好科（上海）環保科技有限公司

1 液滴的夾帶

吸收塔噴嘴產生的噴淋液會被氣流夾帶，氣速越高，可以被夾帶的液滴直徑越大，因此夾帶量就會越大。表1給出了液滴粒徑與其帶出速度的對應關系^[1]。

表1  液滴的帶出速度

目前，隨著超大氣量的凈化處理的需要，噴淋塔空塔氣速有不斷提高的趨勢，對于填料塔，空塔氣速有的可高達1.5m/s以上；考慮到噴嘴噴出的液滴粒徑的分散度，為降低除霧器的負荷，增大噴淋液滴的粒徑，同時縮小粒徑分布的分散度成為噴嘴選型的重要因素。但是，對于空塔除塵、蒸發降溫或者空塔吸收等工藝，液滴粒徑增大將降低液滴的表面積，不利于除塵效率和吸收效率的提高，同時也經增加蒸發降溫時間。

有文獻^[2]對螺旋型噴嘴的液滴直徑進行了經驗擬合，液滴直徑與We、Re、噴霧壓力、喉部直徑等具有較好的相關性。以D_0.1=0.24mm、D_0.5=0.72mm、D_0.9=1.35mm，空塔氣速為1.2m/s計，約有>10%的噴淋顆粒將被氣流夾帶。有文獻^[3]列出了典型工藝過程所產生的霧沫粒度分布，對于液體噴嘴，在7Bar壓力下，<60um的為1%；<200um的為10%；<500um的為50%；<1500um的為90%。與上篇文獻基本一致。

因此，除霧器的設計和選型，對于降低煙囪吸收液的夾帶外排，從而降低對周圍環境的二次污染就顯得非常關鍵。

常用的氣水分離器有折流板式（又稱V型板式）除霧器、旋流板除霧器、絲網層霧沫分離器、旋風分離器等。本文僅討論折流板和絲網除霧器的相關設計。

2  折板除霧器

2.1 折板除霧器的工作原理

對于折流板除霧器，帶有液滴的煙氣進入人字形板片構成的狹窄、曲折的通道時，由于流線偏折產生離心力，液滴撞擊板片，部分黏附在板片壁面上形成水膜，緩慢下流，匯集成較大的液滴落下，從而實現氣水分離，參見圖1。

因此，折板式除霧器對氣體流速有一定的限制，氣速太低不足以分離細小液滴，氣速太高會撕裂板片上的液膜，造成二次帶水，從而破壞除霧器的正常工作。同時，煙氣在整個端面上的氣速分布均勻也非常重要，一般偏差<±15%。

通常情況下，好科科技選取折板除霧器的中值流速為4~4.5m/s，壓損約在100~150Pa。

2.2 折板除霧器的結構

對于兩級折板式除霧器，通常情況下，第一級接觸的煙氣液滴含量較大，板片上有較多的漿液要沖除，因此板間距稍寬，約為30~75mm。第二級除霧器為了盡可能多地去除霧滴，提高除霧效率，板間距通常較窄，約為20~30mm。

第一級折板除霧器與吸收塔最上層噴淋母管應有足夠距離，這樣可以提供一個空間，讓一些被煙氣夾帶的較大的液體依靠重力向下墜落。對于垂直流除霧器，建議這一距離為1.2~1.5m。兩級之間距離為1.5~1.8m。

2.3 折板除霧器的效率

目前普遍采用的二級除霧器可將煙氣中的液滴含量降到50mg/m³。

有文獻^[4]對不同板間距下氣速、液滴粒徑及其除霧效率進行了探討。對于20mm板間距、3m/s流速下40um液滴的去除率可達100%；5m/s下25um液滴的去除率也可大90%。但是，對于<10~15um的液滴，流速增加對去除效率影響不大。同時，相同流速下，總除霧效率隨板間距變寬而下降，尤其在流速大于4m/s后下降趨勢更明顯。參見圖2、圖3。

同時，加鉤片可以提高除霧效率，并隨鉤片長度的提高而提高。當鉤片長度達到4mm，氣流速度2m/s時，10um液滴的去除率從原來的7.99%提高到23.14%；20um液滴的去除率從原來的31.63%提高到60.49%^[5]。

2.4 折板除霧器的沖洗

板片上捕集的漿體、固體沉積物等需要定期進行沖洗；另外，沖洗水還是塔體補水的途徑之一。

對于設置兩級折板除霧器的系統，一級折板除霧器正面背面都要沖洗；二級不建議沖洗背面。

噴嘴離除霧器表面遠些可以減少所需噴嘴數量，如果離得太遠，煙氣流的作用可能使噴射的水霧形狀發生畸變，造成有些區域得不到充分的沖洗。一般情況下，噴嘴離除霧器表面0.6~0.9m比較合理。噴嘴建議采用液滴較大的型式，噴射角一般≯90°，以縮短沖洗水抵達除霧器的時間。沖洗覆蓋率一般控制在≥150%，并盡量減少對除霧器橫梁的直接沖洗。

經驗表明，垂直除霧器第一級迎風面的沖洗水流量應為1L/(sxm²)，第一級背面和第二級迎風面的沖洗水流量應為0.34L/(sxm²)。沖洗水壓根據噴嘴特性及距離確定，一般為1.4~2.8Bar較為合適。

2 絲網除霧器

3.1 絲網除霧器的工作原理和結構

絲網除霧器用來分離直徑＞3~5um的液滴。絲網除霧器將適應材質的細絲編織成網，細絲絲徑＜0.1~0.4mm。夾帶在氣相中的細小液滴經過絲網時，霧滴碰到除霧器絲上，被粘附或吸附下來，經過多次反復過程，逐漸聚結成為大的液滴并在重力作用下滴落。

同折板除霧器一樣，氣流速度是影響除霧器性能的主要因素，氣速增大除霧效果增大。對于層厚100mm的絲網，無論總液滴量或10um以下的液滴量，其達到100%除霧效率時的氣速范圍^[6]為3~6m/s。通常與折板除霧器4~4.5m/s取值一致即可。

根據上述原理，液體粘度越大、網層厚度越高，則除霧效率越高。但是，由于上部網絲攔截的液滴數降低，過厚的網層對捕集效率的影響明顯下降。通常網層厚度以≯300mm為宜。根據HG/T 21618-1998 《絲網除霧器》標準，絲網層厚度標準有100mm、150mm兩種。

    [1] 《噴淋洗滌塔、液柱塔及動力波洗滌器》 李秋萍 程建偉 邵國興 《化工裝備技術》 2008年第3期

    [2] 《螺旋型噴嘴液滴分布特性及液滴直徑經驗公式的擬合》 劉乃玲 張旭 《實驗流體力學》 2006年9月

    [3] 《塔設備除霧技術》 董誼仁 孫鳳珍 《新技術講座》

    [4] 《除霧器內霧滴運動特性與除霧效率》 郝雅潔等 《化工化學報》 2014年12月

    [5] 《加裝雙鉤片對除霧器流場及除霧性能的影響》  洪文鵬等 《熱力發電》 2017年5月

    [6] 《絲網式除霧器的性能試驗》 高志昌等 《油田地面工程》 1993年2月