杜 虹

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通226010）

基于冷卻系統(tǒng)的新型結(jié)構(gòu)除霧器的設(shè)計(jì)

杜 虹

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通226010）

為了截流冷卻器后氣體所含的大部分霧沫，減少氣體帶水，防止冷凝液帶來的風(fēng)機(jī)振動(dòng)，避免或者減少凝結(jié)水對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的不利影響，同時(shí)減少冷凝液對(duì)管道銹蝕的不利影響，采用了帶鉤折線型三通道的不銹鋼的除霧器板片除霧器進(jìn)行除霧，對(duì)其設(shè)計(jì)與選型進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，為除霧器的設(shè)計(jì)和施工提供了參考。

帶溝槽三通道；除霧器葉片；不銹鋼

在工業(yè)生產(chǎn)過程及工業(yè)廢氣的排放過程中，將氣-液進(jìn)行分離是一項(xiàng)重要的工藝過程。為了清除氣體中的霧沫和夾帶的液相，工業(yè)生產(chǎn)中一般采用除霧器。它是氣-液分離必不可少的裝置。在冷卻系統(tǒng)中，除霧器的主要作用就是過濾氣相中的霧沫和灰塵，完成氣-液兩相的分離，減少氣體帶水，防止風(fēng)機(jī)振動(dòng)，避免或者減少凝結(jié)水對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的不利影響，減少冷凝液對(duì)管道銹蝕的不利影響。

1 主要的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)

一企業(yè)排出的尾氣含有機(jī)溶劑，按環(huán)保要求需要達(dá)標(biāo)排放，為進(jìn)一步提高后道工序的溶劑回收效率，該企業(yè)增加了一套尾氣冷卻系統(tǒng)，在進(jìn)入后道工序前盡量將尾氣中溶劑以液態(tài)形式析出，并進(jìn)行節(jié)流，因此需要設(shè)計(jì)一套滿足該使用工況的除霧器。設(shè)計(jì)該除霧器所需要的該冷卻系統(tǒng)的工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1、表2、表3所列。

表1 流速計(jì)算

表2 壓降

表3 排液管流速計(jì)算

2 除霧器的選型

一般在化工操作中，分散液滴的直徑約在0.1 ~5 000 μm[2]。一般粒徑在100 μm以上的顆粒，因?yàn)槠涑两邓俣容^快，其分離問題很容易解決。對(duì)于直徑大于50 μm小于100 μm的液滴，可以采用重力沉降法分離；對(duì)于大于5 μm小于50 μm的液滴可以采用離心分離法及慣性碰撞法進(jìn)行分離；對(duì)于更小的液滴則可以盡力使其聚集形成較大顆粒，可以采用纖維過濾器及靜電除霧器進(jìn)行分離。因冷卻系統(tǒng)氣體中所含的液滴為冷凝生成，尺寸一般在0.1~30 μm之間，故采用折流板式除霧器。具體各種除霧器的特性如表4所示。

表4 各種除霧器的特性

2.1 折流板式除霧器

2.1.1 工作原理

當(dāng)含有細(xì)小液滴的氣體沿著一定的方向以一定速度流經(jīng)除霧器時(shí)，由于氣體的慣性及相互撞擊的作用，細(xì)小液滴與波形板互相碰撞并被附著在各波形板的表面上。在波形板表面上，由于細(xì)小液滴的擴(kuò)散及小液滴的重力作用，使得其沉降進(jìn)而形成較大的液滴，隨著氣流一起向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)波形板轉(zhuǎn)彎處時(shí)，由于轉(zhuǎn)向離心力及液體的表面張力，及其與各波形板的摩擦滯后作用、吸附作用等使得液滴越變?cè)酱螅?dāng)集聚的液滴自身的重力大于液體表面張力與氣體的上升力的合力時(shí)，液滴就從波形板表面上滑落下來，從而達(dá)到氣液分離的目的。這種折流板式除霧器的這種特有的多折向結(jié)構(gòu)大大增加了細(xì)霧被捕集的概率，在上一個(gè)轉(zhuǎn)彎處未被除去的細(xì)霧在下一個(gè)轉(zhuǎn)彎處經(jīng)過相同的作用原理而被捕集，因此折向越多，捕集效率越高，這樣反反復(fù)復(fù)作用，大大提高了除霧效率。通過波形板除霧器后的氣體，基本上不含霧沫[3]。如圖1所示。

圖1 折板除沫器原理圖[2]

2.1.2 折流板式除霧器的類型

除沫器葉片種類繁多，如圖2所示，按其幾何形狀可分為流線型和折線型，也就是通常所見的圓弧形（a）、梯形（b）和三角形（c）葉片。為了提高分離效率，還出現(xiàn)了在葉片的彎折處添加倒鉤（弧鉤）的葉片形式（d）[2]。

圖2 折板除沫器常見葉片形式[2]

2.2 除霧器的選型

2.2.1 葉片形式的選擇

折流板式除霧器垂直流動(dòng)方式中，可在折流板彎折處增設(shè)導(dǎo)流溝等裝置即帶溝折線的裝置，如圖2中圖（d），這樣使捕集到的分離的液體引流至裝置底部，因此使大量液滴在第一個(gè)轉(zhuǎn)彎處即第一次撞擊時(shí)就可能被捕集，之后在第二個(gè)轉(zhuǎn)彎處、第三個(gè)轉(zhuǎn)彎處可使它們?nèi)咳コ瑥亩岣吡斯ぷ餍?，處理量又大。因此除霧器波形板的多折向結(jié)構(gòu)增加了霧沫被捕集的機(jī)會(huì)，可允許較大的工作量，因此通道越多，除霧效率越高[3]。由于折流板除霧器有很多優(yōu)點(diǎn)，如：敝開式結(jié)構(gòu)便于維修、費(fèi)用較低；阻力小，壓降比較低，一般每級(jí)小于100 Pa；不容易堵塞，易于沖洗；允許較高的氣流速度；對(duì)于20～40 μm的直徑的霧滴捕捉效率高，因此考慮機(jī)械加工難易問題，采用帶鉤折線型三通道除霧器板片[2]。

