PL219533B1 - Układ uszczelniający oczyszczania dla przestrzeni pierścieniowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ uszczelniający oczyszczania dla przestrzeni pierścieniowej.

Tego typu układ jest stosowany, zwłaszcza do pierścieniowych naczyń, a zwłaszcza do uszczelniania pierścieniowych przestrzeni wewnątrz promiennikowej chłodnicy gazu syntetycznego.

W gazogeneratorach z gaszeniem wodnym, gaz syntetyczny jest przepuszczany przez kąpiel wodną, w której jest schładzany do temperatury, którą mogą wytrzymać urządzenia znajdujące się za gazogeneratorem. Woda chłodząca zatrzymuje również niektóre z cząstek stałych niesionych przez gaz syntetyczny i pomaga w krzepnięciu żużla, który jest przenoszony do kruszarki żużla. Po przejściu przez kąpiel wodną, gaz syntetyczny płynie z Promiennikowej Chłodnicy Gazu Syntetycznego (RSC) przez przewód transportowy gazu syntetycznego. Pomiędzy powierzchniami przenoszenia ciepła (klatka rurowa), które ograniczają ścieżkę przepływu gorącego gazu, a powłoką zewnętrzną (zbiornik) RSC znajduje się pierścień. Ta pierścieniowa przestrzeń jest w sposób ciągły oczyszczana azotem w celu zapobiegnięcia gromadzeniu się gazu syntetycznego w tym obszarze, który mógłby skutkować poważną korozją.

Podczas sytuacji nieustalonych, gaz syntetyczny może migrować do pierścienia pomiędzy klatką rurową a zbiornikiem. Taki stan mógłby skutkować uszkodzeniem klatki rurowej z powodu korozji w punkcie rosy (H2S i HCl, które mogą występować w gazie syntetycznym są silnie korozyjne i mają skłonność do skraplania się w temperaturze około 450° Fahrenheita do około 600° Fahrenheita (230-320° Celsjusza). Podczas poważnego zakłócenia przepływu przez RSC, na przykład podczas wyłączenia światła, gaz syntetyczny i woda mogłyby dostać się do tej pierścieniowej przestrzeni. Woda znacznie zwiększa ryzyko korozji pierścieniowej przestrzeni. W celu zmniejszenia tego ryzyka i eliminacji innych zagrożeń, pierścień RSC jest w sposób ciągły oczyszczany gazem oczyszczającym, takim jak azot. Azot jest odprowadzany w górnej części pierścienia, płynie przez pierścieniową przestrzeń pomiędzy klatką rurową a zbiornikiem i miesza się z gazem syntetycznym, rozcieńczając korozyjne składniki gazu syntetycznego. Następnie gaz oczyszczający miesza się z gazem syntetycznym podczas jego przepływu przez przewód transportowy gazu syntetycznego. Przepływ oczyszczający jest inicjowany przed wyłączeniem światła w celu zapewnienia, że tlen (powietrze) zostanie usunięty przed rozpoczęciem produkcji gazu syntetycznego. Nie sprawdziło się wiele rodzajów uszczelnień, które miały zapewniać odpowiednią ochronę pierścieniowej przestrzeni i odpowiedni margines rozszerzalności cieplnej.

Układ uszczelniający oczyszczania dla przestrzeni pierścieniowej, według wynalazku, która zawiera powierzchnię wewnętrzną zbiornika promieniowo zewnętrznego i powierzchnię zewnętrzną zbiornika promieniowo wewnętrznego oraz kanał uszczelniający pomiędzy nimi, przy czym przestrzeń pierścieniowa jest podzielona na górną przestrzeń pierścieniową i dolną przestrzeń pierścieniową poprzez uszczelnienie oczyszczania, charakteryzuje się tym, że zawiera pierwszy element przegrodowy, który rozciąga się od powierzchni wewnętrznej do kanału uszczelniającego pod skośnym kątem w odniesieniu do powierzchni wewnętrznej i drugi element przegrodowy, który jest ułożony od powierzchni zewnętrznej nad pierwszym elementem przegrodowym w kierunku przeciwnym do przepływu grawitacyjnego w kanale uszczelniającym, zaś drugi element przegrodowy rozciąga się pod drugim skośnym kątem w odniesieniu do powierzchni zewnętrznej, przy czym co najmniej część każdego pierwszego i drugiego elementu przegrodowego pokrywa się wewnątrz kanału uszczelniającego, a ponadto układ zawiera trzeci element przegrodowy, który rozciąga się od powierzchni wewnętrznej nad pierwszym elementem przegrodowym w kierunku przeciwnym do przepływu grawitacyjnego w kanale uszczelniającym, przy czym trzeci element przegrodowy jest ułożony pod trzecim skośnym kątem w stosunku do powierzchni wewnętrznej, zaś trzeci skośny kąt jest płytszy niż pierwszy skośny kąt, przy czym drugi element przegrodowy i trzeci element przegrodowy kończą się w przybliżeniu na tej samej wysokości wewnątrz kanału uszczelniającego tak, że dalszy koniec trzeciego elementu przegrodowego jest usytuowany w pobliżu dalszego końca drugiego elementu przegrodowego. Korzystnym jest, gdy co najmniej jeden pierwszy element przegrodowy i drugi element przegrodowy oraz trzeci element przegrodowy zawiera wiele segmentów rozstawionych w odstępach na obwodzie wokół przestrzeni pierścieniowej.

