空塔喷淋洗气塔衡算
高炉煤气喷淋塔的传热及热量衡算
高炉煤气喷淋塔的传热及热量衡算王彦军【摘要】热平衡计算是高炉煤气喷淋塔工艺计算的基础,也是其循环水系统的设计依据.主要介绍了喷淋塔的煤气冷却传热过程和热量衡算公式,并结合工程实例介绍了热平衡计算的方法.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】3页(P39-41)【关键词】喷淋塔;煤气冷却;传热;热量衡算【作者】王彦军【作者单位】中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆 400013【正文语种】中文【中图分类】TF54高炉煤气净化采用布袋除尘工艺，比采用湿法除尘能显著提高TRT的发电量，但受高炉操作和TRT运行的影响，净煤气温度波动范围大，危害管网的安全运行，并且煤气中含有的HCl、SO2、SO3、H2S等酸性气体溶解在煤气的冷凝水中还会对管道和设备造成腐蚀。
在减压后的高炉煤气管道上设置具有降温、洗涤作用的喷淋塔，是解决干法除尘煤气温度高、腐蚀性强的有效办法。
喷淋塔是一种空心结构的喷雾洗涤塔，热煤气从塔体下部进入，经降温洗涤后从塔顶流出。
喷淋塔内设有若干喷淋雾化水滴的喷枪，碱性水雾在塔内与煤气逆流接触冷却煤气，煤气中的大部分酸性物质溶解在水中，从塔体底部排出。
喷淋塔上部还设有填料脱水层，用于脱除洗涤后煤气中的过量机械水。
在喷淋塔内，雾化水滴与煤气直接接触，迅速汽化，将煤气的显热转变成水的汽化潜热，能快速降低煤气温度，由于水的热容量很高，不同温度的煤气都能在喷淋塔内有效降低至60℃以下。
当TRT运行时，进入喷淋塔的煤气温度一般为40℃～65℃；当减压阀组运行时，根据炉顶操作状况的不同，进入喷淋塔的煤气温度最高可达200℃以上。
经过洗涤降温后，喷淋塔出口煤气温度一般35℃～55℃，完全满足各新、旧管网的运行要求。
喷淋塔中煤气的冷却分两个阶段进行，第一阶段靠水的蒸发来冷却煤气，第二阶段为煤气与水接触传热冷却。
喷淋塔的有效高度需满足雾化水滴在塔内的停留时间不小于传热所需的时间，才能保证水滴充分蒸发，煤气冷却至饱和状态。
洗涤塔的计算
洗涤塔洗涤塔洗涤塔是一种新型的气体净化处理设备。
它是在可浮动填料层气体净化器的基础上改进而产生的，广泛应用于工业废气净化、除尘等方面的前处理，净化效果很好。
对煤气化工艺来说，煤气洗涤不可避免，无论什么煤气化技术都用到这一单元操作。
由于其工作原理类似似洗涤过程，故名洗涤塔。
洗涤塔与精馏塔类似，由塔体，塔板，再沸器，冷凝器组成。
由于洗涤塔是进行粗分离的设备，所以塔板数量一般较少，通常不会超过十级。
洗涤塔适用于含有少量粉尘的混合气体分离，各组分不会发生反应，且产物应容易液化，粉尘等杂质（也可以称之为高沸物）不易液化或凝固。
当混合气从洗涤塔中部通入洗涤塔，由于塔板间存在产物组分液体，产物组分气体液化的同时蒸发部分，而杂质由于不能被液化或凝固，当通过有液体存在的塔板时将会被产物组分液体固定下来，产生洗涤作用，洗涤塔就是根据这一原理设计和制造的。
洗涤塔由塔体、塔板、再沸器和冷凝器组成。
在使用过程中再沸器一般用蒸汽加热，冷凝器用循环水导热。
在使用前应建立平衡，即通入较纯的产物组分用蒸汽和冷凝水调节其蒸发量和回流量，使其能在塔板上积累一定厚度液体，当混合气体组分通入时就能迅速起到洗涤作用。
在使用过程中要控制好一个液位，两个温度和两个压差等几个要点。
即洗涤塔液位，气体进口温度，塔顶温度，塔间压差（洗涤塔进口压力与塔顶压力之差），冷凝器压差（塔顶与冷凝器出口压力之差）。
一般来说，气体进口温度越高越好，可以防止杂质凝固或液化不能进入洗涤塔，但是也不能太高，以防系统因温度过高而不易控制。
控制温度的同时还需保证气体流速，即进口的压力不能太小，以便粉尘能进入洗涤塔。
混合气体通入洗涤塔后，部分气体会冷凝成液体而留在塔釜，调节再沸器的温度使液体向上蒸发，再调节冷凝器使液体回流至塔板，形成一个平衡。
由于塔板上有一定厚度液体，所以洗涤塔塔间会有一定压差，调节再沸器和冷凝器时应尽量使压差保持恒定才能形成一个平衡。
调节塔顶温度时应防止温度过高而使杂质汽化或升华为气体而不能起洗涤作用，但冷凝温度也不宜过低，防止产物液体在冷凝器积液影响使用。
废气处理中喷淋洗涤塔的计算及设计
废气处理中喷淋洗涤塔的计算及设计废气处理是一种环保的方法，可以避免工业生产过程中产生的有害废气对环境的污染。
