[科普中国]-汽水分离器

汽水分离器为压力容器结构碳钢或不锈钢设备，接口型式是法兰结构DN16/DN25/DN40；汽水分离器必须安装于水平管线上，排水口垂直向下，所有口径的汽水分离器均带安装支架，以减小管道承载。为确保被分离的液体迅速排放，应在汽水分离器底部的排水口连接合适的一套疏水阀组合。 本类阀门在管道中一般应当水平安装。

原理MS9汽水分离器结合挡板式、离心式、旋流式、重力式、折流式、填充式汽水分离器升级。MS9汽水分离器是采用高温纳米过滤滤清更加高效过滤去除蒸汽和压缩空气系统中夹带的液滴场合，大量含水的蒸汽、压缩空气进入分离器并在其中以中立旋流离心向下倾斜变向运动，由于气体和液体的密度是不一样的，如果两者需要一起通过滤清的话，通常来说，液体就会被过滤到滤清上，而气体就能通过。而且因为中立，气体依旧会朝着原先的方向移动。而留在滤清上的液体就会分流至分离器的底部位置凝聚排出，从而提高气体质量达到饱和气体效果高达99.9%。1

种类虽然分离器的设计多种多样，但它们的目的都是除去不能通过疏水阀排掉的悬浮在蒸汽中的水分。一般用于蒸汽系统中的分离器有三种形式。

挡板型 - 挡板或折板式分离器由很多挡板构成，流体在分离器内多次改变流动方向，由于悬浮的水滴有较大的质量和惯性，当遇到挡板流动方向改变时，干蒸汽可以绕过挡板继续向前，而水滴就会积聚在挡板上，汽水分离器有很大的通流面积，减少了水滴的动能，大部分都会凝聚，最后落到分离器的底部，通过疏水阀排出。

汽旋型 - 汽旋或离心型分离器使用了一连串肋片以便产生高速气旋，在分离器内高速旋转流动的蒸汽。

吸附型 - 吸附型分离器内部的蒸汽通道上有一个阻碍物，一般是一个金属网垫，悬浮的水滴遇到它后被吸附，水滴大到一定程度后，由于重力作用落到分离器底部。结合汽旋和吸附两种形式的分离器也很常见，由于结合了这两种方法整个分离效率会有所提高。

挡板式、汽旋式和吸附式分离器的主要不同是，挡板式分离器在较大的流速范围内可以保持很高的分离效率，而汽旋式和吸附式分离器的分离效率只有在蒸汽速度13m/s以下才能达到98%，否则效率会很低，蒸汽速度为25m/s时，其分离效率大概仅为50%。

研究表明，挡板式分离器在10m/s 到30m/s的流速之间分离效率可接近100%，所以说如果有较大的速度波动，挡板式分离器用于蒸汽系统更为合适，况且如果管道选小，湿蒸汽的速度可超过30m/s。解决这一问题的方法之一是增大汽水分离器的口径以及分离器上游管道口径，以减小进入汽水分离器的蒸汽流速。1

保温效果如果汽水分离器未进行保温，由于表面散热将会增加蒸汽的含水量，损失很多的热量。假如蒸汽温度为150℃，环境温度为15℃，那么增加保温后每年将会节省8600MJ的热量（假定是辐射传热，一年工作8760h），增加保温后会节省相当多的能量，短时间内就能节省出加保温的成本。应使用专门保温套，由于分离器的形状特殊，尤其是法兰连接时，保温比较困难，使保温效果受到了限制。

即使最好的保温也不可能完全消除热量损失，一般保温效率为90%。使用专门为特殊的分离器设计的保温套非常重要，否则保温效率将下降。保温良好的分离器也会减少入被烫伤的危险。1

湿蒸汽汽水分离器随着我国稠油开采的不断深入，用常规锅炉( so%蒸汽干度)注蒸汽的方法已不能满足稠油开采新技术日益发展的需要。根据国外最新研究成果显示，稠油后期的高轮次开采注入95%以上干度的蒸汽可有效提高采收率。目前在用的注汽锅炉，其锅炉出口实际运行时蒸汽干度仅为75%左右，满足不了稠油蒸汽热力开采的工艺条件。为了解决上述问题，要从经济上以及操作条件的变化上考虑不断要求寻找高效、投资少的小型分离器，并有效使其分离干度达到95%以上，满足高干度注汽的工艺技术条件。

汽水分离器的研究现状在油田注采流程中，为获得高干度的蒸汽，一般采用立式圆柱形汽水分离装置和球形汽水分离装置。立式圆柱形汽水分离装置制造工艺虽较简单，但所获得的蒸汽干度仅可达到93%，且使用时由于蒸汽高速流动与壳体发生共振，使现场噪音很大。球形汽水分离装置是在一球形壳体内安装多个旋风分离装置作为一级汽水分离装置，旋风分离装置通过蒸汽入口与壳体外的蒸汽管线相接，在分离装置上部蒸汽出口处设置波形板分离装置作为二级汽水分离装置。球形汽水分离装置可将蒸汽干度提高到95%以上，满足油田热采注汽要求，同时较好地解决了分离装置的噪声问题。

球形汽水分离器的工作原理球形汽水分离器主要工作原理为旋风分离。

蒸汽由进气管进入旋流筒时，气流将由直线运动变为圆周运动，旋转气流的绝大部分沿筒壁自圆筒体呈螺旋形向下，朝锥体流动，此为外旋流。蒸汽在旋转的过程中产生离心力，将密度较大的液滴甩向筒壁，液滴一旦与筒壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落，进入底流口。旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因圆锥形的收缩结构而向旋流筒中心靠拢。根据“旋转距”不变原理，其切向速度不断提高。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋流筒中部由下反转向上，继续做螺旋形运动，形成内旋气流。干度较高的蒸汽就由溢流口排出旋流筒。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所