Устройство для очистки пара или газа от инородных включений

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на паропроводах высокого и среднего давления после пароперегрева на тех электростанциях, где имеет место абразивный износ проточных частей высокого и среднего давления паровых турбин от частиц окалины, которые вследствие формирования и последующего разрушения оксидной пленки в выходных трактах котла транспортируются паром в проточную часть турбины. Устройство для очистки пара или газа от инородных включений включает трубопровод, внутри которого установлено сопло Вентури, камеру сепарации и накопитель инородных включений. Камера сепарации образована между трубопроводом и соплом Вентури, входная часть которого присоединена к внутренней поверхности трубопровода в месте соприкосновения с последним, а расширяющаяся часть - по всему внутреннему диаметру трубы. На входе сопла Вентури приварены ребра жесткости. Диаметр сопла Вентури в расширяющейся части равен диаметру трубопровода, а ось сопла Вентури отклонена от оси трубопровода. На входе в камеру сепарации установлена сепарационная решетка. Технический результат: высокая степень очистки пара или газа, устройство не трудоемко и не сложно в изготовлении. 3 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на паропроводах высокого и среднего давления после пароперегрева на тех электростанциях, где имеет место абразивный износ проточных частей высокого и среднего давления паровых турбин от частиц окалины, которые вследствие формирования и последующего разрушения оксидной пленки в выходных трактах котла транспортируются паром в проточную часть турбины.

Известны сепарационные устройства, которые располагаются на участке трубопровода при изменении направления вблизи колена и используют инерционный принцип, в результате которого инородные частицы концентрируются в пристенном слое трубопровода при его повороте и удаляются из несущей среды. К таким устройствам относится устройство для очистки пара или газа инородных включений, включающее трубопровод, присоединенный к нему патрубок отбора включений с козырьком над ним и отбойник, расположенный на противоположной от козырька стенке трубопровода и смещенный от козырька по оси трубопровода, причем в трубопровод включено колено с внутренней и наружной сторонами, при этом отбойник расположен перед внутренней, а патрубок отбора - за наружной стороной колена, внутри патрубка отбора выполнен обратный козырек, за которым снаружи патрубка отбора установлен охватывающий патрубок отбора магнит, а между обратным козырьком и магнитом к патрубку отбора присоединена циркуляционная труба, связывающая его с трубопроводом (RU 2213607, МПК 7 B01D 45/08, 45/16, опубликовано 10.10.2003 г.).

Недостатками известного устройства является то, что внутренний диаметр отводящего патрубка по условиям прочности трубопровода занимает ограниченную часть поворота, поэтому большая часть частиц под влиянием скоростного потока среды уходит дальше по трубопроводу. По этой же причине та часть твердых частиц, которая под воздействием парных вихрей в зоне поворота перемещается по периферийной части трубы, так же минует сепарационное устройство. Отбойник перед поворотом потока и козырек за входом в патрубок создают повышенное гидравлическое сопротивление в трубопроводе. Действие циркуляционной трубы по увеличению потока с частицами в патрубок отбора не может быть эффективным, так как она подключена на выходе в трубопровод с более высоким давлением, чем на входе.

Известно устройство для очистки пара или газа от инородных включений, которое монтируется непосредственно в трубопровод вертикально или горизонтально на прямых участках, включающее трубопровод и накопитель инородных включений, в котором внутри трубопровода установлено нормализованное сопло Вентури с конфузорным, цилиндрическим и расширяющимся участками, а снаружи него - корпус, образующий с трубопроводом и соплом Вентури кольцевую камеру сепарации, при этом передний участок камеры сепарации сообщен с трубопроводом кольцевым входным диффузором, образованным с внутренней поверхностью трубопровода и наружной поверхностью конфузорного участка сопла Вентури, а средний участок камеры сепарации сообщен конфузорным кольцевым каналом с входным участком расширяющейся части сопла Вентури, кроме того, за входным диффузором в пространстве между стенкой корпуса и наружной поверхностью стенки цилиндрического участка и стенки расширяющегося участка расположен дефлектор, а между ним и входным диффузором - лопаточный аппарат, центрирующий цилиндрический участок внутри корпуса (RU 2342973, МПК B01D 45/04, опубликован 10.01.2009). В этом известном устройстве отделение твердых частиц от пара или газа из среды, которая идет по внешнему контуру, реализуется способом инерционного и гравитационного характера. Внешний контур рассчитан так, чтобы потеря гидравлического давления была меньше изменения давления в сопле Вентури, чтобы обеспечить уход очищенной среды от твердых частиц в трубопровод.

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства является то, что по своей конструкции изделие является технически сложным, трудоемким в изготовлении, имеет значительный вес и соответственно другие связанные с этим показатели, что может ограничить его применение. Эффективность устройства по очищению пара или газа от твердых частиц зависит от объема пара или газа, проходящего через входной кольцевой канал, размеры которого ограничены. Увеличение ширины щелевого канала приводит к чрезмерному увеличению узлов внешнего контура и внешних габаритов устройства, что еще более усугубляет его весовые и другие сопутствующие показатели. Кроме того, увеличение величины входа ведет также к увеличению потери давления во внешнем контуре и, в случае, если эти потери сравняются с изменением давления в сопле Вентури, то эффективность удаления твердых частиц из среды изменится в худшую сторону. При этом по своим весовым характеристикам данное изделие при его эксплуатации требует специальное подвесное устройство.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение позволяет расположить предлагаемое устройство в трубопроводе пара или газа после его поворота на горизонтальном участке и вписывается в габаритные размеры трубопровода. В устройстве исключен внешний контур с накопительной камерой, который весьма трудоемок в технологическом исполнении и значительно увеличивает вес устройства. Заявляемое техническое решение позволяет добиться более высокой степени очистки пара или газа. Устройство не трудоемко и не сложно в изготовлении и при его эксплуатации не требует специального подвесного устройства.

Предложено устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее трубопровод, внутри которого установлено сопло Вентури, камеру сепарации и накопитель инородных включений, при этом камера сепарации образована между трубопроводом и соплом Вентури, входная часть которого присоединена к внутренней поверхности трубопровода в месте соприкосновения с последним, а расширяющаяся часть - по всему внутреннему диаметру трубы, на входе сопла Вентури приварены ребра жесткости, причем диаметр сопла Вентури в расширяющейся части равен диаметру трубопровода, а ось сопла Вентури отклонена от оси трубопровода, кроме того, на входе в камеру сепарации установлена сепарационная решетка.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - общий вид устройства;

на фиг.2 - вид А-А по фиг.1;

на фиг.3 - вид Б-Б по фиг.2.

Устройство для очистки пара или газа от инородных включений устанавливается на горизонтальном участке трубопровода при его повороте, вблизи колена и включает корпус 1 трубопровода, внутри которого установлено сопло Вентури 2 с входным сужающимся участком 3, цилиндрическим участком 4 и расширяющимся участком 5. Входная часть 6 устройства, камера сепарации 7 и накопитель инородных включений 8 образованы между корпусом 1 трубопровода и соплом Вентури 2, входная часть которого присоединена к внутренней поверхности корпуса 1 трубопровода в месте их соприкосновения, а расширяющаяся часть присоединена по всему внутреннему диаметру трубопровода, причем ось 9 сопла Вентури 2 отклонена от оси трубопровода 1. Смещение оси сопла Вентури 2 от оси трубопровода 1 максимально увеличивает вход в камеру сепарации 7 и способствует более эффективному удалению инородных включений. Для предлагаемого устройства наиболее характерно сопло Вентури из листовой стали сварного типа. Оптимальные размерные параметры сопла Вентури:

- диаметр цилиндрического участка - d; - линейные размеры - h1; h2; h3;

- угол конфузора - а2; - угол расширенного участка - а3

устанавливаются согласно ГОСТ8.586.3 и 4 сопло Вентури «Технические требования». Между трубопроводом 1 и входной частью сопла Вентури 2 установлены ребра жесткости 10, а на входе камеры сепарации 7 выполнена сепарационная решетка 11. Решетка выполнена из металлических ребер 12, расположенных под углом к оси трубопровода 1, перекрывая прямой проход в камеру сепарации 7. Для отвода инородных включений к накопителю инородных включений 8 присоединен штуцер 13. Накопитель инородных включений 8 имеет достаточный объем, чтобы обеспечить периодическую продувку по трубопроводам и технологии штатной продувки, по графику регламентированной остановки агрегата.

Предлагаемое устройство для очистки пара или газа от инородных включений работает следующим образом.

Принцип действия устройства - использование инерционно-центробежной силы при повороте потока пара или газа, когда твердые частицы концентрируются в периферийной части трубопровода, и воздействие инерционной силы на твердые частицы, имеющие скорость потока в момент его соприкосновения с входной частью устройства. При движении двухфазного потока на повороте трубопровода 1 под действием инерционно-центробежных сил, инородные включения перемещаются в его периферийную часть и концентрируются на большем его радиусе. Перемещаясь далее, двухфазный поток соприкасается с входной частью 6 устройства, которая охватывает внутреннюю периферийную поверхность трубопровода 1 и, в наиболее насыщенной инородными включениями периферийной поверхности трубопровода имеет максимальную величину, при этом скорость потока резко уменьшается, поток поворачивает на 90° и уходит в сужающуюся часть 3 сопла Вентури 2. Однако скорость инородных включений остается равной скорости потока в трубопроводе, и под действием инерционной силы частицы продолжают двигаться и входят во входную часть 6 устройства. Далее, инородные включения, сталкиваясь с сепарационной решеткой 11, отделяются от потока и, под действием инерционного и гравитационного влияния, поступают в камеру сепарации 7 и накопитель 8.

Устройство для очистки пара или газа от инородных включений, включающее трубопровод, внутри которого установлено сопло Вентури, камеру сепарации и накопитель инородных включений, отличающееся тем, что камера сепарации образована между трубопроводом и соплом Вентури, входная часть которого присоединена к внутренней поверхности трубопровода в месте соприкосновения с последним, а расширяющаяся часть - по всему внутреннему диаметру трубы, на входе сопла Вентури приварены ребра жесткости, при этом диаметр сопла Вентури в расширяющейся части равен диаметру трубопровода, а ось сопла Вентури отклонена от оси трубопровода, кроме того, на входе в камеру сепарации установлена сепарационная решетка.