垃圾焚燒煙氣處理專用高速離心霧化器設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，城鎮(zhèn)垃圾處理問題已經(jīng)成為各級政府必須面對的重大環(huán)保課題。文章闡述了垃圾焚燒處理的重要意義，分析了當(dāng)前煙氣處理系統(tǒng)現(xiàn)狀與主要霧化裝置，提出了垃圾焚燒煙氣處理專用高速離心霧化器設(shè)計與實現(xiàn)方案，為垃圾焚燒煙氣的無害化處理提供了一種可行性技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；煙氣處理；霧化器

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0074-02

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，城市的規(guī)模越來越大，人口集聚區(qū)人口密度越來越大，垃圾的數(shù)量也呈幾何數(shù)增加，垃圾在不斷吞食耕地，污染環(huán)境，危害周邊人民群眾的身心健康，垃圾處理問題已經(jīng)成為各級政府必須面對的重大環(huán)保課題。近年來隨著科技的不斷發(fā)展，垃圾焚燒發(fā)電為城鎮(zhèn)垃圾的處理開辟了一條新路。垃圾焚燒發(fā)電通過使用特殊的垃圾焚燒設(shè)備，以城市工業(yè)和生活垃圾為燃燒介質(zhì)，在對垃圾進(jìn)行焚燒處理的同時，利用其產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電。由于這種處理方式具有環(huán)境與經(jīng)濟(jì)雙重效益，已經(jīng)被發(fā)達(dá)國家廣泛采用。隨著國家社會對環(huán)境問題的日益關(guān)注，特別是垃圾發(fā)電在垃圾處理中具有不可比擬的優(yōu)越性，垃圾發(fā)電廠不但能夠緩解垃圾帶來的城鎮(zhèn)污染，而且具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，因此其未來發(fā)展前景十分廣闊。然而垃圾焚燒處理過程產(chǎn)生的煙氣中的一些污染物會對環(huán)境造成二次污染，危害人民群眾身心健康，因此必須采取有效措施加強(qiáng)對垃圾焚燒煙氣的處理。本文設(shè)計介紹一種煙氣凈化處理系統(tǒng)專用高速離心霧化裝置，經(jīng)檢測該裝置可以實現(xiàn)對垃圾焚燒煙氣的無害化處理，達(dá)到無污染排放。

1 當(dāng)前煙氣處理系統(tǒng)現(xiàn)狀與主要霧化裝置

目前工業(yè)垃圾焚燒領(lǐng)域?qū)ε欧糯髿獾臒煔馓幚硗ǔ２捎谩案煞ā?、“半干法”及“濕法”進(jìn)行處理，其中半干法及濕法均必須通過噴霧吸收塔對煙氣中的有毒、有害成份進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)與吸收。而反應(yīng)與吸收效果的好壞在很大程度上取決于噴霧吸收塔上所安裝的霧化裝置對煙氣處理化學(xué)反應(yīng)所需堿性（或酸性）液態(tài)物料進(jìn)行高效、可控的霧化。經(jīng)霧化裝置霧化后反應(yīng)物料的粒徑越小，則對噴霧吸收塔內(nèi)煙氣中有毒有害物質(zhì)的反應(yīng)吸收越徹底，排放的煙氣中殘留有毒有害物質(zhì)含量越低。反之，則達(dá)不到預(yù)期的處理目標(biāo)。

現(xiàn)有煙氣處理系統(tǒng)用霧化裝置主要有：（1）氣力霧化方式，以壓縮空氣為動力，通過氣力噴嘴進(jìn)行霧化。（2）壓力霧化方式，以水泵作為動力，對液態(tài)特料加壓，通過壓力噴嘴進(jìn)行霧化。其共同缺點為：（1）霧化后粒徑較大，從而造成煙氣處理系統(tǒng)凈化反應(yīng)不充分，處理后煙氣中殘留有毒有害物質(zhì)相對較多。（2）單個噴嘴出力小，需要的噴嘴數(shù)量多。（3）噴嘴孔徑小，用于高濃度石灰乳液時易發(fā)生堵塞。（4）噴嘴磨損快，需頻繁更換。（5）對霧化的液態(tài)物料量及霧化后的粒徑不能有效控制，因而對煙氣處理系統(tǒng)工況變化的適應(yīng)能力較差。

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本文采用離心霧化原理，以變頻電機(jī)作為動力源，通過增速器組件將轉(zhuǎn)速從2042～2950r/min（通過變頻器調(diào)控）提高至9000～13000r/min，驅(qū)動霧化盤組件對液態(tài)物料進(jìn)行霧化。霧化盤邊緣線速度高達(dá)94.2～136.1m/s，液態(tài)物料通過大口徑陶瓷耐磨噴嘴以相同速度被離心力沿切線方向高速甩出，從而實現(xiàn)了高效、超細(xì)、可控的霧化。

2 垃圾焚燒煙氣處理專用高速離心霧化器設(shè)計

2.1 裝置主要應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域

本垃圾焚燒煙氣處理專用高速離心霧化器是一種對液態(tài)物料（含溶液、乳液）進(jìn)行高效、可控霧化的高速離心霧化裝置，特別涉及煙氣凈化系統(tǒng)堿性（或酸性）液態(tài)反應(yīng)物料進(jìn)行霧化的專用高速離心霧化裝置。

