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旋流板塔说明旋流板除尘脱硫设备设计说明书一、旋流板塔旋流板塔1974年首次用于碳铵干燥尾气回收以来，已广泛用于中小氮肥厂的半水煤气脱硫(H2S)塔，饱和热水塔，除尘、冷却、冷凝塔等，也用于环保行业脱除烟气和废气中的飞灰、NO x、SO2、H2S及铅汞蒸汽等，取得了很大的经济效益和社会效益，获得1978年全国科学大会奖和1984年国家发明奖。
至90年代，在国家自然科学基金和省自然科学基金的资助下，对旋流塔板上的气液运动，传质效率进行了深入的研究，又获得了化工部1983年科技进步二等奖，国家教委1996年科技进步三等奖。
自80年代后期开始，旋流板塔开始用于烟气的脱硫除尘研究，在实验室和小型锅炉的工业化实验中，重点在除尘，脱硫，除雾和脱硫剂及工程性问题进行了研究。
旋流板塔脱硫技术作为一种实用可靠的脱硫除尘技术，具有投资和运行费用低，占地面积小，管理和维护方便等特点，现已推广用于火电，热电，冶金等行业的烟气脱硫除尘和其他工业废气治理。
我公司选用运用湿法一体化脱硫除尘的旋流板麻石除尘器，依据多年生产经验进行的多次技术改进，不断改善其脱硫除尘效率，解决多个湿式脱硫除尘常见技术难题，在高效性、经济性、实用性等方面有显著突破，我厂生产的旋流板除尘器脱硫效率可达90%以上，除尘效率在98%以上，其中高配置不锈钢旋流板麻石除尘器除尘效率可达99.5%以上，在大型锅炉及煤窑等工业废气的处理上、在0.1µm到300µm粒径范围内能有效除尘，效率接近电除尘、布袋除尘等传统高效除尘器。
在设计上突出旋流塔板脱硫除尘技术高效、低阻的传质特性，结合最成熟的湿法脱硫工艺，大大提高脱硫效率，已成功应用于120t/h燃煤大中型锅炉脱硫除尘项目。
二、主要工作原理及技术特点旋流板塔通常为圆柱塔体，塔内装有旋流塔板。
工作时，烟气由塔底向上流动，由于切向进塔，尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升，使在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴，使气液间有很大的接触面积;液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气夜间的接触，最后甩到塔壁上沿壁下流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。
旋流板喷淋塔设计方案1. 概述喷淋塔是一种常用的空气净化设备，其通过喷雾水或化学液体将污染气体和颗粒物沉降到液体中，从而起到净化空气的作用。
旋流板喷淋塔（Venturi Scrubber Tower）是一种以旋流板为紧要结构的喷淋塔。
本文旨在探讨旋流板喷淋塔的设计方案，包括旋流板的选择和设计、气体和液体喷淋系统、洗涤液回收系统、排放口处理等方面。
2. 旋流板的选择和设计旋流板作为旋流板喷淋塔的核心，负责分散气体和喷淋液，并使它们充分接触混合。
因此，旋流板的选择和设计是决议旋流板喷淋塔效能的关键。
2.1 旋流板的种类依据旋流板的形状和结构，可以将旋流板分为以下几种：•锥形旋流板：以锥形结构为主，适用于高气速和大气量的情况，且易于清洗。
•圆盘型旋流板：以圆盘结构为主，具有高效分别的优点，但简单堵塞。
•直角旋流板：将气体流方向转90度后通过旋转板和腔体进行混合，分别效果较好。
综合考虑，选择较为常用的锥形旋流板。
2.2 旋流板的设计旋流板的设计需要考虑到气体通量、液体喷淋速度、液体回收等多个因素。
一般来说，气体通量越大，旋流板直径和倾角应越大；液体喷淋速度越快，喷淋孔口越小。
实在的设计流程如下：1.计算所需处理气体的气体通量和粉尘浓度。
2.确定旋流板的直径和倾角。
3.设计旋流板的喷淋口和大小。
4.确定喷淋液体的流量和压力。
5.设计喷淋系统。
3. 气体和液体喷淋系统喷淋系统是旋流板喷淋塔的另一个紧要构成部分，其负责将喷淋液体均匀地喷洒在旋流板上，形成雾霭状，从而与流经旋流板的气体充分接触混合。
3.1 气体喷淋系统气体喷淋系统需要在旋流板的下部设置一个喷嘴，通过压缩空气将液体喷洒到旋流板上，产生雾霭。
气体喷淋系统需要考虑气体通量和压力的因素，以确保喷雾量和分散均匀性。
3.2 液体喷淋系统液体喷淋系统需要考虑液体种类、流量和压力等因素。
一般来说，液体使用水，但对于一些需要特别处理的气体，也需要选用特别液体。
液体喷淋系统需要在旋流板的上部设置喷嘴，确保喷雾均匀和分散。
旋流板塔除尘脱硫一体化装置，简称旋流板除尘器，是一种喷射型塔板洗涤器，关键部件为旋流塔板。
塔板叶片如固定的风车叶片，气流通过叶片时产生旋转和离心运动，吸收液通过中间盲板均匀分配到个叶片，形成薄液层，与旋转向上的气流形成旋转和离心的效果，喷成细小液滴，甩向塔壁后。
液滴受重力作用集流到集液槽，并通过降液管流到下一塔板的盲板区。
具有一定风压、风速的待处理气流从塔的底部进，上部出。
吸收液从塔的上部进，下部出。
气流与吸收液在塔内作相对运动，并在旋流塔板的结构部位形成很大表面积的水膜，从而大大提高了吸收作用。
每一层的吸收液经旋流离心作用掉入边缘的收集槽，再经导流管进入下一层塔板，进行下一层的吸收作用。
主要机制是尘粒与液滴的惯性碰撞，离心分离和液膜粘附等。
这种塔板由于开孔率较大，允许高速气流通过，因此负荷较高，处理能力较大，压降较低，操作弹性较大。
其气液接触时间较短，适合于气相扩散控制的过程，如气液直接接触传热、快速反应吸收等。
因此脱硫过程中所用的脱硫剂应该是快速反应吸收型的，不适合用碳酸钙等反应速度较慢的脱硫剂。
在烟道入口处设计初级喷淋装置，当烟气经进口烟道，与布置在进口烟道段的喷淋形成的水雾进行传质换热，得到初步降温和去除部分二氧化硫，切向进入吸收塔。
烟气在吸收塔内通过旋流气动装置的加速和旋流，烟尘与经过雾化的吸收液发生碰撞、附着、凝聚、离心分离等综合性的作用，被甩到塔壁，随塔壁水膜流向塔底。
旋流板喷淋塔除尘效率可以达到98.5%以上。
通过旋流气动装置的设置，使烟气在同样高度的筒体内旋转次数增加、通过的路径增长，气相紊动剧烈，烟气与吸收液在时间和空间上得到充分的碰撞、接触、溶解、吸收。
旋流板湿式除尘器工作原理除尘器为圆柱形本体，内装有旋流板。
本除尘器共有4种除尘原理。
一、自激除尘。
当烟气进入除尘器口腔后，冲击水的表面，从而使一些水被分散开，随着水被分散开的过程，开始用水收集粉尘。
二、离心沉降除尘。
经过机构扩散，气体流速减小，为凝结核凝聚成粒径较大的含尘水滴。
分析旋流板式脱硫塔内部结构设计说明
旋流板式脱硫塔是根据旋风除尘器和水膜除尘器各自除尘特点，进行有机结合后形成的集消烟、脱硫、除尘、尘水分离为一体的消烟除尘专用工艺设备。
根据烟尘性质可选钢制、不锈钢或全塑型，整体属耐腐蚀设备。
喷淋系统采用两级(多级)雾化喷淋，使气液充分接触，净化效率均在95%以上。
旋流板式脱硫塔工作原理
烟气经预脱硫并增湿后再沿塔下部切线方向进入旋流板塔，由于塔板叶片的导向作用而旋转上升，并在塔板上将雾化喷淋层落下的浆液重新喷成几十微米的细雾滴，使气液间接触面积急剧增大(比水膜除尘器的气液接触面积增大几百至上千倍)。
液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后甩到塔壁上，沿壁下流。
由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收(脱硫)的效果好。
旋流板塔由于特殊的内部结构设计，决定了它是一种高效通用型传质设备，具有通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率高等优点。
旋流板式脱硫塔特点
1、设备包括静电除烟装置、烟气降温系统和智能控制系统等部分组成。
2、黑烟净化效率可达98%以上，经设备处理后烟尘林格曼黑度接近0级，可直接低空排放。
3、无需添加药剂，无二次污染，运行成本低。
4、设备阻力小，在净化发电机尾气的同时不会损耗发电机输出功率。
5、设备体积小，安装方便，可在机房内安装。
6、设备带自动清灰装置，无需人工维护。
旋流板式脱硫塔应用
1、锅炉脱硫、压铸机、熔炉、冲天炉等烟尘净化;
2、生产性粉尘、有机异味、酸雾吸收净化等有害气体的洗涤净化效率要求较高的场合。
旋流板塔的工作原理
旋流板塔是一种用于气体液滴和固态颗粒物的分离装置。
它利用旋流板（也称为旋流片、旋流元件）和塔体结构进行操作。
以下是旋流板塔的工作原理：
1. 进料：污染的气体流进旋流板塔的进风口。
2. 旋流板：空气流经旋流板时，会受到旋流板的结构作用，使空气产生旋转运动。
这会导致液滴和固态颗粒物靠离心力被甩离出气流，并沉积在旋流板表面。
3. 液滴和固态颗粒物收集：被甩离出气流的液滴和固态颗粒物沉积在旋流板上，并沿着旋流板的表面流动，最终到达旋流板底部的液滴和固态颗粒物集收器中。
4. 净化的气体流出：经过旋流板的净化后，气体从旋流板的出口流出，其中大部分液滴和固态颗粒物已被分离和去除。
旋流板塔的工作原理基于离心力的作用，它利用旋流板的结构使气体流产生旋转运动，从而将液滴和固态颗粒物甩离出气流并进行分离和收集。
这种分离装置广泛应用于石油化工、环保、化学、电子、医药等领域，用于去除悬浮颗粒物、液滴和固态物质，以提高气体的纯度和清洁度。
旋流板除尘脱硫设备设计说明书一、旋流板塔旋流板塔1974年首次用于碳铵干燥尾气回收以来，已广泛用于中小氮肥厂的半水煤气脱硫(H2S)塔，饱和热水塔，除尘、冷却、冷凝塔等，也用于环保行业脱除烟气和废气中的飞灰、NOx 、SO2、H2S及铅汞蒸汽等，取得了很大的经济效益和社会效益，获得1978年全国科学大会奖和1984年国家发明奖。
至90年代，在国家自然科学基金和省自然科学基金的资助下，对旋流塔板上的气液运动，传质效率进行了深入的研究，又获得了化工部1983年科技进步二等奖，国家教委1996年科技进步三等奖。
自80年代后期开始，旋流板塔开始用于烟气的脱硫除尘研究，在实验室和小型锅炉的工业化实验中，重点在除尘，脱硫，除雾和脱硫剂及工程性问题进行了研究。
旋流板塔脱硫技术作为一种实用可靠的脱硫除尘技术，具有投资和运行费用低，占地面积小，管理和维护方便等特点，现已推广用于火电，热电，冶金等行业的烟气脱硫除尘和其他工业废气治理。
我公司选用运用湿法一体化脱硫除尘的旋流板麻石除尘器，依据多年生产经验进行的多次技术改进，不断改善其脱硫除尘效率，解决多个湿式脱硫除尘常见技术难题，在高效性、经济性、实用性等方面有显著突破，我厂生产的旋流板除尘器脱硫效率可达90%以上，除尘效率在98%以上，其中高配置不锈钢旋流板麻石除尘器除尘效率可达99.5%以上，在大型锅炉及煤窑等工业废气的处理上、在0.1µm到300µm粒径范围内能有效除尘，效率接近电除尘、布袋除尘等传统高效除尘器。
在设计上突出旋流塔板脱硫除尘技术高效、低阻的传质特性，结合最成熟的湿法脱硫工艺，大大提高脱硫效率，已成功应用于120t/h燃煤大中型锅炉脱硫除尘项目。
