127- Ускоренное обсуждение модернизации сепаратора лопастей, предназначенного для башен с влажным десульфуризацией дымовых газов, в качестве сепаратора капель в процессе EDV

Многие нефтехимические предприятия, особенно те, что входят в состав компаний CNPC и Sinopec и расположены в прибрежных регионах юго-востока, Восточного Китая, Северного Китая и даже Северо-Востока страны, активно внедряют технологические комплексы EDV вместе с соответствующими устройствами для разделения капель воды. Эти устройства используются для удаления соленых капель и частиц пыли из дымовых газов, поступающих в башни для очистки дымовых газов. После ввода в эксплуатацию владельцы начали сообщать о том, что дым, выделяемый дымоходами, содержит большое количество воды и соли; кроме того, размеры облаков дыма были велики. Также возникали проблемы вроде «дождя из дыма», выпадения соли, а зимой — замерзания поверхности оборудования. Это создавало серьезные проблемы с точки зрения охраны окружающей среды, а также представляло опасность для персонала, работающего с оборудованием. Компания решила провести его техническое обновление.

Разделитель капель, чьи ключевые компоненты аналогичны тем, что используются в конических разделителях с изогнутыми поверхностями; это простой одноступенчатый разделитель на основе циклона. Это пластина Chevron, состоящая из набора лопастей, расположенных параллельно друг другу в виде простого веера: их верхние части смыкаются между собой, а нижние части располагаются под определенным углом друг относительно друга. При прохождении потока воздуха через внутренние элементы циклонной установки происходит небольшое вращение. Частицы тяжелой фазы, находящиеся в потоке воздуха, смещаются под действием низкого центробежного ускорения, в результате чего они частично отделяются от основного потока газа. В таких сепараторах центробежное ускорение составляет менее 0,1g, то есть примерно одну десятую от ускорения свободного падения. Поэтому эффективность сепарации низкая; такие устройства могут использоваться лишь для первоначальной сепарации крупных капель жидкости и частиц, находящихся в потоке воздуха. Этот сепаратор возник в результате модификации конструкции простого сепаратора из светлых пластин компании Chevron примерно в 1940-х годах.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 19.11.2018 в 18:59. Устройство для разделения капель по сути является тем же самым устройством, что и конический сепаратор с изогнутой поверхностью – это просто упрощенная версия циклонного сепаратора. Просто в разных отраслях и сферах применения существуют разные названия и термины. В устройствах для измельчения угольной руды, предназначенных в качестве предварительных сепараторов перед мешковыми фильтрами, это устройство называется обычно «циркуляционной пластиной». При первичной сепарации дымовых газов в котлах тепловых электростанций, работающих на угле, его называют «трубкой циклона». Используется в системах удаления дыма в устройствах для ускорения процессов; некоторые из них называются «конусами с кривой поверхностью» или «гиперболическими конусами»” ； В технологическом комплексе EDV он называется «сепаратором капель», что весьма удачное название — он предназначен для разделения крупных капель воды. Он не может использоваться для точной удаления пены и не способен решать проблемы такие как «дождь из дыма», «осадок соли», «белый дым» и «замерзание». Точнее говоря, содержание влаги в дымовых газах после обработки с помощью сепаратора капель EDV должно быть выше, а иногда и значительно выше, чем при использовании демуфлера с наполнителем WGS. Большинство нефтеперерабатывающих предприятий, использующих сепараторы капель типа EDV, расположены в регионах Восточного Китая, Южного Китая, Юго-Восточного Китая и Южного Китая – там среднегодовая температура воздуха довольно высока, а водных ресурсов много. Раньше выбросы дыма из дымоходов, проявляющиеся в виде «дождя», «соли» или белого дыма, считались чем-то обычным, и люди не уделяли им особого внимания. Лишь в последние два года, по мере укрепления экологической осведомленности населения, к этой проблеме начали обращать внимание. На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности, расположенных в северных регионах, особенно на северо-западе и северо-востоке, где используются устройства EDV для разделения капель воды, зимой температура воздуха значительно опускается ниже нуля. В таких условиях капли соленой жидкости, содержащиеся в дымовых газах, оседают на земле, крышах, трубопроводах и приборах, что приводит к постепенному образованию льда. Это создает серьезную угрозу для безопасности операторов, а также для безопасности оборудования и приборов. Поэтому для нефтеперерабатывающих предприятий в северном регионе, использующих разделители капель EDV, существует ещё более насущная и острая необходимость в технической модернизации существующих устройств для разделения капель.

Преимущество сепаратора капель заключается в его хорошей устойчивости к засорению. Хотя вблизи ручки вентилятора или конусообразной части из-за малого пространственного зазора гельоподобные вещества или частицы могут прилипать, скапливаться и даже блокировать проход, на более отдаленных участках, далеко от ручки или конусообразной части, зазоры достаточно велики, поэтому блокировка там маловероятна.

Следует также отметить, что в таких сепараторах с циклональными пластинами поток жидкости заставляется вращаться благодаря внутренним элементам циклональных пластин; это приводит к возникновению центробежных сил, которые способствуют разделению тяжелой и легкой фаз. При одинаковом радиусе вращения чем выше линейная скорость потока, тем больше центробежная сила, что способствует лучшему разделению ； Однако чем выше линейная скорость потока воздуха, тем сильнее происходит трение между потоком воздуха и пластинами для создания вихрей, а также между потоком воздуха и стенками сепаратора; кроме того, увеличивается внутренняя потеря энергии в потоке воздуха. Все это приводит к более значительному повышению давления при работе оборудования, что вызывает проблемы с выбросами дыма и другие недостатки. Следовательно, эффективность разделения в таких сепараторах и падение давления при их работе представляют собой противоречивые показатели; при условиях нормального или низкого давления трудно достичь оптимального баланса между этими показателями. Поэтому такие сепараторы не подходят для обработки дымовых газов, получаемых в процессе интенсивной каталитической обработки, а также дымовых газов от угольных котлов в тепловых электростанциях, где давление также находится на уровне нормальном или низком.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 19.11.2018 в 18:10. Технология EDV используется для обработки дымовых газов в системах очистки установок для активации катализаторов. Преимущество этой технологии по сравнению с другой основной технологией обработки дымовых газов – WGS – заключается в более высокой интенсивности орошения дымовых газов с помощью этой технологии. Например, в процессе EDV, как только дымовые газы попадают в очистительную башню через вход, здесь сразу же размещается система первичного охлаждения и увлажнения газов. Затем дымовые газы проходят через ещё четыре уровня сильноэффективных распылителей, расположенных в средней и нижней частях очистительной башни; это позволяет дальше охладить газы, удалить из них пыль и серу. В процессе WGS на входе устанавливаются трубки для вентурированного орошения, а лишь когда дымовые газы попадают в вытяжную башню и поднимаются ближе к устройству для удаления пены, там устанавливается ещё одна система орошения; при этом интенсивность орошения может не соответствовать требованиям стандартов.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 июля 2019 года в 15:21. Пожалуйста, посмотрите изображение входного участка дымовых газов в установку для очистки по технологии EDV:

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 июля 2019 года в 15:21. При использовании технологии EDV достигается высокая эффективность очистки за счёт использования системы распыления; при этом происходит большой объём циркуляции раствора для очистки. Кроме того, в данной технологии предусмотрен фильтрующий модуль, который позволяет ещё раз очистить дымовые газы от пыли и серы. См. рисунок ниже:

Группа форсунок в верхней части фильтрующего модуля EDV расположена таким образом, что струи воды распространяются в направлении, противоположном движению дыма； Струя очищающей жидкости в области впритык к горлышку фильтрующей трубки вступает в контакт с поднимающимся потоком воздуха, образуя взаимно противоположные пузыри с большой поверхностью, что способствует процессам очистки и десульфуризации. Следует также отметить, что в средней части фильтрующего модуля предусмотрены специальные отверстия для подачи свежего щелочного раствора и дополнительной воды; стандартная концентрация щелочного раствора в этих отверстиях составляет 30%. После шести таких процедур высокой интенсивности — опрыскивания, промывки, удаления пыли и десульфуризации — можно не беспокоиться о уровне пыли и серы в дымовых газах.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 19.11.2018 в 18:35. После вышеописанных процедур интенсивной, почти безумной очистки от серы, концентрация пыли и серы в дымовых газах, несомненно, снизилась. Конечно, энергопотребление и затраты на эксплуатацию также, несомненно, велики. Однако при таком количестве почти безумных процедур промывки, плюс интенсивное смешивание газовой и жидкой фаз в области горлышка фильтрующей трубы, количество капель и пены, находящихся в дымовых газах, а также количество солей, растворенных в этих каплях и пене, неизбежно значительно увеличивается. Это создает серьезные проблемы для дальнейшей работы сепаратора капель. Сможет ли сепаратор капель справиться?

