旋轉噴霧半干法煙氣凈化技術在垃圾焚燒發電中的應用

于曉蕾

摘要：酸性氣體如SOx、HCl、HF等是垃圾焚燒發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，如干法、旋轉噴霧半干法干法、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等。旋轉噴霧半干法是有效的煙氣凈化技術之一，并廣泛應用在垃圾焚燒發電廠。文中介紹了應用在南宮垃圾焚燒發電廠的旋轉噴霧半干法脫酸技術，主要包括脫酸除塵系統，脫酸劑（石灰粉）貯存及漿液制備供給系統，脫酸灰輸送及外排系統和排空系統等。該技術投產使用后，酸性氣體的排放達到了歐盟排放標準。

關鍵詞：旋轉噴霧半干法；垃圾焚燒；霧化器

1 引言

旋轉噴霧半干法源于漿液的噴霧干燥加工工藝。噴霧干燥被廣泛應用于液態進料固態粉末出料的現代加工工業中，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霧化器的廠家。近年來，旋轉噴霧半干法開始廣泛應用于垃圾焚燒發電廠。

2 旋轉噴霧半干法工藝原理及特點

2.1 工藝原理

旋轉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，旋轉霧化器是一種高速旋轉的霧化裝置，轉速可達1500r/min左右，漿液經霧化器霧化成霧滴在吸收塔內與煙氣接觸后進行化學反應，化學反應過程如下：

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呈螺旋狀運動，與霧化器產生的霧滴群同向旋轉，使霧化漿液的與塔內煙氣充分接觸混合進行脫酸反應。同時，脫酸塔內煙氣應在短時間內將反應產物干燥，干燥時間為0.2 s。氣流均布裝置由進風道蝸殼和導向葉片組成，其中，導向葉片又分為徑向導向葉片和內錐體導向葉片。

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

（2）徑向導向葉片的目的是使進入風道內的旋轉氣流達到最小的阻力損失并引進進風蝸殼中心。葉片型線設計成流線形，用以消除氣流對葉片的撞擊損失和渦流損失。

（3）內錐體導向葉片用來調節一小部分熱風進高速旋轉霧化器，該部分熱風和漿液在高速旋轉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“一次風風機”的雙重作用。

3 在垃圾焚燒發電廠中的應用

（1）原煙氣參數：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（排放設計指標）：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

脫酸除塵系統由旋轉噴霧吸收干燥脫酸塔、布袋除塵器、引風機、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，在脫酸塔內通過旋轉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。

吸收過程的反應劑是過量化學計量比的的熟石灰。在煙氣凈化系統的噴霧吸收過程中，熟石灰是以石灰漿形式通過旋轉霧化器霧化成細小顆粒噴入到脫酸反應塔內的。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熟石灰，可以與煙氣中的有害酸性氣體繼續進行反應，提高去除率。凈化后的煙氣經過每個倉室的出口離開除塵器。

煙氣經過布袋除塵器后進入下游的選擇性催化還原系統（SCR），除NOx外其他污染物及重金屬等都已經達到排放標準。從SCR脫酸反應塔出來的凈煙氣經過煙氣換熱器降溫后達到160℃，通過一臺引風機經80米高的煙道排放出去，引風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

布袋除塵器灰斗內的飛灰和脫酸反應塔下部的產物通過氣力輸送到灰倉中。

每臺脫酸反應塔設置一套氣力輸灰，每套布袋除塵器設置兩套氣力輸灰，一用一備。氣力輸灰系統考慮不發生堵塞，有足夠的裕量，防止因為一條輸灰系統的堵塞導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?；覀}中的灰通過飛灰散裝機運到廠外專業廠家進行統一處理。

3.3排空系統

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

4 結語

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勢。然而垃圾在燃燒時，會產生有害的酸性氣體及粉塵，旋轉噴霧半干法是有效的煙氣凈化技術。

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