CN219911860U - 低压降水封罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低压降水封罐，包括共面的主体罐体和侧管，侧管包括从主体罐体侧壁伸出的伸出管，及从伸出管向上延伸的延伸管，伸出管和延伸管均为直管，拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成，或拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成且还包括倒角，拐角部内部附近还设置有导流片，导流片垂直于共面平面设置，由平行于共面平面的面截取的导流片截面的来流端设置在同一平面内，来流端所在的平面位于拐角部上游附近垂直于中心轴线的平面到拐角部的对角平面之间，导流片的沿长度方向的两端连接到管道内壁。本实用新型的低压降水封罐空间布局紧凑，阻力损失降低，易于实施，便于旧设备改造，并且能够改善水封罐拐角部处的流场分布，提高水封罐效率。

Description

低压降水封罐

技术领域

本实用新型涉及炼油、化工等领域，更具体地，涉及减小阻力损失的低压降水封罐。

背景技术

水封罐是目前较常用的气体介质切断手段，具有易制造、成本低、密封好、不泄漏等优点，近年出现各种结构类型的水封罐，但是由于水封罐通常设置气体介质转向结构以有效水封，在气体介质通路未截断时，气体介质转向产生的局部阻力会造成气流的大的压降，局部阻力产生的压降高达水封罐总压降的80％，甚至以上，尤其是侧进侧出水封罐，烟气在水封罐内多次转换流动方向，压力损失较大。为了降低转向结构造成的压降，转向结构通常设计为平滑转向，但是平滑转向会使得设备结构复杂，制造难度大，而且平滑转向通常体积大，空间布局与管道匹配性差，工程适应性差，其内部转向处仍会存在流场分布均匀性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过提供一种低压降水封罐，来解决或至少部分缓解上述问题。

根据本实用新型，提供一种低压降水封罐，包括：

主体罐体，和

侧管，侧管包括从主体罐体侧壁伸出的伸出管，及从伸出管向上延伸的延伸管，伸出管和延伸管均为直管，

其中，主体罐体、伸出管和延伸管的中心轴线位于同一竖直平面，所述拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成，或所述拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成且还包括倒角，在所述伸出管或延伸管拐角部内部附近还设置有导流片，导流片垂直于所述竖直平面设置，由平行于所述竖直平面截取的导流片截面的朝向来自进气口的来流的来流端设置在同一平面内，所述来流端所在的平面位于拐角上游附近垂直于中心轴线的平面到拐角的对角平面之间，导流片的沿长度方向的两端连接到管道内壁。

优选地，所述导流片的沿长度方向的两端固定到环形壁的内壁，所述环形壁的环形形状与导流片与管道内壁相交的截面所在的环形面一致，所述导流片通过所述环形壁连接到管道内壁。

优选地，由平行于所述竖直平面截取的每一个导流片截面的弦线与该竖直平面中的来流方向的夹角从拐角部的外弯内壁到内弯内壁逐渐增大。

优选地，所述夹角的角度在45°-60°范围内，所述导流片的个数在1-15范围内。

优选地，所述导流片通过环形壁连接到管道内壁，由平行于所述竖直平面截取的多个导流片及环形壁截面中，导流片的弦线相等，环形壁的从拐角的内壁到外壁的高度逐渐减小，所述导流片截面的两端包含在所述环形壁截面的所述高度内。

优选地，所述导流片在沿长度方向的两端之间沿直线或曲线延伸。

优选地，在由平行于所述竖直平面截取的多个导流片截面中，靠近管壁的一个或多个导流片的截面设置为中间厚两边薄的翼型形状，在所述翼型形状的导流片之间的导流片的截面为弧形形状或两端为直线中间为弧形的形状。

优选地，所述翼型形状的导流片为弯弓型导流片、平凸型导流片、双凸型导流片和圆弧型导流片。

优选地，由平行于所述竖直平面截取的多个导流片截面中，所述导流片之间的间距从拐角部外弯内部朝向内弯内壁逐渐减小。

优选地，所述水封罐的主体罐体直径大于侧管的直径，在主体罐体内部、伸出管开始延伸处附近，还设置有弧形导流板，用于引导来流从主体罐体与侧管的连接部通过，减小阻力损失。

优选地，在主体罐体底部设置有进液口，在延伸管或主体罐体的液体截断气流的液面高度上方设置有液体溢出口。

优选地，所述伸出管和延伸管形成的拐角部为直角，所述导流片设置在所述拐角的对角平面处。

根据本实用新型的低压降水封罐能够使水封罐空间布局紧凑，阻力损失降低，易于实施，便于旧设备改造，并且能够改善水封罐内部转向处的流场分布，提高水封罐效率。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图；

图2是图1中的低压降水封罐的处于流体介质切断过程中间状态的剖视图；

图3是图1和图2中所示的导流片的截面的示意图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的导流环的立体视图；

图5是图4中的导流环的反方向的立体视图；

图6是显示安装在拐角部的图4和图5的导流环的示意图；

图7是图6中所示情况下设置有导流环的拐角部的流体分布图；

图8是显示安装在拐角部的改善攻角的导流环的示意图；

图9是图4-6中去除环形壁后的导流片截面的示意图；

图10是图4-6及图8中所示实施例的翼型导流片的截面形状图；

图11是根据本实用新型的另一实施例的翼型导流片的截面形状图；

图12是根据本实用新型的又一实施例的弧板形导流片的截面形状图；

图13是安装在拐角部的又一实施例的导流环的示意图；

图14是根据本实用新型的又一个实施例的导流环的立体视图；

图15是根据本实用新型的又一个实施例的导流环的侧剖视图；

图16是根据本实用新型的另一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图；

图17是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图；

图18是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图；

图19是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图。

具体实施方式

下面对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本实用新型的一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图，图2是图1中的低压降水封罐的处于流体介质切断过程中间状态的剖视图。同时参照图1和图2，图中低压降水封罐总体以附图标记10标示，低压降水封罐10包括主体罐体，和侧管12，侧管12包括从主体罐体侧壁伸出的伸出管121，及从伸出管向上延伸的延伸管122。伸出管121和延伸管122均为直管，主体罐体11、伸出管121和延伸管122的中心轴线位于同一竖直平面。伸出管121和延伸管122的拐角部由伸出管121和延伸管122的壁相交形成，且还包括倒角。该倒角位置处于拐角部的对角平面位置，在该倒角位置处，还设置有导流片102，导流片102垂直于所述竖直平面设置，由平行于所述竖直平面截取的导流片102的截面的朝向来自进气口的来流的来流端1021设置在同一平面内，导流片102的沿长度方向的两端连接到管道内壁。

在水封罐中存在急转结构(拐角部)，尤其是90°急转结构时，在水封罐处于常开运行时，急转结构会对气流造成较大阻力损失，由这种结构造成的阻力损失通常占水封罐总阻力损失的20～30％，极端情况可达40％。这是因为，当气流通过转弯半径很小的90°拐角部时，气流将在拐角部处的外壁和拐角部后的内壁发生分离，由于离心力的作用，从内壁向外壁，压力逐渐增大而速度减小，因此在转角对称线之前，沿外壁的附面层处于逆压梯度下，很容易发生分离，而在内壁上，由于离心力的作用，压力比较低，转弯以后，速度很快下降，附面层也将处在逆压梯度下，因而同样会发生分离，拐角部处的外壁分离，拐角部后的内壁分离，都会破坏流动的均匀性，还会产生许多旋涡，影响下游介质；除了发生上述分离现象外，拐角部管道内还将发生对流现象，例如在转角对称线所在的管道截面内，靠近外壁的主气流速度减小，一部分气流流向壁面，壁面附近气流受离心力而形成的压力梯度的影响，沿侧壁向内壁方向移动，靠近内壁的主气流具有较高的流速，不断将壁面附近的气流卷入主气流中，形成对流，截面上的对流与管道主流相叠加导致流动具有螺旋形态。

因此，将图1和图2中所示的导流片102设置在水封罐10内部的拐角部附近，能够引导气流平顺、均匀通过拐角部，大大降低气流阻力损失，从而提高系统工作效率。

图1和图2中所述实施例的低压降水封罐10的拐角部也可以不包括倒角，即拐角部是尖角，甚至是直角拐角部，在拐角部附近设置导流片或导流环后，能够使尖角甚至直角拐角部减小气流的阻力损失，而无需在拐角部形成复杂且体积大的平滑结构或虾米弯头结构。这样设计的低压降水封罐结构简单、紧凑。尤其是利于具有拐角部的气流阻力损失大的旧水封罐系统的优化，工程适应性强。

进一步参照图1和图2可看出，水封罐10的主体罐体11的直径大于侧管12的直径，在主体罐体11内部、伸出管121开始延伸处附近，还设置有弧形导流板112，用于引导来流从主体罐体11与侧管12的连接部通过，减小气流阻力损失。在主体罐体11底部设置有进液口111，本实施例中，由于进气口设置在主体罐体11上，延伸管122的敞开端口形成出气口，如图2所述，在水封罐的气流截断状态，延伸管122的液面高度高于主体罐体11中的液面高度，因此在延伸管122的液体截断气流的液面高度上方设置有液体溢出口1221，多充入的液体可从该液体溢出口1221溢出以循环利用。

图3是图1和图2中所示的导流片的截面的示意图。导流片102为弧形导流片，截面由相同半径的弧线构成，厚度均匀，其弦线长度由半径及圆心角θ确定。弧形导流片102两端1021、1022相对于弧形中线对称分布，可分别用作来流端和流出端。弧形导流片由于易于制造，因此成本相对较低，应用广泛。

导流片102的沿长度方向的两端可直接固定到低压降水封罐的内壁，也可如图1和图2中所示，导流片102的沿长度方向的两端固定到环形壁101的内壁，环形壁101的环形形状与导流片102与管道内壁相交的截面所在的环形面一致，导流片102通过环形壁101连接到管道内壁。导流片102和环形壁101构成导流环100。由此形成的导流环100为独立的部件，导流片102预先固定到环形壁101。通过将环形壁101的外表面结合到水封罐主体内壁或管内壁应用于水封罐，结构简单，便于安装，尤其适合旧设备改造来提高水封罐性能。

需要说明的是，在图1和图2所示的实施例中，导流环100设置在拐角部的对角平面处，这是优选位置。实际上，如果导流环的尺寸设置合理，也可将来流端所在的平面位于拐角部上游附近垂直于中心轴线的平面到拐角部的对角平面之间，仍可起到减小气流阻力损失，促使拐角部气流分布均匀的作用。

下面将参照图4到图15详细介绍本实用新型的低压降水封罐中使用的导流环、导流片的详细结构及作用。

图1和图2中所示的导流环100的具体结构可以参照图4和图5中的导流环的具体结构，区别仅在于，导流环100的导流片102采用的是弧形导流片，图4和图5中的导流环采用的是翼型导流片。

图4是根据本实用新型的一个实施例的导流环的立体视图，图5是图1中的导流环的反方向的立体视图。同时参照图4和图5，图中导流环总体以附图标记200标示，包括环形壁201，以及沿环形壁201的横截面的一个径向轴线间隔开布置的多个导流片202，导流片202的沿长度方向的两端固定到环形壁201的内壁，导流片202的长度方向与环形壁201的中心轴线垂直，由经过环形壁201的中心轴线且垂直于导流片的长度方向的平面截取的导流片截面的一端设置在与环形壁相交的同一平面内，也即导流片截面的一端是共面的。

本实施例中，导流片202是直线型的，即长度方向是沿直线延伸的。导流环的环形壁的形状取决于安装到水封罐内部的主体内壁或管内壁的横截面形状，例如，如果导流环的环形壁的中心轴线平行于主体内壁或管内壁的中心轴线，则环形壁为圆环形状，如果导流环的环形壁的中心轴线与主体内壁或管内壁的中心轴线成角度，则环形壁为椭圆环形状。

图6是显示安装在拐角部的图4和图5的导流环的示意图。如上面所述拐角部处气流的特性，优选地，根据本实用新型的导流环如图6中所示设置在拐角部的对角线处。图6中所示的导流环200适于引导从右侧水平进入并且经过导流环200后从竖直方向流出的气流，即导流环200的导流片202的右侧端部为来流端2021，左侧端部为流出端2022，连接来流端2021和流出端2022的线为弦线，弦线与来流方向的夹角为称为攻角α，图中从拐角部外侧朝向拐角部内侧排列的导流片202的攻角的角度都相等，在45°-60°范围内，导流片的弦线也相等，采用了相同的导流片。图4和图5中示例性示出导流环200具有8个导流片202，本实用新型的导流片的数量优选在1-15范围内。

图7是图6中所示情况下设置有导流环的拐角部的流体分布图。从图7能够清楚看出，由于使用了本实用新型的导流环200，从右侧水平进入、并且从左侧竖直流出的气流平稳经过拐角部，避免了拐角部的气流脱离、漩涡及对流等现象，降低了拐角部处的阻力损失，从而提高了整个系统的工作效率。

但是从图7中还可看到，拐角部内侧的圈a处，气流转弯更急，拐角部外侧的圈b处，气流转弯更缓。

图8是显示安装在拐角部的改进的导流环的示意图。为了使拐角部的气流分布更均匀，图5中所示的实施例的导流环300进行了进一步改进，导流环300采用与导流环200相同的导流片202，只是使得导流环300的导流片202的从拐角部外侧到拐角部内侧的攻角α1-α8逐渐增大，这样的设置，能够使得拐角部的气流从拐角部外侧到拐角部内侧的缓急程度均匀化，从而使得气流分布不仅平稳，且分布更均匀。

