旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣凈化技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電中的應(yīng)用

于曉蕾

摘要：酸性氣體如SOx、HCl、HF等是垃圾焚燒發(fā)電的主要大氣污染物之一。要控制酸性氣體的排放量，就必須采取有效的煙氣凈化技術(shù)，如干法、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法干法、流化床半干法、石灰石-石膏濕法和鈉堿法濕法煙氣凈化技術(shù)等。旋轉(zhuǎn)噴霧半干法是有效的煙氣凈化技術(shù)之一，并廣泛應(yīng)用在垃圾焚燒發(fā)電廠。文中介紹了應(yīng)用在南宮垃圾焚燒發(fā)電廠的旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫酸技術(shù)，主要包括脫酸除塵系統(tǒng)，脫酸劑（石灰粉）貯存及漿液制備供給系統(tǒng)，脫酸灰輸送及外排系統(tǒng)和排空系統(tǒng)等。該技術(shù)投產(chǎn)使用后，酸性氣體的排放達到了歐盟排放標(biāo)準。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)噴霧半干法；垃圾焚燒；霧化器

1 引言

旋轉(zhuǎn)噴霧半干法源于漿液的噴霧干燥加工工藝。噴霧干燥被廣泛應(yīng)用于液態(tài)進料固態(tài)粉末出料的現(xiàn)代加工工業(yè)中，如化工、制藥、食品等。丹麥Niro公司、美國Komline-Sanderson公司、比利時Seghers公司等都是制造旋轉(zhuǎn)霧化器的廠家。近年來，旋轉(zhuǎn)噴霧半干法開始廣泛應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠。

2 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法工藝原理及特點

2.1 工藝原理

旋轉(zhuǎn)噴霧半干法具有吸收和干燥的雙重作用，將濃度為20%的Ca（OH）2漿液定量送入脫酸塔頂部霧化器中，旋轉(zhuǎn)霧化器是一種高速旋轉(zhuǎn)的霧化裝置，轉(zhuǎn)速可達1500r/min左右，漿液經(jīng)霧化器霧化成霧滴在吸收塔內(nèi)與煙氣接觸后進行化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)過程如下：

SO2+Ca（OH）2→CaSO3﹢H2O

SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+2H2O

2HF+Ca（OH）2→CaF2+2H2O

SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

2.2 特點-氣流均布

旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫酸工藝一大特點是煙氣入口是螺旋形切向入口的氣流均布裝置，起到氣流均布作用。氣流均布裝置和霧化器設(shè)在脫酸塔頂，從氣流均布裝置中出來含酸性氣體的熱氣流進入塔內(nèi)呈螺旋狀運動，與霧化器產(chǎn)生的霧滴群同向旋轉(zhuǎn)，使霧化漿液的與塔內(nèi)煙氣充分接觸混合進行脫酸反應(yīng)。同時，脫酸塔內(nèi)煙氣應(yīng)在短時間內(nèi)將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，干燥時間為0.2 s。氣流均布裝置由進風(fēng)道蝸殼和導(dǎo)向葉片組成，其中，導(dǎo)向葉片又分為徑向?qū)蛉~片和內(nèi)錐體導(dǎo)向葉片。

（1）進風(fēng)道蝸殼可以實現(xiàn)沿圓周方向均勻進風(fēng)，即在基圓上風(fēng)壓及風(fēng)速處處相等。蝸殼按照等壓風(fēng)室的原理設(shè)計，等壓風(fēng)室沿進風(fēng)方向設(shè)計成線性漸縮通道。

（2）徑向?qū)蛉~片的目的是使進入風(fēng)道內(nèi)的旋轉(zhuǎn)氣流達到最小的阻力損失并引進進風(fēng)蝸殼中心。葉片型線設(shè)計成流線形，用以消除氣流對葉片的撞擊損失和渦流損失。

（3）內(nèi)錐體導(dǎo)向葉片用來調(diào)節(jié)一小部分熱風(fēng)進高速旋轉(zhuǎn)霧化器，該部分熱風(fēng)和漿液在高速旋轉(zhuǎn)的霧化器作用下向周圍拋射，形成氣霧。霧化器起到了霧化物料和“一次風(fēng)風(fēng)機”的雙重作用。

3 在垃圾焚燒發(fā)電廠中的應(yīng)用

（1）原煙氣參數(shù)：煙氣處理量119410Nm3/h（濕基），入口煙氣溫度212℃，入口SO2濃度370 mg/Nm3（dry， 11% O2），入口HCl濃度476 mg/Nm3（dry， 11% O2），入口HF濃度5 mg/Nm3（dry， 11% O2），入口粉塵濃度5000 mg/Nm3（dry， 11% O2）。

（2）凈煙氣參數(shù)（排放設(shè)計指標(biāo)）：SO2排放濃度≤50mg/Nm3 mg/Nm3（dry， 11% O2），HCl排放濃度≤10mg/Nm3 mg/Nm3（dry， 11% O2），HF排放濃度≤1mg/Nm3 mg/Nm3（dry， 11% O2），粉塵排放濃度≤10 mg/Nm3（dry， 11% O2），煙氣溫度高于露點溫度。

3.1 脫酸除塵系統(tǒng)

脫酸除塵系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)噴霧吸收干燥脫酸塔、布袋除塵器、引風(fēng)機、煙道擋板、煙道、非金屬補償器等組成。在脫酸塔中脫除酸性污染物。來自鍋爐出口的煙氣溫度在212℃左右，在脫酸塔內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)噴霧器噴入石灰漿和冷卻水，使煙氣溫度降到約139℃，進入布袋除塵器。

吸收過程的反應(yīng)劑是過量化學(xué)計量比的的熟石灰。在煙氣凈化系統(tǒng)的噴霧吸收過程中，熟石灰是以石灰漿形式通過旋轉(zhuǎn)霧化器霧化成細小顆粒噴入到脫酸反應(yīng)塔內(nèi)的。石灰漿在漿液罐中制成的，主要為氯化鈣與硫酸鈣，一部分從脫酸反應(yīng)塔下部以飛灰形式排出，另一部分從下游的布袋除塵器下部排出。

煙氣經(jīng)脫酸塔后進入布袋除塵器，煙氣中的粉塵會吸附在濾袋表層，并形成粉塵層。粉塵層中含有大量的未反應(yīng)熟石灰，可以與煙氣中的有害酸性氣體繼續(xù)進行反應(yīng)，提高去除率。凈化后的煙氣經(jīng)過每個倉室的出口離開除塵器。

煙氣經(jīng)過布袋除塵器后進入下游的選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR），除NOx外其他污染物及重金屬等都已經(jīng)達到排放標(biāo)準。從SCR脫酸反應(yīng)塔出來的凈煙氣經(jīng)過煙氣換熱器降溫后達到160℃，通過一臺引風(fēng)機經(jīng)80米高的煙道排放出去，引風(fēng)機克服從鍋爐到煙囪之間的所有阻力。

3.2脫酸灰輸儲存及外排系統(tǒng)

布袋除塵器灰斗內(nèi)的飛灰和脫酸反應(yīng)塔下部的產(chǎn)物通過氣力輸送到灰倉中。

每臺脫酸反應(yīng)塔設(shè)置一套氣力輸灰，每套布袋除塵器設(shè)置兩套氣力輸灰，一用一備。氣力輸灰系統(tǒng)考慮不發(fā)生堵塞，有足夠的裕量，防止因為一條輸灰系統(tǒng)的堵塞導(dǎo)致整個垃圾焚燒線的停運。脫酸塔及布袋除塵器底部的灰渣進入緩沖罐，然后通過氣力方式輸送到灰倉。灰倉中的灰通過飛灰散裝機運到廠外專業(yè)廠家進行統(tǒng)一處理。

3.3排空系統(tǒng)

漿液管道和漿液泵等，在停運時需要進行沖洗，在脫酸區(qū)設(shè)集水池，其沖洗水就近收集在集水池內(nèi)。集水池內(nèi)的漿液用泵送返至漿液罐再利用。

4 結(jié)語

隨著城市生活垃圾的逐年增加，垃圾的無害化處理顯得日益迫切。垃圾焚燒處理雖然投資高，但在無害化、減量化方面具有明顯優(yōu)勢。然而垃圾在燃燒時，會產(chǎn)生有害的酸性氣體及粉塵，旋轉(zhuǎn)噴霧半干法是有效的煙氣凈化技術(shù)。

參考文獻：

[1]潘永康，王喜忠，劉相東.現(xiàn)代干燥技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 饒志軍.旋轉(zhuǎn)噴霧技術(shù)及其機電系統(tǒng)的研究[D].天津大學(xué)，2005，4.

[3] 王鵬程，張夢.垃圾發(fā)電用旋轉(zhuǎn)霧化器霧化性能的實驗研究[J].機床與液壓，2010，38（18）：41-43.

[4] 王鵬程，唐一科，周雄.垃圾發(fā)電用離心霧化器霧化效果及影響因素分析[J].機械制造，2007，45（510）：22-24.

[5]王喜忠，于才淵，周才君.噴霧干燥[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6] 汪波，王瑩.噴霧干燥法在垃圾焚燒尾氣凈化中的應(yīng)用[ J ] .中國環(huán)保產(chǎn)

業(yè)，2005，7：26-29.

[7] 谷吉林.旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法（SDA）脫酸工藝系統(tǒng)應(yīng)用及問題思考[C].第四屆全國脫酸工程技術(shù)研討會論文集，2006，09.

[8] 蒲舸，張力.石灰漿液噴嘴霧化特性[J].工程熱物理學(xué)報，2008，29（9）：1516-1517.