CN114570116A - 一种高效折流板和高效折流板除雾器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效折流板和高效折流板除雾器，涉及气液分离技术领域。该高效折流板包括竖直设置的折流板，折流板设置有混合物入口区、折流区和气体出口区，混合物入口区位于折流板的底部，气体出口区位于折流板的顶部，折流区位于混合物入口区和气体出口区之间，折流区包括迎风面和背风面，迎风面设置有用于提高液体捕集量的多个集液柱，混合物入口区设置有用于将气液混合物导向至迎风面的气液分布板，气液分布板与混合物入口区倾斜设置且朝向于相邻的迎风面。本申请中集液柱和气液分布板增强了迎风面对液体的捕集，提高了液体捕集量，同时提高液体的排出速率，可保证折流板在高处理量下工作，提高折流板的分离效率和操作弹性。

Description

一种高效折流板和高效折流板除雾器

技术领域

本发明涉及气液分离技术领域，具体而言，涉及一种高效折流板和高效折流板除雾器。

背景技术

气液分离技术广泛应用于石油、化工生产，可用于分离气体中夹带的液滴，或除去气体中具有腐蚀性的液滴，保证气体排放符合环保要求；或用于回收气相中有用的液相介质，提高经济效益。

气液分离技术主要包括惯性分离和离心分离，其中惯性分离主要为折流板除雾器和丝网除沫器；离心分离主要为旋流板除雾器和旋风分离器。目前应用最广泛的气液分离器是丝网除沫器和折流板除雾器，其中，折流板除雾器处理量较大，对直径30μm以上的液滴捕集效率高，压降小，工业应用范围较广。但在实际应用中，折流板除雾器主要存在以下3个问题：1.现有的折流板除雾器中，折流板捕集效率不高，操作弹性较小，限制了分离效率的进一步提高；2.现有的折流板除雾器的排液速率有限，影响了装置的操作弹性和稳定性；3.进口气体含尘量较大时，易导致折流板结垢，影响折流板除雾器的长周期使用。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种高效折流板和高效折流板除雾器。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种高效折流板，其包括竖直设置的折流板，所述折流板设置有混合物入口区、折流区和气体出口区，所述混合物入口区位于所述折流板的底部，所述气体出口区位于所述折流板的顶部，所述折流区位于所述混合物入口区和所述气体出口区之间，所述折流区包括迎风面和背风面，所述迎风面设置有用于提高液体捕集量的多个集液柱，所述混合物入口区设置有用于将气液混合物导向至所述迎风面的气液分布板，所述气液分布板与所述混合物入口区倾斜设置且朝向于相邻的所述迎风面。

在可选的实施方式中，所述气液分布板沿着所述混合物入口区的长度方向设置，所述气液分布板靠近所述气液分布板的一侧为板状，所述气液分布板远离所述气液分布板的一侧开设有用于排液的第一排液口，

优选地，所述第一排液口为半圆形开口或锯齿状开口；

优选地，所述气液分布板为多个且多个气液分布板的排布方式相同或不同。

在可选的实施方式中，所述气液分布板凸出于所述混合物入口的高度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/3-1/20。

在可选的实施方式中，所述气液分布板与所述混合物入口区的夹角α为10°-90°；优选地，所述气液分布板为平板状且所述气液分布板与所述迎风面平行；

优选地，所述气液分布板为三棱柱状，所述气液分布板的第一个侧面与所述混合物入口区连接，所述气液分布板的第二个侧面与所述迎风面平行，所述气液分布板的第三个侧面位于所述第二个侧面的下方且与第一个侧面连接。

在可选的实施方式中，所述集液柱与所述迎风面的夹角β为10°-90°；

优选地，所述集液柱竖直向下设置。

在可选的实施方式中，所述集液柱的长度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/3-1/30；

优选地，所述集液柱为圆柱形、圆锥形或圆台形；

优选地，所述集液柱为尖端朝下的圆锥形。

在可选的实施方式中，在所述迎风面的顶部设置有挡板，所述挡板沿着所述迎风面的长度方向设置，所述挡板靠近所述迎风面的一侧为板状，所述挡板远离所述迎风面的一侧开设有供气体流通的通道口；

优选地，所述通道口为半圆形开口或锯齿状开口。

在可选的实施方式中，所述挡板与所述迎风面之间的夹角γ为60°-90°；

优选地，所述挡板的凸出于所述迎风面的高度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/4-1/30。

