CS223045B1

CS223045B1 - Separation of the separated gaseous or vapor phase in a drum to separate the gaseous or vapor phase and the liquid phase

Info

Publication number: CS223045B1
Application number: CS954481A
Authority: CS
Inventors: Jiri Kappisek
Original assignee: Jiri Kappisek
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1983-08-26

Abstract

Vynález se týká zařízení k odběru odloučeně plynné nebo parní fáze v bubnu, určeném k oddělování plynné nebo parní a kapalné fáze ze směsi obou fází, zejména v bubnu k oddělování páry od vody s oddělovacími prvky, uspořádanými jednotlivě nebo ve skupinách, mezi kterými jsou mezery větší, než rozměry oddělovacích prvků ve směru podélné osy bubnu. Zařízení má mezi oddělovacími prvky u vrchu bubnu dílčí sběrače odloučeného plynu nebo páry, obsahující výřez pro vstup odloučeného plynu nebo páry.The invention relates to a device for collecting the separated gas or vapor phase in a drum intended for separating the gas or vapor and liquid phase from a mixture of both phases, in particular in a drum for separating steam from water with separating elements arranged individually or in groups, between which the gaps are larger than the dimensions of the separating elements in the direction of the longitudinal axis of the drum. The device has between the separating elements at the top of the drum partial collectors of the separated gas or vapor, containing a cutout for the input of the separated gas or vapor.

Description

Vynález se týká zařízení k odběru odloučené plynné nebo parní fáze v bubnu, určeném k oddělování plynné nebo parní a kapalné fáze ze směsi obou fází, zejména v bubnu k oddělování páry od vody s oddělovacími prvky, uspořádanými jednotlivě nebo ve skupinách, mezi kterými jsou mezery větší, než rozměry oddělovacích prvků ve směru podélné osy bubnu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for collecting a separated gas or vapor phase in a drum intended to separate a gas or vapor and liquid phase from a mixture of both phases, in particular a steam / water drum with separating elements arranged individually or in groups larger than the dimensions of the separating elements in the direction of the longitudinal axis of the drum.

Parovodní směs vyráběná z oběhové vody v cirkulačních okruzích vytápěných spalováním paliv v parních kotlech nebo odpadním teplem v chemických zařízeních, je přiváděna do bubnů, v kterých dochází nejprve k hrubému oddělení páry od vody z parovodní směsi většinou v oddělovacích prvcích a potom k jemnému odloučení větší části zbylé vlhkosti z proudu oddělené páry v odlučovacích zařízeních i sedimentací vodních kapek v parním prostoru bubnu.Steam-water mixture produced from circulating water in circulation circuits heated by combustion of fuels in steam boilers or waste heat in chemical plants, is fed to drums where first the coarse separation of steam from water from steam-water mixture is mostly in separation elements and then finely separated larger Some of the residual moisture from the stream of separated steam in the separators is also the sedimentation of water drops in the steam space of the drum.

