DE19651857C1

DE19651857C1 - Separator for removing coarse dust from incinerator plant flue gases

Info

Publication number: DE19651857C1
Application number: DE1996151857
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Epple; Bernd Krohmer
Original assignee: EVT Energie und Verfahrenstechnick GmbH
Current assignee: GE Power Systems GmbH
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2016-12-14

Abstract

The separator removes solids from dust-laden flue gases flowing along the flue gas channel (1). Solids are part-extracted from the channel by labyrinth separators (2) and deposited into the cone (3) below. The outlet (4) is followed by a further cone (5) and solids outlet (6). Near the central outlet (4), a gas flow return channel (7) leads back to the flue gas channel, downstream of the labyrinth separator. Outlet openings, (14), funnels (3, 5) and return channel (7) offer less flow resistance than the labyrinth separator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus staubbeladenen Abgasen, insbesondere von Verbrennungsanlagen, wobei die Feststoffe innerhalb eines Ab gaskanals durch Labyrinthabscheider zum Teil aus dem Abgas abgeschieden und in minde stens einen unterhalb der Labyrinthabscheider angeordneten Trichter abgeführt werden.The invention relates to a device for separating solids from dust-laden Exhaust gases, in particular from combustion plants, the solids within an ab gas channel is partly separated from the exhaust gas by a labyrinth separator and at least at least one funnel arranged below the labyrinth separator can be discharged.

Vorrichtungen zur Abscheidung von Feststoffen aus staubbeladenen Abgasen, insbesondere von Verbrennungsanlagen, sind in mannigfacher Weise bekannt. Es werden je nach Anwen dungsbereich bzw. -erfordernissen Massenkraft-Abscheider, z. B. Schwerkraft/Umlenk- oder Fliehkraft-Abscheider, filternde Abscheider oder elektrische Abscheider zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsanlagen eingesetzt.Devices for separating solids from dust-laden exhaust gases, in particular of incinerators are known in many ways. Depending on the application range or requirements for mass force separators, e.g. B. gravity / deflection or Centrifugal separators, filtering separators or electrical separators for cleaning Exhaust gases from incineration plants used.

Aus Druckschrift "Betriebserfahrungen mit den Müllverbrennungsanlagen Borsigstr. und Burg kirchen" aus BWK/TÜ/Umwelt-Special Oktober 1995, Seiten R4 bis R25, ist eine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus staubbeladenen Abgasen bekannt geworden, die zwi schen dem 3. und 4. Kesselzug einer Müllverbrennungsanlage installiert ist. Dabei werden in dem horizontalen Abgaskanalabschnitt annähernd vertikal angeordnete Fangrinnenabschei der, die als Labyrinthabscheider ausgebildet sind, eingesetzt. Der in den Fangrinnen verblei bende Feststoff fällt in einen Auffangtrichter, aus dem die Stäube abgezogen werden. Der Auffangtrichter ist mit einer Abdeckung ausgebildet, die Öffnungen korrespondierend zu den Fangrinnen aufweist, durch die der abgeschiedene Feststoff in den Trichter gelangen kann. Die in dieser Anlage eingesetzten Fangrinnen sind eine leicht modifizierte Art der bekannten U-Abscheider (U-beams), die gleichfalls häufig zum Einsatz kommen.From publication "Operating experience with the waste incineration plants Borsigstrasse and Burg kirchen "from BWK / TÜ / Umwelt-Special Oktober 1995, pages R4 to R25, is a device for the separation of solids from dust-laden exhaust gases known between between the 3rd and 4th train of a waste incineration plant. Thereby in the horizontal flue gas duct section arranged approximately vertically those that are designed as labyrinth separators are used. Which remains in the gutters Solid matter falls into a collecting funnel from which the dusts are drawn off. Of the Collection funnel is formed with a cover, the openings corresponding to the Has gutters through which the separated solid can get into the funnel. The gutters used in this system are a slightly modified type of the known U-separators (U-beams), which are also often used.

