噴淋塔是VOC治理中的一種常(cháng)用(yòng)設備。在常規的噴淋塔中廢氣從塔底進入(rù)噴淋塔(tǎ)中從下往(wǎng)上流(liú)動,而吸收劑/吸(xī)附劑溶液通過噴離散成小顆粒後自上向下流動,氣液(yè)兩(liǎng)相逆向而行,同時為了增加氣液兩相的傳熱、傳質通常在噴淋塔(tǎ)中還裝有填料(liào)。經過淨化後的廢氣從塔頂(dǐng)流出,吸附劑(jì)/吸收劑溶液在重力和(hé)浮力的共同作用下向(xiàng)下流(liú)動並匯集在塔底。
由於噴淋塔製造(zào)簡單、價(jià)格便宜,因此被廣泛地應在各種VOC治理工程中。但由於其(qí)處(chù)理效率有限,因此通常隻能作為預處理手段(duàn),為了達(dá)到排放標準,下(xià)遊通常還需要配(pèi)置(zhì)活性炭吸附、UV光解、低溫等離子、沸石轉輪等係統,這些係統都對廢氣的濕度都有一定的要求。
而噴淋塔為了達到一定的去除效(xiào)率,液氣比不能(néng)太低,所以(yǐ)經過噴淋塔(tǎ)的廢氣(qì)不僅是(shì)濕飽和的,而且還會帶有顯性液體顆粒。 為了盡可能減少廢氣對液滴顆(kē)粒的夾帶,通常噴淋塔都設有除(chú)霧器,主要的類型有旋流板、折板、絲網除霧器等。
其(qí)中旋流板除霧有的比較多。噴淋塔中采用(yòng)旋流(liú)板來除霧是借鑒自旋流(liú)板塔的除霧功能。旋流板塔是浙江(jiāng)大學化(huà)工係譚(tán)天恩教授在上個世紀七十年代(dài)發明的。塔板葉片如固定的(de)風車葉片,氣(qì)流通過葉片時會產生高(gāo)速旋轉和離心運動,從(cóng)而達到除塵/除霧的效果。
下圖是CFD模擬的流動動畫。
本文將從流動的角(jiǎo)度來討論一下噴(pēn)淋塔采用旋流板除霧(wù)的一些誤區。
誤區一:內向板和外向(xiàng)板(bǎn)的選擇
旋流(liú)板塔有兩個功能一個是類似於噴淋塔(tǎ)的吸(xī)收/反應功能(即傳熱傳質),另一個就是除塵/除霧功能。旋流板也分為兩種:一種是內向板,一種是外(wài)向板(bǎn)。內向板適用於吸收/反應功能,而外向板適用於除塵(chén)/除霧。
下圖左側為內向板,右側為外向板。
圖1—內向板(bǎn)和外向板的實物照片
作者分別對單層的內(nèi)向板和外向板做(zuò)了(le)CFD模擬。分別截取了中心截麵的(de)速度矢量圖,展示如下。
圖(tú)2-內向(xiàng)板和外向板中心截麵速度矢量圖
(為了讓大家能清楚地看(kàn)到流動的方向,作者在矢量圖上加了(le)紅色箭頭,兩側是對稱的,方便起見隻標了一側。) 從圖中可以看到,經(jīng)過內向板後氣體先向內旋轉,之後在離心力的作用下才逐步向外運動,氣體的運動軌跡較長。
而氣體經過外向板後(hòu)直接向外運動(dòng)將液體或者固體顆(kē)粒甩向壁板。因(yīn)此外(wài)向板更適用於除霧、除塵。(文章開頭處的(de)動畫中(zhōng)的旋流板就是外向板)但遺憾的是在噴(pēn)淋塔中大多數都采(cǎi)用了內向板來除霧,因此並沒有發揮出旋流板的*大功效(xiào)。
誤區二:出口形狀(zhuàng)
由於噴淋塔內速度較低,而(ér)出口管(guǎn)道速度(dù)一(yī)般在10m/s左右,因此(cǐ)出口要做變徑。下麵999二区在线以外向板(bǎn)為例看一下出(chū)口(kǒu)變徑形(xíng)狀對流場的影響。
圖3—中(zhōng)心截麵速度
上圖(tú)左側(cè)僅模擬了單層外向旋流板,右側(cè)模擬(nǐ)了旋流板和出口變徑段。兩張圖均為中(zhōng)心截麵的速度雲圖(tú)。從圖中可以看(kàn)出當僅有旋流板(bǎn)的時候廢氣經(jīng)過旋流板後由於旋轉和離心力的作用使得大多數的(de)廢氣都集中在塔壁附近;而增加出口變徑(jìng)後由於出口(kǒu)的擠壓效應,高速區從塔壁遷移到了中心,因此削弱(ruò)了除塵、除霧功能。
這是否意味著(zhe)出口就不能變徑了?也不是(shì)。隻是如果要提高除塵/除霧效果,變徑段的形狀(zhuàng)要進行優化設計。
誤區三:旋流板+絲網除霧的結合(hé)
前文提到由於大多數下(xià)遊設備(bèi)對廢氣的濕度有一定的要求,因而很多工程(chéng)中噴淋塔的除霧、除塵還是比較重要的。這時大家就會想到采用多重除(chú)霧結合的方式來(lái)提高除(chú)霧、除塵效率。
其中有(yǒu)很多會采用旋流板除霧+絲網除霧(wù)結合的方式。但是(shì)從模擬的結果看實際上1+1≠2。999二区在线以內向板為基礎來比較一下增加絲網除霧(wù)器前後的區別。
圖4-中(zhōng)心(xīn)截麵速度矢量圖
上圖左邊是沒有絲網除霧器的速度矢量(liàng)圖,在上文中已經分析過了廢氣經過旋流板後先向內旋轉之後在離心力的作用下向外(wài)運動,將液滴/固體顆粒甩向壁麵。而增加絲網除霧器後廢氣的流向被改變了(le)。
因為絲(sī)網除霧器作用相當於(yú)多孔介質,有消旋和均流作用。而旋流板之所以(yǐ)能除塵/除(chú)霧靠的就是旋轉和旋轉引起的離(lí)心力。一旦旋轉被消除了或者減(jiǎn)弱了,那麽離心力就減小了,除塵/除霧的效果就降低了,此時除霧除塵的功(gōng)能更多是依靠絲網(wǎng)除霧器。
誤區四:旋(xuán)流(liú)板的設計參數
旋流板要達到一定的除(chú)塵/除霧(wù)效率(lǜ)是要滿足一定(dìng)設計參數,其中空(kōng)塔速度、仰角、盲板尺寸對除塵/除霧效率影響很大。在噴淋塔(tǎ)中空塔(tǎ)速度相對較低,而(ér)旋(xuán)流板塔的空塔流速要略高,所以當噴淋塔采用旋流板除(chú)塵/除霧是相比旋流板塔的除塵/除霧效(xiào)果是要打折扣(kòu)的。
另外(wài)葉片(piàn)的仰角也很重要,如下圖所示的這(zhè)種大仰角的葉片,其隻徒(tú)有旋流板(bǎn)的(de)外形,除塵/除霧(wù)的效率是很(hěn)低的,因為氣體旋轉不夠,不(bú)能(néng)產生足夠的離心(xīn)力。
本文從(cóng)旋流板類型(內向板/外向板)、出口形狀、旋流(liú)板與絲網除霧組合的角度分析了噴淋塔采用旋流板除霧、除塵(chén)存在的誤區。
實際上(shàng)旋流板塔的設計有一(yī)套的完整的計算方法的。下之後的文章999二区在线將介紹完整的(de)旋(xuán)流板(bǎn)塔計算,並采用CFD模擬來驗證多層旋流板塔除(chú)塵、除霧(wù)的效果。
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