有害废气 RTO系统中喷淋塔设计要点 [复制链接]

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京东
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:
2 v5 ~7 [+ F/ b+ |  t! X
& }1 }3 c+ J. j% I) d0 Q1、空塔流速/停留时间& f; u  w" x  g
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。. D* D) o( H8 X0 h

  z' X/ ]' a8 M# c) c4 D" Z2、塔径4 m$ L& n! b' `# ~/ Q/ I
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:$ `2 D& |& h+ e, T8 p& ]: G8 w
环保之家.JPG                           , d4 i/ L8 y  Z+ C1 H

8 y7 g" D1 |1 g: `其中,D为塔直径,m;; k; p3 Z# q" j% w, {# E0 G
Q为每小时处理的气体量,m³/h;% ^7 D# r! S6 {) ~/ }6 W* t7 y
v为烟气穿塔速度,m/s。
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- Z8 g9 u! b0 s5 a' i8 l3、填料层高度/塔高7 s4 j5 M5 u: V4 [- K9 p+ I

& b* N+ _0 I  [5 t) Q喷淋塔内部有两个重要区段,分别是喷淋段和脱水(除雾)段。
* U7 p9 R5 }; a  X, i4 S# O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;
3 k% Y: Z, V3 B3 L) h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。  ?2 Z1 c  d/ Y/ y& }, V( A5 m
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喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m,最大1.8m;
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5 ]9 b( C. {9 O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。6 e0 H' E- D# k
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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。
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( v9 V9 e+ u2 }+ |0 p- p4、填料
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(1)规格选择
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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。7 A6 ?& w( S3 I. c
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(2)材质选择
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+ J* H( T) ~# X7 ^7 J- J; K+ s填料的材质分为塑料、陶瓷和金属三大类。
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①塑料填料(耐腐蚀)
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- S5 F' h: h8 B! I* j2 j( |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。* ~# s9 M% N4 Y4 w
9 z, i2 P6 w; P5 R$ c( a
②陶瓷填料(耐腐蚀、耐高热)
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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。* m' ^; r2 A, l4 p# g+ w( Q

* \8 s* e! O1 D9 E③金属填料! [1 C- F: j5 ]/ ~1 i" V1 \

2 O1 \8 _" _3 ?; }金属填料可用多种材质制成,选择时主要考虑腐蚀问题。
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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。: F8 b+ I1 U1 h  b
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。
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(3)填料种类
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常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。
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5、循环水箱( H  R8 B3 _8 |" c" Q3 |
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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。
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6、喷嘴/喷淋管
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& d, z5 U" A8 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。
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(1)喷淋能力
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8 I# r  g  W! X7 [9 U喷淋能力理论计算公式如下:
+ o4 L, ?3 i: S( b: S4 L( c: c' s 环保之家1.JPG " B2 ?: w3 z- c% w
+ u/ z* J' [) K: o

9 B3 D- w$ O& o( v. |其中,q为喷嘴喷淋能力,m3/s;+ T* p# T' }/ z# F2 u7 B6 H
μ为流量系数,一般取0.2~0.3;4 T2 ~: K6 l; x* {" Y3 k
A为喷出口截面积,m2;5 Q7 A% H  a! _+ a. ]# d6 J5 t
p为喷出口液体压力,Pa;$ s( H. ^0 i. P" B
γ液为液体密度,kg/m3。. j7 N. E$ l/ q

' Y7 o' \9 `: |(2)喷嘴数量
; f# @6 t: X+ J# J/ M" ?- a, a2 T+ P; f9 Y
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:3 h) |* z0 X! _0 J1 w( s
环保之家2.JPG
; S7 w* @5 ?3 b$ Q) P6 @2 B5 Q
' O1 \. @( z; E& \4 u: z
( [2 O9 h: K. B式中,n为所需喷嘴个数;3 H) S  j1 Y! ~% L
G为所需吸收液流量,m3/h;
/ Y. Q' z* Y+ V+ N* D
$ r% N! p' R3 K+ _9 j+ S4 {; \q为单个喷嘴的喷淋能力,m3/h;* K4 z% a, o2 i3 O0 X: Y" {' W

/ D0 B& C; ]' D# }φ为调整系数,根据喷嘴是否容易堵塞而定,可取0.8~0.9。
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( N: g2 X5 d8 t4 Q$ ~6 |) c3 I; u% A' u/ @% Z3 L' w
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。
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" a) i& W: ^3 M(3)喷嘴/喷淋管材质6 q- H4 b# B0 e3 x2 z1 {( D
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喷嘴一般选用螺旋喷嘴,不易堵塞,喷洒角度大。. k# {0 s) Z, z# ?4 f) h8 A
# d6 ~' Y3 r7 Q2 V* E9 U! V
①喷嘴材质
# Y1 M/ s9 m, F+ A7 A
8 j' l; l& w9 t7 }5 y0 bPP、310s、碳化硅都可,根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。
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②喷淋管材质. f  \) C% x) r+ R  G% q
; T) z0 _  J$ Q4 V6 m+ r5 H
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。
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  h3 F  {. h9 Y# T7 ]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。8 o" d1 f0 p+ k' J
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7、压损
- V& k8 Z3 Q! Z8 Z4 O+ z填料层压损计算公式如下:
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环保之家3.JPG
: ?/ G6 L! E5 v; R  H' h) ^1 A9 D4 d: I
其中,ξ为气液阻力系数;! z% X6 e$ q# w- _# M( ]
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h为填料层高度,m;
# x2 p& n1 C4 k: W3 wρ为标准大气密度,kg/m3;
8 D. v, A! R' v+ L/ zV为塔内风速,m/s;
/ r( e% ~  I- @. Z0 x0 h2 `% k: \D为塔径,m。5 X) |/ J0 c! A% k3 c9 e& B) ^
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按一般经验值,填料塔的压损约800~900Pa。
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8、液气比+ M- F: t+ T& F2 A

) `( @% @2 d- |5 Y9 K& f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。
% V+ L$ e' Z8 x6 Q( n& Q3 M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。
' l6 {: S- ]5 k: u) j按一般经验值,喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。
. q" S/ t# j* F0 i
  m; S% N$ m5 a0 i7 W: u# i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。
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: A( ]0 q& w1 s9 i  Q

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