2.2 主要增速器組件

該裝置主要增速器組件有：布料器組件、霧化盤組件、變頻電動機(jī)、彈性柱銷齒式聯(lián)軸器、進(jìn)料管組件、錐形罩殼等構(gòu)成、稀油潤滑系統(tǒng)。變頻電動機(jī)（4）通過彈性柱銷齒式聯(lián)軸器（5）與增速器組件（1）相連接，增速器組件（1）下端連接有布料器組件（2）和霧化盤組件（3）。進(jìn)料管組件（6）將煙氣處理反應(yīng)所需堿性液態(tài)物料（石灰乳液或氫氧化鈉溶液等）送入布料器組件（2），布料器組件（2）將物料均勻分配到霧化盤組件（3）圓周方向上，高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤組件（3）通過霧化盤沿圓周方向均布的12個噴嘴將液態(tài)物料高速甩出。裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.3 高速離心霧化器基本原理

垃圾焚燒煙氣處理專用高速離心霧化器，利用離心霧化原理，通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤組件對液態(tài)物料進(jìn)行高效、超細(xì)、可控的霧化。變頻電動機(jī)提供霧化器工作動力，其輸出轉(zhuǎn)速為2042～2950r/min，通過非本專利范圍的變頻器對其轉(zhuǎn)速及功率進(jìn)行精確控制。增速器組件將轉(zhuǎn)速增至9000～13000r/min，帶動霧化盤組件高速旋轉(zhuǎn)。煙氣處理反應(yīng)所需堿性液態(tài)物料（石灰乳液或氫氧化鈉溶液等）通過進(jìn)料管組件進(jìn)入布料器組件。布料器組件的核心部件布料蕊上沿圓周方向均布有12道螺旋線布料槽，通過布料槽使液態(tài)物料均勻分配于霧化盤組件圓周方向上，從而保證霧化盤組件在高速旋轉(zhuǎn)中動平衡不至于被破壞。如果料液沿圓周方向分布不勻?qū)⒃斐伸F化盤組件在高速轉(zhuǎn)動下動平衡破壞而引發(fā)劇烈振動，甚至引發(fā)整套裝置的破壞。布料器組件的主要作用是保證液態(tài)物料均勻分配于成霧化盤組件圓周方向，從而保證裝置運行平穩(wěn)。高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤組件通過霧化盤邊沿圓周方向均布的12個噴嘴將液態(tài)物料高速甩出，形成20～50um的霧狀液滴。噴嘴為耐磨、耐腐蝕的特殊陶瓷制成，噴嘴孔徑為12mm，因而本霧化裝置運行中即使是使用霧化物料濃度高達(dá)20%～25%的石灰乳液，本裝置也不發(fā)生堵塞。噴嘴為易損件，由于采用硬質(zhì)耐磨陶瓷制造，因而較不銹鋼噴嘴壽命長5倍左右。對本裝置中的高速轉(zhuǎn)動部件采用稀油潤滑方式，系統(tǒng)保證高速轉(zhuǎn)動部件運行平穩(wěn)且不被磨損。由于本霧化裝置安裝于煙氣處理系統(tǒng)噴霧吸收塔頂部，本裝置下部深入噴霧吸收塔內(nèi)，處于煙氣環(huán)境中，因而采用耐腐蝕不銹鋼制造的錐形罩殼保護(hù)本裝置下部組件不被煙氣中的腐蝕性氣體

損壞。

3 結(jié)語

煙氣處理系統(tǒng)噴霧吸收塔對煙氣處理效果的好壞，很大程度上取決于所使用的反應(yīng)吸收液經(jīng)霧化裝置霧化后的粒徑，粒徑越小，反應(yīng)吸收越迅速徹底。本裝置能將液態(tài)反應(yīng)物料霧化為20～50μm的霧狀液滴，使每升液態(tài)反應(yīng)物料的表面積達(dá)到了約（12～66）×1010m2，表面積較其常態(tài)增大約數(shù)億倍，因而高溫?zé)煔馀c霧狀反應(yīng)物料能在瞬間完成化學(xué)反應(yīng)及傳熱傳質(zhì)過程，從而使煙氣中有毒有害物質(zhì)殘留降至最低，經(jīng)檢驗設(shè)計達(dá)到環(huán)保要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，李在峰，何曉峰.淺議

我國垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中外能源，

2012，（6）.

[2] 劉曉，王學(xué)斌，周菊華.簡析垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污

染控制及防治對策[J].能源技術(shù)與管理，2011，

（1）.

[3] 閆志海.垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理方案的選擇[J].天

津科技，2008，（5）.

[4] 郭一鑫.垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計研究[J].

能源研究與利用，2005，（6）.

[5] 黃最惠.爐排爐焚燒垃圾過程中主要污染物的控制

[J].電力科技與環(huán)保，2010，（5）.

[6] 孔紅.垃圾焚燒廠氣態(tài)懸浮狀半干式反應(yīng)塔系統(tǒng)的自

動控制[J].電站系統(tǒng)工程，2007，（4）.

[7] 姜靜.垃圾發(fā)電廠煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國水運

（下半月），2013，（6）.

[8] 王利軍.垃圾焚燒的二次污染物排放處理[J].應(yīng)用能

源技術(shù)，2006，（10）.

[9] 徐正坦，吳松發(fā).垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染控制[J].

福建工程學(xué)院學(xué)報，2010，（3）.

[10] 羅建華.逆流法處理垃圾焚燒尾氣的研究[J].節(jié)能

與環(huán)保，2006，（2）.

作者簡介：何秀明（1955—），男，重慶人，重慶鋼鐵集團(tuán)設(shè)計院總設(shè)計師，國家注冊公用設(shè)備工程師（動力專業(yè)），教授級高級工程師（正高級工程師），研究方向：冶金行業(yè)節(jié)能減排、余熱利用及發(fā)電、生活垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域工程設(shè)計及技術(shù)研發(fā)。