垃圾焚燒處理煙氣除酸霧化器的研發(fā)應用概要

1、垃圾焚燒處理煙氣除酸霧化器的研發(fā)應用目錄一 立項依據 11.1 國內外研究現狀與發(fā)展趨勢 11.2 項目開發(fā)的目的意義 11.3 本項目達到的技術水平及市場前景 3二 開發(fā)內容和目標 42.1 項目主要目標、內容及關鍵技術 42.2 技術創(chuàng)新 52.3 主要技術經濟指標 5三 開發(fā)試驗方法及技術路線 7四 計劃進度 8五 經費預算 9六 主要儀器設備清單 10垃圾熱焚燒處理煙氣除酸霧化器的研發(fā)應用一立項依據1.1國內外研究現狀與發(fā)展趨勢1.1.1研究背景垃圾焚燒處理是近年來在國內大力發(fā)展的垃圾處理方式。受制于垃圾組分的制約，垃圾經焚燒工藝處理后，產生的煙氣中均含有一定量的酸性氣體，例如HCI、

2、HSOx、HF、HNOx等。國內垃圾焚燒處理項目建設通常采用的煙氣處理工藝有爐內脫酸法、 濕法脫酸、干法脫酸、半干法脫酸，其中濕法脫酸、干法脫酸工藝在國內垃圾焚燒處 理項目中應用最為普遍。除酸霧化器是煙氣脫酸設備（脫酸塔脫酸）中最為核心的設備，除酸霧化器的脫 酸劑霧化噴射作用，直接決定了除酸霧化器是煙氣脫酸設備脫酸效率的優(yōu)劣。在現垃 圾焚燒處理項目中，煙氣脫酸設備脫酸效率高，往往投資費用也高。此外，霧化器需 經常清洗、維護或更換，項目運行壓力也不較大。據調查，國外先進的除酸霧化器價格較國內廠家高出數倍，運營維護開支也很高，這是國內項目公司經濟支出所不能承受的。因此，為了努力提高除酸霧化器研發(fā)制

3、造 水平，大力促進我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展，行業(yè)相關政府機構、院校、公司等組織都在自己 所屬的領域積極開發(fā)進的除酸霧化器。1.1.2研究現狀目前國內外除酸霧化器普遍研究采用工藝是：固定噴嘴工藝與旋轉離心霧化工藝。 然而該工藝的除酸霧化器未能有所突破，研發(fā)改進速度幾乎停滯不前。文丘里流體工 藝、超聲波工藝、機械壓力工藝等除酸霧化設備也有一定的研究與使用，但由于受制 于自身工藝的制約，只能在特定場合使用，未能有效推廣。固定噴嘴工藝該工藝引進消化國外的脫酸工藝和進口關鍵部件（雙相流噴頭），結合國產化的 設備工藝條件而設計。該系統(tǒng)選用純度大于 90%勺Ca（ OH 2粉末，調制成一定濃度的 石灰漿，由漿泵將石

4、灰漿送入反應塔，通過塔頂的雙相流固定噴頭使石灰漿液霧化成 100卩m左右的霧滴，煙氣中的酸性氣體與含有石灰的堿性霧滴發(fā)生化學反應被吸收， 從而在噴淋塔內完成脫酸過程。該工藝優(yōu)點是操作彈性大，有害物去除率高，不產生 廢水，重，國內外應用也比較普遍。該工藝缺點是脫酸效率與固定噴頭布置相關、噴孔易堵，為了保證脫酸效率，需保證噴頭處置無作業(yè)死角，噴頭不堵塞。旋轉離心霧化工藝霧化器的霧化效果直接影響脫酸效果，常用于半干法的旋轉離心霧化脫酸霧化器 的工作原理是：漿液配送到裝在脫酸塔頂部的高達1000020000r/mi n的旋轉離心霧器的旋轉盤上，漿液有旋轉盤中間進入，然后擴散至旋轉盤表面，形成一層薄膜。

