基本信息
- 项目名称：
- 高效烟气脱硫超声波雾化喷嘴
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计作品是一种高效烟气脱硫超声波雾化喷嘴，此喷嘴可以改善浆液的雾化颗粒的大小、分布的均匀性及雾化范围，可以改善石灰石浆液雾化效果，提高脱硫效率，降低喷淋塔的建设成本、运行成本、操作维护成本，达到优化脱硫系统，对电厂节能减排目标有着重大意义。
- 详细介绍：
- 本烟气动力式超声波雾化喷嘴为双层套管结构，内部为烟气通道，外部为石灰石浆液通道。锅炉尾部烟气经高压风机进入各个喷嘴内部烟气通道入口，调节烟气压力达到工艺所需的参数值（烟气压力在0.3~0.7MPa之间）。石灰石浆液经高压泵被送入喷嘴外部浆液通道。石灰石浆液流量可由其管道处的调节阀进行调节（根据生产工艺，压力可在0.3~0.6MPa之间）。烟气在文丘里管喷口处达到超声速，超声速烟气与浆液在喷口处混合并带动浆液沿中心杆传送到共振腔中共振产生超声波，超声波振动带动浆液偏离到波峰，将浆液撕裂产生大直径颗粒；随着颗粒在超声波的不断作用下，液滴被分离破碎，产生更小颗粒到达良好的雾化效果（雾化颗粒一般在25~45um之间）。另外在石灰石浆液入口旁路还设有冲洗水入口通道，可以定期对喷嘴进行冲洗，防止管道堵塞。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计发明的目的 设计一种高效烟气脱硫超声波雾化喷嘴，改善浆液的雾化粒径，提高脱硫效率,优化喷塔结构。 2.基本思路 雾化浆液的粒径越小，石灰石浆液与二氧化硫的接触面积越大，其反应速率越大，而目前湿法烟气脱硫喷淋塔系统中所采用的为普通机械式喷嘴，其雾化效果远低于超声波雾化。本项目所设计的烟气动力式超声波雾化喷嘴可降低雾化粒径，可减少浆液循环泵的循环次数和提高反应速率，从而节约电能和提高脱硫效率。 3.创新点 本设计的创新点有以下几个方面： a.首次将超声波雾化引入湿法烟气脱硫系统中，使浆液雾化粒径可提高10倍以上； b.特殊的双套管喷嘴体结构更有利于烟气带动石灰石浆液达到超声速； c.“液包气”的雾化超声波雾化方式使浆液雾化均匀性更好； d.特殊的防磨损方式解决了石灰石浆液易磨损和易堵塞的问题。 4.关键技术 a.新型超声波雾化喷嘴结构的结构设计; b.新型超声波雾化喷嘴介质的引入与运行参数的选择; c.实验台架的搭建和完善; d.直观高效可靠的雾化效果检测方法的确定。 5.主要技术指标 a.浆液雾化粒径从500um降低到100um； b.浆液雾化量达到为40m3/h； c.提高雾化效率3%，降低脱硫能耗2%。
科学性、先进性
- 1.本设计首次将超声波雾化技术引入湿法烟气脱硫系统中，并在国内外超声波雾化研究的基础上，设计出了一种新型的超声波雾化喷嘴，此喷嘴适用于湿法烟气脱硫系统恶劣的工作环境中，可达到稳定安全运行和保证良好的雾化效果; 2.本喷嘴独特的双套管结构设计和“液包气”的混合雾化方式能使雾化效果更佳； 3.本项目设计和搭建了独特的喷雾系统对比实验台阶，具有实时性和较强的雾化对比效果。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 样机试制阶段。喷嘴对比实验台阶已经搭建，其他种类机械喷嘴和电动超声波喷嘴已经开展雾化实验
技术转让方式
- 实用新型专利已授权，暂无技术转让。
作品可展示的形式
- 此喷嘴目前可用图纸和模型展示；实验台架和相关对比性喷嘴可现场试验演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明 烟气通道连接烟气管道，石灰石浆液通道连接浆液管道，将喷嘴布置于喷流塔内即可使用。 2.技术特点和优势 a.雾化介质以斜切螺旋式进入喷嘴通道，能够有效降低通道壁磨损程度并防止堵塞。 b.超声波雾化的高频、高振幅的气流与液滴碰撞,更充分破碎石灰石颗粒。 3.适应范围 该技术成果主要可以应用于火力发电厂湿法烟气脱硫。也可以推广到石油、化工、冶金等其它行业。 4.推广前景 该成果的应用与推广，可为提高我国脱硫技术水平，促进环保技术的发展，减轻环保压力，实现经济可持续发展具有重要意义。 5.市场分析和经济效益预测 调研目前全国共有两万多台较大规模的火力发电机组，其中80%采用湿法烟气脱硫技术，每个脱硫塔约80支喷嘴，每3年更换一次，其喷嘴市场需求量约为：2万台×80%×80支=128万支；按每年更换喷嘴30%计，则每年需喷嘴数：128万支×30%=38.4万支。由此可见，仅电力行业，其市场前景就十分广阔。
同类课题研究水平概述
- 当前超声波雾化技术主要应用在重油雾化方面。其中日本川崎重工业公司设计制造的棒状超声波雾化喷嘴，声波频率13 kHz，结构比较复杂，但喷孔不易堵塞，且使用寿命长。喷油量可以由49 kg/h到6200 kg/h之间调节，燃油压力0.5~0.7Mpa，汽压控制得与油压相近,蒸汽消耗量小于8%燃油量(汽液比<0.08)，雾化粒径10~20um,细小而均匀，适于低氧燃烧(O2在0.5%~1.0%)。我国武汉锅炉厂对这种棒状超声波雾化喷嘴进行过应用试验，取得了令人满意的效果。前苏联一些炼油厂使用的超声波雾化喷嘴，靠空气或蒸汽的旋转混合燃料，空气或蒸汽通过固定于外部的折射面进入共振室，速度为343 m/s(按20℃、0.1 MPa条件计算)。折射面呈抛物线形状，流出的燃料借助于折射面折射过来的波产生振频为20~23 kHz的超声波，燃油压力0.2~0.5 Mpa，蒸汽压力0.25~0.55 Mpa，该喷嘴的蒸汽单位消耗为0.2kg/kg燃料油，压缩空气用量为0.8m3/ kg燃料油，负荷可在额定值左右25%~40%间进行调节。 而当前湿法脱硫塔内所采用的雾化喷嘴均为结构相对简单的压力式机械雾化喷嘴。这类喷嘴的雾化机理相对较简单，其雾化效果不佳，但为达到烟气脱硫要求，必需建造体积庞大的脱硫塔，并且内部安装多层多只雾化喷嘴，而且还需多次循环抽取喷淋塔底部浆液喷淋已达到浆液的利用率。而又因为石灰石浆液的黏性比重油要小，对石灰石浆液进行超声波雾化具有可行性。因此将超声波雾化引入湿法烟气脱硫系统，设计出一种高效的脱硫雾化喷嘴，以上问题都会得到很好的解决，能够达到火力发电厂节能减排的效果。
