RU2157275C1

RU2157275C1 - Gas cleaning device

Info

Publication number: RU2157275C1
Application number: RU99118697A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Добрянский; Я.В. Зарецкий; Л.В. Коротков; А.И. Кривошеев; Ф.Ш. Серазетдинов; Р.Ш. Серазитдинов; В.А. Тимонин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "АВИАГАЗ-СОЮЗ" (дочернее предприятие КОКБ "СОЮЗ")
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2000-10-10

Abstract

FIELD: cleaning gas flows from solid and liquid admixtures; oil, chemical, gas, food-processing and other industries. SUBSTANCE: device includes first and second sections connected in series whose working and detachable members are built in cylindrical housing provided with transversal partitions dividing the cavities of first and section sections in succession in way of flow of gas being cleaned; first section is made in form of inertial-gravitational type phase separator; second section is made in form of centrifugal straightway separator consisting of separation pipes with gas bypass passage which communicates cavity of second section with cleaned gas outlet; bypass passage is made in form of injector whose injecting gas inlet is communicated with upper portion of cavity of first section; injecting gas inlet is communicated with upper portion of cavity of second section. Cylindrical housing is mounted horizontally in such way that cleaned gas inlet of first section is provided at end face of housing through reflector; transversal partitions are fixed relative to inner wall of housing; cavities of first and section sections are communicated with cavity of common collector on lower side of housing by means of vertical branch pipes; entrapped admixtures are removed through check valves fitted in lower portion of branch pipes and provided with position sensors. EFFECT: facilitated procedure; ease in maintenance. 3 cl, 3 dwg

Description

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, пищевой и др. The invention relates to apparatuses for purifying a gas stream from the solid and liquid impurities contained therein and can be used in various industries, for example, petroleum, chemical, energy, gas, food, etc.

Известны газоочистительные аппараты мультициклонного типа (см., например, А.А.Данилов, А.И.Петров. Газораспределительные станции, "Недра", С-Пб., 1997, с.8). К недостаткам подобных устройств следует отнести их большие габариты, что связано с низкими допустимыми скоростями движения газа в циклонах, и, как следствие, имеют ограниченный диапазон допустимых нагрузок. Known gas purifiers of the multicyclone type (see, for example, A.A. Danilov, A.I. Petrov. Gas distribution stations, "Nedra", S-Pb., 1997, p. 8). The disadvantages of such devices include their large dimensions, which is associated with low permissible gas velocities in cyclones, and, as a result, have a limited range of permissible loads.

Известно устройство для очистки газа, содержащее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие и съемные элементы которых встроены в цилиндрический корпус с поперечными перегородками, разделяющими последовательно по потоку очищаемого газа полости первой и второй секций, отвод очищенного газа, причем вторая секция представляет собой отделитель прямоточно-центробежного типа, состоящий из сепарационных труб, а вход очищаемого газа в первую секцию осуществлен с торца корпуса (см. ав.св. N 1521503, кл. В 04 С 3/04, 1989). A device for gas purification is known, containing the first and second sections connected in series, the working and removable elements of which are built into a cylindrical body with transverse partitions separating the cavities of the first and second sections sequentially along the stream of the gas to be purified, and the purified gas outlet, the second section being a direct-flow separator -centrifugal type, consisting of separation pipes, and the input of the gas to be cleaned into the first section is made from the end of the casing (see ed. St. N 1521503, class 04 04 3/04, 1989).

Основным недостатком известного устройства является снижение его эффективности при значительном увеличении нагрузки. The main disadvantage of the known device is the decrease in its effectiveness with a significant increase in load.

Задачей изобретения является расширение диапазона нагрузок, уменьшение габарита по высоте, технологичность конструкции и удобство эксплуатации. The objective of the invention is to expand the range of loads, reducing the overall height, manufacturability and ease of use.

Задача решается за счет того, что вход очищаемого газа в первую секцию осуществлен с торца корпуса через отражатель, первая секция представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, вторая секция снабжена каналом перепуска газа, сообщающим ее полость с выходом очищенного газа и выполненным в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектируемого газа сообщен с верхней частью полости второй секции, а поперечные перегородки неподвижно закреплены относительно внутренней стенки корпуса, причем полости первой и второй секций с нижней стороны корпуса сообщены посредством вертикальных патрубков с полостью общего коллектора сбора и удаления уловленных примесей через установленные в нижней части патрубков обратные клапаны, снабженные датчиками положения, причем объем патрубков не превышает объема коллектора. Кроме того, отражатель выполнен в виде соосного с корпусом патрубка, в нижней части перфорированного отверстиями с суммарной проходной площадью не менее площади поперечного сечения корпуса, а торец патрубка со стороны полости первой секции заглушен конусом, своей вершиной обращенным в сторону входа очищаемого газа. The problem is solved due to the fact that the input of the gas to be purified into the first section is made from the end of the housing through the reflector, the first section is an inertial-gravity type phase separator, the second section is equipped with a gas bypass channel communicating its cavity with the outlet of the purified gas and made in the form of an injector in which the injection gas inlet is in communication with the upper part of the cavity of the first section, and the injection gas inlet is in communication with the upper part of the cavity of the second section, and the transverse partitions are fixedly fixed relative to completely the inner wall of the housing, and the cavities of the first and second sections on the lower side of the housing are communicated by means of vertical pipes with a cavity of a common collector for collecting and removing trapped impurities through check valves installed in the lower part of the pipes and equipped with position sensors, and the volume of the pipes does not exceed the volume of the collector. In addition, the reflector is made in the form of a pipe coaxial with the body, perforated in the lower part with openings with a total passage area of not less than the cross-sectional area of the body, and the pipe end face from the side of the cavity of the first section is muffled by a cone with its apex facing the inlet of the gas being cleaned.

При выполнении перечисленной совокупности признаков в устройстве при увеличении нагрузки за счет разобщения полостей первой и второй секции обратными клапанами, не будет дополнительного возрастающего подпора газа в междутрубной полости второй ступени, препятствующего выводу отделенных примесей, и, кроме того, использование на входе очищаемого газа отражателя, существенно гасящего скорость движения газа, увеличивает эффективность отделения примесей в первой секции. Установление корпуса горизонтально уменьшает высоту устройства, что позволяет установить его в закрытом помещении, и кроме того, легко произвести монтаж-демонтаж быстроизнашиваемых отражателя и сепарационных труб, а неподвижное крепление перегородок позволяет использовать стандартные корпусные детали, как-то: трубы и тройники, что повышает технологичность конструкции устройства в целом. When the above set of features in the device is fulfilled, when the load increases due to the separation of the cavities of the first and second sections by check valves, there will be no additional increasing gas back pressure in the second stage inter-annular cavity, which prevents the removal of separated impurities, and, in addition, the use of a reflector at the inlet of the gas to be cleaned, significantly quenching the gas velocity, increases the efficiency of separation of impurities in the first section. The installation of the housing horizontally reduces the height of the device, which allows it to be installed indoors, and in addition, it is easy to mount and disassemble the quickly wearing reflector and separation pipes, and the fixed fastening of the partitions allows the use of standard housing parts, such as pipes and tees, which increases manufacturability of the design of the device as a whole.

На чертеже представлено предлагаемое устройство в виде продольного разреза с сечением А-А и выносным элементом I. The drawing shows the proposed device in the form of a longitudinal section with a section aa and an external element I.

Устройство содержит последовательно соединенные первую 1 и вторую 2 секции, рабочие и съемные элементы которых встроены в цилиндрический корпус 3 с поперечными перегородками 4 и 5, разделяющими последовательно по потоку очищаемого газа полости первой 1 и второй 2 секций, выход 6 очищенного газа. При этом первая 1 секция представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа, вторая 2 - отделитель прямоточно-центробежного типа, содержащий сепарационные трубы 7, завихрители 8, каналы 9 отвода отделяемых примесей, канал перепуска газа, сообщающий полость второй 2 секции с выходом 6 очищенного газа. Канал перепуска выполнен в виде инжектора, у которого вход 10 инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой 1 секции, а вход 11 инжектируемого газа сообщен с верхней частью полости второй 2 секции. Корпус 3 устройства установлен горизонтально таким образом, что вход 12 очищаемого газа в первую 1 секцию осуществлен с торца корпуса 3 через отражатель 13. Поперечные перегородки 4 и 5 неподвижно закреплены относительно внутренней стенки корпуса 3, причем полости первой 1 и второй 2 секций с нижней стороны корпуса 3 сообщены посредством вертикальных патрубков 14 и 15 соответственно с полостью общего коллектора 16 сбора и удаления отделенных примесей через установленные в нижней части патрубков 14, 15 обратные клапаны 17,18, снабженные датчиками положения 19,20, при этом объем патрубков 14 и 15 не превышает объема коллектора 16. The device contains a series of connected first 1 and second 2 sections, the working and removable elements of which are built into a cylindrical body 3 with transverse partitions 4 and 5, dividing in succession along the flow of the cleaned gas the cavities of the first 1 and second 2 sections, the outlet 6 of the purified gas. In this case, the first 1 section is an inertial-gravity type phase separator, the second 2 is a direct-flow centrifugal separator containing separation tubes 7, swirlers 8, channels for removal of separated impurities, a gas bypass channel communicating the cavity of the second 2 sections with the outlet 6 of the purified gas. The bypass channel is made in the form of an injector in which the injection gas inlet 10 is in communication with the upper part of the cavity of the first 1 section, and the injected gas inlet 11 is in communication with the upper part of the cavity of the second 2 section. The housing 3 of the device is installed horizontally so that the input 12 of the gas to be cleaned in the first 1 section is made from the end of the housing 3 through the reflector 13. The transverse partitions 4 and 5 are fixedly mounted relative to the inner wall of the housing 3, the cavities of the first 1 and second 2 sections on the bottom side the casing 3 is communicated by means of vertical nozzles 14 and 15, respectively, with the cavity of the common collector 16 for collecting and removing separated impurities through check valves 17.18 installed in the lower part of the nozzles 14, 15 and equipped with polo sensors eniya 19,20, while the volume of the pipes 14 and 15 does not exceed the volume of the reservoir 16.

Отражатель 13 может быть выполнен в виде соосного с корпусом 3 патрубка 13, в нижней части перфорированного отверстия 21 с суммарной проходной площадью не менее площади поперечного сечения корпуса 3, а торец патрубка 13 со стороны полости первой 1 секции заглушен конусом 22, своей вершиной обращенным в сторону входа 12 очищаемого газа. The reflector 13 can be made in the form of a pipe 13 coaxial with the body 3, in the lower part of the perforated hole 21 with a total passage area of at least the cross-sectional area of the body 3, and the end of the pipe 13 from the side of the cavity of the first 1 section is drowned out by the cone 22, its apex facing side of the inlet 12 of the cleaned gas.

Вход 10 инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой 1 секции над верхней неперфорированной частью патрубка 13 отражателя, а вход 11 инжектируемого газа сообщен с верхней частью полости второй 2 секции, непосредственно перед разделяющей секции 1 и 2 перегородкой 4. Кроме того, в сепарационных трубах 7 в пределах второй 2 секции каналы 9 отвода отделяемых примесей выполнены в виде равнорасположенных по окружности продольных сквозных тангенциальных каналов 23 с острыми входными кромками 24 заподлицо с внутренним диаметром сепарационных труб 7. The injection gas inlet 10 is in communication with the upper part of the cavity of the first 1 section above the upper non-perforated part of the reflector pipe 13, and the injection gas inlet 11 is in communication with the upper part of the cavity of the second 2 sections, immediately in front of the separating sections 1 and 2 of the partition 4. In addition, in the separation pipes 7 within the second 2 sections, the channels 9 for discharge of the separated impurities are made in the form of longitudinal through tangential channels 23 equally spaced around the circumference with sharp input edges 24 flush with the inner diameter of the separation nnyh pipe 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Газ, содержащий примесь в виде твердых и жидких частиц, поступает в первую секцию 1 корпуса 3 через торцовый вход 12 и, попутно ударяясь о конус 22 отражателя 13, изменяет направление движения. При этом наиболее крупные взвешенные твердые и жидкие частицы падают в нижнюю часть пространства и, накапливаясь внизу корпуса 1, поступают в вертикальный патрубок 14. А газ, содержащий преимущественно мелкие частицы, после подъема перед поперечной перегородкой 4 первой секции 1 поступает через открытые концы сепарационных труб 7 и, проходя завихрители 8, приобретает крутку. В трубах 7 под действием центробежных сил происходит разделение фаз. Большая часть газовой фазы, движущейся в приосевой области труб 7, выходит из нее через открытые концы на выход 6 корпуса 3. Взвешенная фаза, движущаяся спиральным потоком по периферии труб 7, захватывается каналами 9, выполненными в виде равнорасположенных по окружности продольных сквозных тангенциальных каналов 23 с острыми входными кромками 24 заподлицо с внутренним диаметром труб 7. Незначительная часть газового потока вместе с уловленной примесью попадает в межтрубную полость второй секции 2 перед поперечной перегородкой 5, где за счет резкого падения скорости под действием сил гравитации происходит отделение примеси и ее удаление в вертикальный патрубок 15, а оставшаяся часть газа отсасывается инжектором, чем ликвидируется возрастание подпора в полостях второй секции 2 и патрубка 15. Gas containing an admixture in the form of solid and liquid particles enters the first section 1 of the housing 3 through the end inlet 12 and, incidentally striking the cone 22 of the reflector 13, changes the direction of movement. In this case, the largest suspended solid and liquid particles fall into the lower part of the space and, accumulating at the bottom of the housing 1, enter the vertical pipe 14. And the gas, containing mainly small particles, after rising in front of the transverse partition 4 of the first section 1 flows through the open ends of the separation pipes 7 and, passing the swirlers 8, acquires a twist. In pipes 7, under the action of centrifugal forces, phase separation occurs. Most of the gas phase moving in the axial region of the pipes 7 exits through open ends to the outlet 6 of the housing 3. The suspended phase moving in a spiral flow around the periphery of the pipes 7 is captured by channels 9 made in the form of longitudinal through tangential channels 23 equally spaced around the circumference with sharp inlet edges 24 flush with the inner diameter of the pipes 7. An insignificant part of the gas stream, together with the trapped impurity, enters the annulus of the second section 2 in front of the transverse partition 5, where due to viscous rate falling by gravity separation occurs impurity and its removal into the vertical pipe 15, while the remaining part of the gas sucked injector than the wound increase overpressure in the cavities of the second section 2 and the sleeve 15.

Дополнительный подпор полости второй секции 2 за счет перетекания части газа из полости первой секции 1 исключен, так как упомянутые полости разобщены между собой обратными клапанами 18 и 17, установленными в нижних частях патрубков 15 и 14 соответственно. В зависимости от величины нагрузки, от дисперсности и состава примеси, содержащейся в газе на входе в устройство, момент заполнения патрубков 14 и 15 и соответственно открытия того или другого обратных клапанов 17 и 18 в общем случае не совпадают. При этом срабатывание указанных клапанов настраивается предварительно на экспериментальном образце и в дальнейшем уточняется при испытаниях опытного образца устройства в "натурных" условиях. Указанная настройка с последующим открытием клапана сброса (удаления) примеси из коллектора 16 (на чертеже клапан сброса показан условно) может производиться вручную по показаниям датчиков положения 19 или 20 или в автоматическом режиме с использованием сигнала, полученного от тех же датчиков 19 или 20 через концевые выключатели (на чертеже эта связь показана условно пунктирной линией). Additional back-up of the cavity of the second section 2 due to the overflow of part of the gas from the cavity of the first section 1 is excluded, since the said cavities are disconnected from each other by check valves 18 and 17 installed in the lower parts of the pipes 15 and 14, respectively. Depending on the magnitude of the load, on the dispersion and composition of the impurity contained in the gas at the inlet of the device, the moment of filling the nozzles 14 and 15 and, accordingly, the opening of one or the other check valves 17 and 18 in the general case do not coincide. In this case, the operation of these valves is pre-configured on an experimental sample and is further refined when testing a prototype device in "full-scale" conditions. The specified setting with the subsequent opening of the valve relief (removal) of impurities from the collector 16 (in the drawing, the relief valve is shown conditionally) can be done manually according to the readings of position sensors 19 or 20 or in automatic mode using a signal received from the same sensors 19 or 20 through the end switches (in the drawing, this connection is shown by a dashed line).

Итак, используя установку цилиндрического корпуса горизонтально таким образом, что вход очищаемого газа в первую секцию осуществлен с торца корпуса через отражатель, а поперечные перегородки неподвижно закреплены относительно внутренней стенки корпуса, причем полость первой и второй секций с нижней стороны корпуса сообщены посредством вертикальных патрубков с полостью общего коллектора сбора и удаления уловленных примесей через установленные в нижней части патрубков обратные клапаны, что практически исключает при повышении нагрузки дополнительный наддув междутрубной полости второй секции, препятствующий выводу примесей, достигается главная цель предлагаемого изобретения: расширение диапазона нагрузок, уменьшение габарита по высоте, технологичность конструкции и удобство эксплуатации. So, using the installation of a cylindrical body horizontally so that the gas to be cleaned in the first section is made from the end of the body through the reflector, and the transverse partitions are fixedly fixed relative to the inner wall of the body, and the cavity of the first and second sections from the bottom of the body are communicated through vertical pipes with a cavity a common collector for collecting and removing trapped impurities through check valves installed in the lower part of the nozzles, which virtually eliminates the load and an additional supercharging mezhdutrubnoy cavity of the second section, which prevents withdrawal of impurities is achieved main object of the present invention: extending the load range, a reduction in height dimension, construction workability and serviceability.

Claims

1. A device for gas purification, comprising serially connected first and second sections, the working and removable elements of which are integrated in a horizontally mounted cylindrical body with transverse partitions, separating successively the cavities of the first and second sections, the outlet of the purified gas, the second section being a direct-flow centrifugal separator, consisting of separation pipes, and the input of the gas to be cleaned into the first section is made from the end of the housing, characterized in that the first the second section is an inertial-gravity type phase separator and is equipped with a reflector at the inlet, the second section is equipped with a gas bypass channel communicating its cavity with the outlet of the purified gas, and made in the form of an injector in which the injection gas inlet communicates with the upper part of the cavity of the first section, and the inlet of the injected gas is in communication with the upper part of the cavity of the second section, the transverse partitions are fixedly fixed relative to the inner wall of the housing, and the cavity of the first and second sections from the lower side the casings are communicated by means of vertical nozzles with a cavity of a common collector for dumping and removing trapped impurities through check valves installed in the lower part of the nozzles and equipped with position sensors, the volume of the nozzles not exceeding the volume of the collector.

2. The device according to claim 1, characterized in that the reflector is made in the form of a pipe coaxial with the body, in the lower part of the perforated hole with a total passage area of at least the cross-sectional area of the body, and the pipe end face from the side of the cavity of the first section is plugged with a cone, its apex facing the inlet of the gas being cleaned.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet of the injecting gas is in communication with the upper part of the cavity of the first section above the upper non-perforated part of the reflector pipe, and the inlet of the injected gas is connected with the upper part of the cavity of the second section directly in front of the separating section by a partition, in addition , in the separation pipes within the second section, the channels for removing the trapped impurities are made in the form of longitudinal through tangential channels equally spaced around the circumference with sharp input edges flush with the inner m diameter pipes separation.