[科普中国]-气体洗涤

气体洗涤机理

工业中最常用的气体洗涤吸收方法：气体为连续相，洗涤液为分散相，进行气体的洗涤。在均匀气流中喷淋液体洗气，主要运用喷嘴的液体分散功能和气液速度不同而达到接触混合。文丘里管洗气，主要运用喉口前的增压、喉管中的剧烈湍流和喉管后的喷射湍流而达到气液的混合接触和传质传热。撞击流洗气，主要运用液体的撞击、捕捉、湍流等多种左右，来完成气液的混合接触，从而完成气体到液体的传质传热 。

锅炉烟气净化过程首先是将气固非均一体系，变成气、液、固体系，如喷淋洗涤过程、文丘里过程，尽可能地将气、液、固三态物质混合。锅炉烟气喷淋洗涤的主要原理是惯性碰撞与截获，喷人气流的液滴其捕集尘粒主要靠喷人时对尘粒的主动碰撞，而不是停留在气流中，等待气流中的尘粒在气流绕它时才发生惯性碰撞；液滴与尘粒间还有因紊流、扩散、静电力等相互作用而产生的碰撞。在体系的容量确定后，烟气的体积在一定范围内确定，烟气通过净化设备的时间就确定了，所以在结构设计时就要考虑如何能够在尽量短的时问内使气液、气固非均一相体系尽快地形成 。

若气流中SO2或其他有害气体如NOx、HCl、H2S、NH3等均为气态物质，将气态物质从气态体系中分离出去，与固液物质的净化原理不同，采用的方法也不同，需要缓慢的气流流速，以利于与洗涤液有充分的接触时间。被吸收的气体成分与洗涤液发生化学反应，系统中的温度、压力、洗涤液与烟气的液气比、烟气流速以及在设备中滞留时间均影响着混合吸收效率。为了加速化学反应，气流的运动要处于湍流状态，因为湍流的扩散作用比起层流来要大，能更有效地传递质量和能量，而且耗散功能速度也要比层流快得多。

文丘里洗涤吸收气体的主要过程：含尘气体由进气管进入收缩管后流速逐渐增大，在喉管气体流速达到最大值，在收缩管和喉管中气液两相之问的相对流速达到最大值。从喷嘴喷射出来的水滴，在高速气流冲击下雾化，并剧烈的达到湍流状态，在喉管处气体和洗涤液充分接触混合。在扩散管中，气流速度减小压力回升，以尘粒或液滴为凝结核的凝聚作用形成，凝聚成粒径较大的含尘水滴，更易于被捕集，从而达到除尘和洗涤气体的目的 。

综上所述，在设备设计中要充分利用喷淋拦截、碰撞、湍流混合、气液涡流混合、文丘里效应等完成洗涤液与气体的充分接触混合，又要保证混合接触时间，减小设备体积，降低设备阻力。结构设计、参数确定重点要从理论上研究清楚气、液、固三态物质混合相对运动和相对作用必须遵循的流体力学规律，充分运用这些规律，并参考已有成功设计经验，完善设计，使设备达到预期的效果。2

气体洗涤设备常用设备分析气体洗涤设备在工业上应用广泛，它可以对气体中的物料进行回收，可以工业废气进行洗涤而达到无害无污染排放，特别是常用于锅炉烟气的除尘脱硫。洗涤气体的方法有：气体为连续相和液体为连续相两种，气体为连续相进行气体混合洗涤常用，例如：在管道中或气室内对气体进行喷淋洗涤、利文丘里管使气液剧烈湍流混合。

目前，国内外采用的对工业废气的洗涤设备主要有：液体喷淋吸收设备、文丘里管洗涤设备、水膜除尘洗气设备、撞击流吸收设备等。填料塔吸收效率高，但结构复杂，阻力大，投资运行成本高；文丘里管洗涤设备，受气流流量波动影响较大，湍流阻力大，轴向尺寸大；喷淋塔，体积大，吸收效率受喷淋效果和气体流速影响大，投资成本高，占地面积大；撞击流设备，结构复杂，运行成本高，压力要求高。文丘里洗涤设备是使用比较广泛的，且效费比较高的气体洗涤设备之一，在现有的技术路线下，减少投资和运行成本已经没有技术改进的空间。

装置结构及功能高效低阻力气体洗涤吸收装置主要有：多个混合洗涤板系统、矩形气体管道、喷淋系统等共同构成。喷淋雾化系统设置在矩形气体管道上部，下方一定距离设置多个等间距布置的混合洗涤板系统，一个混合洗涤板系统有一个气流分布板、一个气流导向板、一个涡旋板和一个气流引向板，按一定的顺序连接而构成。

混合洗涤板系统是完成低阻力气液或气液固高效混合，完成传质传热的核心部件。混合洗涤板系统是经过试验和工程实际验证的非常独特的创造性结构，在有效喷淋系统之后，利用特殊的流道，顺势而为，使气液多次混合、碰撞，完成高效传质传热，做到了气体吸收处理中的低阻力和高效率。

在一个截面矩形的气体管道内可布置多个混合洗涤板系统，等高度等间距布置，两个混合洗涤板系统之间的水平间距根据气体流量、管道截面尺寸、涡流板的形状大小来确定。矩形管道被有特定间距的多个混合洗涤板系统分隔成多个气流通道，气流通道上方一定距离设置喷咀喷淋系统，喷淋雾化吸收液，当气液混合流体通过两个板系统之间的气流通道时，因气流通道的特殊结构而实现流体动静压之间的连续转换，依次经过增压减速、涡旋、撞击、减压增速等过程。在转向板和涡旋板的作用下，使部分气流产生涡旋，部分气流与涡旋气体产生撞击，从而增加了气液混合时间，强化了气液或气液固接触混合效果。

高效低阻力气体洗涤吸收装置综合利用了文丘里湍流混合原理、涡旋流和撞击流混合原理，低阻力的情况下做到了气液多次充分混合，增加了气液接触时间，增大了气液接触面积，使气液混合充分，洗涤吸收效果好，且适用于气体流量波动和含粉尘气流的工况。与常用气体洗涤设备相比，本装置吸收效率高，结构简单，造价低，阻力小，适用于气量大幅波动，制造安装方便，使用范围广。

设备的性能指标(1)设备能用于锅炉烟气除尘脱硫，能用于除去废气中的NOx、HCl、H2S、NH3等用害物质。本装置用于除尘脱硫净化效率高，喷淋洗涤液pH值在6～8时，除尘效率大于98% ，脱硫效率大于到80%，净化后气体中烟尘和二氧化硫的浓度都远低于标准值。

(2)设备适用负荷范围大，在烟气量和排烟浓度增大时均能保持较高的净化效率，并能达到性能指标。

(3)设备体积小，结构简单，运行操作简便，占地面积小。

(4)设备阻力小，正常工况下，净化器阻力小于700 Pa。2

气体洗涤塔气体洗涤塔(或称洗涤塔)，在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用。