高温气体净化新型玻璃钢洗涤器

第28卷 第4期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2007年 8 月 高温气体净化新型玻璃钢洗涤器 黄志远，施群 (南昌有色冶金设计研究院，江西南昌330002) [摘要]介绍一种用于高温气体净化的实用新型的玻璃钢洗涤器，筒体及顶盖皆为玻璃钢制，耐高温耐 稀酸腐蚀的进气管采用碳钢衬铅再衬耐酸瓷砖，用非金属伸缩节将进气管与玻璃钢筒体连接，设备的耐蚀性 能高、制造成本低。 [关键词]净化；逆流；玻璃钢；洗涤器 中图分类号：TQ053．5文献标识码：B文章编号：1004--4345(2007)04—0012-03 ANew一孵FRPScrubberforCleaningofHigh-temperatureGas HUANGZhi—yuan．SHl0un (NanchangEngineering&ResearchInstituteofNonferrousMetals，Nanchang，Jian祭i330002，China) AbstractThepaperintroducedanew—typefiberglassreinforcedplastic(FRP)scrubberforhigh-temperaturegascleaning．The drumandtopcoverofthescrubberalemadeofFRP，itshigh-temperatureresistantandacidresistantintakepipeismadeofcarbon steelwithleadandacidresistantceramictilelinings，whichisconnectedtotheFRPdramthwughanon—metalexpansionjoint．The equipmenthastheadvantageofhishcorrosionresistaneeandlowmanufacturingcost． Keywordscleaning；countercurrent；FRP；scrubber 南昌有色冶金设计研究院设计的株洲冶炼厂锌 I系统烟气净化改造工程．于2005年8月顺利投产， 设计处理气量104000Nm3／h。净化采用的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 为空 塔一填料塔一电除雾器。其中，空塔采用逆流喷淋、 玻璃钢结构，柔性连接的进气管方式，是一种全新结 构的高温气体净化玻璃钢洗涤器，比较其他结构形 式的空塔。其特点是耐腐蚀性能高，设备制造成本 低。由于其他原因，目前的处理气量达130000Nm孙。 设备仍能满足工艺要求，没有腐蚀及滴漏现象。设备 运行情况良好。 1冶炼烟气净化洗涤器 冶炼烟气制酸工艺中，为了净化冶炼烟气，在洗 涤器中对高温烟气喷淋液体，以达到洗涤烟尘、降低 温度的目的，因为烟气中含有少量SO，气体，喷淋液 体在循环使用过程中，逐渐变成了稀硫酸，因此洗涤 器既要耐高温亦要耐稀酸腐蚀。在冶炼烟气制酸工 艺中，有多种结构形式的洗涤塔在应用，有冲击洗涤 器、文丘里洗涤器、空塔洗涤器及动力波洗涤器等， 各有特点．在制酸工业都有广泛的应用，本文仅就空 塔洗涤器的结构形式及特点进行比较、阐述。 1．1碳钢壳体洗涤器 冶炼烟气净化过程中使用的洗涤器多采用逆流 方式，即冶炼烟气从塔底进入，与从塔顶喷淋下来的 洗涤液在塔内进行传质、传热，从而达到净化烟气， 降低气体温度的目的。