Устройство воздухоподготовки для компрессоров Российский патент 2024 года по МПК F02C7/52 B01D47/06 

Изобретение относится к области энергетического, нефтегазового, транспортного и химического машиностроения, а именно к устройствам воздухоподготовки для компрессоров, и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор.

Известны устройства воздухоподготовки, которые имеют в своем составе воздухозаборные устройства с погодозащитными козырьками и защитными сетками, различного типа устройства влагоотделения и очистки от загрязнений с функциями накопления и удаления загрязнений, устройства подогрева воздуха для предотвращения обледенения, устройства шумоглушения, байпасный канал и воздуховоды транспортировки воздуха к компрессору (RU 2651391, опубл. 19.04.2018; RU 2344302, опубл. 20.01.2009; RU 2289706, опубл. 20.12.2006; RU 2414611, опубл. 20.03.2011; RU 2758874, опубл. 02.11.2021; RU 2761711, опубл. 13.12.2021; RU 2745335, опубл. 24.03.2021).

Недостатками этих устройств являются:

- большие потери давления (от 400 до 700 Па), которые значительно возрастают в периоды с высокой относительной влажностью атмосферного воздуха, во время снегопадов и снежных бурь, а также при накоплении загрязнений на фильтроэлементах устройств очистки воздуха, что приводит к снижению показателей эффективности работы компрессора;

- необходимость подогрева воздуха в условиях обледенения, что приводит к снижению показателей эффективности работы компрессора и увеличению энергозатрат;

- необходимость внедрения дополнительных мероприятий по снижению уровня шума при подогреве воздуха в условиях обледенения, что усложняет и удорожает устройства воздухоподготовки для компрессора;

- необходимость периодической замены фильтроэлементов устройств очистки воздуха от загрязнений, что увеличивает эксплуатационные расходы и длительность периодов простоя оборудования.

Известно воздухоочистительное устройство для судовых энергетических установок, содержащее систему увлажнения забираемого из атмосферы воздуха с последующей сепарацией увлажненного воздуха (RU 2647171, опубл. 14.03.2018).

Такое решение обеспечивает очистку фильтроэлементов от солевых отложений, что позволяет сохранить неизменным значение потерь давления на них в процессе эксплуатации, но при этом недостатки, перечисленные выше, характерны и для данного устройства воздухоподготовки.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению по технической сущности является высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор «СЦВ-7», содержащий систему каналов с сепарационным пакетом для придания вращательного движения газожидкостному потоку и осаждения пленочной, капельной, мелкодисперсной, аэрозольной жидкости и твердых частиц в поле центробежных сил (RU 2320395, опубл. 27.03.2008).

Предлагаемое изобретение направлено на исключение указанных недостатков посредством применения системы орошения забираемого из атмосферы воздуха.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- уменьшение потерь давления при воздухоподготовке для компрессоров до минимального значения и сохранение их значения при эксплуатации постоянным и практически независящим от состояния атмосферы;

- упрощение конструкции устройства воздухоподготовки для компрессоров;

- уменьшение эксплуатационных расходов и длительности периодов простоя оборудования.

Указанный результат достигается тем, что устройство воздухоподготовки для компрессора содержит расположенные по ходу всаса воздушного потока воздухозаборное устройство с погодозащитным козырьком, защитной сеткой и системой обогрева, на входе в которое установлены форсунки с пневмораспылом жидкости; тангенциально соединенное с воздухозаборным устройством устройство очистки воздуха от загрязнений, выполненное в виде вертикально ориентированного спиралевидного канала с установленным внутри него цилиндрическим сепарационным пакетом в виде соединенных с верхней и нижней крышками вертикальных пластин S-образного профиля, установленных с зазором между собой, при этом стенки спиралевидного канала и пластин снабжены ловушками жидкой фазы, в верхней крышке выполнен канал для подачи очищенного воздуха через устройство шумоглушения в воздуховод транспортировки воздуха к компрессору, а в нижней крышке выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями.

