СЕПАРАТОР Российский патент 2006 года по МПК B01D45/08 

Изобретение относится к устройствам для отделения капельной жидкости из газожидкостного потока и предназначено для установки в системе очистки газов на АЭС, а также может быть использовано во всех отраслях, связанных с очисткой газов от капельной жидкости.

Известно устройство для очистки газов от капельной жидкости (пат. FR №2332424, публ. 1980 г.), содержащее корпус и тела осаждения капельной жидкости в виде ступенчатых перегородок. В известном устройстве газожидкостный поток, поступающий в устройство, несколько раз меняет свое направление посредством перегородок, турбулизируется, соприкасается с перегородками, на которых происходит осаждение капель. Конденсированные капли жидкости через слив поступают в систему их отвода. Недостатком известного устройства является нерациональное расположение верхних перегородок, проявляющееся в стекании осевших на перегородках капель жидкости в поток газа и в захватывании последним капель жидкости.

Известны устройства для очистки газов от капельной жидкости (пат. JP №53-44702, публ. 1978 г., пат. GB №2264655, публ. 1993 г.), содержащее каждое корпус, тела осаждения, размещенные рядами, и сборник капельной жидкости. Недостатком известных устройств является малая турбулизация газожидкостного потока на телах осаждения, следствием которой является неэффективное удаление капельной жидкости из потока.

Известно устройство для очистки газа (SU №1329801 А1, публ. 1987 г.), содержащее вертикальный корпус с отстойной зоной, крышку корпуса с цилиндрической перегородкой, фильтрующий патрон и сферический отбойник, установленные коаксиально корпусу, при этом сферический отбойник снабжен отверстиями для прохода частично очищенного от капельной жидкости потока. В известном устройстве предусмотрена трех ступенчатая система очистки от капельной жидкости. Первичная очистка осуществляется за счет взаимодействия очищаемого потока со сферическим отбойником. Последующая очистка осуществляется за счет взаимодействия частично очищенного потока с цилиндрической перегородкой. Окончательная очистка осуществляется фильтрующим патроном. Недостатком известного устройства является его сложность, затрудненная чистка его внутренних полостей, необходимость производить утилизацию фильтрующего патрона.

Также известны устройства для очистки газов от капельной жидкости (пат. JP №4-313314, публ. 1992 г., пат. US №5224976, публ. 1993 г.), содержащее каждое вертикальный цилиндрический корпус, расположенную вдоль его продольной оси трубу со спирально изогнутыми лопастями, обеспечивающими закрутку поступающего в корпус газожидкостного потока. В результате закрутки достигается турбулизация потока, способствующая выделению капельной жидкости из потока. Недостатком известного устройства является сложность его конструкции, обусловленная наличием спирально изогнутых лопастей, а также его взрывоопасность при эксплуатации в системе взрывоопасных газов, в силу образования застойных зон в месте контакта лопастей с трубой.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сепаратор (SU 1107888 А, публ. 1984 г.), содержащий вертикальную герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку. Герметичная емкость сепаратора снабжена предохранительным клапаном в виде сменной разрывной мембраны, размещенной на фланце крышки герметичной емкости соосно патрубку отвода осушенной смеси. Патрубок отвода осушенной смеси и отбойная перегородка выполнены в виде коаксиально расположенных по отношению к герметичной емкости сепаратора труб, образующих кольцевые каналы для прохода осушаемой смеси, при этом отбойная перегородка закреплена своим верхним концом в крышке герметичной емкости сепаратора. Двухфазный поток через патрубок подвода поступает в полость кольцевого канала, образованного отбойной перегородкой и внутренней поверхностью герметичной емкости сепаратора, при этом основная масса газа устремляется по пути наименьшего сопротивления по части кольцевого канала, примыкающего непосредственно к патрубку подвода. Однако часть газа остается в застойной зоне между отбойной перегородкой и герметичной емкостью сепаратора в ее верхней части. Водород, содержащийся в парогазовой смеси, является взрывоопасной фракцией парогазовой смеси. Накапливаясь в застойной зоне, водород может достичь такой концентрации, при которой в случае его взаимодействия с кислородом, всегда присутствующем в парогазовой смеси, возникает возможность возникновения микровзрывов со всеми нежелательными из этого последствиями. Наличие предохранительного клапана в известном устройстве не устраняет это нежелательное явление, поскольку клапан находится в части герметичной емкости сепаратора, не связанной с вышеуказанной застойной зоной.

В основу изобретения была поставлена задача создать сепаратор, в котором бы отсутствовала застойная зона.

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в повышении взрывобезопасности сепаратора.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в известном сепараторе капельной влаги из парогазовой смеси, содержащем герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку, согласно изобретению, отбойная перегородка выполнена Г-образной формы, вертикальная стенка которой разделяет герметичную емкость на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры, а в горизонтальной полке отбойной перегородки, расположенной над патрубком подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси.

