垃圾焚烧烟气处理专用高速离心雾化器设计与实现

摘要：经济的快速发展、城镇化的快速推进，城镇垃圾处理问题已经成为各级政府必须面对的重大环保课题。文章阐述了垃圾焚烧处理的重要意义，分析了当前烟气处理系统现状与主要雾化装置，提出了垃圾焚烧烟气处理专用高速离心雾化器设计与实现方案，为垃圾焚烧烟气的无害化处理提供了一种可行性技术方案。

关键词：垃圾焚烧；烟气处理；雾化器

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0074-02

随着经济的快速发展、城镇化的快速推进，城市的规模越来越大，人口集聚区人口密度越来越大，垃圾的数量也呈几何数增加，垃圾在不断吞食耕地，污染环境，危害周边人民群众的身心健康，垃圾处理问题已经成为各级政府必须面对的重大环保课题。近年来随着科技的不断发展，垃圾焚烧发电为城镇垃圾的处理开辟了一条新路。垃圾焚烧发电通过使用特殊的垃圾焚烧设备，以城市工业和生活垃圾为燃烧介质，在对垃圾进行焚烧处理的同时，利用其产生的能量进行发电。由于这种处理方式具有环境与经济双重效益，已经被发达国家广泛采用。随着国家社会对环境问题的日益关注，特别是垃圾发电在垃圾处理中具有不可比拟的优越性，垃圾发电厂不但能够缓解垃圾带来的城镇污染，而且具有良好的社会和经济效益，因此其未来发展前景十分广阔。然而垃圾焚烧处理过程产生的烟气中的一些污染物会对环境造成二次污染，危害人民群众身心健康，因此必须采取有效措施加强对垃圾焚烧烟气的处理。本文设计介绍一种烟气净化处理系统专用高速离心雾化装置，经检测该装置可以实现对垃圾焚烧烟气的无害化处理，达到无污染排放。

1 当前烟气处理系统现状与主要雾化装置

目前工业垃圾焚烧领域对排放大气的烟气处理通常采用“干法”、“半干法”及“湿法”进行处理，其中半干法及湿法均必须通过喷雾吸收塔对烟气中的有毒、有害成份进行化学反应与吸收。而反应与吸收效果的好坏在很大程度上取决于喷雾吸收塔上所安装的雾化装置对烟气处理化学反应所需碱性（或酸性）液态物料进行高效、可控的雾化。经雾化装置雾化后反应物料的粒径越小，则对喷雾吸收塔内烟气中有毒有害物质的反应吸收越彻底，排放的烟气中残留有毒有害物质含量越低。反之，则达不到预期的处理目标。

现有烟气处理系统用雾化装置主要有：（1）气力雾化方式，以压缩空气为动力，通过气力喷嘴进行雾化。（2）压力雾化方式，以水泵作为动力，对液态特料加压，通过压力喷嘴进行雾化。其共同缺点为：（1）雾化后粒径较大，从而造成烟气处理系统净化反应不充分，处理后烟气中残留有毒有害物质相对较多。（2）单个喷嘴出力小，需要的喷嘴数量多。（3）喷嘴孔径小，用于高浓度石灰乳液时易发生堵塞。（4）喷嘴磨损快，需频繁更换。（5）对雾化的液态物料量及雾化后的粒径不能有效控制，因而对烟气处理系统工况变化的适应能力较差。

针对现有技术的缺点和不足，本文采用离心雾化原理，以变频电机作为动力源，通过增速器组件将转速从2042～2950r/min（通过变频器调控）提高至9000～13000r/min，驱动雾化盘组件对液态物料进行雾化。雾化盘边缘线速度高达94.2～136.1m/s，液态物料通过大口径陶瓷耐磨喷嘴以相同速度被离心力沿切线方向高速甩出，从而实现了高效、超细、可控的雾化。

