ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ОТ ПОТОКА ГАЗА Российский патент 2016 года по МПК B01D45/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к центробежному сепаратору и способу отделения частиц от потока газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В документе WO 2010/090578 А1 описана сепарационная центробежная установка, предназначенная для отделения нефти в виде частиц и/или тумана от ископаемой газовой смеси с целью получения отделенного газа. Установка включает центробежный сепаратор со стационарным корпусом, образующим сепарационное пространство. В центробежном сепараторе имеется входное отверстие для газовой смеси, выходное отверстие для отделенного газа и выходное отверстие для отведения отделенной нефти. Сепарационный элемент, предназначенный для разделения газовой смеси, включает множество сепарационных дисков и расположен в сепарационном пространстве. Приводной двигатель соединен с сепарационным элементом посредством вала и вращает сепарационный элемент вокруг оси вращения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и функционирования центробежного сепаратора, предназначенного для отделения частиц от потока газа, такого типа, как центробежный сепаратор, описанный в известном уровне техники. Другой целью настоящего изобретения является уменьшение стоимости центробежного сепаратора этого типа. Целью изобретения также является уменьшение падения давления на центробежном сепараторе.

Таким образом, настоящее изобретение относится к центробежному сепаратору, предназначенному для отделения частиц от потока газа. Частицы определяются как твердые и/или жидкие частицы, такие как капли нефти или нефтяной туман. Центробежный сепаратор включает раму, входное отверстие для газа и выходное отверстие для газа. Центробежный ротор размещен в раме с возможностью вращения вокруг оси вращения и включает множество разделительных пластин, таких как сепарационные диски в форме усеченного конуса или осевые пластины, образующие сепарационные каналы между пластинами. Центральная газовая камера образована в роторе и сообщается с радиально внутренней частью сепарационных каналов и выходным отверстием для газа. Пространство, окружающее ротор, сообщается с радиально наружной частью сепарационных каналов и входным отверстием для газа. Центробежный сепаратор дополнительно включает устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение по потоку до ротора, и центробежный ротор, кроме того, имеет такую конфигурацию, что вращающаяся газовая смесь приводит во вращение центробежный ротор с целью отделения частиц от этого потока газа, пропускаемого из пространства, окружающего ротор, через сепарационные каналы между пластинами к центральной газовой камере.

Центробежный ротор приводится во вращение вращающимся газовым потоком, тем самым центробежный сепаратор может не зависеть от отдельного приводного двигателя, вращающего ротор. Таким образом, конструкция сепаратора может быть упрощена, а необходимость в техническом обслуживании и ремонте уменьшена. Поскольку ротор приводится во вращение вращающимся потоком газа, скорость вращения ротора близка скорости вращения газа, поступающего в сепарационные каналы. Это особенно благоприятно потому, что снижается падение давление на сепараторе. Кроме того, поскольку вращающийся поток газа направлен из радиально наружных частей сепарационных каналов к радиально внутренним частям сепарационных каналов, поток газа ускоряет вращение благодаря сохранению углового момента. Таким образом, передача вращения от газа к ротору, а именно передача силами вязкого сопротивления, происходит особенно эффективно. Центробежный ротор может, предпочтительно, иметь такую конструкцию, в которой только вращающийся поток газовой смеси приводит во вращение центробежный ротор с целью отделения частиц от этого потока газа, тем самым центробежный ротор не приводится во вращение двигателем, соединенным с ротором.

Устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, может, предпочтительно, не быть соединено с ротором, так что ротор может вращаться независимо от устройства, предназначенного для приведения потока газа во вращение.

Устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, может быть стационарным или по меньшей мере не вращающимся во время работы установки. Устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, может включать отклоняющий газ элемент, соединенный с рамой, предназначенный для приведения потока газа во вращение путем отклонения потока газа в тангенциальном направлении относительно центробежного ротора. Этот отклоняющий газ элемент может включать по меньшей мере одну, предпочтительно множество, лопаток, наклоненных относительно осевого направления центробежного ротора и распределенных вокруг оси вращения. Лопатки могут, предпочтительно, быть расположены на большом радиусе центробежного сепаратора относительно оси вращения так, чтобы они выступали радиально за сепарационные пластины ротора или по радиусу рядом или по радиусу снаружи радиально наружных частей сепарационных каналов. Таким образом, во вращающемся газе может осуществляться предварительное отделение частиц от потока газа в пространстве, находящемся по радиусу снаружи сепарационных пластин. Наклон лопаток относительно осевого направления центробежного ротора может постепенно увеличиваться вдоль протяженности лопаток в направлении потока газа из входного отверстия для газа к выходному отверстию для газа с целью обеспечения плавного ускорения потока газа при вращении. Таким образом, вращающийся поток газа может быть эффективным образом обеспечен в надежной и простой конструкции, которая может быть установлена около ротора, на одной прямой с центробежным ротором и в которой кинетический момент потока газа используется для организации вращательного движения.

