洗涤塔的结构优化与实验分析

发布时间：2020-05-11 19:43

【摘要】：洗涤塔广泛应用于化工和环保行业,废气洗涤塔是环保处理装备中极其重要的组成部分,几乎所有环保装备都需要洗涤塔。废气洗涤塔的作用是将气体中的杂质用溶剂反应而除掉,从而达到“清洁”废气的目的。如何治理在生产制造加工环节中所排放的污染气体是各个国家和地区都会面对的难题。废气的产生涉及化工生产各个环节,如果不正视废气直排的后果,将对大气造成不可挽回的污染,人体吸入这些未经处理的废气也会有很大的健康问题。针对现有洗涤塔的水气分离效率低的缺点,为优化洗涤塔的结构,提高洗涤塔水气分离效率,降低同等条件下能源消耗量,本文设计了一种新型结构的洗涤塔。本文所设计的新型洗涤塔不仅利用水的重力势能,而且结合水的动能进行水气分离,在充分兼顾两者的基础上,对洗涤塔的结构进行了优化,以解决现有洗涤塔存在的体积大、水气分离效率低的问题。本文建立立式和卧式洗涤塔模型,通过对模型的条件设定对其进行单纯的流道分析。同时探究新型洗涤塔相关特性,将流体分析与结构分析相结合,探究导流板与气流夹角的关系,通过设置具有工程意义的30°和60°夹角作为对比,并在验证导流板网格无关性的基础上,发现45°夹角下,导流板与废气流成直对方式所能承担导流的作用最为理想。另采用Fluent中DPM模型对新型洗涤塔进行喷淋过程数值模拟分析,发现本文设计的洗涤塔对喷淋过程作用下未进入下一环节前的含湿废气处理效果良好,除湿率达60%以上。此外,对新型洗涤塔填料层做渗流实验模拟,设置四组多孔介质区域Porous模拟真实填料层,分析发现简化的物理模型反映所设计洗涤塔流道结构比较合理。同时本文通过搭建实验测试平台,结合实验数据与有限元仿真结果,证明新型洗涤塔结构设计与仿真结果相吻合,符合设计特点。
【图文】：

环保项目,洗涤塔

泥处理场和餐厨垃圾处理场焚化炉及工业炉等排放电镀工厂(电镀、酸洗、浸镀作业) 喷漆房、印刷电路板工厂印刷机械加工厂油雾废气处理恶臭气体含硫的化合物:HS、SO2、硫醇、硫醚类卤素及衍生物:如卤代烃等氧素有机物:如醇、酚、醛、酮、酸、酯等卤化物气体部分高污染行业排放废气中的无机卤代物重金属废气汞、铅、砷、镉、铬及其化合物化工生产各个环节均产生上述废气，其特点在于废气种类多、防治难度大、处理措施单一、废气产生环节不固定。在整个环保处理净化过程中，洗涤塔是整个废气处理过程中最为必要的设备，它的存在可以降低环保核心设备的处理压力，对提高废气净化效率有极大的促进作用，如图 1.1 洗涤塔应用于环保项目。随着近年来国内环境保护政策的不断推出落实，在对废气治理方面尤其是工业生产方面更是日趋紧迫，在对洗涤塔的结构优化方面随着环保工程项目的推进也在不断发展中。

洗涤塔

洗涤塔是一种气体净化处理设备。它在早期煤化工产业中应用于除尘和降阶段，现阶段为满足污染气体的初阶段治理，从而大量的应用于企业污染废气有机废气处理过程中，作为废气的综合处理前期阶段效果较好[4]。洗涤塔最早的式非常简单，即在洗涤塔通过相关设备将水进行有效喷淋，喷淋目的在于使喷的水经过一定的方向，进而在塔体内形成一定的喷淋面，，与废气或其他形式的相气体相结合，并在单纯重力的引导下使废气经过初级治理，这种形式效率非低。因此，常在塔里增加填料层或者其他板层结构，增大液体与废气的接触比面面积，提高传质的效率，提高气液两相在经过上述填料层时接触的均匀程度[5洗涤塔常见的结构形式多样，为提高洗涤塔对于废气“洗涤”效率进行结构组合例如将喷淋塔内设置不同形式的填料层和填料结构，提升气液两相混合度，扩喷淋设备的喷淋雾化面，从而最终提高洗涤塔对废气的治理效率。洗涤塔按性分为酸性洗涤塔、碱性洗涤塔[6,7]；按形状也可分为立式洗涤塔、卧式洗涤塔；图 1.2 和图 1.3 所示为立式洗涤塔、卧式洗涤塔。按材质又可分为 PP 洗涤塔、璃钢洗涤塔等[8,9]。洗涤塔可作为单独单元处理废气，也可以搭配相适应的单元为废气处理的前端。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

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