2.2.2 葉片材質(zhì)的選擇

除霧器的材質(zhì)有兩大類型，即不銹鋼材質(zhì)和高分子材料，而不銹鋼材質(zhì)抗腐蝕能力強(qiáng)，所以適用范圍很廣，而高分子材料（如FRP，聚丙稀等），不耐腐蝕，易于溶于有機(jī)溶劑，所以適用范圍很窄。因氣體中所含的液滴為冷凝生成，尺寸一般在0.1~30 μm之間，考慮到使用場(chǎng)合，煙氣中含有飽和水汽（2SO·3SO·HF·xNO）煙塵、攜帶的23SO、24SO鹽、噴淋液等，為了提高除霧器抗腐蝕能力，提高它的使用壽命，所以該冷卻系統(tǒng)的除霧器采用不銹鋼材質(zhì)（316L），因此采用不銹鋼帶鉤折線型三通道除霧器板片。

2.2.3 葉片間距的選擇

保證除霧效率，維持除霧系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行最重要的一項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)是除霧器葉片間距的合理選取[1]。葉片間距選取過大或過小，最終都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)。葉片間距應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)煙氣特征、吸收劑利用率、葉片結(jié)構(gòu)等綜合因素進(jìn)行選取。葉片間距一般設(shè)計(jì)在5~75 mm.經(jīng)過綜合分析比較，本系統(tǒng)的葉片間距選為25 mm.

最終本系統(tǒng)的除霧器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)及合理的除霧器設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行選型，表5為選型結(jié)果。

表5 除霧器的選型

3 除霧器葉片的設(shè)計(jì)

除霧器葉片的設(shè)計(jì)是除霧器設(shè)計(jì)中最重要的一部分，除霧器葉片是折流板除霧器本體的最基本、最重要的組成部分，其材料、結(jié)構(gòu)形式的選擇，決定了其性能的優(yōu)劣，而性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)除霧系統(tǒng)的運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響[1]。

為了提高抗腐蝕能力，且使除霧器除霧效率更高，更加經(jīng)久耐用，選用不銹鋼（316L）帶鉤折線型三通道除霧器板片。這是創(chuàng)新之處，通常高分子材料（如FRP，聚丙稀等）的帶鉤折線型三通道除霧器板片可以通過鑄造的方式來實(shí)現(xiàn)，但是如果材質(zhì)為不銹鋼帶鉤折線型三通道除霧器板片的則鑄造難以實(shí)現(xiàn)。這種不銹鋼材質(zhì)的帶鉤折線型三通道除霧器板片，由于其制造加工難度大，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少，但是通過設(shè)計(jì)采用焊接的方式來實(shí)現(xiàn)鉤折線型三通道的除霧器板片的制造。不銹鋼帶鉤折線型三通道除霧器板片的設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 帶鉤折線型三通道除霧器板片

如圖3所示，葉片為帶鉤的三通道折板形式，每片葉片由四個(gè)小片點(diǎn)焊而成。除霧器采用分組形式拼裝為一整體，便于吊運(yùn)、安裝，除霧器葉片間的連接以及各組之間采用槽鋼切槽固定同時(shí)打孔穿芯棒確?？煽窟B接。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過實(shí)際使用，證明帶鉤折線型不銹鋼的三通道板片的除霧器，其阻力小，壓降比較低，不容易堵塞，易于沖洗，敝便于維修、費(fèi)用較低，除霧效率高，且防腐蝕型強(qiáng)；避免或者減少了凝結(jié)水對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的不利影響經(jīng)久耐用；減少了氣體帶水，防止冷凝液帶來的風(fēng)機(jī)振動(dòng)，避免或者減少了凝結(jié)水對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的不利影響，同時(shí)減少冷凝液對(duì)管道銹蝕的不利影響。

[1]石俊，溫高，溫東.火電廠濕法煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器研究[J].內(nèi)蒙古石油工，2011（2）：20-22.

[2]夏芃力，楊靜.折流板式除沫器性能分析及研究進(jìn)展[J].化工設(shè)備與管道，2012（3）：33-36.

[3]王鵬，黃壽元.回風(fēng)井污風(fēng)治理方案設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009（11）：92-94.

Design of a New Type of Fog Removing Device Based on Cooling System

DU Hong
（Nantong Shipping College，Nantong Jiangsu 226010，China）

In order to control the majority of the gas contained in the fog after cooling，and reducegas with water，andprevent the vibration of the wind turbine because of the condensation，and avoid or reduce the adverse effects of condensed water on the wind turbine blades，and reduce the negative effects of condensate on the corrosion of pipes at the same time，so we getted rid of the mist employing demisting eliminator of demisting eliminator plate of hook folded of three channel stainless steel.In this paper，we introduced detailed about the design and selection of demisting eliminator.It provides reference for the design and construction of the demisting eliminator.

hook folded of three channel；the demister blade；stainless steel

X773

A

1672-545X（2016）11-0046-03

2016-08-06

杜虹（1978-），女，黑龍江肇州人，講師，碩士，研究方向：機(jī)械控制工程。