Наклон лопаток относительно осевого направления центробежного ротора может быть отрегулирован в ходе эксплуатации сепаратора с тем, чтобы регулировать скорость вращения потока газа. Таким образом, вращение центробежного ротора можно регулировать путем изменения наклона лопаток. В частности, скорость вращения ротора может быть ограничена путем ограничения скорости вращения потока газа в резервуаре.

Входное отверстие для газа может быть расположено под углом к оси вращения центробежного ротора, при этом угол лежит в диапазоне 70-110 градусов, предпочтительно 80-100 градусов, более предпочтительно 90 градусов, и при этом устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение до поступления на ротор, включает входной отклоняющий газ элемент, предназначенный для отклонения потока газа, поступающего из входного отверстия для газа, в тангенциальном направлении относительно центробежного ротора. Таким образом, может быть обеспечен вращающийся поток газа, при этом входное отверстие для газа подсоединено к резервуару, в котором расположен центробежный сепаратор, под углом, близким к 90 градусам. Тем самым это соединение может выдерживать высокое давление в резервуаре, в то время как отклоняющий газ элемент создает вращающийся поток газа.

В качестве альтернативы, входное отверстие для газа может быть расположено на одной линии в осью вращения центробежного ротора, и устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение до поступления на ротор, может включать отклоняющий газ элемент, предназначенный для отклонения потока газа от направления вдоль оси вращения к тангенциальному направлению относительно центробежного ротора.

Входной отклоняющий газ элемент может быть расположен по потоку до отклоняющего газ элемента с целью предварительного отделения частиц от потока газа, например, в форме циклонного сепаратора.

Положение или наклон входного отклоняющего газ элемента могут быть отрегулированы в ходе эксплуатации сепаратора с тем, чтобы регулировать скорость вращения потока газа. Таким образом, вращение центробежного ротора можно регулировать путем изменения наклона входного отклоняющего газ элемента.

Устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, может включать вращающийся вентилятор, расположенный по потоку до ротора.

Ротор может иметь первый и второй осевые концы, при этом ротор может быть установлен с возможностью вращения на раме при помощи первого подшипника на первом осевом конце и второго подшипника на втором осевом конце. Таким образом, конструкция ротора может быть сделана более устойчивой.

Рама может предусматривать возможность установки внутри резервуара с целью направления потока газа и может включать первую перегородку для разделения резервуара на первую секцию по потоку до первой перегородки и вторую секцию по потоку после первой перегородки, при этом входное отверстие для газа сообщается с первой секцией, выходное отверстие для газа сообщается со второй секцией и при этом центробежный сепаратор сконструирован так, что первая и вторая секции сообщаются через сепарационные каналы ротора. Между первой перегородкой и центробежным ротором может находиться уплотнение. Уплотнение может представлять собой зазорное уплотнение в форме узкого канала. Таким образом, поток газа при перемещении из первой секции во вторую секцию направляется в сепарационные каналы.

Конструкция резервуара может быть рассчитана на давление потока газа по меньшей мере 10 бар. Центробежный сепаратор может включать в себя часть этого резервуара. В подобном резервуаре данный центробежный сепаратор особенно выгоден, поскольку сепаратор может функционировать внутри резервуара без серьезных модификаций резервуара, таких как электрические или механические компоненты или соединения, идущие сквозь стенку резервуара.

Рама может представлять собой самонесущую раму, закрепляемую внутри существующего резервуара с целью направления потока газа, при этом рама снабжена крепежным элементом, предназначенным для крепления рамы в некотором положении внутри резервуара. Центробежный сепаратор может быть встроен в существующие системы резервуаров, такие как трубопроводы для транспортировки газа или воздуховоды и т.п. Это является преимуществом, так как не требуется реконструировать систему резервуара, чтобы установить центробежный сепаратор, система резервуара может поддерживаться в рабочем состоянии и быть оптимизирована для функционирования при высоком давлении и/или может быть упрощена установка. Рама может предусматривать установку с возможностью снятия в существующем резервуаре для направления потока газа.

