RU2275228C1

RU2275228C1 - Separator

Info

Publication number: RU2275228C1
Application number: RU2004129902/15A
Authority: RU
Inventors: Владимир Семёнович Кострюков (RU); Владимир Семёнович Кострюков; Галина Григорьевна Терновенко (RU); Галина Григорьевна Терновенко
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

FIELD: separation.

SUBSTANCE: separator comprises pressure-tight vessel defined by the shell, lid, and bottom, branch pipes for discharging moisture and dried mixture mounted in the bottom and the lid of the pressure-tight vessel, respectively, branch pipe for supplying steam-gas mixture, and deflecting baffle. The deflecting baffle is L-shaped, and its vertical wall separates the pressure-tight vessel into the inlet and outlet chambers which are interconnected. The horizontal shelf of the deflecting baffle arranged above the branch pipe for supplying the mixture is provided with openings for flowing dangerously explosive fractions of the steam-gas mixture.

EFFECT: enhanced reliability and safety.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для отделения капельной жидкости из газожидкостного потока и предназначено для установки в системе очистки газов на АЭС, а также может быть использовано во всех отраслях, связанных с очисткой газов от капельной жидкости.The invention relates to a device for separating droplet liquid from a gas-liquid stream and is intended for installation in a gas purification system at nuclear power plants, and can also be used in all industries related to the purification of gases from droplet liquid.

Известно устройство для очистки газов от капельной жидкости (пат. FR №2332424, публ. 1980 г.), содержащее корпус и тела осаждения капельной жидкости в виде ступенчатых перегородок. В известном устройстве газожидкостный поток, поступающий в устройство, несколько раз меняет свое направление посредством перегородок, турбулизируется, соприкасается с перегородками, на которых происходит осаждение капель. Конденсированные капли жидкости через слив поступают в систему их отвода. Недостатком известного устройства является нерациональное расположение верхних перегородок, проявляющееся в стекании осевших на перегородках капель жидкости в поток газа и в захватывании последним капель жидкости.A device for cleaning gases from droplet liquid (US Pat. FR No. 2332424, publ. 1980), containing a housing and a body of deposition of droplet liquid in the form of stepwise partitions. In the known device, the gas-liquid flow entering the device changes its direction several times through the partitions, is turbulized, and is in contact with the partitions on which the droplets are deposited. Condensed liquid droplets through the drain enter the drainage system. A disadvantage of the known device is the irrational arrangement of the upper partitions, which manifests itself in the draining of droplets of liquid settled on the partitions into the gas stream and in the capture of the last drops of liquid.

Известны устройства для очистки газов от капельной жидкости (пат. JP №53-44702, публ. 1978 г., пат. GB №2264655, публ. 1993 г.), содержащее каждое корпус, тела осаждения, размещенные рядами, и сборник капельной жидкости. Недостатком известных устройств является малая турбулизация газожидкостного потока на телах осаждения, следствием которой является неэффективное удаление капельной жидкости из потока.Known devices for cleaning gases from dropping liquid (US Pat. JP No. 53-44702, publ. 1978, Pat. GB No. 2264655, publ. 1993), containing each body, the deposition body, placed in rows, and a collection of drip liquid . A disadvantage of the known devices is the small turbulization of the gas-liquid flow on the sedimentation bodies, the result of which is the inefficient removal of dropping liquid from the stream.

Известно устройство для очистки газа (SU №1329801 А1, публ. 1987 г.), содержащее вертикальный корпус с отстойной зоной, крышку корпуса с цилиндрической перегородкой, фильтрующий патрон и сферический отбойник, установленные коаксиально корпусу, при этом сферический отбойник снабжен отверстиями для прохода частично очищенного от капельной жидкости потока. В известном устройстве предусмотрена трех ступенчатая система очистки от капельной жидкости. Первичная очистка осуществляется за счет взаимодействия очищаемого потока со сферическим отбойником. Последующая очистка осуществляется за счет взаимодействия частично очищенного потока с цилиндрической перегородкой. Окончательная очистка осуществляется фильтрующим патроном. Недостатком известного устройства является его сложность, затрудненная чистка его внутренних полостей, необходимость производить утилизацию фильтрующего патрона.A device for gas purification (SU No. 1329801 A1, publ. 1987) is known, comprising a vertical housing with a settling zone, a housing cover with a cylindrical partition, a filter cartridge and a spherical baffle mounted coaxially to the casing, while the spherical baffle is partially provided with openings purified from a droplet fluid stream. In the known device provides a three-step system for cleaning droplet liquid. Primary cleaning is carried out due to the interaction of the cleaned stream with a spherical chipper. Subsequent cleaning is carried out due to the interaction of the partially purified stream with a cylindrical partition. Final cleaning is carried out by a filter cartridge. A disadvantage of the known device is its complexity, the difficulty of cleaning its internal cavities, the need to dispose of the filter cartridge.

Также известны устройства для очистки газов от капельной жидкости (пат. JP №4-313314, публ. 1992 г., пат. US №5224976, публ. 1993 г.), содержащее каждое вертикальный цилиндрический корпус, расположенную вдоль его продольной оси трубу со спирально изогнутыми лопастями, обеспечивающими закрутку поступающего в корпус газожидкостного потока. В результате закрутки достигается турбулизация потока, способствующая выделению капельной жидкости из потока. Недостатком известного устройства является сложность его конструкции, обусловленная наличием спирально изогнутых лопастей, а также его взрывоопасность при эксплуатации в системе взрывоопасных газов, в силу образования застойных зон в месте контакта лопастей с трубой.Also known device for cleaning gases from a dropping liquid (US Pat. JP No. 4-313314, publ. 1992, US Pat. No. 5224976, publ. 1993), containing each vertical cylindrical body located along its longitudinal axis of the pipe with spirally curved blades, providing a swirl of the gas-liquid flow entering the housing. As a result of swirling, turbulization of the flow is achieved, which contributes to the release of droplet fluid from the flow. A disadvantage of the known device is the complexity of its design, due to the presence of spirally curved blades, as well as its explosiveness when operating in a system of explosive gases, due to the formation of stagnant zones at the contact of the blades with the pipe.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сепаратор (SU 1107888 А, публ. 1984 г.), содержащий вертикальную герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку. Герметичная емкость сепаратора снабжена предохранительным клапаном в виде сменной разрывной мембраны, размещенной на фланце крышки герметичной емкости соосно патрубку отвода осушенной смеси. Патрубок отвода осушенной смеси и отбойная перегородка выполнены в виде коаксиально расположенных по отношению к герметичной емкости сепаратора труб, образующих кольцевые каналы для прохода осушаемой смеси, при этом отбойная перегородка закреплена своим верхним концом в крышке герметичной емкости сепаратора. Двухфазный поток через патрубок подвода поступает в полость кольцевого канала, образованного отбойной перегородкой и внутренней поверхностью герметичной емкости сепаратора, при этом основная масса газа устремляется по пути наименьшего сопротивления по части кольцевого канала, примыкающего непосредственно к патрубку подвода. Однако часть газа остается в застойной зоне между отбойной перегородкой и герметичной емкостью сепаратора в ее верхней части. Водород, содержащийся в парогазовой смеси, является взрывоопасной фракцией парогазовой смеси. Накапливаясь в застойной зоне, водород может достичь такой концентрации, при которой в случае его взаимодействия с кислородом, всегда присутствующем в парогазовой смеси, возникает возможность возникновения микровзрывов со всеми нежелательными из этого последствиями. Наличие предохранительного клапана в известном устройстве не устраняет это нежелательное явление, поскольку клапан находится в части герметичной емкости сепаратора, не связанной с вышеуказанной застойной зоной.The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a separator (SU 1107888 A, publ. 1984), containing a vertical sealed container formed by a shell, a lid and a bottom, water drain pipes and a dried mixture, located respectively in the bottom and lid sealed containers, a pipe for supplying a gas-vapor mixture and a baffle plate. The sealed container of the separator is equipped with a safety valve in the form of a replaceable bursting disc located on the flange of the lid of the sealed container coaxially to the branch pipe for draining the dried mixture. The outlet pipe for the drained mixture and the baffle plate are made in the form of pipes coaxially arranged with respect to the sealed container of the separator, forming annular channels for the passage of the drained mixture, while the baffle plate is fixed with its upper end in the lid of the sealed container of the separator. The two-phase flow through the inlet pipe enters the cavity of the annular channel formed by the baffle plate and the inner surface of the sealed container of the separator, while the bulk of the gas rushes along the path of least resistance along the part of the annular channel adjacent directly to the inlet pipe. However, part of the gas remains in the stagnant zone between the baffle plate and the sealed container of the separator in its upper part. Hydrogen contained in the vapor-gas mixture is an explosive fraction of the vapor-gas mixture. Accumulating in the stagnant zone, hydrogen can reach a concentration at which, in the case of its interaction with oxygen, which is always present in the gas-vapor mixture, there is the possibility of microexplosions with all undesirable consequences. The presence of a safety valve in the known device does not eliminate this undesirable phenomenon, since the valve is located in a part of the sealed container of the separator, not associated with the above stagnant zone.

