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Die
Erfindung betrifft eine Verteileinrichtung für einen Fluidstrom
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
Leitschaufeln der Verteileinrichtung sind vertikal ausgerichtet
und bewirken durch ihre Krümmung eine seitliche Umlenkung
des Fluidstroms. Üblicherweise sind die Lamellen symmetrisch
zu einer vertikalen Symmetrieebene angeordnet, die durch die Eintrittsöffnung
verläuft. (Wird der Verteiler in einen zylindersymmetrischen
Behälter eingebaut, so verläuft die Zylinderachse
des Behälters in der Regel durch diese Symmetrieebene.)
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Bezeichnungen
wie ”vertikal”, ”horizontal” etc.
sind hier auf die Orientierung der Verteileinrichtung während
ihres Normalbetriebs bezogen.
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Derartige
Verteileinrichtungen werden auch als Vane Inlet Device bezeichnet.
Sie werden beispielsweise als Eintrittsverteiler genutzt, wenn zwei- oder
mehrphasige Fluide (etwa gas-flüssig oder flüssig-flüssig)
in einen Behälter eingeleitet werden, und dienen der Gleichverteilung
und verbesserten Vorabscheidung des Fluids, insbesondere der Vorabscheidung
von Flüssigkeit aus einem Zweiphasengemisch. Bei dem Behälter
kann es sich beispielsweise um einen Gas-Flüssig-Abscheidebehälter,
einen Decanter, eine Trennsäule oder Ähnliches
handeln. Eine solche Verteileinrichtung ist aus
DE 10 2007 003 436 A1 bekannt.
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Derartige
Eintrittsverteiler werden bisher ohne Anbauten oder mit Gestricken
(wie in
DE 10 2007
003 436 A1 ) oder Zyklonen an den Austrittsöffnungen
versehen. Zyklone generieren eine bessere Vorabscheidung der Flüssigkeit.
Gestricke werden eingesetzt, wenn der Eintrittsstrom aus kleinen
Tropfen besteht, lassen diese zu größeren Tropfen
zusammenwachsen und sorgen somit ebenfalls für eine bessere
Vorabscheidung.
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Es
wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass der Wirkungsgrad
der Vorabscheidung in einer derartigen Verteileinrichtung bei steigender Gasgeschwindigkeit
sinkt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verteileinrichtung
der eingangs genannte Art anzugeben, die auch bei relativ hoher
Gasgeschwindigkeit einen hohen Abscheidegrad bei relativ geringem
Druckverlust ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass stromabwärts
der Austrittsöffnungen eine Mehrzahl von gekrümmten
Vorlamellen angeordnet ist.
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Stromabwärts
der Leitschaufeln, die die grobe Umlenkung des Fluidstroms bewirken,
sind also Vorlamellen angeordnet. Diese sind wie die Leitschaufeln
vertikal ausgerichtet und gekrümmt. Sie ermöglichen
eine verbesserte Effizienz der Vorabscheidung.
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Besonders
bei großen Flüssigkeitsmengen ist eine gute Vorabscheidung
bereits am Eintritt in den Behälter relevant. Die unmittelbar
oberhalb der Verteileinrichtung angeordneten Abscheideeinbauten
des Behälters erhalten dann eine geringere Flüssigkeitsbeladung
und können somit optimiert werden. Insgesamt erreicht man
durch die Erfindung einen höheren Abscheidegrad des Gesamtbehälters.
Gestricke bewirken dagegen nur das Zusammenwachsen kleiner Tropfen
und sind bei hohen Flüssigkeitsbeladungen nicht effizient.
Zyklone bieten zwar eine gute Vorabscheidung, führen aber
zu einem erheblichen und meist unerwünschten Druckverlust.
Eine Vorlamelle bewirkt einen guten Vorabscheidegrad bei vergleichsweise
geringem Druckverlust.
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Die
erfindungsgemäße Verteileinrichtung wird zum Beispiel
bei Neuanlagen mit hoher Flüssigbelastung eingesetzt sowie
bei der Aufrüstung vorhandener Anlagen (Revamp).
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Vorzugsweise
weisen die Vorlamellen Fangnasen auf. Die Fangnasen sind so ausgerichtet,
dass sich in ihnen Flüssigkeit sammelt, die bei der Umlenkung
des Fluidstroms abgeschieden wird. Die Leitschaufeln können
mit oder ohne Fangtaschen ausgebildet sein.
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Es
kann beispielsweise eine Fangnase pro Lamelle vorgesehen sein, alternativ
zwei oder mehr Fangnasen pro Lamelle, die entweder alle auf derselben
Oberfläche oder sowohl an Vorder- und Rückfläche
der ensprechenden Lamelle angeordnet sind (Single- und Double Pocket-Lamellen).
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Es
ist günstig, wenn die Abstände der Enden zweier
benachbarter Vorlamellen geringer sind als die Abstände
zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter Leitschaufeln,
inbesondere um einen Faktor von mindestens zwei, mindestens drei.
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Der
Abstand der Enden zweier benachbarter Vorlamellen entspricht üblicherweise
in etwa dem Abstand, der bei Lamellenpaketen mit herkömmlicher
Anwendung verwendet wird und beträgt vorzugsweise 25 bis
30 mm. Zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter
Leitschaufeln liegt ein Abstand von beispielsweise 50 bis 200 mm,
vorzugsweise 80 bis 120 mm.
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Grundsätzlich
können die Abstände zwischen den Leitschaufeln
und/oder die Abstände zwischen den Vorlamellen innerhalb
einer Verteileinrichtung variieren; üblicherweise werden
jedoch in der gesamten Verteileinrichtung konstante Abstände
gewählt.
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Die
Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden
anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Verteileinrichtung im Querschnitt
und
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2 den
Ausschnitt A aus 1 im Detail.
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1 zeigt
einen Schnitt in einer horizontalen Ebene durch einen Abscheidebehälter
mit einer (nur teilweise dargestellten) zylinderförmigen
Behälterwand 1 und einer der Verteileinrichtung.
Der Eintritt in den Behälter befindet sich am linken Bildrand. Hier
wird die Verteileinrichtung als Eintrittsverteiler betrieben und
erstreckt sich über einen Teil des Behälterdurchmessers.
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Die
Verteileinrichtung ist symmetrisch zu einer vertikalen Symmetrieebene 10 aufgebaut. Über einen
Eintrittsstutzen 2 strömt der zu verteilende Fluidstrom
in den Behälter ein und fließt über eine
Eintrittsöffnung 3 ins Innere der Verteileinrichtung.
Dort wird er durch eine Mehrzahl (hier: zehn) gebogener Leitschaufeln 4 abgelenkt.
Die Leitschaufeln sind ebenfalls symmetrisch zu der Ebene 10 angeordnet. Oberhalb
und unterhalb der Leitschaufeln sind ein Deckblech und ein Bodenblech 9 angeordnet.
In dem Ausführungsbeispiel enden die Leitschaufeln an den Kanten
von Deck- oder Bodenblech und stehen nicht darüber hinaus.
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Die
kompletten Seitenflächen der Verteileinrichtung (senkrecht
zur Zeichenebene) sind offen. Zwischen den Enden zweier benachbarter
Leitschaufeln 4a, 4b befindet sich je eine Austrittsöffnung 5.
Je eine weitere Austrittsöffnung 6 befindet sich
beidseits der Symmetrieeben 10 zwischen Eintrittsöffnung 3 und
erster Lamelle 4c.
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Gemäß der
Erfindung ist stromabwärts der Austrittsöffnungen 5 eine
Mehrzahl von gekrümmten Vorlamellen in Form je eines Lamellenpakets 7 angeordnet,
das sich jeweils auch über die eintrittsseitigen Austrittsöffnungen 6 erstreckt
und an den Kanten von Deck- und Bodenblech 9 angeordnet
ist. Das Lamellenpaket schließt mit dem Deckblech ab, aber
nicht zwingend mit dem Bodenblech.
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2 zeigt
die Vorlamellen 8 des Lamellenpakets 7 und seine
Anordnung vor den Leitschaufeln 4a, 4b im Detail.
In dem Beispiel sind alle Vorlamellen 8 identisch aufgebaut.
Es ist aber auch denkbar, unterschiedliche Formen von Vorlamellen
in verschiedenen Bereichen des Lamellenpakets 7 einzusetzen. Die
Vorlamellen 8 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 sind
einmal gekrümmt und weisen je eine Fangnase 11 an
ihrem Ende auf. Alternativ können die Vorlamellen auch
je zwei oder mehr Fangnasen aufweisen.
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In
dem Beispiel werden pro Leitschaufel 4 etwa sieben Vorlamellen 8 eingesetzt.
Der Abstand v der Enden zweier benachbarter Vorlamellen ist damit etwa
siebenmal geringer als der Abstand s zwischen den austrittsseitigen
Enden zweier benachbarter Leitschaufeln 4a, 4b.
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Die
Vorlamellen sind vorzugsweise nach oben abgedichtet. Dazu dient
in dem Ausführungsbeispiel eine nicht dargestellte Abdeckung;
alternativ kann das Deckblech entsprechend verlängert werden.
Die in den Fangnasen abgeschiedene Flüssigkeit läuft
nach unten ab, zunächst in einen Kasten und anschließend über
ein Rohr in den Sumpf des Behälters ab. Als Alternative
können die Lamellen auch nach unten über die Unterkante
des Vane Inlet Device hinaus verlängert werden. Die Lamellenpakete können
auch direkt in das Vane Inlet Device integriert werden. Somit ist
ein Teil der Flüssigkeit aus dem System entfernt und erreicht
das oberhalb der Verteileinrichtung im Behälter angeordnete
Abscheideelement nicht mehr.
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Die
erfindungsgemäßen Vorlamellen können auch
mit mehreren, zum Beispiel zwei oder drei, Krümmungen (Umlenkungen)
und mit mehreren Fangnasen pro Lamelle ausgestattet sein. Vorzugsweise ist
auf der konvexen Seite jeder Krümmung eine Fangnase angeordnet.
Details zur Ausbildung von Fangnasen an Lamellen sind aus Prospekten
einschlägiger Hersteller oder aus
DE 10 2004 018 341 A1 oder
DE 10 2006 049 195
A1 bekannt. Grundsätzlich kann jede bekannte Form
von Fangnasen bei der Erfindung eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007003436
A1 [0004, 0005]
- - DE 102004018341 A1 [0027]
- - DE 102006049195 A1 [0027]