Многоступенчатый уловитель
Полезная модель относится к теплоэнергетике, предназначена для улавливания металлического шлама и окалины в паропроводах котла и может найти применение в других отраслях промышленности, где требуется очистка рабочей среды от твердых частиц и влаги. Многоступенчатый уловитель, содержащий основной трубопровод рабочей среды с коленом и присоединенный к нему патрубок отбора примесей с накопителем и козырьком над ним, при этом основной трубопровод после колена выполнен с дополнительным поворотом в вертикальной плоскости и с тупиковым участком в горизонтальном направлении, а заборное устройство приема примесей выполнено в виде напорного шунта, подключенного к патрубку отбора примесей после колена и к внешней стенке трубопровода за дополнительным поворотом, который также снабжен накопителем примесей.
Изобретение относится к области очистки пара или газа от твердых частиц или влаги и может быть использовано, например, для улавливания металлического шлама или окалины в паропроводах котла и пыли в пылепроводах и газопроводах.
Может найти применение в других отраслях народного хозяйства, например, в нефтяной и химической промышленности.
Известен уловитель, состоящий из трубопровода, присоединенного к нему патрубка отбора включений с козырьком и отбойника, расположенного на противоположной от козырька стенке трубопровода. Для повышения эффективности очистки устанавливают несколько патрубков с козырьками и отбойниками (а.с. СССР 
1400647, кл.В01Д 45/08, 1986) [1].
Недостатками такого устройства является недостаточная эффективность при удалении мелкодисперсного металлического шлама, т.к. преимущественно предназначено для удаления влаги, и сниженный эффект сепарации при повышенных скоростях потока среды.
В качестве прототипа, близкого к предложенному решению принято устройство [2], в котором предложено колено, включенное в основной трубопровод, к которому подключен патрубок отбора с козырьком над ним и отбойник, расположенный на противоположной от козырька стенке. Внутри патрубка отбора выполнен обратный козырек, за которым снаружи патрубка установлен охватывающий его магнит и к патрубку отбора присоединена циркуляционная труба, связывающая его с трубопроводом.
Недостаток прототипа - недостаточное качество сепарации при одноступенчатом улавливании, захват и унос неуловленных частиц после колена из-за нахождения их в спектре потока на внутренней стенке трубопровода или в центре потока.
Задача полезной модели - повышение эффективности устройства при работе оборудования с увеличенными скоростями среды и повышение качества сепарации путем организации многоступенчатого улавливания.
Сущность работы полезной модели
Предметом полезной модели является многоступенчатое устройство, преимущественно для улавливания металлических включений в паре и газе, содержащее основной трубопровод с коленом и напорным шунтом, подключенным к накопителю отложений, при этом трубопровод рабочей среды после колена снабжен дополнительным поворотом в вертикальной плоскости (выполняющим 2-ую ступень сепарации) на расстоянии не менее 5-6 калибров от колена и обеспечивающий переход с горизонтального на подъемное движение среды.
Выбор расстояния между коленом и дополнительным поворотом обусловлен формированием профиля скоростей среды после изменения направления движения.
Полезная модель имеет другое развитие, состоящее в том, что дополнительный поворот снабжен накопителем, выполненным в нижней части горизонтального участка основного трубопровода.
Полезная модель имеет другое развитие, состоящее в том, что подсоединение напорного шунта к трубопроводу после поворота осуществляется в зону нестабильного течения потока, а именно, на расстоянии не более 2,0-2,5 калибра от оси горизонтального трубопровода.
Полезная модель имеет другое развитие, состоящее в том, что горизонтальный трубопровод после дополнительного поворота заканчивается тупиковым участком протяженностью не менее 3 калибров, торец которого соединен с накопителем дополнительного поворота. Тупиковый участок выполняет 3ю ступень сепарации.
Это позволяет повысить качество очистки среды за счет увеличения ступеней сепарации посторонних включений в т.ч. металлического шлама и влаги, учитывая эффект поворота потока и инерционного осаждения.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 изображен многоступенчатый уловитель, с помощью которого осуществляется осаждение посторонних примесей в потоке пара или газа.
Устройство содержит:
1. Основной трубопровод рабочей среды
2. Колено
3. Заборное устройство
4. Напорный шунт
5. Накопитель шлама после колена
6. Отбойные козырьки
7. Рециркуляция торцевых участков
8. Дополнительный поворот
9. Накопитель дополнительного поворота
10. Тупиковый участок
Устройство работает следующим образом:
При повороте трубопровода 1 в колене 2 центробежная сила отбрасывает твердые включения, в т.ч. металлические на внешнюю стенку, вдоль которой через заборное устройство 3 они попадают в напорный шунт 4. Отсепарированные после колена металлические частицы попадают в накопитель шлама 5.
Улавливание улучшается за счет отбойных козырьков 6, которые задерживают посторонние включения, следующие вдоль внешней стенки. Попавшие в напорный шунт включения удаляются с помощью накопителя шлама 5 и рециркуляции 7. Далее по ходу движения после дополнительно встроенного поворота 8 поток вновь отклоняется на внешнюю стенку трубопровода где происходит дальнейшее выпадение твердых частиц во второй накопитель 9, а проскочившие по инерции включения оседают в тупиковом участке 10, из торца которого по рециркуляции 7 удаляются в накопитель 9.
Т.о. осуществляется многоступенчатое механическое улавливание, первая ступень которого представлена коленом 2 трубопровода 1, вторая ступень - дополнительным поворотом 8 в вертикальной плоскости и третья ступень - тупиковым участком 10. Здесь первая ступень очистки работает через напорный шунт под располагаемым перепадом давления, равным динамическому напору потока. Это повышает эффективность сепарации при повышенных скоростях потока в трубопроводах, чего нельзя было добиться ранее предложенными устройствами по [3, 4, 5].
Промышленная применимость
Полезная модель может быть реализована как на базе серийно выпускаемого энергооборудования (котлов, трубопроводов) с устройствами для улавливания посторонних примесей, так и на работающих «стареющих» энергообъектах с проблемами коррозионного и эрозионного износа.
Источники информации
1. А.с. 1400647 СССР. Б.И. 21, 1988
2. Патент 2213607. Российская Федерация. Устройство для очистки газа или пара от инородных включений / Азнабаев А.А., Вайнштейн П.Л., Орлик В.Г. - Бюл., 2003.
3. А.с. 1612167 СССР. Отсечной клапан турбины / В.А.Хаимов, М.В.Букурадзе, В.И.Каменев, Ю.А.Воропаев. - Б.И. 45, 1990.
4. Brandon R.E. Turbine start particulate separator. Patent USA 5111633, 1992.)
5. Электрические станции. - 2004, - 4, стр.14-20. Эрозионный износ твердыми частицами проточной части ЦСД - 1 турбин Т-250/300-240.
1. Многоступенчатый уловитель твердых частиц и влаги в паре и газе, включающий основной трубопровод рабочей среды с коленом, присоединенный к трубопроводу патрубок отбора примесей с козырьком над ним и накопителем, соединенным с патрубком отбора, отличающийся тем, что основной трубопровод после колена выполнен с дополнительным поворотом в вертикальной плоскости на расстоянии не менее 5-6 калибров, а заборное устройство приема примесей после колена выполнено в виде напорного шунта, одним концом подключенного к патрубку отбора примесей после колена, а другим концом к внешней стенке трубопровода дополнительного поворота, а горизонтальный участок основного трубопровода после поворота выполнен с тупиковым участком.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный поворот снабжен накопителем, выполненным в нижней части трубопровода.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подсоединение напорного шунта к внешней стенке трубопровода после поворота осуществлено на расстоянии не более 2,0-2,5 калибров от оси горизонтального участка трубопровода.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что протяженность тупикового участка основного горизонтального трубопровода составляет не менее 3 калибров.
