66- Probleme der präzisen Auswahl und Konstruktion von Federschaumentfernern zur Entfernung von Schaum aus dem Gas an der Oberseite von Waschtürmen und Absorptionsbehältern

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 2.10.2023 um 14:58 bearbeitet. Was die Auswahl des Designs für Entschäumer in Waschtürmen angeht, so lassen sie sich im Allgemeinen in zwei Kategorien einteilen: Die erste Kategorie umfasst Entschäumer mit einfacher Konstruktion, bei denen es keine separaten Mikrokanäle zur Ableitung der Flüssigkeit gibt. Zu diesen Schaumentfernern gehören die Typen mit Maschennetz, Filterelementen, Filtergittern, Membrannetzen sowie Filtermaterialien, sowie der Typ mit Biflow-Platten ohne eigenständiges Trennsystem. Die zweite Kategorie von Schaumentfernern sind solche, die speziell mit unabhängigen, zweistufigen Mikrokanälen zur Flüssigkeitsabführung ausgestattet sind. Typische Vertreter dieser Art von Schaumentfernern sind die Fieder-Trenner.

Ob der Schaumentferner über eine eigenständige Struktur mit zweistufigen Mikrokanälen zur Flüssigkeitsableitung verfügt, bestimmt den unterschiedlichen Funktionsprinzipien der Gas-Flüssigkeitstrennung. Dadurch entstehen wesentliche Unterschiede in der Trennleistung und Genauigkeit. Struktur bestimmt Leistung! Einige Entschäumer können aufgrund ihrer Struktur überhaupt keine separaten Mikrokanäle zur Rückführung der Flüssigkeit besitzen – beispielsweise Netztypen, Filterelemente, Membrannetze oder Filtermaterialien.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 28.12.2016 um 09:29 bearbeitet. Die Bedeutung der eigenständigen Trennstruktur für die Schaumentfernung kann anhand der folgenden Analyse des Gas-Flüssigkeits-Trennprozesses erkannt werden. Der Prozess der Trennung von Gas und Flüssigkeit durch Entfernung von Blasen umfasst zwei Schritte: Im ersten Schritt wachsen die in der Gaseströmung enthaltenen Flüssigkeitströpfchen innerhalb der Vorrichtung. Die von der Luftströmung mitgetragenen Tropfen aus Flüssigkeit gelangen in die Durchflusskanäle der Entschäumerkomponenten. Dort stoßen die Tropfen untereinander sowie mit der Oberfläche des Materials der Komponenten zusammen, wodurch sie zusammenwachsen und größere Tropfen bilden. Der zweite Schritt ist der Schritt der Sedimentation und Trennung von Flüssigkeitsblasen und -tropfen – der entscheidende Kontrollschritt. Die vergrößerten Tropfen lösen sich durch die Oberflächenspannung des feuchten Oberflächenmaterials der Innenteile und fallen in den Luftstrom, wo sie sich absetzen. Da der aufsteigende Luftstrom eine nach oben gerichtete Anziehungskraft auf die Tropfen ausübt, entsteht eine Aufwärtsgeschwindigkeit. Nur die Tropfen, deren Größe einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, weisen eine Abwärtsgeschwindigkeit auf, die größer ist als die nach oben gerichtete Anziehungskraft des Luftstroms. Nur solche Tropfen können vor dem Erreichen des Auslasses der Anlage eine vollständige und effektive Trennung durch Schwerkraft erreichen! Im Gegensatz dazu haben Tropfen, deren Größe gleich oder kleiner als ein bestimmter kritischer Wert ist, eine Sinkgeschwindigkeit aufgrund der Schwerkraft, die gleich oder kleiner ist als die nach oben gerichtete Kraft, die durch den Luftstrom auf die Tropfen ausgeübt wird. Dadurch können die sinkenden Tropfen nicht vor dem Erreichen des Auslasses der Anlage vollständig und effektiv durch die Schwerkraft getrennt werden.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 2.10.2023 um 14:59 bearbeitet. Es handelt sich um einen Entschäumer mit einer eigenständigen Struktur für den Abfluss der Flüssigkeit – die Tropfen gelangen durch eine Änderung ihrer Impulsdichte direkt in diese Struktur. In dieser unabhängigen Trennstruktur mit zweistufigen Mikrokanälen kommt es nicht mehr zu einer „zweiten Berührung“ zwischen den Tropfen und Blasen sowie dem Luftstrom vor der und nach der Reinigung. Die durch die Scherkräfte des Luftstroms auf die Tropfen und Blasen entstehende Aufwärtsbewegung kann völlig ignoriert werden. Ebenso kann die Hemmung der Abwärtsbewegung der Tropfen und Blasen vernachlässigt werden. Dadurch kann die kritische Größe der Tropfen und Blasen, die erfolgreich getrennt werden können, auf nur ein paar Prozent bis Zehntel der Größe bei einfachen Trennern der ersten Art gesenkt werden. Offensichtlich weisen die Trenner der zweiten Art im Vergleich zu denen der ersten Art, die keine separate Zweistufen-Mikrokanalstruktur zur Flüssigkeitsentfernung aufweisen, wesentliche Vorteile hinsichtlich ihrer Trennleistung und Präzision.