在可选的实施方式中，所述混合物入口区的底部还设置有排液板，所述排液板的底部设置有锯齿状的第二排液口。

第二方面，本发明提供一种高效折流板除雾器，其包括如前述实施方式任一项所述的高效折流板。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本申请提供的高效折流板通过设置气液分布板可以使气液混合物向折流板迎风面方向倾斜流动，增强了迎风面对该侧液体的捕集。同时，气液分布板也对气液混合物入口区的液体有一定的捕集作用，增强了该侧液体捕集量，提高了气液混合物入口区的初分离效率。集液柱的设置可以增加迎风面的表面积，气液混合物与迎风面间的接触面积增大，液滴与折流板间碰撞的机会增大，更易被折流板迎风面捕集，提高了折流板的液体捕集量。同时集液柱的设置可以提高液体的排出速率，可保证除雾器在高处理量下工作，提高装置的分离效率和操作弹性。同时，在处理含尘量较大的气体时，折流板除雾器易结垢，影响除雾器的长周期稳定运行。本申请提出的高效折流板除雾器加快了折流板的排液速率，当处理含尘气体时，液体在折流板表面的流动速度加快，对折流板表面的冲刷频率增加，粉尘不易吸附在折流板上，可防止折流板表面结垢，保证折流板除雾器的长周期稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的高效折流板在气液分布板为板状时的结构示意图；

图2为本申请提供的高效折流板在气液分布板为三棱柱状时的结构示意图；

图3为本申请提供的高效折流板的混合物入口区的结构示意图；

图4为本申请提供的高效折流板的挡板的第一种结构示意图；

图5为本申请提供的高效折流板的挡板的第二种结构示意图。

图标：100-高效折流板；110-折流板；120-混合物入口区；121-气液分布板；122-第一排液口；123-排液板；124-第二排液口；130-折流区；131-迎风面；132-背风面；133-集液柱；134-挡板；135-通道口；140-气体出口区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种高效折流板100除雾器，其是由多个高效折流板100组成。本申请中通过对折流板110的结构进行改造，从而减小二次夹带对分离效率的影响，提高折流板110表面液体的捕集量和排出效率，保证装置的操作弹性和稳定性。本申请中，折流板110形式包括但不限于梯形、折线形、流线形；折流板110通道数包括但不限于单通道、双通道或三通道。

本申请中，以双通道梯形折流板110为例，该折流板110竖直设置，折流板110设置有混合物入口区120、折流区130和气体出口区140，混合物入口区120位于折流板110的底部，气体出口区140位于折流板110的顶部，折流区130位于混合物入口区120和气体出口区140之间。本申请中混合物入口区120是用于供气液混合物进入的区域，折流区130包括迎风面131和背风面132，迎风面131是液体分离的主要区域，气体出口区140是经气液分离后的气体排出的区域，而分离后的液体部分沿迎风面131表面设置的集液柱133向下流动排出，部分沿折流板110表面向下流动，从混合物入口区120排出。

本申请对折流板110结构进行了如下四个方面的改进，其一为在混合物入口区120设置气液分布板121，其二为在混合物入口区120设置排液板123，其三为在迎风面131上设置集液柱133，其四为在迎风面131的顶部设置挡板134。接下来，分别对这四个方面的改进进行说明。

第一方面，请结合参阅图1、图2和图3，本申请中，混合物入口区120设置有用于将气液混合物导向至迎风面131的气液分布板121，气液分布板121与混合物入口区120倾斜设置且朝向于相邻的迎风面131。

由于在安装气液分布板121之前，混合物入口区120具有折流区130的第一个迎风面131距离较远，第一个迎风面131面对该侧气液混合物的捕集量较小。本申请中，通过在混合物入口区120增设气液分布板121，当气液混合物由下往上流经气液分布板121时，受气液分布板121的阻挡作用，气液混合物向折流板110迎风面131方向倾斜流动，增加了迎风面131对该侧液体的捕集，同时，气液分布板121也对气液混合物入口区120的液体有一定的捕集作用，增强了该侧液体捕集量，提高了气液混合物在入口区的初分离效率。

气液分布板121沿着混合物入口区120的长度方向设置，气液分布板121靠近气液分布板121的一侧为板状，气液分布板121远离气液分布板121的一侧开设有用于排液的第一排液口122，优选地，第一排液口122为半圆形开口或锯齿状开口。第一排液口122的设置可以使在气液分布板121上捕集的液体聚集并从第一排液口122排出，气液分布板121凸出于混合物入口的高度为任意两个相邻的折流板110之间间距的1/3-1/20。气液分布板121与混合物入口区120的夹角α为10°-90°；气液分布板121主要起到改变气液混合物流动方向的作用，10°-90°夹角可以使气液混合物更多的向迎风面131聚集。

