造气洗涤塔的功能与选型

造气洗涤塔的功能与选型

李永恒

﹙全国造气技术咨询部上海200062﹚

摘要全面介绍了各种型号洗涤塔的功能和效果，并论述了如何正确的选择理想的洗涤塔。

关键词洗涤塔传质效果冷却喷淋密度阻力

0 前言

造气洗涤塔的设置，是为了对高温煤气的处理，清除煤气中的各种杂质和降低煤气的温度。各种洗涤塔的形式，对煤气的传质、冷却、除尘、阻力等有很大关系。随着科学技术的进步和发展，近年内又有许多新型洗涤塔研制成功，对处理煤气有了明显的效果。过去许多企业认为洗涤塔是一种附属设备，因此没有认真的研究和选择，认识不足是普遍的现象。其实洗涤塔的设计与选型也非常重要，他对煤气炉的发气量和节能降耗都有着密切的关系，一旦选择失误给企业会造成巨大的损失。现分别论述于后，供大家参考。

1 洗涤塔的功能

优良的洗涤塔，其功能包括：降低煤气温度、有一定的喷淋密度、传质效果要好、塔内的阻力要低、能解吸煤气中的可溶性气体﹙如H2S、CO2等﹚。

1.1 冷却效果好

煤气经过洗涤塔冷却后，其温度略高于洗涤塔进水温度，理想的情况下在30～40 ℃之间，地区和季节不同其温度也不一样。

1.2 喷淋密度大

喷淋密度大小直接影响传质和冷却效果，一般要求大于15 m3/m2·h。

1.3 阻力低

洗涤塔阻力大小，主要决定于塔型、塔径、煤气量、进出口的管径、塔内填充物的多少及物料的品质。

1.4 解吸可溶性气体

在传质的过程中，也能解吸部分可溶性气体，有利于减少设备的堵塞和腐蚀。其解析量多少主要决定于喷淋密度。

2 洗涤塔的种类及效果

洗涤塔的种类有：填料塔、旋流板塔、筛板塔、挡板塔、无反混板式塔、空塔及新开发的三角形正波规整塔。

2.1 填料塔

填料塔是广为应用的一类塔型，填料大体分为两大类：

2.1.1 一种是规整形填料如

木格、有板波纹、丝网波纹、筛板、挡板、角钢、无反混板、旋流板、瓷质波纹、瓷连环等。

2.1.2 另一种为散堆填料如

（1）聚丙烯填料种类有：拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、多面球、海尔环、泰勒花环、花环、带边覆盖球、花球等。

（2）瓷质填料种类有：普通瓷环、GCFS蜂窝开孔环、桥拱支承结构、洗涤环、瓷球、十字穿孔球、环保蜂窝球等。

2.2 填料塔的种类

2.2.1 木格填料式的构造及技术参数

（1）由钢板卷焊而成一圆筒形，底部有进气口，其进气管抻入塔内中部并向下45°截面，煤气入塔后向下俯冲，使煤气冲向塔底后反向而上，使煤气能均匀在塔内分布。溢流水从底部溢出。顶部有出气口、冷却水喷头（32个）、放空管和放空阀。内部分三段，每段有锯齿形红松木格20层，外面开有人孔4个。

（2）技术特性

工作介质：煤气及冷却水

操作压力：9.81 kPa

操作温度：（℃）煤气：入口100，出口35；冷却水：入口35，出口60。

直径：Ф3000 mm

总高：15125 mm

碳素钢重：16420 kg

红松重：14360 kg

进气口管径：Ф920×9 mm

出气口管径：Ф820×9 mm

水喷头外管直径：Ф89×4 mm

水喷头内管直径：Ф45×3.5 mm

人孔直径：Ф529×9 mm

冷却水出水管直径：Ф325×8 mm

冷却水进水管直径：Ф273×8 mm

煤气量：25000 m3/h

（3）评述

木格填料是一种老式填料塔，在化肥行业已有70余年的历史了。它的传质和冷却效果一般，主要缺点是阻力效大。现在只有个别老企业在应用。

该塔的洗涤效果主要取决于所填木格的层数和自由空间的大小。以塔径为4 m、塔高为16 m为例，塔内填充4段或3段木格填料，如果选择4段填料，则每段由18层木格，每层由10～12块组成，每块又由多片带锯齿形的红松木板组成（用钢条和螺帽串成），填料总体积为163 m3，表面积为12550 m2，自由空间为50%；如果选择3段木格填料，则每段由24层木板组成，填料体积、表面积、自由空间与前相同。

2.2.2 筛板塔

该塔用筛板为填料，筛板用金属板（一般选用铝质或不锈钢材料）制成，在板面开成圆形孔或方形孔，将多块不同孔径的筛板固定在塔内不同的高度上，筛板的直径与塔的内径相等，筛板孔的截面积总和要大于塔的截面积50%以上。

该塔的应用效果取决于开孔率和筛板的层数，洗涤效果还可以，只是阻力较高。

2.2.3 挡板塔

在塔内设有多块左右等矩离错位的金属挡板，每块挡板焊在塔内高低不同的位置上，挡板的宽度一般要大于塔的半径，煤气由下向上在挡板间曲线上升，冷却水由上而下，达到气液传质效果，洗涤效果不太理想，阻力略低。

2.2.4 散堆填料塔

该种塔的洗涤效果主要取决于所选择填料的种类和大小，堆积的体积越大效果越好，但是阻力就越大。因此，选择该塔时，其堆积体积不宜过大。

2.2.5 旋流板塔

该塔内部由多层旋流板串联，煤气与冷却水在每层旋流板上进行传质。其洗涤效果取决于旋流板的直径大小和层数多少。但是，该塔阻力较大。

3 新型洗涤塔

随着科学技术的发展与进步，近年内又研制出一些新型洗涤塔，将传质功能提高到一个新水平，有力的推动了造气整体水平的提高。

3.1 DJM型无返混板式塔

该塔是近年内唐山天元公司开发的一种新型塔，该塔是在充分研究了各种板式塔工作原理的基础上而研究的一种新型板式塔，并取得了国家专利权。该项技术的重要突破在于消除了现有塔板在同一层塔板上液体的返混现象，从而在每个气液接触器内部都以最大推动力进行传质，使塔板效率得到提高。

DJM型无返混板式塔工作原理如图1所示。由上层塔板降下来的液体进入气液分割器内，被从气体导向器进入的气体抽吸并拖带进入气液接触器内，液体在抽吸和拖带的过程中与气体进第一次传热、传质；当气液一起升至气液接触器顶部被顶盖挡回时，气液接触界面发生变化，使之进行第二次传热、传质；然后气液由接触器器身上的筛孔喷出，在筛孔喷出的过程中气液接触界面又发生了变化，气液间进行第三次传热、传质。最后，气液分离，气体上升进入上层塔板，与上层塔板塔板气液分割器内的液体重复进行上术操作；液体经降液管进入下一层塔板的分割器内与进入下一层塔板的气体进行上述操作。

图1

从上述工作原理我们可以看出，该塔在同一层塔板上的每个气液接触器内的工作状态是相同的，这是因进入同一层塔坂的每个气液接触器内的气体组分和温度是相同的，而进入每个气液接触器的液体组分和温度也是相同的，这就是该塔与其他形式板式塔的区别所在，也是该技术的创新点。

该塔的技术特点有：

（1）提高了处理气体的能力，塔板上无受液区和溢流堰，增加了塔坂的开孔率，能通过更大的气量，尤其适用于旧塔改造，改造后能使小塔通过大气量。

（2）由于传质效果好，所以降低了塔的高度。而且该塔作业时每层塔板上都以最大的