ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР Советский патент 1995 года по МПК B01D45/00 

Изобретение относится к конструкции сепарационного устройства, которое может быть применено для очистки газа или пара от капельной жидкости, в том числе радиоактивной, в разных отраслях промышленности.

Цель изобретения повышение эффективности сепарации и расширение диапазона эффективности работы сепаратора.

На фиг.1 показан сепаратор вертикального исполнения, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 разрез В-В на фиг.3. На фиг.1 стрелкой _→ обозначено движение пара (газа), стрелкой _ _→ движение жидкости.

Сепаратор содержит корпус 1, дросселирующие шайбы 2, пакет из сетки 3, кольцевую перегородку 4 с уплотнителем, штуцер для отвода отсепарированной жидкости 5, пояс 6, обечайку 7, отражательные пластины 8, сетку-отбойник 9 и пакет из сетки 10.

Пакет из сетки 3 размещен в трех поясах 6: нижнем, среднем и верхнем, которые закреплены на четырех стойках (не показаны). На нижнем поясе также закреплена кольцевая перегородка 4 с уплотнителем. Нижний пояс, кольцевая перегородка с уплотнением и корпус сепаратора образуют карман для сбора отсепарированной влаги. В целом удерживающая пакет 3 конструкция создает не только кольцевой зазор между корпусом сепаратора и пакетом, но и сохраняет открытой боковую поверхность последнего.

Пакет из отражательных пластин 8 формируется в обечайке 7, которая имеет наружный диаметр, равный диаметру пакета 3. Тем самым обеспечивается продолжение кольцевого зазора между корпусом сепаратора и теперь уже обечайкой 7. В обечайке размещено несколько рядов, разделенных дистанционными втулками, отражательных пластин желобчатой формы. Каждый ряд объединяет несколько (например 7) пластин в многолучевую звезду (фиг.2). Профиль пластины на входе в обечайку и в активной зоне сепарации показан соответственно на фиг.4 и 5. С целью уменьшения срыва жидкости паров выходная кромка желоба (фиг.5) сделана удлиненной. Пластины в ряду расположены под углом к оси сепаратора. Узел входа пластины в обечайку (входа в кольцевой зазор) показан на фиг.3. Ряды пластин установлены в обечайке таким образом, что перекрывают в целом все поперечное сечение обечайки, т.е. прямой проход пара без контакта с пластинами исключается. До и после обечайки 7 установлены дросселирующие шайбы 2, обеспечивающие перераспределение скоростей пара в сепарационной зоне и кольцевом пространстве. Обечайка с пакетом отражательных пластин устанавливается непосредственно на пакет из сетки 3.

В кольцевом зазоре для уменьшения уноса отсепарированной влаги по высоте пакетов 3 и 8 размещена сетка-отбойник 9, выполненная в виде сетчатого цилиндра, устанавливаемого коаксиально корпусу 1.

Сверху пакета отражательных пластин может быть размещен пакет из сетки 10. Форма пакетов 3 и 10 может быть плоской, выпуклой или вогнутой в зависимости от ориентации оси сепаратора.

Сепаратор работает следующим образом. Пар (газ), содержащий капли жидкости разной крупности, последовательно проходит пакет из сетки 3 (основная ступень), пакет из пластины 8 (вспомогательная ступень) и пакет из сетки 19 (ступень доочистки), меняя многократно направление своего движения.

При низких и средних скоростях пара механизм сепарации на всех ступенях сепаратора мало отличается от механизма сепарации в прототипе. Т.е. сепарация капель происходит за счет сил инерции, а отсепарированная жидкость стекает навстречу потоку пара в виде капель и струй. Поскольку в этом пределе скоростей пара сопротивление дросселирующих шайб 2 невелико, то и скорость пара в кольцевом зазоре, а следовательно, и доля парового потока выходящего в кольцевой зазор, невелика.

Напора парового потока недостаточно, чтобы увлечь в зазор отсепарированную жидкость.

При высоких скоростях пара слив отсепарированной жидкости из пакетов основной ступени начинает тормозиться набегающим потоком пара. Приход жидкости в пакеты становится больше, чем расход и они начинают переполняться жидкостью захлебываться. Избыток ее в виде капель уносится паром во вспомогательную ступень. Эффективность сепарации пакетами основной ступени резко падает.

Однако, ввиду того, что в этих условиях давление пара перед кольцевой перегородкой 4 становится значительно больше, чем перед каждой последующей шайбой 2 (на величину соответствующего гидравлического сопротивления), пар, последовательно проходя кольцевую перегородку и шайбы, теряет давление и ступенчато расширяется. При этом происходит перераспределение скоростей пара в сечении сепаратора. Часть парового потока, преодолевая сопротивление боковой поверхности пакетов основной и выводных каналов пластин 8 в обечайке 7 вспомогательной ступени, выходит в кольцевой канал и выбрасывает отсепарированную в пакетах жидкость. В результате вступивший в действие механизм вывода отсепарированной жидкости становится преобладающим, а струйно-капельный (навстречу потоку пара) постепенно прекращается. Пакеты начинают интенсивно освобождаться от избыточной влаги. Захлебывание их прекращается. Вероятней всего, из-за начавшего работать механизма вывода влаги в кольцевой зазор захлебывания пакетов основной ступени как такового не происходит.

Проскочившие основную ступень капли частично улавливают во вспомогательной ступени, ударяясь в пластины 8 и растекаясь по ним пленкой. Под действием скоростного напора парового потока пленки отсепарированной жидкости по желобам пластин отводится также в кольцевой зазор. Здесь отсепарированная жидкость из основной и вспомогательной ступеней задерживается на сетке-отбойнике 9 и стенках сепаратора, по которым стекает в карман для сбора влаги. Следовательно, в основной и вспомогательной ступенях из пара отделяется основное количество влаги.

На входе ступени доочистки пар несет мелкие капли, имеет низкую влажность и меньшую, чем в предыдущих ступенях скорость. Поступая в пакеты ступени, часть капель улавливается по инерционному механизму, а остальные проскакивают. Образовавшаяся жидкость отводится из пакетов к стенкам сепаратора за счет естественного растекания известное свойство растекания жидкости в вертикальных слоях насадки. Причем, чем выше слой, тем больше жидкости переходит на стенку. Отсепарированная жидкость также попадает в кольцевой зазор и централизованно отводится из сепаратора.

Сепарирующие пакеты ступени доочистки работают при высоких скоростях пара. Поэтому капельный дренаж отсепарированной влаги невозможен, т.к. приведет к захлебыванию пакетов. Отвод жидкости за счет естественного растекания к стенке является в этих условиях единственным реальным путем. Пакеты работают эффективно, если приход отсепарированной влаги будет равен ее отводу на стенку, а основная и вспомогательная ступени обеспечивают необходимую влажность пара.

Таким образом, принудительный вывод отсепарированной влаги из зоны сепарации частью основного потока пара позволяет эффективно и производительно работать всему сепаратору.

Сепаратор имеет ряд преимуществ: повышение эффективности и производительности сепаратора за счет принудительного отвода отсепарированной влаги из зоны сепарации: расширение диапазона скоростей пара, соответствующего эффективной работе сепаратора; увеличение верхнего предела рабочих нагрузок по пару сепарирующих пакетов и уменьшение в связи с этим металлоемкости сепаратора; упорядоченный отвод сепарированной влаги из корпуса сепаратора при высоких скоростях пара.

Таким образом, сепаратор обеспечивает более высокую эффективность сепарации влаги, в широком диапазоне скоростей пара.

Использование: для очистки газа или пара от капельной жидкости. Сущность изобретения: сепаратор содержит корпус, коаксиальный корпусу перфорированный цилиндр, кольцевую перегородку в зазоре между корпусом и цилиндром. В корпусе установлены сепарирующие пакеты из сеток. Сетка в виде цилиндра установлена в зазоре между корпусом и цилиндром. Между сепарирующими пакетами размещены отражательные пластины. Пар (газ), содержащий капли жидкости, проходит последовательно все ступени сепаратора, многократно меняя направление своего движения. Основной механизм отделения капель инерционный. При высоких скоростях пара отсепарированная жидкость выводится из зоны сепарации в кольцевой зазор частью парового потока, который образуется в результате ступенчатого расширения основного потока пара. 5 ил.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР, содержащий корпус, входной, выходной и отводящий патрубки, коаксиальный корпус, перфорированный цилиндр с дросселирующими шайбами внутри и кольцевую перегородку в зазоре между корпусом и цилиндром, установленную под отводящим патрубком, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем расширения диапазона рабочих скоростей пара, сепаратор снабжен горизонтальными сепарирующими пакетами из сетки, перекрывающими его поперечное сечение, причем один из пакетов установлен в цилиндре, а второй в выходном патрубке, сеткой, установленной в кольцевом зазоре между корпусом и цилиндром и размещенными между первым и вторым пакетами в перфорированном цилиндре рядами друг над другом профилированными отражательными пластинами, каждая из которых расположена по образующей перевернутого конуса, причем комплект всех пластин перекрывает поперечное сечение цилиндра, а вдоль каждой пластины выполнен желоб, размещенный вогнутой поверхностью навстречу потоку пара.