Buben musí mít dostatečnou velikost, aby bylo možné do něj zaústit všechny přívodní trubky parovodní směsi, výstupní trubky páry a zavodňovací trubky, odvádějící z bubnu oběhovou vodu, doplněnou napájecí vodou. Parní prostor bubnu musí mít potřebnou velikost pro zajištění dostatečného odloučení vlhkosti z páry. Do bubnu je třeba ještě zaústit některé měřicí tratě, přívody napájecí vody, vývody trubky odluhu, popřípadě i odkalu, havarijní výpusti a dávkování solí. Délka bubnu se přizpůsobuje rozměru spalovací komory parního kotle nebo umístění výměníků chemických zařízení, v kterých se předává teplo, průměr bubnu lze v určitých mezích volit. U bubnů většího průměru s větším počtem přívodních trubek parovodní směsi i výstupních trubek proudí pára, vystupující z oddělovacích prvků v podstatě napříč bubnem do výstupních trubek z bubnu, z menší části může proudit ve směru podélné osy bubnu k jeho dnům a od nich nad vodicími plechy opačným směrem do výstupních trubek z bubnu, je-li použito zařízení podle vynálezu s československým autorským osvědčením číslo 182 166 a číslo 167 118. Jen u bubnů malých výkonů bývá uspořádáno proudění celého množství páry k oběma dnům a nad vodicími plechy zpět do výstupních trubek páry. U kotlů větších výkonů není takové uspořádání možné, protože by příliš narostla maximální rychlost páry ve směru osy bubnu, docházelo by k víření proudu páry, strhávání kapek z vodní hladiny a znesnadňovalo by to sedimentaci vodních kapek z proudu páry na hladinu.The drum must be of sufficient size to accommodate all of the steam supply inlet pipes, steam outlet pipes and irrigation pipes draining circulating water from the drum, complete with feed water. The steam chamber of the drum must be of the size required to ensure sufficient moisture separation from the steam. Some measuring lines, feed water inlets, outlets of the blowdown pipe, possibly also sludge, emergency outlets and salt dosing have to be introduced into the drum. The length of the drum is adapted to the size of the combustion chamber of the steam boiler or the location of the heat exchangers of the chemical devices where heat is transferred, the diameter of the drum can be selected within certain limits. For larger diameter drums with a plurality of steam mixer inlet pipes and outlet pipes, steam emerging from the separating elements substantially across the drum flows into the outlet pipes of the drum, to a minor extent flowing in the direction of the longitudinal axis of the drum towards its bottom and therefrom above the guide plates. in the opposite direction to the outlet pipes from the drum when using the device according to the invention with the Czechoslovakian author's certificate number 182 166 and number 167 118. Only the drums of low power usually have the whole steam flow to both days and above the guide plates back into the outlet pipes . In boilers of larger capacity, such an arrangement is not possible, as the maximum steam velocity in the direction of the drum axis would increase too much, the steam stream would swirl, drops would drop from the water surface and would make it difficult to sediment water drops from the steam stream to the surface.

U bubnů parních reformingů vyvhází často při požadavku minimálních délek potrubí, vedených v rovině kolmé., k ose bubnu, délka bubnu na jednotku parního výkonu větší než u energetických kotlů, a proto je možné volit průměr bubnu menší. Současně zde bývá menší počet trubek (i větších průměrů) jak přívodních parovodní směsi, tak výstupních i zavodňovacích. Tak lze vystačit s menším počtem oddělovacích prvků nebo jejich skupin, například dvojic cyklónů, oddělených mezerami. To umožňuje neorganizovat v bubnu příčné proudění oddělené páry, s použitím zařízení k vyrovnání proudu páry, umístěným po celé délce bubnu, jak by to odpovídalo parnímu výkonu zařízení s bubnem většího průměru, ale použít jednodušší zařízení podle vynálezu.In steam reforming drums, often requiring minimum pipe lengths perpendicular to the drum axis, the drum length per unit of steam output is greater than that of power boilers, and therefore it is possible to choose a drum diameter smaller. At the same time, there is a smaller number of pipes (even larger diameters) both inlet steam mixture, outlet and irrigation. Thus, fewer separators or groups thereof, for example cyclone pairs, separated by spaces, can be sufficient. This makes it possible not to organize the cross-flow of separated steam in the drum using a steam straightening device located along the entire length of the drum, as would correspond to the steam power of a larger diameter drum, but to use a simpler device according to the invention.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k odběru odloučené plynné nebo parní fáze v bubnu, určeném k oddělování plynné nebo parní a kapalné fáze ze směsi obou fází zejména v bubnu s oddělovacími prvky k hrubému oddělování plynné nebo parní a kapalné fáze jednotlivě nebo ve skupinách, mezi kterými je volný parní prostor pro odlučování kapek kapalné fáze sedimentací podle vynálezu. Podstata vynálezu záleží v tom, že mezi oddělovacími prvky u vrchu bubnu jsou umístěny dílčí sběrače odloučeného plynu nebo páry, obsahující výřez pro vstup plynu nebo páry.These disadvantages are eliminated by a device for collecting the separated gaseous or vapor phase in a drum intended for separating the gaseous or vapor and liquid phases from the mixture of both phases, especially in a separating drum for coarse separation of the gaseous or vapor and liquid phases individually or in groups between free vapor space for separating the liquid phase droplets by sedimentation according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on the fact that partial separators of separated gas or steam containing a cut-out for gas or steam inlet are arranged between the separating elements at the top of the drum.

Při nesouhlasu v počtu mezer mezi oddělovacími prvky nebo jejich skupinami a v počtu výstupních trubek, lze s výhodou nejméně pod jednou výstupní trubkou odloučeného plynu nebo páry umístit souhrnný sběrač, spojený jednak s dílčími sběrači přímo nebo prostřednictvím spojovacího potrubí a jednak s výstupní trubkou odloučeného plynu nebo páry. Dále je výhodné opatřit krajní dílčí sběrač usměrňovacím krytem, mezi nímž a dnem bubnu je uprevena mezera.If there is a disagreement on the number of gaps between the separating elements or groups thereof and the number of outlet pipes, it is advantageous to place an aggregate header connected to the partial header directly or via the connecting pipe and at least one outlet gas pipe. or steam. Furthermore, it is advantageous to provide the outer sub-header with a baffle cover between which a gap is made between the bottom and the drum.

Zařízení podle vynálezu zajišťuje v bubnu osové podélné proudění páry, vystupující z oddělovacích prvků v kratších úsecích, než je. celá délka bubnu, takže maximální podélná rychlost páry nepovede k tvoření, vírů a strhávání. vodních kapek z hladiny. Zařízení podle vynálezu sě umístí s výhodou tak, aby doba setrvání částečky páry v každém ' proudu páry oddělovacího prvku do sběrače byla přibližně stejná, to znamená, že každá dosud neoddělená kapka vody v kterémkoliv proudu páry bude mít zhruba stejnou možnost sedimentovat z proudu na vodní hladinu. Pak budou všechny proudy páry vystupovat do sběračů prakticky se stejnou minimální relativní vlhkostí a celý parní prostor bubnu bude optimálně využit. Tato podmínka znamená, že jednotlivý sběrač bude odebírat tím více odloučené páry, neboli bude mít větší vstupní průřez, čím bude více od oddělovacího prvku vzdálen.The device according to the invention provides in the drum an axial longitudinal flow of steam emerging from the separating elements in shorter sections than it is. the entire length of the drum, so that the maximum longitudinal velocity of the steam will not lead to formation, swirling and entrainment. water drops from the surface. The apparatus according to the invention is preferably positioned so that the residence time of the steam particle in each steam stream of the separator element into the collector is approximately the same, i.e. each previously unseparated drop of water in any steam stream will have approximately the same possibility of sedimenting from stream to water. surface. Then all steam streams will exit into the collectors with virtually the same minimum relative humidity and the entire steam space of the drum will be optimally utilized. This condition means that the individual collector will take the more separated pairs, or will have a larger inlet cross-section, the further away from the separating element.

Je-li možné volit počet, průměr i umístění výstupních trubek páry, pak mají ústit výstupní trubky nad dílčími sběrači v jejich osách. Jsou-li výstupní trubky stanoveny, pak je třeba spojit dílčí sběrače spojovacím potrubím se souhrnými sběrači pod výstupními trubkami. V tom případě ale musí být počet výstupních trubek malý, aby zařízení ve srovnání se zařízením k odlučování vlhkosti z páry, umísťovaným po celé délce bubnu podle vynálezů s československými autorskými osvědčeními č. 182 166, č. 167 778, popřípadě č. 184 234 bylo jednodušší, účinnější, méně hmotné a zabíralo menší pros» tor.If it is possible to select the number, diameter and location of the steam outlet pipes, then the outlet pipes should exit above the sub-manifolds in their axes. If the outlet pipes are defined, then the sub-collectors shall be connected via a connecting line to the collectors below the outlet pipes. In this case, however, the number of outlet pipes must be small, so that the device, compared to the device for separating moisture from steam placed along the entire length of the drum according to the inventions with Czechoslovakian copyright certificates No. 182 166, No. 167 778 or No. 184 234 simpler, more efficient, less massive and occupying less space.

Příklad provedení zařízeni k odběru páry v bubnu reformingu, popřípadě parního » kotle podle vynálezu, je znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je nárysný pohled na polovinu bubnu, zakreslený bez přední stěny bubnu, na obr. 2 je půdorysný pohled na polovinu téhož bubnu, zakreslený be'z horní stěny bubnu, na obr. 3 je bokorysný řez v rovině A—A a na obr. 4 je bokorysný řez v rovině B—B tímtéž bubnem.An exemplary embodiment of a steam extraction apparatus in a reforming drum or steam boiler according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a front view of a half of the drum drawn without the front wall of the drum; 3 is a side sectional view in plane A-A and FIG. 4 is a side sectional view in plane B-B with the same drum. FIG.

Buben 1 je složen z válcového pláště 2 a dvou půlkulových den 3. Pod hladinou bubnu 1 je vodní prostor 4, nad hladinou parní prostor 5. Do válcového pláště 2 jsou zaústěny z jedné strany čtyři přívodní trubky 0 parovodní směsi, zdola dvě zavodňovací trubky 7 a shora jedna výstupní trubka 8 odtečené páry. Na přívodní trubky 6 parovodní směsi procházející stěnou bubnu 1 jsou tangenciálně napojeny oddělovací prvky 9 — zde značeny vnitřní cyklóny — pomocí vstupního kanálu 10, který je vytvořen jako přechodový kus z kruhového na obdélníkový profil.The drum 1 is composed of a cylindrical shell 2 and two hemispherical days 3. Below the surface of the drum 1 there is a water space 4, above the surface a steam space 5. Four cylinders of steam mixer 0 enter from one side. and from above a discharge steam outlet pipe 8. Separating elements 9 - here indicated by internal cyclones - are tangentially connected to the supply pipes 6 of the steam-water mixture passing through the wall of the drum 1 by means of an inlet channel 10 which is formed as a transition piece from a circular to a rectangular profile.

Mezi jednotlivými oddělovacími prvky 9 a dále mezi krajními oddělovacími prvky 9 a dny 3 bubnu 1 u vrchu bubnu 1 jsou umístěny dílčí sběrače 11 odloučené páry. Čtyři z nich mají v příčném řezu buben 1 profil pravidelného lichoběžníku, prostřední pátý, pod výstupní trubkou 8, je Spojen se souhrným sběračem 12 a je složen ze dvou částí trojúhelníkového profilu. Na třech horních plochách každého ze čtyř dílčích sběračů 11 a na dvou horních plochách dílčího sběrače 11, umístěného pod výstupní trubkou 8 je upraven výřez 13 pro vstup odloučené páry. Souhrnný sběrač 12 je vytvořen jako válcová nádoba se svislou osou, prostřední dílčí sběrač ll je do něj zaústěn bezprostředně, ostatní čtyři dílčí sběrače 11 jsou s ním spojeny spojovacím potrubím 14, které se k dílčím sběračům 11 mírně svažuje.Separate steam collectors 11 are arranged between the individual separating elements 9 and further between the outer separating elements 9 and the drum bottom 3 at the top of the drum 1. Four of them have, in cross-section, the drum 1 a regular trapezoidal profile, the middle fifth, below the outlet tube 8, is connected to the collector 12 and is composed of two parts of the triangular profile. On the three upper surfaces of each of the four sub-collectors 11 and on the two upper surfaces of the sub-collector 11, located below the outlet pipe 8, a cut-out 13 for separating steam is provided. The collector 12 is formed as a cylindrical vessel with a vertical axis, the middle sub-collector 11 opens directly into it, the other four sub-collectors 11 are connected to it by a connecting line 14 which slopes slightly towards the sub-collectors 11.

Na souhrnný sběrač 12 je napojena osově výstupní trubka 8 odloučené páry. Krajní dílčí sběrače 11 u dna 3 bubnu 1 mají připevněn usměrňovači kryt 15, složený ze svislého vodorovného plechu. Mezi částí vodorovného plechu krytu 15 a dnem 3 bubnu 1 je upravena mezera tvaru části mezikruží, zbytek vodorovného plechu a svislý plech usměrňcvacího krytu 15 jsou vedeny až ke stěně bubnu 1 — nejsou tedy těsně spojeny vzhledem k rozdílné roztažnosti.Separate steam outlet pipe 8 is connected axially to the header 12. The extreme sub-collectors 11 at the bottom 3 of the drum 1 have a rectifier cover 15 composed of a vertical horizontal sheet. Between the horizontal sheet portion of the cover 15 and the bottom 3 of the drum 1 there is a gap in the shape of the annulus portion, the rest of the horizontal sheet and the vertical sheet of the baffle cover 15 extend to the wall of the drum 1 - thus not tightly connected due to different extensibility.

Parovodní směs je vedena z přívodních trubek 6 vstupními kanály 9. Z nich vytéká oddělená voda spodem. Oddělená pára vystupuje vrchem oddělovacích prvků 9 a proudí převážně ve směru podélné osy bubnu 1 do dílčích sběračů 11, do kterých vstupuje výřezy 13 na jejich horních plochách, aby vstup byl co nejvíce vzdálen nad vodní hladinou v bubnu 1 i od oddělovacích prvků 9. U krajních dílčích sběračů 11 je připojen kryt 15, aby mezera pro vstup páry nad jeho vodorovný plech a tím i do prostoru před výřezy 13 byla co nejdále od oddělovacích prvků 9. Vlhkost se odlučuje z páry sedimentací nejen po celém parním prostoru 5 ve válcovém plášti, ale i v parním prostoru 5 u den 3 bubnu 1. Z dílčích sběračů 11 proudí odloučená pára spojovacím potrubím 14 nebo bezprostředně do souhrnného sběrače 12, odkud je odváděna výstupní trubkou 8 odloučené páry z bubnu 1.The steam mixture is led from the inlet pipes 6 through the inlet ducts 9. Separate water flows out of them from below. The separated steam exits through the top of the separating elements 9 and flows predominantly in the direction of the longitudinal axis of the drum 1 into the sub-collectors 11 into which the slots 13 on their upper surfaces enter so that the inlet is as far as possible above the water level in the drum 1. At the end of the collector 11, a cover 15 is connected so that the gap for the inlet of steam above its horizontal sheet and hence into the space in front of the cut-outs 13 is as far away from the separating elements 9. Moisture is separated from the steam by sedimentation. but also in the steam space 5 at day 3 of the drum 1. From the sub-collectors 11, the separated steam flows through the conduit 14 or immediately to the sump 12, from where it is discharged through the outlet steam pipe 8 from the drum 1.

Dílčí sběrače 11 i souhrnné sběrače 12 mohou mít různá alternativní provedení, například dílčí sběrače 11 mohou mít tvar trubkového oblouku s průběžným výřezem nebo jednotlivými otvory kruhovými i obdélníkovými pro vstup odloučené páry. Takový trubkový oblouk bude u vnitřních dílčích sběračů 11 zpravidla s osou v rovině svislé, ležící napříč bubnem 1, u krajních dílčích sběračů 11 může ležet v parním prostoru 5, u dna 3 i v rovině vodorovné.The sub-collectors 11 and the multi-collectors 12 may be of various alternative embodiments, for example the sub-collectors 11 may be in the form of a tubular arc with a continuous cut-out or individual openings, both circular and rectangular, for entering the separated steam. Such a tubular arc will generally be vertical in the plane of the pantographs 11 with the axis in a plane lying across the drum 1, in the case of the pantographs 11 it can lie in the steam space 5, at the bottom 3 and in the horizontal plane.

Zařízení podle vynálezu je použitelné jak v bubnech 1 energetických parních kotlů, tak zvláště v bubnech 1 zařízení na odpadní teplo v chemickém průmyslu.The device according to the invention can be used both in drums 1 of power steam boilers and in particular in drums 1 of a waste heat plant in the chemical industry.

Claims

1. Apparatus for collecting a separated gaseous or vapor phase in a drum intended to separate the gaseous or vapor and liquid phases from a mixture of the two phases, in particular a separating drum, for coarse separation of the gaseous or vapor and liquid phases individually or in groups between is a free vapor space for separating the liquid phase droplets by sedimentation, characterized in that between the separating elements (9) at the top of the drum (1) there are partial separators (11) of separated gas or steam containing a cut-out (13) .

OF THE INVENTION

Device according to claim 1, characterized in that at least one outlet gas (8) of the separated gas or steam is provided with a collector (12) connected to the sub-collectors (11) directly or by means of a connecting line (14) and with separated gas or steam outlet pipe (8).

3. Apparatus according to claim 1 or 1 or 2, characterized in that the end collectors (11) are provided with a baffle (15) between which a gap is provided between the bottom (3) of the drum (1).