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1、喷嘴洗涤器洗涤效果和压降党梦海(化工部第六设计院,陕西西安,710054)摘要讨论喷嘴洗涤器除尘作用和影响除尘效果的各种因素。给出喷嘴洗涤器压降的计算方法。对两种不同的设计方案进行了计算分析,反映压降与喉管、气速和洗涤液量的关系。阐明在设计和操作中应注意的问题。关键词喷嘴洗涤器压降洗涤效果喷嘴洗涤器属于文丘里洗涤器一类,广泛应用于含尘气体的净化过程中。以重油和煤为原料加压气化制粗合成气的生产中都使用了这种设备,以除去粗合成气中所含的固体颗粒、碳黑和灰分,在工艺过程中起着很重要的作用。如果设计或操作不当,将引起不良后果。例如一重油气化装置文丘
2、里洗涤器压降太高,而使投油量受到限制。另一煤气化装置上喷嘴洗涤器设计气速太低,而影响洗涤效果,灰分带入下游堵塞设备阀门,损坏催化剂。所以对喷嘴洗涤器工作原理的深刻理解和正确设计是很重要的。力。气流夹带着灰粒高速流动,与进入洗涤器内的液体低速流动,使得颗粒移动到液滴表面只需很短的时间。浸湿的固体颗粒和附有固体小颗粒的液滴在碳洗塔内与气体主体分离,进入液体主体中。灰水处理工段则使固体颗粒不断除去,不含灰或少含灰的液体返回,连续洗涤使用。重油气化过程中产生碳黑,经激冷后有多级洗涤和分离,将碳黑与粗合成气分离,最终经碳洗塔洗涤。碳黑水在水处理工段处
3、理回收碳黑。水再返回洗涤器。能产生这样作用的洗涤器,主要有液相由中心管喷入的喷嘴洗涤器和液相由圆周喷入的文丘里洗涤器。文丘里洗涤器液体喷入方向与气体流动方向垂直或成一角度。而喷嘴洗涤器的液体喷入方向与气流方向垂直或顺流成一角度。从实际生产总结出来的结论认为喷嘴洗涤器的压降比文丘里洗涤器的压降要小一些,同时不易被堵塞。这两种类型的洗涤器有共同的工作原理,即产生较高气体速度,气体与喷出的大量液滴接触,使灰分颗粒浸湿附着于液体中,从而与气体分离。洗涤器的洗涤效果决定于设计和操作两个方面,要达到较高的洗涤效果,则需首先了解各种因素对洗涤的影响。1喷
4、嘴洗涤器的除尘作用从气态含固体系中将颗粒分离出来,必须具备几个基本条件:首先是有分离界面,可以让颗粒附着在这个界面上以达到气固分离。如容器壁面,其它固体表面,织物、纤维表面,液膜和液滴表面等。其二是有使颗粒运动轨迹与气体流线不同的作用力,例如重力、离心力、惯性力、扩散力、静电力和直接拦截形成的阻力。其三是有足够的时间使颗粒移动到分界面上。最后是能使已附在界面上的颗粒不断被除去,或有新的界面产生。颗粒不再返回混入气体之中。水煤浆气化工艺的除灰过程是在气化炉激冷室除去粗渣和少量的细灰。之后气体中带出的细灰在喷嘴洗涤器中与水混合,在碳洗塔中洗下来
5、,细灰进入灰水之中,而碳洗塔上部的塔板用新鲜水或干净的冷凝液最后洗涤,板上水气错流,使气体中的灰分含量降到最小,达到工艺要求。洗入灰水中的细灰在灰水处理工段经闪蒸、沉降、过滤,从水中分离出来,水可循环使用。在整个除灰过程中,喷嘴洗涤器内,大量液滴形成,提供除尘所需的分离界面,同时由于水流和气流速度之差别而形成除尘过程所需的作用2洗涤效果的影响因素从设计角度讲,要确定好喉管直径、喷嘴开孔大小和开孔方向,还有喉管长度和收缩管、扩散管尺寸。从操作角度讲,按进口气体流量大小,保证足够的洗涤水量,主要观察洗涤器压降,它从一定程度上能反映洗涤器是否处于
6、正常运行状态。通常气体中收稿日期:1996-12-10。32大氮肥1997年第20卷灰粒尺寸越大,比重较重则较容易洗涤,这是根据不同气化过程生成的粗合成气物性有关。在水煤浆制气的工艺中,气体中的灰分是经过激冷室一次洗涤后残余的细灰,比重较轻,并且后序工段要求灰分含量很小,这就说明洗涤过程的重要性。煤气化灰分的亲水性较好,只要设计、操作合理,也较容易经洗涤分离出来。重油气化的固体颗粒是碳黑,效率高的气化过程生成的碳黑亲水性好,容易洗涤。而效率低的气化过程生成的碳黑亲水性差,较难洗涤。喉管直径是洗涤器设计的关键,它的尺寸大小直接影响的是气体流动
7、速度的高低。要使气体达到一定的速度通过喉管与液体才能充分混合,并能使液体雾化形成液滴去捕集气体中的灰粒。气流速度越高,对水的冲击力越大,使水分散雾化越好,液滴越多,形成较高的液体表面,洗涤效果越高。虽然液滴大小与气体速度有关,但喷嘴开孔大小和方向对液滴形成也起着重要作用。喷嘴本身对液体有雾化作用,好的喷嘴即使在较低气速下,也能达到较好的雾化效果。喉管长度越长,提供了较长的气液接触区域和接触时间。从气液接触开始,气液相对流速较大,液相被高速气流推动而加速,最后与气速相同。要使气液最大可能地混合,要具备充分的加速时间。所以在气液初始接触区,喉管
8、长,接触时间就长,增加洗涤效果。但喉管长度对压降有影响,较长的喉管有较高的压降。操作人员应该注意进洗涤器中的洗涤水流量,水流量对洗涤效果影响更为重要。通常可以用单位气体体积在流动