值得注意的是，本申请中气液分布板121的个数可以为一个或多个，当气液分布板121为多个时，多个气液分布板121的排布方式相同或不同，其形状结构以及布置位置不受限制。本申请中示出了几种典型但非限制性的示例，例如，请参阅图1，气液分布板121为平板状且气液分布板121与迎风面131平行，此时，气液混合物经气液分布板121改变流向后可以垂直撞击至迎风面131上，有利于增大气液混合物和迎风面131之间的接触面积，从而提高液体捕集量。

请参阅图2，气液分布板121还可以为三棱柱状，气液分布板121的第一个侧面与混合物入口区120连接，气液分布板121的第二个侧面与迎风面131平行，气液分布板121的第三个侧面位于第二个侧面的下方且与第一个侧面连接。三棱柱状的气液分布板121可保证气液混合物向折流板110的迎风面131方向倾斜流动，增强了迎风面131对该侧液体的捕集，此外，还可避免气液混合物在气液分布板121下部形成。第二方面，混合物入口区120的底部还设置有排液板123，排液板123的底部设置有锯齿状的第二排液口124。

排液板123的设置使得气液分离后的液体快速排出，本申请通过设置锯齿状的第二排液口124可以使排液板123上的液体在向下运动时，由于排液板123的面积逐渐变小，使得排液板123上液膜变厚，液体更易沿排液板123的尖端汇集、排出。

第三方面，本申请中的迎风面131设置有用于提高液体捕集量的多个集液柱133。

集液柱133的设置有利于增大气液混合物与迎风面131间的接触面积，液滴与迎风面131撞击的频率增加，液体捕集量增大；此外，在迎风面131上设置集液柱133，可增强折流板110表面的涡流扰动，减小气体有效流动空间，提高液滴之间以及液滴与折流板110表面的碰撞几率，液滴更易被折流板110迎风面131捕集，提高了折流板110的液体捕集量，从而提高液滴脱除效率。

同时，在迎风面131上设置的集液柱133可引导迎风面131附近气流形成漩涡，漩涡可以给迎风面131附近液滴施加离心力，液滴在离心力的作用下被甩向涡流外，有利于液滴碰撞壁面和其他的液滴，除雾效果比现有折流板110除雾器更好。当进口气体含液量较大时，原折流板110除雾器的液体捕集量有限，液体分离效率较低；本申请提供的高效折流板100通过改变入口气液混合物的流动形式、增加折流板110迎风面131与气液混合物间的接触面积、增强折流板110表面的涡流扰动，从而提高折流板110迎风面131对液体的捕集量，提高液体脱除效率。因此，改进后的折流板110除雾器可处理含液量较大的气体，提高液体捕集量，进而提高装置处理量和操作弹性。同时，液体捕集量增大，可有效降低出口气体中液体含量，提高分离效率。

集液柱133与迎风面131的夹角β为10°-90°，本申请中，集液柱133与迎风面131呈角度设置，可以增强迎风面131与气液混合物间的接触面积，优选地，本申请中的集液柱133竖直向下设置。竖直向下可以使得集液柱133不仅仅具有增强迎风面131捕集量的作用，同时还可以使分离的液体沿着竖直向下设置的集液柱133进行排液，集液柱133的长度为任意两个相邻的折流板110之间间距的1/3-1/30；集液柱133的形状包括但不限于圆柱形、圆锥形或圆台形；优选地，集液柱133为尖端朝下的圆锥形。集液柱133可以使迎风面131上附着的液体部分沿着集液柱133向下运动，提高了迎风面131上液体的排出速率。此外，集液柱133在迎风面131的设置方式不做限定，可以均匀分布、也可以间隔分布或者任意分布。

由于折流板110的气液分离效率随气速的增大而增大，而气速升高，相同工况下，液体的处理量较大，若液体排出区域的排液量有限，易导致折流板110的持液量持续增大，气体通道面积持续变小，折流板110间气速持续增大，当气速超过临界气速时，气体易撕裂液膜，造成液体的二次夹带，限制了分离效率的进一步提高，影响了除雾器的稳定操作。

