RU2342973C1 - Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions) - Google Patents

Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2342973C1
RU2342973C1 RU2007114988/15A RU2007114988A RU2342973C1 RU 2342973 C1 RU2342973 C1 RU 2342973C1 RU 2007114988/15 A RU2007114988/15 A RU 2007114988/15A RU 2007114988 A RU2007114988 A RU 2007114988A RU 2342973 C1 RU2342973 C1 RU 2342973C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
separation chamber
annular
venturi nozzle
inlet
Prior art date
Application number
RU2007114988/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007114988A (en
Inventor
В чеслав Аркадьевич Хаимов (RU)
Вячеслав Аркадьевич Хаимов
Виктор Николаевич Кокин (RU)
Виктор Николаевич Кокин
Евгений Иванович Пузырев (RU)
Евгений Иванович Пузырев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Энергосервис" (ООО "Энергосервис")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Энергосервис" (ООО "Энергосервис") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Энергосервис" (ООО "Энергосервис")
Priority to RU2007114988/15A priority Critical patent/RU2342973C1/en
Publication of RU2007114988A publication Critical patent/RU2007114988A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342973C1 publication Critical patent/RU2342973C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: motors and pumps.
SUBSTANCE: plant includes pipeline and foreign inclusions storage unit. The Venturi throat is installed inside the pipeline. The throat is provided with convergent, cylindrical and expanding sections. There is body enclosing this throat from the outside, which forms annular separation chamber together with pipeline and the body with pipeline. The front section of the separation chamber is linked with the pipeline by means of annular inlet diffuser. The diffuser is constituted by the inner surface of pipeline and outer surface of convergent part of Venturi throat. The middle part of separation chamber is connected to the convergent annular channel with inlet part of expanding Venturi throat section. In the first version of the plant design, deflector is situated behind the inlet diffuser between the body wall and outer surface of cylindrical wall section and expanding part wall. The blade system is located between deflector and inlet diffuser. It makes centering of cylindrical part inside the body. The second version provides for separating element installing between inlet diffuser and convergent annular channel. The separating element is represented with louver set.
EFFECT: high degree of steam or gas cleaning at minimum power consumption.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при проектировании и модернизации узлов и элементов котельного и турбинного оборудования, работающего на двухфазных потоках высокого и среднего давления (перегретый пар - твердые частицы), а также низкого давления (влажный пар с каплями или пленочными структурами жидкости).The invention relates to the field of power engineering and can be used in the design and modernization of units and elements of boiler and turbine equipment operating on two-phase flows of high and medium pressure (superheated steam - solid particles), as well as low pressure (wet steam with drops or film structures liquids).

Обычно удаление инородных включений (твердых или жидких частиц) осуществляют на участках тракта двухфазного потока с изменением направления движения (повороты, колена), когда в результате инерционного механизма основная масса крупных частиц осаждается на стенке канала, что создает благоприятные условия для их эффективного удаления путем отвода из парового или газового потока пристенного слоя с высокой концентрацией частиц, последующего их удаления из отведенной доли несущей среды и возврата ее в основной тракт.Typically, the removal of foreign inclusions (solid or liquid particles) is carried out on sections of the two-phase flow path with a change in the direction of movement (turns, elbows), when as a result of the inertial mechanism the bulk of large particles are deposited on the channel wall, which creates favorable conditions for their effective removal by removal from a vapor or gas stream of the wall layer with a high concentration of particles, their subsequent removal from the allotted portion of the carrier medium and its return to the main path.

Известно устройство прямоточного сепаратора, содержащего корпус в виде трубы с соплом и разделительный патрубок, размещенный ниже по потоку сопла и коаксиально ему, причем сопло выполнено с горловиной длиной от одного до трех диаметров сопла, а разделительный патрубок - в виде цилиндра с плавно изогнутым входным участком (RU 2079342, МПК В01D 45/04, опубликовано 20.05.1997 г.).A device for a direct-flow separator is known, comprising a body in the form of a pipe with a nozzle and a separation pipe located downstream of the nozzle and coaxial to it, the nozzle being made with a neck length of one to three nozzle diameters, and the separation pipe in the form of a cylinder with a smoothly curved inlet section (RU 2079342, IPC B01D 45/04, published May 20, 1997).

Недостатком известного технического решения являются большие газодинамические потери, неприемлемые для большинства видов энергетического оборудования и обусловленные, во-первых, сильным пережатием двухфазного потока, а во-вторых, загромождением потока за соплом разделительным патрубком в области высоких скоростей.A disadvantage of the known technical solution is the large gas-dynamic losses that are unacceptable for most types of power equipment and are caused, firstly, by a strong compression of the two-phase flow, and secondly, clutter of the flow behind the nozzle by the separation pipe in the high-velocity region.