В основу изобретения была поставлена задача создать сепаратор, в котором бы отсутствовала застойная зона.The basis of the invention was the task of creating a separator in which there would be no stagnant zone.

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в повышении взрывобезопасности сепаратора.The technical result from the use of the claimed invention is to increase the explosion safety of the separator.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в известном сепараторе капельной влаги из парогазовой смеси, содержащем герметичную емкость, образованную обечайкой, крышкой и днищем, патрубки отвода влаги и осушенной смеси, расположенные соответственно в днище и крышке герметичной емкости, патрубок подвода парогазовой смеси и отбойную перегородку, согласно изобретению, отбойная перегородка выполнена Г-образной формы, вертикальная стенка которой разделяет герметичную емкость на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры, а в горизонтальной полке отбойной перегородки, расположенной над патрубком подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the known separator of droplet moisture from a vapor-gas mixture containing a sealed container formed by a shell, a lid and a bottom, pipes for removing moisture and a dried mixture located respectively in the bottom and cover of a sealed container, a pipe for supplying a gas-vapor mixture and the baffle plate, according to the invention, the baffle plate is L-shaped, the vertical wall of which divides the sealed container into communicating input and output th camera, and a shelf in a horizontal baffle located above the pipe supplying the gas-vapor mixture is provided with holes for the passage of potentially explosive vapor-gas mixture fractions.

Заявляемый технический эффект достигается также за счет того, что отверстия в горизонтальной полке отбойной перегородки расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки.The claimed technical effect is also achieved due to the fact that the holes in the horizontal shelf of the baffle plate are located outside the reach of the spray generated by the impact of the vapor-gas mixture with the vertical wall of the baffle plate.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является отсутствие каких-либо застойных зон в герметичной емкости сепаратора, что достигается разделением герметичной емкости на сообщающиеся между собой входную и выходную камеры вертикальной стенкой отбойной перегородки Г-образной формы и снабжением ее горизонтальной полки отверстиями для прохода взрывоопасных фракций парогазовой смеси. Горизонтальная полка отбойной перегородки образует в выходной камере герметичной емкости сепаратора зону расширения. В этой зоне давление несколько ниже давления под горизонтальной полкой отбойной перегородки. В результате этой разницы в давлении водород, как более легкая фракция парогазовой смеси, эффективно удаляется через отверстия полки в выходную камеру герметичной емкости. Таким образом, деление герметичной емкости сепаратора на две сообщающиеся между собой камеры и образование в выходной камере герметичной емкости сепаратора зоны расширения позволяет избежать образования застойной зоны под горизонтальной полкой во входной камере герметичной емкости сепаратора и не приводит к накоплению водорода во входной камере. Расположение отверстий в горизонтальной полке отбойной перегородки вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки, исключает их перекрытие каплями жидкости, что также способствует более эффективному удалению водорода.A distinctive feature of the claimed invention is the absence of any stagnant zones in the sealed container of the separator, which is achieved by dividing the sealed container into communicating inlet and outlet chambers with the vertical wall of the L-shaped baffle plate and supplying its horizontal shelf with openings for the passage of explosive fractions of the vapor-gas mixture. The horizontal shelf of the baffle plate forms an expansion zone in the outlet chamber of the sealed container of the separator. In this zone, the pressure is slightly lower than the pressure under the horizontal shelf of the baffle plate. As a result of this pressure difference, hydrogen, as a lighter fraction of the vapor-gas mixture, is effectively removed through the openings of the shelf into the outlet chamber of the sealed container. Thus, dividing the hermetic capacity of the separator into two interconnected chambers and the formation in the output chamber of the hermetic capacity of the separator of the expansion zone avoids the formation of a stagnant zone under the horizontal shelf in the inlet chamber of the hermetic capacity of the separator and does not lead to hydrogen accumulation in the inlet chamber. The location of the holes in the horizontal shelf of the baffle plate outside the reach of the spray generated by the impact of the vapor-gas mixture with the vertical wall of the baffle plate eliminates their overlap with liquid drops, which also contributes to a more efficient removal of hydrogen.

Эти и другие особенности и преимущества заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, гдеThese and other features and advantages of the claimed invention will be given below with reference to the accompanying drawings, where

фиг.1 - сепаратор в разрезе,figure 1 is a separator in section,

фиг.2 - разрез по А-А (фиг.1).figure 2 is a section along aa (figure 1).

Сепаратор 1 для отделения капельной влаги из парогазовой смеси представляет собой герметичную емкость, образованную обечайкой 2, крышкой 3 и днищем 4, с патрубком 5 подвода парогазовой смеси, патрубком 6 отвода отсепарированной влаги 7 и патрубком 8 отвода осушенной смеси. Патрубки 6 и 8 расположены соответственно в днище 4 и в крышке 3 герметичной емкости. Сепаратор 1 снабжен отбойной перегородкой 9 Г-образной формы, вертикальная стенка 10 которой разделяет герметичную емкость на входную 11 и выходную 12 камеры, сообщающиеся между собой через зазор между нижним краем вертикальной стенки 10 и днищем 4. В горизонтальной полке 13 отбойной перегородки 9, расположенной над патрубком 5 подвода парогазовой смеси, выполнены отверстия 14 для прохода взрывоопасной фракции (водорода) парогазовой смеси. Отверстия 14 в горизонтальной полке отбойной перегородки расположены вне зоны досягаемости брызг, образующихся при соударении парогазовой смеси с вертикальной стенкой отбойной перегородки. Вертикальная стенка 10 и горизонтальная полка 13 отбойной перегородки герметично соединены со стенками емкости. Крышку 3 и днище 4 целесообразно выполнить в виде полусфер. Такая форма обеспечивает наилучший сбор отсепарированной влаги 7 для ее последующего отвода через патрубок 6 и наилучший отвод осушенной смеси через патрубок 8, при этом одновременно упрощается изготовление емкости сепаратора. Горизонтальная полка 13 отбойной перегородки образует в выходной камере 12 сепаратора зону расширения 15. За счет расширения в этой зоне давление осушенной смеси несколько ниже давления парогазовой смеси под горизонтальной полкой отбойной перегородки.The separator 1 for separating droplet moisture from a gas-vapor mixture is a sealed container formed by a shell 2, a cover 3 and a bottom 4, with a pipe 5 for supplying a gas-vapor mixture, a pipe 6 for removing the separated moisture 7 and a pipe 8 for draining the dried mixture. The nozzles 6 and 8 are located respectively in the bottom 4 and in the cover 3 of the sealed container. The separator 1 is equipped with an L-shaped baffle 9, the vertical wall 10 of which divides the sealed container into the inlet 11 and 12 of the chamber, communicating with each other through the gap between the lower edge of the vertical wall 10 and the bottom 4. In the horizontal shelf 13 of the baffle 9, located above the pipe 5 for supplying a gas-vapor mixture, holes 14 are made for the passage of an explosive fraction (hydrogen) of a gas-vapor mixture. The holes 14 in the horizontal shelf of the baffle plate are located outside the reach of the spray generated by the impact of the vapor-gas mixture with the vertical wall of the baffle plate. The vertical wall 10 and the horizontal shelf 13 of the baffle plate are hermetically connected to the walls of the tank. The cover 3 and the bottom 4, it is advisable to perform in the form of hemispheres. This form provides the best collection of the separated moisture 7 for its subsequent removal through the pipe 6 and the best discharge of the dried mixture through the pipe 8, while at the same time making the capacity of the separator is simplified. The horizontal shelf 13 of the baffle plate forms an expansion zone 15 in the output chamber 12 of the separator. Due to expansion in this zone, the pressure of the dried mixture is slightly lower than the pressure of the vapor-gas mixture under the horizontal shelf of the baffle plate.

Поток парогазовой смеси через патрубок подвода 5 попадает во входную камеру 12 емкости сепаратора и, встретив на своем пути вертикальную стенку 10 отбойной перегородки 9, ударяется о нее. При этом происходит отделение большей части влаги из парогазовой смеси. Часть влаги в виде брызг оседают на днище 4, а часть влаги осаждается на вертикальной стенке 10 отбойной перегородки в виде мелких капель. Под воздействием капиллярных сил происходит слияние капель, которые после достижения определенной величины под действием силы тяжести стекают вниз по стенке 10. Оставшаяся в потоке влага вмести с ним опускается вниз по направлению к днищу емкости. При достижении нижнего края вертикальной стенки 10 поток меняет направление своего движения на 180°, при этом капли влаги под действием сил инерции продолжают движение в прежнем направлении и выпадают на днище 4, а затем в патрубок 6 отвода отсепарированной влаги. Осушенный поток смеси поднимается вверх и при достижении им зоны расширения 15 происходит расширение потока и как следствие, частичное падение давления в осушенном потоке.The gas-vapor mixture flow through the inlet pipe 5 enters the inlet chamber 12 of the separator tank and, having met the vertical wall 10 of the baffle plate 9 on its way, hits it. In this case, most of the moisture is separated from the vapor-gas mixture. Part of the moisture in the form of spray settles on the bottom 4, and part of the moisture is deposited on the vertical wall 10 of the baffle plate in the form of small drops. Under the influence of capillary forces, droplets merge, which, after reaching a certain value under the influence of gravity, flow down along the wall 10. The remaining moisture in the stream with it drops down towards the bottom of the tank. Upon reaching the lower edge of the vertical wall 10, the flow changes its direction of motion by 180 °, while moisture droplets under the action of inertia continue to move in the same direction and fall on the bottom 4, and then into the pipe 6 for removal of the separated moisture. The dried stream of the mixture rises and when it reaches the expansion zone 15, the stream expands and, as a consequence, a partial pressure drop in the dried stream.

Выделившийся из парогазовой смеси от соударения со стенкой 9 отбойной перегородки водород, как наиболее легкая фракция, поднимается вверх во входной камере 11 и через отверстия 14 попадает в крышку 3 емкости, где он соединяется с осушенным газовым потоком и через патрубок 8 удаляется из выходной камеры. Более интенсивному удалению водорода из входной камеры способствует более низкое давление, имеющее место над горизонтальной полкой 13 отбойной перегородки 9. В результате исключается возможность накопления водорода под горизонтальной полкой, возможность его соединения с кислородом парогазовой смеси, а следовательно, исключается возможность микровзрывов, что повышает надежность и безопасность сепаратора и увеличивается ресурс его работы.Hydrogen released from the vapor-gas mixture from collision with the wall 9 of the baffle plate, as the lightest fraction, rises upward in the inlet chamber 11 and through the openings 14 enters the lid 3 of the tank, where it is connected to the dried gas stream and is removed from the outlet chamber through the pipe 8. The more intense removal of hydrogen from the inlet chamber is facilitated by the lower pressure that occurs above the horizontal shelf 13 of the baffle plate 9. As a result, the possibility of hydrogen accumulation under the horizontal shelf, the possibility of its connection with the oxygen of the vapor-gas mixture, and, therefore, the possibility of microexplosions are excluded, which increases the reliability and the safety of the separator and its service life is increased.

Claims

1. A separator of droplet moisture from a vapor-gas mixture containing a sealed container formed by a shell, a lid and a bottom, nozzles for removing moisture and a dried mixture, located respectively in the bottom and in a cover of a sealed container, a pipe for supplying a vapor-gas mixture and a baffle plate, characterized in that the partition is L-shaped, the vertical wall of which divides the sealed container into the inlet and outlet chambers communicating with each other, and in the horizontal shelf of the baffle plate located on hell with a pipe for supplying a gas-vapor mixture, holes are made for the passage of explosive fractions of a gas-vapor mixture.

2. The separator according to claim 1, characterized in that the holes in the horizontal shelf of the baffle plate are located outside the reach of the spray generated by the impact of the vapor-gas mixture with the vertical wall of the baffle plate.