本申请设置的集液柱133和排液板123，均可以提高液体的排出速率。在未设置集液柱133之前，折流板110迎风面131上捕集的液体主要沿着折流板110向下运动，在折流板110下沿排出，液体排出的区域较少。在折流板110迎风面131设置集液柱133后，以竖直向下设置的锥形集液柱133为例，该集液柱133可使迎风面131上附着的液体部分沿集液柱133向下流动，提高了迎风面131上液体的排出速率。同时排液板123的下沿为锯齿状结构，折流板110上液体在向下运动的同时，折流板110排液面积逐渐变小，使得排液板123上液膜变厚，液体更易沿排液板123汇集、排出。因此，本申请设置的集液柱133和排液板123，均可以提高液体的排出速率，排液效率的提高，可保证除雾器在高处理量下工作，提高装置的分离效率和操作弹性。

第四方面，在迎风面131的顶部设置有挡板134。

挡板134沿着迎风面131的长度方向设置，挡板134靠近迎风面131的一侧为板状，挡板134远离迎风面131的一侧开设有供气体流通的通道口135；通道口135的形状包括但不限于半圆形开口(如图4所示)或锯齿状开口(如图5所示)。挡板134与迎风面131之间的夹角γ为60°-90°；挡板134的凸出于迎风面131的高度为任意两个相邻的折流板110之间间距的1/4-1/30。由于折流板110迎风面131是气液分离的主要区域，气液混合物中的液体惯性大、运动方向难改变，易在折流板110迎风面131附着、汇集，而在折流板110的弯道处，气体运动速度较快，易撕裂折流板110弯道处液体，形成的小液滴易被斜向上运动的气体带走，造成已分离的液体被二次夹带，降低了折流板110除雾器的分离效率。本申请中，通过在在迎风面131的顶部设置有挡板134，对迎风面131上的液体具有一定的保护作用，挡板134靠近迎风面131的一侧为板状，挡板134的高度高于折流板110上附着的液体厚度，可避免弯道处气流对迎风面131上液体的撕裂作用。进一步地，与现有的折流板弯道处设置的挡板或挂钩的结构相比，本申请挡板134远离迎风面131的一侧开设有供气体流通的通道口135；通道口135的设置有利于减小压降，由于增设挡板134后，折流板110弯道处流通面积减小，弯道处气体流动速度增大，折流板110的压降增大；而挡板134上设置通道口135，通道口135处为气体的流通通道，挡板134在保证液膜不被撕裂的前提下，在远离迎风面131的部分挡板134设置通道口135，保证了气体的流动，减小了弯道处气体流通面积减小、气速增大对除雾器压降的影响，有效避免现有技术中挡板或挂钩的设置而导致的压降较大的问题出现。因此，挡板134的设置有利于减小折流板110弯道处气体对迎风面131上液体的撕裂作用，减少液体的二次夹带，减小了增设挡板134后气速增大对压降的影响，提高了折流板110除雾器的分离效率。

本申请提供的高效折流板100的工作过程是：

折流板110垂直布置，气体夹带液滴从下往上先通过气液混合物入口区120，经气液分布板121先改变气液混合物的运动轨迹，使得大部分气液混合物流向折流板110的迎风面131；随后，气液混合物进入折流区130，在折流区130的迎风面131上设置有集液柱133，集液柱133可以提高折流板110迎风面131上液体捕集量。气体质量小，惯性力小，在折流板110弯道段运动方向易改变，沿折流板110向上运动，根据折流板110除雾器通道数的不同，在折流板110各弯道处多次改变运动方向，进行多次气液分离后，沿折流板110上部的气体排出区排出；在折流板110迎风面131上部设置的挡板134可以减小弯道处高速运动的气体对迎风面131上液体的撕裂，液滴质量较大，动量较大，跟随性较差，在惯性力的作用下，易保持原有运动状态，主要与折流板110上多个迎风面131发生碰撞后附着在折流板110壁面上，附着的液体在重力的作用下，部分沿折流板110壁面向下汇集，沿排液板123排出；部分沿折流板110迎风面131上的集液柱133排出，完成气液分离。

具体实施例：

案例一：操作气量为500m³/h，进口液相水含量为1000mg/m³，采用未进行表面处理的折流板110，得到液体的排出速率为428.0kg/h，气液分离的总效率为85.6％；相同操作条件下，采用本申请提出的高效折流板100除雾器，得到液体的排出速率为473.0kg/h，气液分离的总效率为94.6％；气液分离的总效率提高了9.0％。

案例二：操作气量为2000m³/h，进口液相水含量为1000mg/m³，采用未进行表面处理的折流板110，得到液体的排出速率为1.716t/h，气液分离的总效率为85.8％；相同操作条件下，采用本申请提出的高效折流板100除雾器，得到液体的排出速率为1.912t/h，气液分离的总效率为95.6％；气液分离的总效率提高了9.8％。

综上所述，本申请提供的高效折流板100通过设置气液分布板121可以使气液混合物向折流板110迎风面131方向倾斜流动，增强了迎风面131对该侧液体的捕集。同时，气液分布板121也对气液混合物入口区120的液体有一定的捕集作用，增强了该侧液体捕集量，提高了气液混合物入口区120的初分离效率。集液柱133的设置可以增加迎风面131的表面积，气液混合物与迎风面131间的接触面积增大，液滴与折流板110间碰撞的机会增大，更易被折流板110迎风面131捕集，提高了折流板110的液体捕集量。迎风面131顶部设置的挡板134可以有效减小折流板110弯道处气体对迎风面131上液体的撕裂作用，减小液体的二次夹带，提高了折流板110除雾器的分离效率。同时集液柱133和排液板123的设置可以提高液体的排出速率，可保证除雾器在高处理量下工作，提高装置的分离效率和操作弹性。

同时，在处理含尘量较大的气体时，折流板110除雾器易结垢，影响除雾器的长周期稳定运行。本申请提出的高效折流板100除雾器通过在折流板110上设置利于排液的集液柱133、第一排液口122和第二排液口124，加快了折流板110的排液速率，当处理含尘气体时，液体在折流板110表面排液速率较快，流动速度加快，对折流板110表面的冲刷频率增加，粉尘不易吸附在折流板110上，可防止折流板110表面结垢，保证折流板110除雾器的长周期稳定运行。

本申请可提高折流板110的操作气速、含液气体处理量和排液速率，提高装置的操作弹性、操作稳定性和抗结垢性；同时减小液体的二次夹带，降低出口气体中液体含量，在避免压降过大的前提下提高分离效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高效折流板，其特征在于，其包括竖直设置的折流板，所述折流板设置有混合物入口区、折流区和气体出口区，所述混合物入口区位于所述折流板的底部，所述气体出口区位于所述折流板的顶部，所述折流区位于所述混合物入口区和所述气体出口区之间，所述折流区包括迎风面和背风面，所述迎风面设置有用于提高液体捕集量的多个集液柱，所述混合物入口区设置有用于将气液混合物导向至所述迎风面的气液分布板，所述气液分布板与所述混合物入口区倾斜设置且朝向于相邻的所述迎风面。

2.根据权利要求1所述的高效折流板，其特征在于，所述气液分布板沿着所述混合物入口区的长度方向设置，所述气液分布板靠近所述气液分布板的一侧为板状，所述气液分布板远离所述气液分布板的一侧开设有用于排液的第一排液口；

优选地，所述第一排液口为半圆形开口或锯齿状开口；

优选地，所述气液分布板为多个且多个气液分布板的排布方式相同或不同。

3.根据权利要求2所述的高效折流板，其特征在于，所述气液分布板凸出于所述混合物入口的高度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/3-1/20。

4.根据权利要求2所述的高效折流板，其特征在于，所述气液分布板与所述混合物入口区的夹角α为10°-90°；

优选地，所述气液分布板为平板状且所述气液分布板与所述迎风面平行；

优选地，所述气液分布板为三棱柱状，所述气液分布板的第一个侧面与所述混合物入口区连接，所述气液分布板的第二个侧面与所述迎风面平行，所述气液分布板的第三个侧面位于所述第二个侧面的下方且与第一个侧面连接。

5.根据权利要求1所述的高效折流板，其特征在于，所述集液柱与所述迎风面的夹角β为10°-90°；

优选地，所述集液柱竖直向下设置。

6.根据权利要求5所述的高效折流板，其特征在于，所述集液柱的长度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/3-1/30；

优选地，所述集液柱为圆柱形、圆锥形或圆台形；

优选地，所述集液柱为尖端朝下的圆锥形。

7.根据权利要求1所述的高效折流板，其特征在于，在所述迎风面的顶部设置有挡板，所述挡板沿着所述迎风面的长度方向设置，所述挡板靠近所述迎风面的一侧为板状，所述挡板远离所述迎风面的一侧开设有供气体流通的通道口；

优选地，所述通道口为半圆形开口或锯齿状开口。

8.根据权利要求7所述的高效折流板，其特征在于，所述挡板与所述迎风面之间的夹角γ为60°-90°；

优选地，所述挡板的凸出于所述迎风面的高度为任意两个相邻的所述折流板之间间距的1/4-1/30。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高效折流板，其特征在于，所述混合物入口区的底部还设置有排液板，所述排液板的底部设置有锯齿状的第二排液口。

10.一种高效折流板除雾器，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的高效折流板。

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