Bei weitergehenden Versuchen mit einer derartigen Vorrichtung wurde herausgefunden, daß sich durch die versetzten /U-Abscheiderprofile und den abgedeckten Trichter, dessen Abdec kung mit Durchtritten versehen ist, ein erhöhtes Druckniveau vor dem Labyrinthabscheider bildet, das zu stark erhöhten Gasgeschwindigkeiten zwischen den jeweiligen U-Abscheidern des Labyrinthabscheiders führt. Aufgefangene und bereits innerhalb der U-Profile nach unten geführte Feststoffpartikel werden größtenteils wieder aus dem Abscheiderprofil herausgeris sen und mit dem Abgasstrom mitgetragen. Eine effektive Abscheidung von Feststoffen aus staubbeladenen Abgasen durch Labyrinthabscheidung ist somit nicht gegeben.In further tests with such a device it was found that through the offset / U-separator profiles and the covered funnel, whose cover kung is provided with passages, an increased pressure level in front of the labyrinth separator forms the excessively high gas velocities between the respective U separators of the labyrinth separator. Collected and already down inside the U-profiles guided solid particles are largely torn out of the separator profile sen and carried along with the exhaust gas flow. An effective separation of solids dust-laden exhaust gases through labyrinth separation is therefore not available.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Abscheidung von staubbeladenen Abgasen, insbesondere von Verbrennungsanlagen, die mit einem Labyrinth abscheider ausgebildet ist, zu schaffen, deren Feststoffabscheideleistung wesentlich verbes sert ist.It is therefore an object of the present invention to provide a device for the separation of dust-laden exhaust gases, especially from incinerators, with a labyrinth separator is designed to create, whose solids separation performance verbes significantly sert is.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The above object is achieved by a device with the Features of claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich die folgenden Vorteile:The following advantages result from the solution according to the invention:

- Substantial improvement in the solids separation efficiency of separators directions with labyrinth separators,
- Can be used particularly efficiently in the flue gas stream behind waste incineration plants, because compared to other incinerators, e.g. B. We to circulate Fluid bed systems, there are significantly smaller grain fractions of the solid.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the description and the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Schnitt C-C aus Fig. 2, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through the apparatus according to section CC from Fig. 2,

Fig. 2 den schematischen Querschnitt über die halbe Breite des Labyrinthabscheiders gemäß Schnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 2 shows the schematic cross-section over half the width of the labyrinth according to the section AA of Fig. 1,

Fig. 3 den schematischen Querschnitt über die andere Hälfte des Labyrinthabscheiders ge mäß Schnitt B-B aus Fig. 1, Fig. 3 shows the schematic cross-section over the other half of the labyrinth accelerator as section B-B from Fig. 1,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt eines einzelnen /U-Abscheideprofils des Labyrinthab scheiders, Fig. 4 is a schematic cross section of an individual / U-deposition profile of the Labyrinthab separator,

Fig. 5 die simulierte Strömungsverteilung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abschei dung von Feststoffen gemäß Schnitt D-D aus Fig. 2, Fig. 5, the simulated flow distribution in the inventive apparatus for coating's deposition of solids on the section DD from Fig. 2,

Fig. 6 dito, gemäß Schnitt E-E aus Fig. 2. Fig. 6 ditto, according to section EE in FIG. 2.

Aus Fig. 1 ist schematisch im Längsschnitt ein Abschnitt eines horizontalen Abgaskanales 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus dem staubbe ladenen Abgas einer Verbrennungsanlage ersichtlich.From FIG. 1, a portion of a horizontal exhaust gas duct 1 with an inventive device for the separation of solids from the staubbe invited exhaust gas of a combustion plant can be seen schematically in longitudinal section.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem in einem Abgaskanal 1 befindlichen Labyrinthabscheider 2, einem darunter angeordneten Trichter 3, dessen Trichteraustritt 4 in einen darunter befindlichen Trichter 5 mündet sowie einem Rückführkanal 7, der den Trichter 5 mit dem Abgaskanal 1 verbindet und in diesen in Strömungsrichtung des Abgases gesehen hinter dem Labyrinthabscheider 2 einmündet.The device according to the invention consists of a labyrinth separator 2 located in an exhaust gas duct 1 , a funnel 3 arranged underneath it, the funnel outlet 4 of which opens into a funnel 5 located underneath and a return duct 7 which connects the funnel 5 to the exhaust gas duct 1 and in the flow direction thereof Exhaust gas opens behind the labyrinth separator 2 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart ausgebildet, daß der Gesamtdurchströmungs- Widerstand, oder mit anderen Worten, der Gesamtdruckverlust der gesamten Durchtrittsöff nungen 14 (in der unteren Abgaskanalwand), der Trichter 3 und 5 sowie des Rückführkanales 7 einschließlich einer ggf. angeordneten Rückhalteeinrichtung 9 mediumseitig geringer ist als der des Labyrinthabscheiders 2. Damit ist ermöglicht, daß ein Teil des den Abgaskanal 1 durchströmenden Abgases durch die Durchtrittsöffnungen 14, die Trichter 3 und 5 und durch den Rückführkanal 7 strömt und stromabwärts des Labyrinthabscheiders 2 wieder in den Ab gaskanal 1 gelangt. Die Strömungsrichtung des Abgasmediums im Abgaskanal 1 ist in Fig. 1 durch Pfeil gekennzeichnet.The device according to the invention is designed such that the total flow resistance, or in other words, the total pressure loss of the entire passage openings 14 (in the lower exhaust duct wall), the funnels 3 and 5 and the return duct 7 including an optionally arranged retaining device 9 on the medium side than that of the labyrinth separator 2 . This makes possible that a part of the exhaust passage 1 through the exhaust gas flowing through the passage openings 14, the hopper 3 and 5 and flows through the return passage 7 and downstream of the labyrinth separator 2 again enters the From gas channel. 1 The direction of flow of the exhaust gas medium in the exhaust duct 1 is indicated by an arrow in FIG. 1.