Заявляемый технический эффект достигается также за счет того, что отверстия в горизонтальной полке отбойной перегородки расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является отсутствие каких-либо застойных зон в герметичной емкости сепаратора, что достигается разделением герметичной емкости на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры вертикальной стенкой отбойной перегородки Г-образной формы и снабжением ее горизонтальной полки отверстиями для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси. Горизонтальная полка отбойной перегородки образует в выходной камере герметичной емкости сепаратора зону расширения. В этой зоне давление несколько ниже давления под горизонтальной полкой отбойной перегородки. В результате этой разницы в давлении водород, как более легкая фракция парогазовой смеси, эффективно удаляется через отверстия полки в выходную камеру герметичной емкости. Таким образом, деление герметичной емкости сепаратора на две сообщающиеся между собой камеры и образование в выходной камере герметичной емкости сепаратора зоны расширения позволяет избежать образования застойной зоны под горизонтальной полкой во входной камере герметичной емкости сепаратора и не приводит к накоплению водорода во входной камере. Расположение отверстий в горизонтальной полке отбойной перегородки вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки, исключает их перекрытие каплями жидкости, что также способствует более эффективному удалению водорода.

Эти и другие особенности и преимущества заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где

фиг.1 - сепаратор в разрезе,

фиг.2 - разрез по А-А (фиг.1).

Сепаратор 1 для отделения капельной влаги из парогазовой смеси представляет собой герметичную емкость, образованную обечайкой 2, крышкой 3 и днищем 4, с патрубком 5 подвода парогазовой смеси, патрубком 6 отвода отсепарированной влаги 7 и патрубком 8 отвода осушенной смеси. Патрубки 6 и 8 расположены соответственно в днище 4 и в крышке 3 герметичной емкости. Сепаратор 1 снабжен отбойной перегородкой 9 Г-образной формы, вертикальная стенка 10 которой разделяет герметичную емкость на входную 11 и выходную 12 камеры, сообщающиеся между собой через зазор между нижним краем вертикальной стенки 10 и днищем 4. В горизонтальной полке 13 отбойной перегородки 9, расположенной над патрубком 5 подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия 14 для прохода взрывоопасной фракции (водорода) парогазовой смеси. Отверстия 14 в горизонтальной полке отбойной перегородки расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки. Вертикальная стенка 10 и горизонтальная полка 13 отбойной перегородки герметично соединены со стенками емкости. Крышку 3 и днище 4 целесообразно выполнить в виде полусфер. Такая форма обеспечивает наилучший сбор отсепарированной влаги 7 для ее последующего отвода через патрубок 6 и наилучший отвод осушенной смеси через патрубок 8, при этом одновременно упрощается изготовление емкости сепаратора. Горизонтальная полка 13 отбойной перегородки образует в выходной камере 12 сепаратора зону расширения 15. За счет расширения в этой зоне давление осушенной смеси несколько ниже давления парогазовой смеси под горизонтальной полкой отбойной перегородки.

Поток парогазовой смеси через патрубок подвода 5 попадает во входную камеру 12 емкости сепаратора и, встретив на своем пути вертикальную стенку 10 отбойной перегородки 9, ударяется о нее. При этом происходит отделение большей части влаги из парогазовой смеси. Часть влаги в виде брызг оседают на днище 4, а часть влаги осаждается на вертикальной стенке 10 отбойной перегородки в виде мелких капель. Под воздействием капиллярных сил происходит слияние капель, которые после достижения определенной величины под действием силы тяжести стекают вниз по стенке 10. Оставшаяся в потоке влага вмести с ним опускается вниз по направлению к днищу емкости. При достижении нижнего края вертикальной стенки 10 поток меняет направление своего движения на 180°, при этом капли влаги под действием сил инерции продолжают движение в прежнем направлении и выпадают на днище 4, а затем в патрубок 6 отвода отсепарированной влаги. Осушенный поток смеси поднимается вверх и при достижении им зоны расширения 15 происходит расширение потока и как следствие, частичное падение давления в осушенном потоке.

Выделившийся из парогазовой смеси от соударения со стенкой 9 отбойной перегородки водород, как наиболее легкая фракция, поднимается вверх во входной камере 11 и через отверстия 14 попадает в крышку 3 емкости, где он соединяется с осушенным газовым потоком и через патрубок 8 удаляется из выходной камеры. Более интенсивному удалению водорода из входной камеры способствует более низкое давление, имеющее место над горизонтальной полкой 13 отбойной перегородки 9. В результате исключается возможность накопления водорода под горизонтальной полкой, возможность его соединения с кислородом парогазовой смеси, а следовательно, исключается возможность микровзрывов, что повышает надежность и безопасность сепаратора и увеличивается ресурс его работы.

Изобретение предназначено для отделения капельной жидкости из парогазовой смеси. Сепаратор содержит герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и в крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку. Отбойная перегородка выполнена Г-образной формы, ее вертикальная стенка разделяет герметичную емкость на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры. В горизонтальной полке отбойной перегородки, расположенной над патрубком подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси. Эти отверстия расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки. В предлагаемом сепараторе обеспечивается надежность и безопасность работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сепаратор капельной влаги из парогазовой смеси, содержащий герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и в крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку, отличающийся тем, что отбойная перегородка выполнена Г-образной формы, вертикальная стенка которой разделяет герметичную емкость на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры, а в горизонтальной полке отбойной перегородки, расположенной над патрубком подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отверстия в горизонтальной полке отбойной перегородки расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки.