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RTO系统中喷淋塔设计要点

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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:5 Y1 E; ]: ~* m" N& Q© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]6 B. Z, K  T) ^& L% q1、空塔流速/停留时间
© 环保之家[2tech.cn]: f: h8 V  i& T6 h2 z8 K- X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。( Q. ]6 T, l2 d2 k© 2tech.cn
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2、塔径
© 环保之家[2tech.cn]6 A4 K" n/ j8 t2 Z& r9 ^' O# A7 Z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:' l0 {) `* s5 D5 R3 n# z/ B© 2tech.cn
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其中,D为塔直径,m;
© 环保之家[2tech.cn]- I4 N: z  }- C$ `. h5 x3 zQ为每小时处理的气体量,m³/h;( r$ x6 c, y7 _. U" z$ l. X© 2tech.cn
v为烟气穿塔速度,m/s。" a7 U: @' z8 r; ~/ n6 P© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]8 U+ p# H# e. |! C4 [3、填料层高度/塔高. n2 _# e  W$ E8 S3 v6 V  H© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]" m1 l& i/ K8 l4 I5 ]: G5 T喷淋塔内部有两个重要区段,分别是喷淋段和脱水(除雾)段。
© 环保之家[2tech.cn]' |8 k( A6 Z, w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;) ^# U. x6 u9 |- B4 T5 D© 2tech.cn
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。  g4 i  ?9 |+ V. \© 2tech.cn
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喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m,最大1.8m;* W' ^- k- _! p4 b/ r: \© 2tech.cn
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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。/ f( c1 t1 B+ v© 2tech.cn
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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。& H$ J4 p$ a: D© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]% G" S, u- U5 b1 O4、填料
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© 环保之家[2tech.cn]& u" L% v& e3 w( g7 W: F; ]2 [(1)规格选择/ l; O9 X0 ~7 I2 r! h; Y( x; G© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]) Y8 ~* n" ^7 u, L' X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 S1 O' H2 {2 p2 C© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]! G3 c; m- Y0 h$ t8 E(2)材质选择" q! D% Z. @% A  d$ Z) g4 F© 2tech.cn
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填料的材质分为塑料、陶瓷和金属三大类。
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© 环保之家[2tech.cn]" h- k2 l, j' y' _5 Y7 x8 K①塑料填料(耐腐蚀)0 e) J, ~" [! p© 2tech.cn
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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 M, |  ^& W# O! _8 Z0 J© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]0 y- \, k2 P4 `1 T! n0 ?②陶瓷填料(耐腐蚀、耐高热)
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© 环保之家[2tech.cn]/ \; y* D  i9 H8 a" _# v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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© 环保之家[2tech.cn]" u+ T0 ?2 w  L+ p! g, D; |③金属填料
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© 环保之家[2tech.cn]% D( t6 m9 l5 }( N& ^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。
© 环保之家[2tech.cn]* [8 f3 V1 z6 G5 Y9 s* ~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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© 环保之家[2tech.cn]) V" a1 D8 ~+ v% h* V8 P: m/ b) S(3)填料种类+ M* O( r1 P. n% f0 `* v2 N% r© 2tech.cn
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常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。
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© 环保之家[2tech.cn]; ?) k4 m6 N- ~+ s5、循环水箱5 H0 t  h& [! [* D* q; n1 x& r© 2tech.cn
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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。# \$ G! k; M- x8 ^, i! ~. J2 _© 2tech.cn
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6、喷嘴/喷淋管
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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。: M$ k) `. r% ^* d) I/ d© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]$ v# T7 O# y$ L; ]3 k(1)喷淋能力, W  H/ h9 n' N( y  n; I© 2tech.cn
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喷淋能力理论计算公式如下:8 q& d* H9 ~2 P$ J  s7 R# r© 2tech.cn
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© 环保之家[2tech.cn]8 r+ y7 Y/ ?8 _+ |1 q" }: k, n( Z& j- _  R3 z© 2tech.cn
其中,q为喷嘴喷淋能力,m3/s;
© 环保之家[2tech.cn]/ c. w/ W$ ~6 r& G& t8 l' o  _3 {μ为流量系数,一般取0.2~0.3;) |& V$ s+ j% |" ^6 \$ H7 j© 2tech.cn
A为喷出口截面积,m2;/ I& _# B) v3 {0 ~© 2tech.cn
p为喷出口液体压力,Pa;" |6 u7 a' P! \1 {+ \) Y© 2tech.cn
γ液为液体密度,kg/m3。
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© 环保之家[2tech.cn]% E/ K# ~! H. P3 g, k( H3 g(2)喷嘴数量
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© 环保之家[2tech.cn]1 h% }9 S1 W; u9 {3 ~) [" L  b7 }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:6 z% C- j9 k9 ]6 B" Y© 2tech.cn
环保之家2.JPG
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© 环保之家[2tech.cn]* Q* h/ S) E9 T# w式中,n为所需喷嘴个数;8 @: Q! c  G) X9 b© 2tech.cn
G为所需吸收液流量,m3/h;
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© 环保之家[2tech.cn]5 ]9 P! W1 @4 x6 K" S/ q% hq为单个喷嘴的喷淋能力,m3/h;
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© 环保之家[2tech.cn]( }6 q' Z- T6 U1 e" Eφ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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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。/ E1 l  ~  Z  L' W* u4 }7 I© 2tech.cn
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(3)喷嘴/喷淋管材质
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喷嘴一般选用螺旋喷嘴,不易堵塞,喷洒角度大。: @+ D% \# \( x3 i, m' v' _© 2tech.cn
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①喷嘴材质( @- h  l& ]$ I) s" U* Q5 T© 2tech.cn
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PP、310s、碳化硅都可,根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。6 l9 g* T, B3 w© 2tech.cn
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②喷淋管材质* O( r. u' l! w* U' @9 D© 2tech.cn
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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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© 环保之家[2tech.cn]2 t' `7 J% P# N, P2 ?( M+ x" K! M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。. W% z5 G" M! q* \© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]3 l- A- p) A* {: ]7 l: z7、压损$ U  Z0 p* X' f+ m- E" J2 `© 2tech.cn
填料层压损计算公式如下:" ^( _! U9 w6 ~) ~* A8 F© 2tech.cn

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© 环保之家[2tech.cn]* I, P9 ^% J7 [/ d2 W其中,ξ为气液阻力系数;
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© 环保之家[2tech.cn]' P8 S  ]8 @) }# Z7 Oh为填料层高度,m;% W: W. N/ C% @2 N; O© 2tech.cn
ρ为标准大气密度,kg/m3;' Z6 [/ k; }3 \) v. y© 2tech.cn
V为塔内风速,m/s;) g6 Q  m9 b' N/ n, J. }© 2tech.cn
D为塔径,m。
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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
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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。
© 环保之家[2tech.cn]8 x5 g, _; o5 E7 t( ^3 t# M% \  s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 }3 l" }4 U# H3 T© 2tech.cn
按一般经验值,喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。
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© 环保之家[2tech.cn]. ]' w. y& i$ x- m9 }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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