Innerhalb des Trichters 3 steigt die Gasgeschwindigkeit zum Trichteraustritt 4, bedingt durch die konvergierende Form, hin an und die Feststoffpartikel werden beschleunigt. Nach Durch strömen des Austritts 4 gelangt der Abgasteilstrom in den Trichter 5, der unmittelbar nach dem Austritt 4 die mehrfache Querschnittsfläche, vorzugsweise größer als die 2,5fache, des Austrit tes 4 besitzt. Durch die Querschnittsverengung am Austritt 4 erfolgt eine lokale Erhöhung der Gasgeschwindigkeit, bevor das Abgas um annähernd 180° umgelenkt wird und durch den Eintritt 8 in den Rückführkanal 7 und anschließend in den Abgaskanal 1 geführt wird. Dabei erfolgt im Trichter 5 eine Umlenk- bzw. Schwerkraftabscheidung der Feststoffpartikel, bei der der überwiegende Anteil der Feststoffe abgeschieden wird. Dieser Effekt wird in vorteilhafter Weise durch die Rückhalteeinrichtung 9, die vorzugsweise auf der Ebene des Trichteraustrit tes 4 bzw. Eintrittes 8 an der dem Trichteraustritt 4 gegenüberliegenden Wand des Rückführ kanales 7 angeordnet ist, verstärkt. Durch die Rückhalteeinrichtung 9 wird der Abgasstrom gezwungen, in einem engeren Umlenkradius in den Eintritt 8 des Rückführkanales 7 zu strö men. Damit wird in vorteilhafter Weise die Effizienz der Umlenkabscheidung noch erhöht. Der abgeschiedene Feststoff wird durch den Trichteraustritt 6 mittels bekannter Mittel, z. B. einer Fördereinrichtung, abgeführt. Die Rückhalteeinrichtung 9 kann auch ober- oder unterhalb des Eintrittes 8 in den Rückführkanal 7 in der dem Trichteraustritt 4 gegenüberliegenden Wand des Rückführkanales 7 angeordnet sein.Within the funnel 3 , the gas velocity to the funnel outlet 4 increases due to the converging shape, and the solid particles are accelerated. After flowing through the outlet 4 , the partial exhaust gas stream enters the funnel 5 , which immediately after the outlet 4 has a multiple cross-sectional area, preferably greater than 2.5 times, the outlet 4 . Due to the narrowing of the cross section at the outlet 4 , the gas velocity increases locally before the exhaust gas is deflected by approximately 180 ° and is guided through the inlet 8 into the return duct 7 and then into the exhaust duct 1 . In this case, a deflection or gravity separation of the solid particles takes place in the funnel 5 , in which the predominant proportion of the solid matter is separated off. This effect is in an advantageous manner by the retaining means 9, which preferably tes at the level of Trichteraustrit occurrence 4 or 8 on the hopper outlet 4 opposite wall of the recirculating channel arranged 7, amplified. Through the retaining device 9 , the exhaust gas flow is forced to flow into the inlet 8 of the return duct 7 in a narrower deflection radius. This advantageously increases the efficiency of the deflection separation. The separated solid is through the funnel outlet 6 by means of known means, for. B. a conveyor discharged. The retaining device 9 can also be arranged above or below the entry 8 into the return duct 7 in the wall of the return duct 7 opposite the funnel outlet 4 .

