蒸汽作为热载体在工业生产中广泛应用。蒸汽干度是蒸汽品质的核心评定因素,在一些行业应用规范中有具体的数值要求。在蒸汽输送系统中,蒸汽带水过多将会引发强烈的水锤现象。在食品饮料行业,蒸汽直接跟物料混合,带水严重将会导致食品的口感和品质下降。在制药行业,蒸汽干度过低将导致灭菌失败、产品不合格。因此,必须要对湿蒸汽除湿,提升蒸汽干度,加装汽水分离器是典型且普遍的应用技术。本文概括总结了常用的三种汽水分离器。
1.丝网式汽水分离器
原理及结构
丝状材料组成的网格式材料阻挡或吸收汽水混合物中的水分,如图1和图2所示。当液滴直径大于丝网之间的间隙时,便不能通过丝网而被拦截下来,对于小直径的液滴,而由于水具有一定的粘度和液滴在高速下的不规则形状,其在经过丝网组成的间隙时会发生“桥接”的现象,从而被拦截下来。
2.旋风式汽水分离器
分离原理
把汽水混合物从进气管切向引入分离器,由于引入的汽流动能较大,形成在切向上具有很大速度的旋转运动。液滴在惯性力和离心力的作用下,碰撞到旋风分离器壳体内表面上与汽流分离。被分离出的液滴在重力作用下,沿壳体内表面从排液口流出分离器。工作原理如图4。
3.波形板式汽水分离器
分离原理
来流气体通过曲折的流道空间来回进行Z字型运动,在经过弯道时气体的流动方向发生改变,液滴因为运动惯性会直接撞击在波形板上,在波形板的表面形成一层水膜,并在重力的作用下被收集起来。常用作汽水分离器的末级分离,图6展示了波形板汽水分离器内部的构造以及分离原理。
汽水分离器的作用及其要求
研究蒸汽发生设备如工业锅炉、余热锅炉和汽化冷却装置等水的汽化和循环过程表明, 水经过受热面加热后以汽水混合物的形式进入汽包, 欲将蒸汽用于生产和生活,必须在其内部设置一套完善的汽水分离装置, 把蒸汽中的水份完善而有效地分离出来,以提高蒸汽的品质, 保证设备运行的可靠性, 并满足用户的要求。
由于汽水分离器起着重要的作用, 因此, 汽水分离器的设计应满足以下几条原则性的要求, 因地制宜, 优选设计。
1、应能有效地避免汽包蒸发面和汽空间的局部负荷增高, 使蒸汽均匀地穿出水面, 而不致带水。
2、能够有效地消除由上升管进入汽包的汽水混合物的动能, 缓和汽水混合物对水面的冲击使蒸汽中水滴大部分分离出来。
3、使汽水混合物经过多折、急转的流动路径, 充分利用离心力、惯性力的作用,将汽、水分离开来。
4、及时、顺利地将分离下来的水排走,以免造成二次携带。
5、创造大量的水膜表面积, 以粘附更多的水滴, 提高汽水分离的效果。
6 有利于系统水循环工况的进行, 要求汽水分离装置本身具有较小的阻力, 以尽可能降低循环回路的阻力。
7、汽水分离器应结构简单、耐用,便于制造、安装和检修。
8、对负荷变化有较强的适应能力, 当负荷波动较大时, 对汽水分离的效果影响不大。
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工业上常见的汽水分离器种类和原理总结——汽水分离器在工业应用中非常普遍,比如食品、饮料、制药和化工等。低干度的蒸汽不但会造成设备损伤,增加系统安全风险,而且造成工艺生产效率的下降。因此,随着各个行业生产效率的提升,对于汽水分离器的性能要求也越来越高。本文旨在概要地总结工业上常见的汽水分离器种类,其运行特性以及所采用的汽水分离的原理,为分离器的设计以及分离技术的研究提供指导性的意见。
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工业是节能降碳的重点领域,也是实现“3060”碳达峰碳中和目标的关键。党的二十大报告明确提出,积极稳妥推进碳达峰碳中和,推进降碳、减污、扩绿、增长,完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源消费,逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。为了回顾 2023 年工业企业在节能降碳、绿色可持续发展方面的成就,了解当下的创新技术和应用,《流程工业》编辑部在 2024 年第一期特别策划了“工业碳中和”专题,邀请了一批国内外优秀的工业企业分享观点和产业实践,为广大的流程工业企业提供绿色可持续发展的启迪和借鉴。
作者:本刊编辑部
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