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:9 ^$ \. N2 k4 F9 W/ B7 C
# D9 x$ o6 i4 Z& X. a* O
1、空塔流速/停留时间
- T, `# G! b& r6 P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。
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) @. i4 C8 C: ~! H$ L2、塔径
8 j( g* C7 L8 C, u7 K1 G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:
6 A+ O4 ~4 Q& {% j6 g
; r% `2 \! d6 f& z, Z
M* v* G: f2 ]0 d5 t9 ~. ]其中,D为塔直径,m;$ `' @# t+ o: P) }/ c
Q为每小时处理的气体量,m³/h;
; _# j' Y" ~3 y6 b$ o& F& zv为烟气穿塔速度,m/s。" x; {. ?) ~. c
; e2 D8 D! V& O _0 R
3、填料层高度/塔高) _& g* v5 |. p8 H, R
* e2 F1 t( n, `% J+ k
喷淋塔内部有两个重要区段,分别是喷淋段和脱水(除雾)段。! s- `7 M7 D* O/ J' Q ^, {* e- T
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;
- ]7 ` m c! j& Y1 Q9 l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。
& ?3 _7 a+ F; [
6 x. I0 Q8 l, ]* o2 [喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m,最大1.8m;
6 `# \% n# `9 s* K0 x m; F4 `, C2 w7 d/ N: C( o) ~- s
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。
. t0 q8 N4 g Q9 U5 T: s3 u) H, i4 H1 _4 T* W% E
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。; r$ U0 u# h" I: `) }4 X" D- A
; L I' P, W0 R
4、填料5 P- Q* ]( {- s+ Q0 c/ k
. q* O9 m9 R& i% c* m6 |' h
(1)规格选择
- r1 B# L- W- k7 w: {# j9 ?* A9 Q# F* N% p" m0 J8 v+ u* H/ r. n
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。6 ?9 B2 D% h' w" S. J
* }2 X2 F# }0 Z1 F5 y) X, ](2)材质选择" P/ O# }0 ^) k5 I/ p, `! ~2 J
% i1 g5 j& Q8 d2 o6 {( h1 D填料的材质分为塑料、陶瓷和金属三大类。
+ g9 Y4 D% m ~3 y( I5 W e' P0 z& U3 z) E! e3 @; n$ t8 f' |
①塑料填料(耐腐蚀)
& ]8 B* p4 c4 I$ z
5 l1 N6 s8 x; r$ Z( X& d, ]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。
1 _: T2 p9 G* {. J& {
- Y) R' h) z! b# z, n7 y/ v②陶瓷填料(耐腐蚀、耐高热)
$ S# E8 U3 i* T& v
: R% \: Z- }% \! M! U3 m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。 R: Z. x' ?! w4 I3 v
1 k6 t8 ~) v' E1 w( r0 \
③金属填料. n& S& K: I% G6 W
, T# m2 L3 \9 `! ~1 w. n' `$ q金属填料可用多种材质制成,选择时主要考虑腐蚀问题。
4 H! G' s6 a0 t/ c( X4 G+ P7 l
$ L( N4 }6 l# ~" m. g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。
& ^8 M# o6 Z* n2 f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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9 G7 o# ~+ z; T: i. y, [$ }(3)填料种类
) n6 c, k/ c# ]7 a, V4 O5 P
" d( b- J- i9 O# r' O常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。
" k( B- c7 J+ L/ ] C. E
) i- ~! e [! M% I& L' h: d: i& J5、循环水箱
2 G" T3 [8 n- k" Q
8 C; c1 S w, }3 y m9 K( L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。
" C" K; d) S H* y/ C7 ?/ b' `1 ]
# |# B( i* Z; Y3 z6、喷嘴/喷淋管
6 Z$ ]2 V5 z5 c% d/ Z) A- A5 Y; E* o- q' r: ]
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。7 T+ T% p0 T2 b$ N% \0 w
* p0 r! ?( f' w& P' k" }(1)喷淋能力
0 C9 x: T/ D& |/ E3 K, m$ y% r& w1 x4 @
喷淋能力理论计算公式如下:
" B* a5 t% |/ g/ c
) r. y% x& T' _* n$ h7 s+ g- N
- N$ I1 q$ D: t, k" Q. O! X7 x, ~, c! A, @9 C7 J( g; M( C. [
其中,q为喷嘴喷淋能力,m3/s;6 f. h1 ]% V0 b4 [
μ为流量系数,一般取0.2~0.3;
3 f0 r% x3 L8 L/ J- n& n+ LA为喷出口截面积,m2;
8 @: R4 j; K- b8 s! _2 wp为喷出口液体压力,Pa;
7 V1 x# f' q, _5 P1 p$ Pγ液为液体密度,kg/m3。# ?. p# o" h" u* L \( m
! G. R F/ M! D" b& S(2)喷嘴数量' c6 j7 V8 B' K' a# e5 E
" s: w1 u& N- D
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:* K. ]0 v* S3 U# ~
& M% q6 n. l, {
o, q% v, W2 j/ B3 o
+ d/ R8 G) l! J& J/ x式中,n为所需喷嘴个数;/ o7 m# L% K% L" _" J6 A( {7 E
G为所需吸收液流量,m3/h;
: ^, L3 [- O# U" A; b. X1 x3 a. h
5 T# n- L+ _2 v1 vq为单个喷嘴的喷淋能力,m3/h;: [1 c3 H' F% Y) D' t8 y! e5 H
% G' _" J8 ~6 Q/ c2 p4 O
φ为调整系数,根据喷嘴是否容易堵塞而定,可取0.8~0.9。: P: [6 a( n0 y4 R7 o6 g
; J1 |, w0 g) \* t+ J4 r1 O$ h3 O( W& L6 L9 S; a$ _0 Y
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。
$ o. }* I/ L# D( j# O
8 l' Y: J; Y9 m) s(3)喷嘴/喷淋管材质
" k$ N; U4 P* e/ M! b/ [
1 k8 ^3 ?& c( ?, w1 B喷嘴一般选用螺旋喷嘴,不易堵塞,喷洒角度大。/ u* r8 I* _( K, [ I1 Q4 G
8 ~* _3 U# {% }* A/ R
①喷嘴材质5 T3 C" d4 O1 g }
" D. U8 ]6 c8 O, b. G0 K
PP、310s、碳化硅都可,根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。; s7 S, y% N. @0 z4 d
: Y% M+ x" s8 \; A7 {+ t
②喷淋管材质
7 |- E( P# n* d, f* u$ X9 B
7 `! [8 h Q* F3 W- ]/ ePP、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。
( i! R6 A9 Y3 V
* \" V( K' q% u3 E& {6 o& b; s+ F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。! r4 H% B) i3 p1 H; h7 s/ G# N
# i T; C! f n( ?7、压损+ t' z7 o* q* U. U+ \, |2 z. w
填料层压损计算公式如下:0 g* k# R: |+ @2 ]; R
7 ]( H$ U1 n4 o* E, Z9 x" {4 j
, {( ?. {& K2 @: k
6 @# r( y2 o* P" H- U
其中,ξ为气液阻力系数;) D# x$ X; c! i. Q1 v, S. i
+ X* C% s1 I2 u W T
h为填料层高度,m;- Y4 M3 F& k1 E4 X& O' o u
ρ为标准大气密度,kg/m3;! A( ~% g; R& m- Z: a% X+ h
V为塔内风速,m/s;
3 h9 l+ J9 F) f6 l+ P8 eD为塔径,m。
! D" d: j: {6 g4 ~/ S; m2 _
4 Z6 J; R# w: ^; `" Q: ^按一般经验值,填料塔的压损约800~900Pa。; y3 `+ y8 B- E: m, ]: w7 d
/ W8 M' f0 C5 s
8、液气比* @, o( C9 Y3 l0 w/ t
2 N" W1 O& |2 h) W3 J6 {3 m2 x& e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。0 {5 D0 U( @) f9 t G% d2 g5 I% L
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。# Z- Z1 r: R) f6 v
按一般经验值,喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。3 _* G$ O2 R" r; ?! n6 q& B
$ T, ~3 `' B; Y, B& f2 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。
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