Известно устройство для очистки газа или пара от инородных включений, содержащее присоединенный к горизонтальному участку после поворота (колена) трубопровода патрубок отбора включений с козырьком над ним и отбойником, расположенным на противоположной стороне перед коленом (RU 2213607, МПК 7 В01D 45/08, 45/16, опубликовано 10.10.2003).A device for cleaning gas or steam from foreign inclusions, containing connected to the horizontal section after turning (the bend) of the pipe connection selection pipe with a visor above it and a chipper located on the opposite side in front of the knee (RU 2213607, IPC 7 B01D 45/08, 45 / 16, published on 10/10/2003).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.By the totality of the features, this known technical solution is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, являются следующие факторы: отбойник на стенке перед поворотом потока и козырек перед входом в патрубок отбора включений создают значительное гидравлическое сопротивление и ухудшают аэродинамические качества устройства; патрубок отбора включений отводит пристенный слой с частицами только с нижней стенки периметра трубопровода, тогда как под воздействием парных вихрей в зоне поворота потока частицы перемещаются по боковым стенкам в верхнюю зону потока; в связи с тем, что циркуляционная труба, предназначенная для увлечения потока с частицами в патрубок отбора, подключена к области трубопровода с повышенным локальным давлением, эффективность устройства существенно снижается.The disadvantage of the device adopted for the prototype, as well as the reason that impedes the achievement of the desired technical result when using the aforementioned known device, are the following factors: a bump on the wall before turning the flow and a visor before entering the inclusion selection pipe create significant hydraulic resistance and impair the aerodynamic quality of the device; the inclusion selection pipe diverts the wall layer with particles only from the lower wall of the perimeter of the pipeline, while under the influence of paired vortices in the flow turning zone, particles move along the side walls to the upper flow zone; due to the fact that the circulation pipe, designed to entrain the flow of particles into the sampling pipe, is connected to the area of the pipeline with increased local pressure, the efficiency of the device is significantly reduced.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed.

Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило сформулировать в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенному в нижеприведенной формуле изобретения.The determination of the prototype analogues identified as the closest technical solution for the totality of features made it possible to formulate in the claimed device a combination of significant distinguishing features with respect to the technical result considered by the applicant, as set forth in the following claims.

Заявляемое техническое решение позволяет добиться высокой степени очистки пара или газа при минимальных энергетических затратах за счет размещения в трубопроводе нормализованного сопла Вентури с образованием с его внешней стороны камеры сепарации, передняя часть которой сообщена входным кольцевым каналом с пристенной областью трубопровода, а средняя часть - кольцевым конфузорным каналом с началом расширяющейся части сопла Вентури. Интенсификация процессов отделения жидких или твердых частиц от пара или газа достигается установкой в камере сепарации дефлектора, лопаточного аппарата или жалюзийного пакета и размещением накопителя внутри или рядом с камерой сепарации.The claimed technical solution allows to achieve a high degree of purification of steam or gas with minimal energy costs due to the placement of a normalized Venturi nozzle in the pipeline with the formation of a separation chamber on its outer side, the front part of which is communicated by the inlet annular channel with the wall region of the pipeline, and the middle part - annular confuser channel with the beginning of the expanding part of the venturi nozzle. The intensification of the processes of separation of liquid or solid particles from steam or gas is achieved by installing in the separation chamber a deflector, a blade device or a louvre bag and placing the drive inside or next to the separation chamber.

Предложено устройство для очистки пара или газа от инородных включений (вариант 1), включающее трубопровод и накопитель инородных включений, при этом внутри трубопровода установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным, цилиндрическим и расширяющимся участками, а снаружи него - корпус, образующий с трубопроводом и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, причем передний участок камеры сепарации сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, образованным внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью конфузорного участка сопла Вентури, а средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом с входным участком расширяющейся части сопла Вентури, кроме того, за входным диффузором в пространстве между стенкой корпуса и наружной поверхностью стенки цилиндрического участка и стенки расширяющегося участка расположен дефлектор, а между ним и входным диффузором - лопаточный аппарат, центрирующий цилиндрический участок внутри корпуса.A device for cleaning steam or gas from foreign inclusions (option 1) is proposed, including a pipeline and a foreign inclusions accumulator, while a normalized Venturi nozzle with confuser, cylindrical and expanding sections is installed inside the pipeline, and a casing with a pipeline and Venturi nozzle is installed outside it. an annular separation chamber, and the front portion of the separation chamber is in communication with the pipeline annular inlet diffuser formed by the inner surface of the pipeline and the outer surface of of the venturi nozzle fuser portion, and the middle part of the separation chamber is communicated by a confuser annular channel with an inlet portion of the expanding part of the venturi nozzle, in addition, behind the inlet diffuser, a deflector is located in the space between the housing wall and the outer wall surface of the cylindrical portion and the wall of the expanding portion, and between the input diffuser is a scapular device centering a cylindrical section inside the housing.