塔顶的喷头将洗涤液均匀地 淋洒在塔内．从塔底进入的气体以较低的速度在空 塔内上升，气体和液体有充分的时间进行接触，因 此，逆流方式的洗涤器具有效率高、阻力降较小等优 点。塔体结构采用碳钢外壳，内衬铅板再衬耐酸瓷 砖。而冶炼烟气由于原料及冶炼方法的不同往往含 有不同数量的氟化氢。遇水生成氢氟酸，对以氧化硅 收稿日期：2007-04—26 作者简介：黄志远(1958--)，男，江西人，教授级高级工程师。主要从事有色冶金化工设计与管理工作。 万方数据 第4期 高温气体净化新型玻璃钢洗涤器 · 13· 为主要元素的耐酸瓷砖有极强的腐蚀性。有资料认 为：循环液中需控制含氟0．3g／L以下，否则塔内衬瓷 砖将会受到腐蚀。为此，有必要在衬耐酸瓷砖后，再 衬石墨砖，图1为常见的碳钢壳体内衬瓷砖洗涤器， 如此复杂的防腐结构造成设备的投资增高．耐酸瓷 砖的砌筑速度是受胶泥固化时间限制的．因此，现场 的施工时间较长，且对内衬的施工质量要求高，一旦 出现砖体渗漏，很难找到漏点，即使能找到漏点，处 理起来也很困难。 f气体出 耐蚀层的树脂含量，就可满足耐氢氟酸腐蚀的要求． 其耐腐蚀性能远远高于碳钢内衬筒体．但笨重的抗 火石顶盖不仅本身的投资大．还需要独立的框架支 撑以避免压坏玻璃钢筒体：“顺流”的选择是由于结 构的原因，传热和传质效果相对较低，不可避免地带 来净化效率低的问题。 。气体入 斌二：垮 液伪 喷淋 图2玻璃钢壳体洗涤器 l一勺型喷嘴2一抗火石塔顶3一伸缩节4一玻璃钢壳体 进气善1耄霖擎：嘉熬砖塔体 21-2- 新型玻璃钢洗涤器进气管 液体喷嘴3一碳钢内衬瓷砖塔体 形l兰E也￡)(冲芎1利移[Ii掠自寺 1．2“顺流”玻璃钢洗涤器 1985年投产的全套引进日本技术的某冶炼厂． 烟气净化洗涤器筒体为玻璃钢制。顶盖采用抗火石 砌筑，液体和高温烟气从顶部进入，亦称“顺流”，为 防止高温气体对玻璃钢筒体的烧蚀。在筒体上端设 有溢流堰。在筒壁上形成液膜保护玻璃钢简体，图2 为玻璃钢壳体洗涤器，在抗火石的塔顶分布有两圈 勺型喷嘴，喷淋液向塔中心集中，喷淋液在顺流式空 塔内的分布是非均匀的。根据喷嘴的结构、布置及安 装要求。要做到塔内均匀分布是不可能的，因为每个 喷嘴喷出的液体在与对面喷嘴喷出的液体相撞后， 其合成速度矢量方向应该是向下的，也就是说，在没 有通入烟气的情况下．喷淋液的落点是集中在设备 中心附近的。进口高温烟气以较高的速度冲击集中 的液体以实现气一液充分接触，碰撞后的液体随着气 体的流动分布至全塔继续进行热交换，从而达到降 低烟气温度的目的【lI。通常玻璃钢制品采用玻璃纤维 作为增强材料，玻璃纤维的主要成分是SiO：，显然， 它不耐氢氟酸的腐蚀。在工程应用上，只是将内表面 耐蚀层的玻璃纤维改用有机织物或有机毡．并保证 充分发挥玻璃钢价格低廉．耐腐蚀性能好的优 点．将其更好地应用于高温气体净化中是降低设备 造价有效的途径。新型结构的洗涤器壳体全部采用 玻璃钢材料，结构形式采取“逆流”的方式。其关键的 技术问题是要解决耐高温的问题。图3所示是高温 气体净化新型玻璃钢洗涤器，气体从简体下部进入， 液体从塔顶进入．亦称“逆流”。筒体及顶盖皆为玻璃 钢制，不同的是，高温气体进气管是一个独立的结 构，采用碳钢衬铅再衬耐酸瓷砖的结构。用非金属伸 缩节将高温气体进气管与玻璃钢简体连接．既解决 了高温气体进气管与玻璃钢简体间．在温度变化时 不同膨胀量带来的问题．亦起到了阻隔高温气体进 气管向玻璃钢筒体导热的作用。在高温气体进气管 对面的玻璃钢筒体内面设置一块隔热板．以防止可 能出现的高温气体对玻璃钢塔体的烧蚀。 