5、由于 離心作用，薄膜逐漸向旋轉盤外緣移動，經剪力作用而使薄膜霧化成50150um的細小 切均勻的液滴。這些液滴具有很大的比表面積，與煙氣進行 90度最佳接觸并充分混合 并發(fā)生強烈的反應，并達到脫酸的效果。該霧化器旋轉構件與離心構件處理酸性高溫 環(huán)境下工作，設備加工制作要求極高，核心部件常常依賴國外進口，國內廠家生產較 少。加之旋轉離心霧化器將液滴向外甩的作用易造成吸收劑在脫酸塔塔體邊緣濃度過 大，中間形成局部稀薄區(qū)域，整體脫酸效果并不是很好，在國內外推廣應用受到一定 影響。文丘里流體工藝文丘里流體工藝除酸霧化器是國內學者研發(fā)一種工藝，適用于半干法噴霧脫酸塔。該工藝包括相互連接的進氣混合段和旋風

6、分離段，進氣混合段包括雙流體霧化噴嘴和 文丘里管混合器，雙流體霧化噴嘴設在文丘里管混合器的煙氣進口內，雙流體霧化噴 嘴分別連接堿液輸入管和壓縮空氣管或高壓蒸汽管。該工藝優(yōu)點是利用文丘里管原理 向煙氣中噴射脫酸劑，充分利用了霧化堿液噴射（壓縮空氣管或高壓蒸汽）能量，可 為文丘里管內堿液與煙氣的混合提供部分動力，具有一定的先進性。該工藝缺點是霧 化噴口作用面直徑較小，且無法實現90度最佳接觸，推廣受到制約。超聲波工藝超聲波霧化器原理是：從噴嘴中噴射出來的氣體超過聲速之后，其氣壓分布產生 一定的周期性和空間間隔的特點。這些高氣壓的間隔就是氣流的不穩(wěn)定點，在這些不 穩(wěn)定點上放置空腔共振器，就會使空氣震

7、動并形成氣浪，在共振器口前產生超聲波。 該超聲波對液滴具有破碎作用：當強力超聲在液滴中傳播時，能激起強烈的聲波振動， 產生空化作用，使液滴霧化。超聲波工藝產生的霧化效果受原液濃度影響，噴射速度 也比較少，超聲波霧化器在項目應用上也比較少。機械壓力工藝機械壓力噴頭霧化是利用高壓水泵將水增壓 3.06.0MPa后。通過機械力將其霧化成細小液滴。但是有與高壓水泵維修復雜，同時高壓物料（含堿）管存，泵送存在炸 裂、腐蝕、堵塞影響，在項目工程案例中應用很少。1.2項目開發(fā)的目的意義除酸霧化器是垃圾焚燒處理脫酸塔中的核心設備，也是保障垃圾焚燒煙氣凈化達 標的關鍵設備之一。在垃圾焚燒過程中不可避免產生的SO

8、2、HCI等酸性氣體，造成設備腐蝕、影響正常運營維護，會對周邊生態(tài)、人居環(huán)境帶來了較大的危害。近幾十 年來，除酸霧化器的研究與制造在國內外持續(xù)加強，積累了大量研究經驗與工程資料。研制與垃圾熱解氣化處理工藝相配套的新型垃圾焚燒煙氣除酸霧化器具有霧化效 果好，運行穩(wěn)定，能有效控制城市生活垃圾熱解氣化焚燒后產生的含酸性氣體，意義 重大。該設備的研發(fā)也可以進一步解決目前生活垃圾處理安全隱患，為垃圾焚燒處理 提供可信可行性依據，進一步推進城市生活垃圾熱解氣化焚燒處理技術的廣泛運用。13本項目達到的技術水平及市場前景本項目針對生活焚燒處理領域煙氣除酸霧化器的研究與工程應用現狀，本著開源 節(jié)流的原則，自行研

9、究開發(fā)適于生活垃圾熱解氣化焚燒處理的煙氣除酸霧化器。（1）使用該裝置能有效的將除酸試劑進行霧化并噴射， 不僅能將煙氣中SO2、HCI 等酸性氣體有效去除，處理后指標低于國家排放標準、達到國際先進水平，同時還能 對煙氣中其它污染物進行一定程度得去除控制作用。（2）本裝置的原理先進、設計簡單、運行高效、經濟效益顯著，適用于生活垃圾 熱解氣化焚燒處理工藝的酸性煙氣的處理，也能適用于生活垃圾焚燒處理其它工藝酸 性氣體的處理或其它條件下含酸性氣體的處理，具有廣闊的市場前景。12二開發(fā)內容和目標2.1項目主要目標、內容及關鍵技術2.1.1項目目標本裝置采用90度固定噴頭式設計，通過向工藝管內輸送脫酸試劑與

10、壓力空氣實現 脫酸試劑的高效霧化與高壓噴射。除酸霧化器噴入的脫酸試劑，與煙氣充分混合并劇 烈反應，達到脫酸的效果。本項目研究目標有：（1） 在現有理論與技術基礎上提高整個處理裝置的霧化效果、運行穩(wěn)定性、降低 能耗、降低處理成本、優(yōu)化工藝，研發(fā)適于生活垃圾焚燒處理特別是適于生活垃圾熱解氣化焚燒處理含煙氣除酸霧化器。（2）設計研發(fā)并優(yōu)化霧化噴頭結構、工藝管線設計、并通過工程實踐調整運行參 數，提高除酸霧化器的除酸試劑霧化效果與脫酸效果。2.1.2研發(fā)內容（1） 工藝原理研究：依據現有生活垃圾煙氣除酸運行經驗，選用合適的除酸霧化 器工藝，并針對垃圾熱解氣化煙氣特點進行優(yōu)化。（2）裝置設計研究：研發(fā)工

11、藝管線（脫酸試劑、空氣等）設計，研發(fā)脫酸試劑加 壓混合腔體設計，研發(fā)霧化結構設計與 90度高效噴嘴。（3）運行參數研究：研究除酸霧化器事宜的運行參數，例如試劑加注壓力、脫酸 試劑濃度、試劑加注壓比例、除酸霧化器結構微調、運維周期等。2.1.3關鍵技術除酸霧化器技術廣泛借鑒目前國內外研發(fā)現狀與工藝特點，選用目前研究應用最 為廣泛的固定噴頭式工藝并進行設計，突破除酸霧化器的霧化噴射效果。本產品關鍵 技術有：（1）試劑管線優(yōu)化設計：試劑管線是除酸霧化器重要的組成部分， 若試劑在管線 中不能被有效的運送，發(fā)生結塊、粘滯、腐蝕甚至堵塞等現象，將影響整個除酸霧化 器的作用效果。因此，這是該裝置整體技術設計

12、關鍵之一。（2）試劑混合腔體設計：在試劑進行霧化噴射前，管線中的試劑在自身壓力的作 用下在霧化器腔體內進行紊流混合。腔體內失壓、副反應、濃差、粘滯等均對除酸霧 化器的效果產生直接影響。因此，這是該裝置整體技術設計關鍵之一。（3）噴嘴噴槍設計：合理選擇除酸霧化器的噴嘴噴槍設計，與霧化液滴大小、噴 射面、噴射壓力緊密相關，也決定了除酸霧化器除酸的效果與試劑使用效率。因此， 這是該裝置整體技術設計關鍵之一。（4）運行參數設計：試劑加注壓力、脫酸試劑濃度、試劑加注壓比例、除酸霧化 器結構微調、運維周期等，也是該裝置整體技術設計關鍵之一。2.2技術創(chuàng)新本除酸霧化器包括雙流管體、合流裝置和霧化筒體。雙流管

13、體設有用于輸送壓縮空氣的氣體通道和用于輸送氫氧化鈣漿液的液體通道。合流裝置連通雙流管體和霧化 筒體上部的混合室。本除酸霧化器包的特征是設置在霧化筒體下方的噴嘴蓋、霧化筒 體底部的內側壁設置喇叭狀擴口、噴嘴蓋的頂部與霧化筒體的底部之間設有一段間隙 用于與喇叭狀擴口一起共同形成噴嘴。該煙氣除酸霧化器噴嘴結構簡單且不易堵塞。本裝置具有以下特點：（1） 除酸霧化器在霧化筒體的底部與噴嘴蓋的頂部之間形成噴嘴，結構簡單、設 計成本低，將霧化筒體底部的內側壁設置為喇叭狀擴口，可使混合室出來的霧化混合 物中的顆粒物不易在噴嘴處留存，能有效避免顆粒物堵塞霧化器噴嘴的現象。（2）噴嘴蓋的頂部與霧化筒體的底部之間的

14、間隙為 360的第一環(huán)形間隙。該設 置可使霧化器的噴嘴360噴射，切為90向煙氣垂直噴射，噴射效果好。（3） 柱體露在霧化筒體外的一端設有外螺紋段，與外螺紋段相連的限位凸起，所 述噴嘴蓋沿中心軸向設有軸孔，設有調節(jié)墊片14用于調節(jié)噴嘴的開口大小，又可通過 改變調節(jié)墊片的厚度來改變噴嘴蓋的頂部與霧化筒體的底部之間的第一環(huán)形間隙，可 達到對噴嘴的噴射角度、高度和流量的調整。（4） 噴嘴蓋的頂部與霧化筒體的底部設有壓差旋轉設計，具有利用自身噴射壓力 實現邊噴射邊旋轉（旋轉離心霧化器）的特點。2.3主要技術經濟指標主要技術經濟指標序號指標名稱指標一、技術指標1工作壓力18atm2脫酸試劑NaOH /

15、Ca（OH） 23霧化粒徑50150um4平面噴射角度3605平面噴射半徑15m6煙氣接觸角度90經濟指標1配備功率3kw2使用壽命10year3維護周期（mo nth）64正常運行率95%5堿投投加量比值1.21.36反應效率95%三開發(fā)試驗方法及技術路線本項目工藝流程如圖所示。首先進行除酸霧化器的技術研究與理論模型建立：對生活垃圾熱解氣化焚燒處理產生的氣體特點進行分析，在此基礎上，結合現有處理技術特點，確定本處理裝置技術，并確定各技術參數。其次，搭建處理裝置并進行中試 試驗：中試試驗的研究內容有氣體進氣布置、漿液進料布置、氣液傳質研究、噴頭腔 室研制等。最后，在中試試驗的基礎上，進行實際應

16、與完善：在實際操作中確定裝置 設計可行，各參數設計符合要求，并在理論模型中得到驗證。技術研究與理論模型建立現有技術研究- 氣體特點分析各參數確定- 處理技術選擇中試裝置搭建與中試試驗- .-一 -氣體進氣布置一-漿液噴射布置一氣液傳質研究-漿 液 部 件 研 制實際應用完善技術完善參數驗證確技術路線圖四計劃進度計劃進度表起始時間結束時間持續(xù)時間進度目標要求2016.102016.1290天項目相關資料和信息的收集。2017.12017.6180天選擇技術方案、選購相關設備及器材、 除酸霧化器制作。2017.72017.12180天研究除酸霧化器各技術參數影響，初 步確疋取佳設計參數并兀成相關試驗 報告。2018.12018.0260天在上述試驗基礎上改進設備結構和安 裝方法，完成裝置設計和相關圖紙。2018.32018.6120天項目頭踐，驗證并確疋各技術有效參 數。2018.72018.10120天市場推廣，并拓展本裝置應用領域。五經費預算項目經費支出預算表經費支出預算內容預算數2016 年2017 年2018 年新產品設計費/萬元工藝規(guī)程制定費/萬元設