而喷淋洗涤塔则是废气处理过程中不可或缺的一部分，其作用是将排放的废气中的污染物与洗涤液通过化学反应吸附、分解，从而净化废气，保护环境。
设计喷淋洗涤塔需要考虑多方面因素，如废气的成分、流量、温度、压力以及洗涤液的流量、质量等。
为了保证实际使用效果，需要经过严密计算及合理设计。
第一步：了解废气成分及其流量废气成分及其流量是计算和设计喷淋洗涤塔的首要因素。
不同的废气成分对喷淋洗涤塔的洗涤液需求不同，而废气流量则直接决定了喷淋洗涤塔的尺寸。
因此，在设计之前需对废气成分及其流量进行分析测定。
第二步：计算喷淋洗涤塔的高度高度是喷淋洗涤塔设计中一个关键因素，决定了塔的总体积和空白塔的部分。
在计算高度时，需要考虑溶解效率、液滴均匀度和冲击面积等因素。
同时还需根据废气的流量、成分及空气速度等来计算出塔的直径。
一般情况下，高度会根据需求进行调整。
第三步：设计喷嘴和液体投入系统在设计喷淋洗涤塔时还需设计投入系统，其中包括喷嘴和投入设备。
选择合适的喷嘴可以保证喷淋液均匀、稳定；而设计合适的液体投入系统可以确保洗涤液投入均匀，并区分好上下部分。
同时还要保证喷淋液的稳定性和速度，从而增加喷淋液的吸附效果。
第四步：优化喷淋洗涤液流量喷淋洗涤塔的设计也涉及洗涤液的流量优化问题，流量过大会浪费喷淋液，而流量过小则会影响其吸附效果。
设计时需要根据实际情况进行优化，达到经济和环保的平衡。
综上所述，喷淋洗涤塔的计算及设计是废气处理过程中重要的一步，需要考虑多方面因素。
在设计的过程中，应始终关注实际需求，并进行合理的优化。
这样才能保证喷淋洗涤塔的效能和可靠性。
同时，我们也要强调环保思想，积极推进绿色环保的工业发展。
空塔塔高计算
下面为一喷洒式空塔冷却洗涤塔的计算：
空塔气速：u=1.2m/s
喷淋密度：L＝17.6m3/(m2.h)
塔的容积传热系数：K＝2716KJ/(m3.h.℃)
（1）已知条件：
塔处理气量：5000/22.4-30.13=193.09×22.4
＝4325Nm3/h （干基）
进塔水量：G＝45T/h
气体进入温度T1＝140℃
气体出口温度T2＝40℃
进塔水温度t1=32℃
出塔水温度t2＝40℃
塔的热负荷Q＝1460817 KJ/h
（2）塔径的计算：
气体在工况下的体积流量：
V＝4325×101.325/107×（273＋140）/273=6196m3/h
D=（4V/π/ u/3600）0.5=(4×6196/3.14/ 1.2/3600）0.5=1.35m
对塔径取整为：D＝1.5m
（3）塔高的计算
喷淋密度：L′＝G/（D2π/4）=45/1.52/0.7854=25.46 m3/(m2.h)因喷淋密度变化的修正K值
K′＝K.L′/L=2176×25.46/17.6＝3148KJ/(m3.h.℃)；
对数平均温度：
△
tm=[(140-40)-(40-32)]/[㏑(140-40)/(40-32)]=36.4℃
塔高计算：
H＝Q总/（ K′. tm.。
A＝1460817 /(3148×36.4×1.52×0.7854）＝7.21m
取8米高
据此，冷却塔直径为Φ1500，算上分布板及塔顶及塔底，塔的总高可取10m。
如果是加填料的冷却洗涤塔的计算又是怎么样的呢？。
喷淋塔的计算
1、流量Q(m3/h)500002、流量Q(m3/s)13.888888893、流速（m/s)18>84、管径（m)0.878410461圆管0.99143145、液气比（L/m3)22~36、用水量（m3/h)487、用水量（m3/s)0.01333333340分钟水量248、水管流速(m/s)260分钟水量489、水管管径（mm)0.09215513610、空塔流速（m/s)20.1~211、塔径（m)2.973540194塔截面积 6.94092390712、停留时间（s)2.52~313、塔高514、除尘效率-0.34985880815、压力损失0.30.1~0.5KPa 16、通风机分压效率0.70.5～0.71直联0.98联轴器0.95三角皮带1.22～5KW 1.3〉5KW 1.3引风机19、风机功率Ne0.008145363a 、沿程压力损失计11、流量Q(m3/h)50000空气密度ρ1.22、流量Q(m3/s)13.88888889管道直径D1.1785113023、流速（m/s)10>8管内风速v104、管径（m) 1.178511302直管段长度L10阻力损失：ΔPl50.91168825沿程压力损失合计b、局部阻力损失计算局部阻力损失系数ζ1查局部系数表局部阻力ΔPm 60系统压力损失计算喷淋塔计算公式通风机17、风机联动方式18、电动机备用系数局部阻力损失合计喷淋塔压力损失：活性炭塔压力损失设备管道压力损失总压力损失：0 19、风机功率Ne0压力损失（Pa)0.3除尘效率（%）〉90粒径大于10微米分割粒径（微米)1除尘效率（%）55。
VOC喷淋填料塔计算
符合 符合d<75mm 符合d>75mm
计算工作压损
参数X= 0.2343876
Y= 2.98E-02
ΔP/Z = 254
Pa/m
查关联图
阻力系数法
P Z u 2 2
ζ= 150 ΔP/Z = 205.60949 Pa/m
查阻力系数 表
填料层高度计算 1）传质单元数 解析法/脱吸因数法 气相进塔摩尔比Y1= 1.20E-05
气膜吸收系数k G = 2.713E-05
kmol/m3.s. kPa
溶解度系数H= 0.7194662 KGα= 0.0006085 KYα= 0.0616587
传质单元高度HOG= 0.969624
kmol/m3.k Pa kmol/m3.s. kPa kmol/m3.s. kPa
m
填料层高度Z= 1.8019373 m
中间坐标参数X= 0.2343876 Y= 0.14
Y/u F 2 = 1.19E-02 液泛速度 u F = 3.431576
空塔速度u= 2.0589456 有效过流截面A= 3.7775538
查关联图
m/s m/s m2
X
L V
V L
0.5
Y
u
2
V
0.2 L
g L
按圆型填料塔计算
塔径D= 2.1931099 m
ln
(1
S
)
Y1 Y2
mX 2 mX 2
S
a at
1
exp
1.45
c
0.75
Re
0.1 L
FrL*0.05We
0.2 L
实际雷诺数Re’L= 512.01187 施密特准数ScL= 575.62775
空塔喷淋洗气塔衡算
二、洗气塔衡算：喷淋式空塔经验数据如下：空塔气速：W=1.35m/s喷淋密度：L=17.6m3/(m2.h)对数平均温度：△t m=16.2℃实际设计参数如下：进塔气量：单炉发气量4500m3/h，V=63000 m3/h进塔水量：新上冷水泵型号为10SH-6，其流量为630 m3/ h 煤气进塔温度：t1=250℃煤气出塔温度；t2=36℃进塔水温：t3=32℃出塔水温：t4=55℃1、洗气塔热负荷Q=G0［Cp.（t1-t2）+W1i1-W2i2］其中：G=282.867kmol/tNh3Cp=27.59KJ/KmolW1、W2为进出洗气塔半水煤气中水蒸汽热焓，约为总热的5%，则：Q=282.867×［25.791×（250-38）+25.791×（250-36）×5%］=1639281.502KJ/tNH32、冷却塔消耗水量：W3′=Q1/1000℃t·4.2=1639281。
502/1000·4.2·19=20.54m3/tNH3W3= W3′×16.8=345.07m3/h则循环水循环量可取630 m3/h3、塔径计算：气体在工况条件下的体积流量；V=63000×（273+250）/2.73×101.325/(101325+0.08×13.6×9.8) =120679.6取空塔气流速度为2.5m/sD=√V/［π/4×W·3600］=√V/［0.785·2.5·3600］=4.133m所以塔径取4.5m合适。
4、塔高计算；喷淋密度L、=164.34/3.22·0.785=20.444m3/m2·h则喷淋密度变化修正K值K、=K·L、/L=2716×20.444/17.6=3154.88KJ/m3·h·℃取出塔水温t4o 55℃,对数平均T：△t m=［（250-55）-（38-32）］/ln［（250-55）-（38-32）］=54.31℃则塔高：h=Q×17/K、·△t m·A=1639281.502×8/3154.88·54.31·0.285·3.22=20.23m取出塔水温t4为50℃则△t m=［（250-55）-（38-32）］/ln［（250-55）-（38-32）］=37.92℃则塔高：h=Q×8K·△t m·A=1639281.502×17/3154.88·37.92·0.285·3.22=.m故取φ4.5高25m的洗气塔符合要求。
5万风量喷淋塔设计计算
5万风量喷淋塔设计计算摘要：1.喷淋塔的概述2.喷淋塔的设计参数3.喷淋塔的风量计算4.喷淋塔的应用范围5.结论正文：一、喷淋塔的概述喷淋塔是一种工业除尘或废气处理设备，具有结构简单、造价低廉、气体压降小，且不会堵塞等特点。
它主要用于处理各种有害气体，如H2S、SOX、NOX、HCI、NH3、CI2 等恶臭气体。
喷淋塔的工作原理可分为顺流、逆流和错流三种形式，其中最常用的是逆流喷淋。
二、喷淋塔的设计参数喷淋塔的设计参数主要包括流速、填料层厚度、循环水量和喷嘴选择等。
在设计过程中，需要考虑气体的特性、处理效果、设备成本和运行维护等因素。
1.流速：喷淋塔的流速一般设计为1-6m/s，但当有喷有填料的介质时，可根据废气的具体情况合理选择过滤风速。
2.填料层厚度：错流模拟式填料洗涤除尘器中，通过两层筛网所夹持的填料层厚度一般小于100mm。
3.循环水量：循环水量直接影响喷淋塔的处理效果，一般根据废气的浓度和处理效果要求来确定。
4.喷嘴选择：喷嘴的选型需要考虑喷淋塔的处理效果、喷嘴的耐腐蚀性和使用寿命等因素。
三、喷淋塔的风量计算喷淋塔的风量计算主要包括两个方面：一是循环风的风量，二是补充风的风量。
循环风的风量主要根据喷淋塔的直径、高度和填料层厚度等因素来确定。
补充风的风量主要根据喷淋塔的处理效果要求和循环风的风量来确定。
四、喷淋塔的应用范围喷淋塔广泛应用于化工、冶金、电力、轻工、纺织、医药等行业的废气处理，具有较高的净化效率和广泛的应用前景。
五、结论综上所述，喷淋塔是一种高效、经济的废气处理设备，其设计参数和风量计算需要综合考虑气体特性、处理效果、设备成本和运行维护等因素。
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二、洗气塔衡算：
喷淋式空塔经验数据如下：
空塔气速： W=1.35m/s
喷淋密度： L=17.6m3/(m2.h)
对数平均温度：△t m=16.2℃
实际设计参数如下：
进塔气量：单炉发气量4500m3/h，V=63000 m3/h
进塔水量：新上冷水泵型号为10SH-6，其流量为630 m3/ h 煤气进塔温度：t1=250℃
煤气出塔温度；t2=36℃
进塔水温：t3=32℃
出塔水温：t4=55℃
1、洗气塔热负荷
Q=G0［Cp.（t1-t2）+W1i1-W2i2］
其中：G=282.867kmol/tNh3
Cp=27.59KJ/Kmol
W1、W2为进出洗气塔半水煤气中水蒸汽热焓，约为总热的5%，则：
Q=282.867×［25.791×（250-38）+25.791×（250-36）×5%］ =1639281.502KJ/tNH3
2、冷却塔消耗水量：
W3′=Q1/1000℃t〃4.2
=1639281。
502/1000〃4.2〃19
=20.54m3/tNH3
W3= W3′×16.8
=345.07m3/h
则循环水循环量可取630 m3/h
3、塔径计算：
气体在工况条件下的体积流量；
V=63000×（273+250）/2.73×101.325/(101325+0.08×13.6×9.8) =120679.6
取空塔气流速度为2.5m/s
D=√V/［π/4×W〃3600］
=√V/［0.785〃2.5〃3600］
=4.133m
所以塔径取4.5m合适。
4、塔高计算；
喷淋密度L、=164.34/3.22〃0.785=20.444m3/m2〃h
则喷淋密度变化修正K值
K、=K〃L、/L=2716×20.444/17.6
=3154.88KJ/m3〃h〃℃
取出塔水温t4o 55℃,对数平均T：
△t m=［（250-55）-（38-32）］/ln［（250-55）-（38-32）］
=54.31℃
则塔高：
h=Q×17/K、〃△t m〃A
=1639281.502×8/3154.88〃54.31〃0.285〃3.22
=20.23m
取出塔水温t4为50℃
则△t m=［（250-55）-（38-32）］/ln［（250-55）-（38-32）］ =37.92℃
则塔高：
h=Q×8K〃△t m〃A
=1639281.502×17/3154.88〃37.92〃0.285〃3.22
=.m
故取φ4.5高25m的洗气塔符合要求。