225-羽叶分离器用于蒸汽透平压缩装置入口蒸汽传统折流挡板分离器技术升级改造

      本技术贴主要针对蒸汽透平压缩装置入口蒸汽分离净化用传统折流挡板分离器技术升级改造所专用羽叶分离器进行分类讨论。

        曾有国内客户选用ATLAS蒸汽透平压缩机组，要求对进入各级透平压缩缸的蒸汽设置蒸汽分离器对蒸汽进行净化分离。蒸汽透平压缩机组制造方提供的分离器文件工况数据摘录如下：

       从上述工况数据表发现，ATLAS蒸汽透平压缩机组制造方提供的分离器文件缺少分离器技术方案设计所必需的物系特性数据，如工况对应的气相压缩因子、气相密度、气相粘度、所携带液沫的表观密度、液沫粘度、液沫表面张力这些对分离有显著影响的数据。
        业主转达ATLAS的回复说，只要是专业的动力学分离技术公司都有技术能力依据文件工况通过其权威精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台补充完善这些数据，这也是考查分离器设计制造方是否是真正的专业动力学分离技术公司。也有道理。

       同时，ATLAS蒸汽透平压缩机组制造方也对其机组所需分离器进行简单计算设计作为分离器设计制造方参考和校核。蒸汽透平压缩机组制造方提供的其机组所需分离器粗略设计条件如下附图所示：

羽叶分离器是用来替代传统折流挡板分离器，进行蒸汽透平压缩装置入口蒸汽分离和净化的一种技术升级产品。
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       并且，蒸汽透平压缩机组制造方也对其机组所需分离器除沫器建议为“Baffle Plates”即“折流挡板”型式。请见如下附图文件：

       杭州一家分离器设计制造方按照业主提供的ATLAS蒸汽透平压缩机组制造方对其机组所需分离器建议文件对应提供的气液分离器，如下附图：

      请大家从精准动力学分离技术专业角度看看杭州这家分离器设计制造方提供的气液分离器存在哪些问题呢？

       首先，没有通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成技术方案。
       从其图纸所标注的工况蒸汽密度5.4kg/m^3数据可以看出，设计人员根本没有依据实际运行工况，简单把蒸汽当作理想气体计算得到理想气体密度值5.4kg/m^3。
       而实际运行工况温度超过190℃，通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得的实际工况蒸汽密度真实值只有其理想气体密度值不到90%，这就意味着在相同质量流速下的实际工况蒸汽体积流量真实值比其依据理想气体密度值所得到的理想气体体积流量值高出至少10%。
        而运行压降与气体流速平方成正比，则实际运行压降会比其按照理想气体计算得到的压降高更多。

        从其图纸所标注的分离精度“8微米”数据可以看出，设计人员只是简单照搬国际上类似分离技术设备供方对分离精度的一般性描述，而根本没有通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台运行获取依据实际运行工况对应的真实分离效率所对应的液滴尺寸微米数据是精确到“小数点后两位”的。
        今后，大家去分析供应商提供的气液分离器“分离精度”数据，如其数据没有精确到“小数点后两位”，很怀疑其数据来源可靠性是否通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成，马上查阅核对其核心技术支撑证明文件之一的《精准动力学分离工程工艺计算书》。否则只能是靠“拍脑袋”出数据。
  

       从其图纸所标注的“整体压降小于2.0kPa”信息可以看出，设计人员果然没有通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台运行获取技术方案。
       大家可根据其图纸所标注的“气液进口A”和“气体出口B”管径DN400mm、“气体流量”72687.1kg/h，以及其按照理想气体计算的“蒸汽密度”5.4kg/m^3等数据，计算得知单是蒸汽通过分离设备“气液进口A”和“气体出口B”所对应的压降值已经超过2kPa，更何况实际工况蒸汽体积流量还超过其按照理想气体计算的蒸汽体积流量，并且加上分离内件压降，怎么就能在其图纸上白纸黑字、不负责任标注“整体压降小于2.0kPa”？

        其次，其图纸布设的内件是传统结构存在明显缺陷。其虽采用Baffle Plates结构的入口分离总成，但二级分离内件组缺少预分配聚结模块导致蒸汽在二级分离内件中分布不均及分离效率不稳定，其分离器还配套采用传统结构的降液管往往在实际运行工况波动中发生“虹吸短路”现象导致分离失效。

        客户和蒸汽透平机组设计方鉴于上述气液分离器供方图纸中多处存在明显缺陷甚至错误，转而请我司作为专业精准动力学分离技术公司为其设计提供配套的专用羽叶分离器。附图即为我司针对客户和ATLAS提供的工况运行数据，通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的蒸汽透平压缩机入口蒸汽净化专用羽叶分离器数图汇表文件。

       从我司针对客户和ATLAS提供的工况运行数据通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的蒸汽透平压缩机入口蒸汽净化专用羽叶分离器数图汇表文件可以看到：
1、羽叶分离器型号为：Novel G50P6-1300-13/FV；
2、分离内件：除了采用Baffle Plates升级的羽叶分离入口总成外，二级分离内件组采用以G50型精密羽叶分离内件组与G50D型前置预分配聚结模块协同配合形成一体化内件组，降液系统则采用G50LD型抗虹吸短路降液器升级传统降液管。
3、分离精度：7.37微米plus*100%；
4、运行总压降：0.029Bar；
5、操作弹性：15%-130%（基于客户上述额定工况）。

       羽叶分离器所配置的羽叶分离入口总成，其主要作用是对来自入口管的气液混合流进行预分离以脱除气流携带的段塞流和大尺寸液滴，同时对流体进行整流，以避免波动工况下气流超量带液对分离设备稳定运行造成过大冲击影响。附图即为我司G50B-1型羽叶分离入口总成图片。

       羽叶分离器所配置的精密羽叶分离内件组，是我司专利技术，其主要作用是以多分离型态、多分离级数实现高弹性精密脱除混合气流中携带的尺寸分布宽范围液滴液沫，确保产气更高质量。附图即为我司G50P型羽叶分离内件组图片。

        羽叶分离器所配置的预分配聚结内件组，也是我司专利技术，其主要作用之一，对混合流体动能动量进行分配，使混合流体进入后续精密羽叶分离内件组前，具备其动力学分离运行条件，确保后续精密羽叶分离内件组处于稳定高效分离性能区间。其二，在混合流体进入后续精密羽叶分离内件组之前，对混合流体携带的小微尺寸重相携带质实施预聚结长大，然后在后续精密羽叶分离内件组深度脱除，保证分离器产气质量更高。国内外绝大多数供应方没有配备此预分配聚结内件组，导致分离器产气质量不稳定。附图即为我司G50D型预分配聚结内件图片。

       羽叶分离器所配置的抗虹吸短路降液器，也是我司专利技术，其主要作用是：当装置异常工况大幅波动导致分离系统运行压差飙升时，抗虹吸短路降液系统会保证分离系统在异常工况下不产生“虹吸短路”现象避免分离失效。而传统结构“降液管+液封筒”，因降液管内在结构尺寸制约，当系统工况大幅波动导致分离系统运行压差大幅上升时，大量已经分离下来的液体在“虹吸”作用下瞬间倒吸入降液管和分离内件组，重新混入分离后的洁净气流，产生明显带液，分离效率大幅下降。并且，抗虹吸降液系统还具有防犯大量原气进入降液系统“短路”绕过分离内件组导致出口气流带液而不能满足净化要求。

       关于蒸汽透平压缩装置入口蒸汽净化专用羽叶分离器更多技术信息，请百度搜索“羽叶分离器”或直接登录公司分离技术专网进行了解，也可直接向诺卫能源技术（北京）有限公司寻求技术支持。

luoli519 发表于 2024-3-19 11:59
客户和蒸汽透平机组设计方鉴于上述气液分离器供方图纸中多处存在明显缺陷甚至错误，转而请我司作为 ...

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