СЕПАРАТОР
SEPARATOR

Сепаратор относится к энергетике и может быть применен для очистки, охлаждения и создания тяги газа, используемого для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, а также в нефтехимической, газовой, химической, пищевой, и других отраслях промышленности, для обработки газов и сепарации газожидкостных потоков.
Известен сепаратор газовый центробежный, входящий в энергогенерирующий комплекс по патенту RU 2143570 «Двигатель Полякова В.И., энергоблок теплоэлектростанции, топливоприготовительный агрегат, сепаратор газовый центробежный, центробежный парогазовый сепаратор, теплообменник трубчатый» от 1999.06.03, опубликовано 1999.12.27, МПК F02B 53/00, F02M 43/00, F01K 13/00, B01D 45/00, F28F 1/00, F28D 7/00. Сепаратор газовый центробежный, содержащий неподвижные корпус и направляющий аппарат, отличающийся тем, что выполнен в виде корпуса с рубашкой охлаждения и размещенным внутри пакетом из множества плоских криволинейных лопастей, каждая из которых оснащена по периферии желобом, при этом расстояние между лопастями по нормали к кривой не превышает 1,3-2 максимального размера твердых частиц, а угол наклона желобов лопастей к вертикальной оси не превышает 45°.
Данный сепаратор газовый центробежный имеет конструктивно сложные лопатки и не обеспечивает одновременную очистку, охлаждение и создание тяги синтез-газа, подаваемого для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла.
Известен «Центробежный сепаратор» для очистки газа, содержащего жидкие примеси, по патенту RU 2423169 от 12.01.2007, опубликовано 10.07.2011, МПК B01D 45/14, содержащий неподвижный корпус, ограждающий разделительное пространство и имеющий внутреннюю поверхность стенки, обращенную к разделительному пространству, через которое может проходить газ, впускной патрубок для газа, вращающийся элемент, расположенный в разделительном пространстве далее по ходу потока газа относительно впускного патрубка и выполненный с возможностью вращения, причем вращающийся элемент предназначен для сообщения газу вращательного движения в направлении вращения с целью отделения от газа под действием центробежных сил, по меньшей мере, части жидких примесей, выпускной патрубок для газа, расположенный далее вращающегося элемента по ходу потока газа и предназначенный для отвода очищенного газа, первый выпускной патрубок для жидкости, расположенный ближе выпускного патрубка для газа и дальше вращающегося элемента по ходу потока, предназначенный для вывода жидких примесей и включающий, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, круговую кольцевую канавку, которая проходит снаружи внутренней поверхности стенки внутри неподвижного корпуса и имеет круговую поверхность основания, а выпускное отверстие продолжается от поверхности основания наружу.
Данный центробежный сепаратор также не обеспечивает одновременную очистку, охлаждение и создание тяги синтез-газа, подаваемого для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла.
Наиболее близким по технической сущности является «Сепаратор-дымосос» по патенту RU 2303170 от 29.06.2006, опубликовано 20.07.2007, МПК F04D 29/70, B01D 45/14, F23L 17/00, содержащий корпус, снабженный трубой всасывания газожидкостной смеси, патрубком отвода сепарированного газа и патрубком отвода смол, крыльчатку, расположенную внутри корпуса, установленную на оси привода и включающую лопатки, и сборник смолы. Крыльчатка снабжена верхним конусом и днищем, между которыми закреплены лопатки. Всасывающее отверстие крыльчатки расположено соосно с трубой всасывания газожидкостной смеси, проходящей через крышку корпуса. Ось вращения привода смещена относительно оси корпуса.
Данное устройство, из-за смещения оси вращения привода, относительно оси корпуса, не позволяет обеспечить необходимое качество синтез-газа, пригодного для продления срока службы оборудования и получения большего количества энергоресурсов от единицы использованного синтез-газа, для энергогенерирования.
Технической задачей является очистка, охлаждение и создание тяги газа, пригодного для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы энергогенерирующего оборудования и получением большего количества энергоресурсов от единицы использованного синтез-газа.