Чтобы ответить на вопрос о том, сможет ли устройство для разделения капель выдержать такую высокую нагрузку в виде капель и пены, возникающую при промывке дымовых газов под высоким давлением, давайте посмотрим на схему расположения этого устройства. На самом деле, когда мы ранее обсуждали происхождение зарубежных сепараторов капель, их конструктивные особенности и основные ограничения в применении, ответы на эти вопросы уже были даны. Кроме того, то, что владельцы устройств для интенсификации каталитических реакций, оснащенных разделителями капель воды, активно требуют их технического обновления, также является ответом на этот вопрос. Однако давайте все же рассмотрим расположение сепараторов капель в процессе очистки дыма EDV.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 июля 2019 года в 15:22. На приведенном ниже рисунке показано расположение устройства для разделения капель в процессе очистки дыма с использованием EDV

Как видно на приведенной выше схеме: 1) дымовые газы поднимаются вверх по очистительной башне к верхней части устройства для разделения капель воды, затем поворачивают вниз и попадают в цилиндр с вращающимися стенками большого диаметра, предназначенный для разделения капель воды. 2. Поток воздуха проходит через цилиндр с вращающимися стенками большого диаметра и движется вниз; часть потока в виде пакетов и крупных капель отделяется и выходит через отверстия для слива, расположенные в средней и нижней частях цилиндра. 3. Дымовые газы продолжают движение вниз к нижней части сепаратора капель, затем снова поворачивают вверх и выходят через дымоход. 4. Накопившаяся жидкость в нижней части сепаратора капель вытекает через отверстие для слива внизу.

Из схемы разделителя капель мы также можем сделать выводы: 1) При прохождении большого объема дымовых газов через разделитель капель, имеющий длинные изгибы, особенно при первом изгибе, противоположном направлению естественного подъема горячих газов, возникает эффект «задержки потока», в результате чего падение давления становится значительным. 2. Дымовые газы вращаются благодаря вихревым пластинам; при этом происходит сильное сопротивление из-за столкновений дымовых газов с вихревыми пластинами, со стенками цилиндра, а также внутри самого потока газов. 3. Поскольку устройство для разделения капель использует вихревые пластины для создания слабой центробежной силы, которая способствует разделению некоторых крупных капель жидкости, при снижении скорости вращения эффективность разделения снижается, а при повышении скорости вращения возрастает давление в системе. Следовательно, у таких сепараторов значительно ограничена гибкость в эксплуатации. 4. Некоторые владельцы сообщают, что напор при работе их устройств для разделения капель воды очень высок. Если давление падения при работе устройства для отделения капель очень велико, то давление в нижней части устройства будет ещё ниже ； А слив жидкости с нижней части происходит по принципу соединенных сосудов за счет балансировки давлений; при низком давлении в нижней части неизбежно остается больше жидкости в сливной трубе, что создает высокий столб жидкости для компенсации высокого давления дымовых газов перед их попаданием в сепаратор. Поэтому в нижней части сепаратора капель неизбежно остается нерасходованная жидкость. В нижней части сепаратора капель образуется скопление жидкости, причем это скопление может быть довольно значительным. Эта жидкость снова рассеивается под действием дыма, идущего вверх, в результате чего дым снова содержит капли жидкости.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 июля 2019 года в 14:21. Давайте ещё раз посмотрим на вид сверху на цилиндр с вращающимися пластинами большого диаметра, используемый для разделения капель воды:

Эта картинка вызывает у всех ощущение знакомства. Да, это выдержка из схемы внутренних компонентов сепаратора капель процессной воды Berg EDV. Это также можно увидеть в осадителях с циклонными трубками, конических сепараторах с изогнутыми поверхностями и циклонных пластинах. Из схемы внутренних элементов циклона-отделяча капель видно: 1. Циклонный лопатель — это простая циклонная лопасть, а именно пластина Chevron Light; она имеет простую конструкцию и низкую стоимость. 2. Лопасти расположены в один уровень параллельно друг другу и равномерно распределены по дуге под определенным углом наклона. 3. Зазор в центральной части винтового элемента мал, тогда как зазор по периметру велик.

