Пристрій для очищення газу

1. Пристрій для очищення газу, що містить корпус, поділений перегородками на камеру очищеного газу та камеру очищення газу, всередині якої встановлена секція фільтрації, корпус якої виконаний у вигляді зрізаного конуса і яка містить завихрювачі та пористий фільтрувальний елемент, установлений коаксіально, а також ємність для збору уловленої рідини, який відрізняється тим, що він додатково містить камеру попереднього очищення газу, розташовану попереду камери очищення газу та відділену від неї перегородкою, на якій встановлена принаймні одна секція фільтрації з пористим фільтруваль 3 пристрою при постійному перепаді тиску ( АР=const) за рахунок «ефекту створення арки над щілиною» C.J.Coberly, забезпечує просту й надійну регенерацію фільтра зворотним струмом газового або повітряного потоку; має високу механічну міцність фільтра, що обумовлена його конструкцією й технологією виготовлення. Ефективність дротяно-профільного фільтра не залежить від зміни потоку газу, що містить краплинну вологу й механічні домішки, у широкому діапазоні швидкостей, а також не залежить від кількості краплинної вологи й механічних домішок, що містяться у газовому потоці. Проте недоліком профільно-дротового обмотувального фільтру є його значна проникність для краплинної вологи, що міститься у газі, що очищується. В той час як механічні домішки величиною більше однієї третини щілини, обумовленої кроком навивки, практично на 100% затримуються відомим фільтром, краплинна волога, що міститься в газовому потоці, майже повністю проходить через нього. Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, щодо запропонованої корисної моделі, є пристрій для очищення газу, що транспортується, [Авторское свидетельство СССР № 869796, МПК3 B01D45/12, опубл. 1981.10.07, бюл. №37], який включає корпус із розміщеною коаксіально всередині нього секцією, на вході й ви ході з якої встановлені завихрювачі, фільтрувальний елемент, що встановлений коаксіально всередині секції (фільтрації), корпус якої виконаний у вигляді зрізаного конуса, що має відношення діаметрів у місці розташування завихрювачів до діаметра фільтрувального елемента, рівне (1, 2-2,5):1. До того ж лопатки завихрювачів пристрою встановлені під кутом до осі фільтрувального елемента, що змінюється по його довжині в межах 15-85°. Фільтрувальний елемент пристрою, виконаний у вигляді перфорованої труби, покритої пористим матеріалом з гідрофобною поверхнею з малою адгезією й з динамічно гладкою поверхнею (наприклад, фторопластом) і закріплений усередині корпусу за допомогою фланця, а для герметизації камери чистого газу від камери очищення газу передбачені перегородки. Для збору вловленої рідини під корпусом установлена ємність, що з'єднана з ним патрубками. На вході у фільтрувальний елемент (пористий) розміщений запобіжний клапан, закритий козирком. Пристрій працює в таким чином. Газ, що містить крапельки рідини й механічні домішки, надходить у корпус на лопатки завихрювача і далі попадає в камеру, утворену пористим фільтрувальним елементом і секцією, де набуває обертового руху, в результаті якого дрібно дисперсна завісь, що захоплюється потоком газу, по дотичній підходить до динамічно гладкої з мінімальною адгезією поверхні пористого фільтрувального матеріалу (наприклад, фторопласту), на якій, за рахунок коагуляції й конденсації дрібно дисперсної завісі рідини, утворюється по всій боковій поверхні обертова рідинна плівка з 34201 4 постійною для рідини даної в'язкості товщиною плівки. Газ, очистившись у камері, утвореною секцією у вигляді зрізаного конуса, фільтрувальним елементом і завихрювачами, проходить через перфорації труби і попадає в камеру. Рідина, виділена з газу, по патрубках зливається в ємність. Отже, пристрій для очищення газу, що транспортується, що вибраний за прототип, дозволяє завдяки установці пористого фільтрувального елемента коаксіально усередині секції фільтрації, корпус якої виконаний у вигляді зрізаного конуса, що має відношення діаметрів у місці розташування завихрювачів до діаметра фільтрувального елемента, рівне (1,2-2,5):1, а також завдяки розміщенню лопаток завихрювачів під кутом до осі фільтрувального елемента, що змінюється по його довжині в межах 