Форсунки с пневмораспылом обеспечивают поступление на вход устройства очистки воздуха от загрязнений воздухожидкостного потока с диаметром капель жидкости 10-15 мкм при ее концентрации 0,9-1,1 г/м³ (соответствует густому туману), в котором атмосферные загрязнения (промышленная и природная пыль, насекомые, водность, растительная пыльца, пух и волокна) размером более 0,1 мкм увеличиваются в размерах и массе для гарантированного улавливания их устройством очистки воздуха от загрязнений. Отсепарированная жидкость с уловленными загрязнениями отводится в емкость-отстойник, из которой накопленные загрязнения периодически удаляются. В зимний период для орошения используют незамерзающую жидкость (водные растворы гликолей), что обеспечивает растворение в ней поступающей из атмосферы влаги и предотвращение обледенения нижележащих по ходу всаса воздушного потока устройств. Элементы конструкции канала воздухозаборного устройства, не подверженные воздействию воздухожидкостного потока, в зимний период защищают от обледенения посредством системы обогрева (например, кабельной или с использованием инфракрасного излучения).

Устройство очистки воздуха от загрязнений обеспечивает отделение жидкой фазы с уловленными атмосферными загрязнениями и подачу очищенного воздуха к компрессору через устройство шумоглушения и воздуховод (эффективность очистки составляет более 99,95%), что обеспечивает уменьшение эксплуатационных расходов и длительность периодов простоя оборудования за счет отсутствия расходных материалов (фильтроэлементов с разной тонкостью очистки) и необходимости их своевременной замены.

Значение потерь давления в данной системе воздухоподготовки для компрессоров составляет не более 120 Па при скорости потока в каналах системы от 6 до 11 м/с и практически не зависит от атмосферных условий.

Отсутствие элементов, подверженных обледенению или значительному загрязнению и приводящих к возрастанию потерь давления до недопустимых значений, позволяет исключить из состава устройства воздухоподготовки для компрессора устройства подогрева воздуха для предотвращения обледенения, а также байпасный канал, обеспечивающий подачу воздуха в компрессор при аварийном возрастании потерь давления в устройстве воздухоподготовки, что упрощает конструкцию устройства.

Предлагаемое устройство воздухоподготовки для компрессоров показано на чертежах, где на фиг. 1 показан продольный разрез устройства воздухоподготовки для компрессоров (стрелками показано направление потока воздуха); на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показана зона А на фиг. 1; на фиг. 4 показана зона Б на фиг. 2.

Устройство воздухоподготовки для компрессора содержит воздухозаборное устройство 1 с погодозащитным козырьком 2, системой обогрева 3, защитной сеткой 4 и форсунками с пневмораспылом 5; устройство очистки воздуха от загрязнений, состоящее из вертикально ориентированного спиралевидного канала 6 с ловушками жидкой фазы 7 и установленного в нем цилиндрического сепарационного пакета, образованного верхней 8 и нижней 9 крышками, связанными между собой вертикальными пластинами 10 S-образного профиля, имеющими зазоры между собой и ловушки жидкой фазы 11, причем в верхней крышке 8 выполнен канал 12 подачи очищенного воздуха в устройство шумоглушения 13, в нижней крышке 9 выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями в емкость-отстойник 14. Устройство шумоглушения 13 присоединено к воздуховоду 15 транспортировки воздуха к компрессору (не показан).

Предлагаемое устройство воздухоподготовки для компрессоров работает следующим образом.

