一)立式噴淋塔作為一種噴淋吸收設備已在廢氣凈化中得到廣泛應用。噴淋凈化塔:屬兩相逆向流填料吸收塔。
廢氣體從廢氣處理塔體下方進氣口進入凈化塔,在通風機的動力作用下,迅速充滿進氣段空間,然后均勻地通過均流段上升到第一級填料吸收段。在填料的表面上,氣相中酸性(或堿性)物質(zhì)與液相中堿性(或酸性)物質(zhì)發(fā)生化學反應,反應生成物質(zhì)(多為可溶性鹽類)隨吸收液流入下部貯液槽。未完全吸收的酸性(或堿性)氣體繼續(xù)上升進入第一級噴淋段。在噴淋段中吸收液從均布的噴嘴高速噴出,形成無數(shù)細小霧滴,與氣體充分混合接觸,繼續(xù)發(fā)生化學反應,然后酸性(堿性)氣體上升到二級填料段、噴淋段進行與第一級類似的吸收過程。第二級與第一級噴嘴密度不同,噴液壓力不同,吸收酸性(堿性)氣體濃度范圍也有所不同。在噴淋段及填料段兩相接觸的過程也是傳熱與傳質(zhì)的過程。通過控制空塔流速與滯留時間保證這一過程的充分與穩(wěn)定。廢氣處理塔體的最上部是除霧段,氣體中所夾的吸收液霧滴在這里被清除下來,經(jīng)過處理后的潔凈空氣從廢氣凈化塔上端排氣管排入大氣,達到《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)的排放標準,且能達到最新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)的二級排放要求。
凈化塔的性能特點:
1、凈化塔適用范圍廣:化工、輕工、印染、醫(yī)藥、鋼鐵、機械、電子、儀表、電鍍等工業(yè)部門生產(chǎn)過程中排放的有機廢氣、硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸等尾氣及硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、碳氧化化物(CO、CO2)、氰化物(HCN)等酸性氣體,采用工業(yè)廢氣凈化設備,都可得到滿意的效果。
2、凈化塔凈化效率高:酸(堿)霧廢氣凈化塔采用二級逆向噴淋,填料比表面積大,由試驗研究確定的氣比保證了性能穩(wěn)定,對各種濃度的酸性(或堿性)廢氣凈化效率均可達85%~95%。
3、凈化塔阻力低:在保證足夠氣液接觸面積基礎上,工業(yè)廢氣凈化塔選用空氣動力特性最佳的填料品種及結(jié)構(gòu)形式,使設備阻力在額定風量下不超過40毫米水柱,是國內(nèi)各種填料吸收塔中阻力最低的一種。這對于配用耐腐蝕低壓通風機極為有利。
4、凈化塔占地面積?。汗I(yè)廢氣凈化處理塔采用PP、FRP等材質(zhì),將塔體、吸收液槽、循環(huán)泵、吸收液管道系統(tǒng)組合成一套完整的工業(yè)廢氣處理設備,結(jié)構(gòu)緊湊,便于現(xiàn)場安裝及操作管理,占地面積小,無論對新建工程還是技改項目都可適應。
凈化塔試用的填料:聚丙烯鮑爾環(huán)、不銹鋼鮑爾環(huán)、多面空心球、階梯環(huán)、花環(huán)填料等。
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。該塔處理風量較大,空塔氣速1.5~10m/s,噴淋密度20~110m3/(m2?h),壓力損失300~600Pa,噴淋塔的除霧裝置采用多面空心球,其除霧效率可達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)、硫化氫氣體(H2S)、福爾馬林(HCHO)等水溶性氣體。我公司自主研發(fā)的噴淋塔凈化效率高、操作管理簡單、使用壽命長凈化效率高。
本設備采用圓形立式塔體,用焊接法分段聯(lián)接而成。具體由貯液箱、塔體、進風段、噴淋層、填料層、除霧層、觀檢窗、出風口等組成。
1、空塔流速設計需根據(jù)廢氣性質(zhì)和實際應用要求進行設計,一般設計規(guī)律如下:
①含氰廢氣,V取0.3-0.6m/s,停留時間取8-10s;
②含鉻廢氣,V取0.3-0.6m/s,停留時間取9-12s;
③含氨廢氣,V取0.3-0.6m/s,停留時間取7-12s;
④酸性廢氣(HCl、硫酸霧),V取1m/s,停留時間取5-6s;
⑤含NOX廢氣,V取0.3-0.6m/s,停留時間取8-10s;
⑥含HF廢氣,V取0.3-0.6m/s,停留時間取9-12s(不宜采用填料塔,氟化物多為難溶或不溶物質(zhì),易造成堵塞,通常采取旋流板塔或者空塔);
⑦含塵氣體(以除塵為主要目的),采用臥式噴淋塔,V取0.8-1.0m/s,停留時間取3-4s;
⑧有機廢氣(溶于水、酸或堿的以及可加強化劑【如次氯酸鈉等】去除的),V取0.4-0.6m/s,停留時間取8-12s;
2、噴淋塔的液氣比一般按2.0-2.5L/m3設計;
3、各類型廢氣的處理方法:
①含鉻廢氣
需采用過濾回收預處理和濕式噴淋深度處理相結(jié)合的方式。利用網(wǎng)格式鉻酸霧回收裝置可初步回收員廢氣中60%-80%的鉻酸,考慮到達標排放,后續(xù)還需配合噴淋吸收凈化。通過亞硫酸溶液可使劇毒性六價鉻還原為毒性較低的三價鉻: H2CrO7+3Na2SO3+3H2SO4→Cr2(SO4)3+3NaSO4+4H2O
②氮氧化物(NOX)
硝酸溶液具有強氧化性和不穩(wěn)定性,其氧化物形態(tài)多樣,對其凈化需結(jié)合其還原劑的作用,將其反應生成穩(wěn)定的N2。
2NO+O2→2NO2
2Na2S2O3+NO2+2 NaOH→2N2↑+4 Na2SO4+2H2O
③酸堿性廢氣的處理 由于此類廢氣水溶性極好,極易被水吸收,所以此類廢氣采用吸收法可以達到很好的去除效果。酸性廢氣采用堿液吸收,堿性氣體采用酸液吸收。例如:硫酸廢氣可用氫氧化鈉溶液或氨水進行中和吸收處理,含氨廢氣可用水直接吸收生成氨水。反應式如下:
H2SO4 +2NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
NH3+H2O→ NH3?H2O
④含氰廢氣的處理
有加入抑霧劑或采用吸收法處理兩種方法。但由于抑霧劑的使用,可能影響水洗性以及影響后續(xù)工藝導致電鍍效果不好而使用不多。由于氰化氫可被多種物質(zhì)吸收,故目前最普遍的做法是采用濕法吸收含氰廢氣。氰化物廢氣可用1.5%氫氧化鈉和次氯酸鈉溶液吸收。采用次氯酸鈉水溶液作吸收液時,應用氫氧化鈉調(diào)節(jié)吸收液PH保持在弱堿性狀態(tài),用一般噴淋塔吸收,凈化效率可達90%以上,處理后生成產(chǎn)物為氮氣、二氧化碳和氯化鈉。其反應方程式如下:
2NaClO + CN- → CO2 + N2 + 2NaCl
噴淋吸收系統(tǒng)主要由填料、噴淋裝置、除霧裝置、噴淋液循環(huán)泵、吸收塔組成。
(1)填料
填料主要作為布風裝置,布置于吸收塔噴淋區(qū)下部,煙氣通過托盤后,被均勻分布到整個吸收塔截面。這種布風裝置對于提高吸收效率是必要的,除了使主噴淋區(qū)煙氣分布均勻外,吸收塔托盤還使得煙氣與吸收液或洗滌液在托盤上的液膜區(qū)域得到充分接觸。托盤結(jié)構(gòu)為帶分隔圍堰的多孔板,托盤被分割成便于從吸收塔人孔進出的板片,水平擱置在托盤支撐的結(jié)構(gòu)上。
(2)噴淋裝置
吸收塔內(nèi)部噴淋系統(tǒng)是由分配母管和噴嘴組成的網(wǎng)狀系統(tǒng)。每套吸收塔再循環(huán)泵均對應噴淋系統(tǒng),噴淋層上安裝空心錐噴嘴,其作用是將噴淋液霧化。噴淋液由吸收塔再循環(huán)泵輸送到噴嘴,噴入廢氣中。噴淋系統(tǒng)能使?jié){液在吸收塔內(nèi)均勻分布,流經(jīng)每個噴淋層的流量相等。
(3)除霧裝置
用于分離煙氣攜帶的液滴。吸收塔除霧器布置于吸收塔頂部最后一個噴淋組件的上部。煙氣穿過循環(huán)漿液噴淋層后,再連續(xù)流經(jīng)除霧器時,液滴由于慣性作用,留在擋板上。由于被滯留的液滴也含有固態(tài)物,因此存在在擋板結(jié)垢的危險,需定期進行清洗,除去所含漿液霧滴。
(4)噴淋液循環(huán)泵
吸收塔再循環(huán)泵安裝在吸收塔旁,用于吸收塔內(nèi)噴淋液的再循環(huán)。采用單流和單級立式防腐離心泵,包括泵殼、葉輪、軸、導軸承、出口彎頭、底板、進口、密封盒、軸封、基礎框架、螺栓、機械密封和所有的管道、閥門和電機。工作原理是葉輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量,即流體通過葉輪后,壓能和動能都能得到提高,從而能夠被輸送到高處或遠處。同時在泵的入口形成負壓,使流體能夠被不斷吸入。
二,除水霧層所用填料:PP多面空心球
1, 概述:
采用聚丙烯(PP)塑料制成球狀,由兩個半球合成一個球形,每個半球上開有12個半扇形葉片,兩個半球的扇形葉片相互錯開,多面空心球的中部沿整個周長有一道加固環(huán),在環(huán)的上下各有十二片球瓣。上下球瓣互相交錯,沿中心軸呈放射形布置。氣速高,葉片多,阻力??;比表面積大,可以充分解決氣液交換;具有阻力小,操作彈性大等優(yōu)點。重量輕、強度高、自由空間大、耐高溫、耐腐蝕、表面親水性能好、風阻小、電耗少、比表面積大且適應多種溶劑的處理裝置。
2, 除霧原理:
空心球用來除霧的工作原理是重力和慣性撞擊作用,當含有霧沫氣體以一定的速度通過空心球時,會與空心球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和葉片相撞,并依附在其表面上.霧沫經(jīng)過擴散和重力的作用會逐步聚集,當霧沫重量達到一定水平后,就會形成水滴,受重力影響從空心球內(nèi)部結(jié)構(gòu)上分離下來,回流到底部儲液箱,達到除水霧的效果。
3, 應用范圍:
廣泛應用于除氣、除氧氣、除二氧化碳吸收塔、廢氣凈化塔、酸霧凈化塔等環(huán)保設備中。