Как уже говорилось ранее, устройство для разделения капель относится к категории устройств с циклонным разделением; оно также является устройством динамического разделения. Для получения точных параметров конфигурации необходимо использовать полный набор параметров рабочих условий в качестве входных данных. Благодаря точным расчетам, связанным с динамическим разделением, и с помощью платформы для настройки системы можно получить точные параметры конфигурации. Например, угол наклона вращения лопастей, соотношение диаметров конусов, количество лопастей, радиус вращения, количество и размеры цилиндров для разделения — всё это должно быть точно определено с помощью сложных динамических расчетов и платформы для настройки системы. Подавляющее большинство отечественных поставщиков сепараторов, а также зарубежные компании, не специализирующиеся на технологиях динамического разделения, не располагают системами для точных расчетов и проектирования в этой области. При проектировании сепараторов для удаления капель воды угол наклона вращающихся элементов, соотношение диаметров конусов, количество таких элементов, радиус их вращения, а также количество и размеры сепарационных цилиндров определяются часто на основе опыта, приблизительных оценок или даже импульсивных решений. В результате эффективность работы таких сепараторов в реальных условиях сильно снижается, и они не могут обеспечить желаемого уровня разделения. Этому вопросу обязательно должны уделить внимание проектные институты и технические специалисты заказчика; необходимо обратиться к специализированным компаниям, занимающимся технологиями разделения, для технического контроля. Нельзя позволять поставщикам сепараторов обходиться опытом, приблизительными оценками или простым угадыванием.

Причина, по которой рекомендуется проектным институтам и техническим специалистам заказчиков обратиться к специализированным компаниям, занимающимся технологиями динамического разделения, для проверки технических аспектов, заключается в том, что нельзя позволять большинству отечественных поставщиков сепараторов и зарубежным компаниям, не имеющим специализации в области динамического разделения, обходиться опытом, приблизительными оценками или простым угадыванием. Для иллюстрации приводится конкретный пример. У одной из нефтехимических компаний имеется несколько установок для активного катализа; в системах удаления дымовых газов в них используются устройства для разделения капель воды на основе технологии влажной очистки дымовых газов EDV. Однако объем дымовых газов у крупнейших устройств в несколько раз превышает аналогичный показатель у самых маленьких устройств. Однако устройства для разделения капель, предлагаемые зарубежными компаниями, не специализирующимися на технологиях динамического разделения, и отечественными производителями таких устройств, явно не были разработаны с использованием точных расчетов и специализированных программ для проектирования. Их создание осуществляется на основе опыта, приблизительных оценок или даже импульсивных решений. В качестве примера можно привести параметры диаметра цилиндров для разделения капель воды и количество таких цилиндров. У максимально возможного и минимально возможного вариантов устройств параметры диаметра цилиндров практически не отличаются, однако количество цилиндров существенно различается в зависимости от объема обработки дымовых газов в каждом из устройств. В результате давление падения во вспомогательном устройстве для разделения капель при его работе было очень высоким, но эффективность разделения оставалась хорошей ； У малого устройства-сепаратора капель давление падения при работе довольно низкое, но эффективность сепарации крайне неудовлетворительна. Как известно, для одного и того же циклонного сепаратора эффективность сепарации обратно пропорциональна радиусу вращения потока. При одинаковых условиях работы чем больше радиус цилиндра сепаратора капель, тем ниже эффективность сепарации. За десятилетия теоретических исследований, практического применения, корректировок и совершенствования за рубежом была разработана строгая и надежная система для точных расчетов и проектного проектирования циклонных сепараторов. Диаметры цилиндров с конвективным потоком, в порядке убывания эффективности разделения, обычно следующие: для высокой эффективности разделения — 2 и 4 дюйма; для средней эффективности — 6 и 8 дюймов; для низкой эффективности — от 10 до 32 дюймов; а для крайне низкой эффективности — более 32 дюймов. Кроме того, чем больше размер вращения разделения, тем сильнее снижается не только эффективность разделения, но и гибкость его управления.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 2 июля 2019 года в 14:21. Помимо устройств для разделения капель, используемых в технологии EDV, конические поверхности могут также применяться для первичной фильтрации дымовых газов в тепловых котлах. Они могут использоваться даже при первичной фильтрации дымовых газов в котлах тепловых электростанций, находящихся в нефтехимических предприятиях. Сравнив изображения ключевых внутренних компонентов конической поверхности, приведённые на рисунке ниже, можно заметить, что структура компонентов для разделения, способ их работы, а также сферы применения для первичного разделения у обоих вариантов практически идентичны. Для получения более подробной информации о конусах на поверхностях просим обратиться на форум HCBBS, перейдя по адресу https://bbs.hcbbs.com/thread-2025564-1-1.html.

Для того чтобы четко объяснить различия между специальным сепаратором лопастей и сепаратором капель в системе очистки дыма устройства для повторной обработки, приводятся ниже материалы для анализа и обсуждения: