對一種新型除污設備折流板除沫器結(jié)構(gòu)性能及壓力降、分離率、除垢等技術問題進行分析，并對其應用與開發(fā)進行了探討。
近年來，國外一種新型除污設備折流板式除沫器廣泛應用工業(yè)生產(chǎn)中，該設備能有效地從氣流中分離出所攜帶的微小液滴和固體顆粒，從而改善生產(chǎn)工藝條件或減少環(huán)境的污染。由于分離器的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)多種多樣，并具有高效節(jié)能、工作穩(wěn)定性好，能適于高氣速、高液載及各種粘性液體，堅固耐久的結(jié)構(gòu)和常規(guī)設計等特點，廣泛應用于冶金、化工、煉油等許多工業(yè)領域，如吸收器、精餾塔、蒸發(fā)器、除塵器、蒸汽鍋爐等工藝設備中。
1　結(jié)構(gòu)
折流板式除沫器是由大量平行的V型折流板組成的一種氣沫分離裝置。除沫器中V型折流板組成的彎道引起流體流動方向急劇變化，使具有較大慣性的液滴和固體顆粒與折流板壁碰撞而從流動的氣體中分離出來，而氣體由于折流板之間構(gòu)成的流道寬敞而暢通，因而能順暢通過。這種結(jié)構(gòu)不易結(jié)垢，并能無限制的排污，體現(xiàn)出優(yōu)越的性能。對于特定的工藝要求，折流板的空間、通道的數(shù)量、通道拐角的大小和結(jié)構(gòu)、排污溝的個數(shù)都是重要的設計參數(shù)。
折流板式除沫器有兩種基本的分離流動方式：平行逆向流動和垂直流動。垂直流動的結(jié)構(gòu)中一般在折流板凸起部，與流道垂直方向設有導流溝裝置使分離的液體沿其流至裝置底部，這種方式能允許更大的工作容量，大量的液滴、固體在第一次撞擊時就被排出，接下來的撞擊可使它們?nèi)肯瑥亩岣吡斯ぷ餍?，其工作原理示意圖見圖1。

圖1　工作原理流動方式示意圖
2　主要技術問題
2.1　壓力降
折流板式分離器的壓力降較小，一般隨著折流板間距的減少，折流板方向變化的增多氣體速度和密度的增大以及折流板厚度的增加，壓力降將增大。
△P=K.ρg.U2g
式中：K結(jié)構(gòu)系數(shù)，與折流板的形態(tài)和結(jié)構(gòu)有關；
ρg氣體密度；
Ug氣流速度。
壓力降與氣速的特性曲線如圖2所示。
圖2　壓力降與氣速的特性曲線
2.2　再分離現(xiàn)象及控制
折流板式除沫器的能力是由再分離現(xiàn)象控制的，當折流板中的氣體流速過低，慣性分離過程難以開始；當氣體流速在工作設定范圍，在折流板進口附近處形成的液滴一般在它們達到出口之前被分離排出；當氣體流速較高并超出某一臨界值時，已積聚在折流板出口區(qū)域的液滴在排出前會發(fā)生再分離現(xiàn)象。這時拉力、重力對液體的表面張力一起作用于液滴，使之與折流板分離并隨高速氣流一起流動，使分離器失效?？紤]到液滴分離時各種不同力的平衡以及極限速度，一般用一個無因次的再分離系數(shù)來控制再分離現(xiàn)象。

式中：與氣速有關的因子；
g重力加速度；ρl液體密度；σ液體表面張力；Ug氣體速度；ρg氣體密度。
當Rn大于某一極限值時，再分離現(xiàn)象發(fā)生。Rn的極限值能通過測量室溫下空氣-水體系中折流板的臨界速度來確定。由產(chǎn)生再分離的臨界速度及空氣-水體系中的已知物性，可以確定(Rn)臨和(Fn)臨，這個臨界再分離數(shù)可應用于其它體系和工作環(huán)境中來確定折流板的最大工作能力。液滴大小與分離率的特性曲線見圖3。

圖3　液滴大小與分離率的特性曲線
2.3　折流板的除垢問題
當分離器用于某些工況時(如燃氣去硫系統(tǒng))會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。污垢使折流板的流通面積減小，導致局部速度的增大，使流體阻力隨氣體速度的平方成正比地增大，并且導致再分離現(xiàn)象的發(fā)生，從而降低分離器的效果。設備運行中采用適當?shù)募夹g除垢或避免產(chǎn)生結(jié)垢是必要的，因此有無結(jié)垢設計。在實際應用中，折流板裝置常采用噴嘴清洗等方法除垢。
2.4　折流板形狀與結(jié)構(gòu)設計
折流板的形狀和結(jié)構(gòu)直接影響分離效率和壓力降的大小等。對于氣、液、固物體不同的工藝條件，應采用不同的結(jié)構(gòu)形式，以達到性能的最優(yōu)化。
折流板的結(jié)構(gòu)設計理論上涉及到兩相流體動力學、流體邊界層理論和試驗測試數(shù)據(jù)。目前不同結(jié)構(gòu)分離器的實際性能和工藝參數(shù)范圍需實驗裝置進行測定，因此一個工藝參數(shù)域廣、綜合測試手段齊全、測試精度較高的實驗室及相應的測試技術是非常必要的。
3　應用與開發(fā)
作為一種新型的除污設備，折流板式除沫器在氣體流動狀態(tài)變化較大的情況下分離效果仍能保持穩(wěn)定，可進行無結(jié)垢設計，與其它分離器兼容，形狀系列多，可選擇多種不同材料制造設備，因此它有較寬的適應范圍和應用領域。該分離器最適宜以下幾種情況：
(1)控制大氣中的煙氣；
(2)消除或減少對設備造成腐蝕或阻塞的液滴；
(3)回收有用液體；
(4)為下一步工藝操作提高氣體的純度；
(5)從反應氣體中分離出有害液滴，確保操作安全。
折流板式除沫器由于結(jié)構(gòu)較復雜，加工制造技術要求較高，其流場復雜，液滴的大小分布測試較困難，相關的技術參數(shù)從理論上精確計算較困難等因素，該設備在我國至今尚未較好開發(fā)應用。因此，我們進一步研究和推廣應用折流板式除沫器技術具有十分重要的意義。以下幾方面值得研究：
(1)折流板式除沫器流道中流場的基本規(guī)律；
(2)折流板結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化設計及方法；
(3)相關測試技術和測試方法。