危廢焚燒急冷塔的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

彭蜀娟

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200）

引言

現(xiàn)階段，我國(guó)在開(kāi)展危險(xiǎn)廢物處理技術(shù)活動(dòng)過(guò)程中，對(duì)焚燒處理技術(shù)的運(yùn)用最具普遍性。從實(shí)際發(fā)揮的技術(shù)效果展開(kāi)闡釋分析，危險(xiǎn)廢物焚燒處理技術(shù)能針對(duì)危險(xiǎn)廢物的減容減重，契合滿足我國(guó)危險(xiǎn)廢物處理事業(yè)領(lǐng)域的基本技術(shù)需求，且始終保持著穩(wěn)定發(fā)展和普及運(yùn)用態(tài)勢(shì)。然而，受技術(shù)發(fā)展水平的影響作用，危險(xiǎn)廢物在接受焚燒處理過(guò)程中，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其中包含的有害物質(zhì)成分的清除作用，卻也會(huì)同時(shí)誘導(dǎo)生成一定數(shù)量的其他有害物質(zhì)（形如NOx物質(zhì)、SO2物質(zhì)、HCI 物質(zhì)、HF 物質(zhì)，以及二噁英物質(zhì)等），從這一角度展開(kāi)分析，如果未能針對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒處理技術(shù)過(guò)程中生成的煙氣物質(zhì)運(yùn)用恰當(dāng)技術(shù)方法展開(kāi)處理，通常會(huì)引致發(fā)生一定程度的二次污染問(wèn)題。在煙氣中包含的各類(lèi)有害物質(zhì)中，以二噁英物質(zhì)針對(duì)空氣環(huán)境所施加的污染破壞作用最為嚴(yán)重。而想要實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中二噁英物質(zhì)含量的有效控制，必須在1 s 時(shí)間之內(nèi)，促進(jìn)煙氣物質(zhì)的溫度參數(shù)從＞500 ℃，快速地降低到200 ℃以下，繼而通過(guò)規(guī)避二噁英物質(zhì)的再生成溫度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中二噁英物質(zhì)包含量的有效降低。上述技術(shù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，需要依賴(lài)對(duì)急冷塔設(shè)備的運(yùn)用，而做好針對(duì)急冷塔設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作環(huán)節(jié)，能支持獲取到良好技術(shù)收益。

1 設(shè)計(jì)條件

余熱鍋爐設(shè)備內(nèi)部生成的高溫?zé)煔馕镔|(zhì)通常需要直接被送入到煙氣急冷塔設(shè)備內(nèi)部，急冷塔設(shè)備入口位置的煙氣物質(zhì)溫度技術(shù)參數(shù)通常≥500.00 ℃，出口位置的煙氣物質(zhì)溫度技術(shù)參數(shù)通常＜200.00 ℃。

噴霧技術(shù)裝置通常經(jīng)由煙氣冷卻技術(shù)系統(tǒng)和噴槍噴嘴技術(shù)組件共同組成。開(kāi)展煙氣冷卻技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的主要目的，在于將具備一定水平進(jìn)口位置溫度參數(shù)范圍和進(jìn)口位置流量參數(shù)范圍的煙氣物質(zhì)冷卻處理到期望實(shí)現(xiàn)的一定水平的出口位置溫度參數(shù)范圍之內(nèi)[1]。

進(jìn)口位置的溫度參數(shù)和出口位置的溫度參數(shù)通常運(yùn)用熱電偶加以檢測(cè)，且可以在最大數(shù)值與最小數(shù)值之間任意展開(kāi)調(diào)節(jié)操作。霧化噴頭技術(shù)組件依賴(lài)壓縮空氣物質(zhì)完成雙流霧化技術(shù)過(guò)程，其技術(shù)結(jié)構(gòu)形式為雙層夾套管結(jié)構(gòu)，急冷水物質(zhì)走內(nèi)管組件，壓縮空氣物質(zhì)走外管組件，急冷水物質(zhì)與壓縮空氣物質(zhì)能夠在噴嘴位置發(fā)生強(qiáng)烈混合過(guò)程后從霧化器噴嘴位置噴出，促使急冷水物質(zhì)被霧化處理成細(xì)小顆粒狀，繼而再與煙氣物質(zhì)進(jìn)行充分接觸過(guò)程與換熱過(guò)程。煙氣物質(zhì)中包含的熱量能促使霧化水滴發(fā)生蒸發(fā)過(guò)程。流經(jīng)急冷塔設(shè)備內(nèi)部的煙氣物質(zhì)能夠直接性地與霧化液滴相互接觸，且其傳質(zhì)速度參數(shù)和傳熱速度參數(shù)都比較快，實(shí)際噴入的液體物質(zhì)在快速汽化過(guò)程中能攜帶走較多熱量，客觀上會(huì)誘導(dǎo)煙氣物質(zhì)的溫度在較短時(shí)間之內(nèi)快速降低，客觀上能夠切實(shí)規(guī)避二噁英物質(zhì)的再次生成過(guò)程。除此之外，由于所處技術(shù)環(huán)境中包含高溫?zé)煔馕镔|(zhì)，且還包含有酸性氣體物質(zhì)成分，在設(shè)計(jì)形成噴槍過(guò)程中，要切實(shí)選擇運(yùn)用能夠耐受腐蝕作用和高溫環(huán)境的不銹鋼材料，并且選擇運(yùn)用適當(dāng)類(lèi)型的保護(hù)性技術(shù)措施[2]。

在急冷塔設(shè)備內(nèi)部，噴霧技術(shù)系統(tǒng)能夠遵照出口位置的煙氣溫度參數(shù)變化情況，自動(dòng)化地調(diào)節(jié)干預(yù)噴水槍技術(shù)組件的實(shí)際噴水量，控制維持急冷塔設(shè)備出口位置的溫度技術(shù)參數(shù)能夠處在適當(dāng)范圍之內(nèi)。

在設(shè)備具體運(yùn)行過(guò)程中，水箱中分布水在依次經(jīng)歷過(guò)濾器設(shè)備的過(guò)濾處理、水泵設(shè)備的增壓處理之后，還會(huì)經(jīng)由水路調(diào)節(jié)技術(shù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力參數(shù)和流量參數(shù)之后送入噴槍內(nèi)部；在噴槍內(nèi)部，由于分布有來(lái)源于壓縮空氣物質(zhì)的霧化作用，水將會(huì)被霧化處理成細(xì)小顆粒，霧化顆?；诟邷?zé)煔馕镔|(zhì)環(huán)境內(nèi)部發(fā)生的迅速蒸發(fā)過(guò)程，通常會(huì)吸收走煙氣物質(zhì)內(nèi)部包含的大量熱量，繼而支持煙氣物質(zhì)的溫度參數(shù)能夠發(fā)生幅度顯著的降低變化，并且穩(wěn)定維持在一定溫度水平，而在出口位置的煙氣溫度參數(shù)未能分布在設(shè)定范圍之內(nèi)條件下，急冷技術(shù)系統(tǒng)通常會(huì)自動(dòng)化地調(diào)整改變供水壓力技術(shù)參數(shù)，以及噴水量技術(shù)參數(shù)等相關(guān)技術(shù)參數(shù)，繼而確保煙氣物質(zhì)的溫度參數(shù)能夠長(zhǎng)期維持在較為合理的區(qū)間范圍之內(nèi)。

2 急冷塔能量平衡和物料平衡

由于選擇運(yùn)用冷熱流體直接接觸技術(shù)方法針對(duì)煙氣物質(zhì)展開(kāi)降溫技術(shù)處理環(huán)節(jié)，通常可以參考結(jié)合水的噴霧干燥技術(shù)模型針對(duì)急冷塔內(nèi)部技術(shù)系統(tǒng)的能量平衡相關(guān)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目，以及物料平衡相關(guān)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目展開(kāi)計(jì)算處理[2]。

在具體計(jì)算處理工作環(huán)節(jié)開(kāi)展過(guò)程中，需要把握的基本要點(diǎn)在于：

1）忽略塔體結(jié)構(gòu)發(fā)生的散熱技術(shù)過(guò)程。

2）選擇25 ℃常溫環(huán)境作為計(jì)算處理環(huán)節(jié)開(kāi)展過(guò)程中的基準(zhǔn)環(huán)境。

3）由于霧化水選擇運(yùn)用雙流體霧化處理技術(shù)工藝，霧化水的顆粒直徑參數(shù)需要控制降低到20 μm（霧化噴嘴技術(shù)組件在恰當(dāng)技術(shù)工況條件下的平均液滴直徑參數(shù)為80 μm），在500 ℃技術(shù)工況條件下，液滴的存在壽命持續(xù)時(shí)間將被控制到毫秒級(jí)別，也就是霧化水在與煙氣物質(zhì)相互接觸的瞬間，就已經(jīng)完成霧化技術(shù)過(guò)程。

