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" PERFECTIONNEMENTS A DES SEPARATEURS DE MATIERES EN Sus
PENSION DANS DES GAZ " . -
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La présente invention est relative à des séparateurs pour éliminer des matériaux plus lourds qu'un gaz portés dans un courant d'air ou d'un autre gaz dans des tours de refroidissement d'eau, dans des colonnes d'extinction de coke et dans des installations analogues.
Il est bien connu que des gouttelettes de liquide et des particules de poussières peuvent être éliminées d'un courant de gaz en dirigeant le courant de gaz sur une sur- face de déviation ou de-flexion en sorte que les matériaux plus lourds,en frappant la surface, subissent une chute de leur quantité de mouvement telle qu'ils cessent d'être entraînés par le courant gazeux. Dans l'appareil ordinaire de ce genre, les surfaces dflectrices sont telles qu'elles provoquent la formation de courants tourbillonnaires dans le courant de gaz, ceci augmentant la chute de pression dans la grille et réduisant l'efficacité de l'installation dans son ensemble.
L'objet principal de la présente invention est de procurer un séparateur qui évite ces désavantages.
Suivant la présente invention, un séparateur pour éliminer d'un courant d'air ou d'autre gaz des matériaux entraînés par lui et plus lourds que ce gaz, comprend une multiplicité de plaques parallèles à configuration ondulée disposées dans le trajet du courant gazeux pour diviser ce trajet en un certain nombre de passages parallèles les bords des plaques qui sont parallèles aux formations d'ondes et qui forment les entrées des passages ,étant, de façon générale, perpendiculaires à la direction générale du
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courant gazeux, les plaques ayant chacune un certain nom- bre de surfaces déflectrices de gaz disposées pour dévier les gaz dans les passages de façon suffisante pour lancer des matériaux plus lourds vers le coté des plaques où elles colleront mais sans créer sensiblement de tourbillon dans le courant de gaz.
Dans une construction préférée, le séparateur est cons- truit pour être utilisé dans une tour de refroidissement d'eau et comprend une multiplicité de plaques à conforma- tion ondulée ayant deux sur.faces inclinées par rapport au plan médian des feuilles, les bords longitudinaux des plaques formant les entrées et les sorties des passages du séparateur étant parallèles à ce plan.
D'un autre point de vue, l'invention comprend aussi uhe tour de refroidissement comprenant des séparateurs de dispersion ou éliminateur de matières en suspension suivant l'invention, avec les surfaces déflectrices des plaques s'étendant horizontalement pour former des passages à gaz par lesquels s'élèvent verticalement les gaz contenant des gouttelettes d'eau, qui montent.
Lorsque le gaz portant les gouttelettes passe à travers le séparateur de dispersion ou éliminateur suivant l'inven- tion, il est guidé à travers un trajet sinueux par la formation ondulée des feuilles ou plaques, et les gouttes sont soumises à une action centrifuge et chassées de la suspension dans le courant gazeux sur les faces ondulées des plaques. Sur les plaques ondulées, les gouttelettes de liquide forment un film de liquide et elles s'en écoulent par exemple en retombant sur les garnissages de la tour de refroidissement.
Le séparateur disposé dans l'appareil dans lequel
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il est incorporé de façon à ce que les bords d'entrée et de sortie des plaques ondulées soient sensiblement paral- lèles à la direction d'écoulement du gaz, en association avec les sinuosités des passages formés par les plaques ondulées, permet au gaz de s'écouler à travers le séparateur de dispersion sans pertes d'énergie excessives.
A un autre point de vue, l'invention comprend une installation d'extinction de coke, ayant dne cheminée en-des sous de laquelle doit être éteint du coke incandescent, provenant par exemple d'une cornue à coke et au-dessus de laquelle est dispersé un courant d'eau de refroidisse- ment, la cheminée comprenant des séparateurs'construits suivant l'invention, disposés suivant un angle avec la verticale vers la partie inférieure de la cheminée avec des moyens pour dévier les gaz ascendants provenant du coke en cours d'extinction, à travers les séparateurs, et des moyens vers les extrémités supérieures des séparateurs, d'où de l'eau de lavage est dirigée vers le bas sous forme d'un film passant sur les surfaces du séparateur pour en- lever les matériaux lourds extraits des gaz ascendants.
