垃圾焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用..

2021年2月7日发(作者：蓬溪县人民医院)











垃圾焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用




目


录

一

立项依据
.. .................................................. .................................................. ..................... 1
1.1
国内外研究现状与发展趋势
............................. .................................................. .... 1
1.2
项目开发的目的意义
................. .................................................. ............................ 1
1.3
本项目达到的技术水平及市场前景
.......................... ............................................. 3
二

开发内容和目标
........................ .................................................. ..................................... 4
2.1
项目主要目标、内容及关键技术
........................... ................................................ 4
2.2
技术创新
............................. .................................................. .................................... 5
2.3
主要技术经济指标
................................. .................................................. ................ 5
三

开发试验方法及技术路线
. .................................................. ............................................ 7
四

计划进度
........................... .................................................. .............................................. 8
五

经费预算
........................... .................................................. .............................................. 9
六

主要仪器设备清单
....................... .................................................. ................................ 10
垃圾热焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用

一

立项依据

1.1
国内外研究现状与发展趋势

1.1.1
研究背景

垃圾焚烧处理是近年来在国内大力发展的垃圾处理方式。
受制于垃 圾组分的制约，
垃圾经焚烧工艺处理后，产生的烟气中均含有一定量的酸性气体，例如
HCl< br>、
HSOx
、
HF
、
HNOx
等。国内垃圾焚烧处理 项目建设通常采用的烟气处理工艺有炉内脱酸法、
湿法脱酸、干法脱酸、半干法脱酸，其中湿法脱酸、干 法脱酸工艺在国内垃圾焚烧处
理项目中应用最为普遍。

除酸雾化器是烟气脱酸设备（ 脱酸塔脱酸）中最为核心的设备，除酸雾化器的脱
酸剂雾化喷射作用，直接决定了除酸雾化器是烟气脱酸 设备脱酸效率的优劣。在现垃
圾焚烧处理项目中，烟气脱酸设备脱酸效率高，往往投资费用也高。此外， 雾化器需
经常清洗、维护或更换，项目运行压力也不较大。

据调查，
国外先 进的除酸雾化器价格较国内厂家高出数倍，
运营维护开支也很高，
这是国内项目公司经济支出所 不能承受的。因此，为了努力提高除酸雾化器研发制造
水平，大力促进我国环保事业发展，行业相关政府 机构、院校、公司等组织都在自己
所属的领域积极开发进的除酸雾化器。

1.1.2
研究现状

目前国内外除酸雾化器普遍研究采用工艺是：
固定喷嘴工艺与旋转 离心雾化工艺。
然而该工艺的除酸雾化器未能有所突破，研发改进速度几乎停滞不前。文丘里流体工艺、超声波工艺、机械压力工艺等除酸雾化设备也有一定的研究与使用，但由于受制
于自身工艺的制 约，只能在特定场合使用，未能有效推广。

固定喷嘴工艺

该工艺引进消化 国外的脱酸工艺和进口关键部件（双相流喷头），结合国产化的
设备工艺条件而设计。该系统选用纯度大 于
90%
的
Ca
（
OH
）
2
粉末，调制成 一定浓度的
石灰浆，由浆泵将石灰浆送入反应塔，通过塔顶的双相流固定喷头使石灰浆液雾化成
100
μ
m
左右的雾滴，烟气中的酸性气体与含有石灰的碱性雾滴发生化学反应被吸收 ，
从而在喷淋塔内完成脱酸过程。该工艺优点是操作弹性大，有害物去除率高，不产生
废水，重 ，国内外应用也比较普遍。该工艺缺点是脱酸效率与固定喷头布置相关、喷
1

垃圾热焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用

孔易堵，为了保证脱酸效率，需保证喷头处置无作业死角，喷头不堵塞。

旋转离心雾化工艺

雾化器的雾化效果直接影响脱酸效果，常用于半干法的旋转离心雾 化脱酸雾化器
的工作原理是：浆液配送到装在脱酸塔顶部的高达
10000~20000r/m in
的旋转离心雾器
的旋转盘上，浆液有旋转盘中间进入，然后扩散至旋转盘表面，形成一层薄 膜。由于
离心作用，
薄膜逐渐向旋转盘外缘移动，
经剪力作用而使薄膜雾化成
50~150um
的细小
切均匀的液滴。这些液滴具有很大的比表面积，与烟气进行
9 0
度最佳接触并充分混合
并发生强烈的反应，并达到脱酸的效果。该雾化器旋转构件与离心构件 处理酸性高温
环境下工作，设备加工制作要求极高，核心部件常常依赖国外进口，国内厂家生产较
少。加之旋转离心雾化器将液滴向外甩的作用易造成吸收剂在脱酸塔塔体边缘浓度过
大，中间形成局部 稀薄区域，整体脱酸效果并不是很好，在国内外推广应用受到一定
影响。

文丘里流体工艺

文丘里流体工艺除酸雾化器是国内学者研发一种工艺，
适用 于半干法喷雾脱酸塔。
该工艺包括相互连接的进气混合段和旋风分离段，进气混合段包括双流体雾化喷嘴 和
文丘里管混合器，双流体雾化喷嘴设在文丘里管混合器的烟气进口内，双流体雾化喷
嘴分别连 接碱液输入管和压缩空气管或高压蒸汽管。该工艺优点是利用文丘里管原理
向烟气中喷射脱酸剂，充分利 用了雾化碱液喷射（压缩空气管或高压蒸汽）能量，可
为文丘里管内碱液与烟气的混合提供部分动力，具 有一定的先进性。该工艺缺点是雾
化喷口作用面直径较小，且无法实现
90
度最佳接触 ，推广受到制约。

