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。
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4.喷嘴出厂检测的必要性
喷嘴出厂检测是非常重要的一个生产环节，针对当前各大电厂脱硫超净改造项目，各大脱硫总包公司选配的喷淋循环泵富余量都相对较小，这就对喷嘴的各项技术指标提出更高的要求，一般的都需要把流量偏差控制在±5%，喷射角度偏差控制在±5%。喷嘴流量设计偏大，循环泵压力上不去，喷射角度打不开，雾化粒径达不到要求，进而影响脱硫效率，如果流量偏小，单位时间内石灰石浆液与烟气的接触比表面积减小，SO2吸收不充分，容易造成SO2逃逸，所以流量必须控制在设计允许的范围内。此外，喷射角度也是很重要的参数，喷射角度偏大，浆液会冲击塔内横梁及塔壁，时间长了会导致防腐层脱落进而引起腐蚀，喷射角度偏小又会导致浆液覆盖率达不到要求，降低脱硫效率。所以，喷嘴的喷射角度也是必须要重视的。
高效喷嘴雾化粒径也是保证脱硫效率的重要指标之一，高效喷嘴的雾化粒径一般在1700-2300μm之间，脱硫喷嘴雾化粒径的出厂测试较难，首先，雾化颗粒是动态且不均匀的，颗粒捕捉的重复性较差，其次，传统的激光粒度测试仪适合用于测试＜500μm的雾滴或液滴，超过1500μm的粒径测试用激光法将不再准确，而且，PADA/PCI等高端激光测试设备适用于雾化颗粒是球形的工况，喷嘴雾化颗粒是受一定离心力被刷出来的，颗粒呈现椭球形，PADA/PCI等测试方法测试脱硫喷嘴雾化粒径也受到一定限制，目前，公认的测试脱硫喷嘴雾化粒径的方法是图像法，大量程喷雾图像粒度分析仪是目前测量Sauter平均直径在500-3000μm内最为准确的测试方法。
5.喷嘴在喷淋层的布置优化及安装
一般地，脱硫工程公司在设计喷嘴布置方案时，都是按照理论结合自身经验完成，靠近塔壁的一圈采用实心喷嘴，其他区域采用均布是比较常见的喷嘴布置方式。根据烟气在吸收塔内的分布情况，可以对传统喷嘴的布置进行优化，在烟气浓度较高的区域布置较多喷嘴，在烟气浓度较低的区域布置较少的喷嘴，根据CFD数值模拟的结果，在保证覆盖率的同时，优化喷淋层的喷嘴布置，发现和消除设计冗余，提高脱硫效率。
烟气在吸收塔内的分布及喷嘴布置优化
此外，喷嘴的塔内安装也是很重要的一个环节，目前绝大部分喷嘴与喷淋支管的连接采用缠绕法连接，喷嘴的安装高度及垂直度必须根据喷淋管的分支情况结合喷嘴的喷射角度确定，这个细节现场安装工人特别容易忽视，往往因为喷嘴支管距离横梁较近，喷嘴未能垂直安装，系统运行时，浆液正好冲击到喷淋层母管支撑梁的侧下方，导致防腐层被冲落，造成支撑梁腐蚀，如下图所示：
喷嘴安装倾斜造成的喷淋管支撑梁冲刷
6.包装运输
喷嘴属于陶瓷制品，易碎，在长途运输和装卸车过程中极易造成损坏，所以喷嘴的包装必须采用合理的方式，经验表明，采用纸箱+木箱的包装方式可以大大降低喷嘴在运输或装卸过程中可能出现破碎的几率。
NTG喷嘴的包装
如果上述几点在工业生产实践中能得以落实，那么高效喷嘴将能真正发挥其“高效”的作用，在燃煤电厂脱硫超净排放改造如火如荼的今天，高效喷嘴势必为这个领域提供核心的技术保障，而NTG脱硫喷嘴作为NTG公司主打的产品之一，其在喷嘴流道设计及工业CFD数值模拟方面具有独到的技术优势，已经成为中国超净脱硫工程领域的著名一线设备品牌，并在中国市场具有以下核心竞争力：
（1）产品设计可视化，直观体现压力、自由通径、流量、内部形线对喷嘴性能的影响，量化评估压力/流量、角度等核心参数，缩短喷嘴研发速度，保证产品质量及交货期；
（2）吸收塔内喷嘴的选型布置优化，帮助客户寻找脱硫设计中存在的问题或者设计冗余，指导客户优化脱硫塔的设计，达到更加高效并节约成本的目的；
（3）对烟道事故冷却、脱硫废水烟道蒸发中用到的喷嘴系统布置进行优化，保证水雾完整覆盖烟道，与烟气充分接触并蒸发，避免烟道腐蚀和积垢的产生；
（4）拥有多项高效介质喷嘴及系统核心技术专利；
（5）在烟气脱硫行业已有500多家电站、600多个的项目业绩；
（6）独一无二的三道生产检测流程（文档检验、驻场检验、实样抽检测试），确保每批出厂产品都符合超净改造的严格质量标准；
（7）北京华德作为NTG公司的国内唯一合作伙伴，同时服务于超过260多家各类脱硫工艺的EPC总包商，是电站环保领域唯一同时掌握脱硫介质喷雾和吸收塔除雾核心技术的企业，致力于成为电站烟气超净改造领域的隐形冠军！
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