[发明专利]一种叶片式气液分离器

说明书

本发明公开了一种叶片式气液分离器，包括上部设有进气口和出气口、底部设有排污口、内部设有分离机构和出气管道的分离罐，所述分离机构包括同轴设置的旋流叶片和开缝管，所述出气管道一端连通出气口，另一端连通开缝管，出气管道和开缝管相互连接形成的整体穿过旋流叶片轴心，开缝管上的缝隙顶端不超过旋流叶片上端面。通过对起分离作用的分离机构的结构设计，结合了三种分离原理，优化了分离顺序，既能够有效避免液滴飞溅、二次夹带等现象，进而提高分离效率，又能够大大缩小气液分离器的占用空间。本发明旋流叶片所需要的叶片数量极少，气液混合流流经线路短，气流折弯角度小，大大降低了气流的压力损耗。

技术领域

本发明涉及气液分离器技术领域，更具体地，涉及一种新型结构的叶片式气液分离器。

背景技术

在实际生产过程中，对锅炉蒸汽的品质有着严格要求。锅炉蒸汽的质量直接影响后续流程的正常进行，为了提高蒸汽的质量并将其应用于生产和生活中，需要在锅炉内增设气液分离器来分离蒸汽中的水分，以保证后续设备的安全运行并满足用户的需求。锅炉中水被加热后以汽水混合物的形式进入汽包，进入汽包内的汽水混合物一方面将热量传给汽包内壁以克服锅炉启停时汽包上下壁温差过大的问题，可以较快的启动；另一方面经气液分离器将汽水分离，分离出来的蒸汽被引至过热器。此过程的关键在于气液分离器的性能，锅炉的给水中含有一定盐分，随着给水在汽包内不断蒸发过程中，水中的盐分浓度不断增加，导致蒸汽会携带这部分高浓度的水进入过热器，在继续加热的过程中，水不断蒸发而盐分沉积在过热器表面形成盐垢，进而降低了烟气向蒸汽的传热效率，同时盐垢还会造成过热器管壁局部过热，最终导致胀管甚至爆管。此外携带有液滴的蒸汽进入后续的汽轮机叶片后，会使得汽轮机被迫低负荷运行且产生较大振动，影响机组正常运行。

除应用在锅炉汽包外，气液分离技术还应用于其他领域，如合成氨产业中原料气的净化，发电厂烟气脱硫、天然气开采及运输过程、加氢装置循环使用的氢气脱硫、尾气除尘回收等都需要对气体中的液滴进行消除以减少对设备的损坏和对生产的影响。因此，在这些领域的生产过程中均安装气液分离器以提高产品质量，降低成本。

在生产中增设气液分离器的目的是为了处理含有少量液滴的气体，实现气体的净化或液相介质的回收利用，其结构一般是一个压力容器，设有进气口、液滴分离构件、出气口以及排液口，一般气相由上部出口排出，液相由下部收集。气液分离器可安装在锅炉汽包内以保证锅炉蒸汽的品质以及各种气体水洗塔，解析塔的气相除雾过程中等。工业中较为常用的气液分离方法有重力沉降、惯性分离、离心分离、过滤分离和填料分离。重力沉降的原理是利用气液两相的密度差，两相一起流动过程中，受重力的作用液相向下运动而气相保持原来方向运动，导致气液两相分离，其原理如图1所示，图中1为气液混合流，2为气体，3为液体。惯性分离的原理是液体与气体的密度相差大，在气液混合物一起流动过程中碰到障碍阻挡时，气体会沿着障碍物继续向前而液体由于自身的惯性还会保持原来运动的方向，当其撞到障碍物上时由于重力的作用，液体会向下汇集并由排液管排出，其原理如图2所示，图中1为气液混合流，2为气体，3为液体。离心分离主要指气液旋流分离，利用离心力将气体中的液滴杂质分离出来，其原理跟惯性分离类似也是利用气液的密度进行分离，如图3所示，图中1为气液混合流，2为气体，3为液体，4为外部气旋，5为内部气旋，由于气液的密度不同，液滴受到的离心力大于气体，导致液滴与气相产生分离倾向。

由于气体内液滴的粒径尺寸大小不一，其分布方式也各有异同，所以气液分离器的形式多种多样，其分离效率也存在很大的差距，而且使用的范围也各不相同，近年来对其的开发研究也呈上升的趋势，随着工业化发展气液分离器应用的范围越来越广，对其的开发研究也有重大的意义。查阅相关文献资料可以了解到，气液分离器分离效率不仅与分离装置的性能有关，还受入口介质特性的影响，包括含液浓度、液滴粒径和入口气量等。

现有的大部分气液分离器虽然分离效率高但压降也比较高同时可分离的液滴最小粒径也较大，气液分离不只是要考虑液滴的分离效率，在气体通过分离机构后气体的压降及气速也是需要考虑的问题，压降过大则会影响后续的生产，所以开发研究一种分离效率高且压降小的气液分离器对工业生产有很大的意义。