Рама может включать в себя канал выше по потоку от ротора, при этом устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, располагают в этом канале. Направляющий поток элемент может находиться по потоку до этого канала и предназначаться для направления потока газа в этот канал. Таким образом, поток газа может быть эффективным образом направлен в устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение.

Множество разделительных пластин может включать в себя пакет сепарационных дисков в форме усеченного конуса, расположенных на взаимно соответствующих расстояниях друг от друга, при этом между дисками образуются сепарационные каналы и при этом каждый сепарационный диск снабжен ограничителями, идущими от радиально внутренней части сепарационного диска к радиально наружной части сепарационного диска и определяющими величину сепарационных каналов между дисками в пакете сепарационных дисков в форме усеченного конуса. Таким образом вращение потока газа может быть эффективным образом преобразовано во вращение ротора при закручивании вращающегося газа в сепарационных каналах. Ограничители могут увеличивать эту эффективность, выполняя функцию лопаток, передающих вращающий момент от газа к ротору. В качестве альтернативы или дополнительно, ограничители могут включать ограничители в форме точечной чеканки или микроточечной чеканки, рассредоточенной по поверхности сепарационных дисков.

Сепарационные пластины могут быть изготовлены из полимерного материала или металла, такого как нержавеющая сталь.

Конструкция центробежного сепаратора может предусматривать вращение ротора, приводимого в движение вращающимся потоком газа, со скоростью в диапазоне 100-11000 об/мин, предпочтительно 1000-3000 об/мин, во время функционирования устройства. Разделение является эффективным даже при относительно малых скоростях вращения.

Кроме того, изобретение относится к способу отделения частиц от потока газа, при этом способ включает обеспечение центробежного ротора, способного вращаться вокруг оси вращения и имеющего множество сепарационных пластин, между которыми образуются сепарационные каналы, центральную газовую камеру внутри ротора, сообщающуюся с радиально внутренней частью сепарационных каналов и выходным отверстием для газа, и пространство, окружающее ротор и сообщающееся с радиально наружной частью сепарационных каналов и входным отверстием для газа; приведение потока газа во вращение по потоку до ротора и вращение ротора под действием вращающегося потока газа с целью отделения частиц от потока газа.

Поток газа может представлять собой поток ископаемого газа, природного газа, биогаза, отходящего газа, вентиляционного газа, картерного газа, диоксида углерода (СО₂), сероводорода (H₂S) и т.д.

Кроме того, изобретение относится к использованию описанного центробежного сепаратора для отделения частиц, таких как твердые или жидкие частицы, от потока газа, такого как поток ископаемого газа, природного газа, биогаза, отходящего газа, вентиляционного газа, картерного газа, диоксида углерода (СО₂), сероводорода (H₂S) и т.д., или применительно к компрессии газа, процессам с использованием аминов, процессам очистки отходящих газов методом Клауса, мокрой очистке отходящих газов и т.п.

Кроме того, изобретение относится к использованию описанного центробежного сепаратора для отделения частиц, таких как твердые или жидкие частицы, от потока газа в резервуаре высокого давления, где данный резервуар может быть рассчитан на давление, составляющее по меньшей мере 10 бар потока газа в резервуаре.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение для примера описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг.1 показано поперечное сечение по оси вращения центробежного сепаратора, соответствующего изобретению, размещенного в цилиндрическом резервуаре для перемещения потока газа.

Фиг.2 представляет собой изометрию с разрезом ротора подобного центробежного сепаратора.

Фиг.3 представляет собой осевое поперечное сечение крепежного элемента с диском в форме усеченного конуса с пазами.

Фиг.4 представляет собой изометрию устройства, предназначенного для приведения потока газа во вращение.

Фиг.5 представляет собой поперечное сечение, перпендикулярное оси вращения устройства, предназначенного для приведения потока газа во вращение, соответствующего другому варианту осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показан центробежный сепаратор 1, предназначенный для отделения частиц от потока газа, размещенный в цилиндрическом резервуаре 19 в форме цилиндрической трубы для направления потока газа. Сепаратор включает самонесущую раму, предназначенную для закрепления внутри резервуара 19. Под термином «самонесущая» понимается способность рамы поддерживать себя без опоры на резервуар во время как монтажа, так и демонтажа. Рама снабжена первой перегородкой 15, разделяющей резервуар на первую секцию 16 по потоку до перегородки и вторую секцию 17 по потоку после перегородки. Кроме того, сепаратор снабжен входным отверстием 3 для газа, сообщающимся с первой секцией, и выходным отверстием 4 для газа, сообщающимся со второй секцией.