4）由于實(shí)際進(jìn)入到急冷塔設(shè)備塔體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的顆粒狀物質(zhì)濃度水平較低，為確保實(shí)際開(kāi)展的計(jì)算處理環(huán)節(jié)具備充分便利性，要忽略急冷處理技術(shù)過(guò)程中煙氣物質(zhì)內(nèi)部包含的焓變因素。

5）高溫?zé)煔馕镔|(zhì)從500.00 ℃降溫到200.00 ℃過(guò)程中釋放的顯性熱量，能夠直接且完全地轉(zhuǎn)化成霧化水從25.00 ℃提升到200.00 ℃過(guò)程中吸收的熱量。

3 設(shè)計(jì)的急冷塔在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方案

3.1 急冷塔底部滴水

引致原因：由于在急冷塔設(shè)備設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中的初始階段未能充分考慮到塔體結(jié)構(gòu)發(fā)生的散熱技術(shù)現(xiàn)象，客觀上導(dǎo)致實(shí)際噴入的水量超越需求數(shù)量，繼而引致部分霧化水在未能及時(shí)蒸發(fā)條件下滴落在塔底位置。

解決策略：要針對(duì)塔底位置展開(kāi)徹底清理環(huán)節(jié)，通過(guò)操作調(diào)節(jié)閥技術(shù)組件，將具體噴入的霧化水?dāng)?shù)量，調(diào)節(jié)到原有數(shù)量的98%，在持續(xù)觀察3 h 條件下，如果急冷塔設(shè)備的底部位置未發(fā)現(xiàn)滴水現(xiàn)象，且煙氣物質(zhì)溫度參數(shù)在經(jīng)歷急冷處理環(huán)節(jié)之后能夠被降低到200 ℃以下，則認(rèn)為急冷塔底部滴水問(wèn)題已經(jīng)得到妥善解決。

3.2 塔壁的腐蝕

1）引致原因：進(jìn)入急冷塔設(shè)備內(nèi)部煙氣中的HCl物質(zhì)含量較高，經(jīng)由急冷處理技術(shù)環(huán)節(jié)之后，煙氣物質(zhì)中水所占據(jù)的體積分?jǐn)?shù)比例較大。

2）解決策略：減少實(shí)際的噴水?dāng)?shù)量，降低水分分壓水平。從理論性層面展開(kāi)闡釋分析，該種技術(shù)操作方法的運(yùn)用，能支持煙氣物質(zhì)的露點(diǎn)腐蝕溫度參數(shù)控制降低到200℃以下。而從具體實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)環(huán)節(jié)開(kāi)展過(guò)程中獲取的結(jié)果顯示，該種技術(shù)操作方法在運(yùn)用過(guò)程中，通常需要大量減少實(shí)際噴入的霧化水量，客觀上無(wú)法發(fā)揮針對(duì)煙氣物質(zhì)的急冷處理技術(shù)效果。控制降低煙氣物質(zhì)中的HCl 物質(zhì)含量，要選擇運(yùn)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氫氧化鈉溶液替代原本運(yùn)用的霧化水，在針對(duì)煙氣物質(zhì)展開(kāi)急冷技術(shù)處理過(guò)程中，同時(shí)支持實(shí)現(xiàn)脫酸技術(shù)處理目標(biāo)，支持煙氣中的HCl 物質(zhì)含量顯著降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可知，急冷塔設(shè)備是危險(xiǎn)廢物焚燒處理技術(shù)活動(dòng)過(guò)程中需要運(yùn)用的重要設(shè)備之一，做好針對(duì)急冷塔設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)工藝設(shè)計(jì)工作，對(duì)于控制減少煙氣中的二噁英物質(zhì)生成數(shù)量，提升危險(xiǎn)廢物焚燒處理技術(shù)活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中的環(huán)保性，發(fā)揮著不容忽視的影響作用。