第32卷第3期
化学反应工程与工艺
Vol 32. No 3
2016年6月
Chemical Reaction Engineering and Technology
June 2016
文章编号:1001-7631(2016)030237~07
种撞击式烟气
净化器气液传质特性的冷模硏究
胡娟,刘梦溪,黄亚航
中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249
摘要:本研究提出了一种撞击式烟气净化器。为了研究净化器喷淋撞击区的气液传质特性,实验采用溶氧法、
电导探针法分别考察了不同操作条件下喷淋-撞击区的体积传质系数、液含率。根据操作气液量和实验现象建
立了喷淋-撞击区的负荷性能图,将操作区域划分为清液区、湍动-弹溅区、不稳定区。实验结果表明:操作
区域位于湍动弹溅区时,表观液速越大,液含率越高。当操作区域由清液区进入到湍动弹溅区时,体积传
质系数急剧増大,对压降、传质系数和操作稳定性等进行权衡可得,湍动-弹溅区为适宜的操作区域。撞击式
净化器与无内构件喷淋塔相比,撞击式净化器可以显著提高传质效果。
关键词:烟气净化器喷淋撞击区液含率传质系数
中图分类号:T02732;TQ051.73
文献标识码;A
炼油、化工、电力等工业生产过程中往往会产生大量烟气,烟气中含有的SO2、NO2、CO2等有害
物质会引起酸雨、雾霾、温室效应、臭氧层破坏等环境问题。目前己实现工业应用的烟气脱硫装置中,
大多数采用湿法脱硫技术,而喷淋塔被越来越多地用作烟气脱硫塔。为了提高喷淋塔的传质效率,
多种优化地喷淋塔结构被提出6?,其中筛板式喷淋塔可以显著提高脱硫效果。美国巴威公司提出了筛
板式喷淋塔的概念,筛板位于烟气入口和第一层喷淋层之间,烟气和浆液在筛板上表面发生强烈掺混,
形成泡沫层。 Strock等设计了一套小型的筛板式喷淋塔装置,并研究塔内液相分布及影响液相悬浮特
性的因素,结果表明液相分数由喷嘴向筛板递増,筛板表面是气液接触最好的部位。叶春珍等讨论了
孔板上气液流动工况及工况间的转变,结果表明同一孔板随着液体流量的增大,板压降升高,同时维持
稳定泡沫工况的空塔速度范围缩小。陈湘文等建立筛板式喷淋塔实验台,讨论了筛板上气液流动
情况和筛板设计参数对脱硫效率的影响,结果表明当筛板上有相对较厚的均匀鼓泡区时,脱硫效果较
好。分析以上研究发现,筛板上气液流动情况与脱硫效果密切相关,气液接触良好、均匀且稳定的泡
沫层是高效传质的保障,现已有的筛板式喷淋塔的筛板结构为带分隔围堰的水平搁置的多孔板,对负
荷变化的适应能力低。本工作提出的撞击式烟气净化器采用喷头加有一定锥角的筛板组合的形式,在
喷头和筛板间形成高效传质区一一喷淋-撞击区,通过对其气液两相流动现象的观察、局部液含率的
测量、体积传质系数的计算的基础上,证明该撞击式烟气净化器具有良好的气液传质效果。
1实验及测量方法
1.1实验装置
实验中采用的撞击式烟气净化器规格为必300mx2540mm,采用空气作为气相,富氧水作为液
收稿日期:2015-11-16;修订日期:2016-02-15
作者简介:胡娟(1990-),女,硕土士研究生:刘梦溪(1973-),男,副研究员,通讯联系人。E-mail:mengxiliu(@sina.com
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB215000)
万方数据
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化学反应工程与工艺
2016年6月
相。空气进入净化器自下而上穿过筛板,由封头顶部排出。富氧水经泵进入净化器由喷头喷出,与向
上流动的空气逆相接触,将水中溶解的氧气解吸到空气中,然后由净化器底部排入水箱。氧气从钢瓶
经减压阀进入水箱,水箱内的水经过氧气充分的气提后变为富氧水。为使水箱内氧气浓度分布均匀,
水箱的设计采用环流反应器的形式,水箱内布置有气体分布器和两层筛板,氧气流量通过气体转子流
量计控制。实验装置如图1所示。
oxygen-enriched water
the measuring points
of oxygen solubility
4
02
11
图1实验装置流程
Fig. I Schematic diagram of experimental apparatus
I-roots blower; 2 -buffer tank; 3-gas distributor; 4-oxygen cylinder; 5-holder 6-perforated
conic plate; 7-sprayer 8-scrubber -rotameter; 10-centrifugal pump; Il-water tank
12-gas distributor; 13-downcomer, 14, 16-perforated conic plate; 15-apron board
1.2实验方法
为提高测量的精确度,本实验采用氧气气提-空气解吸法测量体积传质系数。实验温度下自来水
中的饱和溶氧度约为9mgL,氧气气提后自来水中的溶氧度可达到25mg/L,通过测量富氧水的溶氧
度变化计算喷淋-撞击区的液相体积传质系数,并测量喷淋-撞击区局部液含率。
溶氧度采用德国WTW公司生产的Oxi3310型便携式溶氧仪测量。测点布置在进液管①处(见图
1)和净化器第一层筛板的裙板与简壁的间隙②处(见图1),体积传质系数通过式(1)计算2。
其中,C为液相进入净化器前的溶氧值;Com为液相流过喷淋撞击区后的溶氧值;C为实验温
度下清水中的饱和溶氧值:Q1为进出净化器的液量:为传质区体积,即喷淋-撞击区的体积,喷淋
撞击区体积为喷头所在截面与第一层筛板上筛板之间的空间的体积和。
气含率采用中科院开发的BVw2多通道电导探针测量,电导探针的标定方法和结果见文献]。
根据相邻两支电导探针的局部电导率值可计算出局部气含率。若采样时间为,探针在第i个气泡中
的时间为△t,则某一点的局部气含率的简单估算式
∑
在喷淋-撞击区,距离液体喷头下方H处设置测量点。喷头到筛板尖的距离是固定的,为100mm。
方方数据