輸氣站場多管旋風(fēng)分離器流場分析

周昊

摘要：為了能夠更好地評價數(shù)據(jù)戰(zhàn)場用多導(dǎo)管葉式旋風(fēng)器的分離性能，在實際操作過程中，需要結(jié)合數(shù)值模擬計算出入口速度以及顆粒密度。經(jīng)過相應(yīng)的研究結(jié)果，可以表明多管旋風(fēng)分離器的壓降主要是來自于單管壓降。旋風(fēng)子單獨使用和避免使用使其流產(chǎn)分布規(guī)律相同，因此會沿軸向?qū)ΨQ進(jìn)行分布，中心渦核處于的壓力最低。在實際操作過程中，隨著顆粒密度的不斷增加，分離效率也會出現(xiàn)上升趨勢，壓降幾乎保持不變，操作壓力增大導(dǎo)致分離效果降低。

關(guān)鍵詞：輸氣站場;多管旋風(fēng)分離器;流場分析

多導(dǎo)管液質(zhì)，旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)簡單，并且分離效率較高，因此廣泛應(yīng)用于輸氣戰(zhàn)場的天然氣凈化處理其核心分立元件主要是導(dǎo)葉式旋風(fēng)管理氣體中，沿軸向方向進(jìn)入旋風(fēng)管后，在葉片的作用下，將流體的軸向運動轉(zhuǎn)化為切向運動，利用氣固兩相的密度差，可以將固體分離出來。該分離器的占地面積較小，并且處理氣量較大。

1多管旋風(fēng)分離器現(xiàn)狀

多管旋風(fēng)分離器是催化裂化裝置中最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，多管旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式主要包括：多管立式三旋、多管臥式三旋、布埃爾式三旋以及旋流式三選。與我國對于多管式三旋的引用膠為頻繁，并且從20世紀(jì)70年代后期就開始研究催化煉化能量回收系統(tǒng)多管式多管旋風(fēng)分離器，通過不斷引進(jìn)西方的技術(shù)結(jié)合自主研發(fā)技術(shù)，我國已經(jīng)開發(fā)出了具有獨自特點和自主知識產(chǎn)權(quán)的多管三旋技術(shù)，并且在旋風(fēng)分離器的應(yīng)用水平較為廣泛，因此多管多管旋風(fēng)分離器的應(yīng)用，可以確保催化裂化裝置的安全運行和節(jié)能降耗。

（1）單管在進(jìn)行冷態(tài)試驗時分離效率較高，但是在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中單管并不能單獨使用，需要進(jìn)行并聯(lián)使用，在并聯(lián)使用過程中，提高整體的分離效率才是最終的目標(biāo)。但是在實際應(yīng)用過程中單管并聯(lián)后的整體分離效率并不理想，出現(xiàn)這種情況的原因在于單管抗返混能力較差，將單管組合以后，單管內(nèi)的壓降不均勻，造成部分單管不能夠正常運作，從而導(dǎo)致組合效率出現(xiàn)下降。造成單管壓降不均勻的主要原因是由單管在加工、制造、安裝精度產(chǎn)生，另外一種原因是安裝單管時的隔板太大，需要進(jìn)行現(xiàn)場拼裝，大格板成型或加工時的精度較差，組裝后的單管精度很難達(dá)到要求。多管三旋的單管直徑較小，在入口線速下，催化劑在三旋單管中的旋轉(zhuǎn)角度較大，離心力較大，導(dǎo)致催化劑出現(xiàn)磨損，使單管內(nèi)的細(xì)粉增加，從而引起煙機葉結(jié)垢。

（2）波紋管膨脹損壞是多管旋風(fēng)分離器失效的原因之一，造成這樣的原因是波紋管選材不當(dāng)、波紋管在制造過程中殘余應(yīng)力較大，沒有進(jìn)行未熱處理等，另外，在催化裂化過程中由于尾燃超溫、噴水冷卻等原因也是造車波紋管損壞的主要原因。

（3）目前由于很多煉油廠使用的立式三旋，在進(jìn)行處理時由于處理量、效率下降、內(nèi)件損壞等原因，需要對三旋進(jìn)行改造和更換。很多煉油廠為了減少資金投入以及減少制造施工的工作量。在這種情況下，立式三旋由于其結(jié)構(gòu)的原因，會導(dǎo)致三旋內(nèi)部的吊筒和隔板無法取出，想要更換這些部件需要打開三旋頂部封頭，從裝置上部取出，但是在取出過程中比較困難，加大了施工難度和工作量。

2操作參數(shù)對分離效率和壓降的影響

2.1速度的影響

速度是產(chǎn)生離心力推動氣固兩相分離的直接原因，因此在操作過程中可以設(shè)定不同的入口，速度對于不同粒徑的固體能夠進(jìn)行有效分離，通過相應(yīng)的實驗研究結(jié)果表明，旋風(fēng)分離器的分離效率會隨著速度的增加而升高。

2.2粒徑的影響

輸氣站場在處理天然氣混合固體顆粒過程中，由于粒徑分布規(guī)律的影響導(dǎo)致顆粒的分離，效率和壓降也會存在差異性，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果研究表明，隨著入口速度的不斷增加，旋風(fēng)分離器的分離效果也會呈現(xiàn)出上升趨勢，壓降增大，分離效果變化并不是特別明顯。因此在實際操作過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮處理氣量與分離效率之間的關(guān)系，選擇合適的處理量才能夠有效實現(xiàn)節(jié)能增效的目標(biāo)。

2.3固相密度的影響

在特定的入口速度下，不同顆粒密度能夠有效計算出分離效率和壓降的表示結(jié)果，從研究結(jié)果可以看出，隨著顆粒密度的不斷增加，分離效率也會呈現(xiàn)出上升趨勢，而壓降會呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，這主要是由于旋風(fēng)器是利用氣固兩相密度差將固體顆粒甩向地面而進(jìn)行有效分離，因此物理顆粒的密度越大，氣固兩相的密度差回升檢出較大趨勢，因此分離效果也會非常明顯。

2.4操作壓力的影響

在規(guī)定入口速度條件下，不同的操作壓力可以有效計算出分離效果和壓降狀態(tài)，隨著操作壓力的不斷升高，分離效率會呈現(xiàn)出下降趨勢，而壓降會呈現(xiàn)出上升趨勢，產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是，由于操作壓力會影響天然氣的密度，壓力越大，天然氣的壓縮程度就會上升，導(dǎo)致氣故兩相的密度差逐漸減小，分離效率呈現(xiàn)出下降趨勢。

2.5固相濃度的影響

在規(guī)定入口速度的條件下，不同顆粒濃度下計算出分離效率和壓降的研究規(guī)律，通過相應(yīng)的研究結(jié)果可以看出，隨著顆粒濃度的不斷增加，分離效率和壓降變化的狀態(tài)不是非常明顯。所取的顆粒濃度區(qū)間較小，均在曲線左端接近原點的位置，因此對應(yīng)的分離效率和壓降會呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)濃度持續(xù)增加時分離效率會呈現(xiàn)出上升趨勢，但壓降會逐漸下降。

因此在實際操作過程中，可以優(yōu)化以上各項參數(shù)，才能夠有效提高旋風(fēng)分離器的分離效果，同時要為了能夠有效確保旋風(fēng)分離器的工作效率，在實際工作過程中應(yīng)當(dāng)采取優(yōu)秀的組合模式才能夠增加分離器的工作效率。

3結(jié)束語

旋風(fēng)分離器的發(fā)展趨勢主要在提高分離效率以及耐磨性等兩方面。為了有效提高旋風(fēng)分離器的分離效率，可以對進(jìn)氣管、排氣管以及液離心導(dǎo)液結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理裝置，為了提高耐磨性能，需要選擇合適的耐磨材料。我國的科研機構(gòu)應(yīng)當(dāng)和我國的企業(yè)進(jìn)行結(jié)合，開發(fā)出具有核心競爭力的技術(shù)，確保旋風(fēng)分離器能夠有效運行，提升我國煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇偉，武晶晶，于建奇，雷天升.旋風(fēng)分離器的氣相流場的性能分析及數(shù)值模擬[J].機械制造與自動化，2017

[2]郝曉文，王磊，趙強.下排氣旋風(fēng)分離器流場分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].電站系統(tǒng)工程，2011：19-20+23.

[3]劉鑫.基于Fluent的氣旋浮分離器流場實驗與分析[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2018：30-33.