噴霧系統知識
垃圾焚燒煙氣噴霧干燥凈化分析
更新時間 2025-05-09
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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。焚燒處理雖然投資較大,但在垃圾的無害化、減量化方面優點明顯,故在世界各國得到逐漸推廣。然而垃圾在燃燒時,會產生不少有害物質,主要是飛灰、以多氯二惡英/ 呋喃PCDDs/ PCDFs 為代表的毒性有機物質、Hg 等重金屬,以及HCl 、SOx、NOx、HF、CO 等有害氣體。這些有害物質如果得不到有效凈化處理,必將對環境產生嚴重污染。垃圾焚燒煙氣典型的煙氣吸收凈化工藝有3 種:半干式噴霧干燥法、干式煙氣凈化和濕式煙氣洗滌[1 - 3 ] ,這幾種工藝各有特點。其中,半干式噴霧干燥法污染物去除效率介于干法和濕法之間,具有系統簡單、投資和運行費用低、不產生廢水等優點,是一種極有前途的工藝,目前在生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統中的應用越來越多。半干式噴霧干燥法凈化工藝常以Ca (OH) 2 漿液為吸收劑,用噴嘴將其霧化成50～150μm 的液滴,與垃圾焚燒煙氣充分混合,在液滴蒸發干燥的同時吸收酸性氣體。噴霧干燥凈化工藝是一個很復雜的流動、傳熱、傳質與化學反應過程,它的機理有許多方面迄今尚未被很好認識和理解。近幾十年來,隨著多相流理論的日益成熟,計算機技術的迅猛發展,人們嘗試用數學模擬的方法研究噴霧干燥過程,以提高對污染物的去除效率,降低運行成本。
1 傳熱、蒸發
噴霧干燥凈化工藝污染物的去除效率與堿性液滴的蒸發干燥過程密切相關。液滴干燥過快污染物的去除效率急劇下降;液滴干燥過慢,噴霧干燥器出口還是潮濕狀態,會影響后續設備的正常工作。研究噴霧干燥過程的傳熱、蒸發過程對提高污染物的去除效率有十分重要的作用。
2. 1 傳熱和蒸發機理
整個噴霧干燥過程的機理是:堿性霧滴離開霧化器后,在干燥室內與熱煙氣混合,在兩者的邊界層內同時發生熱量和質量的交換。影響液滴與煙氣之間傳熱、傳質的因素有許多,它包括煙氣的溫度和流動狀態,液滴的大小及吸收劑濃度、液滴在干燥器內的停留時間等等,為便于分析,文中作如下假設:
1) 液滴為球形;
2) 反應熱和溶解熱很小,可以忽略;
3) 水在液滴內部不循環;
4) 酸性氣體和水蒸氣同時擴散,水分蒸發和酸性氣體吸收互不影響。
噴霧干燥凈化過程中, 堿性液滴與煙氣之間不斷發生的熱、質交換,可分別用努謝爾特數Nu 和舍伍德數Sh 來表示。考慮到干燥塔中風場流動和粒子運動的特性,整個干燥過程中發生的傳熱可認為屬于強制對流傳熱,對傳熱系數的影響因素,全部包括在有關的無因次數群(準則數) 中。對于球形霧可用蘭茲- 馬歇爾關系式表示過程的傳熱.
3 結論
1) 液滴的蒸發干燥過程十分復雜,文中將其化分為4 個階段,得出了各階段的傳熱、傳質計算公式。
2) 離子反應在液相中是瞬間完成的,但在缺水的情況下相對緩慢,堿性液滴中水分的蒸發直接影響著酸性氣體的脫除。
3) 影響酸性氣體去除效率的因素很多,其中化學計量比與出口煙氣的近絕熱飽和溫度是兩個主要因素。當有煙氣中有HCl 氣體存在時,對SO2 氣體的吸收會產生影響。
關鍵詞語：噴霧干燥,煙氣噴霧干燥
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