устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей

Формула изобретения

1. Устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей, содержащее корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа, отличающееся тем, что вихревая труба снабжена соосно установленным на ее выходе полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена по меньшей мере одна винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена по меньшей мере одна винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осаждаемых примесей, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вытеснитель выполнен с углом при вершине конуса в пределах 3-6^o.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовые прорези выполнены с шагом, составляющим 1,1-1,25 от произведения шага винтового завихрителя на его заходность.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовая канавка выполнена с шагом, равным шагу винтовых прорезей, с глубиной 0,1-0,15 и шириной 1,2 от глубины и ширины каналов винтового завихрителя соответственно.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в корпусе и охватывающим вихревую трубу соосным фильтрующим элементом, камера сбора осаждаемых примесей сообщена с полостями между корпусом и фильтрующим элементом и между фильтрующим элементом и вихревой трубой, а выпускная камера для газа сообщена с полостью между корпусом и фильтрующим элементом.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в корпусе выполнена приемная распределительная камера, а устройство снабжено дополнительными вихревыми трубами с завихрителями и вытеснителями.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в корпусе выполнена приемная распределительная камера, а устройство снабжено в равном количестве дополнительными вихревыми трубами с завихрителями и вытеснителями и фильтрующими элементами.

8. Устройство по п. 5 или 7, отличающееся тем, что выпускная камера сообщена с полостью между корпусом и фильтрующим элементом через микрофильтр или ультрафильтр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для очистки сжатых газов от мелкодисперсных примесей.

Известно устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей, содержащее корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа (SU 1775140 А1, 15.11.1992).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность газоочистки, связанная с разрушением структуры газового потока в узле разделения, приводящим к его турбулизации и захвату очищенным потоком части отсепарированных примесей.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности газоочистки.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа от мелкодисперсных примесей, содержащем корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа, согласно изобретению вихревая труба снабжена соосно установленным на ее выходе полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена по меньшей мере одна винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена по меньшей мере одна винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осаждаемых примесей, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа.

Такая конструкция устройства обеспечивает повышение качества газоочистки за счет сохранения неизменной структуры газового потока в зоне разделения фаз.

Предпочтительными вариантами воплощения настоящего изобретения предусмотрено выполнение вытеснителя с углом при вершине конуса в пределах 3-6^o; выполнение винтовых прорезей с шагом, составляющим 1,1-1,25 от произведения шага винтового завихрителя на его заходность; выполнение винтовой канавки с шагом, равным шагу винтовых прорезей, с глубиной 0,1-0,15 и шириной 1,2 от глубины и ширины каналов винтового завихрителя соответственно; снабжение устройства установленным в корпусе и охватывающим вихревую трубу соосным фильтрующим элементом, когда камера сбора осаждаемых примесей сообщена с полостями между корпусом и фильтрующим элементом и между фильтрующим элементом и вихревой трубой, а выпускная камера для газа сообщена с полостью между корпусом и фильтрующим элементом; выполнение в корпусе приемной распределительной камеры и установка в равном количестве дополнительных вихревых труб с завихрителями и вытеснителями и, возможно, фильтрующих элементов; сообщение выпускной камеры с полостью между корпусом и фильтрующим элементом через микрофильтр или ультрафильтр.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-4 - то же, в соответствии с предпочтительными вариантами.

Устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей содержит корпус 1 с выпускной камерой 2 для газа и камерой 3 для сбора осаждаемых примесей, патрубками 4-6 для ввода газа, отвода газа и отвода отделенных примесей соответственно, трубные решетки 7 и 8 (фиг. 2-4), в которых закреплены фильтрующие элементы 9 и вихревые трубы 10. В вихревой трубе 10 на входе установлен винтовой завихритель 11, а на выходе -полый цилиндроконический вытеснитель 12, имеющий винтовые прорези 13 на конической части и винтовые каналы 14 на цилиндрической части. В вихревой трубе 10 и вытеснителе 12 выполнены совмещенные отверстия 15. В верхней трубной решетке 7 выполнены (фиг. 2-4) отверстия 16, сообщающие полость между корпусом 1 и фильтрующим элементом 9 с камерой 2. В нижней трубной решетке 8 выполнены (фиг. 2-4) отверстия 17 и 18, сообщающие камеру 3 с полостями между корпусом 1 и фильтрующим элементом 9 и между фильтрующим элементом 9 и вихревой трубой 10 соответственно. На отверстиях 16 установлены (фиг. 4) микро- или ультрафильтры 19. В корпусе 1 выполнена (фиг. 4) приемная распределительная камера 20. На патрубке 6 может быть установлен (фиг. 3,4) разгрузочный узел 21, например конденсатоотводчик.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ с примесями поступает из патрубка 4 в вихревую трубу 10 непосредственно или через камеру 20 в несколько вихревых труб 10. На винтовом завихрителе 11 происходит закручивание газового потока. Под действием центробежных сил примеси переходят в периферийную область потока, перемещающегося по вихревой трубе 10 и достигающего вытеснителя 12. Конструкция последнего выбрана на основании исследований струйного течения закрученных газовых потоков в цилиндрических каналах. Экспериментально установлено, что при вводе сжатого газа через винтовой завихритель 11 в цилиндрический канал в потоке газа устанавливается устойчивое струйное течение по спирали. Отсепарированная фаза движется в пристенном слое также по винтовой линии. Наличие винтовой прорези 13 в вытеснителе 12 обеспечивает постепенный отвод очищенного газа при сохранении ламинарного режима течения в пристенной области вихревой трубы 10. Угол конусности вытеснителя 12 зависит от степени расширения исходного газового потока и при допустимой потере давления 5-10% его оптимум находится в диапазоне 3-6^o. Для этих же условий определены геометрические параметры винтовой прорези 13. Очищенный газ проходит через отверстия 15, достигая 1 класса очистки по ГОСТ 17433, фильтрующий элемент 9, достигая 0 класса очистки по ГОСТ 17433, микро- или ультрафильтр 19, достигая стерильности, и отверстия 16, поступает в камеру 2, из которой по патрубку 5 отводится потребителю. Отделенные в поле центробежных сил примеси по канавке 14 поступают в камеру 3, из которой удаляются по патрубку 6 под действием силы тяжести или с помощью разгрузочного узла 21. Геометрические параметры винтовой канавки 14 выбраны для обеспечения минимального возмущения в структуру потока при названных выше параметрах газового потока. Отверстия 16-18 в трубных решетках 7 и 8 служат для выравнивания давления в камерах 2 и 3 и для подачи и отвода жидкости при промывке фильтрующих элементов 9 и 19.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество газоочистки.