Les feuilles ondulées peuvent être formées d'asbeste ciment oude tout autre matériau convenable qui ne sera pas attaqué par les gaz ou par les matériaux plus lourds, par exemple des gouttes de liquide ou des matières grenues qui y sont contenues, et elles peuvent être espacées l'une de l'autre en utilisant des boulons et des pièces dus tanceuses ou d'écartement séparées ou par l'emploi de pièces distanceuses ou de séparation fixées aux feuilles, ou en étant maintenues dans des évidements formés dans des poutres de support, ou apr tout/autre moyen convenable.
Pour mieux faire comprendre l'invention, une forme de
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réalisation de celle-ci sera décrite à présent à titre d'exemple seulement, en se reportant aux dessins annexés dans lesquels :
Figure 1 est une élévation, partie en coupe , d'un séparateur suivant l'invention montrant schématiquement une manière de le monter.
Figure 2 est une élévation schématique dont la moitié de droite est en coupe d'une tour de refroidissement d'eau à forme hyperbolique comprenant, avec une autre manière de le monter , un séparateur de dispersion tel que montré à la figure 1 et
Figure 3est une vue semblable à la figure 2 d'une installation d'extinction de coke comprenant des sépara- teurs tels qu'illustrés à la figure 1.
Sur les dessins, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes parties ou des parties semblables.
En se reportant à la figure 1, le séparateur comprend une multiplicité de plaques 10, sensiblement parallèles l'une à l'autre à la fois en plan et en élévation et d'une configuration sinueuse sur toute leur longueur; les plaques sont écartées l'une de l'autre par des dispositifs d'es- pacement 11 et sont assemblées de façon fixe par un boulon de fixation 12 passant à travers les plaques et les dispositifs d'écartement et fixé. à des éléments fixes 14 qui font partie du bâti de construction ou d'autres élé- ments structurels de l'installation où l'on utilise le séparateur, et où les plaques définissent des passages 13 par lesquels le gaz s'écoulera.
Le séparateur doit être disposé dans l'installation dans un gaz qui s'écoule dans la direction de la flèche qui est généralement transversale et de préférence perpendi- culaire au plan médian des plaques. Les bords longitudi-
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naux opposés 15,16 des plaques 10 sont parallèles à la formation ondulée en créant la configuration sinueuse depuis l'entrée et les sorties pour les passages entre les plaques.
Les plaques ont chacune un certain nombre de surfaces de déflection disposées suivant un angle avec le courant gazeux pour dévier le courant de gaz qui s'écoule dans chaque passage de façon suffisante pour précipiter par action centrifuge les matériaux lourds, par exemple les gouttelettes d'eau ou les particules grenues entraînées dans le gaz, sur le côté des plaques, mais sans augmenter sensiblement la résistance à l'écoulement du gaz dans les passages par création de courants tourbillonaires dans l'écoulement du courant gazeux. A la figure 1, chaque pla- que a ses bords 15,16 parallèles au courant gazeux et une seule onde complète entre les bords présentant dans la partie inférieure une surface déflectrice des gaz au passa- ge des gaz sur l'un des côtés, et sur la partie supérieure de son autre côté, une seconde surface déflectrice des gaz.
On a trouvé que ces deux surfaces déflectrices conviennent pour pousser vers les sur.faces les matériaux plus lourds que le gaz, par exemple des gouttelettes ou des grains entraînés dans le gaz, en sorte que ces matériaux soient séparés des gaz. Toute augmentation sensible du nombre des surfaces déflectrices n'augmenterait pas la séparation des matériaux lourds mais produirait une dimi- nution de la vitesse du courant de gaz ou créerait des courants tourbillonnaires dans le courant de gaz qui réduiraient le rendement de l'installation et pourraient augmenter indésirablement la pression du gaz en amont du séparateur.
