JP2020199485A

JP2020199485A - 気液分離器

Info

Publication number: JP2020199485A
Application number: JP2019110452A
Authority: JP
Inventors: 数郎林; Kazuo Hayashi
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-17

Abstract

【課題】液溜室の液体の巻き上げを抑制した気液分離器を提供する。【解決手段】気液分離器は、気液多相流体を気体と液体とに分離し、ケーシングを備える。ケーシングは、内部に隔壁部材が配置された中空形状を呈し、隔壁部材の上方及び下方に、気液多相流体を旋回させる旋回室及び分離された液体を溜める液溜室を有する。また、隔壁部材の外周縁とケーシングの内周壁との間には、旋回室と液溜室とを連通する隙間が形成され、隔壁部材は、外周縁の一部に、液溜室側に突出した突出片を有する。【選択図】図４

Description

この発明は、気液多相流体を気体と液体とに分離する気液分離器に関する。

気液分離器は、蒸気、圧縮空気、各種ガス等の気体中に混入している復水（ドレン）や凝縮水等の液体を、旋回流を起こして遠心力によって分離する（例えば、特許文献１参照）。気液分離器では、本体の内部に形成された旋回室で気体と液体とに分離し、分離した液体が旋回室の下方に形成された液溜室に流入して排液口から排出される。

また、特許文献１に記載の気液分離器では、旋回流が液溜室に及んで、液溜室の液体が再び気体に巻き上げられて気体とともに出口に運び出されてしまうのを防止するべく、液溜室に仕切板が設けられている。

特開２００２−２８４２２号公報

しかしながら、上述した仕切板を設けた構成の気液分離器であっても、液溜室に溜まった液体が巻き上げられる場合がある。

この発明は、液溜室の液体の巻き上げを抑制した気液分離器を提供することを目的とする。

本発明によって提供される気液分離器は、気液多相流体を気体と液体とに分離し、ケーシングを備える。ケーシングは、内部に隔壁部材が配置された中空形状を呈し、隔壁部材の上方及び下方に、気液多相流体を旋回させる旋回室及び分離された液体を溜める液溜室を有する。また、隔壁部材の外周縁とケーシングの内周壁との間には、旋回室と液溜室とを連通する隙間が形成され、隔壁部材は、外周縁の一部に、液溜室側に突出した突出片を有する。

上記隔壁部材は、円板形状を呈し、突出片は、隔壁部材の外周縁の一部を液溜室側に向かって折り曲げた屈曲片であってもよい。

上記液溜室には、液溜室を横断し、面方向が鉛直方向に平行な仕切板を配置し、仕切板によって形成された液溜室の各空間と排液口とが連結するように、液溜室の下端に排液口を形成するようにしてもよい。

この発明によれば、隔壁部材の突出片がジャマ板として機能し、液溜部の液体の巻き上げを抑制することができる。

この発明の実施形態に係る気液分離器の断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。図３のＣ−Ｃ断面図である。この発明の実施形態に係る隔壁部材の平面図である。

図面を参照してこの発明の実施形態である気液分離器について説明する。なお、この発明の構成は、実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る気液分離器１００の断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。気液分離器１００は、気液多相流体を気体と液体とに分離する。本実施形態においては、気液分離器１００は、蒸気プラントなどのプラント（プロセスシステム）の配管系統に配置され、蒸気管内の蒸気と復水（ドレン）とを気液分離する。

気液分離器１００は、ケーシング１、入口フランジ５及び出口フランジ６等から構成される。ケーシング１は、本体２、出入口部材３及び底蓋４等から構成される。具体的には、ケーシング１は、本体２の上端に出入口部材３が溶接され、本体２の下端に底蓋４が溶接されて形成される。ケーシング１は、中空形状であり、後述する環状空間２０、旋回室２１及び液溜室２２が内部に形成される。

本体２は、上端及び下端が開口した円筒形状であり、下部内面（内周壁）の直径よりも上部内面（内周壁）の直径が大きい。本体２の上部内面と下部内面との間の環状の段部には、二重のほぼ円筒形状の排気管１０が載せられている。排気管１０は、上記段部と出入口部材３との間で固定される。排気管１０は、外側円筒１０Ａと内側円筒１０Ｂ等から構成される。

外側円筒１０Ａは、真直ぐな形状であり、内側円筒１０Ｂよりも上部が低く形成されている。なお、外側円筒１０Ａは、省略して本体２で兼用することもできる。内側円筒１０Ｂは、上部と下部とが緩やかに拡がった形状である。また、外側円筒１０Ａと内側円筒１０Ｂとの間には、環状空間２０が形成されている。環状空間２０には、旋回羽根１２が形成されている。旋回羽根１２は、排気管１０に一体形成されている。

出入口部材３は、左右に入口３０及び出口３１を有し、入口３０に入口フランジ５が溶接され、出口３１に出口フランジ６が溶接されている。入口３０は、連通孔１３を通して下方の環状空間２０に連結される。入口フランジ５は、配管系統の上流側に接続される。蒸気及び復水の気液多相流体は、入口フランジ５から入口３０を経由して、環状空間２０に流入する。出口３１は、排気管１０の内側円筒１０Ｂの上部と連結している。出口フランジ６は、配管系統の下流側に接続される。気液分離した気体（蒸気）は、内側円筒１０Ｂ、出口３１、出口フランジ６を経由して、配管系統の下流側に排出される。

旋回室２１及び液溜室２２は、本体２の下部内面から底蓋４の内面にわたって形成されている。旋回室２１と液溜室２２とは、隔壁部材４０によって隔てられている。旋回室２１は、隔壁部材４０の上方の本体２の下部内面に形成されている。旋回室２１は、流入した気液多相流体を旋回させる。これにより、気液多相流体が気体と液体とに遠心分離する。

液溜室２２は、隔壁部材４０の下方の底蓋４の内面に形成されている。液溜室２２は、旋回室２１において分離された液体が溜められる。底蓋４は、椀型の形状であり、下端中央に排液口８を有する。また、底蓋４の排液口８には、排液管９が溶接されている。排液管９は、排液口８を経由して液溜室２２に溜まった復水（液体）を、配管系統の外部に排出する。また、底蓋４の内面（液溜室２２）には、液溜室２２を２つに仕切るように横断する仕切板５０が配置されている。仕切板５０は、半小判形状であり、面方向が鉛直方向と平行になるように底蓋４の内面に溶接して固定されている。仕切板５０は、液溜室２２において旋回流の勢いを抑制する。

隔壁部材４０は、仕切板５０の上（上端）に載った状態で配置されている。隔壁部材４０は、板部材であり、４個の突起４１Ａ〜４１Ｄ、及び、４個の突出片４２Ａ〜４２Ｄを有する。突起４１Ａ〜４１Ｄは、隔壁部材４０の外周の四隅に形成され、底蓋４の内面に溶接される。これにより、隔壁部材４０が底蓋４に固定される。また、図３に示すように、各突起４１Ａ〜４１Ｄの間において、隔壁部材４０の外周縁と底蓋４（ケーシング１）の内周壁との間に４個の液体通過用隙間（隙間）４５Ａ〜４５Ｄが形成される。液体通過用隙間４５Ａ〜４５Ｄは、旋回室２１と液溜室とを連通する。旋回室２１で分離された液体は、液体通過用隙間４５Ａ〜４５Ｄを通過して液溜室２２に流入する。

突出片４２Ａ〜４２Ｄは、隔壁部材４０の外周縁の一部に形成され、図４に示すように液溜室２２側に突出している。なお、図４では、仕切板５０の図示を省略している。突出片４２Ａ〜４２Ｄは、ジャマ板として機能し、液溜室２２の液体の巻き上げを抑制する。突出片４２Ａ〜４２Ｄは、隔壁部材４０の外周縁の一部を屈曲させることで形成された屈曲片である。

図５は、突出片４２Ａ〜４２Ｄが形成される前の隔壁部材４０′を示す。隔壁部材４０′は、突起４１Ａ〜４１Ｄを有する円板形状である。隔壁部材４０′において、外周縁の突起４１Ａ〜４１Ｄの間の円弧６０Ａ〜６０Ｄと線分（弦）６１Ａ〜６１Ｄとによって形成される弓形の領域６２Ａ〜６２Ｄが突出片４２Ａ〜４２Ｄとなる。より詳細には、線分６１Ａ〜６１Ｄを起点として、領域６２Ａ〜６２Ｄを折り曲げることで突出片４２Ａ〜４２Ｄが形成される。このように隔壁部材４０′の一部を屈曲させているのみであるので、突出片４２Ａ〜４２Ｄを形成しやすい。

なお、突出片４２Ａ〜４２Ｄと隔壁部材４０との角度は、少なくとも突出片４２Ａ〜４２Ｄの突出方向が液溜室２２側であればよく、気液二相流体の種別、気液分離器１００の構成等に応じて任意の角度を採用可能である。さらに、突出片４２Ａ〜４２Ｄの隔壁部材４０からの突出量も、同様に任意の突出量を採用可能である。

次に、気液分離器１００における気液分離の動作について説明する。入口３０から入った複数を含む蒸気（気液二相流体）は、連通孔１３を通過して環状空間２０に流入し、旋回羽根１２によって旋回せしめられた状態で旋回室２１に流入する。これにより、気液二相流体の液体は、遠心力の作用で外側に振り出されて分離され、本体２の内周壁に沿って流下して液体通過用隙間４５Ａ〜４５Ｄを通って液溜室２２に流入する。液溜室２２の液体は、最終的に排液口８から排液管９を通過して系外に排出される。

ここで、旋回室２１の旋回流は、液体通過用隙間４５Ａ〜４５Ｄを通して液溜室２２に及ぶが、液溜室２２を横断する鉛直方向の仕切板５０にほぼ直角方向に衝突するので、勢いが抑制される。また、液溜室２２において液体（水滴）が巻き上げられても、突出片４２Ａ〜４２Ｄがジャマ板として機能するので、水滴が旋回室２１の方にまで巻き上げられることが抑制される。

一方、旋回室２１で液体から分離された気体は、排気管１０の内側円筒１０Ｂを通って出口３１から出口フランジ６を通過して配管系統の下流側に流出する。

以上のように、本発明の実施形態では、旋回室と液溜室との隔壁部材に突出片を設けているので、液溜室の液体の巻き上げを抑制することができる。また、本発明の実施形態では、液溜室を横断する仕切板を設けているので、液溜室における旋回流の勢いが抑制される。したがって、より高い効率で液溜室の液体の巻き上げを防止するこができる。

なお、本発明の実施形態では、液溜室に仕切板を設けているが、仕切板は設けなくてもよい。

また、本発明の実施形態では、突出片の形状を弓形としているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、矩形としてもよい。

さらに、本発明の実施形態では、隔壁部材の突出片を、隔壁部材の外周縁を屈曲させて形成しているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、溶接することで、突出片を隔壁部材の外周縁に配置する構成としてもよい。

この発明は、蒸気等の気体中に混入している復水（ドレン）や凝縮水等の液体を、旋回流を起こして遠心力によって分離する気液分離器に利用することができる。

１ケーシング
２本体
８排液口
２１旋回室
２２液溜室
４０隔壁部材
４２Ａ〜４２Ｄ突出片（屈曲片）
４５Ａ〜４５Ｄ液体通過用隙間（隙間）
５０仕切板
１００気液分離器

Claims

気液多相流体を気体と液体とに分離する気液分離器であって、
内部に隔壁部材が配置された中空形状を呈し、該隔壁部材の上方及び下方に、気液多相流体を旋回させる旋回室及び分離された液体を溜める液溜室を有するケーシングを備え、
前記隔壁部材の外周縁と前記ケーシングの内周壁との間には、前記旋回室と前記液溜室とを連通する隙間が形成され、
前記隔壁部材は、外周縁の一部に、前記液溜室側に突出した突出片を有する、
ことを特徴とする気液分離器。
前記隔壁部材は、円板形状を呈し、
前記突出片は、前記隔壁部材の外周縁の一部を前記液溜室側に向かって折り曲げた屈曲片である、
ことを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。
前記液溜室には、該液溜室を横断し、面方向が鉛直方向に平行な仕切板を配置し、
前記仕切板によって形成された前記液溜室の各空間と排液口とが連結するように、該液溜室の下端に排液口を形成した、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気液分離器。