1、精選優質文檔-傾情為你奉上儲氣氣液分離容器的工藝計算1.氣液分離器的選用1.1 對濕飽和蒸汽進行氣液分離的目的從氣源流入儲氣罐的蒸汽為濕飽和蒸汽，濕蒸汽中含有一定量的液態水顆粒，這將會對飽和蒸汽的精確計量造成不利的影響。為提高飽和蒸汽中氣相質量含率，改善飽和蒸汽的計量精度，需要在儲氣罐中設置氣液分離裝置，濾除飽和蒸汽中的液態水顆粒。1.2 不同類型氣液分離器及其適用情況目前工業當中最常用的共有兩種類型的氣液分離設備，分別為立/臥式重力分離器和立/臥式絲網分離器。重力分離器通常用于液體顆粒直徑大于200的氣液分離，對于直徑較小的液體顆粒則分離效果較差；而絲網分離器可以有效分離氣體中直徑大于35的

2、液體顆粒。濕蒸汽中液態水顆粒直徑一般在數十至數百微米量級，若采用重力分離器則難以完全濾除，因此宜采用絲網分離器對濕飽和蒸汽進行氣液分離。1.3 絲網除沫器的基本原理工業中一般用液體顆粒的直徑對霧、沫、液滴進行定義，直徑<10的液體顆粒稱為霧；直徑介于101000的液體顆粒稱為沫；直徑>1000的液體顆粒稱為液滴。絲網分離器能有效分離氣體中直徑大于35的液體顆粒，因此又稱作絲網除沫器或絲網除沫器。絲網除沫器主要構成為一固定安裝的絲網組件，由絲網和上下支承柵條組成，具有結構簡單、重量輕、空隙率大、壓力降小、接觸表面積大、除沫效率高、安裝操作維修方便、使用壽命長等優點。其工作原理如圖所示

3、。當帶有液體顆粒的氣體以一定速度上升通過絲網時，由于霧沫上升的慣性作用，霧沫與絲網細絲相碰撞而被附著在細絲表面上。細絲表面上霧沫的擴散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大的液滴并沿著細絲流至網絲的交接點處。細絲的可潤濕性、液體的表面張力及細絲的毛細管作用，使得液滴越來越大，當聚集的液滴大到其自身產生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時，液滴就會脫離細絲而下落至容器底部。絲網除沫器對氣體中霧沫顆粒的捕集效率達98%-99.8%，氣體通過絲網除沫器后基本上不含霧沫。而氣體通過除沫器的壓力降卻很小，一般只有250-500。 2.絲網除沫器的工藝設計2.1 絲網除沫器材質及網型的選擇2.1.1網絲

4、材質的選擇絲網材料可采用各種不同的金屬或非金屬材料，常用的有不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳及鎳合金、銅、鋁、碳鋼、鉭、工程所料（聚氯乙烯、聚乙烯）等。其中304不銹鋼是一種應用最廣泛的不銹鋼材料。它具有成本低、耐高溫（可耐受1000-1200的高溫）、耐銹蝕性好的優點，同時對堿溶液及大部分有機酸和無機酸也具有良好的耐腐蝕能力，非常適宜濕飽和蒸汽環境下使用。因此，選用304不銹鋼作為濕飽和蒸汽絲網除沫器的絲網材料2.1.2網絲網型的選擇根據HG/T 216181998標準，絲網除沫器用氣液過濾網規格有：SP（標準型）、DP（高效性）、HR（高穿透型）、HP（阻尼性）型四種標準規格。各規格的絲網特性參數如

5、下表所示。 SP氣液過濾網 DP氣液過濾網 HRHP氣液過濾網網型絲徑（）堆積密度()比表面積()空隙率性能特定SP標準型扁絲0.1×0.41684750.9788性能介于DP型和HR型之間。每100mm厚的網墊為25層絲網圓絲0.23320DP高效性扁絲0.1×0.31866260.9765除霧效果最好，但壓損較大.每100mm厚的網墊為32層絲網圓絲0.19484HR高穿透型扁絲0.1×0.41343130.9875壓損最小。每100mm厚的網墊為20層絲網圓絲0.23217HP阻尼性圓絲0.080.221284030.9839可用于消除或減緩震動的不良后果注

6、：（1）表中數據均為304不銹鋼材質金屬絲網性能參數 （2）堆積密度：除沫器網塊的質量與其所占空間體積的比值 比表面積：多孔固體物質單位質量所具有的內與外表面積之和 空隙率：散粒材料的堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率對濕飽和蒸汽進行除霧，沒有對壓力損失的嚴格要求，為盡量將飽和蒸汽中的液體顆粒濾除干凈，選用DP高效型過濾網，使用圓形網絲。2.1.3絲網除沫器網塊厚度絲網除沫器網塊的網層厚度分為100和150兩種規格。如氣體內霧沫含量較低或除沫要求不高，可采用H=100的絲網除沫器；如其體內霧沫含量較高且除沫要求較高，則需采用150的除沫器。為提高除沫效率，采用150厚度規格絲網除

