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:
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1、空塔流速/停留时间8 \1 A }4 ?4 P) W6 f0 Z& X4 y
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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2、塔径% Q; y' w! R# N* o3 [
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:$ T& \, l% X: L& _1 G+ p- n! ^
8 h- O: }% Z5 x! S4 ?7 q8 |: F& ~/ z; {5 J2 ~$ g7 `
其中,D为塔直径,m;2 I! M5 ?: B! G0 _4 ?
Q为每小时处理的气体量,m³/h;6 T6 t F( U0 U9 m
v为烟气穿塔速度,m/s。+ _! n$ f) n1 [! ~6 V# ?' c. R
8 c# E% C% n' L$ k
3、填料层高度/塔高
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! |9 O& q$ Y* ]7 z m喷淋塔内部有两个重要区段,分别是喷淋段和脱水(除雾)段。. a0 T D. W, S3 ?; X2 _5 @: G
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;
# {6 S4 s7 @ E1 n' e. G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。
" U$ m& `3 E* {/ W% I5 [* {
% k+ t1 R; @% I0 s- w" l喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m,最大1.8m;
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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。
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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。: E/ |% J+ s; W1 e; I
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4、填料
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/ ?9 J# _; @" K(1)规格选择
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/ Z8 p. c6 _! l( V) J! M3 h" P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。: o5 J) G3 d- f0 W% F
7 h& p& Z7 z a5 d(2)材质选择
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; y I6 R3 `6 m3 V0 ~- ]6 a" \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)+ s* I) E8 L5 C$ q' q, b8 l1 i9 V
" Z! |, h4 [- Y+ l! l1 r" 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。
6 w; I- A7 `- ?( r( F: v" h. W* Z; ~0 i+ g( K* A; }+ J% _) H+ i. z2 {
②陶瓷填料(耐腐蚀、耐高热), v, T# K6 P4 f; W
6 S( d2 q! \ q3 M( e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。
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③金属填料
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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。0 M, u4 e0 b& E% {
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 Y, ]' z2 g- E/ `: t" W' v* G(3)填料种类1 y* [% o( E# B* i
+ u7 l9 i$ v& h* u+ c/ ~6 l9 i1 p: T常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。2 C5 p* h z6 `3 L1 N1 s
l" O# ?; @8 H- B* X/ H5、循环水箱* ~$ m- Z) q! k) {/ ^* t% Y
; T. N9 d" f$ \9 B: D
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。0 k: l) I' u1 c/ I, ?8 x
! Y) F, A; g/ k) i0 v( a2 ^
6、喷嘴/喷淋管6 J$ R& p' x4 g! B
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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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2 ]# g6 l, D# b5 H(1)喷淋能力
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喷淋能力理论计算公式如下:
1 ]/ \6 ^( s4 a- Q
! H- `/ L9 x& ^+ U2 b4 A: w5 m6 s
9 M2 m) i& R9 T, l8 C: ]5 V" P8 R# D: f' ?
其中,q为喷嘴喷淋能力,m3/s;) t# j* B3 _+ o! y4 S
μ为流量系数,一般取0.2~0.3;
1 v# Q( x7 @7 _; ]A为喷出口截面积,m2;
$ V5 ]( X6 G& {0 Lp为喷出口液体压力,Pa;
+ Z0 O, ], N2 b" b- a) tγ液为液体密度,kg/m3。& }2 y$ d! p& F7 u7 {9 d
7 J$ ^& e; O5 n$ j6 K( R(2)喷嘴数量
1 _! t# s, Q$ u+ Y; @% x, D! m7 h5 v& b7 x
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:
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1 u; B7 h7 ~$ `2 x$ T2 `! h- D. T
+ Q3 p" G8 m% C
式中,n为所需喷嘴个数;& P, E; u+ E" X$ D2 a ~
G为所需吸收液流量,m3/h;
& |! v. c6 A& d+ r/ P6 o2 n% j6 f7 m" c% f9 f' o* S
q为单个喷嘴的喷淋能力,m3/h;" g* H5 f4 Y+ ^( V8 i
5 [/ ]7 ~7 N" Oφ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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1 X* F1 z7 t+ [/ X' n
& p8 ]' c* |! p. ~ l; j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。1 {9 [1 R& U; W4 v9 h
9 B& t) f/ i2 f0 v" e1 x8 ~(3)喷嘴/喷淋管材质
$ y3 b5 c& |. T2 o1 h9 o7 n9 A8 t' S8 c v8 \% O
喷嘴一般选用螺旋喷嘴,不易堵塞,喷洒角度大。
, q- F" F5 A2 ^3 o0 V* j
- m3 ]9 `% w; }% K①喷嘴材质
; V7 s6 s& R5 b8 T! z" t5 t
( t" m2 t. q) w9 MPP、310s、碳化硅都可,根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。
: }& B0 K4 s8 C$ g# }9 K$ ^7 [+ e8 z; e; K/ O8 K; e1 ~
②喷淋管材质
; y+ u+ C' G- ?' _( V) U2 z# K$ w( P, F4 P2 O
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。' \1 U$ r2 i) X& e. s8 R8 }. _. O6 k
$ k; e0 `: c( q1 V9 F( B
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。
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% b4 g6 u# B4 m# n+ K7、压损
1 D d! ?4 o; j8 ?填料层压损计算公式如下: C: G5 Q; y+ }
* W6 }2 s: P1 E5 I% S$ ?
7 I0 A: G6 M4 O' g: o8 @) ^& g
; S( j# m1 m! X( P其中,ξ为气液阻力系数;
$ L1 A# m& n o u& T" F
* u6 V' f: @0 r0 j" nh为填料层高度,m;2 F, J* d6 J3 p6 I4 J
ρ为标准大气密度,kg/m3;
, E! ?# i( B( B, z- B! ]8 jV为塔内风速,m/s;, h, B0 B7 B. e/ ]3 S' k8 g
D为塔径,m。( l( p x0 D B
4 _0 }9 [5 h5 d- N0 }3 K- y
按一般经验值,填料塔的压损约800~900Pa。
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/ y: H) v7 }& Q* M1 t3 y. x' D+ `8、液气比
' K o( x9 T$ G+ E, H
! L: K8 y/ v( U5 Q" H% V& a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。
; E z' ~) k- _8 K1 \$ H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。
8 D7 _" } }: I/ o6 q按一般经验值,喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。2 g( E D. c. G5 G, h
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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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