циклонный отделитель "каскад"

Формула изобретения

Циклонный отделитель, содержащий цилиндрический корпус с осевым входным отверстием и завихрителем потока на входе, расположенные на противоположном конце корпуса осевой выходной патрубок и сборник отделенной фазы, камеру предварительной сепарации, расположенную в корпусе за завихрителем, основную сепарационную камеру, ограниченную цилиндрической обечайкой, установленной в корпусе концентрично под камерой предварительной сепарации и имеющей завихритель на входе, кольцевой отводной канал камеры предварительной сепарации, образованный между стенкой корпуса и цилиндрической обечайкой, сообщающийся со сборником переточным отверстием, кольцевой отводной канал основной сепарационной камеры, образованный между обечайкой и выходным патрубком, сообщающийся со сборником, отличающийся тем, что площадь переточного отверстия составляет 0,01-0,1 площади поперечного сечения цилиндрической обечайки, а выходной патрубок снабжен установленным в полости основной сепарационной камеры коническим жалюзийным отделителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике разделения потоков газожидкостных смесей на составляющие компоненты и может быть использовано в газовых магистралях для отделения капельной жидкости от газожидкостного потока.

Известен циклонный влагоотделитель, выбранный в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с осевым входным отверстием и завихрителем потока на входе, расположенные на противоположном конце корпуса осевой выходной патрубок и сборник отделенной фазы, камеру предварительной сепарации, расположенную в корпусе под завихрителeм, основную сепарационную камеру, ограниченную цилиндрической обечайкой, установленной в корпусе концентрично под камерой предварительной сепарации, и имеющую завихритель на входе, кольцевой отводной канал камеры предварительной сепарации, образованный между стенкой корпуса и цилиндрической обечайкой, сообщающийся со сборником отделенной фазы переточным отверстием, кольцевой отводной канал основной сепарационной камеры, образованный между обечайкой и выходным патрубком.

Недостатком указанной конструкции является отсутствие согласования скоростных режимов вывода отделенной фазы из различных ступеней сепарации, что снижает эффективность влагоотделения, особенно на переменных режимах работы устройства по расходу и давлению газа. Кроме того, из-за высокой турбулентности потока и отскока частиц жидкости от поверхности цилиндрической обечайки внутри основной сепарационной камеры происходит унос жидкости через патрубок вывода очищенного газа.

В предлагаемом устройстве повышение эффективности и расширение диапазона режимов эффективного отделения жидкости от газового потока, являющееся техническим результатом его осуществления, обеспечивается тем, что площадь переточного отверстия составляет 0,01 0,1 площади поперечного сечения основной сепарационной камеры, а выходной патрубок снабжен установленным в полости основной сепарационной камеры коническим жалюзийным отделителем.

Введение регулирующего элемента, ограниченного по размеру переточного отверстия в отводном канале камеры предварительной сепарации, позволяет синхронизировать работу ступеней отделения жидкости в широком диапазоне режимов по расходу и давлению газа путем установления заданного баланса количеств газа, отводимого вместе с отсепарированной жидкостью в каждом из отводных каналов. При этом размер переточного отверстия соотносится с площадью входного сечения основной сепарационной камеры и назначается в зависимости от максимальной концентрации жидкости в газовом потоке и суммарной доли той части газового потока, которая выводится из устройства вместе с отсепарированной жидкостью.

Размещение на выходном патрубке конического жалюзийного отделителя позволяет повысить эффективность разделения газожидкостного потока благодаря дополнительной сепарации при повороте потока на входе в жалюзийные щели.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение циклонного влагоотделителя.

Влагоотделитель содержит цилиндрический корпус 1, лопастные завихрители 2 и 3, цилиндрическую обечайку 4, разделяющую кольцевые каналы 5 и 6 камеры предварительной сепарации 13 и основной сепарационной камеры 14 соответственно, конический жалюзийный отделитель 7, сборник отделенной фазы 8, входной патрубок 9 и выходной патрубок 10 для присоединения к газовой магистрали, патрубок 11 для сброса отсепарированной жидкости в дренажную линию. Кольцевой отводной канал 5 сообщается со сборником 8 переточным отверстием 12, площадь которого составляет 0,01-0,1 площади поперечного сечения основной сепарационной камеры.

Влагоотделитель работает следующим образом.

Поступающая сверху газожидкостная смесь, проходя через завихритель 2, закручивается, при этом вследствие центробежного эффекта происходит перемещение частиц жидкости по направлению от центра потока к его периферии. Наиболее крупные частицы, составляющие по массе основную долю содержащихся в потоке примесей, достигают периферийных слоев и выводятся через кольцевой канал 5 и расположенное в выходной части его переточное отверстие 12 в сборник 8. Указанные элементы газового тракта составляют камеру предварительной сепарации потока (первую ступень сепарации). Поступающий далее в основную сепарационную камеру закрученный поток дополнительно очищается от жидкости путем центробежного переноса влаги от центра к периферии и, кроме того, за счет инерционных сил при повороте потока на входе в жалюзийные щели, а отсепарированная жидкость выводится в сборник 8 через кольцевой канал 6, образованный между обечайкой 4 и выходным патрубком 10. Очищенный газ, пройдя через щели конического жалюзийного отделителя 7 и выходной патрубок 10, направляется в магистраль к потребителю, а отсепарированная жидкость выводится из устройства через патрубок 11.

На указанные процессы существенно влияет характер взаимодействия ступеней сепарации, который, в свою очередь, зависит от величины отверстия 12, призванного свести к минимуму перетечки газа, попадающего из отводного канала камеры предварительной сепарации в рабочее пространство основной сепарационной камеры через сборник отделенной фазы, и осуществляющего данную функцию через соотношение проходных площадей переточного отверстия и поперечного сечения основной сепарационной камеры, устанавливаемое в диапазоне 0,01-0,1.

Выбор конкретного значения этого параметра может быть проиллюстрирован следующими примерами, характерными для нижней и верхней границ приведенного выше диапазона.

Так, при малых концентрациях жидкости во входящем газовом потоке и отсутствии организованного непрерывного вывода насыщенного жидкостью газа из сборника отделенной фазы относительная величина переточного отверстия назначается из условия достаточности для истечения жидкости, отделяемой в камере предварительной сепарации, и находится вблизи нижней границы указанного диапазона.

В другом случае, при больших концентрациях жидкости во входящем потоке и значительном уровне организованного вывода смеси газа с отсепарированной жидкостью размер переточного отверстия назначается достаточным для обеспечения пропуска как отсепарированной жидкости, так и той доли газового потока, которая задается для камеры предварительной сепарации. При этих условиях относительная величина отверстия находится вблизи верхней границы указанного диапазона.

Для промежуточных режимов работы устройства назначаются промежуточные значения относительного размера переточного отверстия.