超声波工艺

超声波雾化器原理是：从喷嘴中喷射出来的 气体超过声速之后，其气压分布产生
一定的周期性和空间间隔的特点。这些高气压的间隔就是气流的不稳 定点，在这些不
稳定点上放置空腔共振器，就会使空气震动并形成气浪，在共振器口前产生超声波。该超声波对液滴具有破碎作用：
当强力超声在液滴中传播时，
能激起强烈的声波振动，产生空化作用，使液滴雾化。超声波工艺产生的雾化效果受原液浓度影响，喷射速度
也比较少，超声 波雾化器在项目应用上也比较少。

机械压力工艺

机械压力喷头雾化是利用 高压水泵将水增压
3.0~6.0MPa
后。通过机械力将其雾化
2

垃圾热焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用

成细小液滴。但是有与高压水泵维修复杂 ，同时高压物料（含碱）管存，泵送存在炸
裂、腐蚀、堵塞影响，在项目工程案例中应用很少。


1.2
项目开发的目的意义

除酸雾化器是垃圾焚烧处理脱酸塔 中的核心设备，也是保障垃圾焚烧烟气净化达
标的关键设备之一。在垃圾焚烧过程中不可避免产生的SO
2
、
HCl
等酸性气体，造成
设备腐蚀、影响正常运营维护 ，会对周边生态、人居环境带来了较大的危害。近几十
年来，
除酸雾化器的研究与制造在国内外 持续加强，
积累了大量研究经验与工程资料。

研制与垃圾热解气化处理工艺相配套的 新型垃圾焚烧烟气除酸雾化器具有雾化效
果好，运行稳定，能有效控制城市生活垃圾热解气化焚烧后产生 的含酸性气体，意义
重大。该设备的研发也可以进一步解决目前生活垃圾处理安全隐患，为垃圾焚烧处理
提供可信可行性依据，进一步推进城市生活垃圾热解气化焚烧处理技术的广泛运用。


1.3
本项目达到的技术水平及市场前景

本项目针对生活焚烧处理领域烟 气除酸雾化器的研究与工程应用现状，本着开源
节流的原则，自行研究开发适于生活垃圾热解气化焚烧处 理的烟气除酸雾化器。

（
1
）
使用该装置能有效的将除酸试剂进行 雾化并喷射，
不仅能将烟气中
SO
2
、
HCl
等酸性气体有 效去除，处理后指标低于国家排放标准、达到国际先进水平，同时还能
对烟气中其它污染物进行一定程度 得去除控制作用。

（
2
）本装置的原理先进、设计简单、运行高效、经济效 益显著，适用于生活垃圾
热解气化焚烧处理工艺的酸性烟气的处理，也能适用于生活垃圾焚烧处理其它工 艺酸
性气体的处理或其它条件下含酸性气体的处理，具有广阔的市场前景。

3

垃圾热焚烧处理烟气除酸雾化器的研发应用

二

开发内容和目标

2.1
项目主要目标、内容及关键技术

2.1.1
项目目标

本装置采用
90
度固定喷头式设计 ，
通过向工艺管内输送脱酸试剂与压力空气实现
脱酸试剂的高效雾化与高压喷射。除酸雾化器喷 入的脱酸试剂，与烟气充分混合并剧
烈反应，达到脱酸的效果。本项目研究目标有：

（
1
）
在现有理论与技术基础上提高整个处理装置的雾化效果、
运行稳定性、
降低
能耗、降低处理成本、优化工艺，研发适于生活垃圾焚烧处理特别是适于生活垃圾热
解气化焚烧处理含烟气除酸雾化器。

（
2
）
设计研发并优化雾化 喷头结构、
工艺管线设计、
并通过工程实践调整运行参
数，提高除酸雾化器的除酸试剂 雾化效果与脱酸效果。

2.1.2
研发内容

（
1）
工艺原理研究：
依据现有生活垃圾烟气除酸运行经验，
选用合适的除酸雾化器工艺，并针对垃圾热解气化烟气特点进行优化。

（
2
）装置设计研究 ：研发工艺管线（脱酸试剂、空气等）设计，研发脱酸试剂加
压混合腔体设计，研发雾化结构设计与90
度高效喷嘴。

（
3
）运行参数研究：研究除酸雾化器事宜 的运行参数，例如试剂加注压力、脱酸
试剂浓度、试剂加注压比例、除酸雾化器结构微调、运维周期等。

2.1.3
关键技术

除酸雾化器技术广泛借鉴目前国内外研发 现状与工艺特点，选用目前研究应用最
为广泛的固定喷头式工艺并进行设计，突破除酸雾化器的雾化喷射 效果。本产品关键
技术有：

（
1
）
试剂管线优化设计：< br>试剂管线是除酸雾化器重要的组成部分，
若试剂在管线
中不能被有效的运送，发生结块、 粘滞、腐蚀甚至堵塞等现象，将影响整个除酸雾化
器的作用效果。因此，这是该装置整体技术设计关键之 一。

（
2
）
试剂混合腔体设计：
在试剂进行雾化喷射前，
管线中的试剂在自身压力的作
用下在雾化器腔体内进行紊流混合。腔体内失压、副反应、浓差、 粘滞等均对除酸雾
化器的效果产生直接影响。因此，这是该装置整体技术设计关键之一。

4