Кроме этого центробежный сепаратор включает центробежный ротор 5, установленный в раме с возможностью вращения вокруг оси вращения х. Ось вращения проходит в направлении протяженности резервуара. Ротор включат вал 26, имеющий первый и второй концы. Первый конец опирается на первую часть 15а рамы посредством первого подшипника 13. Первая часть 15а рамы включает первую перегородку 15. Второй конец опирается на раму посредством второго подшипника 14, закрепленного во второй части 21 рамы. Далее со ссылкой на фиг.2 более подробно описан ротор. Ротор включает несущую конструкцию 27 для дисков, соединенную с осью ротора и идущую от первого ко второму концу оси ротора. Несущая конструкция для дисков включает три пластинчатые лопасти, расположенные вдоль оси ротора, а в радиальном направлении - наружу от оси ротора. В альтернативном варианте осуществления изобретения несущая конструкция для дисков включает две или более лопасти, например шесть лопастей. У второго конца оси ротора нижний диск 28 прикреплен к лопастям несущей конструкции для дисков. Поверх нижнего диска установлены друг над другом несколько сепарационных дисков 6 в форме усеченного конуса, направляемые радиально наружными частями пластинчатых лопастей. Сепарационные диски могут быть изготовлены из легкого материала, такого как пластик, или из металла, такого как нержавеющая сталь. Каждый сепарационный диск снабжен ограничителями, предназначенными для обеспечения сепарационных каналов 7 между дисками в пакете. Ограничители имеют форму удлиненных выступов, идущих от радиально внутренней части к радиально наружной части каждого сепарационного диска и вытянутых вдоль прямой или кривой. Удлиненные ограничители, или чеканка, могут быть прямыми или изогнутыми и могут быть едиными с дисками или прикрепленными к дискам. В качестве альтернативы или дополнительно, ограничители могут представлять собой ограничители в форме точеной или микроточечной чеканки, распределенной по поверхности сепарационных дисков. Наверху пакета сепарационных дисков расположен верхний диск 29. Верхний диск прикреплен к лопастям несущей конструкции для дисков. Пакет сепарационных дисков сжат верхним диском и нижним диском. Радиально внутри сепарационных дисков образуется центральное пространство 8 для газа, разделенное на три части лопастями несущей конструкции 27 для дисков. В верхнем диске имеется центральное отверстие 30, так что центральное пространство для газа ротора открыто для прохождения газа через верхний диск. Верхний диск снабжен фланцем 31, окружающим центральное отверстие и обеспечивающим наружную цилиндрическую уплотняемую поверхность 18а.

Снова обращаясь к фиг.1, между уплотняемой поверхностью 18а на фланце 31 верхнего диска и соответствующей цилиндрической уплотняемой поверхностью 18b первой перегородки имеется узкий зазор. Этот зазор образует зазорное уплотнение 18 между первой 16 и второй 17 секциями резервуара. Центральная камера 8 для газа ротора сообщается с радиально внутренней частью сепарационных каналов 7 и выходным отверстием 4 для газа через центральное отверстие верхнего диска и отверстия 32 в первой перегородке, окружающие первый подшипник 13. Кроме того, пространство 9 находится радиально снаружи и окружает ротор. Пространство 9, окружающее ротор, сообщается с радиально наружной частью сепарационных каналов 7 и входным отверстием 3 для газа. Конструкция центробежного сепаратора такова, что первая и вторая секции резервуара сообщаются через сепарационные каналы 7 ротора.

Рама включает нижнее уплотнительное кольцо 33, образующее входное отверстие 3 для газа в раме. Нижнее уплотнительное кольцо герметично (38) соединено с внутренней стенкой 25 резервуара. Цилиндрическая рамная труба 24, являясь частью рамы, проходит вдоль внутренней стенки резервуара от нижнего уплотнительного кольца до первой перегородки 15 и соединяется с другими частями рамы, обеспечивая самонесущую конструкцию рамы. Вторая часть рамы 21, на которую опирается второй подшипник 14, соединена со внутренней стенкой цилиндрической рамной трубы и опирается на нее.

