酸再生煙氣凈化旋流器的分離性能

呂子鐵

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

1 酸再生煙氣與旋流器關系

酸再生煙氣本身是以所含塵量相對較高的酸霧來體現，且其霧滴粒徑極小一旦未經處理排出便會對整個區域大氣環境造成嚴重破壞；而一般的重力沉降器對于含塵量較高的酸霧很難做到有效分離處理，且重力沉降器本身占地空間相對較大，投資也高，除霧網雖然一定程度上可以捕捉到酸再生煙氣中的較細霧滴，但記憶發生結垢堵塞的情況，且其也不適用于含液量較高的工廠中。

而旋流器本身所具有的結構簡單、操作便捷、工作性能穩定特點將其用于酸再生煙氣凈化時，本身所具有的較高分離精度和分離效率優勢較為突出。目前我國對酸再生煙氣凈化旋流器設計研究已經基本成型，部分工廠也已經開始采用旋流器分離酸再生煙氣[1]。

2 旋流器工作原理及結構特點

旋流器本身是一項較為常見的分離分級設備，其主要是以離心沉降原理體現，在待分離兩相混合液以一定壓力從旋流器周邊切向進入至旋流器內時，會在相應圓柱嗆內產生高速的旋轉流場，整個混合液中密度較大的組分此時將在旋流廠作用下，產生沿軸向以及沿徑向的運動形態，制止到達其椎體段再沿器壁向下運動，最終自地流口排出，以此形成較為明顯的外旋渦流場；同時這個過程中密度較小的祖墳會沿著其器內中心軸線方向運動，繼而形成向上運動的內渦旋，再自溢流口排出繼而達到對相應工業煙氣凈化分離的目的。目前旋流器結構類型也相對較為多元，最為常見的即整體式旋流器和分體式旋流器，其中整體式旋流器在結構上主要以一體化形態展現，而分體式旋流器則是通過不同零部件組合加工而成一個整體的形態展現。

結合實際來看目前整體式旋流器主要由料管、溢流室、溢流管、圓柱體、錐體等部分組成。其關鍵點即圓柱體和錐體是采用低碳鋼材料整體澆筑而成，并會在內部附上陶瓷；整體式旋流器所具有的優勢是內部耐磨性能較好，整體使用年限較長，且即使出現外殼磨漏也能夠采取補焊做實時修復，其在實際應用期間，整體性能相對較為穩定；但與此同時其缺陷也較為明顯，整體式旋流器加工難度相對較大，一旦局部出現磨損往往需要整體更換，因此其維修成本相對較高，且大部分整體式旋流器結構尺寸往往較大，整個加工安裝過程難度也相對較大，一旦任意環節出現操作失誤，都會導致其后續分離性能無法達到預期的情況發生。

而分體式旋流器其主要是由入料管、溢流室、溢流管、圓柱體、錐體（錐體包含了上錐體、中錐體、下錐體）等組合而成，其圓錐體和圓錐體往往采取高鉻合金，各部件按照單獨鍛造方式加工來構成完整的分體式旋流器。分體式旋流器所具有的優勢即其鑄造加工難度相對較低，如果局部發生破損或磨損可通過直接更換磨損部位部件，或對其進行實時修補來減少旋流器維護成本，且分體式旋流器在安裝上也較為便捷；但同時由于其個部件的組合結構特性，使得其在使用期間往往會出現部件磨損程度差異性較大的情況，而每個部件使用更換周期的不一致，往往會導致局部某一部件需要更換時，對應兩個部位連接處便會形成結婚，而隨時間推移這便必然會對旋流器工作性能造成一定不利影響，分體式旋流器如果在加工期間尺寸出現把控出現偏差，安裝時也會造成相應部位配合產生錯位性，降低旋流器使用年限[2]。

3 酸再生煙氣凈化旋流器的分離性能分析

根據上文對酸再生煙氣與旋流器關系，以及目前旋流器工作原理及結構特點分析，可以看出酸再生煙氣凈化旋流器的分離性能較之傳統分離裝置較為突出，但在實際實踐期間如何最大限度發揮旋流器分離性能，保障其應用穩定性和實效性能夠完全得以體現，便必須選取合適結構類型的旋流器，并根據相應工業廠區實際空間規模做合理改造設計，后續通過實驗設定測出其最佳分離性能的應用區間。

3.1 旋流器選型及設計

酸再生煙氣凈化旋流器分離性能分析首先應從旋流器選型開始，此期間先選取整體式旋流器，根據相應廠區實際情況對旋流器進行實時改造設計。在改造設計之前針對其分離效率、機身質量、功能參數等進行全方位的分析測驗，確認無誤后正式開始進行改造方案設計。按照減小旋流器圓柱段直徑來使其運行期間離心作用得到全面提升，再適當的對其錐體進行實時增長，并在入口處進行平行導流板設置，以使其氣流的平穩性和高效性充分得以展現。

3.2 實驗分析記錄

在旋流器選型及設計完成后，進行酸再生煙氣凈化旋流器分離性能實驗設置，其實驗流程主要如下圖（圖1）所示。

這個過程中必須結合其實驗流程對各環節做好實時的分析記錄工作。根據圖可看出，此實驗主要將鹽酸再生系統做通過焙燒來形成鹽酸循環利用模式，焙燒后產生含塵煙氣通過除塵器以及預濃縮器降溫除塵后進到吸收塔，在通過塔頂噴淋漂洗水對其做氣體其受生成再生算，最終實現吸收塔所排出煙氣都是經過洗滌塔洗滌后達到排放標準的廢氣，保障區域內大氣生態不會因此遭到污染破壞。

圖1 旋流器選型設計

實際實驗期間對旋流器進口氣體以及底流口分離液要做實時計量采樣設置，調節相應球閥來使其進口流量能夠得到實時改變，針對煙氣中所含大量水蒸氣必須明確其在冷卻液化后可能會對實驗結果準確性產生不良影響的情況，因此要對其進行必要的保溫處理，相應保溫裝置要在實驗正式開始前邊做實時參數設定。

與此同時，針對實驗所用物料以及實驗條件必須進行合理把控，確保測試過程專業合理性，避免物料及實驗條件缺陷導致實驗結果缺乏真實性和準確性的狀況發生[3]。

3.3 實驗結果及分離效率

明確實驗準備無誤后，按照上述實驗流程圖進行相應實驗，最終得出鹽酸再生系統吸收塔出口煙氣所含大量酸性霧滴和粉塵，能夠通過旋流器直接有效的將酸霧以及粉塵做群面分離，在旋流器進口含液量在263g·m3是其酸霧霧滴在旋流器中分離效率呈現隨壓降增加先升高后下降的狀態，相應旋流器分離霧滴最佳區間則在15m3·h-1～35m3·h-1之間，其溢流口壓降在0.2KPa～0.8KPa，相應流量為24m3·h-1，時霧滴分離效率可以達到95%以上，其余壓段則分離效率都在95%以下。因此在實際實踐期間，根據工業廠區實際情況，按照上述區間數值做旋流器分離參數設置，便可以使酸再生煙氣凈化效果能夠完全達到預期，為我國工業的可持續發展提供有力依據。

4 結語

通過對酸再生煙氣凈化旋流器的分離性能分析，可以看出其對實現清潔、生態化工業生產模式有著極為重要的促進作用；因此結合實際情況，做好對旋流器的科學設計和合理的工藝參數設定，也是保障其應用期間分離性能得以充分發揮的前提條件。