DE102009022673A1

DE102009022673A1 - Verteileinrichtung für einen Fluidstrom

Info

Publication number: DE102009022673A1
Application number: DE102009022673A
Authority: DE
Inventors: Daniela Dr. Schneider; Thomas Hecht; Michael Baus; Günter Ohligschläger; Peter Wandres; Jürgen Schmitz; Joachim Frahm
Original assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG; Linde GmbH
Current assignee: Carl Munters Euroform GmbH and Co KG
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: DE102009022673B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verteileinrichtung für einen Fluidstrom mit einer Eintrittsöffnung (3) für den Fluidstrom und mit einer Mehrzahl von gekrümmten Leitschaufeln (4, 4a, 4b, 4c) zur seitlichen Ablenkung des über die Eintrittsöffnung (3) einströmenden Fluidstroms. Jeweils ein Paar benachbarter Leitschaufeln (4a, 4b) bildet einen Strömungskanal, der in jeweils einer Austrittsöffnung (5) endet. Stromabwärts der Austrittsöffnungen (5) ist eine Mehrzahl von gekrümmten Vorlamellen (7) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteileinrichtung für einen Fluidstrom gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Leitschaufeln der Verteileinrichtung sind vertikal ausgerichtet und bewirken durch ihre Krümmung eine seitliche Umlenkung des Fluidstroms. Üblicherweise sind die Lamellen symmetrisch zu einer vertikalen Symmetrieebene angeordnet, die durch die Eintrittsöffnung verläuft. (Wird der Verteiler in einen zylindersymmetrischen Behälter eingebaut, so verläuft die Zylinderachse des Behälters in der Regel durch diese Symmetrieebene.)
Bezeichnungen wie ”vertikal”, ”horizontal” etc. sind hier auf die Orientierung der Verteileinrichtung während ihres Normalbetriebs bezogen.
Derartige Verteileinrichtungen werden auch als Vane Inlet Device bezeichnet. Sie werden beispielsweise als Eintrittsverteiler genutzt, wenn zwei- oder mehrphasige Fluide (etwa gas-flüssig oder flüssig-flüssig) in einen Behälter eingeleitet werden, und dienen der Gleichverteilung und verbesserten Vorabscheidung des Fluids, insbesondere der Vorabscheidung von Flüssigkeit aus einem Zweiphasengemisch. Bei dem Behälter kann es sich beispielsweise um einen Gas-Flüssig-Abscheidebehälter, einen Decanter, eine Trennsäule oder Ähnliches handeln. Eine solche Verteileinrichtung ist aus DE 10 2007 003 436 A1 bekannt.
Derartige Eintrittsverteiler werden bisher ohne Anbauten oder mit Gestricken (wie in DE 10 2007 003 436 A1 ) oder Zyklonen an den Austrittsöffnungen versehen. Zyklone generieren eine bessere Vorabscheidung der Flüssigkeit. Gestricke werden eingesetzt, wenn der Eintrittsstrom aus kleinen Tropfen besteht, lassen diese zu größeren Tropfen zusammenwachsen und sorgen somit ebenfalls für eine bessere Vorabscheidung.
Es wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass der Wirkungsgrad der Vorabscheidung in einer derartigen Verteileinrichtung bei steigender Gasgeschwindigkeit sinkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verteileinrichtung der eingangs genannte Art anzugeben, die auch bei relativ hoher Gasgeschwindigkeit einen hohen Abscheidegrad bei relativ geringem Druckverlust ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass stromabwärts der Austrittsöffnungen eine Mehrzahl von gekrümmten Vorlamellen angeordnet ist.
Stromabwärts der Leitschaufeln, die die grobe Umlenkung des Fluidstroms bewirken, sind also Vorlamellen angeordnet. Diese sind wie die Leitschaufeln vertikal ausgerichtet und gekrümmt. Sie ermöglichen eine verbesserte Effizienz der Vorabscheidung.