Рама 2 дополнительно включает крепежный элемент 20, удерживающий раму в некотором положении внутри резервуара. Крепежный элемент включает часть 34 в форме кольца, герметично соединенную при помощи уплотнительного элемента 37 с наружной стенкой 25 резервуара. Крепежный элемент входит в контакт с цилиндрической внутренней поверхностью резервуара благодаря тому, что имеет расширяющийся наружный диаметр. Крепежный элемент описан более подробно со ссылкой на фиг.3. Часть 34 в форме кольца соединена с первой перегородкой 18 множеством болтов 35, распределенных по окружности части 34 в форме кольца. Крепежный элемент включает один или несколько дисков 36 в форме усеченного конуса с радиальными пазами, установленных так, что при сжатии диска в результате затягивания болтов на части в форме кольца радиально разрезанные наружные части 36а диска раздвигаются и входят в контакт с цилиндрической внутренней поверхностью резервуара. Таким образом, расширяющийся наружный диаметр реализуется путем затягивания сдавливающих болтов 35.

Опять обращаясь к фиг.1, центробежный сепаратор включает стационарное устройство 10, предназначенное для приведения потока газа во вращение. Устройство 10, предназначенное для приведения потока газа во вращение, размещено по потоку до ротора во второй части 21 рамы. Устройство 10 включает отклоняющий газ элемент 11 в форме кольца, снабженный множеством лопаток 12, наклоненных относительно осевого направления х центробежного ротора и распределенных вокруг оси вращения. Лопатки находятся в канале 11а, образованном во второй части рамы выше по потоку от ротора. Канал 11а расположен в радиальном направлении снаружи сепарационных пластин центробежного ротора. Устройство 10, предназначенное для приведения потока газа во вращение, более подробно показано на фиг.4. Устройство 10 включает отклоняющий газ элемент 11 в форме кольца, снабженный множеством лопаток 12, идущих наружу от элемента в форме кольца и распределенных вокруг оси вращения ротора. Лопатки наклонены относительно направления оси вращения ротора, при этом угол их наклона постепенно увеличивается вдоль длины лопаток в направлении потока газа.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения лопатки могут быть подвижными и/или наклон лопаток можно регулировать во время работы с целью регулирования скорости вращения потока газа.

Кроме того или в качестве альтернативы тому, что показано на фиг.4, входное отверстие 3 для газа выше по потоку от центробежного ротора может находиться под прямым углом к оси вращения центробежного ротора, как показано на фиг.5. На этой фигуре показано поперечное сечение резервуара, перпендикулярное к оси вращения ротора, со стороны входного отверстия центробежного сепаратора. Предпочтительным является осуществление подсоединения наружных трубопроводов под прямым углом, чтобы обеспечить устойчивость к высокому давлению в резервуаре. В этом варианте осуществления изобретения устройство 10, предназначенное для приведения потока газа во вращение выше по потоку от ротора, включает входной отклоняющий газ элемент 11', предназначенный для отклонения потока газа, поступающего из входного отверстия для газа, тангенциально к центробежному ротору. Входной отклоняющий газ элемент 11' может быть стационарным или поворотно соединенным с резервуаром 19 и может быть наклоненным или изогнутым так, чтобы газ, поступающий через входное отверстие 3, отклонялся тангенциально к центробежному ротору и тем самым в резервуаре формировался вращающийся поток газа. Положение и наклон отклоняющего элемента может регулироваться во время работы сепаратора с тем, чтобы регулировать скорость вращения потока газа. Как показано на чертеже, это может быть достигнуто путем поворотного соединения входного отклоняющего газ элемента 11' с резервуаром в точке 39 и возвращения его в исходное положение при помощи пружины 40. Пружина может составлять единое целое со входным отклоняющим газ элементом в точке поворота или может соединять входной отклоняющий газ элемент с другой точкой резервуара. При увеличении потока газа входной отклоняющий газ элемент отклоняется потоком газа, что может привести к ограничению скорости вращения газа в резервуаре.

Как показано на фиг.1, сепаратор устанавливают в резервуаре 19 путем помещения сепаратора с его самонесущей рамой 2 в резервуар в заданное положение внутри резервуара и увеличения диаметра крепежного элемента 20 так, чтобы крепежный элемент входил в контакт с внутренней поверхностью 25 резервуара, удерживая сепаратор в заданном положении внутри резервуара.

