對(duì)一種新型除污設(shè)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(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)其應(yīng)用與開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探討。

近年來(lái)，國(guó)外一種新型除污設(shè)備折流板式除沫器廣泛應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)中，該設(shè)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(jiān)固耐久的結(jié)構(gòu)和常規(guī)設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油等許多工業(yè)領(lǐng)域，如吸收器、精餾塔、蒸發(fā)器、除塵器、蒸汽鍋爐等工藝設(shè)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(dòng)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(dòng)的氣體中分離出來(lái)，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(guò)。這種結(jié)構(gòu)不易結(jié)垢，并能無(wú)限制的排污，體現(xiàn)出優(yōu)越的性能。對(duì)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(gè)數(shù)都是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。
折流板式除沫器有兩種基本的分離流動(dòng)方式：平行逆向流動(dòng)和垂直流動(dòng)。垂直流動(dòng)的結(jié)構(gòu)中一般在折流板凸起部，與流道垂直方向設(shè)有導(dǎo)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(shí)就被排出，接下來(lái)的撞擊可使它們?nèi)肯?，從而提高了工作效率，其工作原理示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　工作原理流動(dòng)方式示意圖
2　主要技術(shù)問(wèn)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(guān)；
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(dāng)折流板中的氣體流速過(guò)低，慣性分離過(guò)程難以開(kāi)始；當(dāng)氣體流速在工作設(shè)定范圍，在折流板進(jìn)口附近處形成的液滴一般在它們達(dá)到出口之前被分離排出；當(dāng)氣體流速較高并超出某一臨界值時(shí)，已積聚在折流板出口區(qū)域的液滴在排出前會(huì)發(fā)生再分離現(xiàn)象。這時(shí)拉力、重力對(duì)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(dòng)，使分離器失效?？紤]到液滴分離時(shí)各種不同力的平衡以及極限速度，一般用一個(gè)無(wú)因次的再分離系數(shù)來(lái)控制再分離現(xiàn)象。

式中：與氣速有關(guān)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(dāng)Rn大于某一極限值時(shí)，再分離現(xiàn)象發(fā)生。Rn的極限值能通過(guò)測(cè)量室溫下空氣-水體系中折流板的臨界速度來(lái)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(gè)臨界再分離數(shù)可應(yīng)用于其它體系和工作環(huán)境中來(lái)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(jiàn)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(wèn)題
當(dāng)分離器用于某些工況時(shí)(如燃?xì)馊チ蛳到y(tǒng))會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。污垢使折流板的流通面積減小，導(dǎo)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(dǎo)致再分離現(xiàn)象的發(fā)生，從而降低分離器的效果。設(shè)備運(yùn)行中采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)除垢或避免產(chǎn)生結(jié)垢是必要的，因此有無(wú)結(jié)垢設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)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(shè)計(jì)
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(duì)于氣、液、固物體不同的工藝條件，應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)形式，以達(dá)到性能的最優(yōu)化。
折流板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論上涉及到兩相流體動(dòng)力學(xué)、流體邊界層理論和試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)。目前不同結(jié)構(gòu)分離器的實(shí)際性能和工藝參數(shù)范圍需實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)定，因此一個(gè)工藝參數(shù)域廣、綜合測(cè)試手段齊全、測(cè)試精度較高的實(shí)驗(yàn)室及相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)是非常必要的。
3　應(yīng)用與開(kāi)發(fā)
作為一種新型的除污設(shè)備，折流板式除沫器在氣體流動(dòng)狀態(tài)變化較大的情況下分離效果仍能保持穩(wěn)定，可進(jìn)行無(wú)結(jié)垢設(shè)計(jì)，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(shè)備，因此它有較寬的適應(yīng)范圍和應(yīng)用領(lǐng)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(duì)設(shè)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(yīng)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(fù)雜，加工制造技術(shù)要求較高，其流場(chǎng)復(fù)雜，液滴的大小分布測(cè)試較困難，相關(guān)的技術(shù)參數(shù)從理論上精確計(jì)算較困難等因素，該設(shè)備在我國(guó)至今尚未較好開(kāi)發(fā)應(yīng)用。因此，我們進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用折流板式除沫器技術(shù)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(chǎng)的基本規(guī)律；
(2)折流板結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)及方法；
(3)相關(guān)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試方法。