有害废气 RTO系统中喷淋塔设计要点

决定喷淋塔尺寸的五个要素如下：空塔流速/停留时间、塔径及填料层高度/塔高。空塔流速影响喷淋塔的运行效率，废气风量及空塔流速决定塔径大小，填料层高度决定塔高，而塔高及空塔流速决定停留时间。关于该五个要素，给出以下经验值或公式：

1、空塔流速/停留时间
. C$ _  I# K  I# O按常规设计来说，喷淋塔的气流速度越小对吸收效率越有利，一般空塔流速＜1.5m/s，停留时间＞2s即可。而针对不同工况的项目，空塔流速和停留时间须根据废气特殊性质和实际应用要求进行设计。

2、塔径
塔径由每小时废气量与气体在塔内通过速度决定。塔径计算公式如下：
. Y2 B; j! j, `5 `1 g( Z. q6 f                           

, U1 ^4 ?+ D. ]7 \, }) N2 S3 Q其中，D为塔直径，m；
4 U0 h  a' ]! r4 m# [+ KQ为每小时处理的气体量，m³/h；
/ Q3 ]3 q4 a) v. n. jv为烟气穿塔速度，m/s。
' {2 \! i- [( D& ^" Q8 o5 V- }" x
3、填料层高度/塔高

喷淋塔内部有两个重要区段，分别是喷淋段和脱水（除雾）段。
3 t9 r% y: ^; g$ L9 A- m9 p  d8 c喷淋段：自喷淋层（最上一层喷嘴）至进气管上口，气液在此段进行接触传质，是塔的主要区段；
脱水(除雾)段：喷嘴以上部分为脱水段，作用是使大液滴依靠自重降落，其中装有除雾器，以除掉小液滴，使气液更好的分离。

喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m，最大1.8m；
7 |; X7 o5 I; |8 l
塔的高度尚无统一的计算方法，一般参考塔径及填料层厚度选取，高径比（H/D）在2~4范围以内，而喷淋段占总高的1/2以上即可。

0 j! ^3 B2 l2 s- _在确定了喷淋塔尺寸的情况下，接下来需要考虑的是喷淋塔内一些附件的选型及选材问题。

  L% L' P& _: O" E; b: ?  ^4、填料
* H! j/ ]9 A: `& u  {
（1）规格选择

喷淋塔内的填料一般选用散装填料。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于10。

（2）材质选择

填料的材质分为塑料、陶瓷和金属三大类。
3 o1 M# x4 v: G4 ~4 t8 i
4 Z; C# i& s* k4 Q% @7 ~$ Y①塑料填料（耐腐蚀）
- K8 ]& k. Q# g8 e- V" z0 p- D
$ v+ \0 T- i- z0 @0 y% b塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，一般多采用聚丙烯（PP）材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。
! g! A. o6 b3 Q! R3 Q
②陶瓷填料（耐腐蚀、耐高热）

陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐高热性，陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，但质脆、易碎是其最大缺点。
/ R8 d5 z  m$ u- R* t' f
4 u6 p& H% E$ u4 p, P③金属填料

9 w, Z  @3 g7 ]: ]0 H5 _& _0 h金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。

碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除Cl-以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。
/ V' R& [5 t4 q5 ?. I而一般喷淋塔填料材质无温度要求时选用聚丙烯（PP），冷却塔填料材质选用陶瓷。

（3）填料种类

' O0 L. ]8 Z* o( P常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。
3 G; }8 w. V" U- q
) _; N2 o/ l; V6 c3 X5、循环水箱
0 R7 a  U; F1 a" k
- V: r8 c" d$ H+ W按一般经验值，循环水箱的容量为2~3分钟之所需吸收液流量即可，并预留有吸收液之入口、溢流口及排放水口，根据现场情况拟定。
1 H" [# M, P1 [6 x
$ o! i5 a# \8 L4 F, w; `6、喷嘴/喷淋管
% F2 h  x( a; o. q
喷嘴的功能是将吸收液喷洒为细小液滴，分布合理的喷嘴能使吸收液充分雾化，增大气液接触面积。
2 l# {0 p6 |* ?
（1）喷淋能力
0 P" K# W1 w( s* r: Z, K
; p9 w2 s7 u4 G% w( B/ x6 W喷淋能力理论计算公式如下：
* _- _3 f6 P' p
2 g) r+ Y( ?, e: `. ?
4 j& Y. {" e/ ?+ q0 w
0 a. B# L+ Q( g4 d: n其中，q为喷嘴喷淋能力，m3/s；
( b6 H- a2 Y, o+ T; [7 M8 K6 ]μ为流量系数，一般取0.2~0.3；
; Y) K" |6 V7 m+ u# E' VA为喷出口截面积，m2；
: b4 a8 W: o+ p. s7 w1 q2 P2 E$ D1 Kp为喷出口液体压力，Pa；
γ液为液体密度，kg/m3。

% S% F3 V! t+ j( l: t（2）喷嘴数量
3 K6 R' T4 d! S# c, F
而所需喷嘴数量，根据单位时间内所需吸收液量决定，计算公式如下：
! P2 I* c& b: A6 |* U. I. d+ T
, H0 H: y2 J  s* b
4 L. W. A! R) x( \5 h1 a
式中，n为所需喷嘴个数；
3 f4 [3 h$ a6 e- Q( Q7 ~G为所需吸收液流量，m3/h；

1 E2 C1 \7 n+ U4 P! Q! Yq为单个喷嘴的喷淋能力，m3/h；

9 r8 \1 Y5 u0 rφ为调整系数，根据喷嘴是否容易堵塞而定，可取0.8~0.9。
, k: v1 Y% E5 |! x3 |  R; ^

喷嘴应在断面上均匀配置，以保证断面上各点的喷淋密度相同，而无空洞或疏密不均现象。一般根据管径截面积大小来布置喷嘴数量，单个喷嘴的截面积乘以喷嘴个数小于水管截面积的2/3即可。
6 J+ x5 ^2 m8 ?6 t' ~, X6 F
# U1 W- q5 r) Q3 b' o# S（3）喷嘴/喷淋管材质
( T, N* V5 C  L
% C" Z& \+ D5 R3 ~: H' e* _喷嘴一般选用螺旋喷嘴，不易堵塞，喷洒角度大。
  O$ k/ f9 ]- r1 \1 X' |! p
①喷嘴材质

PP、310s、碳化硅都可，根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。
2 K/ z  C1 }$ Q# X
②喷淋管材质
/ g/ p9 _9 T9 J5 v# U
PP、SS304、2507、碳钢衬四氟都可，根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。

除去以上六点，当我们考虑将喷淋塔加入到RTO系统时，其压损及液气比也是喷淋塔设计的关键要素。压损影响RTO系统内风机的选型，液气比决定RTO系统内运行中循环吸收液用量的成本核算。
! E% H# r3 ]/ {( R# m: Q0 v* W; |; H
2 b3 `3 n" G% y9 V; {+ X7、压损
" w0 M4 b7 Q0 D. U$ J/ j9 K填料层压损计算公式如下：
. T" }0 p! L; @1 ?' K
: U/ G: O5 M* J9 T$ J/ Y# [

其中，ξ为气液阻力系数；
( s5 h+ G* t: ~' F' c  R" Z
! H7 u5 C7 N3 |9 d2 oh为填料层高度，m；
ρ为标准大气密度，kg/m3；
V为塔内风速，m/s；
D为塔径，m。
3 B0 K! x' S7 K2 M- ~! i/ y% d; K
) z. j2 w5 Z; e: K  x2 }按一般经验值，填料塔的压损约800~900Pa。
+ i* }+ g! T% |* o& v2 T. B* w& E
8、液气比
& v  N6 {% \6 [* t$ H3 N/ Q+ p. u
液气比是指在喷淋塔等气液接触设备中液体与气体的流量之比。液气比是与净化效率关系最密切的控制条件，其单位为L/m3。
在其他条件不变时，液气比越大，净化效率越高，净化效率随液气比增大而提高，但增大到一定程度后，再增加喷淋量已无必要，反而会使气流带水量增加。
, H7 f+ d- q. W+ Z按一般经验值，喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。
1 ^- G. s! A, S5 Y" G
以上八点为喷淋塔设计的一般思路。而在RTO系统设计前后处理时，YIHEAC会根据工程设计需要收集工业有机废气理化性质等原始资料，包括废气风量、组分及浓度、温度、颗粒物浓度等，分析其工况再进行喷淋塔设计。
; j) Z& C/ a, p9 |( h* h6 \