Патент на изобретение №2271242

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ОТ ГАЗА

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для очистки газа, особенно в линиях газоснабжения и его транспортировки. Устройство включает корпус, разделенный перегородкой на верхнюю газовую зону с патрубком ввода газожидкостной смеси и выхода газа и нижнюю жидкостную зону с патрубком отвода жидкости. Внутри газовой зоны также расположены сепарационные элементы. Газовая зона по вертикали разделена проницаемыми перегородками. Над жидкостной зоной непосредственно размещена полость предварительной очистки. Над упомянутой полостью далее размещена фильтровальная полость. Далее над фильтровальной полостью образована полость сбора очищенного газа. Полость сбора очищенного газа сообщена со входом выходного патрубка, который направлен вниз через фильтровальную полость и далее через полость предварительной очистки на выход для очищенного газа. Проницаемые перегородки жестко закреплены внутри корпуса и имеют отверстия, которые закрыты съемными сетками. В жидкостной полости дополнительно установлен поплавок с толкателем, взаимосвязанным с сигнализатором уровня жидкости в указанной полости. На проницаемой перегородке в фильтровальной полости, отделяющей последнюю от полости предварительной очистки, размещено множество жестких полых фильтровальных тел. В патрубке подвода газожидкостной смеси установлен фильтр. Технический результат: простота конструкции и высокое качество очистки газа отделением от него как механических частиц, так и жидких фракций при постоянном поступлении газа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявляемое техническое решение относится к устройствам для отделения дисперсных частиц, в том числе жидкости или паров, от газов, в частности природного и попутного, комбинированными способами с использованием фильтрации, гравитационных сил с изменением направления потока.

Известен газовый сепаратор (см. Авторское свидетельство СССР № 1373419, кл. B 01 D 45/00, заявлен: 23.07.1986, опубликован: 15.02.1988, бюл. № 6).

Известное устройство содержит цилиндрический корпус с входным патрубком, выходными патрубками для выхода газа и удаления жидкости. В верхней части корпуса установлена разделительная перегородка в виде пакета вязанных проволочных или полимерных сеток и жалюзийная насадка, жестко соединенные по периметру, на которой конденсируется жидкость.

Данное устройство интересно с точки зрения простоты конструкции. Однако достаточно высокое качество отделения газа от жидкости можно получить только при низких скоростях движения газа. Из-за отсутствия конструктивного разделения между газовой и жидкостной средами при больших скоростях движения газа будет возникать вторичный унос жидкости газовым потоком даже при использовании сетчатой насадки, поскольку выходной патрубок для газа размещен по потоку. Возможен выход газа и через выходной патрубок для удаления жидкости.

Известен газожидкостный сепаратор (см. Авторское свидетельство СССР № 1169697, кл. В 01 D 19/00, заявлен: 05.10.1983, опубликован: 30.07.1985, бюл. № 28).

Известное устройство содержит корпус с патрубками ввода и отвода газа и жидкости соответственно. В корпусе установлены: в верхней его части разделительная перегородка, она же сепарационная насадка, в узле ввода газожидкостной смеси – сетчатый коагулятор.

Узел ввода газожидкостной смеси содержит направленный горизонтально, а затем снизу вверх вдоль вертикальной оси корпуса патрубок подвода газожидкостной смеси. За патрубком на его выходе установлена встречно вогнутая сепарационная насадка с крышкой. Вогнутая насадка и крышка ограничивают камеру ввода газожидкостной смеси. Края крышки загнуты в сторону вогнутой насадки, тем самым образуя камеру с щелевым зазором. Узел ввода ограничен верхней, в корпусе над крышкой, и нижней, внутри патрубка и вокруг канала от вогнутой насадки в полость корпуса, пластинами. Камера ввода газожидкостной смеси соединена каналом с полостью корпуса. Перед вогнутой насадкой в узле ввода установлен сетчатый коагулятор.

Описанное выше устройство интересно с точки зрения очистки газовоздушной смеси перед поступлением последней в полость корпуса сепаратора и дополнительной очистки газа при выходе из корпуса. В ее конструкции имеет место организация изменения направления потока. Но возникает проблема сохранения давления подаваемого газа и беспрерывной подачи последнего.

Известен газосепаратор (см. Авторское свидетельство СССР № 886952, кл. B 01 D 45/06, заявлен: 11.04.1980, опубликован: 07.12.1981, бюл. № 45).

Устройство содержит корпус с патрубком ввода газа с дисперсными частицами, патрубками отвода очищенного газа и отвода жидкости. В корпусе установлены сепарационные элементы. Нижняя часть корпуса является сборником отделенной от газа жидкости. Через сепарационные элементы проходит труба, которая обеспечивает сток жидкости в сборник. Для предотвращения вторичного уноса жидкости потоком газа, в основном, в нижней части полости корпуса размещена разделительная перегородка в виде слоя поплавков из влагонепроницаемого материала. Поплавки разделяют между собой верхнюю газовую и нижнюю жидкостную полости. Над патрубком выхода жидкости установлена сетка для предотвращения уноса поплавков с потоком отделенной от газа жидкости из полости корпуса.