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Le nombre effectif des surfaces déflectrices dépend de leur angle avec le plan médian de la surface de plaque ondulée , de la hauteur de l'onde de crête à noeud et de la distance entre les plaques. A la figure 1 ,les surfa- ces sont approximativement à 45 par rapport au plan médian et leur profondeur , c'est-à-dire la partie droite entre les parties incurvées de crête et de noeud est égale à la distance entre les plaques,perpendiculaire à leursplansmédians
En fonctionnement, dans une installation où des gouttelettes de liquide doivent être éliminées d'un gaz qui s'élève, comme dans une tour de refroidissement d'eau par exemple, le film de liquide formé par les goutte- lettes séparées sur les plaques tombe vers le bas à partir des bords d'entrée 15 en traversant le passage 13 à l'encontre du courant gazeux.
A la figure 1, on a montré le séparateur monté dans le passage, dans lequel il réalise l'élimination des matières plus lourdes, par un boulon passant à travers les parois du passage. Un autre procédé de montage est montré à la figure 2 qui montre une tour de refroidisse- ment d'eau 17 de forme hyperbolique pourvue d'un sépara- teur pour séparer des gouttelettes de la dispersion, comme illustré à la figure 1, monté sur des poutres 19 portées par des goujons 20 qui passent à travers le garnissage 21 de la tour de refroidissement d'eau.
Comme indication des dimensions convenables pour ce séparateur de dispersion on a trouvé que les matières dispersées sont effectivement éliminées dans une tour de refroidissement d'eau qui contient un séparateur comme illustré à la fdgure 1, où les plaques 10 ont une profondeur de 5 pouces 3/4 entre
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les bords 15 et 16 et sont écartées l'une del'autre de centre à centre d'une distance de 2 1/4 pouce.
En se reportant à la figure 3, celle-ci montre une partie d'une installation d'extinction de coke, telle qu'utilisée dans les usines à gaz, où le coke incandescent provenant des cornues et des fours est conduit par des plateformes 22 à une installation d'extinction où ces plateformes sont disposées en-dessous d'une cheminée 23 et où de l'eau froide est dispersée par des pulvérisateurs 24 sur le coke à refroidir, la vapeur, le gaz et les particules grenues entraînées s'élevant à travers la cheminée qui évacue son courant gazeux de l'installation. Dans une telle installation, les grains ou particules ainsi qu'une partie de la vapeur condensée en forme de gouttes, sont séparés du gaz qui s'élève par des séparateurs 26 construits comme montré à la figure 1.
Les éléments 26 sont disposés verticalement ou sont inclinés par rapport à la verticale et une plaque déflec- trice 27 est prévue pour diriger le gaz qui s'élève avec ses matières plus lourdes entraînées à travers les sépa- rateurs. Les séparateurs fonctionnent comme décrit en se référant à la figure 1 et si la matière plus lourde que les gaz comprend un liquide, celui-ci s'écoulera longitu- dinalement le long des plaques 10 en lavant les matières grenues qui s'y sont déposées et en les emmenant par les con- duits de rejet 28. Les particules grenues qui frappent les plaques 10 seront en contact avec le liquide qui s'y trouve et en raison de la tension superficielle du liquide, seront entraînées par celui-ci.
Si les plaques sont sèches ou insuffisamment mouillées, du liquide de lavage peut être amené par des tuyaux 29 et des rampes de dispersion 30 aux extrémités supérieures des séparateurs, le liquide
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s'écoulant le long des plaques et en lavant les grains pour les emmener au point de décharge.
Dans l'installation d'extinction de coke de la figure 3, on verra que les gaz qui s'élèvent passent à travers les séparateurs, à angle droit on à peu. près à angle droit avec les bords longitudinaux des plaques 10, en sorte que les gaz rencontrent les plaques déflectrices à angle droit ou sensiblement à angle droit avec les axes longi- tudinaux des séparateurs, en obtenant ainsi le choc maximum sur c es surfaces.
A l'aide d'un éliminateur suivant l'invention, des matières lourdes en forme de gouttes ou endorme de parti- cules entraînées dans un courant de gaz sont extraites du gaz sans aucune diminution importante de la vitesse du courant de gaz ou sans .formation de tourbillons dans celui-ci.
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"IMPROVEMENTS TO MATERIAL SEPARATORS IN Sus
PENSION IN GAS ". -
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The present invention relates to separators for removing materials heavier than a gas carried in a stream of air or other gas in water cooling towers, in coke extinguishing columns and in similar installations.
It is well known that liquid droplets and dust particles can be removed from a gas stream by directing the gas stream over a deflecting or bending surface so that heavier materials are knocked out. surface, undergo a drop in their momentum such that they cease to be entrained by the gas stream. In an ordinary apparatus of this kind, the deflecting surfaces are such as to cause the formation of eddies in the gas stream, this increasing the pressure drop in the grate and reducing the efficiency of the installation as a whole. .
The main object of the present invention is to provide a separator which avoids these disadvantages.
According to the present invention, a separator for removing from a stream of air or other gas materials entrained by it and heavier than that gas, comprises a multiplicity of parallel plates of corrugated configuration arranged in the path of the gas stream to divide this path into a number of parallel passages the edges of the plates which are parallel to the waveforms and which form the entrances to the passages, being generally perpendicular to the general direction of the
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gas stream, the plates each having a number of gas deflecting surfaces arranged to deflect gases through the passages sufficient to launch heavier materials to the side of the plates where they will stick but without creating noticeably vortex in the gas stream.
In a preferred construction the separator is constructed for use in a water cooling tower and comprises a multiplicity of corrugated shaped plates having two surfaces inclined with respect to the median plane of the sheets, the longitudinal edges. plates forming the inlets and outlets of the passages of the separator being parallel to this plane.
From another point of view, the invention also comprises a cooling tower comprising dispersion separators or eliminator of suspended matter according to the invention, with the deflecting surfaces of the plates extending horizontally to form gas passages through which rise vertically the gases containing water droplets, which rise.
When the gas carrying the droplets passes through the dispersing separator or eliminator according to the invention, it is guided through a meandering path by the corrugated formation of the sheets or plates, and the drops are subjected to centrifugal action and expelled. of the suspension in the gas stream on the corrugated faces of the plates. On the corrugated plates, the liquid droplets form a film of liquid and they flow from it, for example, falling on the linings of the cooling tower.
The separator placed in the device in which
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it is incorporated so that the inlet and outlet edges of the corrugated plates are substantially parallel to the direction of gas flow, in association with the sinuosities of the passages formed by the corrugated plates, allows the gas to flow. flow through the dispersion separator without excessive energy loss.
From another point of view, the invention comprises a coke extinguishing installation, having a chimney underneath which incandescent coke must be extinguished, coming for example from a coke retort and above which a stream of cooling water is dispersed, the chimney comprising separators' constructed according to the invention, arranged at an angle with the vertical towards the lower part of the chimney with means for diverting the ascending gases from the coke into during quenching, through the separators, and means to the upper ends of the separators, from which wash water is directed downwardly as a film passing over the surfaces of the separator to remove heavy materials extracted from ascending gases.
The corrugated sheets can be formed of asbestos cement or any other suitable material which will not be attacked by gases or heavier materials, for example drops of liquid or grainy material contained therein, and they can be spaced from each other by using bolts and separate bolts or spacers or by the use of spacers or separators attached to the sheets, or by being held in recesses formed in support beams, or after any / other suitable means.
To better understand the invention, a form of
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embodiment thereof will now be described by way of example only, with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is an elevation, partly in section, of a separator according to the invention schematically showing one way of mounting it.
Figure 2 is a schematic elevation, the right half of which is in section of a hyperbolic water cooling tower comprising, with another way of mounting it, a dispersion separator as shown in Figure 1 and
Figure 3 is a view similar to Figure 2 of a coke extinguishing plant comprising separators as shown in Figure 1.
In the drawings, the same references have been used to designate the same or similar parts.
Referring to Figure 1, the separator comprises a multiplicity of plates 10, substantially parallel to each other both in plan and in elevation and of a sinuous configuration along their entire length; the plates are spaced apart by spacers 11 and are fixedly assembled by a fixing bolt 12 passing through the plates and spacers and secured. to fixed elements 14 which form part of the construction frame or other structural elements of the installation where the separator is used, and where the plates define passages 13 through which the gas will flow.
