噴淋塔是VOC治理中的一種常用設(shè)備。在常規(guī)的噴淋塔中廢氣從塔底進(jìn)入噴淋塔中從下往上流動(dòng)，而吸收劑/吸附劑溶液通過噴離散成小顆粒后自上向下流動(dòng)，氣液兩相逆向而行，同時(shí)為了增加氣液兩相的傳熱、傳質(zhì)通常在噴淋塔中還裝有填料。經(jīng)過凈化后的廢氣從塔頂流出，吸附劑/吸收劑溶液在重力和浮力的共同作用下向下流動(dòng)并匯集在塔底。
由于噴淋塔制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，因此被廣泛地應(yīng)在各種VOC治理工程中。但由于其處理效率有限，因此通常只能作為預(yù)處理手段，為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，下游通常還需要配置活性炭吸附、UV光解、低溫等離子、沸石轉(zhuǎn)輪等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都對(duì)廢氣的濕度都有一定的要求。
而噴淋塔為了達(dá)到一定的去除效率，液氣比不能太低，所以經(jīng)過噴淋塔的廢氣不僅是濕飽和的，而且還會(huì)帶有顯性液體顆粒。 為了盡可能減少廢氣對(duì)液滴顆粒的夾帶，通常噴淋塔都設(shè)有除霧器，主要的類型有旋流板、折板、絲網(wǎng)除霧器等。
其中旋流板除霧有的比較多。噴淋塔中采用旋流板來除霧是借鑒自旋流板塔的除霧功能。旋流板塔是浙江大學(xué)化工系譚天恩教授在上個(gè)世紀(jì)七十年代發(fā)明的。塔板葉片如固定的風(fēng)車葉片，氣流通過葉片時(shí)會(huì)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)和離心運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到除塵/除霧的效果。
下圖是CFD模擬的流動(dòng)動(dòng)畫。
本文將從流動(dòng)的角度來討論一下噴淋塔采用旋流板除霧的一些誤區(qū)。
誤區(qū)一：內(nèi)向板和外向板的選擇
旋流板塔有兩個(gè)功能一個(gè)是類似于噴淋塔的吸收/反應(yīng)功能（即傳熱傳質(zhì)），另一個(gè)就是除塵/除霧功能。旋流板也分為兩種：一種是內(nèi)向板，一種是外向板。內(nèi)向板適用于吸收/反應(yīng)功能，而外向板適用于除塵/除霧。
下圖左側(cè)為內(nèi)向板，右側(cè)為外向板。
圖1—內(nèi)向板和外向板的實(shí)物照片
作者分別對(duì)單層的內(nèi)向板和外向板做了CFD模擬。分別截取了中心截面的速度矢量圖，展示如下。
圖2-內(nèi)向板和外向板中心截面速度矢量圖
（為了讓大家能清楚地看到流動(dòng)的方向，作者在矢量圖上加了紅色箭頭，兩側(cè)是對(duì)稱的，方便起見只標(biāo)了一側(cè)。） 從圖中可以看到，經(jīng)過內(nèi)向板后氣體先向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，之后在離心力的作用下才逐步向外運(yùn)動(dòng)，氣體的運(yùn)動(dòng)軌跡較長(zhǎng)。
而氣體經(jīng)過外向板后直接向外運(yùn)動(dòng)將液體或者固體顆粒甩向壁板。因此外向板更適用于除霧、除塵。（文章開頭處的動(dòng)畫中的旋流板就是外向板）但遺憾的是在噴淋塔中大多數(shù)都采用了內(nèi)向板來除霧，因此并沒有發(fā)揮出旋流板的*大功效。
誤區(qū)二：出口形狀
由于噴淋塔內(nèi)速度較低，而出口管道速度一般在10m/s左右，因此出口要做變徑。下面我們以外向板為例看一下出口變徑形狀對(duì)流場(chǎng)的影響。
圖3—中心截面速度
上圖左側(cè)僅模擬了單層外向旋流板，右側(cè)模擬了旋流板和出口變徑段。兩張圖均為中心截面的速度云圖。從圖中可以看出當(dāng)僅有旋流板的時(shí)候廢氣經(jīng)過旋流板后由于旋轉(zhuǎn)和離心力的作用使得大多數(shù)的廢氣都集中在塔壁附近；而增加出口變徑后由于出口的擠壓效應(yīng)，高速區(qū)從塔壁遷移到了中心，因此削弱了除塵、除霧功能。
這是否意味著出口就不能變徑了？也不是。只是如果要提高除塵/除霧效果，變徑段的形狀要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
誤區(qū)三：旋流板+絲網(wǎng)除霧的結(jié)合
前文提到由于大多數(shù)下游設(shè)備對(duì)廢氣的濕度有一定的要求，因而很多工程中噴淋塔的除霧、除塵還是比較重要的。這時(shí)大家就會(huì)想到采用多重除霧結(jié)合的方式來提高除霧、除塵效率。
其中有很多會(huì)采用旋流板除霧+絲網(wǎng)除霧結(jié)合的方式。但是從模擬的結(jié)果看實(shí)際上1+1≠2。我們以內(nèi)向板為基礎(chǔ)來比較一下增加絲網(wǎng)除霧器前后的區(qū)別。
圖4-中心截面速度矢量圖
上圖左邊是沒有絲網(wǎng)除霧器的速度矢量圖，在上文中已經(jīng)分析過了廢氣經(jīng)過旋流板后先向內(nèi)旋轉(zhuǎn)之后在離心力的作用下向外運(yùn)動(dòng)，將液滴/固體顆粒甩向壁面。而增加絲網(wǎng)除霧器后廢氣的流向被改變了。
因?yàn)榻z網(wǎng)除霧器作用相當(dāng)于多孔介質(zhì)，有消旋和均流作用。而旋流板之所以能除塵/除霧靠的就是旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)引起的離心力。一旦旋轉(zhuǎn)被消除了或者減弱了，那么離心力就減小了，除塵/除霧的效果就降低了，此時(shí)除霧除塵的功能更多是依靠絲網(wǎng)除霧器。
誤區(qū)四：旋流板的設(shè)計(jì)參數(shù)
旋流板要達(dá)到一定的除塵/除霧效率是要滿足一定設(shè)計(jì)參數(shù)，其中空塔速度、仰角、盲板尺寸對(duì)除塵/除霧效率影響很大。在噴淋塔中空塔速度相對(duì)較低，而旋流板塔的空塔流速要略高，所以當(dāng)噴淋塔采用旋流板除塵/除霧是相比旋流板塔的除塵/除霧效果是要打折扣的。
另外葉片的仰角也很重要，如下圖所示的這種大仰角的葉片，其只徒有旋流板的外形，除塵/除霧的效率是很低的，因?yàn)闅怏w旋轉(zhuǎn)不夠，不能產(chǎn)生足夠的離心力。
本文從旋流板類型（內(nèi)向板/外向板）、出口形狀、旋流板與絲網(wǎng)除霧組合的角度分析了噴淋塔采用旋流板除霧、除塵存在的誤區(qū)。
實(shí)際上旋流板塔的設(shè)計(jì)有一套的完整的計(jì)算方法的。下之后的文章我們將介紹完整的旋流板塔計(jì)算，并采用CFD模擬來驗(yàn)證多層旋流板塔除塵、除霧的效果。
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