前沿拓展：

先進廢氣處理，萬能的噴淋塔，針對酸性、堿性廢氣效果好

噴淋塔內(nèi)填料層作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔底部裝有填料支承板，填料以亂堆方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。噴淋塔噴淋液從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有時會出現(xiàn)壁流現(xiàn)象，壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，噴淋塔內(nèi)的填料層分為兩段，中間設(shè)置再分布裝置，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。

噴淋塔作為一種新型噴淋吸收設(shè)備已在廢氣凈化中得到廣泛應(yīng)用。它將硫化床的概念發(fā)展到汽液傳質(zhì)設(shè)備中，使噴淋塔中的填料處于流化狀態(tài)，因而使傳質(zhì)過程能夠得到強化。

它的特點是：氣速高，處理能力大，塔的重量輕，汽液分布比較均勻，不易被固體及黏性物料堵塞。特別是由于塔內(nèi)湍動強烈，故質(zhì)量及能量傳遞得以強化，因而能夠較大地縮小塔徑，降低塔高。該塔處理風(fēng)量較大，空塔氣速1.5～6.0m/s，噴淋密度20～110m3/(m2·h)，壓力損失1 500～3 800Pa，噴淋塔的除霧裝置采用旋流板除霧器，通過使氣體通過塔板產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，利用離心力的作用將霧沫除下，其除霧效率可達(dá)98%-99%，而且結(jié)構(gòu)簡單壓降較小。

噴淋塔對于各種腐蝕性氣體凈化處理效果明顯，能有效去除氯化氫氣體(HCl)、氟化氫氣體(HF)、氨氣(NH3)、硫酸霧(H2SO4)、鉻酸霧(CrO3)、氰氫酸氣體(HCN)、堿蒸氣(NaOH)、福爾馬林(HCHO)等水溶性氣體。噴淋塔凈化效率高、操作管理簡單、使用壽命長。凈化處理后的酸堿廢氣排放達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

本設(shè)備分單塔體和雙塔體。采用圓形塔體，用法蘭分段聯(lián)接而成。具體由貯液箱、塔體、進風(fēng)段、噴淋層、填料層、旋流除霧層、觀檢窗、出風(fēng)口等組成。

適用范圍：煉油廠、橡膠廠、皮革廠、印刷廠、化工廠、中西藥廠、金屬鑄造廠、塑料再生廠、噴涂溶劑、食品加工廠、肉類加工廠、屠宰場、家禽飼料場、造紙廠、污水處理廠、垃圾轉(zhuǎn)運站等有機和無機物廢氣凈化處理。

噴淋塔使用注意事項：

1、循環(huán)水量的調(diào)節(jié)：由噴淋塔供水泵來決定，當(dāng)運行一臺鍋爐時開一臺即可，當(dāng)冬季兩臺或三臺同時運行時，將兩臺水泵全部打開，泥漿泵其流量應(yīng)根據(jù)循環(huán)泵的流量來調(diào)節(jié)，使其相等即可。

2、噴淋塔內(nèi)加藥池內(nèi)的加藥量：當(dāng)運行一臺鍋爐時，加入堿2袋，加入熟石灰5袋，如冬季運行兩臺或三臺時，可按相應(yīng)倍數(shù)增加藥量。

3噴淋塔沉淀池要經(jīng)常清理，夏天一周清理一次，冬季三天清理一次。

4、灰水分離器排污時，每班排放一次，要分別打開排污閥門，直到有清水排出為止。

5、以上各轉(zhuǎn)動部件要經(jīng)常檢查、注油，發(fā)現(xiàn)故障要及時排除，以保證噴淋塔脫硫效果。

6、在上、下樓梯加藥時要注意安全，要有自主保安，相互保安意識。

7、工作完畢要及時清理好衛(wèi)生，做到人走場地清。

來源、作者：鄭州賽博

5%NaOH溶液（逆流）吸收凈化硫酸煙霧相關(guān)參數(shù)

此次設(shè)計擬采用5%NaOH溶液（逆流）吸收凈化硫酸煙霧。

2.2集氣罩的設(shè)計

2.2.1集氣罩基本參數(shù)的確定

由設(shè)計資料知：d=1000mm，H'=1200mm，

取H=500mm， α=90?

則D0=d+0.8H=1000+0.8×500=1400mm

罩下口面積為F0=0.25×3.14×1.42=1.5386 (m2)

罩下口邊高為h1=0.25

=0.25×

=0.31 (m)

罩上口直徑擬定為d0=350mm

則罩凈高為

校核

和

基本符合要求。

2.2.2集氣罩入口風(fēng)量的確定

（1）冬季 環(huán)境溫度為-6℃，槽料內(nèi)加酸后溫度可達(dá)100℃，

取吸氣罩入口速度

集氣罩排風(fēng)量

（1）夏季 環(huán)境溫度為31℃，槽料內(nèi)加酸后溫度可達(dá)100℃，

集氣罩排風(fēng)量

由于冬季排風(fēng)量大于夏季排風(fēng)量，應(yīng)以冬季排風(fēng)量來計算。

校核管道中風(fēng)速：

，符合要求

2.3填料塔的設(shè)計

2.3.1填料塔參數(shù)的確定

（1）填料的規(guī)格及相關(guān)參數(shù) 本設(shè)計擬選用50×48×1.8規(guī)格的塑料鮑爾環(huán)填料（亂堆）。

填料參數(shù)為：φ=120m-1, α1=106.4m2/m3

(2) 計算泛點氣速

本設(shè)計采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH為吸收液（參數(shù)近似取水的參數(shù)）。

取液氣比=3.5

因=，即==×3.5=2.169

所以 ()0.5=2.169×()0.5=0.0695

查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖知()μL0.2=0.168

吸收液溫度為20℃，μL=1mPa·s

Ψ==1可得 uf=

=3.655(m/s)

(3)計算操作氣速u 操作氣速為 u=0.7uf=0.7×3.655=2.56(m/s)

(4)計算塔徑 由于集中處理三個集氣罩的排氣量，則填料塔中的混合氣體體積流量為

VG=3Q=3×0.765=2.295(m3/s)

填料塔塔徑： D==

=1.068(m)

圓整D=1.2m(查資料得塔徑規(guī)格通常為偶數(shù)如800mm，1000mm，1200mm，1400mm等)

(5)利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速u。

U=

=2.03(m/s)

(6)校核填料直徑與塔體直徑的比 =50/1200=0.042<

，符合要求。

(7)校核填料塔的噴淋密度 當(dāng)填料d≤75mm時，填料的最小潤濕率為0.08m3/(m·h)，最小噴淋量為

L噴min=(MWR) α1=0.08×106.4=8.512[m3/(m2·h)]

L噴=

=15.05m3/(m2·h)>L噴min，符合要求。

2.3.2填料層高度確定

（1）填料層高度的計算 由設(shè)計資料知

kGa=144/103×106.4=148.7kmol/(m3·h·atm)(1atm=101325Pa

，kLa=0.7/103×106.4=0.72h-1

當(dāng)?shù)卮髿鈮簆=734/760=0.966(atm)=97879.95Pa

入塔氣體中污染物體積含量 y2=y=0.000734

出塔氣體中污染物體積含量 y1=

×22.4×0.001=0.0000457

則入塔氣體中污染物的分壓 pA2=py2=0.966×0.000734=0.000709atm=71.8Pa

出塔氣體中污染物的分壓 pA1=py1=0.966×0.0000457=0.0000441tm=4.7Pa

吸收液中活性組分的臨界濃度GKP=bpA=2×

pA=411.429pA

填料塔液相進口的臨界濃度

CKP1=411.429pA1=411.429×0.0000457=0.0188(kmol/m3)

填料塔液相出口的臨界濃度

CKP2=411.429pA2=411.429×0.000709=0.292(kmol/m3)

液相進口處活性組分的濃度 CB1==1.25(kmol/m3)

液相總濃度 CT=1000/18=55.556(kmol/m3)

由物料平衡式知 (pA－pA1)= －(CB2－CB1)

得－=即 －×

=3.5得CB2=1.229kmol/m3

因CKP1<CB1，CKP2<CB2，所以塔中反應(yīng)為界面反應(yīng)。

求90℃時氣體的摩爾體積V

因V0/T0=V/T，則22.4/273=V/(273+90)，得V=29.785(L/mol)

氣體的摩爾流率：G==

=270kmol/(m2·h)]

液體的摩爾流率：L=3.5×270=945[kmol/(m2·h)]=17010kg/(m2·h)

填料塔床層高：h=

=5.15m

(2)填料塔床層壓降的計算

()μL0.2=

×(

)×10.2=0.052

查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖知：由于前已計算橫坐標(biāo)為0.168，查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖可知 Δp’=590(Pa/m)

填料塔床層壓降：Δp=590×5.15=3038.5(Pa)

2.3.3

填料塔附件選擇

（1）選用斜口氣體分布器，進口管直徑340mm，進口風(fēng)速15.70m/s，阻力約500Pa

（2）選用柵板支承板，阻力約200Pa；

（3）選用多孔盤管式液體分布器，阻力約50Pa；

（4）選用液封排液裝置；

（5）選用折板除霧器，出口管直徑200mm，阻力約100Pa。

2.3.4填料塔總壓降

Δp=3038.5﹢500+200+50+100=3888.5（Pa）

2.4管網(wǎng)設(shè)計

2.4.1風(fēng)速和管徑的確定

保證管內(nèi)風(fēng)速在

的范圍內(nèi)，本設(shè)計選用15.59m/s左右，保證較小的壓力損失，并以此標(biāo)準(zhǔn)選擇管徑，圓整后復(fù)核風(fēng)速。

管徑以400mm為主，只是在填料塔進口位置選用300mm管徑。

2.4.2系統(tǒng)布置流程圖

2.4.3阻力計算

由設(shè)計資料知，混合氣體中污染物濃度為3210mg/m3 ,混合氣體溫度為60℃，冬季大氣壓力為734mmHg(97858.35Pa)

混合氣體中污染物體積分?jǐn)?shù)：y=3.21/98×22.4×10-3=7.34×10-4

混合氣體平均分子量：Mm=M1(1-y)+M2y=29×(1-0.000734)+98×0.000734=29.051（g/mol）

混合氣體密度：

系統(tǒng)各部分阻力計算如下

管道1-2-3

沿程阻力：根據(jù)d1-2-3=250mm,V1-2-3=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.075,實際風(fēng)速15.21m/s,動壓壓頭為125Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL1-2-3=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.075×125×3.065=22.7Pa

局部阻力：集氣罩：ξ=0.11，插板閥：ξ=0.1

彎頭：90度，R/d=1,由表得ξ=0.23

三通：ɑ=45。, F1+F2≈F3,由表得ξ=0.32

△P1-2-3=Σξ(ρv^2)/2=(0.11+0.1+0.23+0.32)×125=95Pa

管道4-5-3

沿程阻力：根據(jù)d4-5-3=250mm,V4-5-3=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.075,實際風(fēng)速15.21m/s,動壓壓頭為125Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL4-5-3=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.075×125×0.265=1.2Pa

局部阻力：集氣罩：ξ=0.11，插板閥：ξ=0.1

彎頭：45。，R/d=1,由表得ξ=0.14

三通：由表得ξ=0.59

△P4-5-3=Σξ(ρv^2)/2=(0.11+0.11+0+0.59)×125=117.5Pa

管道3-6

沿程阻力：根據(jù)d3-6=350mm,V3-6=15.91m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.048,實際風(fēng)速15.52m/s,動壓壓為130Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL3-6=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.048×130×1.63 =4.9Pa

局部阻力：彎頭：90。，R/d=1,由表得ξ=0.23

三通：由表得ξ=0.38

△P3-6=Σξ(ρv^2)/2=(0.18+0.38)×130=79Pa

管道7-8-6

沿程阻力：根據(jù)d7-8-6=250mm,V7-8-6=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.075,實際風(fēng)速15.21m/s,動壓壓頭為125Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL7-8-6=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.075×125×1.245=5.7Pa

局部阻力：集氣罩：ξ=0.11，插板閥：ξ=0.1

彎頭：90。，R/d=1,由表得ξ=0.23,數(shù)量兩個

45。，R/d=1由表得ξ=0.14

三通：由表得ξ=0.82

△P7-8-6=Σξ(ρv^2)/2=(0.11+0.46+0.1+0.14+0.82)×125=203.75Pa

管道4-3-9

沿程阻力：根據(jù)d8-9=420mm,V8-9=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.038,實際風(fēng)速16.57m/s,動壓壓頭為148Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL8-9=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.038×148×5.582 =24.8Pa

局部阻力：彎頭：90。，R/d=1,由表得ξ=0.23，數(shù)量兩個

△P8-9=Σξ(ρv^2)/2=0.46×148=68.1Pa

管道10-11

沿程阻力：根據(jù)d10-11=420mm,V10-11=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.038,實際風(fēng)速16.57m/s,動壓壓頭為148Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL10-11=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.038×148×7.705 =34.2Pa

局部阻力：彎頭：90。，R/d=1,由表得ξ=0.23，數(shù)量三個

軟連接：ξ=0.10

△P10-11=Σξ(ρv^2)/2=0.69×148=116.9Pa

管道12-13

沿程阻力：根據(jù)d12-13=420mm,V12-13=15.59m3/h,查“全國通用通風(fēng)管道計算表”得λ/d=0.028,實際風(fēng)速18.23m/s,動壓壓頭為179Pa.則

（需對查表得到的Rm0進行修正，Kt=0.9,KB=0.97,Kr=0.9）

△PL12-13=Rm.L=Kt*KB*Kr*Rm0*L=Kt*KB*Kr*λ/d (ρv^2)/2*L

=0.79×0.028×179×0.36 =1.4Pa

局部阻力：天圓地方：ξ=0.10

△P12-13=Σξ(ρv^2)/2=0.1×179=17.9Pa

煙囪

沿程阻力：△PL煙囪=3.83Pa

局部阻力：ξ=0.6

△P12-13=23Pa

拓展知識：