鍋爐設備

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一、技術領域

本技術項目涉及一種燃燒鍋爐煙氣脫硝工藝,尤其是一種糖廠蔗渣鍋爐前端煙氣三步法脫硝的工藝。

二、背景技術

氮氧化物(NOx)是造成大氣環境嚴重污染的主要污染物之一。隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)新標準的實施,對NOx指標的排放濃度規定了比較嚴格的排放限值。

糖廠鍋爐多采用蔗渣、桉樹皮為燃料,以燃料刮板----喂料器----二次熱風吹送方式進入爐膛內懸浮燃燒,懸浮燃燒需向鍋爐內輸送大量空氣,使燃料在富氧氛圍中能充分燃燒,在高溫環境下,造成了煙氣氮氧化物濃度的超標排放。鍋爐煙氣排放的NOx(主要為NONO2)主要來源有三種形式:一是空氣中的氮與氧氣在高溫條件下反應生成;二是燃料中的固定氮與氧氣反應生成;三是來自燃料中的含碳自由基在高溫條件下分解成CH自由基與氮氣分子反應成N,從而進一步氧化成NOx

為了使鍋爐煙氣氮氧化物濃度達到國家規定標準,必須對鍋爐煙氣進行脫硝處理。目前鍋爐煙氣的脫硝方法有很多種,主要分為有前端脫硝、末端脫硝兩大類。前端脫硝技術是在燃燒過程中控制NOx的產生,也稱低氮燃燒技術。這種技術是通過改進燃燒方式和工藝,如采用低氮燃燒器、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環等方式實現,其特點是投資少、工藝簡單等,但脫硝效率低,還不能滿足達標排放的需求。末端脫硝是指對燃燒鍋爐排放的尾氣進行脫硝,凈化其中的NOx,是目前燃燒鍋爐脫硝的主流技術,應用比較成熟,脫硝效率高,我國大部分燃燒鍋爐均采用末端脫硝技術,但其缺點是投資費用大,運行成本高,對于季節性生產的糖廠其經濟效益低,增加糖廠生產成本。

針對目前蔗渣鍋爐脫硝的實際,尋求一種投資低、運行費用低、方便有效、適合糖廠蔗渣鍋爐的脫硝技術。本項目就是在此背景下對糖廠蔗渣鍋爐脫硝技術進行研究,并開發出一種適合糖廠蔗渣鍋爐脫硝的工藝。

三、項目內容

本項目提供了一種糖廠蔗渣鍋爐前端煙氣三步法脫硝工藝,即將煙氣再循環燃燒技術、生物質低NOx混合燃燒技術以及鍋爐外置SNCR法脫硝技術聯合起來對煙氣進行脫硝,脫硝后鍋爐排放煙氣中的NOx總量將會大幅降低。

為實現上述目的,本項目的技術方案為:

糖廠蔗渣鍋爐前端煙氣三步法脫硝工藝,其特征在于包括以下步驟:

1)煙氣再循環燃燒:在爐膛底部鼓入部分煙囪回用煙氣作為鍋爐送料風和部分爐底一次懸浮風送回鍋爐爐膛主燃燒區;煙囪煙氣回用量為10%~25%

2)采用生物質低NOx混合燃燒機:將干燥后的蔗髓或木糠送入燃料倉,經送料系統及風機噴入燃燒機內,不管是蔗髓還是木糠作為燃料,燃料水分都要達到20%以下,保證混合燃燒機的正常燃燒和低NOx排放。通過對混合燃燒機的運行控制,可以保證混合燃燒機噴火口的火焰溫度在850~1100°C之間,高溫的火焰噴入鍋爐爐膛燃盡區,促進了蔗渣不完全燃燒部分的再次燃燒,使整個鍋爐的蔗渣燃燒更完全;利用生物質低NOx混合燃燒技術來實現NOX的減排,可提高可再生生物質能源的利用效率,緩解目前的能源緊缺;同時為第三步的外置SNCR法脫硝裝置噴射尿素溶液提供了反應溫度保證。混合燃燒機是采用外置的低NOx混合燃燒機,低NOx混合燃燒機連接于鍋爐燃盡區。

3)外置SNCR法脫硝裝置:將含氨基的還原劑(尿素)通過噴槍噴入燃燒機噴火口溫度為850~1100的區域,再一并送入鍋爐爐膛燃盡區進行反應,解決了由于鍋爐爐膛溫度不高,達不到氨基反應溫度的問題。

本項目技術將煙氣再循環燃燒、生物質低NOx混合燃燒、外置SNCR法脫硝三種煙氣脫硝技術相結合,運用于糖廠蔗渣鍋爐,對于糖廠來說是先例,該工藝具有以下優點:

1、直接利用煙囪煙氣循環再燃燒,能實現能源的綜合利用,起到鍋爐節能的作用,同時還能有效抑制熱力型NOx形成的效果;

2、利用生物質低NOx混合燃燒技術來實現NOX的減排,可提高可再生生物質能源的利用效率,緩解目前的能源緊缺;

3、通過三步法脫硝工藝,實現了糖廠蔗渣鍋爐煙氣NOx達標排放,脫硝效率可達50~70%以上;

4、該三步法脫硝工藝,投資成本低、運行費用低,安全性高,不會對鍋爐正常運行造成影響。

三、工藝流程圖


四、流程附圖說明



說明:1-蔗髓輸送帶,2-蔗髓干燥系統,3-燃料儲存倉,4-螺旋輸送機,

      5-混合燃燒機,6-煙氣回用風機,7-鍋爐一次風總管,

      8-鍋爐爐膛燃燒中心,9-鍋爐爐膛燃盡區,

      10-尿素溶解箱,11-尿素儲存箱,12-尿素泵,13-尿素噴射泵,

      14-燃燒機噴火口,15-風機,16-木糠輸送系統,

      17-煙氣回用鍋爐底部分管,18-煙氣回用噴渣分管。

 

七、系統使用效果數據對比表

以下為羅城糖廠65t/h、75t/h蔗渣鍋爐在使用本項目技術前后所監測的NOx濃度變化的對比情況,以下數據已通過環保廳有關部門進行鑒定:                  










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