噴淋廢氣凈化設備是實現吸收操作的設備。按氣液相接觸形態分為三類。第1類是氣體以氣泡形態分散在液相中的板式設備、鼓泡吸收設備、攪拌鼓泡吸收設備;第2類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧設備;第3類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收設備和降膜吸收設備。
設備內氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作,吸收劑以設備頂加入自上而下流動,與從下向上的流動的氣體接觸,吸收了吸收質的液體從設備底排出,凈化后的氣體從設備頂排出。
噴淋廢氣凈化設備應具備以下基本要求:
◇設備內氣體與液體應有足夠的接觸面積和接觸時間。
◇氣液兩相應具有強烈擾動,減少傳質阻力,提高吸收效率。
◇操作范圍寬,運行穩定。
◇設備阻力小,能耗低。
◇具有足夠的機械強度和蝕能力。
◇結構簡單、便于制造和檢修。
噴淋廢氣凈化設備種類:
1.填料設備
它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成,設備外殼多采用金屬材料,也可用塑料制造。
填料是填料設備的核心,它提供了設備內氣液兩相的接觸面,填料與設備的結構決定了設備的性能。填料要具備較大的比表面,有較高的空隙率、良好的潤濕性、蝕、的機械強度、密度小、廉等。常用的填料有拉西環、鮑爾環、弧鞍形和矩鞍形填料,20世紀80年代后的新型填料如QH—1型扁環填料、八四內弧環、刺猬形填料、金屬板狀填料、規整板波紋填料、格柵填料等,為優良的填料設備設計提供了基礎。
填料設備適用于和瞬間反應的吸收過程,多用于氣體的凈化。該設備結構簡單,易于用蝕材料制作,氣液接觸面積大,接觸時間長,氣量變化時設備的適應性強,設備阻力小,壓力損失為300—700Pa,與板式設備相比處理風量小,空設備氣速通常為0.5—1.2m/s,氣速過大會形成液泛,噴淋密度6—8m3/(m2,h)以填料潤濕,液氣比控制在2—10L/m3。填料設備不宜處理含塵量較大的煙氣,設計時應克服設備內氣液分布不均的問題。
2.湍球設備
它是填料設備的一種形式,運行時設備內填料處于運動狀態,以吸收過程。在設備內柵板間放置數量的輕質小球填料(直徑29—38mm),吸收劑自設備頂噴下,濕潤小球表面,氣體從設備底進入,小球被吹起湍動旋轉,由于氣、液、固三相充分接觸,小球表面液膜不斷新,增加了吸收推動力。提高了吸收效率。
該設備制造、安裝、維修較方便,可以用大小、質量不同的小球改變操作范圍。該設備處理風量較大,空設備氣速1.5—6.0m/s,噴淋密度20—110m3/(m2?h),壓力損失1 500—3 800Pa,而且還可處理含塵氣體。其缺點是塑料小球不能承受高溫,小球易裂(一般0.5—1年),需經常換,成本高。
3.板式設備
板式設備是在設備內裝有一層層的設備板,液體從設備頂進入。氣體從設備底進入,氣液的傳質、傳熱過程是在各個設備板上進行。板式設備種類很多。大致可分為二類:一類是降液管式,如泡罩設備、篩孔板設備、浮閥設備、S形單向流板設備、舌形板設備、浮動噴射設備等;另一類是穿流式板設備,如穿流柵孔板設備(淋降板設備)、波紋穿流板設備、菱形斜孔板設備、短管穿流板設備等。
(1)篩孔板設備
篩孔直徑一般取5~10mm,篩孔總面積占篩板面積的10%~18%。為使篩板上液層厚度保持均勻,篩板上設有溢流堰,液層厚度一般為40mn左右,篩板空設備風速約為1.0~3.5m/s,篩板小孔氣速6~13m/s,每層篩板阻力300~600Pa。篩孔板設備主要優點是構造簡單,處理風量大,并能處理含塵氣體。不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩,設備的安裝要求嚴格,設備板應保持水平;操作彈性較小。
(2)斜孔板設備
斜孔板設備是篩孔板設備的另一形式。斜孔寬10~20m,長10~15mm,高6mm。空設備氣流速度一般取1~3.5m/s,篩孔氣流速度取10~15m/s。氣體從斜孔水平噴出,相鄰兩孔的孔口方向相反,交錯排列,液體經溢流堰供至設備板(堰高30mm),與氣流方向垂直流動,造成氣液的高度湍流,使氣液表面不斷新,氣液充分接觸,傳質效果較好,凈化,同時可以處理含塵氣體,不易堵塞,每層篩板阻力約為400~600Pa。該設備結構比篩孔板設備復雜,制造較困難,安裝要求嚴格,容易發生偏流。
(3)文氏管吸收器
文氏管吸收器通常由文氏管、噴霧器和旋風分離器組成,操作時將液體霧化噴射到文氏喉管的氣流中,氣流速度為60~100m/s,處理100m3/min的廢氣需液體霧化噴人量為40L/min。文氏管吸收器結構簡單、設備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質較容易,特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。但因氣液并流,氣液接觸時間短,不適合難溶或反應速度慢的氣液吸收,而且壓力損失大(800~9000h),能耗高。