3需要说明的问题 玻璃钢设备在高温气体下存在运行安全问题． 在喷淋液断流或出塔气温异常升高的情况下．应有措 万方数据 ·14· 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第28卷 }气体出 图3玻璃钢制洗涤器 l一迸气管2一非金属伸缩节3一液体喷嘴 4_玻璃钢塔体5一隔热板 施停止高温气体的进入，并保持一段时间的液体喷 淋，通常喷淋液是由高位槽提供，高位槽的容积是根 据喷淋量及延时长短来确定。也有采用启动应急水的 方法．至于采用自动连锁报警还是采用报警人工处 置。不同的企业会有不同的选择，但都是可行的。 净化流程采用碳钢壳体内衬瓷砖洗涤器时(即 空塔)，往往会认为该设备可以经受高温，而不必考 虑应急降温措施，虽然设备本身是安全的，但是可能 会忽略下游玻璃钢设备的安全需求，因此，在这种情 况下，应急措施也是必须的。 4结束语 新型的玻璃钢洗涤器比较碳钢内衬洗涤器，有 以下优点： (1)不需要进行现场内衬施工，可缩短施工周期， 对于改扩建项目．它可以在现场以外先预制好，在现 场只是简单的吊装或拼装： (2)材料和施工费用减少，由于玻璃钢设备轻，可 大大节约设备基础费用： (3)减少设备维修量和延长设备使用寿命。 新型的玻璃钢洗涤器比较“顺流”玻璃钢洗涤 器。有以下优点： ①没有笨重、昂贵的抗火石顶及支撑框架，节约 投资： ②不需要进行现场抗火石顶的安装施工，可缩 短施工周期。对于改扩建项目。它可以在现场以外先 预制好，在现场只是简单的吊装或拼装； ③“逆流”比较“顺流”具有更高的传热、传质效 率，且操作弹性大，特别适用于波动较大的冶炼烟气； ④新型的玻璃钢洗涤器以它独具的优点，有着 广泛的应用前景。 [参考文献】 【1】黄志远．株洲冶炼厂锌二系统硫酸装置的空塔改造【J】．硫酸工业， 2000，(4)：14-17． 誊氆}j警■}誊}逝j●}誊}j譬辅}—譬，9●}：I譬q}j-}jkj_}—譬逝业j譬-9●}ji}—睁、9●}j譬■}—譬—譬誓}jk■}童坐-9●}j譬警}，9kjkjk业誓}誓}业jk誓亭 (上接第11页) 气尾气处理项目。工艺采用湿式石灰石洗涤法。喷淋 塔的塔体、高效洗涤器的塔体以及塔内的主要部件 等都采用玻璃钢制作。 以上工程经过多年的运行表明．玻璃钢塔体和内 部构件光滑．无明显腐蚀和磨损现象．也无明显的渗 漏、脱层等现象；因此，玻璃钢是一种比较理想的烟气 脱硫用材料。同时，玻璃钢的高比强度、相对较低的成 本。使其比钢衬橡胶、钢衬合金结构的造价都要低。 制。由于玻璃钢是缠绕的复合材料。若制作质量不 好，使用中很容易发生渗漏、脱层现象，所以制作时 必须保证抗渗漏层的树脂含量。 在冶炼烟气脱硫工程中。完全可以用玻璃钢代 替传统的合金、碳钢衬橡胶和碳钢内涂玻璃鳞片树 脂等制造设备和管道，具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损 的显著特点，而且投资较小，维护成本低，比较起来 是一种非常经济而实用的烟气脱硫装置材料。实践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 。玻璃钢只要经过合理的设计、制造和安装。用 于冶炼烟气脱硫系统具有明显的经济和社会效益。 6结束语 (参考文献】 玻璃钢是一种优良的工程材料，其优良的性能 Ill左景伊．腐蚀数据手册【M】．北京：化学工业出版社，1982． 源于合理的设计、正确的选材和严格的生产工艺控 [21沃丁柱．复合材料大全【M】．北京：化学工业出版丰土'2000．894-895 万方数据 高温气体净化新型玻璃钢洗涤器 作者： 黄志远， 施群， HUANG Zhi-yuan， SHI Qun 作者单位： 南昌有色冶金设计研究院,江西南昌330002 刊名： 有色冶金设计与研究 英文刊名： NONFERROUS METALS ENGINEERING & RESEARCH 年，卷(期)： 2007，28(4) 引用次数： 0次 参考文献(1条) 1.黄志远 株洲冶炼厂锌二系统硫酸装置的空塔改造[期刊论文]-硫酸工业 2000(4) 相似文献(10条) 1.期刊论文 刘志玲.刘迅.LIU Zhi-ling.LIU Xun 铝电解烟气n型喷射逆流吸附干法净化新技术 -有色金属设计 2006,33(3) 简要介绍了国内外的铝电解烟气净化技术,详细阐述了贵阳铝镁设计研究院获得专利的"铝电解烟气n型喷射两级逆流吸附干法净化工艺"的净化新技 术,重点介绍了电解槽均匀排风和对净化过滤器进行风量、氧化铝量均匀分配的方法. 2.期刊论文 吴德康.Wu Dekang 水洗塔、水洗泡沫塔逆流部分循环吸收氯化氢净化工艺 -贵州化工2005,30(6) 电石法生产氯乙烯工艺中,针对5%～10%过量氯化氢的净化,若采用常规净化方法,既污染环境又造成大量的浪费.本文介绍的净化工艺,不但大大降低 含汞废酸水对环境的污染,而且还能减少氯乙烯的损失并将废酸水变废为宝. 3.期刊论文 范留柱.Fan Liuzhu 逆流法处理垃圾焚烧尾气在国外的应用 -环境卫生工程2007,15(5) 介绍了德国哈根市垃圾焚烧厂厂长Labschewski发明的逆流法处理垃圾焚烧尾气的工艺,并对活性炭的最佳配比及CaO、正常比表面积Ca(OH)2和大比 表面积Ca(OH)23种吸收剂在同样去除率条件下的使用量进行了试验,旨在为我国的垃圾焚烧尾气净化提供参考. 4.学位论文 许惕非 湿法磷酸净化制取食品级磷酸工艺的研究 2006 本文以湿法磷酸的工业应用为背景，对溶剂萃取净化湿法磷酸的工艺条件进行了新的研究。在一系列的工艺条件上的改进上，通过湿法磷酸的磷矿 脱硫、浓缩、多级逆流萃取、多级逆流回流萃取、反萃、脱氟、脱色等过程，使湿法磷酸中的各类杂质的残余浓度达到了食品级的高纯度的净化，同时 也证明了工艺的可行性，并确定了改进后的各工艺段的操作条件及工艺参数，为湿法磷酸深度净化的工艺设计和操作提供了理论上的依据。 本文 在对H3PO4-H2O-MIBK的体系相平衡的研究上，探讨了甲基异丁基甲酮(MIBK)萃取磷酸的规律、测定了各种杂质对该体系的影响，同时改进了脱硫工艺上 的工艺条件，对甲基异丁基甲酮(MIBK)对湿法磷酸的多级逆流萃取、回流萃取的工艺进行了较详细的研究。 5.期刊论文 G.C.Pedersen.J.E.Eldridge.Frederick Mueller.Dr.Diana Mar morstein.Jose Velasquez.Marilia Da Silva.Nadav Ben-Chanoch 冶炼烟气净化:所有步骤在一台设备内完成 -硫酸工业2009(4) 介绍Kimre公司的SXFTM半错流洗涤器的结构、优点和应用.该洗涤器采用卧式并流气液接触方式,可根据需要分隔成不同操作段,在由交织单丝构成的 纤维介质上完成气体的冷却、净化和除沫.与传统立式逆流填料塔相比,该洗涤器的优点为:高度低,泵、阀门、控制器等可在地面安装,容易操作和维修 ;液气比范围宽;可进行多级操作,包括在一台设备内完成多个化学过程.如用于冶炼烟气净化,所有步骤可在一台设备内完成.列举了化肥厂造粒塔气体净 化、磷酸厂气体除氟和硫酸厂干燥塔除沫等应用实例. 6.期刊论文 刘德绪.于红莉.王振玉.李昭 重力式逆流沉降技术的研究与应用 -油气田地面工程1999,18(5) 中原油田污水水质复杂,矿化度高,腐蚀性强,致使净化水质长期达标困难.为使油田污水处理尽快摆脱困境,开展了重力式逆流沉降技术研究.试验研 究和生产应用证明,重力式逆流沉降技术对中原油田含油污水处理的适应性强,净化分离效果良好. 7.会议论文 罗建华 逆流法处理垃圾焚烧尾气的研究 2006 垃圾焚烧尾气净化技术在国内一直未有很成熟的经验.本文通过介绍德国哈根市垃圾焚烧厂厂长Labschewski工程师发明的逆流法专利(专利号 :EP0981022B1)的试验过程,为国内的垃圾焚烧尾气净化技术提供一个节省开支、提高尾气净化效率的参考. 8.学位论文 田鑫 净化低浓度有机废气生物膜滴滤塔传输及降解特性 2006 近年来，有机化工、煤化工、橡胶再生以及油漆喷涂等工业过程排放的低浓度挥发有机废气（VOCs）以及恶臭气体已对一些地区的大气环境造成了 很大污染。这类低浓度有机废气回收利用价值低，用传统的物理和化学方法处理，不仅难度高投资大，而且效果不好。微生物法处理低浓度有机废气以 其净化效果好，操作稳定，能耗小，投资少，运行费用低，无二次污染等优点成为世界工业废气净化研究的前沿热点课题之一。处理气态污染物的生物 反应器主要分为三类：生物滤塔，生物滴滤塔和生物洗涤塔。由于生物膜滴滤塔具有独特的易控制系统酸碱度以及塔内微生物生存环境参数，同时对较 高浓度的气体污染物均有较好的处理效果，所以从上世纪末到本世纪初世界各国研究学者对其争相进行研究。深入和系统地研究生物膜滴滤塔内多相流 体流动特性，污染物组分传输特性以及微生物降解污染物组分的生化反应特性将为生物膜滴滤塔的工程应用奠定基础，具有重要的工程价值和学术意义 。 本文从工程热物理学科角度出发，针对采用具有规则形状的陶瓷球填料生物膜滴滤塔净化甲苯废气，对生物膜滴滤塔挂膜启动工艺以及对生物 膜滴滤塔各操作参数对净化性能的影响进行了系统的实验研究，并对生物膜滴滤塔填料床内的温度分布特性进行了实验研究。结合气、液两相流理论 ，建立了一个能够完整描述滴滤塔内气液流体流动、污染物组分传输以及微生物生化反应的毛细管模型，同时建立了能够描述塔内代谢产热及传热的生 物膜滴滤塔代谢产热模型。主要研究成果如下： 1) 对采集回的活性污泥中的微生物进行选育驯化，得到对甲苯具有高降解性能的菌株，通过鉴定 ，该菌株属于假单胞菌属。 2) 对影响生物膜滴滤塔挂膜启动的因素进行了实验研究，首次提出了衡量生物膜滴滤塔挂膜启动完成的宏观 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。实 验结果表明：生物膜滴滤塔挂膜启动可分为3个阶段：成膜期、膜生长期和稳定期。在整个挂膜期间循环液吸光度、填料塔压力损失、滴滤塔甲苯生化去 除量以及气体进出口温差的变化规律基本相同，这几个参数可以作为衡量挂膜完成的综合评价指标。在挂膜初期，进口甲苯浓度、循环液吸光度以及气 、液流量等因素对挂膜启动有很大影响。 3) 分别对由三组填料粒径为 8 mm， 18 mm和 25 mm的规则形状陶瓷球填料组成的生物膜滴滤塔降解甲 苯废气的性能进行了实验研究，系统地探讨了各主要操作参数对塔净化性能的影响以及高浓度下微生物降解甲苯的生化反应特性，并对挂膜前后生物膜 滴滤塔填料床的两相流动阻力特性进行了实验研究。实验结果表明：滴滤塔净化效率随着液体流量、气体流量以及进口甲苯浓度的增大而降低；当循环 液pH值等于7时，滴滤塔降解效率最高；滴滤塔所用陶瓷球填料粒径越大，滴滤塔净化效率就越低；系统逆流操作时滴滤塔净化效率明显高于顺流操作时 的净化效率；滴滤塔挂膜并稳定运行后填料床压力损失远远高于挂膜前填料床压力损失。当进口甲苯浓度较低时，滴滤塔内传质代谢反应属于扩散控制 ，滴滤塔生化去除量会随着进口甲苯负荷的增大而增大；当进口浓度继续增大进入反应控制区后，滴滤塔生化去除量保持稳定。 4) 首次对生物膜 滴滤塔填料床内温度分布特性进行实验研究。实验结果表明：滴滤塔进口循环液温度对滴滤塔净化性能也有很大影响。当滴滤塔系统顺流操作时，填料 床内温度沿着液体和气体流动方向升高。填料床内轴向温升随着液体流量的增大而减小，而随着气体流量的增大而增大。当进口浓度较低时，滴滤塔内 生化降解反应处于扩散控制区，填料床温升随着进口浓度的增大而增大；而当进入反应控制区后，填料床温升也趋于稳定。操作方式对滴滤床内轴向温 度分布影响也较大。获得了滴滤塔顺流操作和逆流操作时滴滤塔净化效率的实验关联式。 5) 将生物膜滴滤塔内多孔填料床通道简化为竖直毛细管 通道，结合气－液两相流理论，通过建立填料床内气体流动和液体流动的动量守恒控制方程，计算得到滴滤塔顺流操作和逆流操作时液膜和气体中的速 度分布理论分析解，引入气液界面和液膜内的传质阻力以及生物膜内污染物扩散、生化反应，建立了一个稳态的生物膜滴滤塔净化废气的理论模型。模 型计算结果与实验值基本吻合。模型计算结果还表明：生物膜滴滤塔净化效率随着填料比表面积、生物膜覆盖率以及填料床高度的增大而增大，并且存 在一个对应于最大净化效率的最佳孔隙率。 6) 结合生化反应代谢产热理论，首次建立了一个稳态的生物膜滴滤塔废气净化的代谢产热毛细管模型 。模型计算结果与实验结果基本吻合。计算结果表明：生物膜中温度在靠近液膜的生物膜表面迅速升高，之后就趋于稳定。在填料床内，温度沿气液流 动方向呈抛物线分布。填料床进出口温差随着填料比表面积和生物膜覆盖率的增大而增大；随着填料床孔隙率的变化，填料床进出口温差存在一个最大 值。 9.会议论文 高桥正.福寿真也.野中昭彦.佐治实.曾我部浩.渡辺枫 关于河水环境管理 2007 本文介绍了河水水质净化的三种尝试方法。(1)淀川流水保全水路规划:污水处理后排放出的水不与干流回流,而直接进行分离。(2)河川水质的直接 净化:将由活动堤取出的河水注入处理槽,通过逆流接触氧化法进行净化后再注入河流之中。(3)木炭逆流净化设施:通过填充的木炭进行接触沉淀,并通过 附着的生物膜进行氧化分解和吸附以除去污浊物质。今后需根据河流特性选择不同的净化手法,并采取相应的水质净化技术开发。 10.期刊论文 廖强.田鑫.朱恂.李雷霆.LIAO Qiang.TIAN Xin.ZHU Xun.LI Lei-Ting 有机废气处理生物膜滴滤塔操 作方式研究 -工程热物理学报2006,27(1) 通过对生物膜滴滤塔降解VOC数学模型进行的因次分析,分析了操作方式对生物膜滴滤塔降解性能的影响,并通过实验研究获得了操作方式对滴滤塔降 解低浓度甲苯废气的净化性能、填料床内温度分布以及气体进出口温差的影响规律.实验结果表明:相比顺流操作而言,逆流操作时系统的净化效率高,气 体进出口温差大;操作方式的不同直接导致了塔内温度分布的改变,在顺流操作时塔上部温升迅速,底部温升平缓;而逆流操作时塔下部温升迅速,顶部温升 较小. 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