanal bildenden Rohrstutzen (13) in Verbindung steht.

2. Staubabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Drallerzeugung aus einem Spiralgehäuse (1) besteht.

3· Einrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Drallerzeugung aus einem Leitschaufelkranz (21) besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verstellung der Breite der Ringspalte (12, 14) vor und hinter dem Turbinenrad (8).

5. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verstellung der Ringspaltbreiten (12, 14) aus einer axial verstellbaren Lagerung (11) und aus einem axialverschieblich gelagerten Rohrstutzen (13) besteht.

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ORIGINAL INSPECTED