酸再生烟气净化旋流器的分离性能

时间：2024-11-06

吕子铁

（北京首钢股份有限公司，河北迁安 064404）

1 酸再生烟气与旋流器关系

酸再生烟气本身是以所含尘量相对较高的酸雾来体现，且其雾滴粒径极小一旦未经处理排出便会对整个区域大气环境造成严重破坏；而一般的重力沉降器对于含尘量较高的酸雾很难做到有效分离处理，且重力沉降器本身占地空间相对较大，投资也高，除雾网虽然一定程度上可以捕捉到酸再生烟气中的较细雾滴，但记忆发生结垢堵塞的情况，且其也不适用于含液量较高的工厂中。

而旋流器本身所具有的结构简单、操作便捷、工作性能稳定特点将其用于酸再生烟气净化时，本身所具有的较高分离精度和分离效率优势较为突出。目前我国对酸再生烟气净化旋流器设计研究已经基本成型，部分工厂也已经开始采用旋流器分离酸再生烟气[1]。

2 旋流器工作原理及结构特点

旋流器本身是一项较为常见的分离分级设备，其主要是以离心沉降原理体现，在待分离两相混合液以一定压力从旋流器周边切向进入至旋流器内时，会在相应圆柱呛内产生高速的旋转流场，整个混合液中密度较大的组分此时将在旋流厂作用下，产生沿轴向以及沿径向的运动形态，制止到达其椎体段再沿器壁向下运动，最终自地流口排出，以此形成较为明显的外旋涡流场；同时这个过程中密度较小的祖坟会沿着其器内中心轴线方向运动，继而形成向上运动的内涡旋，再自溢流口排出继而达到对相应工业烟气净化分离的目的。目前旋流器结构类型也相对较为多元，最为常见的即整体式旋流器和分体式旋流器，其中整体式旋流器在结构上主要以一体化形态展现，而分体式旋流器则是通过不同零部件组合加工而成一个整体的形态展现。

结合实际来看目前整体式旋流器主要由料管、溢流室、溢流管、圆柱体、锥体等部分组成。其关键点即圆柱体和锥体是采用低碳钢材料整体浇筑而成，并会在内部附上陶瓷；整体式旋流器所具有的优势是内部耐磨性能较好，整体使用年限较长，且即使出现外壳磨漏也能够采取补焊做实时修复，其在实际应用期间，整体性能相对较为稳定；但与此同时其缺陷也较为明显，整体式旋流器加工难度相对较大，一旦局部出现磨损往往需要整体更换，因此其维修成本相对较高，且大部分整体式旋流器结构尺寸往往较大，整个加工安装过程难度也相对较大，一旦任意环节出现操作失误，都会导致其后续分离性能无法达到预期的情况发生。

而分体式旋流器其主要是由入料管、溢流室、溢流管、圆柱体、锥体（锥体包含了上锥体、中锥体、下锥体）等组合而成，其圆锥体和圆锥体往往采取高铬合金，各部件按照单独锻造方式加工来构成完整的分体式旋流器。分体式旋流器所具有的优势即其铸造加工难度相对较低，如果局部发生破损或磨损可通过直接更换磨损部位部件，或对其进行实时修补来减少旋流器维护成本，且分体式旋流器在安装上也较为便捷；但同时由于其个部件的组合结构特性，使得其在使用期间往往会出现部件磨损程度差异性较大的情况，而每个部件使用更换周期的不一致，往往会导致局部某一部件需要更换时，对应两个部位连接处便会形成结婚，而随时间推移这便必然会对旋流器工作性能造成一定不利影响，分体式旋流器如果在加工期间尺寸出现把控出现偏差，安装时也会造成相应部位配合产生错位性，降低旋流器使用年限[2]。

3 酸再生烟气净化旋流器的分离性能分析

根据上文对酸再生烟气与旋流器关系，以及目前旋流器工作原理及结构特点分析，可以看出酸再生烟气净化旋流器的分离性能较之传统分离装置较为突出，但在实际实践期间如何最大限度发挥旋流器分离性能，保障其应用稳定性和实效性能够完全得以体现，便必须选取合适结构类型的旋流器，并根据相应工业厂区实际空间规模做合理改造设计，后续通过实验设定测出其最佳分离性能的应用区间。

3.1 旋流器选型及设计

酸再生烟气净化旋流器分离性能分析首先应从旋流器选型开始，此期间先选取整体式旋流器，根据相应厂区实际情况对旋流器进行实时改造设计。在改造设计之前针对其分离效率、机身质量、功能参数等进行全方位的分析测验，确认无误后正式开始进行改造方案设计。按照减小旋流器圆柱段直径来使其运行期间离心作用得到全面提升，再适当的对其锥体进行实时增长，并在入口处进行平行导流板设置，以使其气流的平稳性和高效性充分得以展现。

3.2 实验分析记录

在旋流器选型及设计完成后，进行酸再生烟气净化旋流器分离性能实验设置，其实验流程主要如下图（图1）所示。

这个过程中必须结合其实验流程对各环节做好实时的分析记录工作。根据图可看出，此实验主要将盐酸再生系统做通过焙烧来形成盐酸循环利用模式，焙烧后产生含尘烟气通过除尘器以及预浓缩器降温除尘后进到吸收塔，在通过塔顶喷淋漂洗水对其做气体其受生成再生算，最终实现吸收塔所排出烟气都是经过洗涤塔洗涤后达到排放标准的废气，保障区域内大气生态不会因此遭到污染破坏。

图1 旋流器选型设计

实际实验期间对旋流器进口气体以及底流口分离液要做实时计量采样设置，调节相应球阀来使其进口流量能够得到实时改变，针对烟气中所含大量水蒸气必须明确其在冷却液化后可能会对实验结果准确性产生不良影响的情况，因此要对其进行必要的保温处理，相应保温装置要在实验正式开始前边做实时参数设定。

与此同时，针对实验所用物料以及实验条件必须进行合理把控，确保测试过程专业合理性，避免物料及实验条件缺陷导致实验结果缺乏真实性和准确性的状况发生[3]。

3.3 实验结果及分离效率

明确实验准备无误后，按照上述实验流程图进行相应实验，最终得出盐酸再生系统吸收塔出口烟气所含大量酸性雾滴和粉尘，能够通过旋流器直接有效的将酸雾以及粉尘做群面分离，在旋流器进口含液量在263g·m³是其酸雾雾滴在旋流器中分离效率呈现随压降增加先升高后下降的状态，相应旋流器分离雾滴最佳区间则在15m³·h-1～35m³·h-1之间，其溢流口压降在0.2KPa～0.8KPa，相应流量为24m³·h-1，时雾滴分离效率可以达到95%以上，其余压段则分离效率都在95%以下。因此在实际实践期间，根据工业厂区实际情况，按照上述区间数值做旋流器分离参数设置，便可以使酸再生烟气净化效果能够完全达到预期，为我国工业的可持续发展提供有力依据。