The separator must be placed in the installation in a gas which flows in the direction of the arrow which is generally transverse and preferably perpendicular to the median plane of the plates. The longitudi-
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The opposing ends 15,16 of the plates 10 are parallel to the corrugated formation creating the sinuous configuration from the inlet and the outlets for the passages between the plates.
The plates each have a number of deflecting surfaces arranged at an angle with the gas stream to deflect the gas stream which flows through each passage sufficiently to centrifugally precipitate heavy materials, for example droplets of gas. water or coarse particles entrained in the gas, on the side of the plates, but without substantially increasing the resistance to gas flow in the passages by creating vortex currents in the flow of the gas stream. In FIG. 1, each plate has its edges 15,16 parallel to the gas stream and a single full wave between the edges having in the lower part a deflecting surface for the gases to the passage of the gases on one of the sides, and on the upper part of its other side, a second gas deflecting surface.
It has been found that these two deflecting surfaces are suitable for pushing materials heavier than gas, for example droplets or grains entrained in the gas, towards the surfaces, so that these materials are separated from the gases. Any substantial increase in the number of deflecting surfaces would not increase the separation of heavy materials but would produce a decrease in gas flow velocity or create eddies in the gas flow which would reduce plant efficiency and could undesirably increase the gas pressure upstream of the separator.
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The actual number of deflecting surfaces depends on their angle with the midplane of the corrugated plate surface, the height of the peak-to-node wave, and the distance between the plates. In Figure 1, the surfaces are approximately 45 from the midplane and their depth, i.e. the straight part between the curved ridge and node parts is equal to the distance between the plates, perpendicular to their median planes
In operation, in an installation where droplets of liquid have to be removed from a rising gas, as in a water cooling tower for example, the film of liquid formed by the droplets separated on the plates falls off. down from the inlet edges 15 through passage 13 against the gas stream.
In Figure 1, we have shown the separator mounted in the passage, in which it performs the removal of heavier materials, by a bolt passing through the walls of the passage. Another mounting method is shown in Figure 2 which shows a hyperbolic shaped water cooling tower 17 provided with a separator for separating droplets from the dispersion as shown in Figure 1 mounted on beams 19 carried by studs 20 which pass through the lining 21 of the water cooling tower.
As an indication of suitable dimensions for this dispersion separator it has been found that the dispersed materials are effectively removed in a water cooling tower which contains a separator as shown in Figure 1, where the plates 10 are 5 inches deep. / 4 between
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edges 15 and 16 and are center to center apart a distance of 2 1/4 inches.
Referring to Figure 3, this shows part of a coke extinguishing plant, as used in gas works, where the glowing coke from retorts and furnaces is conducted through platforms 22 to an extinguishing installation where these platforms are placed below a chimney 23 and where cold water is dispersed by sprayers 24 on the coke to be cooled, the vapor, the gas and the coarse particles entrained s' rising through the chimney which discharges its gas stream from the installation. In such an installation, the grains or particles as well as part of the condensed vapor in the form of drops, are separated from the gas which rises by separators 26 constructed as shown in FIG. 1.
The elements 26 are arranged vertically or are inclined with respect to the vertical and a deflector plate 27 is provided to direct the gas which rises with its heavier materials entrained through the separators. The separators operate as described with reference to Figure 1 and if the material heavier than the gases comprises a liquid, this will flow longitudinally along the plates 10 washing out the gray matter which has settled thereon. and by leading them through the discharge conduits 28. The coarse particles which strike the plates 10 will be in contact with the liquid therein and due to the surface tension of the liquid will be entrained by it.
If the plates are dry or insufficiently wetted, washing liquid can be supplied through pipes 29 and dispersion ramps 30 to the upper ends of the separators, the liquid
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flowing down the plates and washing the grains to take them to the point of discharge.
In the coke extinguishing installation of FIG. 3, it will be seen that the gases which rise pass through the separators, at right angles or by little. near at right angles to the longitudinal edges of the plates 10, so that the gases meet the deflector plates at right angles or substantially at right angles to the longitudinal axes of the separators, thereby obtaining the maximum impact on these surfaces.
With the aid of an eliminator according to the invention, heavy drop-shaped or sedimented particles entrained in a gas stream are removed from the gas without any significant decrease in the speed of the gas stream or without. formation of vortices in it.
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