Описанное устройство предназначено для очистки топливного газа от механических частиц и смолистых отложений, а также от жидких фракций. Оно может работать при высоких скоростях газа и не допускает вторичный унос жидкости потоком газа.

Но имеется и ряд недостатков, а именно:

– из-за отсутствия фильтрующих устройств на входе в газосепаратор возникает возможность неполной очистки газа от механических частиц и смолистых отложений внутри корпуса, которые труднее изъять, чем на входе;

– из-за нерегулируемого удаления отсепарированной жидкости из сборника возникают потери давления газа, проходящего через газосепаратор.

Тем не менее, рассмотренное выше устройство выбрано прототипом заявляемого устройства, так как оно обеспечивает очистку газа от жидких фракций и механических частиц, предотвращает вторичный унос жидкости потоком газа, поскольку сепарационные элементы обеспечивают его очистку, а газовая и жидкостная полости разделены водонепроницаемым слоем поплавков.

Перед авторами стояла задача создать такое устройство для отделения дисперсных частиц от газов, которое бы давало совокупный технический результат, заключающийся одновременно в обеспечении простоты конструкции устройства, удобства сборки-разборки и высоком качестве очистки топливного газа отделением от него механических частиц и жидких фракций при постоянном поступлении газа.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном устройстве для отделения дисперсных частиц от газа, включающем корпус, внутренность которого разделена на зоны – нижнюю, жидкостную с патрубком отвода жидкости и верхнюю, газовую с патрубком ввода газожидкостной смеси, при этом упомянутая газовая зона по высоте последовательно разделена на полость предварительной очистки, отделенную от нее сеткой фильтровальную полость и полость сбора очищенного газа, сообщенную с выходным патрубком, произведены усовершенствования.

Эти усовершенствования состоят в следующем.

Между жидкостной зоной и полостью предварительной очистки, а также между фильтровальной полостью и полостью сбора очищенного газа дополнительно установлены сетки, каждая из которых прикреплена к корпусу с возможностью съема, в патрубке подвода газожидкостной смеси дополнительно установлен фильтр, а в жидкостной зоне дополнительно установлен поплавок с толкателем, взаимосвязанным с сигнализатором уровня жидкости.

Указанные сетки закреплены с возможностью съема на дополнительных опорах в виде колец внутри корпуса, жестко соединенных с последним.

Всем этим обеспечиваются ранее упомянутые технические результаты предлагаемого устройства.

Изобретение иллюстрируется фигурами, где на:

– фиг.1 – общий вид заявляемого устройства при минимальном уровне конденсата;

– фиг.2 – газовая полость корпуса 1;

– фиг.3 – жидкостная полость корпуса 1 при максимальном уровне конденсата.

Заявляемое устройство для отделения дисперсных частиц от газов содержит вертикальный корпус 1 с входным патрубком, имеющим фильтр 2.

Корпус 1 содержит цилиндр 3 и прикрепленные известным способом к последнему крышку 4 и днище 5 (см.фиг.1).

Внутренняя полость корпуса 1 разделена на верхнюю газовую зону и нижнюю жидкостную. Верхняя зона разделена на газовые, ступенчатой очистки, полости 6, 7, 8, которые размещены по вертикали одна над другой вверх по потоку.

Нижняя жидкостная зона – это полость 9 (см.фиг.1). Для подвода газожидкостной смеси имеется входной патрубок с фильтром, который соединен с первой верхней газовой полостью 6.

Полость 6, соседствующая с жидкостной полостью 9, – это полость предварительной очистки. Над нею располагается фильтровальная полость 7 и далее, над последней, полость 8 сбора очищенного газа (см.фиг.2).

Для отделения газовой полости 6 предварительной очистки от жидкостной полости 9 между ними устанавливается разделительная проницаемая перегородка 10 (см.фиг.1).

Разделительная проницаемая перегородка 10 содержит дополнительную опору, например, в виде кольца 11, отверстие 12 которого закрыто прикрепленной известным способом съемной сеткой 13 (см. фиг.3).

Газовые полости 6, 7 и 8 разделены между собой подобным образом. Между полостью 6 и 7 размещена разделительная перегородка 14 (см. фиг.1).

Разделительная проницаемая перегородка 14 содержит дополнительную опору например, в виде кольца 15, во внутреннем отверстии 16 которого устанавливается съемная сетка 17, прикрепляемая к перегородке14 известным способом (см.фиг.2).

Разделительная проницаемая перегородка 18 (см.фиг.1) между полостями 7 и 8 содержит дополнительную опору, например, в виде кольца 19, во внутреннем отверстии 20 которого устанавливается съемная сетка 21, прикрепляемая к последнему известным способом (см. фиг.2).

Для отвода очищенного газа из полости 8 сбора очищенного газа предназначен патрубок 22 (см. фиг.1).

Патрубок 22, обеспечивая изменение направления газового потока, проведен из верхней полости 8 сбора очищенного газа, затем вниз через фильтровальную полость 7 и, далее, через газовую полость 6 (см. фиг.2). При этом вход 23 выходного патрубка 22 в верхней полости 8 зафиксирован известным способом на разделительной перегородке 18. Выходной конец 24 патрубка 22 закреплен в корпусе 3, в области газовой полости 6, для направления очищенного газа в линию газоснабжения (см. фиг.1, 2).

Фильтровальная полость 7 ограничена разделительной перегородкой 14 с сеткой 17, на которых внутри полости 7 размещено множество жестких полых фильтровальных тел 25 из любого поглощающего материала, устойчивого к очищаемой среде и ее компонентам (см. фиг.1, 2).

Жидкостная полость 9 предназначена для сбора и удаления жидких фракций, полученных в результате очистки газа и проникающих из газовой полости 6 через сетку 13 разделительной перегородки 10.

Для контроля уровня жидкости в жидкостной полости 9 устанавливается поплавок 26, который через толкатель 27 воздействует на штоки 28 и 29 сигнализаторов (не показано) максимального и минимального уровня жидкости. Штоки установлены в переходном фланце 30, который крепится известным способом к цилиндрическому корпусу 3 (см. фиг.3).

В днище 5 установлено устройство слива 31, взаимосвязанное с сигнализатором максимального уровня отделенной от газа жидкости (см. фиг.1).

Очистка газа в заявляемом устройстве происходит следующим образом.

Газ из магистрали (не показано) нагнетается во входной патрубок с фильтром 2 и проходит предварительную очистку от механических частиц и смолистых отложений.

После этого газ поступает в газовую полость 6 – полость предварительной очистки. В ней уже происходит некоторое отделение жидких фракций, перетекающих в жидкостную полость 9 через сетку 13 разделительной перегородки 11. Оставшаяся более легкая совокупность фракций поднимается вверх в фильтровальную полость 7. Она проходит разделительные перегородку 14, сетку 15 и фильтровальные тела 25 и подвергается дальнейшей очистке от жидких фракций. При этом часть жидкости перетечет через полость 6 в полость 9 и может быть подвергнута утилизации, а в фильтровальных телах 25 осядут смолистые отложения. Очищенный газ собирается в полости сбора очищенного газа 8 и через патрубок 22 сверху в обратном направлении подается, например, для горения в топливную систему двигателя (см. фиг.1, 2).

Отделенная от газа жидкость осаждается в жидкостной полости 9. Поплавок 26 своим толкателем 27 действует на концевые выключатели, закрепленные в переходном фланце 30 штоков 28 и 29 сигнализаторов максимального и минимального уровней жидкости соответственно, которые подают сигналы на открытие и закрытие трубопровода 31. Отделенная от газа жидкость проходит по трубопроводу 31 и подается в стационарную систему утилизации жидкости. Слив отделенной от газа жидкости, управляемый сигнализаторами максимального и минимального уровней, и принудительный слив жидкости обеспечивает система управления устройством отделения от газа дисперсных частиц (см. фиг.1, 3).

Сетки 13, 17 и 21 в процессе эксплуатации могут быть сняты и заменены или очищены.

Заявляемое устройство позволяет при относительной простоте и небольших габаритах конструкции обеспечивать необходимые нормы очистки газа от механических частиц и смолистых отложений, а также от жидких фракций при незначительных потерях давления при прохождении газа через устройство отделения от газа дисперсных частиц, регулирование уровня и слив отделенной от газа жидкости.

Опытный образец заявляемого устройства для отделения от газа дисперсных частиц прошел испытания в течение 10000 часов и показал положительные технические результаты в энергетической отрасли на двигателях АИ/Д – 336 и ГТП АИ-2500.

Формула изобретения

1. Устройство для отделения дисперсных частиц от газа, включающее корпус, внутренность которого разделена на зоны – нижнюю, жидкостную, с патрубком отвода жидкости, и верхнюю, газовую, с патрубком ввода газожидкостной смеси, при этом упомянутая газовая зона по высоте последовательно разделена на полость предварительной очистки, отделенную от нее сеткой фильтровальную полость и полость сбора очищенного газа, сообщенную с выходным патрубком, отличающееся тем, что между жидкостной зоной и полостью предварительной очистки, а также между фильтровальной полостью и полостью сбора очищенного газа дополнительно установлены сетки, каждая из которых прикреплена к корпусу с возможностью съема, в патрубке ввода газожидкостной смеси дополнительно установлен фильтр, а в жидкостной зоне дополнительно установлен поплавок с толкателем, взаимосвязанным с сигнализатором уровня жидкости.

2. Устройство для отделения дисперсных частиц от газа по п.1, отличающееся тем, что указанные сетки закреплены с возможностью съема на дополнительных опорах в виде колец внутри корпуса, жестко соединенных с последним.

РИСУНКИ