图9是图4和图5去除环形壁后的导流片截面的示意图，图10是图4-6及图8中所示实施例的导流环的翼型导流片的截面形状图。图10中所示的导流片202为中间厚两边薄的翼型形状的导流片中的一种，且由平滑曲线构成，又称为弯弓型的翼型导流片。

图11是根据本实用新型的另一实施例的翼型导流片的截面形状图。该翼型导流片302为圆弧型导流片，截面由不同半径R1和R2的弧线构成，形成中间厚两边薄的另一种翼型形状的导流片。

翼型形状的导流片还可包括平凸型导流片和双凸型导流片等。

图12是根据本实用新型的又一实施例的弧板形导流片的截面形状图。该弧板形导流片402的截面具有相同半径的弧线及两端的直线构成，厚度均匀，其弦线长度由半径、圆心角θ及两端直线的长度确定。其中，直线较短的一端通常应用为来流端4021，直线较长的一端通常应用为流出端4022。

图13是安装在拐角部的又一实施例的导流环的示意图。本实施例的导流环400采用与图8中的导流环300相似的结构，不同的是在靠近拐角部的内弯内侧和外弯内侧的导流片使用弯弓型翼型导流片202，而处于中间的导流片使用弧形导流片102。

图13的导流环400中，导流片的攻角α1-α8的设置也与图8中导流片攻角的设置相同，即从拐角部外侧到拐角部内侧的攻角α1-α8逐渐增大，因此与图8中所述的导流环300相比较，由于在内弯内侧和外弯内侧设置翼型导流片202，翼型导流片202的导流性能优于弧形导流片102的导流性能，靠近内弯内侧和外弯内侧处的气流分布性能得以维持，拐角部的总体气流分布均匀性基本维持不变，但是由于弧形导流片102的成本低于翼型导流片102的成本，因此导流环的总成本有所下降。

还可以通过设置导流片之间在间距变化来调节拐角部处在气流分布，例如导流片之间的间距从沿导流环垂直于中心轴线在截面中的径向轴线的一端到另一端逐渐减小，具体结合拐角部来说，即使从外弯内侧到内弯内侧导流片之间在间距逐渐减小，从而使得拐角部内部气流分布均匀。

图14是根据本实用新型的又一个实施例的导流环的立体视图。本实施例的导流环500采用与图1和图2中的导流环相似的结构，不同的是导流片502在两端之间沿曲线延伸。

水封罐内烟气流通时，工作温度高达720℃，导流片受热膨胀伸长会产生较大在热应力，把导流片502设置成沿曲线延伸，可以更好地吸收热应力形变。

图15是根据本实用新型的又一个实施例的导流环的侧剖视图。本实施例中的导流环600采用的是弧形导流片102，也可以采用前述的任意一种导流片或多种导流片的组合，还可变化导流片的攻角和间距，与前述导流环不同的是，如图中所示，导流环600的环形壁601从一端到另一端的高度逐渐减小，导流片采用的是弧形导流片302，导流片302的截面的两端包含在环形壁601的环面内。导流环600应用在拐角部时，由于外弯的拐角半径大，气流施加到导流环600环形壁601的处于外弯的部分上的离心力大于处于内弯的部分上的离心力，因此环形壁601的较高的部分通常设置在外弯内侧，较低的部分通常设置在内弯的内侧，以提高导流环的使用寿命。

图16是根据本实用新型的另一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图。本实施例的低压降水封罐20与图1和图2中所示的低压降水封罐10的区别在于，低压降水封罐20中采用的是导流环200，其他结构都与低压降水封罐10相同，不再详细描述。

图17是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图。本实施例的低压降水封罐30与图16中所示的低压降水封罐20的区别在于，低压降水封罐30中，延伸管322的敞开端部用作进气口，主体罐体的敞开端部用作出气口，采用的导流环200的来流端2021取向设置为竖直朝上，与来流方向平行且面对来流，而不是图15中所示的导流片202的来流端2021取向设置为水平向右，与来流方向平行且面对来流。而且，由于延伸管322的敞开端部用作进气口，主体罐体的敞开端部用作出气口，在充入液体进行水封时，处于气体截断状态时，通常出气口附近的液面高度高于进气口附近的液面高度，因此液体溢出口3121设置在主体罐体上高于气体截断时的液面高度位置处。本实施例的低压降水封罐30的其他结构都与低压降水封罐10相同，不再详细描述。

图18是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图。本实施例的低压降水封罐40与图1和图2中所示的低压降水封罐10的区别在于，低压降水封罐40中采用的是导流环500，其他结构都与低压降水封罐10相同，不再详细描述。

图19是根据本实用新型的又一个实施例的低压降水封罐的处于常开运行状态的剖视图。本实施例的低压降水封罐50与图1和图2中所示的低压降水封罐10的区别在于，低压降水封罐50中采用的是导流环700，导流环700的结构与导流环100的相似，区别在于采用弧板形导流片402，其他结构都与低压降水封罐10相同，不再详细描述。

根据本实用新型的实施例的低压降水封罐的拐角部内部可以使用前面所述的任意一种导流环，或者不同种导流环的组合。

还应注意的是，在导流片直接固定连接到低压降水封罐的管道内壁上的情况下，导流片的位置、间距、攻角设置、凸凹取向以及导流片整体直线型或曲线型的形状选择等，应与采用导流环结构的情况下导流环的导流片相对于拐角部的设置相同。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种低压降水封罐，其特征在于，包括：

主体罐体，和

侧管，侧管包括从主体罐体侧壁伸出的伸出管，及从伸出管向上延伸的延伸管，伸出管和延伸管均为直管，

其中，主体罐体、伸出管和延伸管的中心轴线位于同一竖直平面，拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成，或拐角部由伸出管和延伸管的壁相交形成且还包括倒角，在所述伸出管或延伸管拐角部内部附近还设置有导流片，导流片垂直于所述竖直平面设置，由平行于所述竖直平面截取的导流片截面的朝向与来自进气口的来流的来流端设置在同一平面内，所述来流端所在的平面位于拐角上游附近垂直于中心轴线的平面到拐角的对角平面之间，导流片的沿长度方向的两端连接到管道内壁。

2.根据权利要求1所述的低压降水封罐，其特征在于，所述导流片的沿长度方向的两端固定到环形壁的内壁，所述环形壁的环形形状与导流片与管道内壁相交的截面所在的环形面一致，所述导流片通过所述环形壁连接到管道内壁。

3.根据权利要求1或2所述的低压降水封罐，其特征在于，由平行于所述竖直平面截取的每一个导流片截面的弦线与该竖直平面中的来流方向的夹角从拐角部的外弯内壁到内弯内壁逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的低压降水封罐，其特征在于，所述夹角的角度在45°-60°范围内，所述导流片的个数在1-15范围内。

5.根据权利要求3所述的低压降水封罐，其特征在于，所述导流片通过环形壁连接到管道内壁，由平行于所述竖直平面截取的多个导流片及环形壁截面中，导流片的弦线相等，环形壁的从拐角的内壁到外壁的高度逐渐减小，所述导流片截面的两端包含在所述环形壁截面的所述高度内。

6.根据权利要求1或2所述的低压降水封罐，其特征在于，所述导流片在沿长度方向的两端之间沿直线或曲线延伸。

7.根据权利要求1或2所述的低压降水封罐，其特征在于，在由平行于所述竖直平面截取的多个导流片截面中，靠近管壁的一个或多个导流片的截面设置为中间厚两边薄的翼型形状，在所述翼型形状的导流片之间的导流片的截面为弧形形状或两端为直线中间为弧形的形状。

8.根据权利要求7所述的低压降水封罐，其特征在于，所述翼型形状的导流片为弯弓型导流片、平凸型导流片、双凸型导流片或圆弧型导流片。

9.根据权利要求1或2所述的低压降水封罐，其特征在于，由平行于所述竖直平面截取的多个导流片截面中，所述导流片之间的间距从拐角部外弯内部朝向内弯内壁逐渐减小。

10.根据权利要求1或2所述的低压降水封罐，其特征在于，所述水封罐的主体罐体直径大于侧管的直径，在主体罐体内部、伸出管开始延伸处附近，还设置有弧形导流板，用于引导来流从主体罐体与侧管的连接部通过，减小阻力损失。

11.根据权利要求10所述的低压降水封罐，其特征在于，在主体罐体底部设置有进液口，在延伸管或主体罐体的液体截断气流的液面高度上方设置有液体溢出口。

12.根据权利要求11所述的低压降水封罐，其特征在于，所述伸出管和延伸管形成的拐角部为直角，所述导流片设置在所述拐角的对角平面处。