Zur Erzielung der bestmöglichen Schwerkraft- bzw. Umlenkabscheidung ist ferner der Quer schnitt des Trichteraustrittes 4 gegenüber dem Querschnitt des Eintrittes 8 in den Rückführ kanal 7 ausgebildet, dessen ungeachtet ob der Eintritt 8 mit oder ohne Rückhalteeinrichtung 9 ausgebildet ist. Damit wird verhindert, daß durch eine gegenüber dem Austritt 4 erhöhte Gas geschwindigkeit am Eintritt 8 Feststoffpartikel in den Rückführkanal 7 mitgerissen werden.In order to achieve the best possible gravity or deflection separation, the cross section of the funnel outlet 4 is formed with respect to the cross section of the inlet 8 in the return channel 7 , regardless of whether the inlet 8 is designed with or without a retaining device 9 . This prevents 8 solid particles from being entrained into the return duct 7 by an increased gas velocity at the inlet 4 .

Gemäß Fig. 1 bis 3 besteht der Labyrinthabscheider 2 aus zwei hintereinander liegenden Rei hen Abscheiderprofilen 10, deren Profile untereinander versetzt sind und die in vielfältiger Art bekannt sind. Anstelle von zwei Reihen können auch mehrere Reihen Abscheiderprofile 10 angeordnet werden, die sämtlich durch die mit Durchtrittsöffnungen 14 ausgebildete untere Wand des Abgaskanals 1 in den Trichter 3 hineinragen. Die Abscheiderprofile 10 sind vor zugsweise vertikal, d. h. senkrecht zum Abgasstrom angeordnet. Sie können jedoch auch schräg angestellt sein.According to Figs. 1 to 3 of the labyrinth separator 2 of two successive Rei is hen performance vanes 10 whose profiles are offset from one another and which are known in various type. Instead of two rows, several rows of separator profiles 10 can also be arranged, all of which protrude into the funnel 3 through the lower wall of the exhaust gas duct 1 formed with through openings 14 . The separator profiles 10 are preferably arranged vertically, ie perpendicular to the exhaust gas flow. However, they can also be employed at an angle.

Dabei werden gemäß Fig. 1 bis 4 als Abscheiderprofile 10 bevorzugt U-Profile (U-beams) ein gesetzt, deren offene Profile gegen die Strömungsrichtung gerichtet sind und in weiterer be vorzugter Ausbildung an den Enden der Schenkel 11 mit nach innen angeordneten Schenkel leisten 12 gemäß Fig. 4 ausgebildet sind. Zwischen den Schenkelleisten 12 verbleibt der Ein trittsquerschnitt 13. Durch diese Ausbildung des Abscheiderprofiles 10 wird ein hoher Ab scheidegrad erzielt, da gegenüber U-Profilen ohne Schenkelleisten 12 ein engerer Umlenkra dius des Abgasstroms innerhalb des U-Profiles und damit eine effizientere Umlenkabschei dung erzielt wird. Zudem wird die Eindringtiefe des Abgasstroms in das U-Profil verringert, was ein Mitreißen von kleinen Feststoffpartikeln aus dem U-Profil weitgehend verhindert.Here, 1 U-profiles (U-beams) are shown in FIG. To 4 preferred as the eliminator 10, a set whose open profiles are directed against the direction of flow and afford further be vorzugter training at the ends of the legs 11 with inwardly disposed leg 12 are formed in accordance with Fig. 4. A tread cross-section 13 remains between the leg strips 12 . By this design of the Abscheiderprofiles 10 from a high separation efficiency is achieved as compared to a narrower U-profiles Umlenkra dius of the exhaust stream within the U-profile and thus a more efficient Umlenkabschei dung is achieved without leg strips 12th In addition, the depth of penetration of the exhaust gas flow into the U-profile is reduced, which largely prevents small solid particles from being entrained from the U-profile.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 konnten anhand von Simulati onsstudien der Gesamtabscheidegrad für 100-µm-Feststoff-Partikel von ca. 15% auf 100% und für 50-µm-Feststoff-Partikel von < 5% auf 35% verbessert werden. The inventive apparatus of Fig. 1 to 4 based could of Simulati onsstudien the total degree of 100 micron solid particles of about 15% to 100% and for 50-micron solid particles of <5% to 35% improved will.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der über die Breite des Abgaskanales 1 jeweils ein Trichter 3, ein Trichter 5 und ein Rückführkanal 7 angeordnet sind. Es können über größere Breiten des Abgaskanales 1 jedoch auch zwei oder mehrere Trichter 3, 5 sowie Rückführkanäle 7 angeordnet werden. Fig. 1 shows a device according to the invention, in which are arranged over the width of the exhaust passage 1, respectively, a hopper 3, a funnel 5 and a return channel 7. However, two or more funnels 3 , 5 and return ducts 7 can also be arranged over larger widths of the exhaust duct 1 .

