RU2140825C1

RU2140825C1 - Gas cleaning device

Info

Publication number: RU2140825C1
Application number: RU98113200A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Добрянский; Я.В. Зарецкий; Ф.Ш. Серазетдинов; В.А. Тимонин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "АВИАГАЗ-СОЮЗ" (дочернее предприятие КОКБ "СОЮЗ")
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: cleaning of gas flows from solid particles and liquid admixtures; oil, chemical, gas, food-processing industries and power engineering. SUBSTANCE: gas cleaning device has first and second sections connected in series whose working members combined in single detachable unit are built in vertical cylindrical housing blanked off at the top. This unit is provided with partitions which divide inter-tube cavities of first and second sections downward, collector with lateral discharge of cleaned gas and common bin for receiving entrapped admixtures which is located in lower portion of housing. First section with lateral inlet of cleaned gas is made in form of inertial gravitational phase separator and second section is made in form of straight-flow centrifugal separator with gas transfer passage made in form of injector whose injecting gas inlet is brought in communication with upper portion of cavity first of section and inlet of gas being injected is communicated with upper portion of cavity of second section. Mixing tube of injector is located along inner lateral wall of housing opposite to inlet of gas being cleaned. Besides that, radial fins embracing the working members of device are located in cavity of second section tightly to inner lateral wall of housing and in parallel with its generatrix. EFFECT: extended range of loads and increased service life of device. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для очистки газового потока от содержащихся в нем твердых и жидких примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например нефтяной, химической, энергетической, газовой, пищевой и др. The invention relates to apparatuses for purifying a gas stream from the solid and liquid impurities contained therein and can be used in various industries, for example, petroleum, chemical, energy, gas, food, etc.

Известны газоочистительные аппараты мультициклонного типа (см. например, А.А.Данилов, А.И.Петров, Газораспределительные станции, "Недра", С-Пб, 1997, с. 8). К недостаткам подобных устройств следует отнести их большие габариты, что связано с низкими допустимыми скоростями движения газа в циклонах, и, как следствие, имеют ограниченный диапазон допустимых нагрузок. Known gas scrubbers of the multicyclone type (see, for example, A.A. Danilov, A.I. Petrov, Gas distribution stations, Nedra, St. Petersburg, 1997, p. 8). The disadvantages of such devices include their large dimensions, which is associated with low permissible gas velocities in cyclones, and, as a result, have a limited range of permissible loads.

Известно устройство для очистки газа (см. авторское свидетельство N 453194, кл. B 04 C 3/04, 1975), включающее последовательно соединенные первую и вторую секции, рабочие элементы которых, объединенные в единый и съемный блок, встроены в вертикальный цилиндрический корпус через перегородки, разделяющие последовательно сверху вниз межтрубные полости первой и второй секций, отвод очищенного газа, расположенный в нижней части корпуса общий бункер сбора уловленных примесей, причем первая секция с боковым входом очищаемого газа представляет собой фазовый отделитель инерционно-гравитационного типа. A device for gas purification is known (see copyright certificate N 453194, class B 04 C 3/04, 1975), which includes series-connected first and second sections, the working elements of which, combined into a single and removable unit, are built into a vertical cylindrical body through partitions separating the annular cavities of the first and second sections sequentially from top to bottom, the outlet of the purified gas, the common hopper for collecting trapped impurities located in the lower part of the housing, the first section with the side inlet of the gas being purified is a phase th separator inertia-gravity.

Недостатком известного устройства является снижение его эффективности при увеличении нагрузки, так как с увеличением нагрузки степени понижения давления в приосевой зоне завихрителя становится недостаточной для обеспечения необходимого перепуска газа из полости бункера, что приведет к соответствующему повышению подпора газа, препятствующего выводу примесей, отделенных в сепарационных камерах. A disadvantage of the known device is the decrease in its efficiency with increasing load, since with increasing load the degree of pressure decrease in the axial zone of the swirler becomes insufficient to provide the necessary gas bypass from the hopper cavity, which will lead to a corresponding increase in gas back pressure, which prevents the removal of impurities separated in the separation chambers .

