2023 03 07
关于2022年度浙江省科学技术奖拟提名成果的公示
混合型气旋塔(又称“气旋混动喷淋塔”“混动旋流塔”)
是一种把“高速旋流离心分离”与“多层喷淋吸收”集成在同一塔体内的湿式净化设备。它将惯性、离心、碰撞、乳化、吸收五种机理耦合,在同一设备内完成“颗粒物捕集+气态污染物吸收+除雾脱水”全过程。
一、工作原理(四步一体)
1 旋流卷吸
含尘或含污染物的废气在风机负压牵引下,切向进入塔底“旋流发生器”(导向叶片+旋风筒)。气流瞬间被加速到15~25 m/s,形成强烈旋转流场。
2 气-液乳化
塔底循环水泵将吸收液(水、碱液或氧化剂)送至塔顶的螺旋喷嘴,逆向喷出;在高速旋流作用下,液滴被剪切、雾化成微米级,与旋转气流充分混合,形成“气-液乳浊体系”。
• 颗粒物:受离心力作用被甩向塔壁,与液膜碰撞后裹挟下沉。
• 气态污染物(HCl、NH₃、苯系物…):在乳化区完成溶解、中和或氧化。
3 离心分离
乳浊体系进入“渐缩-渐扩”的离心筒,流道半径逐渐缩小,离心力成倍增大;密度大的液滴和尘粒被抛向壁面,沿壁面向下流入集液槽;净化后的干气则向中心轴汇聚并上升。
4 填料精洗+除雾
上升的气流再经过1~2层填料(鲍尔环或空心球)和二次喷淋,进一步去除残余污染物;顶部的波纹板或丝网除雾器将夹带液滴截留,洁净气体由风机达标排放。
整个过程中液体闭路循环,沉渣经刮泥或排泥装置定期清理。
二、结构特点
• 一体化设计:旋流段+喷淋段+填料段+除雾段,四层功能集成,占地<传统同风量喷淋塔的60%。
• 无堵塞喷嘴:采用大口径螺旋喷嘴,内部设过滤筒,不易被漆渣、纤维堵塞。
• 可拆式旋流模块:SUS304/316L或FRP制作,磨损后可整体抽出更换。
• PLC变频控制:根据压差自动调节风机转速,节能30%以上。
三、适用气体/粉尘场景
行业 典型污染物 设计注意
汽车/家具喷涂 漆雾、苯系VOC、粘性粉尘 塔体SUS304,循环水加漆雾絮凝剂
五金打磨/抛光 金属粉尘(含油) 前置旋风除大颗粒,塔内设刮泥板
化工/制药 HCl、NH₃、HF、二氯甲烷 双级吸收:前段水+后段碱/氧化液
垃圾焚烧/污水站 恶臭、NH₃、H₂S 塔体FRP防腐,循环水加次氯酸钠
锅炉/窑炉尾气 烟尘、SO₂、NOₓ 塔前降温至<80 ℃,再进入气旋塔
四、技术性能指标(典型值)
• 处理风量:5 000~80 000 m³/h(可并联扩容)
• 除尘效率:≥99%(≥1 μm颗粒)
• 除雾效率:≥95%
• 压降:800~1 200 Pa
• 运行温度:≤80 ℃(FRP);≤150 ℃(SUS316L)
五、与常规喷淋塔对比优势
① 离心预分离使填料负荷降低70%,不易堵塞;
② 旋转气流强化传质,同体积设备净化效率提高15%以上;
③ 无活动部件,维护简单,年维护成本<设备投资的2%。
结论
混合型气旋塔利用“高速旋流+多级喷淋”的耦合机制,在高粘性粉尘、含油雾、易堵塞、大风量等复杂工况下,可一次性完成颗粒物捕集与气态污染物吸收,是当前喷涂、化工、冶金等行业废气预处理或深度净化的高效选择。
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