In vorteilhafter Weise ist der Rückführkanal 7 der Außenkontur des Trichters 3 angepaßt und liegt an diesem an. Ein von der Außenkontur des Trichters 3 unabhängiger Rückführkanal 7 kann jedoch ebenfalls gebildet sein.Advantageously, the return channel 7 is adapted to the outer contour of the funnel 3 and bears against it. A return channel 7 which is independent of the outer contour of the funnel 3 can, however, also be formed.

Fig. 5 und 6 zeigen die Strömungsverteilung des Abgases innerhalb der erfindungsgemä ßen Vorrichtung bei durchgeführten numerischen Simulationsstudien. Aus Fig. 5 ist die Um lenkung und Abscheidung durch die erste Reihe des Labyrinthabscheiders 2 und anschlie ßend im Trichter 5 ersichtlich, aus Fig. 6 das gleiche aus der zweiten Reihe des Labyrinthab scheiders 2. FIGS. 5 and 6 show the flow distribution of the exhaust gas within the inventive device in SEN conducted numerical simulation studies. From Fig. 5 is the order steering and separation through the first row of the labyrinth separator 2 and then in the funnel 5 can be seen from Fig. 6, the same from the second row of the labyrinth separator 2nd

BezugszeichenlisteReference list

1 Abgaskanal
2 Labyrinthabscheider
3 Trichter
4 Trichteraustritt
5 Trichter
6 Trichteraustritt
7 Rückführkanal
8 Eintritt in Rückführkanal
9 Rückhalteeinrichtung
10 Abscheiderprofil
11 Schenkel
12 Schenkelleiste
13 Eintrittsquerschnitt
14 Durchtrittsöffnung für Abscheiderprofil 1 exhaust duct
2 labyrinth separators
3 funnels
4 funnel outlet
5 funnels
6 funnel exit
7 return channel
8 Entry into the return channel
9 restraint device
10 separator profile
11 legs
12 thigh bar
13 inlet cross-section
14 opening for separator profile

Claims

1. Apparatus for the separation of solids from dust-laden exhaust gases, in particular from combustion plants, the solids being separated from the exhaust gas within a waste gas duct by labyrinth separators and discharged into at least one funnel arranged below the labyrinth separator, characterized in that underneath the or the funnel ( 3 ) is each arranged with at least one funnel ( 5 ) designed with a funnel outlet ( 6 ), which funnel ( 5 ) is connected to the funnel ( 3 ) on the medium side through the funnel outlet ( 4 ) and the funnel ( 5 ) is connected to the exhaust gas duct ( 1 ) downstream of the labyrinth separator ( 2 ) is in each case connected on the medium side by at least one return duct ( 7 ) which brings about a flow deflection, and the entire passage openings ( 14 ), the funnels ( 3 , 5 ) and the return duct ( 7 ) on the medium side with a lower ring Total flow resistance are designed as the labyri nthabschei der ( 2 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the return channel ( 7 ) of the outer contour of the funnel ( 3 ) is substantially adapted and spatially abuts the funnel ( 3 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the return duct ( 7 ) on the funnel outlet ( 4 ) opposite wall of the return duct ( 7 ) is formed with a retaining device ( 9 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the retaining device ( 9 ) is arranged substantially at the level of the funnel outlet ( 4 ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the funnel outlet ( 4 ) the cross section of the inlet ( 8 ) of the return channel ( 7 ) is formed.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of the funnel ( 5 ) seen in the flow direction immediately after the outlet ( 4 ) is the multiple cross-sectional area of the outlet ( 4 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the labyrinth separator ( 2 ) seen from the flow direction of the exhaust gas at least two rows of staggered separator profiles ( 10 ) arranged one behind the other.

8. The device according to claim 7, characterized in that the separator profiles ( 10 ) are designed as U-profiles and the profile is open to the flow direction of the exhaust gas, the U-profile on the leg ( 11 ) each with an inward arranged leg bar ( 12 ) is designed such that between the leg leg ( 12 ) a free entry cross-section ( 13 ) remains.