Кроме этого, существенным является и то обстоятельство, что осаждающаяся на стенке устройства отделенная примесь, частично сохраняя свою вихревую скорость движения, приводит к эрозии стенки, что снижает ресурс устройства в целом. In addition, the fact that the separated impurity deposited on the wall of the device, while partially maintaining its vortex speed of movement, leads to wall erosion, which reduces the resource of the device as a whole, is also significant.

Задачей изобретения является расширение диапазона нагрузок и увеличение ресурса устройства для очистки газа. The objective of the invention is to expand the range of loads and increase the resource of the device for gas purification.

Задача решается за счет того, что устройство для очистки газа снабжено коллектором с боковым отводом очищенного газа, вторая секция представляет собой отделитель прямоточного-центробежного типа с каналом перепуска газа, выполненным в виде инжектора, у которого вход инжектирующего газа сообщен с верхней частью полости первой секции, а вход инжектируемого газа - с верхней частью полости второй секции. Смесительная труба инжектора расположена вдоль внутренней боковой стенки корпуса противоположно входу очищаемого газа. Кроме того, в полости второй секции устройства, вплотную к внутренней боковой стенке вертикального цилиндрического корпуса и параллельно его образующей равнорасположены радиальные ребра, охватывающие рабочие элементы устройства. The problem is solved due to the fact that the gas purification device is equipped with a collector with a side outlet of the purified gas, the second section is a direct-flow centrifugal separator with a gas bypass channel made in the form of an injector in which the injection gas inlet communicates with the upper part of the cavity of the first section and the inlet of the injected gas with the upper part of the cavity of the second section. The injector mixing pipe is located along the inner side wall of the housing opposite the inlet of the gas to be cleaned. In addition, in the cavity of the second section of the device, close to the inner side wall of the vertical cylindrical body and parallel to its generatrix, radial ribs are equally spaced, covering the working elements of the device.

При выполнении перечисленной совокупности признаков в устройстве при увеличении нагрузки, сопровождающееся пропорциональным увеличением эффективности инжектора, не будет повышения подпора газа в межтрубной полости второй ступени и бункере, препятствующего выводу отделенных примесей, и, кроме того, использование первой секции в виде отделителя инерционно-гравитационного типа в сочетании с применением радиальных ребер во второй секции, гасящих вихревую скорость движения газа в пристенном слое, практически исключает эрозию стенки корпуса, что существенно увеличивает его ресурс. When performing the above set of features in the device with an increase in load, accompanied by a proportional increase in the efficiency of the injector, there will be no increase in gas back up in the annular cavity of the second stage and the hopper, which prevents the removal of separated impurities, and, in addition, the use of the first section in the form of an inertial-gravity separator in combination with the use of radial ribs in the second section, quenching the vortex velocity of the gas in the wall layer, practically eliminates the erosion of the core wall pus, which significantly increases its resource.

На чертеже представлено предлагаемое устройство в виде продольного разреза с сечением А-А выносным элементом 1. The drawing shows the proposed device in the form of a longitudinal section with a cross section AA external element 1.

