СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 2012 года по МПК B01D50/00 

Область техники

Изобретение относится к системе очистки газа, причем эта система содержит по меньшей мере один корпус с первым объемом, в который поступает очищаемый газ, и со вторым объемом, из которого выходит очищенный газ, причем между названными объемами расположено фильтрующее устройство, выполненное с возможностью протекания через него газа, причем это фильтрующее устройство содержит фильтрующие среды как для отделения твердых частиц, так и для дегидратации газа благодаря отделению коалесцирующей жидкости.

Уровень техники

Системы такого вида, которые должны не только удалять загрязнения, вызванные наличием твердых тел, но и осуществлять также дегидратацию газообразной среды, известны и, в случае, если коалесценция частиц жидкости происходит в фильтрующем устройстве, находящемся внутри корпуса, называются также коалесцерами. Подобные системы используются часто в сочетании с процессами, производящими отработанные газы, причем обрабатываются потоки отработанных газов относительно высоких температур и при необходимости с очень высокими давлениями.

Раскрытие изобретения

В основе изобретения лежит задача создать систему указанного вида, которая обладает не только особо хорошим очищающим действием, но и, кроме того, обеспечивает высокую степень дегидратации.

Согласно изобретению эта задача решена с помощью системы, имеющей совокупность признаков п.1 формулы изобретения.

Благодаря тому, что согласно п.1 формулы изобретения предусмотрено устройство для предварительной дегидратации, через которое газ проходит до того, как он войдет в собственно корпус коалесцера, газ находится в предварительно кондиционированном состоянии, которое способствует его окончательной дегидратации благодаря коалесценции на соответствующей фильтрующей среде.

Благодаря этому достигается настолько значительная дегидратация, что очищенный газ при необходимости снова может быть отведен обратно в процесс.

Предпочтительно устройство для предварительной дегидратации предусмотрено на корпусе фильтрующего устройства или в корпусе фильтрующего устройства.

В преимущественных вариантах реализации устройство для предварительной дегидратации имеет по меньшей мере один циклон. Использование циклона позволяет получить устройство, которое является прочным и надежным в работе, так как не требуются никакие подвижные конструктивные элементы.

Варианты реализации, в которых данный циклон встроен в корпус, который содержит также коалесцер, отличаются особо компактной конструкцией.

В нормальном монтажном положении корпус определяет предпочтительно продольную ось, проходящую по меньшей мере приблизительно вертикально, причем первый объем находится в нижнем участке корпуса и ограничен сбоку кольцевой поверхностью, которая предпочтительно концентрична продольной оси. При этом на корпусе может быть выполнено входное отверстие для очищаемого газа таким образом, что он тангенциально обтекает кольцевую поверхность, и таким образом эта кольцевая поверхность образует циклон для предварительной дегидратации.

В подобных вариантах реализации корпус может заканчиваться на нижнем конце приемным сосудом, который принимает в себя жидкость, отделенную при предварительной дегидратации.

При этом устройство может быть выполнено таким образом, что в качестве нижней границы циклона между приемным сосудом и кольцевой поверхностью циклона предусмотрен элемент днища, образующий сточную воронку для жидкости, отделяемой на циклоне.

Предпочтительно корпус выполнен с возможностью принятия фильтрующего устройства, проходящего вдоль продольной оси корпуса, причем фильтрующее устройство выполнено таким образом, что для очищаемого (подлежащего очистке) газа оно содержит внутреннюю полость, которая окружена фильтрующими средами. При этом между внешней стороной фильтрующих сред и внутренней стенкой корпуса расположен второй объем, в который поступает очищенный газ, после того как он протек из внутренней полости фильтрующего устройства наружу через фильтрующие элементы.

Корпус может содержать на верхнем конце кольцевой поверхности, образующей циклон, днище, которое разделяет первый объем от второго объема. При этом на днище выполнено образующее проход гнездо, в которое вставляется соединительный штуцер фильтрующего устройства, ведущий во внутреннюю полость фильтрующего устройства. Через этот соединительный штуцер газ, прошедший предварительную дегидратацию, поступает из циклона в полость фильтрующего устройства.

