輸氣站場多管旋風分離器流場分析

周昊

摘要：為了能夠更好地評價數據戰場用多導管葉式旋風器的分離性能，在實際操作過程中，需要結合數值模擬計算出入口速度以及顆粒密度。經過相應的研究結果，可以表明多管旋風分離器的壓降主要是來自于單管壓降。旋風子單獨使用和避免使用使其流產分布規律相同，因此會沿軸向對稱進行分布，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，分離效率也會出現上升趨勢，壓降幾乎保持不變，操作壓力增大導致分離效果降低。

關鍵詞：輸氣站場;多管旋風分離器;流場分析

多導管液質，旋風分離器的結構簡單，并且分離效率較高，因此廣泛應用于輸氣戰場的天然氣凈化處理其核心分立元件主要是導葉式旋風管理氣體中，沿軸向方向進入旋風管后，在葉片的作用下，將流體的軸向運動轉化為切向運動，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多管旋風分離器現狀

多管旋風分離器是催化裂化裝置中最為關鍵的設備之一，多管旋風分離器的結構形式主要包括：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70年代后期就開始研究催化煉化能量回收系統多管式多管旋風分離器，通過不斷引進西方的技術結合自主研發技術，我國已經開發出了具有獨自特點和自主知識產權的多管三旋技術，并且在旋風分離器的應用水平較為廣泛，因此多管多管旋風分離器的應用，可以確保催化裂化裝置的安全運行和節能降耗。

（1）單管在進行冷態試驗時分離效率較高，但是在實際工業生產過程中單管并不能單獨使用，需要進行并聯使用，在并聯使用過程中，提高整體的分離效率才是最終的目標。但是在實際應用過程中單管并聯后的整體分離效率并不理想，出現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，單管內的壓降不均勻，造成部分單管不能夠正常運作，從而導致組合效率出現下降。造成單管壓降不均勻的主要原因是由單管在加工、制造、安裝精度產生，另外一種原因是安裝單管時的隔板太大，需要進行現場拼裝，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角度較大，離心力較大，導致催化劑出現磨損，使單管內的細粉增加，從而引起煙機葉結垢。

（2）波紋管膨脹損壞是多管旋風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、波紋管在制造過程中殘余應力較大，沒有進行未熱處理等，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，在進行處理時由于處理量、效率下降、內件損壞等原因，需要對三旋進行改造和更換。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，立式三旋由于其結構的原因，會導致三旋內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操作參數對分離效率和壓降的影響

2.1速度的影響

速度是產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定不同的入口，速度對于不同粒徑的固體能夠進行有效分離，通過相應的實驗研究結果表明，旋風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，由于粒徑分布規律的影響導致顆粒的分離，效率和壓降也會存在差異性，通過相應的數據結果研究表明，隨著入口速度的不斷增加，旋風分離器的分離效果也會呈現出上升趨勢，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，應當綜合考慮處理氣量與分離效率之間的關系，選擇合適的處理量才能夠有效實現節能增效的目標。

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果，從研究結果可以看出，隨著顆粒密度的不斷增加，分離效率也會呈現出上升趨勢，而壓降會呈現出穩定狀態，這主要是由于旋風器是利用氣固兩相密度差將固體顆粒甩向地面而進行有效分離，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，隨著操作壓力的不斷升高，分離效率會呈現出下降趨勢，而壓降會呈現出上升趨勢，產生該現象的主要原因是，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，導致氣故兩相的密度差逐漸減小，分離效率呈現出下降趨勢。

2.5固相濃度的影響

在規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律，通過相應的研究結果可以看出，隨著顆粒濃度的不斷增加，分離效率和壓降變化的狀態不是非常明顯。所取的顆粒濃度區間較小，均在曲線左端接近原點的位置，因此對應的分離效率和壓降會呈現出穩定狀態，當濃度持續增加時分離效率會呈現出上升趨勢，但壓降會逐漸下降。

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

3結束語

旋風分離器的發展趨勢主要在提高分離效率以及耐磨性等兩方面。為了有效提高旋風分離器的分離效率，可以對進氣管、排氣管以及液離心導液結構進行合理裝置，為了提高耐磨性能，需要選擇合適的耐磨材料。我國的科研機構應當和我國的企業進行結合，開發出具有核心競爭力的技術，確保旋風分離器能夠有效運行，提升我國煉油企業的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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

[2]郝曉文，王磊，趙強.下排氣旋風分離器流場分析與結構優化[J].電站系統工程，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].管道技術與設備，2018：30-33.