15-85° підвищити ефективність очищення газу від рідини й механічних домішок, що мають розмір близько 35мкм. Проте конструкція пористого фільтрувального елемента пристрою не достатньо надійна, так як при великих швидкостях газового потоку, механічні домішки, що містять такі механічнідомішки, як утворюючі шари (пласти) продукти й частки корозії газотранспортного устаткування, котрі можуть досягати значних розмірів (до 5-10мм і більше) і механічно пошкодити пористий матеріал, що приведе до ви ходу з ладу пристрій. При різкому збільшенні забруднення й зволоженості газового потоку при транспортуванні, а особливо, при видобутку газ у, може бути різко знижена ефективність роботи пристрою за рахунок «закупорювання» пор пористого матеріалу фільтрувального елемента й «продавлювання» вологи через нього. До того ж основним робочим положенням пристроїв для очищення газу (газових сепараторів) є вертикальне, так як при горизонтальному розташуванні порушується аеродинаміка газового потоку, його рівномірність при закручуванні навколо фільтрувального елементу, за рахунок гравітаційних сил порушується також рівномірність розподілу механічних домішок і краплинної вологи в газовому потоці, частина дрібно дисперсної завісі рідини (крапельної вологи), минаючи поверхневий шар пористого матеріалу, може потрапити у поровий простір пористого матеріалу, там коагулювати й продавитися усередину перфорованої труби, в камеру очищеного газу, що при тривалій роботі буде приводити до зволоження очищеного газу, знижувати тонкість та якість його очистки. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача вдосконалення пристрою для очищення газу, в якому шляхом введення додаткових конструктивних елементів та зв'язків, нового виконання та з'єднання відомих з раціональною організацією сепараційного об'єму, дозволило б значно підвищити тонкість очищення газу при створенні оптимальних умов для виділення крапель вологи та механічних домішок з газового потоку, і, тим самим, забезпечити надійну та довговічну роботу пристрою, підвищити 5 його економічність та розширити область використання. Поставлена задача досягається тим, що пристрій для очищення газу, який містить корпус, поділений перегородками на камеру очищеного газу та камеру очищення газу, всередині якої встановлена секція фільтрації, корпус якої виконаний у вигляді зрізаного конуса й яка містить завихрювачі та пористий фільтрувальний елемент, установлений коаксіально, а також ємність для збору уловленої рідини, відповідно до корисної моделі, додатково містить камеру попереднього очищення газу, розташовану попереду камери очищення газу та відділену від неї перегородкою, на якій встановлена принаймні одна секція фільтрації з пористим фільтрувальним елементом, з'єднаним фланцем з трубою відводу очищеного газу, і профільно-дротовий фільтрувальний елемент, який установлений коаксіально до пористого фільтрувального елемента в камері попереднього очищення газу, а також містить камеру для збору відфільтрованої рідини та механічних домішок, що розташована в нижній частині корпуса пристрою і яка з'єднана з камерою попереднього очищення газу відвідною трубою. Ємність для збору уловленої рідини може бути розташована в нижній частині корпуса секції фільтрації. До того ж пористий фільтрувальний елемент може бути виконаний у вигляді перфорованого каркасу, покритого пористим матеріалом. Корисна модель, що заявляється, дозволяє підвищити тонкість очистки газу при створенні оптимальних умов для виділення крапель вологи та механічних домішок з газового потоку, і, тим самим, забезпечити надійну та довговічну роботу пристрою, підвищити його економічність та розширити область використання. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак та технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Оснащення пристрою для очищення газу камерою попереднього очищення газу, що розташована попереду камери очищення і профільнодротовим фільтрувальним елементом, який установлений коаксіально до пористого фільтрувального елемента в камері попереднього очищення газу, здійснює попереднє очищення від механічних домішок, що дозволяє підвищити тривалість роботи пристрою при постійному перепаді тиску, забезпечує просту й надійну регенерацію профільно-дротового фільтрувального елемента зворотним струмом газового або повітряного потоку; має високу механічну міцність фільтра, що обумовлена його конструкцією й технологією виготовлення, так як ефективність профільно-дротового фільтрувального елемента не залежить від зміни потоку газу, що містить краплинну вологу й механічні домішки, у широкому діапазоні швидкостей, а також не залежить від кількості краплинної вологи й механічних домішок, що містяться у газовому потоці. З'єднання камери попереднього очищення газу відвідною трубою з камерою для збору відфільтрованої рідини та механічних домішок, що 34201 6 розташована в нижній частині корпуса пристрою дозволяє видалити відфільтровані профільнодротовим фільтрувальним елементом механічні домішки, що величиною більше однієї третини його щілини, обумовленої кроком навивки, що поліпшує подальший процес розподілу газу та уловлювання аерозольних, дрібнодисперсних механічних домішок із газового потоку в камері очищення газу. Розташування ємності для збору уловленої рідини в нижній частині корпуса секції фільтрації дозволяє зібрати ту незначну частину дрібнодисперсної вологи, що разом з газовим потоком проникнула в простір пористого матеріалу пористого фільтрувального елемента, коагулювалася й «видавилася» у внутрішній простір каркасу. За рахунок турбулентності потоку у внутрішньому просторі каркасу пористого фільтрувального елемента «продавлена волога» ще більш коагулюється й під дією гравітаційних сил стікає в ємність для збору уловленої рідини. Таким чином, виключається нагромадження вологи в зоні очищеного газу й часткове винесення її з очищеним газовим потоком, що також підвищує тонкість очистки газу. До того ж пористий фільтрувальний елемент може бути виконаний у вигляді перфорованого каркасу, покритого пористим матеріалом. Виконання пористого фільтрувального елементу у ви гляді перфорованого каркасу, покритого пористим матеріалом підвищує надійність при різкому змінюванні тиску подачі газу . Конструкція пристрою пояснюється кресленнями. На Фіг.1 наведена загальна схема пристрою для очищення газу. На Фіг.2 наведена схема секції фільтрації. Пристрій для очищення газу включає корпус 1 (Фіг.1), поділений перегородками 2 на камеру очищеного газу 3 та камеру очищення газу 4. В середині камери очищення газу 4 встановлена секція фільтрації 5, корпус 6 якої виконаний у вигляді зрізаного конуса. Секція фільтрації 5 містить завихрювачі 7 та пористий фільтрувальний елемент 8, установлений коаксіально корпусу 6. Пристрій для очищення газу також містить камеру попереднього очищення газу 9, розташовану попереду камери очищення газу 4 і відділену від неї перегородкою 2, на якій встановлена принаймні одна секція фільтрації 5 з пористим фільтрувальним елементом 8, з'єднаним фланцем 10 з трубою відводу очи щеного газу 11. Профільнодротовий фільтрувальний елемент 12 установлений коаксіально до пористого фільтрувального елемента 8 в камері попереднього очищення газу 9. Камера для збору відфільтрованої рідини та механічних домішок 13 з'єднана з камерою попереднього очищення газу 9 відвідною трубою 14 і розташована в нижній частині корпуса 1 пристрою, в верхній частині якого встановлені вхідний патрубок 15 для подачі газу та патрубок 16 для відводу очи щеного газу. Корпус 1 пристрою має в нижній частині патрубок 17. 7 До того ж секція фільтрації 5 (Фіг.2) може бути оснащена ємністю для збору уловленої рідини 18, що розташована в нижній частині корпуса 6. При цьому пористий фільтрувальний елемент 8 може бути виконаний у вигляді перфорованого каркасу 19, який розташований вздовж його внутрішньої поверхні та покритий пористим матеріалом 20, що підвищує надійність при різкому змінюванні тиску подачі газу. Пристрій для очищення газу працює наступним чином. Забруднений механічними домішками й зволожений газовий потік через вхідний патрубок 15 для подачі газу потрапляє у внутрішній об'єм корпусу 1 в камеру попереднього очищення газу 9. Далі газовий потік проходить попереднє очищення від великих механічних домішок (>0,5 ¸ 1мм) на, принаймні одному, профільно-дротовому фільтрувальному елементі 12, встановленому коаксіально до пористого фільтрувального елемента 8 в камері попереднього очищення газу 9. Відфільтровані профільно-дротовим фільтрувальним елементом 12 механічні домішки й, частково, краплинна волога, по відвідній трубі 14 транспортується в нижню частину корпуса 1 пристрою в камеру для збору відфільтрованої рідини та механічних домішок 13. У камері попереднього очищення газу 9 газовий потік досить ефективно очищається тільки від механічних домішок заданого й більшого розміру. Ме ханічні домішки меншого розміру й краплинна волога проходять через профільнодротовим фільтрувальним елементом 12 Для доочищення газового потоку від краплинної вологи застосовується другий етап сепарації в камері очищення газу 4 з використанням, принаймні однієї, секції фільтрації 5. Попередньо очищений від великих механічних домішок в камері попереднього очищення газу 9 на, принаймні одному, профільнодротовому фільтрувальному елементі 12, газовий потік надходить до камери очищення газу 4 у корпус 6 секції фільтрації 5 на лопатки завихрителя 7 і далі попадає в простір, утворений пористим фільтрувальним елементом 8 і корпусом 6, де набуває обертового руху, в результаті якого дрібно дисперсна завісь, що захоплюється потоком газу, по дотичній підходить до динамічно гладкої з мінімальною адгезією поверхні пористого фільтрувального матеріалу 20 (наприклад, фторопласту), на якій, за рахунок коагуляції й конденсації дрібно дисперсної завісі рідини, утворюється по всій боковій поверхні обертова рідинна плівка з постійною для рідини даної в'язкості товщиною плівки. Рідина й механічні домішки під дією гравітаційних сил і обертового газового потоку транспортуються через отвори (не наведені) у корпусі 6 в камеру для збору відфільтрованої рідини та ме 34201 8 ханічних домішок 13, що розташована в нижній частині корпуса 1 пристрою. Незначна частина дрібнодисперсної рідини, що разом з газовим потоком проникнула в простір пористого матеріалу 20 пористого фільтрувального елемента 8 коагулюється й «видавлюється» у його вн утрішній простір. За рахунок турбулентності потоку у вн утрішньому просторі каркасу 19 пористого фільтрувального елемента 8 «продавлена волога» ще більш коагулюється й під дією гравітаційних сил стікає в ємність для збору уловленої рідини 18, що розташована в нижній частині корпуса 6. Таким чином, виключається нагромадження вологи в зоні очищеного газу й часткове віднесення її з очищеним газовим потоком, що також підвищує тонкість очистки газу. Розташування ємності для збору уловленої рідини 18 в нижній частині корпуса 6 секції фільтрації 5 дозволяє зібрати ту незначну частину дрібнодисперсної вологи, що разом з газовим потоком проникнула в простір пористого матеріалу 20 пористого фільтрувального елемента 8, коагулювалася й «видавилася» у вн утрішній простір каркасу 19. Видалення рідини з ємності для збору уловленої рідини 18 відбувається при регламентних роботах на пристрої для очищення газу, при регенерації секції фільтрації 5 й пористого фільтрувального елемента 8 через клапани (не наведені). Повністю очищений від механічних домішок і дрібнодисперсної краплинної вологи газовий потік через вихідний фланець 10 надходить через трубу відводу очи щеного газу 11 у камеру очищеного газу 3 й далі через патрубок 16 для відводу очищеного газу видаляється з пристрою для очищення газу. Усі конструктивні елементи та з'єднання пристрою для очищення газу виконані достатньо міцними, щоби виключити можливість пошкодження при випадкових механічних діях. Пристрій для очищення газу легкий в обслуговуванні та експлуатації, він швидко підготовлюється до роботи та регенерації фільтрувальних елементів, має надійну герметичну конструкцію, дозволяє ефективно проводити тонке очищення газової суміші за рахунок двоступінчатого розділяння фаз, де спочатку відфільтровуються механічні домішки, що величиною більше однієї третини щілини, обумовленої кроком навивки профільно-дротового фільтрувального елементу, що поліпшує подальший процес розподілу газу, а потім остаточне - уловлювання аерозольних, дрібнодисперсних механічних домішок із газового потоку в камері очищення газу, що виключає вплив побічних факторів, які сприяють вторинному виносу крапельної вологи. 9 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 34201 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601