??? (2) 臥式三相分離式

圖5-4為臥式的帶有界面控制器和堰板的典型臥式分離器的示意圖。流體進(jìn)入分離器，并沖擊到進(jìn)口擋板上。由于液流的動(dòng)量突然變化，就產(chǎn)生液體和氣體的初始預(yù)分離，進(jìn)口擋板包括一個(gè)降液器，將液流導(dǎo)向油氣界面的下邊，到達(dá)油水界面的附近。分離器的液體收集段提供足夠的時(shí)間，以便油和乳化形成的液層或油墊層位于上面，游離水沉降到底部。堰板保持水位。油則掠過(guò)堰板，堰板下游的油位則由液位控制器來(lái)控制。拍油閥又由液位控制器來(lái)操縱。

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??? 廢水經(jīng)過(guò)位于分離器油堰板上游的的噴嘴流出。界面控制器接受油水界面高度的訊號(hào)，然后控制器就將此訊號(hào)傳送到排水閥，這樣就使規(guī)定的水量從分離器內(nèi)流走以保持油水界面穩(wěn)定在設(shè)計(jì)的高度。

??? 氣體成水平方向流經(jīng)除霧器而流出，通過(guò)壓力控制閥來(lái)保持分離器內(nèi)的壓力不變。油氣界面則根據(jù)氣液分離的相對(duì)重要性可從直徑的一半變到直徑的75%。最為常見(jiàn)的情況是半滿狀態(tài)。

圖5-5表示“槽和堰”設(shè)計(jì)的代替結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就不需要液體界面控制器，油和水二者流經(jīng)堰板；在堰板處液位的控制，是用簡(jiǎn)單的變位浮子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。油溢過(guò)堰板，進(jìn)到油槽內(nèi)。而油槽內(nèi)的液位是由一個(gè)能操縱放油閥的液位控制器來(lái)控制。水從油槽下面流過(guò)，然后再流過(guò)水堰板，這個(gè)堰板下的液位是由一個(gè)能操縱放水閥的液位控制器來(lái)控制。

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旋風(fēng)分離器又叫離心分離器，由筒體、錐形管、螺紋葉片、中心管和集液包等組成，如圖5-6所示。旋風(fēng)分離器的主要特點(diǎn)是氣體和被分離液體沿分離器筒體壁切線方向以一定速度進(jìn)入分離器，并沿簡(jiǎn)體內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于被分離液滴的密度遠(yuǎn)大于氣體，因而液滴在此旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中被拋向筒體壁，并附著在筒體壁上，聚集成較大液滴而沿筒體壁向下流動(dòng)，最后流入分離器的集流段而被排放出去。

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旋風(fēng)分離器體積小，效率高，但它的分離效果對(duì)流速很敏感，因而一般要求旋風(fēng)分離器的處理負(fù)荷應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定，這就限制了旋風(fēng)分離器的使用范圍。

常用的旋風(fēng)分離器經(jīng)過(guò)改進(jìn)后發(fā)展成循環(huán)分離器，如圖5-7所示。它分為兩個(gè)有效分離段。第一段，所有自由液滴即大部分夾帶在氣體中的液體靠離心力使其拋出。第二段，夾在氣體中的少量液體采用加大離心力的方法使其拋出。這種分離器也叫內(nèi)流式循環(huán)分離器，此處內(nèi)流即向心流，指的是全部氣流流向中央，如同在旋渦中心那樣。

流體通過(guò)切向接管進(jìn)入分離器，氣流沿著入口室旋轉(zhuǎn)，然后它沿著光滑套筒與外殼之間下移進(jìn)入旋流室。液體借離心作用被甩到旋流室壁上。仍在旋轉(zhuǎn)的氣體經(jīng)折流擋板向管中心匯聚，其速度增加并進(jìn)入排氣管。此時(shí)殘存的快速氣旋中的液體拋向排氣管內(nèi)壁，并沿著壁被氣體吹向氣體出口。然后此液體連同總氣量約10%的氣體支流，通過(guò)管壁上的空隙被吸出，進(jìn)入循環(huán)管線后由擋板的中心孔返回進(jìn)入旋流室。其吸力來(lái)自于旋渦中心的低壓區(qū)。從循環(huán)管線來(lái)的液體和測(cè)流氣體進(jìn)入旋流室后，立即與快速旋轉(zhuǎn)著氣體相混合，液體再次被拋向管壁，此時(shí)已脫液的主氣流繼續(xù)向上，越過(guò)縫口從排氣管排出。

組合離心式分離器如圖5-8所示。帶液體的氣體進(jìn)入分離器后首先進(jìn)行一級(jí)分離，經(jīng)旋流發(fā)生器產(chǎn)生離心力，將液滴甩向器壁并在器壁處積聚。液滴在重力作用和氣體向下運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，流入一級(jí)儲(chǔ)液室，然后氣體沿環(huán)形空間向上流，進(jìn)入螺道進(jìn)行一級(jí)分離。氣體經(jīng)螺道產(chǎn)生的高速旋流，將剩余的液沫有效地脫除。分離出的液沫在器壁處聚積并下流至二級(jí)儲(chǔ)液室。液體中挾帶的微量氣體經(jīng)文丘里-伯諾利管嘴返回氣體出口管。

這種分離器的分離效率可達(dá)99%，能在較寬的操作壓力和流量范圍內(nèi)進(jìn)行有效的分離。氣液兩相無(wú)反向流動(dòng)，可防止液體的再飛散。一、二級(jí)分離出的液體分段聚集和排出，避免了因兩級(jí)的壓差而導(dǎo)致的液體串流飛濺，而且這種分離器體積較小。

