脱硫高效喷嘴如何保证“高效” 看北京华德破解环保难题-北极星大气网

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目前，全国300MW以上机组92%采用的石灰石/石膏湿法脱硫，绝大部分脱硫装置都需要进行增容提效的改造。因此，单塔/双塔-双循环；单塔单循环强化传质/提高液气比等各种新型流程工艺相继被推出，同时也催生了脱硫塔内喷嘴、除雾器、合金等工艺装备的升级改造。而脱硫吸收塔内喷淋系统的设计及配套喷嘴的选型布置是决定最终烟气排放指标的最核心因素之一。

随着介质喷射技术的不断完善和进步，脱硫喷嘴也由最初的螺旋喷嘴过渡到单向（双向）单头喷嘴，再到当前超净改造系统中高效喷嘴（单向双头/双向双头）逐渐被行业认可，高效喷嘴的市场占有率持续提升。

高效喷嘴是在普通喷嘴的基础上结合喷嘴喷雾特性及脱硫需求而发展起来的一种新型喷雾技术，该形式相比普通喷嘴，具有雾化粒径小、通流面积大、覆盖率高等特点，以美国NTG高效喷嘴为例，其具有以下技术特点：

NTG高效喷嘴

（1）反应烧结碳化硅材质，维氏（HV）硬度2300，气孔率＜0.1%，表面光滑，耐磨损，耐腐蚀；

（2）非线性流道设计，在同等运行压力及流量下，雾化粒径更小，高效喷嘴比普通喷嘴雾化粒径减小150-300μm；

（3）高效喷嘴产生更大的反应吸收面积，单个喷嘴覆盖面积增加20%~30%；从而在吸收塔截面形成更好的喷淋覆盖率；

（4）高效喷嘴背向旋转的雾锥，减少作用在喷淋层支管上的扭矩，消除喷射振动；

（5）高效喷嘴专利非对称小角度设计使横截面上的液滴分布更加均匀合理；

（6）高性能工作站：HPZ840Workstation；UltraLABH610227256-SATCB，结合CFD仿真技术为NTG喷嘴工业生产及结构优化提供专业技术指导；

（7）大量程喷雾图像粒度分析仪，对喷嘴雾化粒径进行专业检测，是目前测量Sauter平均直径在500-3000μm内最为准确的测试方法；

（8）可靠的吸收塔内气液优化匹配的喷嘴布置选型。

因高效喷嘴的流道设计及结构较为复杂，所以其经高温烧结后的成品率较低，这就对原材料的选择、加工工艺及流道设计提出更高的要求，那么，高效喷嘴如何保证“高效”呢？

1.原材料及生产环节质量控制

碳化硅材质的喷嘴其主要原材料是碳化硅微粉、炭黑及添加剂组成，目前，市场上的碳化硅粉供应商参差不齐，为了保证成品合格率及烧结产品质量，一般要求碳化硅微粉的SiC含量不少于99.2%，含水量不高于0.05%，优质炭黑可以提高原浆的稳定性，以德固赛为代表的炭黑，在配方合理的情况下可保证成品合格率及产品色泽。

烧结炉高温烧结必须控制烧结温度及烧结时间，温度过低或烧结时间较短会导致金属硅反向溶解不彻底，进而引起产品性能下降、表面粗糙、气孔率大，成品率低。

2.单体高效喷嘴CFD数值模拟的重要性

在确定喷嘴几何尺寸及流道形态之前，对喷嘴进行CFD仿真模拟是非常有必要的，通过CFD仿真结果，及时调整喷嘴流道设计、优化细节结构，使喷嘴内部流态可视化，在模具定型前对最终产品使用效果进行预评估，避免出现设计缺陷，保证产品的供货周期。

喷嘴CFD仿真效果图

在用数值模拟方法求解喷嘴内部形态时，关键问题是建立准确描述液体介质变形过程、液体与气体作用过程、液体由连续相破裂成液滴的过程及液滴在空间运动过程的计算模型。由于喷嘴出口为自由液面，属于突变边界，因此，在计算中需要进行特殊处理，计算网格和计算模型是否合理也将直接影响计算的结果。

3.喷嘴加工工艺及细节设计

喷嘴属于非标准产品，其加工工艺及细节的设计很大程度上决定了喷嘴的各项技术指标性能，尤其是高效喷嘴，其模具材质、成型工艺、内芯制作以及定位销的选择等都对喷嘴使用效果产生影响。

喷嘴生产成型工艺有等壁厚法、蜡芯法以及泡沫芯法。等壁厚法因其无法保证内腔控制，不适合生产高效喷嘴，蜡芯法因蜡芯与石膏的吸水率差别较大，容易造成内部不同部位收缩率不同而出现变形，且蜡芯法受温度影响较大，实际生产也不能保证内部结构的批量一致性，所以也不适合用于生产高效喷嘴，泡沫芯法较适合高效喷嘴生产，产品一致性好，表明匀称，但因每一个喷嘴都需要消耗泡沫芯，且泡沫芯也需要单独开模具，故其成本也较高。

延伸阅读：

湿法烟气脱硫装置腐蚀与防腐探讨

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