Во время эксплуатации центробежного сепаратора поток газа поступает во входное отверстие 3 центробежного сепаратора 1. Поток газа направляется в канал 11а, где наклонные лопатки 12 отклоняют газ тангенциально к ротору сепаратора. Таким образом, поток газа приводится лопатками 12 во вращение и поступает в пространство 9, окружающее ротор 5. В этом пространстве происходит предварительное разделение, когда более крупные частицы в форме твердых частиц и/или капель жидкости с большей плотностью, чем у газа, присутствующие в потоке газа, под действием центробежных сил во вращающемся потоке газа отделяются от потока газа и осаждаются на внутренней поверхности цилиндра 24.

Из пространства 9, окружающего ротор, вращающийся поток газа поступает в сепарационные каналы 7, образуемые между сепарационными дисками 6 в роторе. Ротор 5 приводится во вращение вращающимся потоком газа благодаря силам вязкого сопротивления, действующим на сепарационные диски в сепарационных каналах. Вращение ротора также облегчается благодаря удлиненным ограничителям пакета дисков, выполняющим роль лопаток или лопастей турбины и увеличивающим передачу момента от потока газа к ротору. Поскольку вращающийся поток газа направлен от радиально наружных частей сепарационных каналов к радиально внутренним частям сепарационных каналов, поток газа ускоряет вращение благодаря сохранению углового момента. Таким образом передача вращения от газа к ротору в данной конфигурации особенно эффективна.

В сепарационных каналах частицы в форме твердых частиц и/или капель жидкости с большей плотностью, чем у газа, находящиеся в потоке газа, отделяются от потока газа под действием центробежных сил. Ввиду меньшего расстояния разделения в сепарационных каналах пакета дисков в форме усеченного конуса, возможно отделение меньших или менее плотных частиц от потока газа. Частицы, отделенные от потока газа, осаждаются на внутренней поверхности сепарационных дисков в форме усеченного конуса и перемещаются радиально наружу под действием центробежных сил. С радиально наружного края сепарационных дисков частицы, отделенные от потока газа в сепарационных каналах, отбрасываются к внутренней поверхности цилиндра 24 и оседают на ней.

Таким образом, только вращающийся поток газовой смеси приводит во вращение центробежный ротор, при этом приводной двигатель, вращающий ротор, отсутствует. В результате этого вращения происходит отделение частиц от того же самого потока газа. Очищенный газ, поступивший в центральную газовую камеру 8 ротора, перемещается к выходному отверстию 4 по каналам 30 и 32 в роторе и первой перегородке и выходит из сепаратора через резервуар.

Изобретение относится к центробежному сепаратору и способу отделения частиц от потока газа. Сепаратор включает раму (2), входное отверстие (3) для газа и выходное отверстие (4) для газа. Центробежный ротор (5) размещен в раме с возможностью вращения вокруг оси вращения (х) и включает множество разделительных пластин (6), образующих сепарационные каналы (7) между пластинами. Центральная газовая камера (8) в роторе сообщается с радиально внутренней частью сепарационных каналов и выходным отверстием для газа. Пространство (9), окружающее ротор, сообщается с радиально наружной частью сепарационных каналов и входным отверстием для газа. Устройство (10) предназначено для приведения потока газа во вращение по потоку до ротора. Центробежный ротор имеет такую конфигурацию, что вращающийся поток газовой смеси приводит во вращение центробежный ротор с целью отделения частиц от того же потока газа, пропускаемого из пространства, окружающего ротор, через сепарационные каналы между пластинами к центральной газовой камере. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и функционирования центробежного сепаратора. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Центробежный сепаратор (1), предназначенный для отделения частиц от потока газа, включающий
раму (2), входное отверстие (3) для газа и выходное отверстие (4) для газа,
центробежный ротор (5), размещенный в раме с возможностью вращения вокруг оси вращения (х) и включающий множество разделительных пластин (6), образующих сепарационные каналы (7) между пластинами,
центральную газовую камеру (8) в роторе, сообщающуюся с радиально внутренней частью сепарационных каналов и выходным отверстием для газа,
пространство (9), окружающее ротор и сообщающееся с радиально наружной частью сепарационных каналов и входным отверстием для газа,
устройство (10), предназначенное для приведения потока газа во вращение выше по потоку от ротора, при этом центробежный ротор имеет такую конфигурацию, что вращающийся поток газовой смеси приводит во вращение центробежный ротор с целью отделения частиц от того же потока газа, пропускаемого из пространства, окружающего ротор, через сепарационные каналы между пластинами к центральной газовой камере.

2. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, является стационарным или по меньшей мере не вращающимся во время работы установки.

3. Центробежный сепаратор по п. 1 или 2, в котором устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, включает отклоняющий газ элемент (11), соединенный с рамой и предназначенный для приведения потока газа во вращение путем отклонения потока газа в тангенциальном направлении относительно центробежного ротора.

4. Центробежный сепаратор по п. 3, в котором отклоняющий газ элемент включает по меньшей мере одну, предпочтительно множество, лопаток (12), наклоненных относительно осевого направления центробежного ротора и распределенных вокруг оси вращения.

5. Центробежный сепаратор по п. 4, в котором указанная по меньшей мере одна лопатка выступает в радиальном направлении за пределы сепарационных пластин ротора.

6. Центробежный сепаратор по п. 4 или 5, в котором наклон лопаток относительно осевого направления центробежного ротора постепенно увеличивается вдоль протяженности лопаток в направлении потока газа из входного отверстия для газа к выходному отверстию для газа.

7. Центробежный сепаратор по п. 4 или 5, в котором наклон лопаток может отрегулироваться в ходе эксплуатации сепаратора с тем, чтобы управлять скоростью вращения потока газа.

8. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором входное отверстие для газа расположено под углом к оси вращения центробежного ротора, причем угол лежит в диапазоне 70-110 градусов, предпочтительно 80-100 градусов, более предпочтительно 90 градусов, при этом устройство (10), предназначенное для приведения потока газа во вращение выше по потоку от ротора, включает входной отклоняющий газ элемент, предназначенный для отклонения потока газа, поступающего из входного отверстия для газа, в тангенциальном направлении относительно центробежного ротора.

9. Центробежный сепаратор по п. 8, в котором положение или наклон отклоняющего элемента может регулироваться во время работы сепаратора с тем, чтобы управлять скоростью вращения потока газа и, таким образом, ротора.

10. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором ротор имеет первый и второй осевые концы, при этом ротор установлен с возможностью вращения на раме при помощи первого подшипника (13) на первом осевом конце и второго подшипника (14) на втором осевом конце.

11. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором рама выполнена с возможностью установки внутри резервуара (19) для направления потока газа и включает первую перегородку (15) для разделения резервуара на первую секцию (16) выше по потоку от первой перегородки и вторую секцию (17) ниже по потоку от первой перегородки, при этом входное отверстие для газа сообщается с первой секцией, выходное отверстие для газа сообщается со второй секцией и при этом центробежный сепаратор выполнен так, что первая и вторая секции сообщаются через сепарационные каналы ротора.

12. Центробежный сепаратор по п. 11, в котором между первой перегородкой и центробежным ротором находится уплотнение (18).

13. Центробежный сепаратор по п. 11 или 12, в котором рама представляет собой самонесущую раму, закрепляемую внутри существующего резервуара (19) для направления потока газа, при этом рама снабжена крепежным средством (20), предназначенным для крепления рамы в некотором положении внутри резервуара.

14. Центробежный сепаратор по п. 11 или 12, в котором рама включает канал (11а) выше по потоку от ротора и в котором устройство, предназначенное для приведения потока газа во вращение, расположено в этом канале.

15. Центробежный сепаратор по п. 1, в котором множество разделительных пластин включает в себя пакет сепарационных дисков в форме усеченного конуса, расположенных на взаимно соответствующих расстояниях друг от друга, причем между дисками образованы сепарационные каналы, при этом каждый сепарационный диск снабжен ограничителями, идущими от радиально внутренней части сепарационного диска к радиально наружной части сепарационного диска и определяющими величину сепарационных каналов между дисками в пакете сепарационных дисков в форме усеченного конуса.

16. Способ отделения частиц от потока газа, при этом способ включает
обеспечение центробежного ротора, способного вращаться вокруг оси вращения (х) и имеющего множество сепарационных пластин, между которыми образованы сепарационные каналы, центральную газовую камеру внутри ротора, сообщающуюся с радиально внутренней частью сепарационных каналов и выходным отверстием для газа, и пространство, окружающее ротор и сообщающееся с радиально наружной частью сепарационных каналов и входным отверстием для газа;
приведение потока газа во вращение выше по потоку от ротора и
вращение ротора под действием вращающегося потока газа с целью отделения частиц от потока газа.