Дренажное устройство

 

О П И С А Н И Е ии877244

И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социапистичесник

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (53)М. Кл. (22) Зая влено 16. 01. 80 (2! ) 2872392/29 33 с присоединением заявки №

F 23 J 11/00

9Ьвударстваиимй комитет

СССР дв делам имбретеиий к открытий (23) Приоритет ($3) УЙК 66.042. .946(088.8) Опубликовано 30.10 ° 81.бюллетень № 40

Дата опубликования описания 01. 11.81

В. Ф. Плешаков, В. И. Макеев, Б. А. Иванов, А. П-; Чугуев, Н. В; Филин, А. А. Родэ, К. 3. Тушабрамишвили, И. Е. Дудкин, В. С. Сердюк, 10. B. Красовицкий, ., И. В. Переездчиков, В. Г. Кулаков, Л. Г. Антоненко и Ю. Н. Чернушкин (1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к машино. строению, преимущественно химическому, нефтехимическому и криогенному, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где возникает необходимость дренажа (т.е. организован3 ного, упорядоченного сброса) больших количеств взрывоопасньи, токсичных и других опасных газов (например водорода, метана, азота, кислорода, побочных продуктов химических производств), а

10 также паров сжиженных криогенных продуктов (например жидких азота, кислорода, водорода, гелия и др.) в атмосферу.

1S

В зависимости от вида выбрасываемого газа для обеспечения безопасности. современных промышленных объектов и предотвращения загрязнения окружающей среды в настоящее время используются разнообразные дренажные устройства, работа которых основана на принципах самопроизвольного рассеивания газов под действием атмосферной турбулентности, разбавления выбрасываемого опасного газа до предельно допустимых концентраций, сжигания выбрасываемого опасного газа, либо на их комбинации.

Известны устройства для сброса газов, содержащие вертикально установленную дренажную трубу, по которой газ отводится на большую высоту и выбрасывается в атмосферу без дожигания либо с дожиганием, колпак, предназначенный для предотвращения загрязнения трубы от метеорологических осадков, песка,, пыли, либо огнепреградитель, предназначенный для предотвращения проскока пламени внутрь трубы при малых расходах выбрасываемого горючего газа 1.1). Недостатком известных устройств . является существование очень больших факелов или зон опасных концентраций при выбросе с помощью них газов в атмосферу, соответственно, с дожиганием или.без дожигания. Так, длина факела при выбросе водорода, метана и

877244

: других горючих газов составляет 220- чем диаметр колпака равен или не250 диаметров дренажной трубы при тур- сколько превышает внутренний диаметр булентном режиме выброса и может со- дренажной трубы и много меньше диаметставлять при небольших диаметрах дре- ра тарелки. В рабочем состоянии оба нажных труб более 400 диаметром при элемента устройства — тарелка и колламинарных режимах выброса. Оценки пак — образуют с дренажной трубой длин зон опасных концентраций по из- сужающийся в виде конфузора кольцевестным закономерностям для случаев вой канал.- Минимальный зазор в канаструйного выброса азота, кислорода и ле выбирается в зависимости от числа горючих газов без дожигания показыва" 10 Маха истекающей струи водорода и доют, что длины зон опасных концентра- пустимых потерь давления ° Для устоиций также могут достигать 200-400 диа- чивой работы устройства площадь наиметров дренажной трубы. более узкой части кольцевого канала

Кроме того, при переменных расхо- выбирается в 2 или более раз меньше

1дах выбрасываемых газов указанные ра - j площади поперечного сечения дренажной меры факелов и зон опасных концентра- трубы. ций становятся неконтролируемыми, что В основу работы ультракинематичесприводит к необходимости при наэначе- кого диффузора заложены 2 принципа: нии пожарных разрывов и безопасных пространственное осесимметричное разрасстояний ориентироваться на макси- 20 деление потока и прилипание истекающеиальные значения указанных величин. ro потока к поверхности тарелки. ВыПрименение дренажных устройств подоб- брасываемый газ на выходе из трубы ного типа на современных промышленных распределяется по сужающемуся кольцеобъектах, где используются дренажные вому каналу, ускоряется в нем до ско . трубы диаметром до 400 мм и более, при- 5 ростей равных и более скорости звука водит к выборе безопасных расстояний и выбрасывается в виде горящего факела,. к большим экономическим затратам, свя- при этом факел как бы прилипает к тазаиным с нерациональным использованием релке (3). строительных площадей, а также расхо- Основным недостатком указанного дами на проектирование и изготовление устройства является необходимость под30 вспомогательных магистралей (трубопро- держания для устойчивой работы доставодов, арматуры, каналов воздухозабо- точно высокого избыточного давления ра и т.п.) . в трубопроводах газосброса для обес.Известны также устройства эжектор- печения выброса заданного расхода газа ного типа, основанные на способе огра- через узкую щель с площадью поперечничения зон опасных концентраций за ного сечения, в несколько раз меньшей счет разбавления струи выбрасываемого площади поперечного сечения трубы. В опасного газа нейтральным компонен- случае же, если площадь поперечного том (21. сечения кольцевой щели в самом узком

Н достаток подоб ус ройств со- месте при рекомендован в данном стоит в необходимости запасов больших устройстве размерах -колпака равна или

40 количеств нейтральных газов для раз- превышает площадь поперечного .сечения бавления выбрасываемых опасных газов, трубы, длина факела и опасной эоны

Наиболее близким к предлагаемому сравнимы с подобными длинами для устявляется ультракинематический диффу- ройств,описанных выше. Кроме того, зор, предназначенный для выброса водо- 45 известное устройство не эффективно рода с дожиганием. На конце вертикаль- для случаев выброса ниэкотемпературной дренажной трубы диффузора укрепле- ных паров газов из испарителей и перена тарелка с центральным круглым от- охладителей, работающих при небольших верстием, диаметр которого равен диа- избыточных давлениях (0,05 ати1, а метру дренажной трубы. Тарелка может 0 также при выбросе больших количеств быть выполнена как плоской, так и в газов из магистралей низкого давле. виде усеченного конуса с углом раст- нпя. устройство не защищено от возвора от 0 до 360 . Другим элементом, действия атмосферных осадков, а при о о укрепленным на конце трубы,, является угле тарелки k 180 возможно прямое колпак в виде тела вращения, Колпак 55 попадание влаги, снега, песка и пыли в нижней рабочей части имеет форму в дренажную трубу, Применение в устусеченного гиперболоида вращения, вер- ройстве нижней тарелки, диаметр котошина которого обращена к тарелке, при- рой значительно превышает диаметр

877244 центрального тела вращения в виде колпака, увеличивает размеры зон опасных концентраций и пламени, поскольку смешение и разбавление турбулентной струи на выходе из щели до 5 момента срыва с тарелки происходит только со стороны, противоположной ей.

Цель изобретения — сокращение эон опасных концентраций и размеров факелов горючих газов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем вертикальную трубу с укрепленными на ней тарелкой с отверстием, равным диаметру трубы, и колпаком в виде тела вращения, установленном с зазором относительно торца трубы и соосно с ней, колпак выполнен в виде полого усеченного прямого конуса, обращенного боль.шим основанием к тарелке, причем диа-. метр этого основания равен наружному диаметру тарелки, а зазор между конусом и тарелкой в периферийной зоне определяется соотношением ф =о

1= р

25 где о — величина зазора между большим основанием усеченного конуса и тарелкой в периферийной зоне;

d — величина зазора между мень- 30 l шим основанием усеченного конуса и тарелкой;

)3 - диаметр большого основания конуса; д — внутренний диаметр дренажной трубы.

Кроме того, устройство снабжено турбулизирующим элементом, выполненным в виде кольцевой решетки, установленным между тарелкой и усеченным конусом.

На чертеже изображено дренажное устройство, общий вид.

Дренажное устройство состоит из нижней тарелки 1 и верхнего полого 4 усеченного прямого кругового конуса 2, концентрически расположенных и закрепленных на дренажной трубе 4. Между тарелкой и усеченным конусом по,всему периметру..размещен турбулизирующий элемент 3, выполненный в виде решетвЂ.<и, закрепленной на тарелке, Усеченный конус устанавливается над тарелкой с зазорами б"„ и Ф, выбранными из условия равенства площадей сечения дренажной трубы к кольцевой щели в концентрических сечениях между тарелкой и конусом на входе в кольцевое пространства и выходе из него. При размерах щели d<, задаваемой приведенным соотношением, обеспечивается минимально допустимое избыточное давление в магистрали.

Величина диаметра нижней тарелки выбирается исходя из требуемого минимального размера длины факела или эоны опасных концентраций, .которые имеют место выброса газа через кольцевую щель в развитом турбулентном режиме истечения.

Устройство работает следующим образом.

Выбрасываемый газ по дренажной трубе 4 попадает в кольцевое пространство между тарелкой ) и конусом 2, где меняет свое направление на 90 и, о проходя через решетку 3 и кольцевую щель д на выходе иэ устройства, выбрасывается наружу турбулизированным потоком. При необходимости дожигания горючего газа он поджигается одним из известных устройств.

Предлагаемое устройство отличается простотой и надежностью в условиях эксплуатации. Оно пригодно для выброса любых газов и их паров из коммуникаций с любым заданным избыточHbIM давлением как с дожиганием, так и без дожигания, обеспечивает минимальные безопасные расстояния от обьекта сброса, независящие от расхода газа, защищает окружающую среду от вредного воздействия выбрасываемых продуктов.

Анализ геометрических соотношений размеров факела, образующегося при выбросе из трубы круглого сечения и из предлагаемого устройства, и результаты испытаний показывают, что применение дренажного устройства позвоэ ляет уменьшить размер опасной зоны в 3-5 раз при соотношении — -- 3-5.

Р

Й

Формула изобретения

) ° Дренажное устройство для выброса токсичных или опасных газов и паров сжиженных криогенных продуктов, содержащее вертикальную трубу с укрепленными на ней тарелкой с отверстием, равным диаметру трубы, и колпаком в виде тела вращения, установленным с зазором относительно торца трубы и соосно с ней, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью сокращения зон опасных концечтраций и размеров факелов горючих газов, колпак выпол877244

Составитель Л.. Мацук

Редактор И. Михеева Техред Н.Надь Корректор А. Гриценко

Заказ 9587/59 Тираж 609 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб, д. 4/5.а а, .а P

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен в виде полого усеченного прямого конуса, обращенного большим основанием к тарелке, причем диаметр основания равен наружному диаметру тарелки, а зазор между конусом и тарелкой в периферийной зоне определяется соотношением с =chi 2 где 0 — величина зазора между большим основанием. усеченного конуса и тарелкой в периферийной зоне; о — величина зазора между меньшим основанием усеченного конуса и тарелкой;

3 — диаметр большого основания конуса; д — внутренний диаметр трубы.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено турбулизирующим элементом в виде

5 кольцевой решетки, установленным между. тарелкой и усеченным конусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Баев В. К., Ясаков В. А. Физика горения и взрыва. 1974, с. 835.

2. Заявка ФРГ ¹ 1900763, кл. 81 с 139, опублик. 1969.

1s 3. Исследование условий сокращения безопасных расстояний при дренаже водорода. Отчет ГИПХ № 1775 1975.