1 三级气液旋风分离器的工作原理和基本结构
旋风分离器是一种主要用于气固体系的分离设备。其工作原理为靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒甩向外壁面，从而达到气固分离效果。
气液分离器主要用于气液分离，其原理是重力沉降的原理，由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向。旋风分离器和气液分离器的结构如图1所示。
丝网除沫器是一种常用的气液分离装置，气体通过除沫器的丝垫，可滤除较小和微小液沫。当带有雾沫的气体以一定速度上升通过丝网时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。细丝表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着细丝流至两根丝的交接点。细丝的可润湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离下落。
图2为本文介绍的三级气液旋风分离器的基本结构图，设备共包含旋风分离、重力沉降分离、丝网除沫分离三个阶段。
1.1 第一级旋风分离阶段
气流沿切向进入设备内部，并在丝网除沫器筒体外侧和设备筒体内侧的空间内进行旋转运动。进口接管稍下方设置有旋风板，旋风板的结构如图3所示。旋风板的设置可对气体产生分流效果，强化气-液、气-固的分离效率。通过旋风板后的气流继续进行着旋转离心运动，惯性离心力可将较大颗粒的固体和液滴从气体去除分离。
1.2 气流进入第二级重力沉降分离阶段
由于气体、液体、固体的比重差异，气体沿丝网除沫器筒体内侧向上运动，并夹带少量液体及固体颗粒，气流向上运动的过程中，受重力的影响，其中的颗粒稍大的液滴及固体向上的速度会越来越小并最终产生向下的速度，而气体则继续向上流动进入第三分离阶段；第一分离阶段分离出的液体和固体则夹带少量的气体沿设备继续向下运动，在通过设备下方的两层挡板时，少量的气体会被挡板阻挡而与固体颗粒及液滴分离，然后向上运动，固体颗粒及液滴通过挡板孔继续向下运动。
1.3 第三级丝网除沫分离阶段
采用DP型高效丝网，并将丝网厚度由150mm加大至300mm，增加气液分离效果。丝网除沫器上方留有较大的空间，对分离净化后的气体起缓冲作用。
2 三级气液旋风分离器的先进性和主要性能指标
三级气液旋风分离器，将三种分离技术融合在一台设备上，结构紧凑，设计增加了旋风板和下挡板结构，性能高效。第一级旋风分离阶段，对10μm以上的固体颗粒和液态滴液分离效率在99%以上；第二级重力沉降分离阶段，对5～10μm的滴液分离效率在95%左右，在第二级分离阶段5μm以上的固体颗粒分离效率可达99.9%；第三级丝网除沫分离阶段，对3～5
μm的滴液分离效率在98%以上。
3 设备制造过程中的难点和解决方案
我公司在制作三级气液旋风分离器的过程中，遇到了一些制造难点。根据三级气液旋风分离器的结构特点、运行要求，我公司设计、技术及生产部门经过研究和讨论，提出了相应的解决方案：
3.1 旋风板整体安装困难
如采用整体安装方案，丝网除沫器筒体需要在旋风板安装完毕后再安装，这种方案旋风板仅与筒体内壁的支撑圈螺栓连接，影响旋风板的稳定性。故整体安装方案较为费时费力，且检修时不易拆卸。我公司在丝网除沫器筒体上增加8个连接块并先于旋风板安装，连接块用于固定旋风板内侧，旋风板按图4形式均分为4块以便从丝网除沫器筒体内进入设备，每块之间通过连接板连接。
3.2 下挡板整体安装困难
整块旋风板总重量约150kg，且由于设备制造的偏差影响，整体安装拆卸均比较困难。我公司将下挡板按图5形式分为3块，每块之间通过连接板连接。分块的下挡板上安装有吊耳部件，方便检修时使用。下挡板与筒体连接用的支撑圈螺栓孔放大一个等级，这样安装时较为方便。
4 结语
本公司设计的三级气液旋风分离器，结合了旋风分离原理、重力沉降原理、丝网除沫原理三种分离理论，并恰当地设置了旋风板和下挡板结构，设备结构紧凑性，分离效果好，实用性高，特别适用与油气田开采后的天然气净化分离场合。
参考文献
[1]王松汉．石油化工设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2001．
[2]秦叔经，叶文邦．化工设备设计全书[M]．北京：化学工业出版社，2002．
[3]陈敏恒．化工原理[M]．北京：化学工业出版社，2010．
[4]朱有庭．化工设备设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2004．
（作者高燕系宁波远成设备制造有限公司中级工程师）