Над этим днищем, то есть в области, относящейся ко второму объема, корпус может содержать расширение, которое образует камеру для сбора жидкости, коалесцирующей на фильтрующем устройстве. Эта жидкость может быть выведена из камеры через сливное отверстие, предусмотренное в стенке корпуса.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение подробно пояснено при помощи представленного на чертежах варианта реализации изобретения. На чертеже показано следующее:

Фиг.1: вид спереди варианта реализации системы по настоящему изобретению с двумя попеременно работающими корпусами коалесцера.

Фиг.2: схематичный упрощенно представленный продольный разрез корпуса коалесцера по данному варианту реализации изобретения.

Фиг.3: аналогичный фиг.2 продольный разрез, причем корпус коалесцера повернут относительно фиг.2 на 180° и представлен без находящегося в нем фильтрующего устройства.

Фиг.4: поперечное сечение в соответствии с линией IV-IV разреза по фиг.3.

Фиг.5: аксонометрическая раздвинутая проекция, на которой из фильтрующего устройства, используемого для системы по настоящему изобретению, показаны только фильтрующие среды и стабилизирующие опорные элементы.

Осуществление изобретения

Далее изобретение пояснено с помощью одного из вариантов реализации изобретения, причем в этом варианте реализации изобретения используются два корпуса 1 коалесцера, которые выполнены одинаково за исключением зеркально расположенных отверстий корпуса. К корпусам 1 присоединена переключающая арматура 3, которая известным из уровня техники образом способствует переключению газового потока, подводимого к корпусам 1, и газового потока, выходящего из них, таким образом, что попеременно активным является или один, или другой корпус 1. Как видно из фиг.1, переключающая арматура 3 содержит в качестве управляющего элемента переключающий рычаг 5, в зависимости от включенного положения которого газовый поток подается от входной арматуры 7 в один или в другой корпус, из которого газовый поток выдается через выходную арматуру 9. Вход газа происходит на корпусах 1 через входное отверстие 11. Выход очищенного газового потока из соответствующего корпуса 1 происходит через выходное отверстие 13. Проходящий между корпусами 1 трубопровод для выравнивания давления обозначен поз.15 на фиг.1.

Фиг.2-4 показывают более подробно вариант реализации корпуса 1 коалесцера, используемого в системе по настоящему изобретению. Как видно, корпус 1 выполнен в виде вытянутого, квадратного по форме тела, продольная ось которого обозначена позицией 17. В нормальном монтажном положении соответствующего корпуса 1 продольная ось 17 направлена вертикально. На верхнем конце корпус 1 закрыт привинченной к нему крышкой 19, причем уплотнительные элементы 21 образуют герметичное уплотнение. Центральное вентиляционное отверстие в крышке 19 обозначено позицией 23.

На противоположном нижнем конце корпус 1 заканчивается привинченным к нему приемным сосудом 25, причем уплотнительные элементы 27 также образуют герметичное уплотнение между приемным сосудом 25 и корпусом 1. На нижней стороне приемный сосуд 25 имеет сливное отверстие 29.

Различные продольные участки внутреннего объема корпуса 1 выполнены в виде круговых цилиндров, причем внутренний объем корпуса 1 принципиально разделен на два объема, а именно на первый объем 31, который примыкает к входному отверстию 11 и в который входит очищаемый газ, и на второй объем 33, см. фиг.2, в котором находится очищенный газ, который выходит из этого второго объема 33 через выходное отверстие 13.

Первый объем 31 и второй объем 33 отделены друг от друга фильтрующим устройством 35, выполненным с возможностью протекания через него газа, причем фильтрующее устройство 35 схематично показано на фиг.2 только в виде контура.

Непосредственно примыкающая к входному отверстию 11 часть первого объема 31 образует циклон для предварительной дегидратации газа. С этой целью входное отверстие 11 направлено на внутреннюю кольцевую поверхность 37 корпуса 1 таким образом, что кольцевая поверхность 37 так обтекается газовым потоком, входящим через входное отверстие 11, что возникает циклонный эффект, который способствует предварительной дегидратации на основе центробежных сил, которые воздействуют на поток, проходящий вдоль кольцевой поверхности 37.