2 垃圾焚烧烟气处理专用高速离心雾化器设计

2.1 装置主要应用技术领域

本垃圾焚烧烟气处理专用高速离心雾化器是一种对液态物料（含溶液、乳液）进行高效、可控雾化的高速离心雾化装置，特别涉及烟气净化系统碱性（或酸性）液态反应物料进行雾化的专用高速离心雾化装置。

2.2 主要增速器组件

该装置主要增速器组件有：布料器组件、雾化盘组件、变频电动机、弹性柱销齿式联轴器、进料管组件、锥形罩壳等构成、稀油润滑系统。变频电动机（4）通过弹性柱销齿式联轴器（5）与增速器组件（1）相连接，增速器组件（1）下端连接有布料器组件（2）和雾化盘组件（3）。进料管组件（6）将烟气处理反应所需碱性液态物料（石灰乳液或氢氧化钠溶液等）送入布料器组件（2），布料器组件（2）将物料均匀分配到雾化盘组件（3）圆周方向上，高速旋转的雾化盘组件（3）通过雾化盘沿圆周方向均布的12个喷嘴将液态物料高速甩出。装置结构图如图1所示。

2.3 高速离心雾化器基本原理

垃圾焚烧烟气处理专用高速离心雾化器，利用离心雾化原理，通过高速旋转的雾化盘组件对液态物料进行高效、超细、可控的雾化。变频电动机提供雾化器工作动力，其输出转速为2042～2950r/min，通过非本专利范围的变频器对其转速及功率进行精确控制。增速器组件将转速增至9000～13000r/min，带动雾化盘组件高速旋转。烟气处理反应所需碱性液态物料（石灰乳液或氢氧化钠溶液等）通过进料管组件进入布料器组件。布料器组件的核心部件布料蕊上沿圆周方向均布有12道螺旋线布料槽，通过布料槽使液态物料均匀分配于雾化盘组件圆周方向上，从而保证雾化盘组件在高速旋转中动平衡不至于被破坏。如果料液沿圆周方向分布不匀将造成雾化盘组件在高速转动下动平衡破坏而引发剧烈振动，甚至引发整套装置的破坏。布料器组件的主要作用是保证液态物料均匀分配于成雾化盘组件圆周方向，从而保证装置运行平稳。高速旋转的雾化盘组件通过雾化盘边沿圆周方向均布的12个喷嘴将液态物料高速甩出，形成20～50um的雾状液滴。喷嘴为耐磨、耐腐蚀的特殊陶瓷制成，喷嘴孔径为12mm，因而本雾化装置运行中即使是使用雾化物料浓度高达20%～25%的石灰乳液，本装置也不发生堵塞。喷嘴为易损件，由于采用硬质耐磨陶瓷制造，因而较不锈钢喷嘴寿命长5倍左右。对本装置中的高速转动部件采用稀油润滑方式，系统保证高速转动部件运行平稳且不被磨损。由于本雾化装置安装于烟气处理系统喷雾吸收塔顶部，本装置下部深入喷雾吸收塔内，处于烟气环境中，因而采用耐腐蚀不锈钢制造的锥形罩壳保护本装置下部组件不被烟气中的腐蚀性气体

损坏。

3 结语

烟气处理系统喷雾吸收塔对烟气处理效果的好坏，很大程度上取决于所使用的反应吸收液经雾化装置雾化后的粒径，粒径越小，反应吸收越迅速彻底。本装置能将液态反应物料雾化为20～50μm的雾状液滴，使每升液态反应物料的表面积达到了约（12～66）×1010m2，表面积较其常态增大约数亿倍，因而高温烟气与雾状反应物料能在瞬间完成化学反应及传热传质过程，从而使烟气中有毒有害物质残留降至最低，经检验设计达到环保要求。

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作者简介：何秀明（1955—），男，重庆人，重庆钢铁集团设计院总设计师，国家注册公用设备工程师（动力专业），教授级高级工程师（正高级工程师），研究方向：冶金行业节能减排、余热利用及发电、生活垃圾焚烧发电领域工程设计及技术研发。