УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 1999 года по МПК B04C3/04 

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для очистки газового потока от содержащихся в нем твердых и жидких примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например нефтяной, химической, энергетической, газовой, пищевой и др.

Известны газоочистительные аппараты мультициклонного типа (см. например, А.А.Данилов, А.И.Петров, Газораспределительные станции, "Недра", С-Пб, 1997, с. 8). К недостаткам подобных устройств следует отнести их большие габариты, что связано с низкими допустимыми скоростями движения газа в циклонах, и, как следствие, имеют ограниченный диапазон допустимых нагрузок.

Известно устройство для очистки газа (см. авторское свидетельство N 453194, кл. B 04 C 3/04, 1975), включающее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых, объединенные в единый и съемный блок, встроены в вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху вниз межтрубные полости первой и второй секций, отвод очищенного газа, расположенный в нижней части корпуса общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа.

Недостатком известного устройства является снижение его эффективности при увеличении нагрузки, так как с увеличением нагрузки степени понижения давления в приосевой зоне завихрителя становится недостаточной для обеспечения необходимого перепуска газа из полости бункера, что приведет к соответствующему повышению подпора газа, препятствующего выводу примесей, отделенных в сепарационных камерах.

Кроме этого, существенным является и то обстоятельство, что осаждающаяся на стенке устройства отделенная примесь, частично сохраняя свою вихревую скорость движения, приводит к эрозии стенки, что снижает ресурс устройства в целом.

Задачей изобретения является расширение диапазона нагрузок и увеличение ресурса устройства для очистки газа.

Задача решается за счет того, что устройство для очистки газа снабжено коллектором с боковым отводом очищенного газа, вторая секция представляет собой отделитель прямоточного-центробежного типа с каналом перепуска газа, выполненным в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектируемого газа - с верхней частью полости второй секции. Смесительная труба инжектора расположена вдоль внутренней боковой стенки корпуса противоположно входу очищаемого газа. Кроме того, в полости второй секции устройства, вплотную к внутренней боковой стенке вертикального цилиндрического корпуса и параллельно его образующей равнорасположены радиальные ребра, охватывающие рабочие элементы устройства.

При выполнении перечисленной совокупности признаков в устройстве при увеличении нагрузки, сопровождающееся пропорциональным увеличением эффективности инжектора, не будет повышения подпора газа в межтрубной полости второй ступени и бункере, препятствующего выводу отделенных примесей, и, кроме того, использование первой секции в виде отделителя инерционно-гравитационного типа в сочетании с применением радиальных ребер во второй секции, гасящих вихревую скорость движения газа в пристенном слое, практически исключает эрозию стенки корпуса, что существенно увеличивает его ресурс.

На чертеже представлено предлагаемое устройство в виде продольного разреза с сечением А-А выносным элементом 1.

Устройство включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с боковым входом 2 очищаемого и отводом 3 очищенного газа. С верхнего конца корпус 1 заглушен крышкой 4, с нижнего конца корпус сообщен с полостью бункера 5. Между крышкой 4 и бункером 5 установлены рабочие элементы устройства, объединенные в единый и съемный блок и встроенные в корпусе 1 через перегородки 6, 7, 8, разделяющие последовательно сверху вниз межтрубные полости первой 9 и второй 10 секций, коллектор 11 с боковым отводом 3 очищенного газа. При этом, первая секция 9 представляет собой отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая 10 - отделитель прямоточно-центробежного типа, содержащий сепарационные трубы 12, лопастные завихрители 13, газоотводящие патрубки 14, образующие между собой кольцевые щели 15. Вдоль внутренней боковой стенки корпуса 1 противоположно входу 2 очищаемого газа установлен инжектор, содержащий две коаксиальных трубы: внутреннюю смесительную 16 и наружную 17, отверстия 18 и сопло 19, со стороны входа обращенное в сторону верхней части полости первой секции 9. Кроме того, в полости второй секции 10, вплотную к внутренней боковой стенке корпуса 1 и параллельно его образующей равнорасположены радиальные ребра 20, при этом, канал отвода уловленных примесей из нижней части полости первой секции 9 в бункер 5 выполнен в виде трубы 21, а кольцевой канал отвода примесей из второй секции образованной трубами 21 и 22, с верхнего конца открыт в сторону полости второй секции 10, с нижнего - в сторону бункера 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Газ, содержащий примесь в виде твердых и жидких частиц, поступает в первую секцию 9 корпуса 1 через боковой вход 2 и, попутно удаляясь о корпуса сепарационных камер 12, изменяет направление движения. При этом, наиболее крупные взвешенные твердые и жидкие частицы падают в нижнюю междутрубного пространства и, накапливаясь на перегородке 6, по трубе 21 поступает в бункер 5. А газ, содержащий преимущественно мелкие частицы, после подъема в верхнюю часть полости первой секции 9 поступает через верхние открытые концы сепарационных труб 12 и, проходя завихрители 13, приобретает крутку. В трубах 12 под действием центробежных сил происходит разделение фаз. Большая часть газовой фазы, движущейся в приосевой области труб 12, выходит за нее через патрубки 14, имеющих тот же диаметр, что и трубы 12. Взвешенная фаза, движущаяся спиральным потоком по периферии труб 12, захватывается кольцевыми щелями 15. Причем, кромки труб 12 и патрубков 14 выполнены скошенными под острым углом к направлению потока. Незначительная часть газового потока вместе с уловленной примесью попадает в нижнюю часть полости второй секции 10, где за счет резкого падения скорости под действием силы гравитации происходит отделение примеси и ее удаление по кольцевому каналу в бункер 5, а оставшаяся часть газа с погашенной вихревой составляющей скорости в пристенном слое за счет радиальных ребер 20 отсасывается инжектором, чем ликвидируется возрастание подпора в полостях второй секции 10 и бункера 5 с увеличением нагрузки.

