有害废气 RTO系统中喷淋塔设计要点

查看全部 · 发表于 2021-3-29 10:53:34

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
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：
环保之家.JPG

其中，D为塔直径，m；
Q为每小时处理的气体量，m³/h；
v为烟气穿塔速度，m/s。

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。
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；

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。

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。

4、填料

（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。

①塑料填料（耐腐蚀）

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。

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。

③金属填料

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。
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

常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。

5、循环水箱

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。

6、喷嘴/喷淋管

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。

（1）喷淋能力

喷淋能力理论计算公式如下：
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其中，q为喷嘴喷淋能力，m3/s；
μ为流量系数，一般取0.2~0.3；
A为喷出口截面积，m2；
p为喷出口液体压力，Pa；
γ液为液体密度，kg/m3。

（2）喷嘴数量

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：
环保之家2.JPG

式中，n为所需喷嘴个数；
G为所需吸收液流量，m3/h；

q为单个喷嘴的喷淋能力，m3/h；

φ为调整系数，根据喷嘴是否容易堵塞而定，可取0.8~0.9。

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。

（3）喷嘴/喷淋管材质

喷嘴一般选用螺旋喷嘴，不易堵塞，喷洒角度大。

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喷淋管材质

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。

7、压损
填料层压损计算公式如下：

环保之家3.JPG

其中，ξ为气液阻力系数；

h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。

按一般经验值，填料塔的压损约800~900Pa。

8、液气比

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。
按一般经验值，喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。

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。