Задача решена за счет сепаратора, содержащего корпус, с всасывающей трубой, патрубками отвода сепарированного газа и отвода смол, колесом с лопастями, установленными на оси привода соосно с корпусом, и расположенными между покровным конусом и днищем, соосно с всасывающей трубой, отличающегося тем, что корпус дополнительно снабжен проточной, с подачей охлаждающей жидкости и отвода горячей жидкости, жидкостной рубашкой, расположенной по периметру корпуса, вихревой полостью, расположенной между жидкостной рубашкой, наклонным днищем, крышкой сепаратора, и охватывающей всасывающую трубу с газом, и фланцем с увеличивающейся вовнутрь корпуса шириной с проточкой, а колесо снабжено соосным ограничительным ободом, и дополнительными лопатками, расположенными в вихревой полости на покровном конусе, патрубок для отвода смол снабжен гидрозатвором; под наклонным днищем расположена воздушная полость для охлаждения вала привода.
Снабжение корпуса дополнительно проточной жидкостной рубашкой, расположенной по периметру корпуса, с подачей охлаждающей жидкости и отвода горячей жидкости, и вихревой полостью, расположенной между жидкостной рубашкой, наклонным днищем, крышкой сепаратора, и охватывающей всасывающую трубу с газом; а также снабжение колеса соосным ограничительным ободом и дополнительными лопатками, расположенными в вихревой полости на покровном конусе, позволяет, после резкого падения температуры, всосанного трубой горячего синтез-газа, от потери своей скорости при ударе об обод под прямым углом, и выпадении водосмоляного конденсата, снова закрутить очищенный синтез-газ, дополнительными лопатками, расположенными на покровном конусе колеса, в вихревой полости, уже со скоростью, близкой к скорости звука, запустить вихревой эффект, разделяющий газ на два потока, теплый, идущий по периметру корпуса, и отдающий свою температуру через жидкостную рубашку циркулирующей в ней охлаждающей жидкости, и поток охлажденного синтез-газа, стремящегося к центру устройства, вращающегося вокруг всасывающей трубы, охлаждающего, через ее стенку, поступающий из реактора газификации горячий синтез-газ, что обеспечивает одновременную очистку, охлаждение и создание тяги синтез-газа, подаваемого для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы энергогенерирующего оборудования и получением большего количества энергоресурсов от единицы использованного синтез-газа.
При этом, чем выше начальная температура газа, тем больше коэффициент охлаждения газа, который достигает величины 3,5-4.
Сепаратор изображен на чертеже, где: корпус 1, жидкостная рубашка 2, крышка 3 сепаратора, наклонное днище 4, патрубок 5 с гидрозатвором для отвода смол, привод 6 с валом, всасывающая труба 7, выходной патрубок 8, рабочее колесо 9 с лопастями, ограничительный обод 10, дополнительные лопатки 11, синтез-газ 12 на очистку, вихревая полость 13, теплый поток 14 синтез-газа, охлажденный поток 15 синтез-газа, синтез-газ 16 очищенный и охлажденный, воздушная полость 17 для охлаждения вала привода, воздух 18 для охлаждения вала привода, жидкость 19 охлаждающая, жидкость 20 горячая, покровный конус 21 рабочего колеса, фланец 22 корпуса, проточка 23 фланца.
Сепаратор выполнен следующим образом.
Корпус 1 снабжен проточной, с подачей охлаждающей жидкости 19 и отвода горячей жидкости 20, жидкостной рубашкой 2, расположенной по периметру корпуса.
Вихревая полость 13 выполнена охватывающей всасывающую трубу 7 с горячим синтез-газом 12, и расположена между жидкостной рубашкой 2, крышкой сепаратора 3 и наклонным днищем 4, под которым размещено соосно, с корпусом 1, колесо 9 с лопастями и ограничительным ободом 10.
Днище 4 выполнено наклонным, для свободного стекания водосмоляного конденсата и снабжено патрубком 5 с гидрозатвором для отвода смол.
Колесо 9 снабжено расположенными на покровном конусе 21 дополнительными лопатками 11, для закручивания поступающего в вихревую полость 13, освобожденного от водосмоляного конденсата горячего синтез-газа и разделения его на два потока, теплый 14 и охлажденный 15.
