Дренажное устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесникРеспублик и 877244(61) Дополнительное к авт, сеид-ву 2)Заявлено 16.01. 5)М. Кл. 872392 29-33 с присоединение 11/О аявкиЬвударстваницй комитет СССР до делам имбретеиий и открытий3) Приоритет Опубликова40 30. 10. 81. Ьюл УДК 66.042, 946(088 8) ия 01,11.81 кования опи Дата опуб Макеев(71) Заявитель НАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ности, разбавления выбрасываемого опасного газа до предельно допустимых концентраций, сжигания выбрасываемого опасного газа, либо наих комбинации.Известны устройства для сброса газов, содержащие вертикально установленную дренажную трубу, по которой газ отводится на большую высоту и выбрасывается в атмосферу без дожигания либо с дожиганием, колпак, предназначенный для предотвращения загрязнения трубы от метеорологических осадков, песка пыли, либо огнепреградитель, предназначенный для предотвращения проскока пламени внутрь трубы при малых расходах выбрасываемого горючего газа 1,11.Недостатком известных устройств . является существование очень больших факелов или зон опасных концентраций при выбросе с помощью них газов в атмосферу, соответственно, с дожиганием или.без дожигания. Так, длина факела при выбросе водорода, метана и с В. Ф. Плешаков, В. И Н. В; Филин, А, А. Р И. Е. Дудкин, В. С. И. В. Переездчиков,и Ю. Изобретение относится к машино.строению, преимущественно химическому, нефтехимическому и криогенному, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где возникает необходимость дренажа (т.е. организован ного, упорядоченного сброса) больших количеств взрывоопасньи, токсичных и других опасных газов (например водорода, метана, азота, кислорода, побочных продуктов химических производств), а1 О также паров сжиженных криогенных продуктов (например жидких азота, кислорода, водорода, гелия и др.) в атмосферу.15В зависимости от вида выбрасываемого газа для обеспечения безопасности. современных промьппленных объектов и предотвращения загрязнения окружающей среды в настоящее время используются разнообразные дренажные устройства, работа которых основана на принципах амопроизвольного рассеивания газов под действием атмосферной турбулентИванов, А. П:; Чугуев,рамишвили,асовицкий,.,Г. Антоненко877244других горючих газов составляет 220- чем диаметр колпака равен или не 250 диаметров дренажной трубы при тур- сколько превышает внутренний диаметрбулентном режиме выброса и может со- дренажной трубы и много меньше диаметставлять при небольших диаметрах дре- ра тарелки. В рабочем состоянии обанажных труб более 400 диаметром приэлемента устройства - тарелка и колламинарных режимах выброса. Оценки пак - образуют с дренажной трубойдлин зон опасных концентраций по из- сужающийся в виде конфузора кольцевестным закономерностям для случаев вой канал Минимальный зазор в канаструйного выброса азота, кислорода и ле выбирается в зависимости от числагорючих газов без дожигания показыва" 1 О Маха истекающей струи водорода и дочют, что длины зон опасных концентра- пустимых потерь давленияДля устоиций также могут достигать 200-400 диа- чивой работы устройства площадь наиметров дренажной трубы. более узкой части кольцевого каналаКроме того, при переменных расхо- выбирается в 2 или более раз меньше 1 дах выбрасываемых газов указанные ра площади поперечного сечения дренажной меры факелов и зон опасных концентра-трубы.ций становятся неконтролируемыми, что В основу работы ультракинематичесприводит к необходимости при наэначе- кого диффузора заложены 2 принципа: нии пожарных разрывов и безопасных пространственное осесимметричное разрасстояний ориентироваться на макси деление потока и прилипание истекающеиальные значения указанных величин. го потока к поверхности тарелки. ВыПрименение дренажных устройств подоб- брасываемый газ на выходе из трубыного типа на современных промышленных распределяется по сужающемуся кольцеобъектах, где используются дренажные вому каналу, ускоряется в нем до ско, трубы диаметром до 400 мм и более, приростей равных и более скорости звукаводит к выборе безопасных расстояний и выбрасывается в виде горящего факела,к большим экономическим затратам, свя- при этом факел как бы прилипает к тазаиным с нерациональным использованием релке 3 .строительных площадей, а также расхо- Основным недостатком указанногодами на проектирование и изготовление устройства является необходимость под 30вспомогательных магистралей (трубопро- держания для устойчивой работы доставодов, арматуры, каналов воздухозабо- точно высокого избыточного давленияра и т.п,). в трубопроводах газосброса для обес.Известны также устройства эжектор- печения выброса заданного расхода газаного типа, основанные на способе огра- через узкую щель с площадью поперечничения зон опасных концентраций за ного сечения, в несколько раз меньшейсчет разбавления струи выбрасываемого площади поперечного сечения трубы. Вопасного газа нейтральным компонен- случае же, если площадь поперечного том 21сечения кольцевой щели в самом узкомНедостаток подобьп устройств со- месте при рекомендованных в данномстоит в необходимости запасов больших устройстве размерах колпака равна или40количеств нейтральных газов для раз- превышает площадь поперечного .сечениябавления выбрасываемых опасных газов, трубы, длина факела и опасной эоныНаиболее близким к предлагаемому сравнимы с подобными длинами для устявляется ультракинематический диффу- ройств,описанных выше. Кроме того,зор, предназначенный для выброса водо- " известное устройство не эффективнорода с дожиганием. На конце вертикаль- для случаев выброса ниэкотемпературной дренажной трубы диффузора укрепле- ных паров газов из испарителей и перена тарелка с центральным круглым от- охладителей, работающих при небольшихверстием, диаметр которого равен диа- избыточных давлениях ( 0,05 ати 1, аметру дренажной трубы. Тарелка может 0 также при выбросе больших количествбыть выполнена как плоской, так и в газов из магистралей низкого давле. виде усеченного конуса с углом раст- ния. устройство не защищено от возвора от 0 до 360 . Другим элементом, действия атмосферных осадков, а приооукрепленным на конце трубы является угле тарелки й 180 возможно прямоеколпак в виде тела вращения, Колпак 55 попадание влаги, снега, песка и пыливнижней рабочей части имеет форму в дренажную трубу, Применение в устусеченного гиперболоида вращения, вер- ройстве нижней тарелки, диаметр котошина которого обращена к тарелке, при- рой значительно превышает диаметрцентрального тела вращения в видеколпака, увеличивает размеры зонопасных концентраций и пламени, поскольку смешение и разбавление турбулентной струи на выходе из щели до 5момента срыва с тарелки происходиттолько со стороны, противоположной ей.Цель изобретения - сокращение эонопасных концентраций и размеров факелов горючих газов.Указанная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем вертикальную трубу с укрепленными на нейтарелкой с отверстием, равным диаметру трубы, и колпаком в виде тела вращения, установленном с зазором относительно торца трубы и соосно с ней,колпак выполнен в виде полого усеченного прямого конуса, обращенного боль..шим основанием к тарелке, причем диа-. 20метр этого основания равен наружномудиаметру тарелки, а зазор между конусом и тарелкой в периферийной зоне определяется соотношениемо"-: оф1=р2где оф - величина зазора между большим основанием усеченного конуса и тарелкой в периферийной зоне;д" - величина зазора между меньшим основанием усеченного ко"нуса и тарелкой;3 - диаметр большого основанияконуса;д - внутренний диаметр дренажной Зтрубы,Кроме того, устройство снабженотурбулизирующим элементом, выполненным в виде кольцевой решетки, установленным между тарелкой и усеченным конусом.На чертеже изображено дренажноеустройство, общий вид.Дренажное устройство состоит изнижней тарелки 1 и верхнего полого 4усеченного прямого кругового конуса 2,концентрически расположенных и закрепленных на дренажной трубе 4. Междутарелкой и усеченным конусом по,всемупериметруразмещен турбулизирующийэлемент 3, выполненный в виде решетв.и, закрепленной на тарелке, Усеченный конус устанавливается над тарелкой с зазорами б" и Ф , выбраннымииз условия равенства площадей сечениядренажной трубы к кольцевой щели вконцентрических сечениях между тарехкой и конусом на входе в кольцевоепространства и выходе из него. При размерах щели Ф, задаваемой приве"денным соотношением, обеспечиваетсяминимально допустимое избыточное давление в магистрали.Величина диаметра нижней тарелкивыбирается исходя из требуемого минимального размера длины факела или эоны опасных концентраций, .которые имеют место выброса газа через кольцевую щель в развитом турбулентном режиме истечения.Устройство работает следующим образом.Выбрасываемый газ по дренажнойтрубе 4 попадает в кольцевое пространство между тарелкой 1 и конусом 2,где меняет свое направление на 90 и,опроходя через решетку 3 и кольцевующель д на выходе иэ устройства, выбрасывается наружу турбулизированнымпотоком. При необходимости дожиганиягорючего газа он поджигается однимиз известных устройств.Предлагаемое устройство отличаетсяпростотой и надежностью в условияхэксплуатации Оно пригодно для выброса любых газов и их паров из коммуникаций с любым заданным избыточным давлением как с дожиганием, таки без дожигания, обеспечивает минимальные безопасные расстояния от обьекта сброса, независящие от расходагаза, защищает окружающую среду отвредного воздействия выбрасываемыхпродуктов,Анализ геометрических соотношенийразмеров факела, образующегося привыбросе из трубы круглого сечения ииз предлагаемого устройства, и результаты испытаний показывают, что применение дренажного устройства позвалляет уменьшить размер опасной зоныв 3-5 раз при соотношении - = 3-5.РЙФормула изобретения1Дренажное устройство для выброса токсичных или опасных газов и па- ров сжиженных криогенных продуктов, содержащее вертикальную трубу с укрепленными на ней тарелкой с отверстием, равным диаметру трубы, и колпаком в виде тела вращения, установленным с зазором относительно торца трубы и соосно с ней, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью сокращения зон опасных концечтраций и размеров факелов горючих газов, колпак выпол877244 тавитель Л., оед Н.Надь Г к Кощекто Подписно омитета СССР открытий кая наб. аж 609рственногозобретенийжРа 8. 4/5 ППП "Патент", г, Ужгород,ектная, 4 нен в виде полого усеченного прямого конуса, обращенного большим основанием к тарелке, причем диаметр основания равен наружному диаметру тарелки, а зазор между конусом и тарелкой в периферийной зоне определяется соотношением4:ф ,где Ф" - величина зазора между большим основанием. усеченного конуса и тарелкой в периферийной зоне;о - величина зазора между меньшим основанием усеченного конуса и тарелкой;2 - диаметр большого основанияконуса; Ревактор И. Михеева Те Заказ 9587/59 Ти ВНИИПИ Госуд по делам 113035 Москвад - внутренний диаметр трубы. 2. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено турбулизирующим элементом в виде 5 кольцевой решетки, установленным между,тарелкой и усеченным конусом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Баев В. К., Ясаков В. А. Физика горения и взрыва. 1974, с. 835. 2. Заявка ФРГ У 1900763,кл, 81 с 139, опублик. 1969.15 3. Исследование условий сокращения безопасных расстояний при дренаже водорода. Отчет ГИПХ Нр 1775, 1975.