Устройство включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с боковым входом 2 очищаемого и отводом 3 очищенного газа. С верхнего конца корпус 1 заглушен крышкой 4, с нижнего конца корпус сообщен с полостью бункера 5. Между крышкой 4 и бункером 5 установлены рабочие элементы устройства, объединенные в единый и съемный блок и встроенные в корпусе 1 через перегородки 6, 7, 8, разделяющие последовательно сверху вниз межтрубные полости первой 9 и второй 10 секций, коллектор 11 с боковым отводом 3 очищенного газа. При этом, первая секция 9 представляет собой отделитель инерционно-гравитационного типа, а вторая 10 - отделитель прямоточно-центробежного типа, содержащий сепарационные трубы 12, лопастные завихрители 13, газоотводящие патрубки 14, образующие между собой кольцевые щели 15. Вдоль внутренней боковой стенки корпуса 1 противоположно входу 2 очищаемого газа установлен инжектор, содержащий две коаксиальных трубы: внутреннюю смесительную 16 и наружную 17, отверстия 18 и сопло 19, со стороны входа обращенное в сторону верхней части полости первой секции 9. Кроме того, в полости второй секции 10, вплотную к внутренней боковой стенке корпуса 1 и параллельно его образующей равнорасположены радиальные ребра 20, при этом, канал отвода уловленных примесей из нижней части полости первой секции 9 в бункер 5 выполнен в виде трубы 21, а кольцевой канал отвода примесей из второй секции образованной трубами 21 и 22, с верхнего конца открыт в сторону полости второй секции 10, с нижнего - в сторону бункера 5. The device includes a vertical cylindrical housing 1 with a side inlet 2 of the cleaned and the outlet 3 of the purified gas. From the upper end of the housing 1 is plugged with a cover 4, from the lower end of the housing is in communication with the cavity of the hopper 5. Between the cover 4 and the hopper 5 are installed the working elements of the device, combined into a single and removable unit and built into the housing 1 through partitions 6, 7, 8, dividing sequentially from top to bottom the annular cavities of the first 9 and second 10 sections, a collector 11 with a side outlet 3 of purified gas. At the same time, the first section 9 is an inertial-gravity type separator, and the second 10 is a direct-flow centrifugal separator containing separation tubes 12, vane swirlers 13, gas exhaust pipes 14, which form annular slots 15. Along the inner side wall of the housing 1 an injector is installed opposite the inlet 2 of the gas to be cleaned, containing two coaxial pipes: an internal mixing 16 and an external 17, holes 18 and a nozzle 19, facing the upper part of the cavity of the first section 9 from the inlet side In addition, in the cavity of the second section 10, close to the inner side wall of the housing 1 and parallel to its generatrix, the radial ribs 20 are equally spaced, while the channel for removing impurities from the lower part of the cavity of the first section 9 into the hopper 5 is made in the form of a pipe 21, and the annular channel for removing impurities from the second section formed by pipes 21 and 22 is open from the upper end towards the cavity of the second section 10, from the lower towards the hopper 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Газ, содержащий примесь в виде твердых и жидких частиц, поступает в первую секцию 9 корпуса 1 через боковой вход 2 и, попутно удаляясь о корпуса сепарационных камер 12, изменяет направление движения. При этом, наиболее крупные взвешенные твердые и жидкие частицы падают в нижнюю междутрубного пространства и, накапливаясь на перегородке 6, по трубе 21 поступает в бункер 5. А газ, содержащий преимущественно мелкие частицы, после подъема в верхнюю часть полости первой секции 9 поступает через верхние открытые концы сепарационных труб 12 и, проходя завихрители 13, приобретает крутку. В трубах 12 под действием центробежных сил происходит разделение фаз. Большая часть газовой фазы, движущейся в приосевой области труб 12, выходит за нее через патрубки 14, имеющих тот же диаметр, что и трубы 12. Взвешенная фаза, движущаяся спиральным потоком по периферии труб 12, захватывается кольцевыми щелями 15. Причем, кромки труб 12 и патрубков 14 выполнены скошенными под острым углом к направлению потока. Незначительная часть газового потока вместе с уловленной примесью попадает в нижнюю часть полости второй секции 10, где за счет резкого падения скорости под действием силы гравитации происходит отделение примеси и ее удаление по кольцевому каналу в бункер 5, а оставшаяся часть газа с погашенной вихревой составляющей скорости в пристенном слое за счет радиальных ребер 20 отсасывается инжектором, чем ликвидируется возрастание подпора в полостях второй секции 10 и бункера 5 с увеличением нагрузки. Gas containing an admixture in the form of solid and liquid particles enters the first section 9 of the housing 1 through the side inlet 2 and, incidentally moving away from the housing of the separation chambers 12, changes the direction of movement. In this case, the largest suspended solid and liquid particles fall into the lower inter-annular space and, accumulating on the baffle 6, enter the hopper 5 through the pipe 21. And the gas, containing mainly small particles, after rising to the upper part of the cavity of the first section 9 flows through the upper the open ends of the separation tubes 12 and, passing the swirlers 13, acquires a twist. In pipes 12, under the action of centrifugal forces, phase separation occurs. Most of the gas phase moving in the axial region of the pipes 12 extends beyond it through nozzles 14 having the same diameter as the pipes 12. The suspended phase moving in a spiral flow around the periphery of the pipes 12 is captured by annular slots 15. Moreover, the edges of the pipes 12 and nozzles 14 are made beveled at an acute angle to the direction of flow. An insignificant part of the gas stream, together with the trapped impurity, enters the lower part of the cavity of the second section 10, where due to a sharp drop in speed under the influence of gravity, the impurity is separated and removed along the annular channel into the hopper 5, and the remaining part of the gas with the quenched vortex component of the velocity the wall layer due to the radial ribs 20 is sucked off by the injector, thereby eliminating the increase in pressure in the cavities of the second section 10 and the hopper 5 with increasing load.

Реально, потребное количество инжектирующего газа, не превышает 2% от суммарного объемного расхода газа (нагрузки) через устройство очистки, а, учитывая что вход инжектирующего газа расположен в самой дальней точке от входа очищаемого газа, где скорость движения газа к соплу инжектора 19 в 50 раз меньше суммарной скорости подъема газа в межтрубной полости первой секции, то инжектирующий газ можно считать существенно очищенным, а содержание примесей в инжектируемом газе будет пренебрежимо мало. Actually, the required amount of injecting gas does not exceed 2% of the total volumetric gas flow (load) through the purification device, and given that the injection gas inlet is located at the farthest point from the inlet of the gas to be cleaned, where the gas velocity to the injector nozzle 19 is 50 times less than the total rate of gas rise in the annulus of the first section, the injecting gas can be considered substantially purified, and the content of impurities in the injected gas will be negligible.

Таким образом, используя канал перепуска в виде инжектора, эффективность которого сохраняется при любой нагрузке на устройство, устраняющего избыточный подпор газа в межтрубной полости второй ступени и бункере, и, применяя радиальные ребра, гасящие вихревую скорость движения загрязненного газа в нижней части межтрубной полости второй секции, что практически исключает эрозию стенки корпуса, достигается главная цель предлагаемого изобретения: расширение диапазона нагрузок и увеличение ресурса устройства очистки газа в целом. Thus, using the bypass channel in the form of an injector, the efficiency of which is maintained at any load on the device, eliminating excessive back-up of gas in the annulus of the second stage and the hopper, and using radial ribs damping the vortex velocity of the contaminated gas in the lower part of the annulus of the second section that almost eliminates the erosion of the wall of the housing, the main goal of the invention is achieved: expanding the load range and increasing the resource of the gas purification device as a whole.

Claims

1. A device for gas purification, containing series-connected first and second sections, the working elements of which are combined into a single and removable unit, are built into a vertical cylindrical body through partitions that divide sequentially from top to bottom the annular cavities of the first and second sections, the removal of purified gas, located in the lower part of the housing a common hopper for collecting trapped impurities, the first section with a side inlet of the gas being cleaned is a phase separator of inertial-gravity type, characterized in that it is equipped with a collector with a side outlet of purified gas, the second section is a direct-centrifugal separator with a gas bypass channel communicating the cavity of the second section with a purified gas outlet manifold, the bypass channel being made in the form of an injector with an injection inlet the gas is in communication with the upper part of the cavity of the first section, and the inlet of the injected gas with the upper part of the cavity of the second section, and the mixing pipe of the injector is located along the inner side wall of the housing opposite the entry gas to be cleaned, and the body plugged with the upper end.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the cavity of the second section, close to the inner side wall of the vertical cylindrical body and parallel to its generatrix, radial ribs are equally spaced, covering the working elements of the device.