Крышка 3 сепаратора расположена на корпусе 1 сепаратора и снабжена всасывающей трубой 7 синтез-газа 12 и выходным патрубком 8, для очищенного и охлажденного синтез-газа 16, подаваемого для выработки энергоносителей.
Под наклонным днищем 4 расположена воздушная полость 17, для естественной вентиляции и охлаждения вала привода 6 всасываемым воздухом 18.
Для продления срока службы энергогенерирующего оборудования и получения большего количества энергоресурсов от единицы использованного синтез-газа, фланец 22 корпуса сепаратора имеет, увеличивающуюся вовнутрь полости корпуса, ширину, и снабжен проточкой 23 для сбора и сброса конденсата вниз на днище 4, для предотвращения уноса водосмоляной жидкости вместе с синтез-газом, дальше в выходной патрубок 8.
Сепаратор работает следующим образом.
Сепаратор предназначен для отсасывания синтетического газа, образующегося в реакторе газификации, транспортировки его по газовому тракту, охлаждению газа, осаждения водосмоляного конденсата и подачи газа пригодного для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла.
За счет вращения приводом 6 колеса 9 с лопастями во всасывающей трубе 7 образуется разрежение, которое и позволяет отсасывать синтез-газ 12 из реактора газификации (на чертеже не показан) в полость колеса 9, лопасти которого закручивают синтез-газ 12 и отбрасывают его на ограничительный обод 10.
Синтез-газ 12, на скорости сталкиваясь с препятствием, ударяясь об обод 10 под прямым углом, резко теряет свою скорость. Происходит резкое падение температуры синтез-газа 12, что обеспечивает выпадение водосмоляного конденсата, который из полости колеса 9 вытесняется вновь поступающим газом 12.
Очищенный газ из полости колеса 9 поднимается в вихревую полость 13 и дополнительными лопатками 11 покровного конуса 21 закручивается со скоростью, близкой к скорости звука, запуская вихревой эффект, разделяющий газ на два потока, теплый 14 и охлажденный 15.
При этом теплый поток 14 идет по периметру корпуса 1 устройства, отдавая свою температуру через жидкостную рубашку 2 циркулирующей в ней охлаждающей жидкости 19, а поток охлажденного синтез-газа 15 стремится к центру устройства и вращается вокруг всасывающей трубы 7, охлаждая через ее стенку поступающий из реактора газификации синтез-газ 12. При этом, чем выше начальная температура газа, тем больше коэффициент охлаждения газа, который достигает величины 3,5-4.
Водосмоляная жидкость, в свою очередь, стекает на дно 4 и попадает в патрубок 5 с гидрозатвором, откуда попадает в приемную емкость для дальнейшей переработки.
Для охлаждения вала привода 6 используется естественная вентиляция полости 17 воздухом 18 за счет тяги, создаваемой в самом днище 4.
Техническим эффектом является очистка, охлаждение и создание тяги газа, подаваемого для выработки энергоносителей в виде электроэнергии, жидкого топлива и тепла, с продлением срока службы энергогенерирующего оборудования и получением большего количества энергоресурсов от единицы, использованного синтез-газа, за счет снабжения корпуса сепаратора проточной жидкостной рубашкой, расположенной по периметру корпуса, и вихревой полостью, расположенной, между жидкостной рубашкой, наклонным днищем, крышкой сепаратора и охватывающей всасывающую трубу с горячим синтез-газом, и размещением в вихревой полости, на покровном конусе колеса, снабженного соосным ограничительным ободом, дополнительных лопаток, для создания вихревого эффекта, закручивающего очищенный синтез-газ, со скоростью, близкой к скорости звука, разделяющий газ на два потока, теплый, идущий по периметру корпуса, и отдающий свою температуру через водяную рубашку циркулирующей в ней охлаждающей жидкости, и поток охлажденного синтез-газа, стремящегося к центру устройства, вращающегося вокруг всасывающей трубы, охлаждающего, через ее стенку, поступающий из реактора газификации горячий синтез-газ. При этом, чем выше начальная температура газа, тем больше коэффициент охлаждения газа, который достигает величины 3,5-4.