摘要:主要介紹了絲網(wǎng)除沫器工作原理、 特點(diǎn)、 結(jié)構(gòu)形式和工藝計(jì)算， 并介紹了絲網(wǎng)除沫器與折流板式除沫器相結(jié)合的分離裝置的結(jié)構(gòu)及其在升膜蒸發(fā)器中的應(yīng)用。

絲網(wǎng)分離是一種過濾方法， 主要是把液滴從氣流中分離出來。 絲網(wǎng)不結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 價(jià)格便宜， 而且分離效率高。 在升膜蒸發(fā)器中， 液體根據(jù)虹吸泵的原理進(jìn)入加熱管加熱， 然后流入到分離器， 在此液體與蒸汽分離開來， 且液體通過管流回到蒸發(fā)器， 形成閉路。 加熱管由換熱管組成， 原料液經(jīng)預(yù)熱達(dá)到沸點(diǎn)或接近沸點(diǎn)后， 由加熱室底部引入，為高速上升二次蒸汽帶動(dòng)， 沿?fù)Q熱管內(nèi)壁邊流動(dòng)邊蒸發(fā)， 在加熱室頂部達(dá)到所需的濃度， 完成液由加熱室底部排出， 產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)設(shè)在上部的絲網(wǎng)除沫器汽泡、 水珠、 雜物后成為下一效的熱源。 可見氣液分離效果的好壞直接影響到排出氣體的純度和工作液的損耗。 如果分離不好， 可能響用戶的運(yùn)行成本。

1     絲網(wǎng)除沫器工作原理及特點(diǎn) 1.1 絲網(wǎng)除沫器的工作原理

如圖 1 所示， 當(dāng)帶有霧沫的氣體以一定速度上升通過絲網(wǎng)時(shí)， 由于霧沫上升的慣性作用， 霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相碰撞而被附著在細(xì)絲表面上。 細(xì)絲表面上霧沫的擴(kuò)散、 霧沫的重力沉降， 使霧沫形成較大的液滴沿著細(xì)絲流至兩根絲的交接點(diǎn)。 細(xì)絲的可潤(rùn)濕性、 液體的表面張力及細(xì)絲的毛細(xì)管作用， 使得液滴越來越大， 直到聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就從細(xì)絲上分離下落。 氣體通過絲網(wǎng)后， 基本上不含霧沫。

1.2 絲網(wǎng)除沫器的特點(diǎn)

絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、 重量輕、 空隙率大、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及安裝、 使用方便等特點(diǎn)。 尤其是它具有除沫效率高和壓力降小的特點(diǎn)， 有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。 絲網(wǎng)對(duì)粒徑≥3~5 μm 的霧沫，捕集效率達(dá) 98%~99.8%， 而氣體通過的壓力降卻很小， 250~500 Pa。

1.3 絲網(wǎng)除沫器的工藝計(jì)算
（1） 絲網(wǎng)的液泛氣速
絲網(wǎng)的液泛氣速 （即絲網(wǎng)操作中的限氣速）可由下式確定：

（2）        絲網(wǎng)的操作氣速
通過絲網(wǎng)的速度過低將會(huì)使液體滑移通過絲網(wǎng)， 并被離開的蒸汽夾帶出去； 而過高的流速也會(huì)攜帶液體至絲網(wǎng)的頂部， 然后由絲網(wǎng)表面再次夾帶液體。 大多數(shù)情況下， 當(dāng)速度為適宜允許設(shè)計(jì)速度的 30%~時(shí)， 可得到較好的除霧性能。 絲網(wǎng)除沫器的操作氣速一般按式 （2） 進(jìn)行計(jì)算 ^[1]： u_G= (0.5~0.8) U_f （2）式中 u_G———絲網(wǎng)除沫器的操作氣速， m/s。
（2）        絲網(wǎng)直徑的確定
絲網(wǎng)的使用面積取決于氣體的處理量。 絲網(wǎng)為圓形時(shí)， 處體所需的流通直徑D₁ 按式 （3） 計(jì)算：

2     折流板式除沫器的結(jié)構(gòu)及工作原理
2.1     結(jié)構(gòu)
折流板式除沫器是由大量平行的 V 形折流板組成的一種氣沫分離裝置。 除沫器中 V 形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, 氣體則由于折流板之間構(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, 并能無限制地排污, 體現(xiàn)出越的性能。 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)。
2.1     工作原理
折流板式除沫器有兩種基本的分離流動(dòng)方式: 垂直流動(dòng)和平行逆向流動(dòng)。 垂直流動(dòng)的結(jié)構(gòu)中， 一般在折流板凸起部的與流道垂直方向上設(shè)有導(dǎo)流溝裝置， 可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、 固體在一次撞擊時(shí)就被排出,接下來的撞擊可使其全部消除, 從而提高了工作效率, 其工作原理如圖 2 所示。

2     絲網(wǎng)除沫器與折流板式除沫器相結(jié)合及其在升膜蒸發(fā)器中的應(yīng)用
2.1     結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
圖 3 所示的是由絲網(wǎng)除沫器與折流板式除沫器相結(jié)合的分離裝置結(jié)構(gòu)。 該臺(tái)設(shè)備 （升膜蒸發(fā)器）是由某公司引進(jìn)的制鹽設(shè)備之一。 在該升膜蒸發(fā)器中， 分離裝置由下部的折流板式除沫器和上部的絲網(wǎng)除沫器組成， 料液根據(jù)虹吸泵的原理由加熱室底部進(jìn)入加熱室， 由換熱管進(jìn)行加熱蒸發(fā)， 管外用水蒸氣加熱。 液體汽化后， 體積千倍或數(shù)千倍, 密度劇降， 在管中心形成一高速上升氣流， 帶動(dòng)未蒸發(fā)的料液沿管壁成高速流動(dòng)膜向上爬升。 液體達(dá)到頂部后， 沿管道進(jìn)入蒸發(fā)室， 而具有一定流速的氣液混合物便進(jìn)入分離裝置。 此時(shí)， 流體先與分離裝置下部的折流板式除沫器接觸， 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， 氣體則由于折流板之間構(gòu)成的流道寬敞而暢通， 因而能順暢通過， 這樣就達(dá)到了氣液初步分離。 然后， 氣體再經(jīng)過上部的絲網(wǎng)， 將其帶走的液滴進(jìn)一步進(jìn)行分離。 經(jīng)過雙重分離后， 氣體基本上不含霧沫， 從而保證了氣體所需的純度。 此外， 在該升膜蒸發(fā)器中， 還分別在分離裝置上、 下部位設(shè)置了沖洗管，可定期對(duì)其進(jìn)行清洗， 絲網(wǎng)堵塞， 增加阻力。

2.1     設(shè)計(jì)帶絲網(wǎng)的分離裝置應(yīng)掌握的幾個(gè)要點(diǎn)
（1）    絲網(wǎng)需水平放置
絲網(wǎng)必定是平放的， 這樣可以獲得佳的排液條件。
（2）    絲網(wǎng)形式選用
絲網(wǎng)的形式分為上裝式和下裝式兩種。 該升膜蒸發(fā)器人孔設(shè)在下方， 故采用下裝式絲網(wǎng)。
（3）    絲網(wǎng)材質(zhì)確定
絲網(wǎng)材料有 304、 304L、 316、 316L、 Q235A
等材質(zhì)， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際工藝要求選用合適的材質(zhì) ^[2]。該設(shè)備絲網(wǎng)材料選用 316L。
（4）    絲網(wǎng)厚度H的確定
根據(jù)除沫效率要求確定絲網(wǎng)厚度， 一般選用厚度H=150 mm 的絲網(wǎng)。 如果除沫要求不高， 也可用H=100 mm 的絲網(wǎng)。 該升膜蒸發(fā)器中， 對(duì)除沫效率要求較高， 因此選用H=150 mm 的絲網(wǎng)。 通常，通過絲網(wǎng)的壓力降比較小， 厚度H為 100 mm 和 150 mm 的絲網(wǎng)除沫器的壓力降約為 2.5 Pa ， 這對(duì)于工藝操作來說， 基本可忽略不計(jì)。
（1）    裝設(shè)柵條或壓環(huán)
在系統(tǒng)中， 當(dāng)蒸汽產(chǎn)生大的波動(dòng)或脈沖時(shí)， 絲網(wǎng)趨于被向上吹起， 因此需設(shè)橫穿絲網(wǎng)頂部的固定柵條或壓環(huán)。 當(dāng)絲網(wǎng)直徑超過 300 mm 時(shí)， 因絲網(wǎng)材料本身不能支撐其重力， 故需在絲網(wǎng)下部裝設(shè)支撐柵條或支撐環(huán)。
（2）    方便拆裝
分離裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成絲網(wǎng)拆裝容易、 清洗方便的結(jié)構(gòu)。 如果工作液不潔凈， 時(shí)間長(zhǎng)了絲網(wǎng)容易堵塞。 絲網(wǎng)堵塞后會(huì)嚴(yán)重影響分離效率， 因此需定期對(duì)絲網(wǎng)進(jìn)行清洗與維護(hù)。
3     結(jié)束語
本文介紹了將板式分離與絲網(wǎng)分離相結(jié)合的絲網(wǎng)分離裝置， 實(shí)現(xiàn)了勢(shì)互補(bǔ)， 揚(yáng)長(zhǎng)避短， 在較大分離負(fù)荷范圍內(nèi)保證了高的分離效率。 這種分離裝置可成為升膜蒸發(fā)器中氣液分離裝置的標(biāo)準(zhǔn)配置，可在石化行業(yè)中推廣應(yīng)用。