7、沫器2.2 絲網除沫器安裝形式的選擇絲網除沫器分上裝式和下裝式。當人孔位于絲網除沫器的上方時，選用上裝式絲網除沫器；當人孔位于絲網除沫器的下方時，則選用下裝式絲網除沫器。 根據儲氣容器的結構設計，絲網除沫器應安裝于人孔上方，因此采用下裝式安裝結構。2.3 絲網除沫器尺寸的計算2.3.1 操作氣速的計算操作氣速即氣體通過絲網的速度，操作氣速應選取適宜。操作氣速過底，霧沫在氣體中的慣性太小，處于飄浮狀態，通過絲網層時霧沫在絲網中飄浮而不能除凈；操作氣速太高，聚集的液滴不易從絲網中下落，液體充滿絲網，使被捕集的液滴又飛濺起來，又被氣體夾帶走，造成液泛現象，從而降低除沫效率。操作氣速與除沫效率的關系如

8、下圖所示。（1）計算液泛速度 液泛速度計算公式為： 式中：液泛速度，即造成液泛現象的最低氣流速度， 氣液過濾網常數，與絲網網型有關，可參考下表進行選取網型常數SP0.201HP0.233DP0.198HR0.222 工作溫度及壓力下，液體顆粒的密度，工作溫度及壓力下，氣體的密度，（2）計算操作氣速 求得液泛速度之后，操作氣速可用下式進行選擇： 式中：操作氣速，操作氣速的計算過程： 濕蒸汽氣源處的壓力范圍為1.6-2.5 MPa，經過自力式壓力調節閥后流入儲氣罐。當氣源壓力可以達到2.5 MPa時，自力式調節閥的閥后壓力可以穩定在0.5至2.0MPa。當氣源壓力降為到1.6 MPa時，自力式調節

9、閥的閥后壓力可以穩定在0.5至1.3MPa。儲氣罐的壓力損失很小，因此自力式壓力調節閥的閥后壓力即可認為是飽和蒸汽流入儲氣罐時的壓力。則流入儲氣罐中飽和濕蒸汽的壓力最高為2.0Mpa，最低為0.5Mpa。濕飽和蒸汽中液體和氣體的密度值與壓力值是一一對應的，因此需要分各壓力情況計算液泛速度，然后取其交集1.壓力為2.0Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為2.0Mpa時，溫度為215。飽和蒸汽的密度為10.57，液體顆粒的密度為846.55，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得2.壓力為1.8Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為1.8Mpa時，溫度為210。飽和蒸汽的密度為9.

10、593，液體顆粒的密度為852.8，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得3.壓力為1.6Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為1.6Mpa時，溫度為204。飽和蒸汽的密度為8.522，液體顆粒的密度為857，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得4.壓力為1.4Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為1.4Mpa時，溫度為198。飽和蒸汽的密度為7.551，液體顆粒的密度為865，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得5.壓力為1.2Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為1.2Mpa時，溫度為192。飽和蒸汽的密度為6.671，液體顆粒的密

11、度為874，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得6.壓力為1.0Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為1.0Mpa時，溫度為184。飽和蒸汽的密度為5.63，液體顆粒的密度為882，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得7.壓力為0.8Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為0.8Mpa時，溫度為175。飽和蒸汽的密度為4.618，液體顆粒的密度為892.1，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得8.壓力為0.6Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為0.6Mpa時，溫度為165。飽和蒸汽的密度為3.671，液體顆粒的密度為902.35，選用

12、DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得9.壓力為0.5Mpa時的操作氣速當儲氣罐內壓力為0.5Mpa時，溫度為152。飽和蒸汽的密度為2.679，液體顆粒的密度為917.1，選用DP高效型絲網，的值為0.198。將以上數據代入公式可得取以上各操作氣速區間的交集，即絲網除沫器的操作氣速范圍為。2.3.2 除沫器直徑的計算絲網除沫器直徑的計算，由所需的氣體處理量和操作氣速有關。圓形的絲網除沫器，其直徑由以下公式計算確定：式中：絲網除沫器計算直徑， 絲網除沫器的氣體處理量，即每秒鐘通過絲網除沫器的氣體體積， 操作氣速，除沫器直徑的計算過程：（1）飽和濕蒸汽流入儲氣罐可能出現的最大體