Außerdem gehören die Entschäumer der ersten Klasse alle zur traditionellen Technologie der störenden Abscheidevorrichtungen zur Entfernung von Schaum. Seit ihrem Einsatz zu Beginn des letzten Jahrhunderts hat es kaum technische Verbesserungen gegeben. Es erreicht die Trennung von Flüssigkeitsblasen und -nebeln in einem bestimmten Größenbereich hauptsächlich durch die Gitterstruktur, die durch das gegenseitige Verflechten der Materialien der Innenelemente entsteht. Doch die durch die Verbindungen zwischen den Materialien entstehenden Poren weisen eine kleine Gauß-Verteilung auf. Während kleine Tropfen oder Tröpfchen durch die kleineren Poren blockiert und getrennt werden, können größere Tropfen die größeren Poren durchdringen und entkommen. Daher ist es bei herkömmlichen Gitterblockabscheidern schwierig, Flüssigkeitsblasen und -nebel einer bestimmten Größe mit der erforderlichen Effizienz zu trennen. Außerdem können die Durchflusskanäle der Entschäumer der ersten Klasse leicht durch feststoffartige Partikel und Gelstoffe, die mit der Luftströmung transportiert werden, verstopft werden. Dadurch sinkt die Trennleistung schnell, es entsteht ein hoher Betriebsdruck, und die Flexibilität in der Bedienung ist gering. Es ist daher notwendig, die Entschäumer regelmäßig zu warten und deren Innenteile auszutauschen. Die Kosten für Wartung und Instandhaltung sind somit hoch. Doch aufgrund früherer Einschränkungen in der Kenntnis der Entschäumungstechnologien werden Entschäumer der ersten Art in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt. In Situationen mit hohem Flüssigkeitsgehalt im Gasstrom, bei instabilen Betriebsbedingungen sowie bei Gasströmen, die Feststoffpartikel, Gelstoffe oder Flüssigkeitsspritzer enthalten, treten erhebliche Probleme bei der Betriebsführung und Wartung auf.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 28.12.2016 um 09:34 bearbeitet. Im Austausch mit Fachleuten aus Planungsbüros und Ingenieurbüros stellte sich heraus, dass sie früher in der Regel nach den Branchenstandards für Netztypische Schaumentferner im Inland kalkulierten. Zum Beispiel die Norm HG/T21618 für Siebblasentferner. Bei der praktischen Anwendung dieses Standards gibt es folgende deutliche Mängel: 1. Bei der Schätzung der tatsächlichen Durchflussgeschwindigkeit im Siebträgerentferner werden die großen Unterschiede in Viskosität und Oberflächenspannung verschiedener Flüssigkeiten wie Wasser, Öl, Alkohole, Ammoniak usw. überhaupt nicht berücksichtigt. Dadurch ist der Bereich der Korrekturfaktoren sehr groß. Ob die so ermittelten Durchflussgeschwindigkeiten sowie die Durchflussflächen zuverlässig sind, wissen selbst die Fachingenieure in den Planungsbüros nicht genau. 2. Ist der maximale Durchmesser der Innenteile des Siebträgers bis zu 5200 mm? Haben die Entwickler der Norm den Kontraktionseffekt des Strömungsmusters im Prozess der Schaumbeseitigung durch Luftströmungen berücksichtigt? Je größer der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Innenteile des Schwebstoffentferners und dem Durchmesser des Auslassrohrs für den Gasstrom ist, desto ausgeprägter ist der Zusammenziehungseffekt des Gasstroms. Der Effekt der Strömungsverengung führt dazu, dass die Bereiche am Rand des Inneren, die sich vom Zentrum des Inneren entfernt befinden, in einem ineffizienten oder sogar nicht funktionsfähigen Zustand sind. Dadurch übersteigt die tatsächliche Durchflussgeschwindigkeit im Betriebsbereich erheblich den zulässigen Wert, was wiederum zu einer Verschlechterung der Entschäumerfunktion führt. 3. Diese Norm gibt an, dass sie zur Entfernung von Tropfen mit einem Durchmesser von 3–5 Mikrometern eingesetzt werden kann. Und wie aus der Analyse des oben beschriebenen Kontrollprozesses zur Entfernung von Schaum aus Gas und Flüssigkeit hervorgeht, ist der Schwerkraftsedimentationsprozess der Kontrollmechanismus des Sieb-Schaumentfernungsgeräts. Es gibt nur drei Gesetze der Schwerkraftsedimentation, nämlich die Gleichung des Stokes’schen laminaren Strömungsgesetzes, die Gleichung des Allen’schen Übergangszustromgesetzes und die Gleichung des Newton’schen turbulenten Strömungsgesetzes. Unabhängig davon, ob die Betriebsdaten in welche der oben genannten Gleichungen eingegeben werden, liegt die resultierende kritische Trenngröße bei weitem über 3–5 Mikrometern. Erhebliche Fehlinformationen. Ausländische Kollegen schütteln bei diesem Standard nur den Kopf und starren ungläubig.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 28.12.2016 um 09:36 bearbeitet. Frühe Experten aus dem Inland für Trennverfahren studierten damals Daten zu Trennkurven aus dem Ausland und erkannten, dass die Effizienz der Gas-Flüssigkeits-Trennung von der Geschwindigkeit des Gasmusters abhängt. Daraufhin wurden empirische Formeln zur Bestimmung der Gasmustergeschwindigkeit bei der Gas-Flüssigkeits-Trennung entwickelt. Doch die tatsächliche Leistung des entworfenen Gas-Flüssigkeits-Schaumtrenners weicht stets erheblich von den Anforderungen des Designs ab.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 28.12.2016 um 09:39 bearbeitet. Später stellten inländische Ingenieure bei der praktischen Anwendung fest, dass derselbe Schaumentfernungssystem bei niedrigem Druck eine gute Wirksamkeit zeigt, seine Schaumentfernungseffizienz jedoch deutlich abnimmt, wenn der Druck erheblich erhöht wird. Sie empfahlen außerdem empirische Kurven zur Beschreibung der Effizienz der Gas-Flüssigkeits-Trennung in Abhängigkeit vom Fluidimpuls – das heißt, die Gas-Flüssigkeits-Trennung hängt nicht nur von der Geschwindigkeit des Fluids ab, sondern auch von seiner Dichte.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von luoli519 am 28.12.2016 um 09:41 bearbeitet. In den letzten Jahren hat man im Inland, durch die Anwendung verschiedener ausländischer Verfahrenstechnologien sowie durch enge Zusammenarbeit mit ausländischen Fachunternehmen und durch gründliche Untersuchungen von Modellen zur dynamischen Trenntechnik über internationale Plattformen, erkannt, dass die Gas-Flüssigkeits-Trennung tatsächlich direkt mit der Energieumwandlung zusammenhängt – genauer gesagt, mit der Dichte des Fluids sowie dem Quadrat der Fließgeschwindigkeit. Der Schwellenwert der Energie pro Volumeneinheit wird zur entscheidenden Beschränkung bei der Konzeption von effizienten Trennern.