Besonders bei großen Flüssigkeitsmengen ist eine gute Vorabscheidung bereits am Eintritt in den Behälter relevant. Die unmittelbar oberhalb der Verteileinrichtung angeordneten Abscheideeinbauten des Behälters erhalten dann eine geringere Flüssigkeitsbeladung und können somit optimiert werden. Insgesamt erreicht man durch die Erfindung einen höheren Abscheidegrad des Gesamtbehälters. Gestricke bewirken dagegen nur das Zusammenwachsen kleiner Tropfen und sind bei hohen Flüssigkeitsbeladungen nicht effizient. Zyklone bieten zwar eine gute Vorabscheidung, führen aber zu einem erheblichen und meist unerwünschten Druckverlust. Eine Vorlamelle bewirkt einen guten Vorabscheidegrad bei vergleichsweise geringem Druckverlust.
Die erfindungsgemäße Verteileinrichtung wird zum Beispiel bei Neuanlagen mit hoher Flüssigbelastung eingesetzt sowie bei der Aufrüstung vorhandener Anlagen (Revamp).
Vorzugsweise weisen die Vorlamellen Fangnasen auf. Die Fangnasen sind so ausgerichtet, dass sich in ihnen Flüssigkeit sammelt, die bei der Umlenkung des Fluidstroms abgeschieden wird. Die Leitschaufeln können mit oder ohne Fangtaschen ausgebildet sein.
Es kann beispielsweise eine Fangnase pro Lamelle vorgesehen sein, alternativ zwei oder mehr Fangnasen pro Lamelle, die entweder alle auf derselben Oberfläche oder sowohl an Vorder- und Rückfläche der ensprechenden Lamelle angeordnet sind (Single- und Double Pocket-Lamellen).
Es ist günstig, wenn die Abstände der Enden zweier benachbarter Vorlamellen geringer sind als die Abstände zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter Leitschaufeln, inbesondere um einen Faktor von mindestens zwei, mindestens drei.
Der Abstand der Enden zweier benachbarter Vorlamellen entspricht üblicherweise in etwa dem Abstand, der bei Lamellenpaketen mit herkömmlicher Anwendung verwendet wird und beträgt vorzugsweise 25 bis 30 mm. Zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter Leitschaufeln liegt ein Abstand von beispielsweise 50 bis 200 mm, vorzugsweise 80 bis 120 mm.
Grundsätzlich können die Abstände zwischen den Leitschaufeln und/oder die Abstände zwischen den Vorlamellen innerhalb einer Verteileinrichtung variieren; üblicherweise werden jedoch in der gesamten Verteileinrichtung konstante Abstände gewählt.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Verteileinrichtung im Querschnitt und
2 den Ausschnitt A aus 1 im Detail.
1 zeigt einen Schnitt in einer horizontalen Ebene durch einen Abscheidebehälter mit einer (nur teilweise dargestellten) zylinderförmigen Behälterwand 1 und einer der Verteileinrichtung. Der Eintritt in den Behälter befindet sich am linken Bildrand. Hier wird die Verteileinrichtung als Eintrittsverteiler betrieben und erstreckt sich über einen Teil des Behälterdurchmessers.
Die Verteileinrichtung ist symmetrisch zu einer vertikalen Symmetrieebene 10 aufgebaut. Über einen Eintrittsstutzen 2 strömt der zu verteilende Fluidstrom in den Behälter ein und fließt über eine Eintrittsöffnung 3 ins Innere der Verteileinrichtung. Dort wird er durch eine Mehrzahl (hier: zehn) gebogener Leitschaufeln 4 abgelenkt. Die Leitschaufeln sind ebenfalls symmetrisch zu der Ebene 10 angeordnet. Oberhalb und unterhalb der Leitschaufeln sind ein Deckblech und ein Bodenblech 9 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel enden die Leitschaufeln an den Kanten von Deck- oder Bodenblech und stehen nicht darüber hinaus.
Die kompletten Seitenflächen der Verteileinrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) sind offen. Zwischen den Enden zweier benachbarter Leitschaufeln 4a, 4b befindet sich je eine Austrittsöffnung 5. Je eine weitere Austrittsöffnung 6 befindet sich beidseits der Symmetrieeben 10 zwischen Eintrittsöffnung 3 und erster Lamelle 4c.
Gemäß der Erfindung ist stromabwärts der Austrittsöffnungen 5 eine Mehrzahl von gekrümmten Vorlamellen in Form je eines Lamellenpakets 7 angeordnet, das sich jeweils auch über die eintrittsseitigen Austrittsöffnungen 6 erstreckt und an den Kanten von Deck- und Bodenblech 9 angeordnet ist. Das Lamellenpaket schließt mit dem Deckblech ab, aber nicht zwingend mit dem Bodenblech.
2 zeigt die Vorlamellen 8 des Lamellenpakets 7 und seine Anordnung vor den Leitschaufeln 4a, 4b im Detail. In dem Beispiel sind alle Vorlamellen 8 identisch aufgebaut. Es ist aber auch denkbar, unterschiedliche Formen von Vorlamellen in verschiedenen Bereichen des Lamellenpakets 7 einzusetzen. Die Vorlamellen 8 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 sind einmal gekrümmt und weisen je eine Fangnase 11 an ihrem Ende auf. Alternativ können die Vorlamellen auch je zwei oder mehr Fangnasen aufweisen.
In dem Beispiel werden pro Leitschaufel 4 etwa sieben Vorlamellen 8 eingesetzt. Der Abstand v der Enden zweier benachbarter Vorlamellen ist damit etwa siebenmal geringer als der Abstand s zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter Leitschaufeln 4a, 4b.
Die Vorlamellen sind vorzugsweise nach oben abgedichtet. Dazu dient in dem Ausführungsbeispiel eine nicht dargestellte Abdeckung; alternativ kann das Deckblech entsprechend verlängert werden. Die in den Fangnasen abgeschiedene Flüssigkeit läuft nach unten ab, zunächst in einen Kasten und anschließend über ein Rohr in den Sumpf des Behälters ab. Als Alternative können die Lamellen auch nach unten über die Unterkante des Vane Inlet Device hinaus verlängert werden. Die Lamellenpakete können auch direkt in das Vane Inlet Device integriert werden. Somit ist ein Teil der Flüssigkeit aus dem System entfernt und erreicht das oberhalb der Verteileinrichtung im Behälter angeordnete Abscheideelement nicht mehr.
Die erfindungsgemäßen Vorlamellen können auch mit mehreren, zum Beispiel zwei oder drei, Krümmungen (Umlenkungen) und mit mehreren Fangnasen pro Lamelle ausgestattet sein. Vorzugsweise ist auf der konvexen Seite jeder Krümmung eine Fangnase angeordnet. Details zur Ausbildung von Fangnasen an Lamellen sind aus Prospekten einschlägiger Hersteller oder aus DE 10 2004 018 341 A1 oder DE 10 2006 049 195 A1 bekannt. Grundsätzlich kann jede bekannte Form von Fangnasen bei der Erfindung eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007003436 A1 [0004, 0005]
- DE 102004018341 A1 [0027]
- DE 102006049195 A1 [0027]

Claims

Verteileinrichtung für einen Fluidstrom mit – einer Eintrittsöffnung (3) für den Fluidstrom und mit – einer Mehrzahl von gekrümmten Leitschaufeln (4, 4a, 4b, 4c) zur seitlichen Ablenkung des über die Eintrittsöffnung (3) einströmenden Fluidstroms, – wobei jeweils ein Paar benachbarter Leitschaufeln (4a, 4b) einen Strömungskanal bildet, der in jeweils einer Austrittsöffnung (5) endet, dadurch gekennzeichnet, dass – stromabwärts der Austrittsöffnungen (5) eine Mehrzahl von gekrümmten Vorlamellen (7, 8) angeordnet ist.
Verteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlamellen (8) Fangnasen (11) aufweisen.
Verteileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (v) der Enden zweier benachbarter Vorlamellen (8) geringer sind als die Abstände (s) zwischen den austrittsseitigen Enden zweier benachbarter Leitschaufeln (4a, 4b), inbesondere um einen Faktor von mindestens zwei, mindestens drei beziehungsweise mindestens fünf.