Как показано на фиг.2 и 3, между верхним концом приемного сосуда 25 и нижним концом кольцевой поверхности 37 циклона находится элемент 39 днища, который образует для циклона воронкообразно углубленное днище с центральным сточным отверстием 41, через которое жидкость, отделенная в циклоне, стекает в приемный сосуд 25.

Над кольцевой поверхностью 37 корпус 1 имеет днище 43, разделяющее первый объем 31 от второго объема 33. На днище 43 выполнено гнездо 47, образующее проход 45. Гнездо 47 образует приемное устройство для соединительного штуцера 48 (см. фиг.2) фильтрующего устройства 35. Этот соединительный штуцер 48 ведет во внутреннюю полость фильтрующего устройства 35, и, таким образом, газ, прошедший предварительную дегидратацию в циклоне, попадает из циклона внутрь фильтрующего устройства 35.

Как было установлено, особенно хороший дегидратирующий эффект циклона достигается тогда, когда на стенке, ограничивающей вверху циклонную или поточную камеру, находится рельефный профиль в форме спирали. Как видно из фиг.2-4, с этой целью нижняя сторона днища 43, которое ограничивает поточную камеру сверху, имеет не гладкую поверхность, а имеет профиль, выполненный в форме выступающего ребра 71 спиральной формы. Между витками этой спирали находятся канавки. Как показывает фиг.4, выполненная таким образом спираль 73 проходит от своего внешнего начала 75, лежащего у входного отверстия 11, спирально внутрь, а именно против направления циклонного потока на кольцевой поверхности 37. Подобная конфигурация способствует отложению капелек, которые падают на элемент 39 днища. В зависимости от условий обтекания рассматривается различное количество оборотов спирали.

Как поясняется на фиг.5, внутренняя полость фильтрующего устройства 35 окружена фильтрующими средами и опорными элементами, через которые протекает газ, прошедший предварительную дегидратацию, изнутри наружу, причем фильтрующие среды имеют такие свойства, что происходит как отделение твердых частиц, так и дегидратация благодаря отделению коалесцирующей жидкости. С этой целью фильтрующее устройство имеет в качестве внутренних слоев, которые служат для отделения частиц, сложенную в виде звезды проволочную сетку и сложенную в виде звезды фильтровальную бумагу. Эти слои обозначены на фиг.5 позицией 51. Снаружи далее примыкает перфорированный металлический лист 53 для придания устойчивости. Поверх него находится стеклоткань 55 для коалесценции. Далее следует проволочная сетка 57 для дренажа, над которой расположен перфорированный металлический лист 59 для придания устойчивости. Над ней находится полученное иглопробивным способом нетканое изделие 61, служащее для отвода жидкости. Наконец, металлический короб 63 создает внешнюю оправу блока.

Как показано на фиг.2 и 3, над днищем 43 в корпусе 1 находится расширение, относящееся ко второму объему 33. Это расширение образует камеру 65 для сбора жидкости, коалесцирующей на фильтрующем устройстве 35. Жидкость может быть отведена через сливное отверстие 67. Предусмотренное для подключения трубопровода 15 для выравнивания давления (фиг.1) отверстие в верхней области корпуса 1 обозначено позицией 69. Подразумевается, что отверстия 23, 29, 67 и 69, дополнительно предусмотренные на корпусе 1 помимо входного отверстия 11 и выходного отверстия 13, снабжены непоказанными, устойчивыми к давлению фитингами.

В то время, как изобретение описано на примере, в котором попеременно работают два корпуса 1 коалесцера при воздействии на переключающую арматуру 3, подразумевается, что может быть предусмотрена иная конструкция системы, содержащая только один корпус коалесцера или другое количество корпусов. Вместо одного циклона, встроенного в корпус 1, предварительная дегидратация может происходить иначе, например, с помощью одного или нескольких циклонов, включенных перед корпусом. Использование циклонов, включенных параллельно друг другу, также может быть предусмотрено, особенно в тех случаях, когда необходимо обрабатывать газовые потоки различных объемных расходов или различных скоростей обтекания.