13、積流量為（14，0.5）真實情況下的最大氣量可能會略小于這個數值。假設絲網除沫器最大氣體處理量為1.45，為保證操作氣速在 范圍之內，由公式可得，最大氣體處理量時，絲網除沫器的直徑選擇范圍為： 計算得： 取最大直徑的絲網除沫器直徑為1000，根據公式可得：其能處理的最小氣量為；其能處理的最大氣量為； 則1000絲網除沫器所能處理氣量范圍為：（2）按設計計劃，要求絲網除沫器的最小氣體處理量為（0.0097，0.5） 按照公式計算的所需要的絲網除沫器直徑選擇范圍為： 計算得： 但根據HG/T 216181998標準，下裝式絲網除沫器的最小直徑為700，由公式可得，700絲網除沫器可以進行有效除沫處

14、理的最小氣量和最大氣量分別為則700絲網除沫器所能處理氣量范圍為：（3）為考慮安裝DN1000和DN700兩種尺寸的絲網除沫器。2.4絲網除沫器除沫效果驗算絲網除沫器的氣液分離效率有兩部分構成，分別是直接攔截分離效率和慣性撞擊效率。（1）直接攔截氣體流過絲網結構時,如果氣體中的液滴大于絲網結構的孔徑,它們將受到孔的攔截而被分離出來。若液滴直接撞擊絲網,它們也將被攔截。直接攔截可以收集一定數量比其孔徑小的顆粒單網直接攔截效率計算公式為：式中： 為絲網孔隙率 為液體顆粒的平均直徑， ；為絲網絲徑，（2）慣性撞擊液滴在流動的氣體中具有質量和速度,所以它具有動量。當氣體和它所夾帶的液滴通過絲網時,氣體

15、將選取阻力最小的通道流過,并且將順著絲網結構改變方向,即流線發生偏折。因為液滴具有動量,所以較大液滴由于慣性作用仍然向前作直線運動,使位于氣流中心或者接近氣流中心處的液滴投向或撞擊到絲網上而被分離出來。在氣液分離中,慣性撞擊對粒徑大于20 m 的大液滴所起的作用是比較明顯的。當操作氣速小于液泛速度時，單網慣性撞擊捕沫效率計算公式為：式中：碰撞系數， 為與和相關的參數，對應關系見下表0.010.020.050.10.20.50.0050.000760.002940.01760.06380.2170.010.00090.003390.02080.07550.2570.020.00110.00480

16、.02550.09260.3131.210.050.001570.00590.03650.1340.441.780.10.00230.008520.05280.1990.6242.36液體顆粒的平均直徑，絲網絲徑， 氣體動力粘度，操作氣速工作溫度及壓力下，液體顆粒的密度，工作溫度及壓力下，氣體的密度，（3）當操作氣速小于液泛速度時，絲網除沫器總的除沫效率計算公式為：，式中： 總除沫效率，與絲網型式有關的系數網型系數SP0.16HP0.17DP0.15HR0.165絲網層數1000絲網除沫器所能處理氣量范圍與700絲網除沫器所能處理氣量范圍有交集，且并集。當處理氣量 處于 范圍之內時，濕蒸汽總能

17、以合適的操作氣速通過DN1000或DN700的絲網除沫器，濕蒸汽中的液滴顆粒可以被有效濾除，不必進行效果驗算。對最小處理氣量進行除沫效果的驗算，按設計計劃，絲網除沫器的最小氣體處理量為0.001，儲氣罐內壓力為0.5Mpa，溫度為152。飽和蒸汽的密度為2.679，液體顆粒的密度為917.1， 系數取0.15，每個絲網除沫器絲網層數為45，取，取 ，蒸汽粘度取，濕蒸汽通過1000除沫器的操作氣速為0.0013，通過700除沫器的操作氣速為0.00261濕蒸汽通過通過1000除沫器的除沫效率計算過程為：（1）單網直接攔截效率計算 （2）單網慣性撞擊捕沫效率計算0.0048 （3）總效率計算 2濕

18、蒸汽通過通過700除沫器的除沫效率計算過程為：（1）單網直接攔截效率計算 （2）單網慣性撞擊捕沫效率計算0.0048 （3）總效率計算 3通過兩層絲網后的除沫效率為 2.4 絲網除沫器壓損的計算氣體通過絲網除沫器后的壓降損失可以通過以下公式進行計算，一般要求絲網除沫器的的壓降損失控制在250-500以下。式中： 壓力損失，絲網對氣體的摩擦系數，對于金屬絲網，一般可以取 1.5操作氣速，取1.584絲網厚度，取0.15氣體密度，取10.57絲網孔隙率，可參照下表進行選取網型空隙率SP0.9788HP0.9839DP0.9765HR0.9832重力加速度，取9.8絲網絲徑， 經過計算：150絲網除沫器的最大壓力損失為總壓力損失為 2.5絲網除沫器結構形式的選擇絲網除沫