устройство для очистки газа

Формула изобретения

Устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых встроены в заглушенный с верхнего конца вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху-вниз межтрубные полости первой и второй секций, коллектор с боковым отводом очищенного газа, общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа, отличающееся тем, что канал перепуска выполнен в виде вертикально установленного двухступенчатого осевого эжектора, у которого вход эжектирующего газа в первую ступень совмещен с выходом очищаемого газа из сопла крутоизогнутого отвода, присоединенного к боковому входу, а вход эжектируемого газа сообщен с нижней частью полости первой секции через приемную трубу, нижний конец которой снабжен соплом второй ступени эжектора, соосно направленным на вход смесительной трубы, с верхнего конца открытой в полость второй секции, с нижнего - в полость бункера, верхняя часть которого сообщена, по крайней мере, одной дренажной трубой с нижней частью полости первой секции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для очистки газового потока от содержащихся в нем твердых и жидких примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например нефтяной, химической, энергетической, газовой и др.

Известно устройство для очистки газа (авт. свид. СССР 453194, кл. В 04 С 3/04, 1975), включающее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых, объединенные в единый блок, встроены в вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху-вниз междутрубные полости первой и второй секций, отвод очищенного газа, расположенный в нижней части корпуса, общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа.

Недостатком известного устройства является снижение его эффективности при увеличении нагрузки (расходонапряженности), так как с увеличением нагрузки степень понижения давления в приосевой зоне завихрителя становится недостаточной для обеспечения необходимого перепуска газа из полости бункера, что приведет к соответствующему повышению подпора газа, препятствующему выводу примесей, отделенных в сепарационных камерах.

Этот недостаток устранен в известном устройстве для очистки газа (патент РФ 2140825, кл. В 04 С 3/04, 1998) за счет того, что устройство снабжено коллектором с боковым отводом очищенного газа, вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа с каналом перепуска газа, выполненным в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектируемого газа - с верхней частью полости второй секции (прототип).

В прототипе утверждается, что инжектирующий газ можно считать существенно очищенным, а содержание примесей в инжектируемом газе пренебрежимо мало. Это не всегда справедливо. В процессе очистки газа, содержащего сухую и мелкодисперсную пыль, например при извлечении газа из подземных хранилищ, особенно при значительных нагрузках, содержание твердых примесей в очищенном газе может превысить допустимую величину. С другой стороны, в наиболее типичном случае в очищаемом газе кроме твердых примесей содержится жидкость (конденсат), по существу, - жидкая грязь. В любом случае боковой вход очищаемого газа может привести к эрозионному износу корпусов сепарационных камер, или к забиванию междутрубных зазоров и преждевременному выходу из строя известного устройства.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности, расширение диапазона нагрузок при сохранении высокой эффективности процесса очистки независимо от характеристики примесей, содержащихся в очищаемом газе.

Задача решается за счет того, что канал перепуска выполнен в виде вертикально установленного (в отличие от прототипа) двухступенчатого осевого эжектора, у которого вход эжектирующего газа в первую ступень совмещен с выходом очищаемого газа из крутоизогнутого отвода, присоединенного к боковому входу этого газа в первую секцию, а вход эжектируемого газа сообщен с нижней частью полости первой секции через приемную трубу, нижний конец которой снабжен соплом второй ступени эжектора, соосно направленным на вход смесительной трубы, с верхнего конца открытой в полость второй секции, с нижнего - в полость бункера, верхняя часть которого сообщена, по крайней мере, одной дренажной трубой с нижней частью полости первой секции.

При выполнении перечисленной совокупности отличительных признаков в предлагаемом устройстве при увеличении нагрузки, сопровождающимся пропорциональным увеличением эффективности эжектора, не будет повышения подпора газа в полости второй ступени и бункере, препятствующего выводу отделенных примесей, и, кроме того, использование подачи очищаемого газа из бокового входа, выполненного в виде сопла крутоизогнутого отвода, выход из которого ориентирован в приемную трубу, исключает эрозию стенок сепарационных камер, тем самым повышая эксплуатационную надежность и эффективность устройства в целом.

На чертеже представлено предлагаемое устройство в виде продольного разреза.

