211-油烟废气处理装置油烟洗涤气脱液原旋片气液分离器采用羽叶分离器技术升级改造讨论

       本技术贴主要针对油烟废气处理装置油烟洗涤气脱液原旋片气液分离器采用羽叶分离器进行技术升级改造进行讨论。请同行朋友们一起深入讨论分析。

       近年来，各级环保部门要求企业承担起社会责任对其生产中产生的油烟废气进行无害化处理。企业积极响应当地**环保部门要求，纷纷就自身生产运行过程中产生的油烟废气投资建设处理装置。但是，在废气装置建成投产运行中却存在棘手的气液分离问题。下面本人以经手为某企业油烟废气处理装置油烟洗涤气脱液原旋片气液分离器脱液效率低而采用羽叶分离器进行技术升级改造实际案例，进行分析讨论。

       该业主属于冶金焦化深加工企业，在生产过程中每小时约产生20000Nm^3油烟废气，并建设有一套油烟废气处理装置进行处理。其油烟废气，主要连续气相以空气为主，携带的分散相包含油雾和粉尘颗粒物，主要具有油烟废气特征，有一定程度光散射现象。

        业主和设计院为其设计建设的油烟废气处理装置，其主要工艺流程是，以引风机作为油烟废气抽吸动力源将油烟废气抽入，在引风机入口以洗涤液水为主要介质对废气携带的油烟和粉尘进行润湿洗涤分离后，带液废气从引风机出口直接进入旋片气液分离器脱液，脱液后的废气进入UV光能催化处理器完成终极处理，最后排放。
        下图是其油烟废气处理装置现场配置图片：

       从楼上所附图片可以看到，业主的油烟废气处理装置采用对置双系列布设，左右两侧分别布设一套油烟废气处理系统，经两套油烟废气处理系统排放气合并在一起对外输放。

        业主的油烟废气处理装置在投运中遇到的主要问题是，旋片气液分离器实际工况下的分离效率低，旋片气液分离器顶部排出来的气流在上部管道中带液十分严重，输气管线漏液如柱，操作人员调侃装置一投运，现场就形成“水帘洞”。

       大家可以看看业主提供的左侧系统投运时其旋片气液分离器顶部排气管线带液漏液视频，便知其现场情形：

       从视频中可以看到，旋片气液分离器顶部排气管弯头位置，连续漏液明显。如此多的带液量，也确实表明旋片气液分离器运行效果很不好。

       业主提供的右侧系统投运时其旋片气液分离器顶部排气管线带液漏液视频，其旋片气液分离器顶部排气管线带液漏液就更明显，更严重！

       业主反馈说，由于旋片气液分离器实际运行工况下分离效率低，其排气管线带液量大，液体从管线缝隙漏出大量液流，使得现场操作环境犹如“水帘洞”一般差环境不安全。并且，携带不少液滴液沫的废气进入UV光能催化处理器，导致UV光能催化处理器运行不正常，运行能耗高而排放气还不达标。

       下图是业主油烟废气处理装置之引风机与旋片气液分离器“二合一”直接配置图：

        左前端设备是旋片气液分离器，见下图：

        我与客户方管理人员微信交流中询问其为何选择这种旋片气液分离器？对方说，他们原本对气液分离技术设备不太了解，看到别人在用，也不管效果如何，“比照葫芦画瓢”。

         旋片气液分离器，属于旋流分离技术设备，其在实际选择应用中需要把握特性工况匹配性：
1、旋片分离器，依靠气流快速绕旋形成连续相与分散相之间显著的动能动量差产生离心场而完成分离。应用要求气速高、流体绕旋半径小从而产生较大的角动量角动能形成较大离心场，因而，工况气速低、分离器直径较大的场合，分离效率不理想。
2、旋片分离器，在实际使用中往往需要将较大的势能/静压能转换为高动能高动量高流速才能形成较大离心场，对应就会要求形成大压降。因而，低压、常压、负压工况所能允许贡献的运行压降本身受限明显，尤其对于要求低压降场合，是不能选择旋流分离器类型的。
3、旋片分离器，要求很稳定的运行工况，而对于实际运行存在明显波动工况，比如流量波动、压力波动、流速波动、温度波动等工况，对旋流分离器运行效率波动很大。因而，对于实际运行波动工况情形，不宜选择旋流分离器类型。