Изобретение может быть использовано в процессах, производящих отработанные газы с высокими температурами и давлениями. Система очистки газа содержит по меньшей мере один корпус (1) с первым объемом (31), в который поступает очищаемый газ, и со вторым объемом (33), из которого выходит очищенный газ. Объемы (31) и (33) разделены днищем (43). Система также снабжена фильтрующим устройством, содержащим фильтрующие среды для отделения твердых частиц и для дегидратации газа благодаря отделению коалесцирующей жидкости. Устройство (37) для предварительной дегидратации газа выполнено в форме, по меньшей мере, одного циклона, кольцевая поверхность которого концентрична продольной оси (17), проходящей по меньшей мере приблизительно вертикально в нормальном монтажном положении. Корпус (1) заканчивается на нижнем конце приемным сосудом (25) для жидкости, отделенной при предварительной дегидратации. На днище (43) выполнено гнездо (47), образующее проход (45) для соединительного штуцера фильтрующего устройства (35), через который поступает газ, прошедший предварительную дегидратацию, из циклона (37). Над днищем (43) расположено расширение, образующее камеру (65) для сбора жидкости, коалесцирующей на фильтрующем устройстве (35), которая выводится через сливное отверстие (67). Изобретение обеспечивает не только очистку газа, но и его существенную дегидратацию. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система очистки газа, причем содержащая, по меньшей мере, один корпус (1) с первым объемом (31), в который поступает очищаемый газ, и со вторым объемом (33), из которого выходит очищенный газ, причем между названными объемами (31, 33) расположено фильтрующее устройство (35), выполненное с возможностью протекания через него газа, причем это фильтрующее устройство (35) содержит фильтрующие среды как для отделения твердых частиц, так и для дегидратации газа, благодаря отделению коалесцирующей жидкости, причем система выше по потоку относительно фильтрующего устройства (35) содержит устройство (11, 37) для предварительной дегидратации газа в форме, по меньшей мере, одного циклона, расположенного в корпусе (1), причем в нормальном монтажном положении корпус (1) определяет продольную ось (17), проходящую, по меньшей мере, приблизительно вертикально, и что первый объем (31) находится в нижнем участке корпуса (1) и ограничен сбоку кольцевой поверхностью (37), которая предпочтительно концентрична продольной оси (17), причем корпус (1) заканчивается на нижнем конце приемным сосудом (25), который принимает в себя жидкость, отделенную при предварительной дегидратации, причем корпус (1) выполнен с возможностью принятия фильтрующего устройства (35), проходящего вдоль продольной оси (17) корпуса (1), причем фильтрующее устройство (35) содержит для очищаемого газа внутреннюю полость, которая окружена фильтрующими средами (51, 55, 57, 61), между внешней стороной которых и внутренней стенкой корпуса (1) распложен второй объем (33), причем корпус (1) содержит на верхнем конце кольцевой поверхности (37), образующей циклон, днище (43), которое разделяет первый объем (31) от второго объема (33), причем на днище (43) выполнено гнездо (47), образующее проход (45), в которое вставляется соединительный штуцер (48) фильтрующего устройства, ведущий во внутреннюю полость фильтрующего устройства (35), причем через этот соединительный штуцер (48) газ, прошедший предварительную дегидратацию, поступает из циклона (11, 37) в полость фильтрующего устройства (35), отличающаяся тем, что корпус (1) содержит над днищем (43), расположенным на верхнем конце циклона, расширение, которое образует камеру (65) для сбора жидкости, коалесцирующей на фильтрующем устройстве (35), которая может быть выведена из камеры (65) через сливное отверстие (67), предусмотренное в стенке корпуса (1).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе (1) входное отверстие (11) для очищаемого газа расположено таким образом, что он тангенциально обтекает кольцевую поверхность (37) таким образом, что она образует циклон для предварительной дегидратации.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве нижней границы циклона между приемным сосудом (25) и кольцевой поверхностью (37) циклона предусмотрен элемент (39) днища, образующий сточную воронку для жидкости, отделяемой на циклоне.

4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на нижней стороне днища (43), образующей верхнюю границу циклона, предусмотрена спираль (73), которая выполнена в форме выступающего из поверхности ребра (71) с лежащими между ребрами канавками.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что спираль (73) проходит внутрь от своего внешнего конца (75), находящегося у входного отверстия (11), против направления потока на кольцевой поверхности (37).