Пленочный сепаратор

Предложен пленочный сепаратор, предназначенный преимущественно для отделения жидкой фазы от газовой в двухфазном потоке, содержащий внутреннюю обечайку, установленную над боковым ответвлением тройника осесимметрично или с эксцентриситетом относительно оси прохода тройника, наружный диаметр которой равен от 0,7 до 0,95 диаметра прохода тройника, и с переходным диффузором на выходном торце обечайки, во входном сечении бокового ответвления тройника установлено влагоулавливающее устройство в виде обечайки диаметром 1,15-1,5 диаметра бокового ответвления, установленной с эксцентриситетом вокруг трубопровода отбора пара с заглушенным нижним торцом и верхним торцом, открытым в зазор между внутренней обечайкой пленочного сепаратора и внутренней поверхностью прохода тройника, при этом торец трубопровода отбора выполнен плоским или незамкнуто охватывающим обечайку в зависимости от соотношения диаметров прохода тройника и бокового ответвления, устанавливается выше нижней образующей трубопровода прохода на величину 0,3-0,7 зазора между нижними образующими внутренней обечайки и трубопровода прохода, кроме того после опускного поворота трубопровода входной торец внутренней обечайки установлен на расстоянии 1,5-2 диаметра трубопровода от его поворота, ось внутренней обечайки смещена вверх относительно оси трубопровода на 3-7% от диаметра трубопровода, 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к устройствам разделения фаз газожидкостных потоков и дренажа жидкой фазы из устройства после сепарации, и может быть использовано в химической, энергетической, атомной и других отраслях промышленности.

По результатам промышленных исследований течения влажного пара в трубопроводах выявлено, что влага, содержащаяся в паре, сосредоточена в виде пленки и крупных капель в пристенном, достаточно узком слое. На принципе захвата и удаления влаги из пристенного слоя устроены существующие ныне пленочные сепараторы. Как правило, пленочный сепаратор представляет собой обечайку, вставленную внутрь трубопровода. Зазор между обечайкой и трубопроводом заглушен с тыльной стороны и открыт навстречу потоку. Во избежание повышения давления в зазоре из-за полного торможения потока, вследствие чего эффективность удаления влаги резко падает, организуется вентиляция зазора за счет сдувки части пара в область пониженного давления или ее рециркуляция за счет эжектирующего эффекта основного потока.

Известен пленочный сепаратор (Авторское свид. СССР 1040271, Бюл. 33, 1983), в котором окончательное разделение паровой и жидкой фазы происходит в сепарационной камере, далеко выходящей за диаметр трубопровода, вентиляция сепарационной камеры осуществляется за счет специального устройства, организующего эжектирование пара из камеры в основной поток.

Недостатками известного пленочного сепаратора являются большие габариты за счет увеличенной сепарационной камеры, недостаточная величина рециркуляции за счет эжекции пара, в результате эффективность сепарации в таком пленочном сепараторе не превышает 30-38%.

Известен также пленочный сепаратор конструкции НПО ЦКТИ (Быков Г.С., Бакаев А.И., Порохин С.И., Дежин И.А., и др.. Экспериментальное исследование влагоулавливающих утройств в трубопроводах влажного пара, Л, Труды ЦКТИ, вып.240, с.35-40, 1988.), установленный на ресивере пара после цилиндра высокого давления (ЦВД) турбины Игналинской АЭС к сепаратору-пароперегревателю (СПП). Из того же ресивера через боковое ответвление тройника производится отбор греющего пара на подогреватель низкого давления (ПНД). В пленочном сепараторе, установленном на тройнике над отбором пара на ПНД, эффективной вентиляцией зазора служит отбор пара на ПНД. В результате эффективность сепарации пара к СПП достигает 60-70%.

Недостатком известного пленочного сепаратора на отборе пара является неудаление влаги из пара, а перераспределение ее между 2-мя теплообменными аппаратами. В результате, защищая СПП от воздействия воды в паре, ПНД нагружается увеличенным количеством воды.

Цель полезной модели - повышение эффективности сепарации путем удаления максимального количества жидкости из двухфазного потока в трубопроводах, подводящих двухфазный поток к теплообменному и/или технологическому оборудованию.

Поставленная цель достигается тем, что в пленочном сепараторе, предназначенном преимущественно для отделения жидкой фазы от газовой в двухфазном потоке, содержащем тройник, включающий трубопровод прохода и трубопровод отбора, и внутреннюю обечайку, установленную над трубопроводом отбора осесимметрично или с эксцентриситетом относительно оси трубопровода прохода, наружный диаметр которой от входного торца до выходного торца равен от 0,7 до 0,95 диаметра трубопровода прохода, содержащую диффузорный переход, соединяющий внутреннюю обечайку на выходном торце с трубопроводом прохода, трубопровод отбора содержит влагоулавливающее устройство в виде обечайки диаметром 1,15-1,5 диаметра трубопровода отбора, установленной с эксцентриситетом вокруг трубопровода отбора с заглушенным нижним торцом и верхним торцом, открытым в зазор между внутренней обечайкой и трубопроводом прохода, кроме того торец трубопровода отбора выступает в зазор между внутренней обечайкой и трубопроводом прохода на величину 0,3-0,7 зазора, кроме того трубопровод прохода содержит опускной поворот, входной торец внутренней обечайки установлен на расстоянии 1,5-2 диаметра трубопровода прохода от опускного поворота, а ось внутренней обечайки смещена вверх относительно оси трубопровода прохода на 3-7% его диаметра, кроме того торец трубопровода отбора выполнен плоским, кроме того торец трубопровода отбора выполнен незамкнуто охватывающим внутреннюю обечайку.

Техническим результатом полезной модели является удаление максимального количества жидкости из двухфазного потока в трубопроводах, подводящих двухфазный поток к теплообменному и/или технологическому оборудованию.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема пленочного сепаратора; на фиг.2 показан вариант исполнения торца трубопровода отбора для случая сопоставимых значений диаметров трубопровода прохода и трубопровода отбора через боковое ответвление; на фиг.3 показан вариант конструкции пленочного сепаратора после опускного поворота проходного трубопровода.

Полезная модель осуществляется следующим образом.

Пленочный сепаратор на отборе пара (Фиг.1) содержит внутреннюю обечайку 1, установленную в тройнике 2 вдоль трубопровода прохода 3 над трубопроводом отбора 4 пара на другой аппарат. Выходной торец 5 внутренней обечайки 1 через диффузорный переход 6, установленный для снижения сопротивления пленочного сепаратора, соединяется со стенками трубопровода прохода 3. Входной торец 7 трубопровода отбора 4 установлен выше образующей 8 трубопровода прохода 3, выступая в зазор между образующими трубопровода прохода 3 и внутренней обечайки 1. Вокруг трубопровода отбора 4 с эксцентриситетом установлена обечайка 9 влагоулавливающего устройства (ВУУ). Зазор между обечайкой 9 ВУУ и трубопроводом отбора 4 в верхней части сообщается с зазором между внутренней обечайкой 1 и трубопроводом прохода 3, в нижней части заглушен. Ось обечайки 9 ВУУ смещена навстречу потоку от оси трубопровода отбора 4.

В случае близости или равенстве диаметров трубопровода прохода 3 и трубопровода отбора 4 (Фиг.2) торец 7 трубопровода отбора 4 профилируется таким образом, чтобы величина зазора между торцом 7 трубопровода отбора 4 и внутренней обечайкой 1 оставалась постоянной.

Наиболее эффективно пленочный сепаратор работает при установке его после опускного поворота 10 трубопровода прохода 3 (Фиг.З), при этом входной торец 11 внутренней обечайки 1 устанавливается на расстоянии 1,5-2 диаметров трубопровода прохода 3 от опускного поворота 10, а ось внутренней обечайки 1 смещена вверх относительно оси трубопровода прохода 3 на 3-7% от диаметра трубопровода прохода 3.

Таким образом в предложенной конструкции достигается высокая эффективность сепарации за счет удаления максимального количества жидкости из двухфазного потока в трубопроводах, подводящих двухфазный поток к теплообменному и/или технологическому оборудованию.

1. Пленочный сепаратор, предназначенный преимущественно для отделения жидкой фазы от газовой в двухфазном потоке, содержащий тройник, включающий трубопровод прохода и трубопровод отбора, и внутреннюю обечайку, установленную над трубопроводом отбора осесимметрично или с эксцентриситетом относительно оси трубопровода прохода, наружный диаметр которой от входного торца до выходного торца равен от 0,7 до 0,95 диаметра трубопровода прохода, содержащую диффузорный переход, соединяющий внутреннюю обечайку на выходном торце с трубопроводом прохода, отличающийся тем, что трубопровод отбора содержит влагоулавливающее устройство, включающее обечайку диаметром 1,15-1,5 диаметра трубопровода отбора, установленную с эксцентриситетом вокруг трубопровода отбора с заглушенным нижним торцом и верхним торцом, открытым в зазор между внутренней обечайкой и трубопроводом прохода.

2. Пленочный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что торец трубопровода отбора выступает в зазор между внутренней обечайкой и трубопроводом прохода на величину 0,3-0,7 зазора.

3. Пленочный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что трубопровод содержит опускной поворот, входной торец внутренней обечайки установлен на расстоянии 1,5-2 диаметра трубопровода прохода от опускного поворота, а ось внутренней обечайки смещена вверх относительно оси трубопровода прохода на 3-7% от его диаметра.

4. Пленочный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что торец трубопровода отбора выполнен плоским.

5. Пленочный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что торец трубопровода отбора выполнен незамкнуто охватывающим обечайку.