Pierwszy element przegrodowy rozciąga się w kierunku powierzchni zewnętrznej, a pomiędzy dalszym końcem pierwszego elementu przegrodowego i powierzchnią zewnętrzną jest uformowana pierwsza szczelina.

PL 219 533 B1

W szczególności pierwszy element przegrodowy jest ułożony do dołu w kierunku przepływu grawitacyjnego.

Korzystnie układ zawiera ponadto płyn czyszczący umieszczony w górnej przestrzeni pierścieniowej.

Korzystnym jest gdy drugi element przegrodowy rozciąga się do kanału uszczelniającego na odległość większą niż wielkość pierwszej szczeliny pomiędzy dalszym końcem pierwszego elementu przegrodowego a powierzchnią zewnętrzną, a w szczególności drugi element przegrodowy rozciąga się do kanału uszczelniającego na odległość większą niż strumień rozszerzający się w kanał uszczelniający poprzez pierwszą szczelinę pomiędzy dalszym końcem pierwszego elementu przegrodowego a powierzchnią zewnętrzną.

Dalszy koniec drugiego elementu przegrodowego i dalszy koniec trzeciego elementu przegrodowego formuje drugą szczelinę.

Drugi element przegrodowy i trzeci element przegrodowy korzystnie są zbieżne ku sobie w kierunku przepływu grawitacyjnego.

Korzystnym jest, gdy pierwszy element przegrodowy rozciąga się w kierunku powierzchni zewnętrznej przy czym pomiędzy dalszym końcem pierwszego elementu przegrodowego a powierzchnią zewnętrzną powstaje pierwsza szczelina, i w którym dalszy koniec drugiego elementu przegrodowego i dalszy koniec trzeciego elementu przegrodowego tworzy drugą szczelinę, przy czym druga szczelina jest przesunięta promieniowo od pierwszej szczeliny.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest prosta konstrukcja zapewniająca uszczelnienie przed migracją gazu syntetycznego do pierścienia pomiędzy klatką rurową a zbiornikiem w przypadku nieprzewidzianej awarii urządzenia. W przykładach wykonania niniejszego wynalazku stosuje się specyficzny układ elementów typu przegród do sterowania modelami przepływu gazu syntetycznego i płynu czyszczącego w celu zapobiegania przepływowi gazu syntetycznego przez uszczelnienie. Ta konstrukcja wymaga stosunkowo bardzo małego spadku ciśnienia, które umożliwia zapobieganie porywaniu przez przepływ.

Opisane poniżej przykłady wykonania sposobu i układów do sterowania modelami przepływu gazu syntetycznego i płynu czyszczącego w celu zapobiegania płynięciu gazu syntetycznego w kierunku przeciwprądowym do pierścienia zapewniają efektywność ekonomiczną oraz środki niezawodnościowe do minimalizowania ilości płynu czyszczącego stosowanego do czyszczenia pierścienia. Bardziej konkretnie, opisane tu układy umożliwiają obniżenie kosztów działania instalacji i zmniejszają wielkość zawartości płynu czyszczącego w gazie syntetycznym doprowadzanej do elementów składowych znajdujących się za instalacją. Ponadto, opisane układy umożliwiają zminimalizowanie ryzyka korozji ściany zbiornika i elementów składowych zbiornika poprzez zapobieganie przepływowi gazu syntetycznego i wody w kierunku przeciwprądowym do przestrzeni pierścieniowej. W wyniku czego możliwa jest minimalizacja przepływu przed uszczelnienie przy użyciu bardzo małego spadku ciśnienia, w celu zapobiegnięcia porywaniu przez przepływ w ekonomiczny i niezawodny sposób.

W opisie tym użyto przykłady do ujawnienia wynalazku, w tym najlepszego trybu jego realizacji, a także w celu umożliwienia każdej osobie o odpowiednich umiejętnościach w tej dziedzinie realizację tego wynalazku, w tym wytwarzania i stosowania dowolnych urządzeń lub układów i realizowanie wszystkich wdrożonych sposobów. Patentowany zakres wynalazku jest określony za pomocą zastrzeżeń i mogą obejmować inne przykłady, które mogą się nasunąć osobom biegłym w tej dziedzinie. W szczególności, do tworzenia zespołu uszczelniającego można zastosować więcej lub mniej niż elementy przegrodowe. Takie inne przykłady mogą znaleźć się w zakresie zastrzeżeń jeżeli mają one elementy strukturalne, które nie różnią się od dosłownych sformułowań zastrzeżeń, albo jeżeli zawierają one równoważne elementy strukturalne z nieistotnymi różnicami w porównaniu z dosłownymi sformułowaniami z zastrzeżeń.

Poniższy szczegółowy opis ilustruje przykłady wykonania wynalazku wyłącznie jako przykładowe, a nie jako ograniczające. Uważa się, że wynalazek ma ogólne zastosowanie do pierścieniowych przestrzeni uszczelniających w innych zastosowaniach przemysłowych lub komercyjnych.

W stosowanym tu znaczeniu, element lub etap przytaczany w liczbie pojedynczej powinien być rozumiany jako nie wykluczający wielu elementów lub etapów, chyba że takie wykluczenie jest wyraźnie wyrażone. Ponadto powoływania się na „jeden przykład wykonania niniejszego wynalazku nie należy interpretować jako wykluczającego istnienie dodatkowych przykładów wykonania, które również obejmują przytaczane właściwości.

PL 219 533 B1

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat przykładowego parowo-gazowego, zintegrowanego ze zgazowaniem węgła (IGCC), układu wytwarzania mocy według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia rzut pionowy chłodnicy gazu syntetycznego, która zawiera pierścieniowy zespół uszczelniający według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 3 przedstawia rzut pionowy, w stanie rozłożonym na podzespoły zespołu uszczelniającego z fig. 2 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 4 przedstawia rzut z góry zespołu uszczelniającego pokazanego na fig. 2 według przykładu wykonania według niniejszego wynalazku oraz fig. 5A-E przedstawiają rzuty pionowe zespołu uszczelniającego pokazanego na fig. 2 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

Fig. 1 przedstawia schemat przykładowego parowo-gazowego, zintegrowanego ze zgazowaniem węgła (IGCC), układu wytwarzania mocy 10. Układ IGCC 10 składa się, ogólnie z głównej sprężarki powietrza 12, zespołu separacji powietrza (ASU) 14 sprzężonego przepływowo ze sprężarką 12, gazogeneratora 16 sprzężonego przepływowo z ASU 14, chłodnicy 18 gazu syntetycznego połączonej przepływowo z gazogeneratorem 16, gazowego silnika turbinowego 20 sprzężonego przepływowo z chłodnicą 18 gazu syntetycznego oraz parowego silnika turbinowego 22 sprzężonego przepływowo z chłodnicą 18 gazu syntetycznego.

W trakcie działania, sprężarka 12 spręża powietrze z otoczenia, które jest następnie kierowane kanałem do ASU 14. W tym przykładzie wykonania, do ASU 14 jest doprowadzane, oprócz sprężonego powietrza ze sprężarki 12, sprężone powietrze ze sprężarki 24 gazowego silnika turbinowego. Alternatywnie, do ASU 14 jest doprowadzane sprężone powietrze z gazowego silnika turbinowego 24, a nie sprężone powietrze ze sprężarki 12 jest doprowadzane do ASU 14. W przykładzie wykonania, ASU 14 używa sprężone powietrze do wytwarzania tlenu do użycia przez gazogenerator 16. Bardziej szczegółowo, ASU 14 dzieli sprężone powietrze na oddzielne strumienie tlenu (O₂) i gaz będący produktem ubocznym, czasami nazywany „gaz technologiczny. Przepływ (O₂) jest kierowany kanałem do gazogeneratora 16 w celu użycia do wytwarzania gazów syntetycznych, który jest tu nazywany „gazem syntetycznym do stosowania w gazowym silniku turbinowym 20 jako paliwo, jak opisano bardziej szczegółowo dalej.

Gaz technologiczny wytwarzany przez ASU 14 zawiera azot i będzie tutaj nazywany „azotowym gazem technologicznym (NPG). NPG może również zawierać inne gazy, takie jak, ale nie wyłącznie, tlen i/lub argon. Na przykład, w przykładzie wykonania, NPG zawiera pomiędzy około 95% a około 100% azotu. W tym przykładzie wykonania, co najmniej pewna część przepływu NPG jest odprowadzana do atmosfery z ASU 14 i co najmniej część przepływu NPG jest wtryskiwana do strefy spalania (niepokazanej) wewnątrz komory spalania 26 gazowego silnika turbinowego w celu ułatwienia sterowania emisjami z gazowego silnika turbinowego 20, a zwłaszcza w celu umożliwienia zmniejszenia temperatury spalania i zmniejszenie emisji tlenków azotu z gazowego silnika turbinowego. W tym przykładzie wykonania, układ IGCC 10 zawiera sprężarkę 28 NPG do sprężania azotowego gazu technologicznego przed wtryśnięciem do strefy spalania (niepokazanej) komory spalania 26 gazowego silnika turbinowego.

W przykładzie wykonania, gazogenerator 16 przetwarza mieszankę paliwa, doprowadzonego z dopływu 30 paliwa, O₂ doprowadzonego przez ASU 14, pary wodnej i/lub ciekłej wody i/lub dodatku do żużla do wyjściowego gazu syntetycznego do użycia w gazowym silniku turbinowym 20 jako paliwo. W gazogeneratorze 16 można stosować dowolne paliwo, natomiast gazogenerator 16, w przykładzie wykonania, stosuje się węgiel, koks ponaftowy, olej asfaltowy, emulsje olejowe, piasek bitumiczny i/lub inne podobne paliwa. Ponadto, w przykładzie wykonania, gaz syntetyczny wytwarzany przez gazogenerator 16 zawiera monotlenek węgla, wodór i ditlenek węgla. W przykładzie wykonania, gazogenerator 16 jest przepływową wytwornicą gazu, skonfigurowaną tak, że odprowadza gaz syntetyczny, żużel i popiół lotny pionowo w dół do chłodnicy 18 gazu syntetycznego. Alternatywnie, gazogenerator 16 może być dowolnego typu i o dowolnej konfiguracji, która umożliwia działanie chłodnicy 18 gazu syntetycznego, jak tu opisano.

W przykładzie wykonania, gaz wytwarzany przez gazogenerator 16 jest kierowany do chłodnicy 18 gazu syntetycznego w celu umożliwienia chłodzenia gazu syntetycznego, jak opisano bardziej szczegółowo dalej. Ochłodzony gaz syntetyczny jest kierowany z chłodnicy 18 gazu syntetycznego do urządzenia czyszczącego 32, które umożliwia czyszczenie gazu syntetycznego przed jego skierowaniem do komory spalania 26 gazowego silnika turbinowego w celu spalenia w niej. Dwutlenek węgla (CO₂) może być oddzielony od gazu syntetycznego podczas oczyszczania i, w przykładzie wykonania, może być odprowadzany do atmosfery. Gazowy silnik turbinowy 20 napędza pierwszy generator 34,

PL 219 533 B1 który dostarcza energię elektryczną do sieci energetycznej (niepokazanej). Gazy wylotowe z gazowego silnika turbinowego 20 są kierowane do wytwornicy pary z odzyskiem ciepła (HRSG) 36, która wytwarza parę wodną do napędu parowego silnika turbinowego 22. Energia wytwarzana przez parowy silnik turbinowy 22 napędza drugą wytwornicę 38, która również doprowadza energię elektryczną do sieci energetycznej. W przykładzie wykonania, para wodna z wytwornicy pary z odzyskiem ciepła 36 może być doprowadzana do gazogeneratora 16 w celu wytwarzania gazu syntetycznego.

Ponadto w tym przykładzie wykonania, układ 10 zawiera pompę 10, która doprowadza ogrzaną wodę z HRSG 36 do chłodnicy 18 gazu syntetycznego w celu umożliwienia chłodzenia gazu syntetycznego kierowanego z gazogeneratora 16. Ogrzana woda jest kierowana przez chłodnicę 18 gazu syntetycznego, w której woda jest przetwarzana na parę wodną. Parą wodna z chłodnicy 18 gazu syntetycznego jest następnie zawracana do HRSG 36 w celu użycia w gazogeneratorze 16, chłodnicy gazu syntetycznego, i/lub parowego silnika turbinowego 22.

Na fig. 2 przedstawiono rzut pionowy promiennikowej chłodnicy 18 gazu syntetycznego, która zawiera pierścieniowy zespół uszczelniający 200 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. W tym przykładzie wykonania, promiennikowa chłodnica 18 gazu syntetycznego jest pokazana jako konkretny zbiornik, który zawiera pierścieniowy zespół uszczelniający 200, jednakże pierścieniowy zespół uszczelniający 200 może być używany z różnymi innymi rodzajami zbiorników w innych przykładach wykonania niniejszego wynalazku. W przykładzie wykonania, chłodnica 18 gazu syntetycznego zawiera ścianę 202 zbiornika, która jest zasadniczo cylindryczna wokół podłużnej osi 204 i zasadniczo koncentryczną klatką rurową 206. W innych przykładach wykonania, klatka rurowa 206 może być stożkiem przeciw rozpryskowym lub inną strukturą wewnątrz chłodnicy 18 gazu syntetycznego lub innego zbiornika. Powierzchnia zewnętrzna 208 klatki rurowej 206 i powierzchnia wewnętrzna 210 ściany 202 zbiornika wyznacza pierścień lub pierścieniową przestrzeń 212 pomiędzy nimi. Pierścieniowa przestrzeń 212 jest podzielona na górną pierścieniową przestrzeń 214 i dolną pierścieniową przestrzeń 216 przez zespół uszczelniający 200. Promiennikowa chłodnica 18 gazu syntetycznego zawiera dyszę transportową 217 gazu syntetycznego, która umożliwia sprzęganie wylotu gazu syntetycznego promiennikowej chłodnicy 18 gazu syntetycznego ze znajdującymi się dalej elementami składowymi.

W przykładzie wykonania, zespół uszczelniający 200 zawiera pierwszy element przegrodowy 218, który rozciąga się od powierzchni wewnętrznej 210 do pierścieniowej przestrzeni 212 pod z góry zadanym kątem 220 w stosunku do powierzchni 210 wewnętrznej. Pomiędzy dalszym końcem 221 pierwszego 218 elementu przegrodowego a powierzchnią 208 zewnętrzną jest utworzona pierwsza szczelina 219. W alternatywnym przykładzie wykonania, kąt 220 jest mierzony w stosunku do osi 204 podłużnej. Zespół uszczelniający 200 zawiera drugi element 222 przegrodowy, który rozciąga się od powierzchni 208 zewnętrznej nad pierwszym elementem 218 przegrodowym w kierunku 224 przepływu grawitacyjnego. Drugi element 222 przegrodowy rozciąga się pod z góry zadanym kątem 226 w stosunku do powierzchni 208 zewnętrznej. W alternatywnym przykładzie wykonania, kąt 226 jest mierzony w stosunku do osi 204 podłużnej. Zespół uszczelniający 200 zawiera również trzeci element 228 przegrodowy, który rozciąga się od powierzchni 210 wewnętrznej nad pierwszym elementem 218 przegrodowym w kierunku 224. Trzeci element 228 przegrodowy rozciąga się pod z góry zadanym kątem 230 w stosunku do powierzchni 210 wewnętrznej. W alternatywnym przykładzie wykonania, kąt 230 jest mierzony w stosunku do osi 204 podłużnej. Dalszy koniec 232 trzeciego elementu 228 przegrodowego jest umieszczony w pobliżu dalszego końca 234 drugiego elementu 222 przegrodowego tak, że pomiędzy nimi powstaje druga szczelina 235.

W przykładzie wykonania, pierwszy element 218 przegrodowy, drugi element 222 przegrodowy, oraz trzeci element 228 przegrodowy zawierają wiele segmentów (niepokazanych na fig. 2) rozstawionych na obwodzie wokół pierścieniowej przestrzeni 212. Przepływ cieczy czyszczącej 236 jest utrzymywany przez zespół uszczelniający 200 w celu zapobiegania wpływaniu gazu syntetycznego do górnej przestrzeni 214 pierścieniowej.

Na fig. 3 pokazano, w stanie rozłożonym na podzespoły, rzut pionowy zespołu uszczelniającego 200 (pokazanego na fig. 2) według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. Właściwości uszczelniające zespołu uszczelniającego 200 zależą od specyficznego położenia względnego elementów przegrodowych w stosunku do siebie i od wielkości i położenia pierwszej szczeliny 219 i drugiej szczeliny 235. W przykładzie wykonania, pierwszy element 218 przegrodowy jest przymocowany do powierzchni 210 wewnętrznej i jest zorientowany w dół w kierunku 302 przepływu grawitacyjnego w celu umożliwienia odprowadzania wody, która może się rozpryskiwać na pierwszy element 218

PL 219 533 B1 przegrodowy albo która może płynąć w kierunku przeciwprądowym (kierunek 224) z pierwszego elementu 218 przegrodowego. Pierwszy element przegrodowy rozciąga się wzdłuż pierścieniowej przestrzeni 212 tworzącej mały otwór, szczelinę 219, pomiędzy dalszym końcem 221 a powierzchnią 208 zewnętrzną. Podczas stanu zakłóconego, kiedy przepływ gazu syntetycznego i/lub wody jest wymuszany w sposób przerywany w kierunku przeciwprądowym z dolnej przestrzeni pierścieniowej 216, większość przepływu gazu syntetycznego i/lub wody jest blokowany i przekierowywany w kierunku zgodnym z prądem. Szczelina 219 działa jak obszar odprowadzania przepływu płynu czyszczącego 236, na przykład, azotu płynącego w kierunku zgodnym z prądem do górnej przestrzeni pierścieniowej 214, i umożliwia różną rozszerzalność cieplną pomiędzy powierzchnią 210 wewnętrzną a powierzchnią 208 zewnętrzną podczas działania. Rozpryski wody i/lub gazu syntetycznego, które są ustawione w linii ze szczeliną 219 mogą przepływać przez szczelinę 219 do przestrzeni uszczelniającej 223. Strumień wody i/lub gazu syntetycznego wypływający z dolnej przestrzeni 216 pierścieniowej przez szczelinę jest blokowany przez drugi element 222 przegrodowy, który rozciąga się do pierścieniowej przestrzeni 212 na odległość 304 większą niż szerokość 306 szczeliny 219 tak, że nie ma bezpośredniej drogi dla strumienia gazu syntetycznego i/lub wody do przepływu w kierunku przeciwprądowym. Odległość 304 ma takie wymiary, że jest dostatecznie długa, żeby przykryć nie tylko szerokość 306, ale również część strumienia (niepokazaną na fig. 3) rozszerzającą się w przestrzeń 308 pomiędzy zarówno pierwszym elementem 218 przegrodowym jak i drugim elementem 222 przegrodowym. Drugi element 222 przegrodowy stanowi również prowadnicę dla płynącego stosunkowo szybko przepływu, który może o nią uderzać w pewnych warunkach. Drugi element 222 przegrodowy ma skłonność do skręcania płynącego stosunkowo szybko strumienia po uderzeniu i skierowaniu się go w kierunku zgodnym z prądem w kierunku pierwszego elementu 218 przegrodowego.

Na fig. 4 przedstawiono rzut pionowy w widoku z góry na zespół uszczelniający 200 (pokazany na fig. 2) według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. W przykładzie wykonania, chłodnica 18 gazu syntetycznego ma ścianę 202 zbiornika, która jest zasadniczo cylindryczna wokół podłużnej osi 204, i zasadniczo koncentryczną klatkę rurową 206. Powierzchnia 208 zewnętrzna klatki rurowej 206 oraz powierzchnia 210 wewnętrzna ściany 202 zbiornika wyznaczają pomiędzy sobą przestrzeń pierścieniową 212. W przykładzie wykonania, co najmniej jeden spośród pierwszego elementu 218 przegrodowego, drugiego elementu 222 przegrodowego i trzeciego elementu 228 przegrodowego zawiera wiele segmentów 402 rozstawionych w odstępach na obwodzie wokół przestrzeni pierścieniowej 212.

Na fig. 5A-E przedstawiono rzuty pionowe zespołu uszczelniającego 200 (pokazanego na fig. 2). Podczas działania bierze się pod uwagę cztery scenariusze zakłócenia pracy powiązane z wymiarami i rozmieszczeniem elementów 218, 222 i 228 przegrodowych pierwszych, drugich i trzecich oraz szczelin 219 i 235. Według pierwszego scenariusza (pokazanego na fig. 5A) bierze się pod uwagę przepływ wody i/lub gazu syntetycznego, który słabo uderza w pierwszy element 218 przegrodowy. Pierwsza ścieżka 502 przepływu ilustruje, że przepływ będzie skręcał w kierunku pierwszego elementu 218 przegrodowego, który pomoże dalej prowadzić przepływ w kierunku zgodnym z prądem. Czysty przepływ 504 ma skłonność do rozcieńczania gazu syntetycznego i dodawania się do pędu skierowanego zgodnie z prądem przepływu, który wypływa z przestrzeni uszczelniającej 223 przez szczelinę 219.

Na fig. 5B pokazano przepływ gazu syntetycznego i/lub wody według drugiego scenariusza, w którym gaz syntetyczny i/lub woda płyną uderzając w drugi element 222 przegrodowy, który jest bardzo silny. Strumień 506 uderzający w drugi element 222 przegrodowy przekształca się w silny strumień ścienny i jest prowadzony w kierunku przeciwprądowym wzdłuż pierwszego elementu 218 przegrodowego. Trzeci element 228 przegrodowy jest używany do blokowania tego przepływu i zmienia kierunek przepływu w kierunku zgodnym z prądem w kierunku szczeliny 219, gdzie przepływ ten wypływa z przestrzeni uszczelniającej 223.

W przykładzie wykonania, trzeci element 228 przegrodowy jest zainstalowany w zbiorniku pod trzecim, płaskim kątem niż pierwszy element 218 przegrodowy i jego dalsza krawędź jest w przybliżeniu ustawiona w linii z dalszym końcem drugiego elementu 222 przegrodowego w celu wytworzenia sterowanego otwierania (szczelina 235). Jak pokazano na fig. 5B, względne położenie pierwszego elementu 218 przegrodowego i trzeciego elementu 228 przegrodowego powoduje powstanie objętości, w której płynący z dużą prędkością strumień gazu syntetycznego i/lub wody może się swobodnie rozszerzyć przed zablokowaniem i skręceniem w dół przez trzeci element 228 przegrodowy. Jeżeli strumień gazu syntetycznego i/lub wody straci cały swój pęd, nie może on dłużej współzawodniczyć z przepływem czyszczącym i przestrzeń pierścieniowa 212 jest skutecznie oczyszczana. Jeżeli przePL 219 533 B1 pływ gazu syntetycznego zachowuje wystarczający pęd, to przywrze do trzeciego elementu 228 przegrodowego oraz będzie działać wypychająco na przepływ czyszczący 504, który ponownie zapobiegnie wypływaniu gazu syntetycznego z zespołu uszczelniającego 200.

Na fig. 5C przedstawiono przepływ gazu syntetycznego i/lub wody według trzeciego scenariusza, w którym przepływ gazu syntetycznego i/lub wody uderzający w drugi element 222 przegrodowy, który nie jest tak silny, jak opisano powołując się na fig. 5B. Według tego scenariusza przepływ odbywa się wzdłuż linii 508 i występuje wewnątrz przestrzeni uszczelniającej 223.

Na fig. 5D przedstawiono przepływ gazu syntetycznego i/lub wody według czwartego scenariusza, w którym przepływ gazu syntetycznego i/lub wody uderzający w pierwszy element 218 przegrodowy skręca w kierunku przeciwprądowym w przybliżeniu ustawiony w linii ze szczeliną 235. Z powyższej dyskusji, ten przepływ gazu syntetycznego i/lub wody będzie miał mały pęd i będzie mu się przeciwstawiał przepływ oczyszczający 504 w celu przemieszczania się przed szczelinę 235. Jeżeli jakiś przepływ gazu syntetycznego i/lub wody płynie w kierunku przeciwprądowym przez szczelinę 235, to będzie on szybko rozpuszczony przez przepływ czyszczący 504. Jednocześnie przepływ płynący w kierunku przeciwprądowym będzie ograniczany poprzez stopniowo zbiegające się ściany drugiego elementu 222 przegrodowego i trzeciego elementu 228 przegrodowego, który skutecznie rozprasza przepływ gazu syntetycznego i/lub wody, zmniejszając prędkość przepływu i zmniejszając skłonność do przepływu płynącego w kierunku przeciwprądowym.

Na fig. 5A-D przedstawiono główne funkcje zespołu uszczelniającego 200 według różnych scenariuszy działania. Skuteczność uszczelniająca uszczelnienia 200 zależy od właściwości opisanych powyżej, a zwłaszcza od szczeliny pomiędzy elementami 222 i 228 przegrodowymi drugim i trzecim. Zmiana temperatury podczas działania powoduje powstanie zmiennego rozszerzania termicznego. W celu utrzymania stałej szczeliny pomiędzy elementami 222 i 228 przegrodowymi drugim i trzecim w trakcie działania, do tych elementów 222 i 228 przegrodowych jest dodawana krawędź ściekowa. Tę ważną właściwość konstrukcyjną przedstawiono przykładowo na fig. 5E. Te krawędzie ściekowe również pomagają zapobiegać porywaniu przez ciecz. Realizuje się to poprzez zapewnienie powierzchni umożliwiającej spójny przepływ cieczy w kierunku zgodnym z prądem. Krawędź ściekowa pokazana na fig. 5E może być rozszerzona w górę, w dół lub w obu kierunkach. Ponadto w tych krawędziach ściekowych mogą znajdować się otwory ściekowe, w zależności od potrzeby.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ uszczelniający oczyszczania dla przestrzeni (212) pierścieniowej, która zawiera powierzchnię (210) wewnętrzną zbiornika promieniowo zewnętrznego i powierzchnię (208) zewnętrzną zbiornika promieniowo wewnętrznego oraz kanał uszczelniający pomiędzy nimi, przy czym przestrzeń (212) pierścieniowa jest podzielona na górną przestrzeń (214) pierścieniową i dolną przestrzeń (216) pierścieniową poprzez uszczelnienie oczyszczania, znamienny tym, że zawiera pierwszy element (218) przegrodowy, który rozciąga się od powierzchni (210) wewnętrznej do kanału uszczelniającego pod skośnym kątem (220) w odniesieniu do powierzchni (210) wewnętrznej i drugi element (222) przegrodowy, który jest ułożony od powierzchni (208) zewnętrznej nad pierwszym elementem (218) przegrodowym w kierunku (224) przeciwnym do przepływu grawitacyjnego w kanale uszczelniającym, zaś drugi element (222) przegrodowy rozciąga się pod drugim skośnym kątem (226) w odniesieniu do powierzchni (208) zewnętrznej, przy czym co najmniej część każdego pierwszego i drugiego elementu (218, 222) przegrodowego pokrywa się wewnątrz kanału uszczelniającego, a ponadto układ zawiera trzeci element przegrodowy (228), który rozciąga się od powierzchni (210) wewnętrznej nad pierwszym elementem (218) przegrodowym w kierunku przeciwnym do przepływu grawitacyjnego w kanale uszczelniającym, przy czym trzeci element (228) przegrodowy jest ułożony pod trzecim skośnym kątem (230) w stosunku do powierzchni (210) wewnętrznej, zaś trzeci skośny kąt (230) jest płytszy niż pierwszy skośny kąt (220), przy czym drugi element (222) przegrodowy i trzeci element (228) przegrodowy kończą się w przybliżeniu na tej samej wysokości wewnątrz kanału uszczelniającego tak, że dalszy koniec (232) trzeciego elementu (228) przegrodowego jest usytuowany w pobliżu dalszego końca (234) drugiego elementu (222) przegrodowego.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden pierwszy element (218) przegrodowy i drugi element (222) przegrodowy oraz trzeci element (228) przegrodowy zawiera wiele segmentów (402) rozstawionych w odstępach na obwodzie wokół przestrzeni pierścieniowej (212).

   PL 219 533 B1
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy element (218) przegrodowy rozciąga się w kierunku powierzchni zewnętrznej (208), a pomiędzy dalszym końcem (221) pierwszego elementu (218) przegrodowego i powierzchnią (208) zewnętrzną jest uformowana pierwsza szczelina (219).
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy element (218) przegrodowy jest ułożony do dołu w kierunku przepływu grawitacyjnego.
5. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto płyn czyszczący (236) umieszczony w górnej przestrzeni (214) pierścieniowej.
6. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi element (222) przegrodowy rozciąga się do kanału uszczelniającego na odległość większą niż wielkość pierwszej szczeliny (219) pomiędzy dalszym końcem (221) pierwszego elementu przegrodowego (218) a powierzchnią zewnętrzną (208).
7. 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi element przegrodowy (222) rozciąga się do kanału uszczelniającego na odległość większą niż strumień rozszerzający się w kanał uszczelniający poprzez pierwszą szczelinę (219) pomiędzy dalszym końcem (221) pierwszego elementu (218) przegrodowego, a powierzchnią (208) zewnętrzną.
8. 8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dalszy koniec (221) drugiego elementu (222) przegrodowego i dalszy koniec (232) trzeciego elementu (228) przegrodowego formuje drugą szczelinę (235).
9. 9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi element (222) przegrodowy i trzeci element (228) przegrodowy są zbieżne ku sobie w kierunku przepływu grawitacyjnego.
10. 10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy element (218) przegrodowy rozciąga się w kierunku powierzchni (208) zewnętrznej przy czym pomiędzy dalszym końcem (221) pierwszego elementu (218) przegrodowego a powierzchnią (208) zewnętrzną powstaje pierwsza szczelina (219), i w którym dalszy koniec (232) drugiego elementu (222) przegrodowego i dalszy koniec (234) trzeciego elementu (228) przegrodowego tworzy drugą szczelinę (235), przy czym druga szczelina (235) jest przesunięta promieniowo od pierwszej szczeliny (219).