DE911013C

DE911013C - Wet multiple centrifugal dust separator and method for operating such

Info

Publication number: DE911013C
Application number: DEM12839A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Leo Dietrich
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-02-05
Filing date: 1952-02-06
Publication date: 1954-05-10

Description

Gegenstand der Erfindung bildet ein naßbetriebener Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheider zur Reinigung von Industriegasen, insbesondere Gicht-, Rost- und Elektroofenabgasen, mit axialem oder tangentialem Rohgaseintritt und axialem oder tangentialem Reingasaustritt aus dem im Abscheiderrohr konzentrisch angeordneten Reingasrohr und mit Anordnung eines Drallerzeugers im Abscheiderrohr sowohl bei Gleich- oder GegenstromführungThe invention relates to a wet-operated multiple centrifugal dust separator for cleaning of industrial gases, in particular furnace, grate and electric furnace exhaust gases, with axial or tangential raw gas inlet and axial or tangential clean gas outlet from the in the separator pipe concentrically arranged clean gas pipe and with arrangement of a swirl generator in the separator pipe both with cocurrent or countercurrent flow

ίο der Gase, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen.ίο the gases, as well as a method of operating one such.

Nach der Erfindung wird das Neue und Fortschrittliche bei Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheidem insbesondere bei der Zusammenfassung mehrerer Zyklone zu Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheidern darin gesehen, daß der Rohgaseintritt der Abscheiderrohre zu einer Zerstäubungs- oder Expansionsdüse bekannter Konstruktion (Venturirohr, Lavaldüse) ausgebildet ist, so daß bei entsprechend enger Gestaltung des Diüsenhalses (engster Querschnitt) und bei Aufwendung entsprechend höherer Druckdifferenzen die Rohgase in der Düse eine Geschwindigkeit von etwa 50 bis 100 m/s und bis über Schallgeschwindigkeit durch Verwendung von Dampf erreichen und dadurch in an sich bekannter as Weise bereits vorher dem Gas zugeleitete Flüssigkeitströpfchen oder erst in diesen HaJs zugeleitete Flüssigkeit feinst zerstäubt werden, was eine Benetzung der feinsten Schwebeteilchen (beispielsweise bis unter 5 Mikron) in neuartiger Weise mit sich bringt.According to the invention, the new and advanced in multiple centrifugal dust collectors especially when combining several cyclones to form multiple centrifugal dust collectors seen in the fact that the raw gas inlet of the separator tubes to an atomizing or expansion nozzle known construction (Venturi tube, Laval nozzle) is formed, so that in accordance with narrow design of the nozzle neck (narrowest cross-section) and correspondingly higher when used Pressure differences the raw gases in the nozzle have a speed of about 50 to 100 m / s and up via the speed of sound through the use of steam and thus in a known as Liquid droplets which have already been supplied to the gas beforehand or which have only been supplied in this area Liquid can be finely atomized, which means that the finest suspended particles (for example down to below 5 microns) in a novel way.

Während man also bisher bei den sogenannten Venturiwäschern die Gesamtmasse der zu entstaubenden Rohgase zusammen mit einer Flüssigkeitszufuhr in einem Venturirohr zur Vermischung brachte, wird nach der Erfindung dieser Zerstäubungs- und Ver-While the so-called Venturi scrubbers have so far used the total mass of the dust to be dedusted Raw gases mixed together with a liquid supply in a venturi tube is after the invention of this atomization and

mischungsvorgang in eine Vielzahl kleiner Düsen verlegt, die unmittelbar das Eintrittsstück des Abscheiderrohres jedes einzelnen Zyklons bilden.mixing process in a large number of small nozzles, which are directly the inlet piece of the separator pipe of every single cyclone.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die besonders mit Rücksicht auf die gegebenenfalls anschließende elektrische Gasreinigung erwünschte Verdunstungskühlung der heißen Rohgase unmittelbar am Gaseintrittsteil in den Fliehkraft-Staubabscheider verlegt, indem unmittelbar über ίο dem Eintritt der einzelnen Abscheiderrohre eine Flüssigkeitszufuhr für das Kühlwasser angeordnet und dabei so viel Kühlwasser im Rohgasraum aufgegeben wird, daß nach Verdunstung desselben noch ein Überschuß übrigbleibt, der ausreicht, um die im Abscheiderrohr hinter dem Drallerzeuger sich abscheidenden Stäube als D'ünnschlamm abführen zu können. Die Kühlwirkung des vorgebauten Verdunstungskühlers kann schließlich an einem weiteren Merkmal der Erfindung noch durch ao die Ausbildung der Abscheiderrohre als Kühlrohre unterstützt werden, so daß auch hierdurch am Ende der Abscheiderrohre eine erhöhte Wasserheauf schlagung durch. Kondensation eintritt.According to a further feature of the invention, the particularly with regard to the, if necessary subsequent electrical gas cleaning desired evaporative cooling of the hot raw gases Relocated directly to the gas inlet part in the centrifugal dust separator by directly over ίο the inlet of the individual separator tubes Arranged liquid supply for the cooling water and thereby given up as much cooling water in the raw gas space becomes that after evaporation of the same still remains an excess which is sufficient to remove the dusts separated in the separator pipe behind the swirl generator as thin sludge to be able to. The cooling effect of the built-in evaporative cooler can finally take off Another feature of the invention by ao the design of the separator tubes as cooling tubes be supported, so that this also increases the amount of water at the end of the separator tubes by. Condensation occurs.

An Hand der Zeichnung sei der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel und in Anwendung auf die Gichtgasreinigung des näheren erläutert.With reference to the drawing, the subject matter of the invention in an exemplary embodiment and in use explained in more detail on the furnace gas cleaning.

Abb. ι zeigt im senkrechten Schnitt zwei verschiedene Anordnungen bzw. Ausbildungen der Abscheiderrohrenden am Rohgaseintritt in Form einer Zerstäuberdüse; Fig. Ι shows in vertical section two different arrangements or designs of the separator tube ends at the raw gas inlet in the form of an atomizer nozzle ;

Abb. 2 zeigt im gleichen Schnitt zwei weitere Ausführungsformen in der Anordnung von Zerstäuberdüsen in einem Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheider nach der Erfindung;Fig. 2 shows in the same section two further embodiments with the arrangement of atomizer nozzles in a multiple centrifugal dust collector according to the invention;

Abb. 3 ist ein Querschnitt durch den unteren Teil des Abscheiderrohres nach der Linie A-B der Abb. 2, undFig. 3 is a cross section through the lower part of the separator tube along the line AB of Fig. 2, and

Abb. 4 stellt schematisch die Einschaltung eines Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheiders nach der Erfindung in den Weg der bekannten Reinigung von Gichtgasen dar, mit einem Ausführungsbeispiel für die Behandlung des umlaufenden Spülwassers aus dem zusammengebauten. Verdunstungskühler und Multizyklon.Fig. 4 shows schematically the connection of a multiple centrifugal dust collector according to the invention in the way of the known purification of furnace gases, with an embodiment for the treatment of the circulating rinse water from the assembled. Evaporative cooler and Multicyclone.

In den Abb. 1, 2 und 3 ist das bekannte Abscheiderrohr mit c und das darin konzentrisch angeordnete Reingasrohr mit d bezeichnet. Die gegebenenfalls heißen Rohgase (beispielsweise mit 400° C) treten bei α in die einzelnen Abscheiderrohre ein und gelangen nach der Ausführungsform der Abb. 1 über die durch den Leitkörper Z₁ gebildete ringförmige Düse / auf dem bekannten Drallerzeuger e und im Gegenstrom wieder zurück durch das Reingasrohr d nach Gleichrichtung durch den bekannten Gleichrichterflügeld_x (vgl. Abb. 3), dessen Länge vorteilhaft mindestens in an sich bekannter Weise das Dreifache des Durchmessers des Reingasrohres beträgt, in den Raumö über dem Rohgaseintritt α des Multizyklons. Nach der Erfindung sind Flüssigkeitszuführungen, beispielsweise Zerstäuberdüsen, mit der Kühlwasserzuleitung ^₁ über dem Rohgaseintrittsende der Abscheiderrohre bzw. längs den Reingasrohrend (Abb. 1) angeordnet, so daß der von den Reingasrohren durchsetzte Rohgaseintrittsraum als Verdunstungskühler wirkt. Zur Unterstützung der Kühlwirkung können die Abscheiderrohre c von außen mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt sein, also für sich wieder in einem geschlossenen Kühlergehäuse angeordnet werden, wenn man nicht den mit M bezeichneten Mantel um diesen Teil des Multizyklons ganz wegläßt, um eine Luftkühlung der Abscheiderrohre zu bewirken.In Figs. 1, 2 and 3, the known separator pipe is denoted by c and the clean gas pipe arranged concentrically therein is denoted by d. The possibly hot raw gases (for example at 400 ° C) enter the individual separator tubes at α and, according to the embodiment of Fig. 1, pass through the _{annular nozzle formed by the guide body Z 1} / on the known swirl generator e and back through in countercurrent the clean gas pipe d after rectification by the known rectifier _{blade d x} (see Fig. 3), the length of which is advantageously at least three times the diameter of the clean gas pipe in a manner known per se, in the Raumö above the raw gas inlet α of the multicyclone. According to the invention, liquid feeds, for example atomizer nozzles, are arranged with the cooling water supply line ^ ₁ above the raw gas inlet end of the separator tubes or along the clean gas tubes d (Fig. 1), so that the raw gas inlet space penetrated by the clean gas tubes acts as an evaporative cooler. To support the cooling effect, the separator tubes c can be exposed to a cooling liquid from the outside, i.e. they can be arranged in a closed cooler housing if one does not completely omit the jacket labeled M around this part of the multicyclone in order to effect air cooling of the separator tubes .

Die unterschiedlichen beispielsweisen Ausführungsformen! der die Ringdüsen bildenden Leitkörper /_x in Abb. 1 ist darin zu sehen, daß im linken Abscheiderrohr ausschließlich der Leitkörper um · das Remgasrohr d angeordnet ist, also das Abscheiderrohr c von oben bis unten zylindrisch ist, während es in der rechten Darstellung des Abscheiderrohres an der Stelle h (Abb. 1 und 2) eingeschnürt ist, wo· unter Umständen eine zusätzliche Eindüsung von Kühl- und Spülflüssigkeit gegebenenfalls auch von Dampf (Lavaldüse) erfolgen kann. Das in den konischen Enden C₁ (Abb. 1) sich ansammelnde, stark verdünnte Schlammwasser setzt sich klärend im darunter angeordneten Sumpf C₂ ab, um gegebenenfalls nach weiterer Klärung und Kühlung in den Verdunstungskreislauf über die Leitung ο·_χ zurückgegeben zu werden. The different exemplary embodiments! The guide body / _x forming the ring nozzles in Fig. 1 can be seen in the fact that in the left separator tube only the guide body is arranged around the Remgas tube d, i.e. the separator tube c is cylindrical from top to bottom, while in the right illustration it is the separator tube is constricted at point h (Figs. 1 and 2), where under certain circumstances an additional injection of cooling and rinsing liquid, if necessary also of steam (Laval nozzle), can take place. The heavily diluted sludge water that collects in the conical ends C ₁ (Fig. 1) settles clarifying in the sump C ₂ arranged underneath, in order, if necessary, after further clarification and cooling, to be returned to _{the evaporation circuit via the line ο · χ.}

Bei den beiden beispielsweisen Ausführungsformen nach Abb. 2 wird die ringförmige Düse / in der linken Darstellung des Abscheiderrohres durch einen Leitkörper/₂ gebildet, auf dem gegebenenfalls der bekannte Drallerzeuger £ lösbar angeordnet sein kann. Bei der hier dargestellten Gleichstromführung von Roh- und Reingas werden die Reingase durch das Remgasrohr d in den gemeinsamen Gassammeiraum b nach unten geführt und der Schlamm aus den Abscheiderrohren e im ιαο Sumpf C₂ mit dem Abfuhrrohr C₃ gesammelt.In the two exemplary embodiments according to Fig. 2, the annular nozzle / in the left-hand illustration of the separator tube is _{formed by a guide body / 2} on which the known swirl generator can be detachably arranged. In the direct current flow of raw and clean gas shown here, the clean gases are guided down through the Remgas pipe d into the common gas collection space b and the sludge from the separator pipes e is collected in the ιαο sump C ₂ with the discharge pipe C ₃ .

Nach der Darstellung im rechten Teil der Abb. 2 ist an Stelle einer ringförmigen eine einzige Düse/ mit Diffusor/₃ und einem entsprechend im Diffusor/₃ eingesetzten Leitkörper/4 über dem Schaufelkranz iß angeordnet. Gleichrichterorgane da, die zwischen Schaufelfcnanz e und Reingasrohr d auf eine gewisse Länge unterbrochen sind, sorgen auch hier nicht nur für eine Gleichrichtung des Gasstromes beim Eintritt in die Reingasrohre d, sondern unterstützen wesentlich die Abscheidung der verstäubten Flüssigkeit, die bei h durch einen Ringkanal auch zugeleitet werden kann.According to the illustration in the right part of Fig. 2, a single nozzle / with diffuser / ₃ and a guide body / 4 correspondingly inserted in diffuser / _{3 is arranged above the blade ring instead of an annular one.} Rectifier organs there are between Schaufelfcnanz e and clean gas pipe d to a certain length interrupted care, not just d here for a rectification of the gas stream entering the clean gas pipes, but also support significantly the deposition of verstäubten liquid at h by an annular channel can be forwarded.

Die Verwendung des beschriebenen Fliehkraft-Staubabscheiders sei an Hand der Abb. 4 in Anwendung auf die Gichtgasreinigung des näheren beschrieben. Die bei χ in den Staubsack/ mit der Staubableitung I eintretenden Gichtgase werden zweckmäßig zunächst noch in einem nachgeschalteten Trockenzyklon k von weiterem Grob staub gereinigt, bevor sie derart vorgereinigt in den Mehrfach-Fliehkraft-Staubabscheider η nach der Erfindung eintreten. Der vorgeschaltete Trockenoder Multizyklon kann bereits als indirekter Kühler durch Wasserkühlung der Abscheiderrohre (wie beschrieben) eingerichtet sein, die dann entsprechendThe use of the centrifugal dust separator described is described in more detail with reference to Fig. 4 in application to the furnace gas cleaning. The top gases entering the dust bag / with the dust discharge line I at χ are expediently cleaned of further coarse dust in a downstream drying cyclone k before they enter the multiple centrifugal dust separator η according to the invention. The upstream dry or multi-cyclone can already be set up as an indirect cooler by water cooling the separator pipes (as described), which then accordingly

der notwendigen Kühlfläche eine große Länge besitzen. Um eine Reinigung des Abscheiders η ohne Betriebsunterbrechung durchführen zu können, empfiehlt sich die Anordnung eines Zwillingspaares. Durch Eindosen von Kühlwasser werden die mit beispielsweise etwa 150⁰ C in den nachgeschalteten Abscheider ι« eintretenden vorgereinigten Gichtgase gekühlt und aufgesättigt. Die hier sich abscheidenden Gemengeteile (Flüssigkeit und Staub) gelangen über die Leitung q vorteilhaft in einen Spiralsichter r, Hydrozyklon, Zentrifuge od. dgl., wo in bekannter Weise die Klärung und Scheidung in Dünn- und Dickschlammtrübe erfolgt, die durch die Leitungen 5 und t abgeführt werden, wogegen das geklärte Wasser durch die Leitung u, gegebenenfalls unter Zufuhr von Frischwasser bei w durch die Pumpe ν und die Steigleitung ρ in den Kreislauf der Kühl- und Waschflüssigkeit zurückgeführt wird. Die derart gekühlten und in vielen Fällen bis auf Maschinenreinheit entstaubten Gichtgase gelangen über die Leitung ο alsdann zur weiteren Verwendungsstelle, nötigenfalls bei Feinstreinigung in die bekannte elektrische Gasreinigung.the necessary cooling surface have a great length. In order to be able to carry out a cleaning of the separator η without interrupting the operation, the arrangement of a pair of twins is recommended. By single dose of the cooling water entering with, for example, about 150 ⁰ C in the downstream separator ι "pre-purified stack gases are cooled and reconcentrated. The parts of the mixture (liquid and dust) that are separated out here pass through line q advantageously into a spiral sifter r, hydrocyclone, centrifuge or the like, where, in a known manner, the clarification and separation into thin and thick sludge sludge is carried out, which is carried out through lines 5 and t are discharged, whereas the clarified water is fed back through the line u, optionally with fresh water supplied at w through the pump ν and the riser ρ into the circuit of the cooling and washing liquid. The furnace gases cooled in this way and, in many cases, dedusted to the point of being machine-clean, then reach the other point of use via the line ο, if necessary in the known electrical gas cleaning system for ultra-fine cleaning.

Der beschriebene düsenbewehrte Multizyklon in Kombination mit einem vorgeschalteten Verdunstungskühler und der Ausbildung der Abscheiderrohre zugleich als Kühlrohre eines indirekten Gaskühlers kann je nach der Eigenart der abzuscheidenden Stäube bei jeder gewünschten Temperatur und bei jedem gewünschten Sättigungsgrad der Gase betrieben bzw. eingestellt werden. So ist auch anstatt der Kühlung eine direkte oder indirekte Aufheizung der Gase möglich, da beide Einrichtungen Wärmeaustauscher im allgemeineren Sinne darstellen und als solche wirken sollen.The nozzle-reinforced multi-cyclone described in combination with an upstream evaporative cooler and the design of the separator tubes at the same time as cooling tubes of an indirect gas cooler can, depending on the nature of the dusts to be separated, at any desired temperature and operated or set at any desired degree of saturation of the gases. That's how it is Instead of cooling, direct or indirect heating of the gases is possible, as both devices Represent heat exchangers in the more general sense and should act as such.

Als Werkstoff für die Abscheiderrohre und insbesondere für die die Düsen bildenden Leitkörper kommen mit Rücksicht auf die Härte des Staubkornes ein möglichst verschleißfestes, gegebenenfalls auch korrosionsfestes Metall oder Metallegierung oder auch keramische Baustoffe in Frage, insbesondere verschleiß- und hitzebeständiger Beton, z. B. auch Basaltsplitt.As a material for the separator tubes and in particular for the guide bodies forming the nozzles In consideration of the hardness of the dust particle, a wear-resistant as possible, if necessary corrosion-resistant metal or metal alloy or ceramic building materials are also possible, especially wear-resistant and heat-resistant concrete, e.g. B. also basalt chippings.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Wet operated multiple centrifugal dust collector for cleaning industrial gases, especially furnace, rust and electric furnace exhaust gases, with axial or tangential raw gas inlet and axial or tangential clean gas outlet from the clean gas pipe arranged concentrically in the separator pipe and with an arrangement a swirl generator in the separator tube with parallel or countercurrent flow of the gases, thereby characterized in that the raw gas inlet of the separator tube in front of the swirl generator as Diffuser, expansion nozzle or the like, for example by arranging a guide body therein is.

2. Centrifugal dust separator according to claim 1, especially when combining several Multiple cyclones, characterized in that the raw gas inlets of the separator tubes are immediate are connected to an evaporative cooler, for example form the bottom of such.

3. Centrifugal dust separator, in particular according to claim 1 and 2, characterized in that the separator tubes are designed as externally applied cooling tubes, optionally with large linear expansion to achieve the necessary cooling surface, z. B. by arrangement in a common cooler housing (M).

4. Centrifugal dust separator according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that a guide body (/ _x ) is arranged concentrically around the clean gas pipe (d) , which forms an annular nozzle channel between the separator pipe (c) and the clean gas pipe (d) ( Fig. 1).

5. centrifugal dust separator according to claim 1 or 2 and 3, characterized in that with direct current flow of the gases (Fig. 2) either a guide body (/ ₂ ) in the separator tube (c) an annular nozzle (/) or a guide body (/ _s ) forms a single nozzle in the separator tube (c) with a guide body (/ ₄ ) optionally arranged therein.

6. centrifugal dust separator according to claim 1 to 5, characterized in that known flow _{straightener (^ 1} in Fig. 1 and d ₂ in Fig. 2) below the swirl generator (s), preferably in a known manner with at least the three times the length of the diameter of the clean gas pipes (d) , whereby in the case of direct current flow of the gases, an interruption of the rectifier blades is advisable (Fig. 2). 10c

7. A method for operating a multiple centrifugal dust separator according to claim 1 to 6, especially when used for furnace gas dedusting and exhaust gases from electric furnaces, characterized in that the raw gas (optionally after dry pre-dedusting) in the evaporative cooler according to claim 2 with so large amounts of liquid is cooled that a rinsing liquid in the subsequent Excess acting on separator tubes remains.

8. The method according to claim 7, characterized in that the water absorbed in the evaporative cooler is at least partially separated out again by indirect cooling of the separator tubes (c).

9. The method according to claim 7 and 8, characterized in that the nozzles (/) are provided at their narrowest point in a manner known per se with a liquid or steam supply (h) .

1 sheet of drawings