咨詢電話：RTO系統(tǒng)中噴淋塔的設(shè)計思路（二） ——設(shè)計要點
在YIHEAC往期技術(shù)文章《RTO系統(tǒng)中噴淋塔的設(shè)計思路（一）》--塔型選擇中，我們主要介紹了噴淋塔運行的基本原理、不同場合的分類以及YIHEAC就現(xiàn)有工程的應用經(jīng)驗給出的關(guān)于噴淋塔塔型選擇的基本原則。
而本篇技術(shù)文章，YIHEAC將從噴淋塔的設(shè)計要點出發(fā)，分享一些自己的工程經(jīng)驗。如有疑問，歡迎大家批評指正。
首先決定噴淋塔尺寸的五個要素如下：空塔流速/停留時間、塔徑及填料層高度/塔高。空塔流速影響噴淋塔的運行效率，廢氣風量及空塔流速決定塔徑大小，填料層高度決定塔高，而塔高及空塔流速決定停留時間。關(guān)于該五個要素，YIHEAC給出以下經(jīng)驗值或公式：
1.空塔流速/停留時間
按常規(guī)設(shè)計來說，噴淋塔的氣流速度越小對吸收效率越有利，一般空塔流速＜1.5m/s，停留時間＞2s即可。而針對不同工況的項目，空塔流速和停留時間須根據(jù)廢氣特殊性質(zhì)和實際應用要求進行設(shè)計。
2.塔徑
塔徑由每小時廢氣量與氣體在塔內(nèi)通過速度決定。塔徑計算公式如下：
其中，D為塔直徑，m；
Q為每小時處理的氣體量，m3/h；
v為煙氣穿塔速度，m/s。
3.填料層高度/塔高
噴淋塔內(nèi)部有兩個重要區(qū)段，分別是噴淋段和脫水（除霧）段。
噴淋段：自噴淋層（最上一層噴嘴）至進氣管上口，氣液在此段進行接觸傳質(zhì)，是塔的主要區(qū)段；
脫水(除霧)段：噴嘴以上部分為脫水段，作用是使大液滴依靠自重降落，其中裝有除霧器，以除掉小液滴，使氣液更好的分離。
噴淋塔中的填料層厚度一般最小0.6m，最 大1.8m；
塔的高度尚無統(tǒng)一的計算方法，一般參考塔徑及填料層厚度選取，高徑比（H/D）在2~4范圍以內(nèi)，而噴淋段占總高的1/2以上即可。
在確定了噴淋塔尺寸的情況下，接下來需要考慮的是噴淋塔內(nèi)一些附件的選型及選材問題。YIHEAC就填料、循環(huán)水箱以及噴嘴/噴淋管等附件給出以下經(jīng)驗值或公式：
4.填料
（1）規(guī)格選擇
噴淋塔內(nèi)的填料一般選用散裝填料。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于10。
（2）材質(zhì)選擇
填料的材質(zhì)分為塑料、陶瓷和金屬三大類。
①塑料填料（耐腐蝕）
塑料填料的材質(zhì)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）材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。
②陶瓷填料（耐腐蝕、耐高熱）
陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐高熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，但質(zhì)脆、易碎是其最 大缺點。
③金屬填料
金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。
碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl-以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。
而一般噴淋塔填料材質(zhì)無溫度要求時選用聚丙烯（PP），冷卻塔填料材質(zhì)選用陶瓷。
（3）填料種類
常用填料種類有拉西環(huán)和鮑爾環(huán)填料。
5.循環(huán)水箱
按一般經(jīng)驗值，循環(huán)水箱的容量為2~3分鐘之所需吸收液流量即可，并預留有吸收液之入口、溢流口及排放水口，根據(jù)現(xiàn)場情況擬定。
6.噴嘴/噴淋管
噴嘴的功能是將吸收液噴灑為細小液滴，分布合理的噴嘴能使吸收液充分霧化，增大氣液接觸面積。
（1）噴淋能力
噴淋能力理論計算公式如下：
其中，q為噴嘴噴淋能力，m3/s；
μ為流量系數(shù)，一般取0.2~0.3；
A為噴出口截面積，m2；
p為噴出口液體壓力，Pa；
γ液為液體密度，kg/m3。
（2）噴嘴數(shù)量
而所需噴嘴數(shù)量，根據(jù)單位時間內(nèi)所需吸收液量決定，計算公式如下：
式中，n為所需噴嘴個數(shù)；
G為所需吸收液流量，m3/h；
q為單個噴嘴的噴淋能力，m3/h；
φ為調(diào)整系數(shù)，根據(jù)噴嘴是否容易堵塞而定，可取0.8~0.9。
噴嘴應在斷面上均勻配置，以保證斷面上各點的噴淋密度相同，而無空洞或疏密不均現(xiàn)象。一般根據(jù)管徑截面積大小來布置噴嘴數(shù)量，單個噴嘴的截面積乘以噴嘴個數(shù)小于水管截面積的2/3即可。
（3）噴嘴/噴淋管材質(zhì)
噴嘴一般選用螺旋噴嘴，不易堵塞，噴灑角度大。
①噴嘴材質(zhì)
PP、310s、碳化硅都可，根據(jù)使用場合的腐蝕性和溫度所決定。
②噴淋管材質(zhì)
PP、SS304、2507、碳鋼襯四氟都可，根據(jù)使用場合的腐蝕性和溫度所決定。
除去以上六點，當我們考慮將噴淋塔加入到RTO系統(tǒng)時，其壓損及液氣比也是噴淋塔設(shè)計的關(guān)鍵要素。壓損影響RTO系統(tǒng)內(nèi)風機的選型，液氣比決定RTO系統(tǒng)內(nèi)運行中循環(huán)吸收液用量的成本核算。YIHEAC就壓損和液氣比給出以下經(jīng)驗值或公式：
7.壓損
填料層壓損計算公式如下：
其中，ξ為氣液阻力系數(shù)；
h為填料層高度，m；
ρ為標準大氣密度，kg/m3；
V為塔內(nèi)風速，m/s；
D為塔徑，m。
按一般經(jīng)驗值，填料塔的壓損約800~900Pa。
8.液氣比
液氣比是指在噴淋塔等氣液接觸設(shè)備中液體與氣體的流量之比。液氣比是與凈化效率關(guān)系最密切的控制條件，其單位為L/m3。
在其他條件不變時，液氣比越大，凈化效率越高，凈化效率隨液氣比增大而提高，但增大到一定程度后，再增加噴淋量已無必要，反而會使氣流帶水量增加。
按一般經(jīng)驗值，噴淋塔的液氣比一般按2.0~3.0L/m3設(shè)計。
以上八點為噴淋塔設(shè)計的一般思路。而在RTO系統(tǒng)設(shè)計前后處理時，YIHEAC會根據(jù)工程設(shè)計需要收集工業(yè)有機廢氣理化性質(zhì)等原始資料，包括廢氣風量、組分及濃度、溫度、顆粒物濃度等，分析其工況再進行噴淋塔設(shè)計。
YIHEAC就現(xiàn)有工程的應用給出以上設(shè)計經(jīng)驗，若有不合理之處，歡迎您的指正與交流。
