一套完整的洗滌塔系統還應該包含風機系統、液位系統、PH控制系統;風機系統主要功能是驅動廢氣,使氣流能在洗滌塔流道內有效流動,一般根據氣流量選擇合適的風機系統,每套風機系統也要匹配適當的風量要求;液位系統主要功能是當水箱里液的液位低于設置的低液位時,泵抽空,此時停止泵,待液液位高于設置的高液位時,才會啟動泵,消耗水箱內多余液體,從而保證正常工作;PH控制系統主要功能用于檢測和控制水箱內液的PH值,保證酸堿洗過程的正常運行。
關于對洗滌塔的研究取決于現階段化工、的政策要求,其核心作用在于將工藝過程中的廢氣進行“洗滌”。現如今環境空氣要求日益提高,根據政策要求如表1.2所示為環境空氣污染物基本項目濃度值。
在對環境保護日益重視的情況下,作為在化工和項目治理方面具有重大意義的洗滌塔單元,其研究情況也有許多體現。現階段對洗滌塔的研究主要體現在兩方面,一者,在結構的優化設計上;二者,在對廢氣、粉塵等方面的特性分析上。針對洗滌塔結構方面和流體方面的研究集中在實驗研究和數值模擬方面,數值模擬方法的優點是將計算理論分析方法無法求解的數學問題轉化為可供解決的其他形式的物理模型通過數值模擬方法具現,進而解決各種復雜流動問題,這種過程對比于實法有效[10】。其中FLUENT代表的流體分析軟件應用廣泛21。孫濤等人針對甲醇洗滌塔研究中發現由于流動阻力過大致使其水箱液的液位高于設定的情況,針對這種情況設計采用一種新的洗滌塔的計算模型,并對其進行分析,改進其設備結構,此舉對洗滌塔在煤化工工藝上有所改進并具有重大參考意義【13,14】。另一方面,在對洗滌塔除塵研究方面,張立棟等人Ds]通過建立新型的洗滌實驗平臺,驗證洗滌塔的氣液比、氣體氣流、粉塵的濃度等對該實驗平臺的除塵影響,得出在該試驗平臺下適當的降低洗滌塔內氣體流速有利于提高除塵的效率;同時對于在其平臺條件下填料層在三層情況下除塵效率可觀[16,17]。大連理工陳勇、由宏新[ISl在基于Fluent的多孔介質模型[19】,模擬了顆粒吸附在氣相壓力、速度等情況下的數值模擬[20】,為我們在多孔介質顆粒分離的影響的數值模擬提供依據。
國外學者Jafari,MJ[211在對洗滌塔除氨實驗優化過程中[22,23],發現通過優化設計和操作參數來開發一個洗滌塔,以氣流中的氨排放。洗滌塔的設計參數包括噴嘴類型、噴嘴級數124]以及操作參數,如操作壓力和入口NH3濃度;在所研究的參數中,增加氨濃度與洗滌塔效率成反比;基于此我們得出洗滌塔內各項參數對廢氣作用有著不同影響,對設計洗滌塔提供參數借鑒。Javed,KH等人利用高強度渦流洗滌塔提高C02捕集效率【251,這種渦流能夠提高傳熱和傳質速率,研究了氣/液流量、流量安排、洗滌塔高度和噴嘴類型對C02捕集性能的影響1261。Hemandez等人通過計算流體力學(CFD)模型【271,比較穩態和瞬態模擬在動態平衡的條件下,不同的沉積水平情況下通過不同的雷諾數對所設計的模型進行驗證;從穩定性來看,低雷諾數存在操作,不能減小半徑來建模去預測其準確性。國外學者在對洗滌塔研究方面表現在對其廢氣的優化分析上面,同時在此基礎上對其結構進行優化改進。
國內外學者針對洗滌塔的研究基本針對其結構、流體分析【28】方面,在結構方面的優化分析其本質依然是對其流體分析,在計算流體力學發展的基礎上,對洗滌塔內各項特性分析也在不斷完善和發展。現在商用CFD軟件發展迅速,如Fluent、CFX等均能對其進行有效的仿真分析【29】,達到實驗模擬分析所不能達到的直觀和大范圍,這也使得洗滌塔在化工和產業的作用加完善和重要。