垃圾焚燒煙氣噴霧干燥凈化分析
作者：重慶大學蒲舸,張力,辛 來源：重慶大學學報( 自然科學版) 所屬分類：噴霧系統(tǒng)知識
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(yōu)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(chǎn)生不少有害物質(zhì),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(zhì)、Hg 等重金屬,以及HCl 、SOx、NOx、HF、CO 等有害氣體。這些有害物質(zhì)如果得不到有效凈化處理,必將對環(huán)境產(chǎn)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(tǒng)簡單、投資和運行費用低、不產(chǎn)生廢水等優(yōu)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(tǒng)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(fā)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(zhì)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(shù)的迅猛發(fā)展,人們嘗試用數(shù)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(fā)
噴霧干燥凈化工藝污染物的去除效率與堿性液滴的蒸發(fā)干燥過程密切相關(guān)。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(tài),會影響后續(xù)設備的正常工作。研究噴霧干燥過程的傳熱、蒸發(fā)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(fā)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(nèi)與熱煙氣混合,在兩者的邊界層內(nèi)同時發(fā)生熱量和質(zhì)量的交換。影響液滴與煙氣之間傳熱、傳質(zhì)的因素有許多,它包括煙氣的溫度和流動狀態(tài),液滴的大小及吸收劑濃度、液滴在干燥器內(nèi)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(nèi)部不循環(huán);
4) 酸性氣體和水蒸氣同時擴散,水分蒸發(fā)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(fā)生的熱、質(zhì)交換,可分別用努謝爾特數(shù)Nu 和舍伍德數(shù)Sh 來表示�？紤]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(fā)生的傳熱可認為屬于強制對流傳熱,對傳熱系數(shù)的影響因素,全部包括在有關(guān)的無因次數(shù)群(準則數(shù)) 中。對于球形霧可用蘭茲- 馬歇爾關(guān)系式表示過程的傳熱.
3 結(jié)論
1) 液滴的蒸發(fā)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(zhì)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(fā)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(chǎn)生影響。
關(guān)鍵詞語：噴霧干燥,煙氣噴霧干燥
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