ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИХРЕВОЙ СЕПАРАТОР (ВАРИАНТЫ)
GAS-DYNAMIC VORTEX SEPARATOR (OPTIONS)

Изобретение относится к устройствам для улавливания капельной жидкости из газового потока и может быть применено в различных отраслях промышленности.
Известен высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор "СЦВ-7" [RU 2320395, МПК B01D 45/12, опубл. 27.03.2008 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока, вертикальный сепарационный пакет с плоским днищем, состоящий из плоских изогнутых сепарационных пластин и ложное днище. В центре плоского днища сепарационного пакета и ложного днища выполнены сквозные отверстия, в которые вмонтирован пустотелый цилиндр, основание которого установлено на ложном днище, а верхняя кромка цилиндра приподнята относительно поверхности плоского днища. По наружному диаметру нижней поверхности ложного днища смонтирован цилиндрический вертикальный рассеиватель с просечками, а непосредственно под пустотелым цилиндром прикреплен диск.
Недостатком известного сепаратора является невысокая степень сепарации капельной жидкости из-за неравномерной нагрузки пластин сепарационного блока по высоте и по окружности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является вихревой газодинамический сепаратор [RU 58380, МПК B01D 45/12, опубл. 27.11.2006 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, выходной и сливной патрубки, пристеночное устройство ввода, обеспечивающее тангенциальную подачу разделяемого потока в корпус, горизонтальную перегородку в нижней части сепаратора и внутренний кольцевой сепарационный элемент (блок), размещенный в верхней части сепаратора и состоящий из изогнутых сепарационных пластин, закрепленных между верхним днищем и перегородкой.
Недостатками данного сепаратора высокая металлоемкость из-за пристеночного размещения устройства ввода в верхней части корпуса, что приводит к увеличению диаметра, толщины стенки и массы сепаратора, а также низкая степень сепарации капельной жидкости из-за срыва части пленки жидкости с сепарационных элементов в поток очищенного газа.
Задача изобретения - снижение металлоемкости и повышение степени сепарации.
Предложено два варианта сепаратора.
Техническим результатом является снижение металлоемкости сепаратора за счет размещения устройства ввода, оснащенного сепарационным устройством, в нижней части приосевого пространства корпуса сепаратора (варианты 1 и 2), а также повышение степени сепарации за счет размещения кольцевого коалесцирующего блока, примыкающего к внешней образующей сепарационного блока (вариант 2).
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известном сепараторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходной патрубок газа в верхнем днище и сливной патрубок жидкости в нижнем днище, перегородку в нижней части сепаратора, устройство ввода, обеспечивающее тангенциальную подачу разделяемого потока в корпус, и внутренний кольцевой сепарационный блок в верхней части корпуса, состоящий из изогнутых сепарационных пластин, особенность заключается в том, что устройство ввода размещено в приосевом пространстве сепаратора ниже перегородки, соединено с сепарационным блоком и оснащено сепарационным устройством и крышкой с патрубком, соединяющим аксиальную область устройства ввода с газовым пространством нижней части сепаратора.
Второй вариант отличается дополнительным размещением кольцевого коалесцирующего блока, примыкающего к внешней образующей сепарационного блока.
Сепарационный блок может быть выполнен из сепарационных пластин выпуклой (по отношению к направлению потока газа), вогнутой или сложной формы, размер, форма и число которых определяется аэро- и гидродинамическим расчетом применительно к условиям эксплуатации. Сепарационное устройство может быть выполнено в виде узла жалюзийного типа с вертикальным расположением прорезей. Коалесцирующий блок может быть выполнен в виде сетчатой насадки. В аксиальной области сепарационного блока для обеспечения равномерной загрузки сепарационных элементов по высоте могут быть установлены направляющие перегородки.
Размещение устройства ввода, оснащенного сепарационным устройством, в приосевом пространстве снижает диаметр и металлоемкость сепаратора и позволяет вывести газожидкостную дисперсию из потока газа, снизить нагрузку на сепарационный блок и повысить степень сепарации. Последнее во втором варианте достигается также размещением коалесцирующего блока, примыкающего к внешней образующей сепарационного блока. Дополнительным эффектом размещения устройства ввода в приосевом пространстве является снижение его диаметра, увеличение центробежных сил, что интенсифицирует сепарацию капельной жидкости. Соединение аксиальной области устройства ввода с газовым пространством нижней части сепаратора позволяет подать газ из нижней части сепаратора на повторную сепарацию.
На чертеже показано поперечное аксиальное сечение сепаратора, который включает корпус 1 с входным патрубком 2, соединенным с устройством ввода 3, которое соединено с сепарационным блоком 4, состоящим из изогнутых сепарационных пластин (условно не показаны), закрепленных между крышками 5 и 6. Устройство ввода 3 оснащено сепарационным устройством 7 и крышкой 8 с патрубком 9. Кроме того, сепаратор оборудован выходным патрубком газа 10, сливным патрубком жидкости 11 и перегородкой 12, отделяющей сепарационный блок 3 от нижней части корпуса. Во втором варианте к наружной образующей сепарационного блока примыкает коалесцирующий блок 13 (показано пунктиром).
При работе первого варианта сепаратора газ, содержащий капельную жидкость, через входной патрубок 2 тангенциально поступает в устройство ввода 3 и направляется по восходящей спирали вдоль стенки последнего. При этом в поле центробежных сил происходит первая стадия сепарации наиболее крупных капель жидкости, которые осаждаются на внутренней поверхности устройство ввода 3 и выводятся с помощью сепарационного устройства 7 в нижнюю часть корпуса 1. Из газового пространства нижней части корпуса газ, увлеченный жидкостью, по патрубку 9 направляют на повторную сепарацию в аксиальную область устройства 3 с пониженным давлением. Газовый поток с оставшейся мелкодисперсной капельной жидкостью, сохраняя вращение, поступает в каналы между пластинами сепарационного блока 4, где подвергается дополнительной сепарации. Жидкость, осевшая на пластинах, стекает сначала по ним, затем по перегородке 12 в нижнюю часть корпуса и сливается по патрубку 11, а очищенный газ по кольцевому пристеночному пространству направляется в верхнюю часть сепаратора и далее в выходной патрубок 2. При работе второго варианта сепаратора очищенный газ дополнительно подвергают коалесцентной очистке в блоке 13.
Таким образом, предлагаемый сепаратор позволяет снизить металлоемкость, увеличить степень сепарации и может быть использован в промышленности.