二、主要工作原理及技术特点旋流板塔通常为圆柱塔体，塔内装有旋流塔板。
工作时，烟气由塔底向上流动，由于切向进塔，尤其是塔板叶片的导向作用而使烟气旋转上升，使在塔板上将逐板下流的液体喷成雾滴，使气液间有很大的接触面积;液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气夜间的接触，最后甩到塔壁上沿壁下流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。
旋流板塔大型设计旋流板塔大型化的设计与研究陈昭宜谢珊李丹（湖南大学环境工程系，长沙，410082）[内容摘要]以邯郸热电厂大型机组烟气脱硫为例，分析了旋流板在大型设备中应用的可行性与经济性，论述了旋流板大型化设计的原理与方法。
[关键词]脱硫、旋流板、大型化一.概述我国是一个能源结构以燃煤为主的国家。
大气污染属煤烟型，烟气中大量的SO2对大气造成了严重的污染，致使我国酸雨逐年加重，酸雨面积不断扩大，其覆盖面积已达国土面积的30%。
为了控制大气中SO2的含量应严格控制产生SO2污染的主要来源—电站的的排放。
目前，国内对于中小型电站的烟气脱硫已有一些进展，对于大型电站的烟气SO2处理尚处于不成熟阶段。
但随着国家将逐渐取缔小型电站，大中型电站的烟气处理成为急待解决的问题。
对于电站烟气处理，国内采用的工艺流程之一是文丘里加旋流板，而国外多采用文丘里加喷淋等。
考虑到不同传质机理的脱硫组合效果更佳，笔者提出了文丘里加旋流板加喷淋的设想，该工艺在山西，广西，海南等地的锅炉和小型电站有成功的应用实例。
旋流板是我国自行研究成功的一种喷射型塔板，这种板型由于开孔率较大，允许气流高速通过，因此处理能力较大，而压降较小，操作弹性亦较大。
同时，它不仅可以脱硫，还起到气体分布均匀的作用。
工艺流程中采用旋流板，可以省去一个气体分布均匀装置，还可以提高脱硫除尘效率。
但是应用于大型设备的实际工艺流程中，往往因设备的放大，导致了严重失真的尴尬境地，严重影响了脱硫除尘效果。
为了使旋流板可以不失真的应用于大型设备，对于旋流板的设计与研究，是一个新的课题，很值得研究。
现以邯郸热电厂大型机组烟气脱硫为例，简述一下我们的研究成果。
二.设计条件和设计原则1.设计条件邯郸热电厂#11号机组于1998年11月建成投产，装机容量为200MW，锅炉最大蒸发量为670t/h,每台锅炉配置了两台双室器电场干式高压静电除尘器，除尘效率>=99%，现进行第二期改造工程，完成脱硫任务。
烟气经电除尘器除尘后的性能参数：烟气量 66.5万m3/h=405.5K烟气温度 TS烟尘排放浓度 108.8mg/Nm 3 SO 2排放浓度：1920mg/m 3 2.设计原则每台静电除尘器后设计两套脱硫装置并联烟气的空塔气速一般为2.4-4.0m/s 的范围内，设计中取3.3m/s.因为气速太大，带液会比较严重；气速太小，塔径将很大，不经济，按 3.3m/s 计算，塔径也达到了 5.7米。
对于这种大塔径的设备，其设计参数计算，运行经验都是难以找到的。
怎么办？笔者认为前人的成功经验是可以借鉴的。
如旋风分离器的通常直径1、2米为好，最大不要超过2米。
那么塔径2米为上限。
采用“分层法”，即把直径5.7米的塔，以2米直径为一单元，将5.7米的直径分为n 个单元，再按照等开孔率，等流速，等距离的原则，使气体流动的降压相等，不走短路，而达到高效除尘脱硫的目的。
近似相等的原则：根据叶片长度，先假设内层旋流板盲板直径为500mm ，盲板尺寸一般为塔径的1/4左右。
内层塔径2000mm ，该直径是旋风除尘器设计的允许最大直径，可保证较好脱硫效果，以塔径2000mm 为一单元，直径为5700mm 的塔径，共需多少层呢？共需层数为2.85层，考虑每层旋流板要设置盲板与溢流堰，所以层数取3层即可达到要求，即除去外层塔壁后，再加设2层筒壁。
随后进行三层塔层的设计计算。
为保证烟气的处理效率，气流应能在 5.7米的塔内分布均匀，不走偏流，因此必须保证通过三个塔层的旋流板的压强降相等，为达到此目的在设计中应使三层旋流板的开孔率保持一致，并选择相等的气速。
我们称之为“等开孔率原则”和“等速原则”，而气速的大小的选择，前文已论述，在保证夹带液量和气流阻力降较小的条件下 ，尽可能取较高气速，使设备尽量小，取得最佳的经济效果。
为了使通过旋流板的气体与筒壁碰撞时能尽可能的高效、等效，进而使脱硫达到最佳效果，设计过程中取三层的叶片长度近似相等，并以此来作为设计塔层尺寸的基本依据，通过多次试算求出符合要求的塔层总体尺寸，我们称之为“近似等叶片距离原则”。
以上三原则，便是本设计的关键与精髓所在，正是基于以上三条原则的设计，才保证了旋流板能在大型脱硫设备中得以高效的应用。
三.计算结果及有关说明按照上述三个设计原则。
参考“旋流板塔”设计有关资料。
现将有关设计及主要结果叙述如下：选择空塔气速3.3m/s 。
由总气量可求出总塔径为5.7m 。
取内层塔径为2m ，盲板直径为塔径的1/4左右，故取为0.5m ，首先粗算应分层数，根据每层塔体“叶片近似相等原则，所以共需(5.7-2)/2+1=2.85,已考虑到溢流堰和盲板的长度，故取3层塔壁，由内到外分别称之为1、2、3层塔。
首先计算第1层塔的尺寸。
根据“等流速”原则和“等开孔率”原则，所以存在各层气量之比等于各层流通面积，也等于各层总面积之比。
由此可求出第1层气量为 3.69万m 3/h ，由相关公式： 1、 叶片长度计算公式d x =10√v √r v式中：d x —叶片长度 m r v —气相重度 kg/m 3 v —气量 m 3 2、 流通面积计算公式A 0=A a (sin α-(2⨯m ⨯ζ)÷(∏(d x +d m ))) A a =∏/4⨯(d x 2- d m 2) 式中：A 0— 气体流通截面积 m 2 α — 仰角°m — 叶片数， 块 ζ— 叶片厚度 mm 3、 开孔率计算公式 ψ= A 0÷A T 式中：A 0— 气体流通截面积 m 2A T — 塔截面 m 2 4、 压降计算公式ΔP=ε0⨯F 02÷（2⨯g ）+3.6⨯v ⨯F 0+4式中：ε0 — 穿孔阻力系数 取1.6F 0 — 穿孔动能因子 kg 0.5/m 0.5s其中 F 0 =(v 0⨯√r v )/(3600⨯ A 0) v — 溢流口液速 v=2.78⨯L/A f其中 L —液量 m 3/hA f —溢流口总面积 cm 2按照上述公式，求出d x =1927mm,考虑到要留出足够的溢流堰宽，故按95%比例缩小，故d x =1830mm,d m =580mm(d x 代表叶片外径，d m 代表盲板直径，下同)取仰角α=25°，塔板厚度δ=5mm ，求得开孔率ε=29.84%,压降Δp=29.59mm 水柱，其他参数也均包括在允许的范围内。
然后计算第2层塔的尺寸。
根据“叶片长度近似相等”的原则，试取d x2= d m2+1.25，d 2= d x2+0.17= d m2+1.42(取第2层溢流堰与第1层相等)。
由于第2层塔体是在第1层塔体的基础上建起的，外型上它包括了第1层塔体，故计算中应采用当量直径来进行计算。
又利用第1与第2层“开孔率相等”，所以第2层的流通面积S 流1与总面积S 流2之比也是29.84%，（即为开孔率），S 流2=П/4×（d xe 2-d me 2）×[Sin α-2×m ×δ/(П×(d xe + d me ))],下标e 表示当量尺寸，S 2总=П/4×[（d m2+1.42）2-22],故用试算法可求出d m2=2.34m, d x2=3.59m, d 2=3.76m 。
然后计算第3层塔的尺寸。
根据“叶片长度近似相等”的原则，取d x3=dm3+1.25,d3=dx3+0.2= dm3+1.25+0.2= dm3+1.45(考虑到第3层气量大些，所以溢流堰宽度取大些)。
根据“开孔率相等原则”，与第2层的计算方法类似，同样利用当量直径计算，S3总=П/4×[（d m3+1.45）2-3.762],S2流=П/4×（d xe2-d me2）×[Sinα-2×m×δ/(П×(d xe+d me ))]，故用试算法可求出dm3=4.045,则d3=4.045+1.25+0.2=5.5m<5.7m,故不符合，原第2层与第3层应重新取值，重新计算。
计算第2层塔的尺寸。
调整d x2= d m2+1.35,d2= d x2+0.17= d m2+1.52。
再根据开孔率相等列式计算，公式同上，用试算法可得，d m2=2.40m, d x2=3.75m,d2=3.92m 。
再计算第3层塔的尺寸，调整取d x3= d m3+1.28, d3= d m3+1.28+0.2= d m3+1.48(考虑到第3层气量大些，所以，溢流堰宽度取大些)。
根据开孔率相等列式计算，公式同上，用试算法可得，d m3=4.22m,d x3=5.5m,d3=5.7m,正好符合塔径5.7m，设计合理。
再计算第2层和第3层的压降，也都等于29.59mm水柱。
由于盲板到叶片外端的总宽度，在第1、2、3层分别取得是1.25m,1.35m,和1.28m,不完全相等，但相对误差〈10%，故只能称之为“近似叶片相等原则”。
除此原则外，我们还用到了“等气速原则”和“等开孔率原则”，并由以上三原则，设计出了旋流板塔。
查《化学工程设计手册-3》的13，14章节《旋流板塔》，可得具体的设计计算公式，然后由内向外，逐一设计三个塔层。
具体设计过程此处从略，仅将计算结果列于下表，且附图于后。
旋流板结构简图四、讨论与结论由计算结果可知，完全可以达到预期的要求，从而达到了较高的脱硫效率和气体分布均匀的目的。
该设计中的其他装置，还包括淋洒器和除雾器，以及副塔。
简单设计过程如下：由于塔径很大，达到了5.7m,为保证塔内不存在喷淋不到的盲区，从而保证洗涤效果，须设计一组淋洒器，淋洒器的分布位置根据几何布图法来确定。
本设计选择冲击式淋洒器，由于冲击式淋洒器的喷洒半径一般为2m，故为保证安全，每个喷洒器的喷洒直径d0可取2.85m, 故可作塔体的内接六边形，并加上设置了中心的一个喷头，共需七个喷头，可满足要求。
除雾器和副塔的作用是除去水雾，以使风机运行时不带水。
除雾器采用角钢制成的折板除雾器，两角钢间水平距离取50mm,可保证不至于发生堵塞的危险。
同时由于塔径太大，为保证角钢的强度要求，故将塔截面分块，将角钢分别安装于各块中。
设计流程简图如下：该设计方案与应用于大型设备的其它方案的优缺点的比较：1）科学性该设备与直接采用5.7m的普通旋流板塔的直径相比较：处理效果明显优于普通旋流板塔。
因为5.7m的普通旋流板的直径远远超过旋风分离器的允许直径——2m，并且运行中还存在着气流分布不均匀的问题，需布设一个气流分布均匀装置，同时，由于叶片过长，水膜不能在叶片上均匀分布，例如，假设水膜直达到叶片的2/3处，外端的1/3部分不能与水接触，由于流道面积越来越宽，因而不能与水膜接触到的气流流量可达1/2强，从而严重影响了脱硫效果，直径2.4m的塔实践已证明了这一观点。