它主要由圓筒形玻璃過(guò)濾元件和不銹鋼金屬絲除霧網(wǎng)組成，如圖5-9所示。

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過(guò)濾分離器是一分成兩級(jí)的壓力容器。第一級(jí)裝有一可換的玻璃纖維膜濾芯(管狀)，該濾芯安裝在幾根焊接在管板上的支座上，而管板則分隔一、二級(jí)分離室，設(shè)有一塊快開(kāi)封頭，以便安裝與更換濾芯。第二級(jí)分離室裝有金屬絲網(wǎng)(或葉片式)的高效液體分離裝置。

在容器上設(shè)有三個(gè)測(cè)壓管嘴。一個(gè)設(shè)置在第一級(jí)上，另兩個(gè)設(shè)在第二級(jí)上，即在分離裝置之前和其后。或者在一、二級(jí)分離室各設(shè)一個(gè)，在原料氣的進(jìn)出管上各設(shè)一個(gè)測(cè)壓管嘴。壓力降是操作者唯一的指示，為了便于清洗或更換過(guò)濾元件，一般在容器上裝設(shè)一只精密差壓計(jì)。

要過(guò)濾的氣體進(jìn)入一級(jí)分離室的容器內(nèi)，大于或者等于10μm的固體與游離液滴，不能進(jìn)入濾芯，而留在濾芯外，這些液滴聚集在一起排至容器的底部，并由排液管進(jìn)入儲(chǔ)液罐。有些固體顆粒仍留在濾芯外邊形成一種濾餅。操作期間由于氣流的脈動(dòng)，這種濾餅常堆積并碎落到容器底部。留在濾芯上的固體會(huì)堆積起來(lái)提高壓力降，故一級(jí)分離室需要放空(達(dá)到規(guī)定的壓力降時(shí))進(jìn)行清掃，以提高其效率。

??? 玻璃纖維過(guò)濾元件屬于深層過(guò)濾。氣體中的固體微粒和液滴在流過(guò)過(guò)濾層彎彎曲曲的通道時(shí)，不斷與玻璃纖維發(fā)生碰撞，每次碰撞都要降低其動(dòng)能，當(dāng)動(dòng)能降低到一定值時(shí)，所有大于或者等于1μm的固體微粒就黏附在玻璃纖維的過(guò)濾層中，滯留在玻璃纖維中的固體微粒的粒徑隨著過(guò)濾層的深度逐漸減小。而氣體中的液滴也會(huì)逐漸聚集成較大的液滴，這是由于玻璃纖維和粘接劑(酚甲醛)之間存在有電化學(xué)相溶性，提供了微小液滴聚結(jié)成大液滴的有利條件。隨著更多的液滴被分離，液滴因其表面相互吸引而凝聚和結(jié)合成大的液滴，當(dāng)這些聚集起來(lái)的液滴比進(jìn)入過(guò)濾層前增大100～200倍時(shí)，重力與氣體通過(guò)過(guò)濾層摩擦阻力使這些液滴流出過(guò)濾層，進(jìn)入濾芯的中心，而被帶進(jìn)容器的第二級(jí)。由于液滴具有這樣大的尺寸，所以它們被二級(jí)分離裝置迅速地分離出，排至容器底部，通過(guò)排液管進(jìn)入儲(chǔ)液罐。這種過(guò)濾元件不是根據(jù)一定的流量和流速來(lái)達(dá)到脫除微粒的目的，因此這種過(guò)濾分離器的操作彈性范圍大，在50%負(fù)荷時(shí)仍能達(dá)到滿意的分離效果。而且這種深層過(guò)濾所脫除的固體微粒和液滴的粒徑，要比離心式、重力式及表層過(guò)濾器小許多倍。只是玻璃纖維過(guò)濾元件尚需進(jìn)行處理，使液滴不能浸潤(rùn)纖維，而讓分離出的液體以液珠的形式附在過(guò)濾元件上。否則，當(dāng)玻璃纖維浸濕之后，靜電力要下降。

?? ?氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾元件后，進(jìn)入不銹鋼金屬絲網(wǎng)除霧器，進(jìn)一步脫除微小液滴，來(lái)達(dá)到高的脫除效率。其作用是基于帶有霧沫或霧滴的氣體，以一定的流速所產(chǎn)生的慣性作用，不斷地與金屬表面碰撞，由于液體表面張力而在金屬絲網(wǎng)上聚結(jié)成較大的液滴，當(dāng)聚集到其本身重力足以超過(guò)氣體上升的速度力與液體表面張力的合力時(shí)，液體就離開(kāi)金屬網(wǎng)而沉降。因此當(dāng)氣體速度顯著地降低時(shí)，就不能產(chǎn)生必要地慣性作用，其結(jié)果導(dǎo)致氣體中的霧沫漂浮在空間，而不撞擊金屬絲網(wǎng)，于是得不到分離。如果氣體速度過(guò)高，那么聚集在金屬網(wǎng)上的液滴不易脫落，液體便充滿金屬絲網(wǎng)，當(dāng)氣體通過(guò)金屬絲網(wǎng)時(shí)又重新被帶入氣體中。由于除霧器是氣、液兩相以一定的流速流動(dòng)而得到分離的方法，所以不管操作壓力多大，設(shè)計(jì)的除霧器元件均能保持一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的壓力降。在最大流速時(shí)，其壓力降約為1kPa。