        推荐采用羽叶分离器对原有旋片气液分离器进行技术升级改造，其主要原因在于羽叶分离器具有其它分离技术设备所无法企及的显著特性优势：
        1、从分离运行机制上看，羽叶分离器高效利用气流本身携带的动能、动量和液滴表面自由能，协同发挥包括矢量分离、聚结分离、表面自由能捕集等多种分离作用，操作弹性大，运行压降低，不易产生堵塞，分离效率稳定。
        2、从分离内件结构上看，羽叶分离内件组内在结构上为气相流、重相质流分别设置内在结构相互独立、流向相互正交的各自独立输送通道，有效避免二次夹带和返混。
        3、从分离级数上看，羽叶分离内件组在气流通道上设置4-6级串联分离单元，任何从上一级分离单元逃逸的重相携带质，会被后续串行分离单元连续捕集分离，确保尾气分离效率和高操作弹性。比如，遇到某种波动工况下，造成第1级分离单元分离效率仅为90%，也即该单元释出气流中的重相携带质逃逸率或残存率为10%（即100%-90%）；气流经串联第2级分离单元捕集分离，该单元气流中重相携带质总逃逸率或总体残存率变为10%*10%；气流又经串联第3级分离单元捕集分离，该单元气流中重相携带质总体逃逸率或总体残存率变为10%*10%*10%；气流再经串联第4级分离单元捕集分离，该单元气流中重相携带质总体逃逸率或总体残存率则变为10%*10%*10%*10%；以此类推。羽叶分离内件组在气流通道上设置的串联分离单元级数越多，羽叶分离器最终释出的气流中重相携带质总体逃逸率或总体残存率越低。
        4、为了确保采用羽叶分离器适应15-130%超宽范围波动工况，还匹配设置专有技术“抗虹吸”新型降液系统。

       针对气流净化分离情形，羽叶分离器已在石油化工、煤焦化工、油气开采处理与输送、精细化工、制药、造纸、冶金、制盐、环保及新能源领域类似工况中广泛应用。且羽叶分离器的典型量化性能特性包括：
        1、羽叶分离器，以NOVEL精准动力学分离技术设计系统平台为基础技术支撑完成可靠技术方案设计，其针对气流中液滴液沫和粉尘的分离脱除效率高，通常能实现以99.9%以上高分离效率、定量精准脱除3-10微米及以上尺寸的液滴液沫以及粉尘颗粒物。针对具体工况羽叶分离器定量精准分离效率，由NOVEL公司精准动力学分离技术水力学计算书提供。  
       2、羽叶分离器，分离操作弹性更大，其操作弹性空间在15%~130%，即便在工况大幅波动情形下也具有优异的抗“虹吸”和防气流“短路”性能和高分离效率。
       3、羽叶分离器，在相同工况和分离效率要求条件下，其分离器尺寸和占地更小。在相同工况和分离效率要求条件下，羽叶分离器直径和壁厚比传统分离器减小 30-40%；在相同工况和分离效率要求条件以及相同设备尺寸前提下，羽叶分离器处理能力又比传统分离器显著提高。
       4、从羽叶分离专利技术设备运行工作曲线上看，其长寿命周期内运行压降稳定，分离效率稳定，是满足质量管理体系要求的理想之选。而传统分离器运行工作曲线，明显存在大幅波动，在技术选型上与质量管理体系要求背道而驰。

       我司依据业主实际运行工况参数，通过NOVEL权威精准动力学气液分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的上述业主油烟废气处理装置洗涤气脱液专用羽叶分离器主要信息如下：
1、设计气相流量，20000Nm^3/h；
2、工况气流压力，870PaG；
3、工况气流温度，32℃；
4、工况气相组成，同客户提供的数据。
5、羽叶分离器型号：NOVEL G50P4-59-43;
6、额定工况运行压降，不超0.096psi @OT32℃&OP870PaG & 20000 Nm^3/h；
7、额定工况分离效率：99.9%脱除3.79微米液沫粉尘及以上尺寸重相携带质，且出口气流中残留量不超过0.1G/ MMSCF；
8、操作弹性空间：15%~130%；
9、分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL总部。

      下图是羽叶分离器植入原有油烟废气处理装置示意图：

       上述植入原有油烟废气处理装置的羽叶分离器，通过NOVEL权威精准动力学气液分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的羽叶分离器核心技术支撑证明文件之《运行压降曲线图》如下：

      上述植入原有油烟废气处理装置的羽叶分离器，通过NOVEL权威精准动力学气液分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的羽叶分离器核心技术支撑证明文件之《分离效率曲线图》如下：