Предложено устройство для очистки пара или газа от инородных включений (вариант 2), включающее трубопровод и накопитель инородных включений, при этом внутри трубопровода установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным, цилиндрическим и расширяющимся участками, а снаружи него - корпус, образующий с трубопроводом и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, причем передний участок камеры сепарации сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, образованным внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью конфузорного участка сопла Вентури, а средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом с входным участком расширяющейся части сопла Вентури, кроме того, между входным диффузором и конфузорным кольцевым каналом установлен сепарирующий элемент в виде жалюзийного пакета.A device is proposed for purifying steam or gas from foreign inclusions (option 2), including a pipeline and a foreign inclusions storage ring, while a normalized Venturi nozzle with confuser, cylindrical and expanding sections is installed inside the pipeline, and a casing with a pipeline and Venturi nozzle is installed outside it. an annular separation chamber, and the front portion of the separation chamber is in communication with the pipeline annular inlet diffuser formed by the inner surface of the pipeline and the outer surface of fuzornogo venturi nozzle portion, and the average separation chamber convergent portion communicates with an annular channel inlet portion of the nozzle divergent venturi, moreover, between the inlet diffuser and convergent annular channel is set a separating member in the form louver package.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - общий вид устройства для установки на вертикальном участке трубопровода (вариант 1);figure 1 - General view of the device for installation on a vertical section of the pipeline (option 1);

на фиг.2 - общий вид устройства для установки на горизонтальном участке трубопровода (вариант 2);figure 2 - General view of the device for installation on a horizontal section of the pipeline (option 2);

на фиг.3 - вид А-А по фиг.2;figure 3 is a view aa of figure 2;

на фиг.4 - вид Б-Б по фиг.3.figure 4 is a view of BB in figure 3.

Устройство для очистки пара или газа от инородных включений для установки на вертикальном трубопроводе включает корпус 1, размещенный снаружи трубопровода 2, внутри трубопровода 2 установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным участком 3, цилиндрическим участком 4 и расширяющимся участком 5 таким образом, что между наружной поверхностью конфузорного участка 3 и внутренней стенкой трубопровода 2 образована кольцевая щель 6, переходящая в кольцевой входной диффузор 7. Корпус 1 образует с трубопроводом 2 и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, передний участок которой сообщен с трубопроводом 2 кольцевым входным диффузором 7, образованным внутренней поверхностью трубопровода 2 и наружной поверхностью конфузорного участка 3 сопла Вентури. Средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом 8 с входным участком расширяющейся части 5 сопла Вентури. За кольцевым входным диффузором 7 в пространстве между стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью стенки 9 цилиндрического участка 4 и стенки 10 расширяющегося участка 5 расположен дефлектор 11. Между дефлектором 11 и входным диффузором 7 установлен лопаточный аппарат 12, центрирующий цилиндрический участок 4 внутри корпуса 1. В нижней части корпуса 1 размещен накопитель 13 с люками 14 для его очистки от твердых частиц. При использовании заявляемого устройства для отделения от пара жидкостных структур (капель, пленок) накопитель 13 через гидрозатвор соединяется с дренажной линией (на фиг.1 не показано). Снаружи устройство защищено тепловой изоляцией 15.A device for cleaning steam or gas from foreign inclusions for installation on a vertical pipe includes a housing 1 located outside the pipe 2, a normalized Venturi nozzle with a confuser section 3, a cylindrical section 4 and an expanding section 5 so that between the outer surface of the confuser is installed inside the pipe 2 section 3 and the inner wall of the pipe 2 formed by the annular gap 6, passing into the annular inlet diffuser 7. The housing 1 forms with the pipe 2 and the venturi nozzle annular Yeru separation, the front portion of which communicates with the annular inlet conduit 2 cone 7 formed by the inner surface of pipe 2 and the outer surface portion 3 confuser a venturi nozzle. The middle section of the separation chamber is communicated by a confuser annular channel 8 with the inlet section of the expanding part 5 of the Venturi nozzle. Behind the annular inlet diffuser 7 in the space between the wall of the housing 1 and the outer surface of the wall 9 of the cylindrical section 4 and the wall 10 of the expanding section 5, a deflector 11 is located. Between the deflector 11 and the inlet diffuser 7, a blade device 12 is installed, centering the cylindrical section 4 inside the housing 1. B the lower part of the housing 1 has a drive 13 with hatches 14 for cleaning it from solid particles. When using the inventive device for separating from a pair of liquid structures (drops, films), the accumulator 13 is connected through a water trap to a drainage line (not shown in FIG. 1). Outside the device is protected by thermal insulation 15.

Устройство для очистки пара или газа от инородных включений для установки на горизонтальном трубопроводе включает корпус 1, размещенный снаружи трубопровода 2, внутри трубопровода 2 установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным участком 3, цилиндрическим участком 4 и расширяющимся участком 5 таким образом, что между наружной поверхностью конфузорного участка 3 и внутренней стенкой трубопровода 2 образована кольцевая щель 6, переходящая в кольцевой входной диффузор 7. Корпус 1 образует с трубопроводом 2 и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, передний участок которой сообщен с трубопроводом 2 кольцевым входным диффузором 7, образованным внутренней поверхностью трубопровода 2 и наружной поверхностью конфузорного участка 3 сопла Вентури. Средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом 8 с входным участком расширяющейся части 5 сопла Вентури. Внутри корпуса 1 между входным диффузором 7 и конфузорным кольцевым каналом 8 установлен сепарирующий элемент 16 в виде жалюзийного пакета, а на входных кромках конфузорного канала 8 - отбойники 17 и 18. К нижней стенке корпуса 1 прикреплен накопитель 19 цилиндрической формы, сообщающийся с камерой сепарации внутри корпуса 1 отводными отверстиями или щелями 20 и имеющий на торцевых стенках люки 21. Накопитель 19 дополнительно прикреплен к корпусу 1 ребрами 22, одновременно образующими радиатор для передачи теплового потока от корпуса 1 к накопителю 19. При использовании устройства по фиг.2 для отделения от пара жидкостных структур накопитель 19 через гидрозатвор соединяется с дренажной линией (на фиг.2 не показано). Сепарирующий элемент 16 жалюзийного типа состоит из радиальных пакетов 23, расположенных в верхнем и нижнем сегментах, образованных в камере сепарации силовыми ребрами 24 вместе с корпусом 1 и стенкой 9 цилиндрического участка 4, и дуговых пакетов 25, размещенных в боковых сегментах.A device for cleaning steam or gas from foreign inclusions for installation on a horizontal pipeline includes a housing 1 located outside of the pipeline 2, a normalized Venturi nozzle with a confuser section 3, a cylindrical section 4 and an expanding section 5 so that between the outer surface of the confuser is installed inside the pipe 2 section 3 and the inner wall of the pipe 2 is formed by an annular gap 6, which passes into the annular inlet diffuser 7. The housing 1 forms an annular with a pipe 2 and a Venturi nozzle Amer separation, the front portion of which communicates with the annular inlet conduit 2 cone 7 formed by the inner surface of pipe 2 and the outer surface portion 3 confuser a venturi nozzle. The middle section of the separation chamber is communicated by a confuser annular channel 8 with the inlet section of the expanding part 5 of the Venturi nozzle. Inside the housing 1, between the inlet diffuser 7 and the confuser annular channel 8, a separating element 16 is installed in the form of a louvre bag, and on the inlet edges of the confuser channel 8 there are bumpers 17 and 18. A cylinder 19 is attached to the bottom wall of the housing 1 and communicates with the separation chamber inside of the housing 1 by vents or slots 20 and having hatches 21 on the end walls 21. The drive 19 is additionally attached to the housing 1 by ribs 22, which simultaneously form a radiator for transferring heat flow from the housing 1 to the drive 19 When using the device of FIG. 2 for separating liquid structures from steam, the reservoir 19 is connected to a drain line through a water trap (not shown in FIG. 2). The louvre type separating element 16 consists of radial bags 23 located in the upper and lower segments, formed in the separation chamber by power ribs 24 together with the housing 1 and the wall 9 of the cylindrical section 4, and arc packets 25 placed in the side segments.

Сопло Вентури и корпус 1 устройства образуют два параллельных контура - внутренний и внешний. Внутренний контур представляет собой проточную часть самого сопла Вентури, а внешний контур - пространство между соплом Вентури и корпусом 1.The venturi nozzle and the housing 1 of the device form two parallel circuits - internal and external. The inner circuit is the flowing part of the venturi itself, and the outer circuit is the space between the venturi and housing 1.

Назначение внутреннего контура - создание перепада давления, необходимого для гидродинамических процессов во внешнем контуре. Поскольку эффективность заявляемого устройства определяется, с одной стороны, степенью очистки (разделением фаз), а с другой стороны, энергетическими затратами на этот процесс, экономичность очистителей с длительным циклом эксплуатации, использующих сужающие устройства, имеет первостепенное значение.The purpose of the internal circuit is to create the pressure drop necessary for hydrodynamic processes in the external circuit. Since the effectiveness of the claimed device is determined, on the one hand, by the degree of purification (phase separation), and on the other hand, by the energy costs of this process, the economics of cleaners with a long operating cycle using narrowing devices are of paramount importance.

Согласно Правилам 28-64 [Измерение расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами. - М.: Издательство Госкомитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР, 1965. - 147 с.] во всем классе сужающих устройств наименьшими гидравлическими потерями обладает сопло Вентури с углом раскрытия расширяющейся части 5-7 градусов. Оно является основным компонентом в заявляемом устройстве и содержит входную конфузорную часть 3 длиной h1, цилиндрическую часть 4 длиной h4 и расширяющуюся часть 5 длиной h5 (фиг.1).According to Rules 28-64 [Measurement of flow rates of liquids, gases and vapors with standard orifice plates and nozzles. - M .: Publishing house of the State Committee for Standards, Measures and Measuring Instruments of the USSR, 1965. - 147 pp.] In the entire class of narrowing devices, the Venturi nozzle with an opening angle of the expanding part of 5-7 degrees has the smallest hydraulic losses. It is the main component in the inventive device and contains an inward confuser part 3 of length h 1 , a cylindrical part 4 of length h 4 and an expanding part 5 of length h 5 (Fig. 1).

Максимальный перепад давления, создаваемый нормализованным соплом Вентури как разность статических давлений в трубопроводе 2 и в цилиндрической части 4 сопла, при прочих равных условиях, пропорционален расходу пара или газа во второй степени и обратно пропорционален диаметру d цилиндрической части сопла в четвертой степени. Однако с уменьшением диаметра цилиндрической части 4 возрастают и необратимые гидродинамические потери. Поэтому задача заключается в оптимизации гидродинамических характеристик внешнего контура, обеспечивающей в нем минимальные потери энергии. Потери во внешнем контуре складываются из потерь во входную кольцевую щель 6 длиной h2 и шириной δ1, потерь во входном диффузоре 7 длиной h3, потерь на отделение инородных включений от несущей среды в камере сепарации и потерь на возврат очищенной среды через кольцевой конфузорный канал 8 шириной δ2 в зону соединения цилиндрической и расширяющейся частей сопла Вентури.The maximum pressure difference created by the normalized Venturi nozzle as the difference in static pressures in the pipe 2 and in the cylindrical part 4 of the nozzle, ceteris paribus, is proportional to the flow of steam or gas to the second degree and inversely proportional to the diameter d of the cylindrical part of the nozzle to the fourth degree. However, with a decrease in the diameter of the cylindrical part 4, irreversible hydrodynamic losses also increase. Therefore, the task is to optimize the hydrodynamic characteristics of the external circuit, ensuring minimal energy loss in it. Losses in the external circuit are composed of losses in the inlet annular gap 6 of length h 2 and width δ 1 , losses in the inlet diffuser 7 of length h 3 , losses on the separation of foreign inclusions from the carrier medium in the separation chamber, and losses on the return of the purified medium through the annular confuser channel 8 with a width of δ 2 into the joint zone of the cylindrical and expanding parts of the Venturi nozzle.

При создании изокинетических условий входа двухфазного потока в кольцевую щель 6, когда направление и скоростные характеристики фаз не изменяются, потери на входе будут отсутствовать. Выбор ширины δ1 входной щели 6 определяется структурными характеристиками пристенного слоя: чем больше δ1, тем больше доля поступивших во внешний контур инородных включений, но тем больше и расход в ней несущей среды, следовательно, размеры внешнего контура и потери в нем. Для условий энергетического оборудования при установке устройства за поворотом (коленом) трубопровода, когда значительная часть частиц концентрируется в пристенном слое, величина δ1 обычно не превышает нескольких процентов от внутреннего диаметра трубопровода D0.When creating isokinetic conditions for the entrance of a two-phase flow into the annular gap 6, when the direction and velocity characteristics of the phases do not change, there will be no input loss. The choice of the width δ 1 of the entrance slit 6 is determined by the structural characteristics of the wall layer: the larger δ 1 , the greater the proportion of foreign inclusions entering the external circuit, but the greater the flow rate of the carrier medium in it, therefore, the dimensions of the external circuit and the losses in it. For the conditions of power equipment when installing the device behind the bend (bend) of the pipeline, when a significant part of the particles is concentrated in the wall layer, the value of δ 1 usually does not exceed several percent of the inner diameter of the pipeline D 0 .

Наличие входного диффузора 7 обусловлено необходимостью снижения скорости двухфазного потока в камере сепарации, где происходит разделение фаз, что, с одной стороны, обеспечивает высокую степень очистки, а с другой стороны, снижение гидравлических потерь, пропорциональных скорости потока во второй степени. Скорость в камере сепарации определяется геометрическими характеристиками входного диффузора 7, внутренним диаметром Dв корпуса 1 и наружным диаметром сопла Вентури.The presence of the input diffuser 7 is due to the need to reduce the speed of the two-phase flow in the separation chamber, where phase separation occurs, which, on the one hand, provides a high degree of purification, and on the other hand, a decrease in hydraulic losses proportional to the flow rate in the second degree. The speed in the separation chamber is determined by the geometric characteristics of the inlet diffuser 7, the inner diameter D in the housing 1 and the outer diameter of the venturi nozzle.

Потери на возврат очищенного пара или газа во внутренний контур в зоне его максимальной скорости, где статическое давление среды минимальное, включают потери в конфузорном канале 8 с шириной узкого участка δ2 и собственные потери на слияние потоков. При равенстве динамических напоров обоих потоков в зоне слияния потери смешения будут приближаться к нулевому значению. При этом угол наклона α конфузорного канала 8 в пределах 30 градусов не будет оказывать заметного влияния на гидродинамические характеристики процесса смешения.Losses on the return of the purified steam or gas to the internal circuit in the zone of its maximum velocity, where the static pressure of the medium is minimal, include losses in the confuser channel 8 with a narrow section width δ 2 and intrinsic losses due to flow merging. If the dynamic pressures of both flows in the confluence zone are equal, the loss of mixing will approach zero. Moreover, the inclination angle α of the confuser channel 8 within 30 degrees will not have a noticeable effect on the hydrodynamic characteristics of the mixing process.

Таким образом, условия изокинетического входа двухфазного потока в щель 6 и минимальных потерь при слиянии потоков на выходе конфузорного канала 8 будут определяться выражением δ21dk/D0, где коэффициент k - соотношение средней скорости пара или газа в кольцевой щели 6 и в трубопроводе 2; для большинства режимов k=0,75-0,80.Thus, the conditions for the isokinetic entry of the two-phase flow into the slot 6 and the minimum losses when the flows merge at the outlet of the confuser channel 8 will be determined by the expression δ 2 = δ 1 dk / D 0 , where the coefficient k is the ratio of the average vapor or gas velocity in the annular gap 6 and in the pipeline 2; for most modes, k = 0.75-0.80.

Дефлектор 11, образующий наружную шириной δ3 и внутреннюю шириной δ4 кольцевые камеры, предназначен для интенсификации процессов сепарации частиц и предотвращения их поступления после выхода из входного диффузора 7 непосредственно в конфузорный канал 8.The deflector 11, forming the outer chambers δ 3 and the inner width δ 4 , is designed to intensify the separation of particles and prevent their entry after exiting the inlet diffuser 7 directly into the confuser channel 8.

Расположенный между входным диффузором 7 и дефлектором 11 лопаточный аппарат 12 предназначен для дополнительного усиления сепарационных процессов мелкодисперсной части спектра частиц или капель.Located between the inlet diffuser 7 and the deflector 11, the blade apparatus 12 is designed to further enhance the separation processes of the finely divided part of the spectrum of particles or droplets.

Работа устройства согласно фиг.1 в случае установки его на вертикальном трубопроводе осуществляется следующим образом. При движении двухфазной среды в трубопроводе 2 в результате увеличения скорости в цилиндрической части 4 сопла Вентури в камере сепарации снижается давление, что создает благоприятные условия поступления из пристенного слоя двухфазного потока в кольцевую щель 6 на входе диффузора 7. В диффузоре 7 скорость потока снижается и поступает в наружную кольцевую камеру шириной δ3 между наружной стенкой дефлектора 11 и внутренней стенкой корпуса 1. Далее двухфазный поток совершает резкий поворот на 180° вокруг нижней кромки дефлектора 11. При этом происходит разделение фаз: частицы или капли продолжают двигаться по инерции и поступают в накопитель 13, расположенный в нижней части камеры сепарации, а несущая среда (пар, газ) направляется во внутреннюю кольцевую камеру шириной δ4, откуда - в кольцевой конфузорный канал 8 и далее в расширяющуюся часть 5 сопла Вентури. Если при очистке пара или газа необходимо увеличить отделение от несущей среды мелкодисперсной части спектра инородных включений, используется лопаточный аппарат 12, который, придавая двухфазному потоку вращательное движение, усиливает осаждение на внутреннюю поверхность корпуса 1 капель или твердых частиц. Исходя из изложенной динамики процесса отделения инородных включений, скорость потока снаружи дефлектора 11 должна быть в несколько раз больше, чем внутри него. Это достигается выбором соответствующих значений величин δ3 и δ4.The operation of the device according to figure 1 in the case of installing it on a vertical pipeline is as follows. When the two-phase medium moves in the pipeline 2 as a result of an increase in the velocity in the cylindrical part 4 of the Venturi nozzle, the pressure in the separation chamber decreases, which creates favorable conditions for the two-phase flow to flow from the wall layer into the annular gap 6 at the inlet of the diffuser 7. In the diffuser 7, the flow velocity decreases and flows into the outer annular chamber with a width of δ 3 between the outer wall of the deflector 11 and the inner wall of the housing 1. Next, the two-phase flow makes a sharp 180 ° rotation around the lower edge of the deflector 11. phase separation occurs: particles or droplets continue to move by inertia and enter the accumulator 13 located in the lower part of the separation chamber, and the carrier medium (steam, gas) is sent to the inner annular chamber with a width of δ 4 , from where - to the annular confuser channel 8 and further into the expanding part 5 of the venturi nozzle. If, when cleaning steam or gas, it is necessary to increase the separation of the finely dispersed part of the spectrum of foreign inclusions from the carrier medium, a blade apparatus 12 is used, which, by imparting a two-phase flow to the rotational movement, enhances the deposition of 1 droplet or solid particles on the inner surface of the housing. Based on the dynamics of the process of separation of foreign inclusions, the flow rate outside the deflector 11 should be several times greater than inside it. This is achieved by selecting the appropriate values of δ 3 and δ 4 .

Работа устройства при установке его согласно фиг.2, 3, 4 на горизонтальном участке трубопровода осуществляется следующим образом. Двухфазный поток из пристенной области трубопровода 2, насыщенный инородными включениями, поступает через кольцевую щель 6 во входной диффузор 7, а из него - в жалюзийный пакет 16. В жалюзийном пакете 16 под действием инерционного механизма происходит отделение от несущего потока инородных включений и транспортирование их из верхней половины камеры сепарации по наружной поверхности стенки 9 цилиндрического участка 4 сопла Вентури и ребрам 24 в нижнюю часть к каналам 20, а оттуда - в накопитель 19. Аналогичным образом происходит отделение инородных включений и в нижней половине камеры сепарации и движение их по нижней стенке корпуса 1 к каналам 20 и в накопитель 19.The operation of the device when installing it according to figure 2, 3, 4 on a horizontal section of the pipeline is as follows. The two-phase flow from the near-wall region of the pipeline 2, saturated with foreign inclusions, enters through the annular gap 6 into the inlet diffuser 7, and from it into the louver package 16. In the louver package 16, under the influence of the inertial mechanism, foreign inclusions are separated from the carrier flow and transported from the upper half of the separation chamber along the outer surface of the wall 9 of the cylindrical section 4 of the Venturi nozzle and the ribs 24 into the lower part to the channels 20, and from there to the drive 19. In a similar way, the separation of foreign of inclusions and in the lower half of the separation chamber and their movement along the lower wall of the housing 1 to the channels 20 and to the drive 19.

Очищенный в жалюзийном пакете 16 пар или газ поступает в среднюю зону камеры сепарации, а оттуда - в кольцевой конфузорный канал 8. Для уменьшения выноса очищенной средой мелкодисперсных включений в канал 8 предусмотрены отбойники 17, 18, сбрасывающие мелкодисперсные фракции в нижнюю зону камеры сепарации к каналам 20 и через них - в накопитель 19.16 steam or gas purified in a louvre bag is supplied to the middle zone of the separation chamber, and from there to the annular confuser channel 8. To reduce the removal of fine particulate inclusions by the cleaned medium, chimneys 17, 18 are provided in channel 8, which discharge fine fractions into the lower zone of the separation chamber to the channels 20 and through them to drive 19.

Характер режимов двухфазного потока и материал инородных включений обусловливают требования к конструкции и эксплуатации заявляемого устройства, оптимальным образом адаптирующих элементы проточной части внешнего контура к структуре дискретной - жидкой или твердой - фазы. При отделении жидкой фазы накопитель 13 на фиг.1 и 19 на фиг.2, 3 должен быть соединен с дренажной линией через гидрозатвор или иное устройство. Для предотвращения поступления в трубопровод вместе с паром твердых частиц, например, продуктов разрушения оксидной пленки в промперегревателе котла емкость накопителя выполняется такой, чтобы его было достаточно на период эксплуатации энергоблока между капитальными ремонтами, во время которых производится очистка накопителей. Поскольку в таких трубопроводах температура пара достигает 540-550°С, конструкция накопителей 13 и 19 имеет такое положение и форму, при которой тепловой поток от трубопровода к накопителям достигает максимальной величины, что исключает конденсацию пара в накопителях, ухудшающую работу устройства. Этому же процессу способствует тепловой радиатор, состоящий из ребер 22, и тепловая изоляция 15.The nature of the two-phase flow regimes and the material of foreign inclusions determine the requirements for the design and operation of the inventive device, which optimally adapt the elements of the flow part of the external circuit to the structure of a discrete - liquid or solid - phase. When separating the liquid phase, the reservoir 13 in FIGS. 1 and 19 in FIGS. 2, 3 should be connected to the drain line through a water trap or other device. To prevent solid particles, for example, products of oxide film destruction in the boiler reheater from entering the pipeline, the storage tank capacity is such that it is sufficient for the period of operation of the power unit between overhauls during which the storage tanks are cleaned. Since the vapor temperature reaches 540-550 ° C in such pipelines, the design of the accumulators 13 and 19 has a position and shape in which the heat flux from the pipeline to the accumulators reaches a maximum value, which eliminates the condensation of steam in the accumulators, impairing the operation of the device. The thermal radiator consisting of fins 22 and thermal insulation 15 contribute to the same process.

Claims (2)

1. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее трубопровод и накопитель инородных включений, отличающееся тем, что внутри трубопровода установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным, цилиндрическим и расширяющимся участками, а снаружи него - корпус, образующий с трубопроводом и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, при этом передний участок камеры сепарации сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, образованным внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью конфузорного участка сопла Вентури, а средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом с входным участком расширяющейся части сопла Вентури, кроме того, за входным диффузором в пространстве между стенкой корпуса и наружной поверхностью стенки цилиндрического участка и стенки расширяющегося участка расположен дефлектор, а между ним и входным диффузором - лопаточный аппарат, центрирующий цилиндрический участок внутри корпуса.1. A device for cleaning steam or gas from foreign inclusions, including a pipeline and a foreign inclusions accumulator, characterized in that a normalized Venturi nozzle with confuser, cylindrical and expanding sections is installed inside the pipeline, and outside of it is a housing that forms an annular ring with the pipeline and Venturi nozzle the separation chamber, while the front section of the separation chamber is in communication with the pipeline annular inlet diffuser formed by the inner surface of the pipeline and the outer surface of the embarrassment of the venturi nozzle, and the middle part of the separation chamber is communicated by a confuser annular channel with the inlet portion of the expanding part of the venturi nozzle, in addition, behind the inlet diffuser, a deflector is located in the space between the casing wall and the outer surface of the wall of the cylindrical section and the wall of the expanding section, and between the input diffuser is a scapular device centering a cylindrical section inside the housing. 2. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее трубопровод и накопитель инородных включений, отличающееся тем, что внутри трубопровода установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным, цилиндрическим и расширяющимся участками, а снаружи него - корпус, образующий с трубопроводом и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, при этом передний участок камеры сепарации сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, образованным внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью конфузорного участка сопла Вентури, а средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом с входным участком расширяющейся части сопла Вентури, кроме того, между входным диффузором и конфузорным кольцевым каналом установлен сепарирующий элемент в виде жалюзийного пакета. 2. A device for cleaning steam or gas from foreign inclusions, including a pipeline and accumulator of foreign inclusions, characterized in that a normalized Venturi nozzle with confuser, cylindrical and expanding sections is installed inside the pipeline, and outside of it is a housing that forms an annular ring with the pipeline and Venturi nozzle the separation chamber, while the front section of the separation chamber is in communication with the pipeline annular inlet diffuser formed by the inner surface of the pipeline and the outer surface of the embarrassment Foot portion venturi nozzle, and the average separation chamber convergent portion communicates with an annular channel inlet portion of the nozzle divergent venturi, moreover, between the inlet diffuser and convergent annular channel is set a separating member in the form louver package.
RU2007114988/15A 2007-04-13 2007-04-13 Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions) RU2342973C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114988/15A RU2342973C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114988/15A RU2342973C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007114988A RU2007114988A (en) 2008-10-27
RU2342973C1 true RU2342973C1 (en) 2009-01-10

Family

ID=40374112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007114988/15A RU2342973C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342973C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446860C2 (en) * 2010-05-31 2012-04-10 Виктор Николаевич Кокин Device for cleaning steam or gas from foreign impurities
RU2506112C2 (en) * 2012-05-03 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Device for cleaning steam or gas from foreign impurities

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446860C2 (en) * 2010-05-31 2012-04-10 Виктор Николаевич Кокин Device for cleaning steam or gas from foreign impurities
RU2506112C2 (en) * 2012-05-03 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Device for cleaning steam or gas from foreign impurities

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007114988A (en) 2008-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5314529A (en) Entrained droplet separator
US8500836B2 (en) Centrifugal separator for separating liquid particles from a gas flow
AU2009330799B2 (en) Method of removing carbon dioxide from a fluid stream and fluid separation assembly
US3641745A (en) Gas liquid separator
US6280502B1 (en) Removing solids from a fluid
US8353411B2 (en) Hydrocyclone
US7357825B2 (en) Cyclonic fluid separator with vortex generator in inlet section
CZ20012372A3 (en) Nozzle for supersonic gas flow, inertial separator and method of separating supersonic component
US7470300B2 (en) Duct wall water extractor
CN110835565A (en) Natural gas-liquid separation device
CN105689161A (en) Rectification-type supersonic cyclone separator
RU2342973C1 (en) Plant for steam or gas cleaning from foreign inclusions (versions)
RU2631876C1 (en) Device for dehumidification of compressed gas
RU2320395C2 (en) High-efficiency liquid-and-gas separator
JPS6330055B2 (en)
WO2002100515A3 (en) A system for separating an entrained immiscible liquid component from a wet gas stream
WO2023223018A1 (en) Separator
RU2538992C1 (en) Device for separation of multicomponent medium and nozzle channel for it
US20210069731A1 (en) Multiphase fluid dispenser
US2732033A (en) Separator
JP2930451B2 (en) Steam-water separator
RU2477646C1 (en) Centrifugal separator
RU2232617C1 (en) Tubular device for preliminary separation
KR102385108B1 (en) An active uniflow separator for multi-phase matters
RU2088307C1 (en) Separator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150414