24小时服务热线:

400-8838-798

技术文章

RTO催化燃烧系统中喷淋塔设计思路——设计要点解析

2021-03-24 14:04:41 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

在昨日分享的技术文章RTO催化燃烧系统中喷淋塔设计思路——塔型选择中,我们主要介绍了喷淋塔运行的基本原理、不同场合的分类以及就现有工程的应用经验给出的关于喷淋塔塔型选择的基本原则。今日我们再来分享下喷淋塔的设计要点。

1616566230242627.png

而本篇技术文章,我们将从喷淋塔的设计要点出发,分享一些自己的工程经验。如有疑问,欢迎大家批评指正。

首先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:

2.png

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。

1616566362378172.png

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。我们就填料、循环水箱以及喷嘴/喷淋管等附件给出以下经验值或公式:

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:

4.png

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:

5.png 

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。YIHEAC就压损和液气比给出以下经验值或公式:

7、压损

填料层压损计算公式如下:

6.png

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,需要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。如上为现有工程的应用给出以上设计经验,若有不合理之处,欢迎您的指正与交流。

来源:环保



标签:   RTO催化燃烧系统 喷淋塔