上喷式扩散塔喷淋装置热回收与除尘理论模型构建及求解

崔海蛟，陈世强，郑 旭，雒存垚

(1. 浙江理工大学 建筑工程学院，浙江 杭州 310018；2. 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭 411201)

井工开采的矿井排风中蕴含大量低温热能与粉尘[1]。利用扩散塔喷淋装置回收矿井排风余热同时洗涤含尘排风，对建设低碳生态矿山具有重要意义[2-4]。扩散塔喷淋装置安装在扩散塔内部。当喷淋水滴与矿井排风接触时，由气液温差推动的显热换热和由气液水蒸气压力差推动的潜热换热导致水滴温度升高，排风温湿度降低。喷淋水滴吸收的热量由热泵提取至高温热源处，用于制备热水、井筒防冻及空调采暖。目前为止，扩散塔喷淋装置已被几十家矿山企业采用，取得了良好的节能效益和环保效益。

扩散塔喷淋装置性能直接决定了排风热回收率及除尘效率。笔者[5-6]建立了下喷式扩散塔喷淋装置热回收模型并对影响下喷式扩散塔喷淋装置的运行参数(水滴速度、水滴粒径、风速)进行了研究。杜春涛等[7-9]利用Fluent软件分析了喷淋高度、水滴直径等参数对扩散塔喷淋装置总传热量、出口排风温度的影响，为下喷式扩散塔喷淋装置的参数设计提供了坚实的理论依据。

为提高扩散塔喷淋装置热回收率与除尘效率，一些学者提出了上喷式扩散塔喷淋装置[10-11]。与下喷式扩散塔喷淋装置不同，上喷式扩散塔喷淋装置将喷淋装置布置在扩散塔底部。喷淋装置向上喷淋水滴，上喷水滴在重力和阻力作用下速度逐渐减小。……