Устройство включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с боковым входом 2 очищаемого и отводом 3 очищенного газа. С верхнего конца корпус 1 заглушен съемной крышкой 4, с нижнего конца корпус сообщен с полостью бункера 5. Между крышкой 4 и бункером 5 установлены рабочие элементы устройства, встроенные в корпусе 1 через перегородки 6,7, 8, разделяющие последовательно сверху-вниз междутрубные полости первой 9 и второй 10 секций, коллектор 11 с боковым отводом 3 очищенного газа. При этом первая секция 9 представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая 10 - отделитель прямоточно-центробежного типа, содержащий завихрители 12 (например, тангенциальные), сепарационные трубы 13, газоотводящие патрубки 14, образующие между собой кольцевые щели 15. Канал перепуска выполнен в виде вертикально установленного двухступенчатого осевого эжектора, у которого вход эжектирующего газа в первую ступень совмещен с выходом очищаемого газа из сопла 16 крутоизогнутого отвода 17, присоединенного к боковому входу 2. При этом, вход эжектируемого газа сообщен с нижней частью полости первой секции 9 через приемную трубу 18, нижний конец которой снабжен соплом 19, соосно направленным на вход смесительной трубы 20, с верхнего конца открытой в полость второй секции 10, с нижней - в полость бункера 5, верхняя часть которого сообщена, по крайней мере, одной дренажной 21 трубой с нижней частью полости первой секции 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Газ, содержащий примесь в виде твердых и жидких частиц, поступает через боковой вход 2 и далее, попутно взаимодействуя с вогнутой поверхностью отвода 17, изменяет горизонтальное направление движения на вертикальное. При этом значительная доля взвешенных в потоке газа твердых и жидких частиц в поле центробежных сил укрупняется, что благоприятно для дальнейшего процесса их сепарации в бункере 5. После разгона в сопле 16 поток очищаемого газа попадает на вход приемной трубы 18, попутно подсасывая часть, например (20-25)% газа из полости первой 9 секции. Далее полученная смесь после ускорения в сопле 19 попадает на вход смесительной трубы 20, подсасывая при этом часть, например не более (10-15)%, газа из полости второй секции 10, обеспечивая в ней необходимое разрежение. После обмена импульсами очищаемого и подсасываемого газов в трубе 20 газовая смесь поступает в бункер 5, где после внезапного расширения и торможения происходит отделение наиболее крупной фракции примесей и осаждение их в нижней части бункера. А газ, содержащий преимущественно мелкие частицы, из верхней части бункера поднимается вверх по дренажной (циркуляционной) трубе 21 в нижнюю часть полости первой секции 9, где в результате резкого торможения продолжается процесс сепарации наиболее крупных частиц и последующий их отсос через первую ступень эжектора. После подъема газ, уже содержащий преимущественно мелкие частицы, поступает на вход сепарационной трубы 13, где, пройдя завихритель 12 и приобретя крутку, в трубе (ах) 13 под действием центробежных сил происходит практически полное разделение фаз очищаемого газа. Большая часть очищенной газовой фазы, которая движется в приосевой зоне трубы 13, выходит из нее через открытый в коллектор 11 конец патрубка 14 и покидает устройство через боковой отвод 3. Взвешенная фаза, движущаяся спиральным потоком по перифирии трубы 13, захватывается кольцевой щелью 15 и затем под действием сил тяжести и инерции оседает в нижней части полости второй 10 секции, откуда вместе с незначительной частью газового потока, попавшего через щель 15 в полость 10, отсасывается второй ступенью эжектора и далее, соединяясь с основным потоком очищаемого газа, образует поток рециркуляции, чем ликвидируется возрастание подпора в полости 10, препятствующего отводу уловленных примесей.

Таким образом, используя энергию очищаемого газа в двухступенчатом эжекторе, первая ступень которого обеспечивает эвакуацию примесей, уловленных отделителем инерционно-гравитационного типа, а вторая ступень - эвакуацию примесей и ликвидацию подпора в полости выхода примесей из отделителя прямоточно-центробежного типа, сохраняется высокая эффективность процесса очистки в широком диапазоне нагрузок на устройство. Кроме того, изменяя направление потока очищаемого газа посредством крутоизогнутого отвода на вход приемной трубы, исключается эрозионный износ корпусов сепарационных камер. То есть достигается главная цель изобретения: повышение эксплуатационной надежности, расширение диапазона нагрузок при сохранении высокой эффективности процесса очистки, независимо от характеристики примесей, содержащихся в очищаемом газе.