Реально, потребное количество инжектирующего газа, не превышает 2% от суммарного объемного расхода газа (нагрузки) через устройство очистки, а, учитывая что вход инжектирующего газа расположен в самой дальней точке от входа очищаемого газа, где скорость движения газа к соплу инжектора 19 в 50 раз меньше суммарной скорости подъема газа в межтрубной полости первой секции, то инжектирующий газ можно считать существенно очищенным, а содержание примесей в инжектируемом газе будет пренебрежимо мало.

Таким образом, используя канал перепуска в виде инжектора, эффективность которого сохраняется при любой нагрузке на устройство, устраняющего избыточный подпор газа в межтрубной полости второй ступени и бункере, и, применяя радиальные ребра, гасящие вихревую скорость движения загрязненного газа в нижней части межтрубной полости второй секции, что практически исключает эрозию стенки корпуса, достигается главная цель предлагаемого изобретения: расширение диапазона нагрузок и увеличение ресурса устройства очистки газа в целом.

Изобретение предназначено для очистки газового потока от содержащихся в нем твердых и жидких примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например нефтяной, химической, энергетической, газовой, пищевой и др. Устройство для очистки газа содержит последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых, объединенные в единый и съемный блок, встроены в заглушенный с верхнего конца вертикальный цилиндрический корпус. Блок снабжен перегородками, разделяющими последовательно сверху вниз межтрубные полости первой и второй секций, коллектор с боковым отводом очищенного газа и расположенный в нижней части корпуса общий бункер сбора уловленных примесей. Первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая - отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа. Канал перепуска выполнен в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектирующего газа - с верхней частью полости второй секции. Смесительная труба инжектора расположена вдоль внутренней боковой стенки корпуса противоположно входу очищаемого газа. Кроме того, в полости второй секции устройства вплотную в внутренней боковой стенке корпуса и параллельно его образующей расположены радиальные ребра, охватывающие рабочие элементы устройства. В устройстве расширен диапазон нагрузок и увеличен ресурс очистки газа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых, объединенные в единый и съемный блок, встроены в вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху-вниз междутрубные полости первой и второй секций, отвод очищенного газа, расположенный в нижней части корпуса общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, отличающееся тем, что оно снабжено коллектором с боковым отводом очищенного газа, вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа, сообщающим полость второй секции с коллектором отвода очищенного газа, при этом канал перепуска выполнен в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектируемого газа - с верхней частью полости второй секции, причем смесительная труба инжектора расположена вдоль внутренней боковой стенки корпуса противоположно входу очищаемого газа, а корпус заглушен с верхнего конца. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в полости второй секции, вплотную к внутренней боковой стенке вертикального цилиндрического корпуса и параллельно его образующей равнорасположены радиальные ребра, охватывающие рабочие элементы устройства.