При работе компрессора под действием перепада давления между входом в компрессор и атмосферой поток воздуха поступает под погодозащитный козырек 2, откуда поступает в воздухозаборное устройство 1, где происходит его орошение жидкостью посредством форсунок с пневмораспылом 5 (в зимний период для орошения используют незамерзающую жидкость, что обеспечивает растворение в ней поступающей из атмосферы влаги и предотвращение обледенения нижележащих по ходу всаса воздушного потока устройств. Элементы конструкции канала воздухозаборного устройства 1, не подверженные воздействию воздухожидкостного потока, защищают от обледенения посредством системы обогрева 3. После обработки пневмораспыленной жидкостью воздухожидкостной поток через защитную сетку 4 поступает в вертикально ориентированный спиралевидный канал 6, обеспечивающий вращательное движение воздухожидкостного потока и воздействие на него центробежных сил. При этом часть жидкой фазы с уловленными загрязнениями оседает на стенке канала с ловушками жидкой фазы 7 и под действием сил тяжести стекает на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Далее воздухожидкостной поток поступает во внутреннюю полость цилиндрического сепарационного пакета через зазоры между вертикальными пластинами 10, где часть жидкой фазы осаждается на поверхности пластин 10 и ловушек 11 и под действием сил тяжести стекает на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Из внутренней полости закрученный воздухожидкостной поток направляется к каналу 12, выполненному в крышке 8, с дальнейшим отделением жидкой фазы за счет действия центробежных и гравитационных сил, с осаждением ее на поверхность пластин 10 и концентрацией ее в области наружного диаметра внутренней полости цилиндрического сепарационного пакета. Перед выходом воздухожидкостного потока из внутренней полости цилиндрического сепарационного пакета через канал 12 оставшаяся наиболее мелкая фракция жидкой фазы осаждается на тыльной стороне верхней крышки 8 в зазоре между стенкой канала 12 и пластинами 10, откуда стекает по вертикальным элементам конструкции на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Очищенный поток воздуха поступает через канал 12 в устройство шумоглушения 13, откуда через воздуховод 15 транспортируется к компрессору.

Изобретение относится к области энергетического, нефтегазового, транспортного и химического машиностроения, а именно к устройствам воздухоподготовки для компрессоров, и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор. Устройство воздухоподготовки для компрессора содержит воздухозаборное устройство 1 с осадкозадерживающим козырьком 2, кабельной системой обогрева 3, защитной сеткой 4 и форсунками с пневмораспылом 5, устройство очистки воздуха от загрязнений, состоящее из вертикально ориентированного спиралевидного канала 6 с ловушками жидкой фазы 7 и установленного в нем цилиндрического центробежного сепарационного пакета, образованного верхней 8 и нижней 9 крышками, связанными между собой вертикальными пластинами 10 S-образного профиля, имеющими зазоры между собой и ловушки жидкой фазы 11, причем в верхней крышке 8 выполнен канал 12 подачи очищенного воздуха в устройство шумоглушения 13, в нижней крышке 9 выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями в емкость-отстойник 14. Устройство шумоглушения 13 присоединено к воздуховоду 15 транспортировки воздуха к компрессору. Техническим результатом изобретения является: уменьшение потерь давления при воздухоподготовке для компрессоров и сохранение их значения при эксплуатации постоянным и практически не зависящим от состояния атмосферы; упрощение конструкции устройства воздухоподготовки для компрессоров; уменьшение эксплуатационных расходов и длительности периодов простоя оборудования. 4 ил.

Устройство воздухоподготовки для компрессора, характеризующееся тем, что содержит расположенные по ходу всаса воздушного потока воздухозаборное устройство с погодозащитным козырьком, защитной сеткой и системой обогрева, на входе в которое установлены форсунки с пневмораспылом жидкости; тангенциально соединенное с воздухозаборным устройством устройство очистки воздуха от загрязнений, выполненное в виде вертикально ориентированного спиралевидного канала с установленным внутри него цилиндрическим сепарационным пакетом в виде соединенных с верхней и нижней крышками вертикальных пластин S-образного профиля, установленных с зазором между собой, при этом стенки спиралевидного канала и пластин снабжены ловушками жидкой фазы, в верхней крышке выполнен канал для подачи очищенного воздуха через устройство шумоглушения в воздуховод транспортировки воздуха к компрессору, а в нижней крышке выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями.