Устройство для очистки пара или газа от инородных включений



Устройство для очистки пара или газа от инородных включений
Устройство для очистки пара или газа от инородных включений
Устройство для очистки пара или газа от инородных включений
Устройство для очистки пара или газа от инородных включений
Устройство для очистки пара или газа от инородных включений

 


Владельцы патента RU 2506112:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") (RU)

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при проектировании и модернизации узлов и элементов котельного и турбинного оборудования, работающего на двухфазных потоках высокого и среднего давления (перегретый пар - твердые частицы), а также низкого давления (влажный пар с каплями или пленочными структурами жидкости). Устройство включает после вертикального за коленом нижний горизонтальный участок трубопровода с установленным внутри него соплом Вентури, образующим внешней поверхностью кольцевую камеру сепарации с размещенным в ней жалюзийным пакетом и лопаточным аппаратом, передний участок которой сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, а ее средний участок сообщен конфузорным кольцевым каналом со входом расширяющего участка сопла Вентури. Конфузорный и цилиндрический участки сопла Вентури смещены к верхней стенке трубопровода с увеличением ширины кольцевого входного диффузора в нижней части и уменьшением в верхней части трубопровода, а расширяющийся участок сопла Вентури смещен относительно цилиндрического участка к нижней стенке трубопровода настолько, что ширина конфузорного кольцевого канал в нижней части в такой же степени больше ширины в его верхней части. Кольцевая камера сепарации разделена на верхнюю и нижнюю части, причем в нижнем секторе нижней части жалюзийный пакет установлен с наклоном к внутренней поверхности трубопровода в одной плоскости, а в боковых секторах - в двух плоскостях. В верхней части камеры сепарации установлен направляющий аппарат с лопатками, направленными на вход в жалюзийный пакет нижней части камеры сепарации. В нижней зоне жалюзийного пакета выполнен канал для прохода крупных фрагментов в зону накопителя. На периферии конфузорного кольцевого канала расположена кольцевая камера, сообщающаяся с накопителем. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой степени очистки пара или газа при минимальных энергетических затратах. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при проектировании и модернизации узлов и элементов котельного и турбинного оборудования, работающего на двухфазных потоках высокого и среднего давления (перегретый пар -твердые частицы), а также низкого давления (влажный пар с каплями или пленочными структурами жидкости).

Обычно удаление инородных включений (твердых или жидких частиц) осуществляют на участках тракта двухфазного потока с изменением направления движения (повороты, колена), когда в результате инерционного механизма основная масса крупных частиц осаждается на стенке канала, что создает благоприятные условия для их эффективного удаления путем отвода из парового или газового потока пристенного слоя с высокой концентрацией частиц, последующего их удаления из отведенной доли несущей среды и возврата ее в основной тракт.

Известно устройство для очистки пара от твердых частиц, содержащее присоединенный к горизонтальному участку в месте поворота трубопровода тройниковый узел, в котором нижний тупиковый отвод выполняет функции накопителя (Орлик В.Г., Аверкина Н.В., Азнабаев А.А., др. Снижение абразивной эрозии турбинных ступеней перегретого пара. - Электрические станции, 2008, №12). Для поддержания необходимого температурного режима, предотвращающего конденсационные процессы, накопитель оснащен линией постоянной паровой продувки.

Недостатком известного технического решения являются большие гидравлические потери из-за прямого удара нисходящего парового потока в камеру накопителя, что неприемлемо для большинства видов энергетического оборудования.

Известно устройство для очистки пара или газа от инородных включений, содержащее трубопровод с накопителем инородных включений и нормализованное сопло Вентури, образующее с трубопроводом кольцевую камеру сепарации, передний участок которой сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, а средний участок камеры сепарации сообщен кольцевым каналом со входом расширяющегося участка сопла 1 Вентури, при этом в камере сепарации установлен сепарирующий элемент в виде жалюзийного пакета (RU 2342973 МПК B01D 41/04, опубликовано 10.01.2009, №1)

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, являются следующие факторы: при установке в энергетических агрегатах устройства на горизонтальном трубопроводе за коленом основная доля потока твердых частиц движется в примыкающей к нижней стенке трубопровода области; при увеличенных размерах этой области и повышенной концентрации в ней частиц часть их не захватывается входным кольцевым диффузором и поступает в сопло Вентури, вызывая в последующем повреждение лопаточного аппарата турбины; неравномерное распределение твердых частиц по периметру входного кольцевого диффузора ухудшает условия их сепарации в жалюзийном пакете - нижний сектор пакета работает в режиме перегрузки с возможностью пропуска дели частиц в выходной конфузорный канал, тогда как верхний сектор пакета оказывается в недогруженном состоянии; наличие корпуса устройства, превышающего по своим поперечным размерам диаметр трубопровода, при высоком давлении и температуре рабочей среды обусловливает соблюдение требований безопасности технического надзора, увеличенную металлоемкость устройства и повышение трудозатрат на изготовление.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило сформулировать в заявляемом устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенному в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение позволяет добиться высокой степени очистки пара или газа при минимальных энергетических затратах за счет размещения в трубопроводе сопла Вентури с образованием с его внешней стороны камеры смешения, передняя часть которой сообщена кольцевым диффузором с пристенной областью трубопровода, а средняя часть - кольцевым конфузорным каналом с началом расширяющейся части сопла Вентури. Реализация процессов отделения жидких или твердых частиц от пара или газа достигается установкой в верхней части камеры сепарации лопаточного аппарата, а в нижней части - жалюзийного пакета и размещением накопителя рядом с камерой сепарации.

Предложено устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее после вертикального за коленом нижний горизонтальный участок трубопровода с установленным внутри него соплом Вентури, образующим внешней поверхностью кольцевую камеру сепарации с размещенным в ней жалюзийным пакетом и лопаточным аппаратом, передний участок которой сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, а ее средний участок сообщен конфузорным кольцевым каналом со входом расширяющего участка сопла Вентури; кроме того, конфузорный и цилиндрический участки сопла Вентури смещены к верхней стенке трубопровода с увеличением ширины кольцевого входного диффузора в нижней части и уменьшением в верхней части трубопровода, а расширяющийся участок сопла Вентури смещен относительно цилиндрического участка к нижней стенке трубопровода настолько, что ширина конфузорного кольцевого канал в нижней части в такой же степени больше ширины в его верхней части; кроме того, кольцевая камера сепарации разделена на верхнюю и нижнюю части, причем, в нижнем секторе нижней части жалюзийный пакет установлен с наклоном к внутренней поверхности трубопровода в одной плоскости, а в боковых секторах - в двух плоскостях; в верхней части камеры сепарации установлен направляющий аппарат с лопатками, направленными на вход в жалюзийный пакет нижней части камеры сепарации; в нижней зоне жалюзийного пакета выполнен канал для прохода крупных фрагментов в зону накопителя; на периферии конфузорного кольцевого канала расположена кольцевая камера, сообщающаяся с накопителем.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - общий вид устройства для установки на горизонтальном участке трубопровода;

на фиг.2 - вид А по фиг.1;

на фиг.3 - жалюзийный пакет с каналом в нем для пропуска крупных фрагментов в накопитель; кольцевая камера на периферии конфузорного кольцевого канала;

на фиг.4 - вид В-В по фиг.1;

на фиг.5 - вид Б-Б по фиг.2.

Устройство для очистки пара или газа от инородных включений для установки на горизонтальном трубопроводе 1 с накопителем 2 содержит сопло Вентури с конфузорным 3, цилиндрическим 4 и расширяющимся 5 участками, размещенными внутри трубопровода 1. Наружные поверхности конфузорного 3 и цилиндрического 4 участков сопла Вентури образуют с внутренней поверхностью трубопровода 1 кольцевую камеру сепарации 6, передний участок которой сообщен с трубопроводом 1 кольцевым входным диффузором 7 через входную щель 12. Средний участок кольцевой камеры сепарации 6 сообщен конфузорным кольцевым каналом 8 со входом расширяющегося участка 5 сопла Вентурию. Конфузорный канал 8 длиной М5 простирается от входной кромки 18 и выходной кромки 19. В нижней половине средней части кольцевой камеры сепарации 6 установлен жалюзийный пакет 9 с каналом 10 в нем для прохода крупных фрагментов к накопителю 2. Жалюзийный пакет 9 наклонен под углом α к оси устройства с выходом его канавок в щель 11 по внутреннему периметру трубопровода 1, сообщающуюся с накопителем 2. В боковых секторах жалюзийный пакет имеет наклон в двух плоскостях: под углом α к оси устройства и под углом φ по отношению к радиусу, проходящему через центральную кромку жалюзийной пластины.

Конфузорный 3 и цилиндрический 4 участки сопла Вентури смещены к верхней стенке трубопровода 1 на величину Δ1, а расширяющийся участок 5 сопла Вентури смещен к верхней стенке трубопровода 1 на величину Δ2, при которой изменение ширины δ1 и δ2 конфузорного кольцевого канала 8 в верхней и нижней зонах пропорционально изменению в этих же зонах ширины δ3 и δ4 щели 12 входного диффузора 7, то есть δ1/δ2=δ3/δ4. На иллюстрациях продольные и поперечные оси трубопровода 1 обозначены R1, оси конфузорного 3 и цилиндрического 4 участков - R2, оси расширяющегося участка 5 сопла Вентури - R3.

В верхней части камеры сепарации 6 расположен направляющий аппарат с лопатками 13, направленными на вход в жалюзийный пакет 9 нижней части камеры сепарации. Каждая из лопаток 13 длиной LI-L4 установлена на удалении h1-h3 от предыдущей лопатки с перекрышей ее на величину S1-S3. Лопатки 13 установлены под углом β к поперечной оси устройства. На фиг.5 показана развертка цилиндрического сечения Б - Б фиг.2.

На периферии конфузорного кольцевого канала 8 выполнена кольцевая камера 14, сообщающаяся с накопителем 2.

Конфузорный 3 и цилиндрический 4 участки сопла Вентури соединены в единую жесткую конструкцию ребрами 15 толщиной Ь, с помощью которых сопло Вентури прикрепляется сваркой на входе к внутренней стенке трубопровода 1, а на выходе - сварным швом по заднему торцу расширяющегося участка 5.

На трубопроводе 1 установлен штуцер 16 для оптического контроля эндоскопом входной части сопла Вентури и пространства перед ним, на накопителе 2 - штуцер 17 для установки кондуктометрического датчика контроля заполнения инородными включениями (твердыми частицами). Конфузорный канал 8 длиной М5 ограничен входной кромкой 18 и выходной кромкой 19.

Сопло Вентури и трубопровод 1 устройства образуют два параллельных контура - внутренний и внешний. Внутренний контур представляет собой проточную часть самого сопла Вентури, а внешний контур - пространство между соплом Вентури и внутренне..! поверхностью трубопровода 1. Назначение внутреннего контура - создание перепада давления, необходимого для гидродинамических процессов во внешнем контуре. Поскольку эффективность заявляемого устройства определяется, с одной стороны, степенью очистки (разделения фаз), а с другой стороны, энергетическими затратами на этот процесс, экономичность очистителей с длительным циклом эксплуатации, использующих сужающие устройства, имеет первостепенное значение.

Согласно Межгосударственному стандарту ГОСТ 8.586.1 - 2005 (ИСО 5167 - 1:2003) [Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. М.: Стандартинформ, 2007], во всем классе сужающих устройств наименьшими гидравлическими потерями обладает сопло Вентури с углом раскрытия расширяющегося участка 10-12 градусов. Оно является основным компонентом в заявляемом устройстве и содержит конфузорный 3 и цилиндрический 4 участки общей длиной M1 и расширяющий участок 5 длиной М2 (фиг.1). Принципиальная отличительная особенность заявляемого устройства заключается в том, что общая ось цилиндрического и конфузорного участков R2 не совпадает с осью расширяющегося участка R3, а оси R2 и R3 оси также не совпадают с осью трубопровода R1. Для оптимизации условий поступления потока твердых частиц из пристенной области трубопровода 1 в кольцевую камеру сепарации 6 и повышения эффективности устройства ширина δ4 входной щели 12 кольцевого диффузора 7 увеличена по сравнению с осесимметричным расположением сопла Вентури в трубопроводе 1, что имеет место в прототипе, за счет смещения цилиндрического участка 4 к верхней стенке трубопровода 1.

Но коль скоро в нижнюю зону кольцевой камеры сепарации 6 поступает увеличенное количество частиц с паровой или газовой фазой, то для соблюдения изокинетических условий газодинамики, следовательно, минимальных гидравлических потерь, ширина δ2 конфузорного кольцевого канала 8 в нижней части должна быть адекватным образом увеличена, то есть δ4/δ3=δ2/δ1 (см. фиг.1). Это условие обеспечивается смещением оси R3 расширяющегося участка 5 сопла Вентури от оси конфузорного 3 и цилиндрического 4 участков R2 к нижней стенке трубопровода 1.

Таким образом, ось R2 цилиндрического участка 4 располагается выше оси R1 трубопровода 1 на величину Δ1, а ось R3 расширяющегося участка 5 - на величину Δ2, причем, Δ1>Δ2.

Требование надежности при длительной работе устройства, в частности, в мощных энергоблоках сверхкритического давления, на двухфазных потоках (пар - твердые частицы) высоких параметров - с давлением до 240 кгс/см2 и температурой до 540-560°С предопределяет сохранение целостности стенки трубопровода 1, ограничивающей размеры внешнего контура устройства. Это ставит задачу оптимизации величины внутреннего диаметра D4 цилиндрического участка 4.

Дело в том, что максимальный перепад давления, создаваемый соплом Вентури как разность статических давлений в трубопроводе 1 и в цилиндрическом участке 4, при прочих равных условиях, пропорционален расходу пара или газа во второй степени и обратно пропорционален диаметру D4 цилиндрического участка 4 в четвертой степени. Рациональная компоновка внешнего контура в ограниченном пространстве предполагает уменьшение этого параметра. Однако с уменьшением диаметра возрастают необратимые гидравлические потери. Поэтому задача заключается в оптимизации гидродинамических характеристик внешнего контура, обеспечивающей в нем минимальные потери энергии, при допустимых потерях внутреннего контура. Экономичность внутреннего контура определяет внешние энергетические характеристики устройства, тогда как увеличение гидравлических потерь внешнего контура более определенной величины может ухудшить сепарационные характеристики узла.

При создании изокинетических условий входа двухфазного потока во входную кольцевую щель 12, когда направление и скоростные характеристики фаз не изменяются, потери на входе будут отсутствовать. Выбор ширины 54 входной щели 12 определяется структурным полем пристенного слоя в трубопроводе 1 после поворота в нем потока: чем больше среднее значение (δ3+δ4)/2, тем больше доля поступивших во внешний контур инородных включений, но тем больше и расход в ней несущей среды, следовательно, скорость во внешнем контуре и потери в нем, пропорциональные скорости во второй степени.

Для условий энергетического оборудования при установке устройства за поворотом (коленом) трубопровода, когда основная часть крупных, обладающих высокой разрушающей способностью, твердых частиц концентрируется в пристенном слое, величина (δ3+δ4)/2 обычно не превышает нескольких процентов от внутреннего диаметра D2 трубопровода 1.

Наличие входного диффузора 7 обусловлено необходимостью снижения скорости двухфазного потока в камере сепарации, где происходит разделение фаз, что, с одной стороны, обеспечивает высокую степень очистки, а с другой стороны, снижение гидравлических потерь. Скорость в камере сепарации 6 определяется геометрическими характеристиками входного диффузора 7, внутренним диаметром D2 трубопровода 1 и наружным диаметром сопла Вентури.

Потери на возврат очищенного пара или газа во внутренний контур в зоне его максимальной скорости, где статическое давление среды минимально, включают потери в конфузорном канале 8 с средней шириной узкого участка (δ1+δ2)/2 и собственные потери на слияние потоков. При равенстве динамических напоров обоих потоков в зоне слияния потери смешения будут незначительными. При этом угол β1 наклона конфузного канала 8 в пределах 25-30 градусов не будет сказывать заметного влияния на гидродинамические характеристики процесса смешении.

Таким образом, условия изокинетического входа двухфазного потока в щель 12 и минимальных потерь на выходе конфузорного канала 8 будут определяться выражением (δ1+δ2)/2=(δ3+δ4)/2 D4·N/D2, где коэффициент N - соотношение средней скорости пара или газа в кольцевой щели 12 и в трубопроводе 1; для большинства режимов N=0,75-0,80.

Приоритетное отличие заявляемого устройства с асимметричным расположением сопла Вентури в трубопроводе от прототипа с симметричным расположением сопла Вентури обусловлено требованиями сохранения целостности стенки трубопровода в месте расположения сопла Вентури. Это требование обеспечивает не только высокую степень надежности трубопровода, в частности, в мощных энергетических агрегатах сверхкритического давления, но также снижение металлоемкости устройства и уменьшение трудозатрат на его изготовление, что, в конечном счете, существенно повышает конкурентоспособность устройства в рыночных условиях модернизации энергооборудования. С другой стороны, ограничение габаритов устройства внутренним диаметром трубопровода сопряжено с решением задачи сохранения и даже повышения эффективности очистки пара от инородных частиц во внешнем контуре при ограниченном увеличении гидравлических потерь во внутреннем контуре устройства. Последнее из указанных условие в заявляемом устройстве достигается рациональным компромиссом общей компоновки внутреннего и внешнего контуров устройства.

При сохранении по сравнению с прототипом расхода несущей среды во внешнем контуре и ее изокинетическом отборе возрастает скорость потока, следовательно, гидравлические потери. Поскольку энергетические затраты внешнего контура компенсируются перепадом давления во внутреннем контуре, внутренний диаметр цилиндрического участка сопла Вентури должен быть несколько уменьшен, что, в некоторой степени, увеличит потери устройства, но они должны быть сопоставимы с потерями прототипа, или с потерями в нормализованном колене трубопровода.

Увеличение доли отсепарированных и выведенных из рабочего контура твердых частиц при сохранении расхода среды во внешнем контуре в заявляемом устройстве обеспечивается за счет адаптации геометрических параметров входной щели к реальной структуре двухфазного трубопроводе за коленом, когда основная масса частиц - прежде всего, наиболее опасных, крупных - оседает на вогнутой стенке колена и движется за ним по нижней половине стенки трубопровода. Следовательно, при неизменной площади входной щели 12 ее ширина δ4 у нижней стенки должна быть больше, чем ширина δ3 у верхней стенки, то есть δ4>δ3, или даже δ4>>δ3 - в несколько раз. Конструктивно это условие выполняется разрывом общей оси сопла Вентури на границе цилиндрического 4 и расширяющегося 5 участков и смещением оси R2 конфузорного и цилиндрического участков к верхней стенке трубопровода 1 на величину Δ1. В итоге по количеству или массе отбираемых инородных включений заявляемое устройство существенно превосходит прототип.

Поскольку основная масса частиц движется в нижней части кольцевой камеры сепарации 6, целесообразно камеру разделить на две зоны - нижнюю и верхнюю, и в каждой из них использовать соответствующие сепарирующие элементы с учетом геометрии и размеров этих зон. В заявляемом устройстве в верхней зоне установлен лопаточный аппарат 13 специальной конструкции, который спроектирован так, что несущую среду - пар или газ - он пропускает к конфузорному кольцевому каналу 8, а крупнодисперсную часть спектра инородных включений направляет в нижнюю зону, на вход сепарирующего элемента, в качестве которого использован жалюзийный пакет 9 с высокой сепарирующей способностью при ограниченных гидравлических потерях, широко применяемый в энергетическом оборудовании.

Для перемещения сбрасываемого жалюзийным пакетом 9 потока частиц по внутренней поверхности трубопровода в накопитель 2 по всему периметру нижней половины камеры сепарации предусмотрен зазор 11 шириной 65 (см. фиг.3). Для пропуска к накопителю 2 крупных фрагментов технологического происхождения, обнаруживаемых в системах энергооборудования, в частности, в паропроводах энергоблоков сверхвысокого давления, в нижнем секторе жалюзийного пакета 9 предусмотрен канал 10 высотой h4. В реальных конструкциях h4=10-12мм; δ5=4-6 мм; L6=30-40 мм.

Так как основной расход пара или газа (от 3/4 до 4/5) проходит в нижней части камеры сепарации 6, для обеспечения изокинетических условий и минимальных гидравлических потерь при возврате несущей среды после сепарации из внешнего во внутренний контур расширяющий участок 5 сопла Вентури должен быть смещен также к верхней стенке на величину Δ2 с адекватным увеличением ширины конфузорного кольцевого канала 8 в адекватным нижней части, то есть δ4/δ3=δ2/δ1.

Для обеспечения устойчивой работы в закритической области жалюзийный пакет в нижнем секторе нижней части камеры сепарации 6 при преобладающем влиянии динамической составляющей на инородные включения и слабом - гравитационной силы спроектирован таким образом, что несущий поток не только перемещает частицы вдоль жалюзийного пакета 9 к конфузорному кольцевому каналу 8, но - дополняя гравитационную силу - осаждает их на стенку трубопровода 1 и перемещает далее по круговому зазору 11 в зону накопителя 2. Для этого канавки жалюзийного пакета ориентированы под углом а к оси устройства (фиг.3).

В боковых секторах нижней части камеры сепарации 6 для интенсификации перемещения осаждающихся в жалюзийном пакете 9 частиц в круговой зазор 11 жалюзийным пластинам придается второй, дополнительный наклон под углом φ к радиусу, проходящему через точку крепления их к цилиндрическому участку сопла Вентури (см. фиг.4). Тем самым исключается накопление осевших частиц в жалюзийном пакете 9 и предотвращается их вынос в конфузорный канал 8.

Для предотвращения поступления крупнодисперсных структур из внешнего во внутренний контур устройства через конфузорный кольцевой канал 8 на его периферии предусмотрена камера захвата 14. Ее глубина L5 по периметру конфузорного канала остается постоянной, а высота h5 изменяется от минимальной у верхней стенки до максимальной у нижней стенки трубопровода 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Двухфазный поток из пристенной нижней области трубопровода 1, насыщенный инородными включениями, поступает через входную щель 12 в кольцевой входной диффузор 7, где скорость его снижается, далее - в жалюзийный пакет 9. В жалюзийном пакете 9 под действием несущего потока, а также гравитационной силы происходит отделение от пара или газа инородных включений и перемещение их по внутренней поверхности трубопровода 1 в накопитель 2. Очищенная от крупнодисперсных фракций паровая среда направляется в конфузорный канал 8 и возвращается в основной поток.

Двухфазный поток в верхней части трубопровода 1, содержащий значительно меньшее количество крупнодисперсных частиц, чем в нижней части, направляется в верхнюю часть камеры сепарации 6 и поступает на направляющие лопатки 13. Так как давление за направляющими лопатками ниже, чем перед ними, несущая среда перемещается вдоль лопаток 13 по дуге верхней части камеры сепарации 6. У задних кромок лопаток 13 происходит поворот потока в пространство между лопатками и дальнейшее движение к конфузорному кольцевому каналу 8. Соотношение длины лопаток L1, L2, L3, L4 и шага между ними h1, h2, h3, а также величины перекрыши S1, S2, S3 и угол β установки лопаток 13 определяется тремя условиями. Во-первых, добиться наибольшей, равной 180 градусам, величине поворота вокруг задних кромок лопаток. Чем больше угол поворота несущего потока вокруг лопаток, тем меньше частиц будут увлечены в конфузорный канал 8. Во-вторых, ограничить при этом рост гидравлических потерь, что, в определенной степени, расходится с первым условием. Чем меньше шаг h1, h2, h3, угол установки β и больше перекрыша S1, S2, S3, тем больше гидравлические потери, но тем выше степень сепарации, поскольку частицы не успевают вслед за несущей средой огибать задние кромки лопаток 13 и под действием инерционной силы перемещаются с одной лопатки на другую и, достигнув последней, будут снесены несущим потоком в нижнюю часть камеры сепарации 6 на вход расположенного там жалюзийного пакета 9, после которого окажутся на внутренней поверхности трубопровода 1 и, в конечном счете, в зоне накопителя 2. В-третьих, при определении этих параметров должны учитываться требования общей компоновки устройства. Ширина М3 лопаточного аппарата 13 ограничивается, с одной стороны, входной кромкой 20 щели 12, а с другой стороны, длиной М4 жалюзийного пакета 9.

Таким образом, лопаточный аппарат 13 выполняет две функции - отделяет от несущего потока наиболее крупнодисперсную часть включений (твердых частиц, капель) и направляет ее в жалюзийный пакет 9, где, по сути, совершается вторая стадия сепарации и удаление частиц из тракта.

Предотвращению поступления крупных частиц со стенки трубопровода 1 в конфузорный канал 8 способствует камера захвата 14.

Силовые ребра 15 шириной b, соединяющие цилиндрический 4 и расширяющийся 5 участки сопла Вентури в единую жесткую конструкцию, разделяют кольцевую камеру сепарации 6 на отдельные секторы, что позволяет оптимальным образом организовать в каждом из них процесс сепарации.

Характер режимов двухфазного потока и материал инородных включений обусловливает дополнительные требования к конструкции эксплуатации заявляемого устройства, адаптации элементов проточной части внешнего контура к структуре дискретной - жидкой или твердой - фазы. При отделении жидкой фазы накопитель 2 должен быть соединен с дренажной линией через гидрозатвор или иное устройство. В энергоблоках сверхкритического давления, для которых удаление из парового потока крупнодисперсных частиц с размером более 150 мкм, представляющих эрозионно-абразивную опасность для проточной части турбины, имеет первостепенное значение, для предотвращения поступления в трубопровод вместе с паром твердых частиц, как продуктов разрушения оксидной пленки в промперегревателе котла, емкость накопителя 2 выполняют такой, чтобы она была достаточной на период непрерывной работы энергоблока между остановами. Емкость накопителя целесообразно, при неизменной величине внутреннего диаметра d накопителя, увеличивать за счет его длины.

Контроль состояния накопителя 2 осуществляют кондуктометрическим датчиком, устанавливаемым в штуцере 17. В случае высокой интенсивности поступления твердых частиц в трубопровод 1 по сигналу кондуктометрического датчика во время работы энергоблока на пониженных параметрах осуществляют кратковременную продувку накопителя 2 в расширитель дренажей или в дренажную систему электростанции.

Для поддержания заявляемого устройства в нормальном состоянии при длительной эксплуатации регулярно во время остановов энергоблока или иных агрегатов осуществляют оперативный контроль с помощью видеоэндоскопа или бороскопа через штуцер 16 входной части устройства и пространства перед ним.

1. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее нижний после колена горизонтальный участок трубопровода с установленным внутри него соплом Вентури, образующим внешней поверхностью кольцевую камеру сепарации с размещенным в ней жалюзийным пакетом, передний участок которой сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, а ее средний участок сообщен конфузорным кольцевым каналом со входом расширяющегося участка сопла Вентури, отличающееся тем, что конфузорный и цилиндрический участки сопла Вентури смещены к верхней стенке трубопровода с увеличением ширины кольцевого входного диффузора в нижней части и уменьшением в верхней части трубопровода, а расширяющийся участок сопла Вентури смещен относительно цилиндрического участка к нижней стенке трубопровода настолько, что ширина конфузорного кольцевого канала в нижней части в такой же степени больше ширины в его верхней части.

2. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений по п.1, отличающееся тем, что кольцевая камера сепарации разделена на верхнюю и нижнюю части, причем в нижнем секторе нижней части жалюзийный пакет установлен с наклоном к внутренней поверхности трубопровода в одной плоскости, а в боковых секторах - в двух плоскостях, кроме того, в верхней части камеры сепарации установлен направляющий аппарат с лопатками, направленными на вход в жалюзийный пакет нижней части камеры сепарации.

3. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений по п.1 или 2, отличающееся тем, что в нижней зоне жалюзийного пакета выполнен проход для крупных фрагментов в зону накопителя.

4. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений по п.1 или 2, отличающееся тем, что на периферии конфузорного кольцевого канала выполнена кольцевая камера, сообщающаяся с накопителем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пылеуловителю-классификатору и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для сухой очистки запыленных газов от дисперсных частиц и разделения многокомпонентных газовых сред. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройств очистки воздуха от пыли, капельной влаги, снега в системах воздухоснабжения электрооборудования транспортных средств.

Изобретение относится к области нефтегазового и химического машиностроения, в частности к сепарационным и фильтрационным устройствам. .

Сепаратор // 2380140
Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты.

Сепаратор // 2380139
Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты.

Сепаратор // 2379091
Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты.

Изобретение относится к устройствам для отделения примесей от воздушного потока и может быть использовано в зерноочистительных машинах для очистки отработанного воздуха от легких примесей и пыли.

Изобретение относится к области борьбы с загрязнением атмосферного воздуха. .

Группа изобретений относится к газовой, газоперерабатывающей, химической, нефтяной промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и механических примесей из газового потока. Способ сепарации газа включает подачу смеси через патрубок аппарата со скоростью больше или равной 10 м/с с однонаправленным переводом смеси в незамкнутое объемное инерционное газораспределительное устройство, направление капель жидкости и механических примесей с частью газа в каналы для отбора жидкости и примесей с веерным отбором предварительно отсепарированного газа из объемного инерционного газораспределительного устройства в направлении, ориентированном обратно движению подаваемого в него потока, с последующей подачей газа на следующую секцию сепарации. Скорость газожидкостного потока уменьшают многократно. Сначала газожидкостный поток направляют от однопоточного входа смеси к веерному многопоточному с одновременным отделением жидкости с примесями. Затем поток направляют на жгутовую пористую насадку, где обеспечивают ее колебание, при этом жидкость отбирают по жгутам, а затем осуществляют центробежную сепарацию или центробежный массообмен с жидкостью, которую одновременно отделяют, после этого сепарируют посредством пропускания через насадки с косогофрированными поверхностями, затем через насадки с косорасположенными выступами. Устройство для сепарации газа включает корпус с патрубками входа смеси, выхода разделенных фаз и расположенные внутри корпуса сепарационные секции и объемное инерционное газораспределительное устройство. Объемное инерционное газораспределительное устройство выполнено в виде перфорированного клинообразного корпуса с каналами для прохода сепарируемой смеси с открытыми основанием и вершиной, в котором открытое основание клинообразного корпуса образует с патрубком входа смеси проходы для газов рециркуляции, а открытая вершина клинообразного корпуса закреплена в дренажном канале. Последовательно установленные между патрубками входа газожидкостной смеси и выхода осушенного газа объемное инерционное газораспределительное устройство, жгутовая пористая насадка, закрепленная жестко по концам объемного инерционного газораспределительного устройства, секция центробежной сепарации или массообмена с одновременной сепарацией тарельчатого типа, насадочные секции косогофрированные и/или из листов с мелкоструктурированными выступами выполнены с живыми сечениями для прохода газожидкостного потока, увеличивающимися от первой секции к последней секции. Технический результат группы изобретений заключается в создании эффективного способа и устройства сепарации газа без применения фильтр-коалесцирующих патронов с самоочисткой системы предварительной сепарации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к влагоотделителю для использования на электростанции для генерирования электричества, включающей в себя паровые турбины. Устройство включает корпус с входом для газа, или пара, или потока (1) пара, пакет (2) направляющих пластин (3) внутри корпуса. Направляющие пластины (3) расположены вертикально параллельно друг другу и одинаково разнесены друг от друга. Каждая направляющая пластина (3) включает в себя гофрированную часть (3а, 3b), расположенную ближе к упомянутому входу для газа или потока пара, и часть (4) выходного края, расположенную напротив входа. Выходной край (4) одной или более направляющих пластин (3) включает в себя средство для сбора влаги на поверхности (4а, 4b) выходного края и направления ее к нижнему концу направляющей пластины (3). Средство для сбора влаги на поверхности (4а, 4b) выходного края выполнено в виде U-образного изогнутого элемента на выходном краю либо зажима (5), прикрепленного к выходному краю и охватывающего концевую поверхность и поверхности (4а, 4b) выходного края. Средство сбора на выходном краю способствует повышению общей эффективности отделения влаги во влагоотделителе и уменьшению риска повреждения паровой турбины, приводимой в движение потоком пара. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх