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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:
  y9 ]7 F. M& {' R7 q5 v) L* h. s0 p0 Q! ]! X6 M
1、空塔流速/停留时间
+ I( L( `" f  d" B; ~" Z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。, ^8 x) R3 j' Q5 {( q( z( f
9 ^3 A$ c. q* _5 ^- g5 Z
2、塔径
) H: g: ]+ M& C: o  s0 l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:8 G! k. ~! H$ e
环保之家.JPG                           8 f% V& Q* B# L7 \
9 `5 Q9 R2 N3 j! P8 @3 L+ p9 Z
其中,D为塔直径,m;, P5 p3 B- P* |  A7 o
Q为每小时处理的气体量,m³/h;
" o) o$ `, B- W) ]; w! L" ^4 [v为烟气穿塔速度,m/s。
7 W/ c0 K8 T& C+ c6 ?" U6 I  q5 W- D
3、填料层高度/塔高2 ?% T! Q* J3 r( M+ ]; u# y$ \6 t
0 i1 Y, }6 }* J; E/ a' 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。  J0 o2 O' h4 Y* I3 r* m& y
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;0 ^  h: x; m  _1 M
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。. p4 Z, ?$ @3 t

5 t  e& L4 [: g' @& r; J. Y喷淋塔中的填料层厚度一般最小0.6m,最大1.8m;2 e* O$ h! k( K2 ?& ^! k
$ O4 C* @  M$ h1 p& k- E
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。$ r* r; V4 u2 s1 [0 G
# Y/ X+ U& w" F
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。. n( z4 m4 f. F2 m( ^% A- h$ g' O
, ]3 x- i; e6 A7 r
4、填料
' b6 P! S8 i0 |8 G0 @
2 t: F; P3 S) s1 e2 [(1)规格选择
; g& n) k; X- {% `) c( V- ^6 v1 [2 x) H; g0 _" |# G4 z
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。
  F/ {9 d0 E2 B$ }0 J5 Z0 W" Z6 K, o9 \! G" D+ W
(2)材质选择9 u2 w& R2 v9 ]4 H. u% A- C

0 t5 n7 P- {& [7 t  [填料的材质分为塑料、陶瓷和金属三大类。
8 q6 r0 M2 o, p- j1 D% j$ {. e* G  B+ Z0 X# I# y
①塑料填料(耐腐蚀)
" E( B. Q: h% s! E
/ s- S" ]4 d2 _. g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。
+ i- p- j, j: k4 E' W* j
3 A# P( y3 |) O# B" z( E- y0 `②陶瓷填料(耐腐蚀、耐高热)! y6 E: X' J! ?9 P

- K$ T0 N/ E  o  s3 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。4 v2 o& Q1 N' S' }
+ O7 B) R% ]! w& E  D: K
③金属填料
& A; }" r0 B; n& b9 B7 R' M8 c! W8 I- `$ n6 p8 S: Z
金属填料可用多种材质制成,选择时主要考虑腐蚀问题。( P& G" {; r$ A/ K

8 ~3 {1 [# I  _1 e' T9 l) p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。, V& n2 [( A+ H9 K3 F5 O- ?% v
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。1 F5 l: C5 F; z
0 S8 \. Q9 Q- ?
(3)填料种类
+ _' s7 w4 x" l( S9 n9 ?% U* h9 V& q& A. s& o" d) ?
常用填料种类有拉西环和鲍尔环填料。2 I  K7 H% d. T  Z* f: j) [
4 c% r9 j0 a) ?
5、循环水箱- M# t/ ~% W0 k  x  w

% I% O# D$ X, V+ |6 q8 i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。
: P2 m: t3 G* V1 i+ L5 H* Y/ m6 z% }( Y1 s, T: @$ N& \; C
6、喷嘴/喷淋管
8 U4 G& b4 K8 B1 k7 F& _" ~& M2 x1 |" T. s: ~2 f! O: i
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。) p8 L* [0 J7 W/ |5 a7 q
4 M% r- A9 M7 {7 R+ @
(1)喷淋能力
+ }0 H& }& W1 E- U  F- i6 Y2 l
3 ?1 ]1 I3 i; j, c喷淋能力理论计算公式如下:$ y+ T0 g* K# u% R+ b0 r9 w; ?
环保之家1.JPG : d$ t; d0 z6 ?: z! _  o9 H
' S' t% G2 z* R9 [+ w0 l6 M$ }
* D! M) D$ C  g% o8 H) C
其中,q为喷嘴喷淋能力,m3/s;
- l; F1 D5 A, u$ Pμ为流量系数,一般取0.2~0.3;
( ]6 P6 O8 M8 I- T- t: i* O% oA为喷出口截面积,m2;
( W1 o9 z( C( l* q- R, t- Rp为喷出口液体压力,Pa;
5 S/ ]2 |& @0 e: X$ {γ液为液体密度,kg/m3。
4 j) J& ~& ~6 ~3 v: j, M1 f& F$ \3 _0 G- t6 ?; l
(2)喷嘴数量, L' Y/ c& V# y) H

6 P% y6 B" z' d0 Z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:
# w" N' {! V; b0 P' ]! ^( {! t 环保之家2.JPG + W, V' @. b/ t* h

. j* B2 ~- ^  z- e+ E, e6 ^/ z# s6 P: y/ K
式中,n为所需喷嘴个数;, d3 m3 o8 I6 o8 ~8 \
G为所需吸收液流量,m3/h;$ z' d( L8 Q  \- v& V3 F

% c/ }6 O  t0 D6 X. ]' yq为单个喷嘴的喷淋能力,m3/h;
) A( k$ U7 \9 m- I
/ h- ~5 Q& M; e+ b. {1 T2 L& Dφ为调整系数,根据喷嘴是否容易堵塞而定,可取0.8~0.9。
* r8 U: O5 x: I# j5 D7 Z! U  ?
+ A3 q; ]8 }( Y0 k
: L/ U% ]" ?$ E3 p9 n* }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 F! D% L1 z( p# u* [9 ~3 X& n
(3)喷嘴/喷淋管材质
/ Y! e6 r9 }. D
3 [# o0 I  D! @) p7 U' n! {喷嘴一般选用螺旋喷嘴,不易堵塞,喷洒角度大。: \8 c" \1 P& f: R
( s5 V0 J$ B* J3 a) W+ `: @( {
①喷嘴材质
/ I( l0 m8 {5 J9 o/ E: l; o& M6 |, `  ]
PP、310s、碳化硅都可,根据使用场合的腐蚀性和温度所决定。0 E# \; g4 `) h8 K5 x) ~0 p1 z
* c; B& x) |4 R
②喷淋管材质  U- P% E1 F) b+ M0 a

: b# O/ Q6 m: hPP、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。: S3 C: r  x3 Q/ N
+ Y/ H8 G0 x, V  }0 g
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。3 `& }, X6 J8 F$ l" t5 B2 ?
% p. r0 N# x, Y
7、压损, N' d' T5 @; n  C# |) H8 s. c
填料层压损计算公式如下:
2 {$ B% t6 g  m# ^/ f+ \; r1 e4 X5 k6 O1 d( K6 a* X% S; H
环保之家3.JPG
  ]  l. a; o: O* M4 o4 c# M/ u: C% i' w) p  \
其中,ξ为气液阻力系数;
0 ^) t5 ]& b7 Q. p  {. U
) G! k4 X* |( M9 d2 Kh为填料层高度,m;
! n. z* U2 e4 p7 V+ jρ为标准大气密度,kg/m3;6 }! Q" t: w0 W# `% c
V为塔内风速,m/s;, A) s& O/ h8 {' W
D为塔径,m。
1 X& i- E) s: y8 M  N
, z( E2 K, o' r6 u, N* L: z9 K按一般经验值,填料塔的压损约800~900Pa。  B. }/ d3 ~! [1 G( D
& V, C3 q, i& d
8、液气比' r2 M" L- Q) K* A

9 d) {/ w4 r6 |& O: {6 Z. K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。; m6 t, ]" ?- W
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。* q$ \6 O4 ^# G, j( h
按一般经验值,喷淋塔的液气比一般按2.0~3.0L/m3设计。. b# v0 n5 Z4 v1 {  J6 z

2 a- M0 F' W! B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。- @$ k" i. F; {% x6 i

$ V- k7 e! h: q0 W  F$ t; Y6 z

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