锅炉设备

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一、技术领域

本技术项目涉及一种燃烧锅炉烟气脱硝工艺,尤其是一种糖厂蔗渣锅炉前端烟气三步法脱硝的工艺。

二、背景技术

氮氧化物(NOx)是造成大气环境严重污染的主要污染物之一。随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)新标准的实施,对NOx指标的排放浓度规定了比较严格的排放限值。

糖厂锅炉多采用蔗渣、桉树皮为燃料,以燃料刮板----喂料器----二次热风吹送方式进入炉膛内悬浮燃烧,悬浮燃烧需向锅炉内输送大量空气,使燃料在富氧氛围中能充分燃烧,在高温环境下,造成了烟气氮氧化物浓度的超标排放。锅炉烟气排放的NOx(主要为NONO2)主要来源有三种形式:一是空气中的氮与氧气在高温条件下反应生成;二是燃料中的固定氮与氧气反应生成;三是来自燃料中的含碳自由基在高温条件下分解成CH自由基与氮气分子反应成N,从而进一步氧化成NOx

为了使锅炉烟气氮氧化物浓度达到国家规定标准,必须对锅炉烟气进行脱硝处理。目前锅炉烟气的脱硝方法有很多种,主要分为有前端脱硝、末端脱硝两大类。前端脱硝技术是在燃烧过程中控制NOx的产生,也称低氮燃烧技术。这种技术是通过改进燃烧方式和工艺,如采用低氮燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等方式实现,其特点是投资少、工艺简单等,但脱硝效率低,还不能满足达标排放的需求。末端脱硝是指对燃烧锅炉排放的尾气进行脱硝,净化其中的NOx,是目前燃烧锅炉脱硝的主流技术,应用比较成熟,脱硝效率高,我国大部分燃烧锅炉均采用末端脱硝技术,但其缺点是投资费用大,运行成本高,对于季节性生产的糖厂其经济效益低,增加糖厂生产成本。

针对目前蔗渣锅炉脱硝的实际,寻求一种投资低、运行费用低、方便有效、适合糖厂蔗渣锅炉的脱硝技术。本项目就是在此背景下对糖厂蔗渣锅炉脱硝技术进行研究,并开发出一种适合糖厂蔗渣锅炉脱硝的工艺。

三、项目内容

本项目提供了一种糖厂蔗渣锅炉前端烟气三步法脱硝工艺,即将烟气再循环燃烧技术、生物质低NOx混合燃烧技术以及锅炉外置SNCR法脱硝技术联合起来对烟气进行脱硝,脱硝后锅炉排放烟气中的NOx总量将会大幅降低。

为实现上述目的,本项目的技术方案为:

糖厂蔗渣锅炉前端烟气三步法脱硝工艺,其特征在于包括以下步骤:

1)烟气再循环燃烧:在炉膛底部鼓入部分烟囱回用烟气作为锅炉送料风和部分炉底一次悬浮风送回锅炉炉膛主燃烧区;烟囱烟气回用量为10%~25%

2)采用生物质低NOx混合燃烧机:将干燥后的蔗髓或木糠送入燃料仓,经送料系统及风机喷入燃烧机内,不管是蔗髓还是木糠作为燃料,燃料水分都要达到20%以下,保证混合燃烧机的正常燃烧和低NOx排放。通过对混合燃烧机的运行控制,可以保证混合燃烧机喷火口的火焰温度在850~1100°C之间,高温的火焰喷入锅炉炉膛燃尽区,促进了蔗渣不完全燃烧部分的再次燃烧,使整个锅炉的蔗渣燃烧更完全;利用生物质低NOx混合燃烧技术来实现NOX的减排,可提高可再生生物质能源的利用效率,缓解目前的能源紧缺;同时为第三步的外置SNCR法脱硝装置喷射尿素溶液提供了反应温度保证。混合燃烧机是采用外置的低NOx混合燃烧机,低NOx混合燃烧机连接于锅炉燃尽区。

3)外置SNCR法脱硝装置:将含氨基的还原剂(尿素)通过喷枪喷入燃烧机喷火口温度为850~1100的区域,再一并送入锅炉炉膛燃尽区进行反应,解决了由于锅炉炉膛温度不高,达不到氨基反应温度的问题。

本项目技术将烟气再循环燃烧、生物质低NOx混合燃烧、外置SNCR法脱硝三种烟气脱硝技术相结合,运用于糖厂蔗渣锅炉,对于糖厂来说是先例,该工艺具有以下优点:

1、直接利用烟囱烟气循环再燃烧,能实现能源的综合利用,起到锅炉节能的作用,同时还能有效抑制热力型NOx形成的效果;

2、利用生物质低NOx混合燃烧技术来实现NOX的减排,可提高可再生生物质能源的利用效率,缓解目前的能源紧缺;

3、通过三步法脱硝工艺,实现了糖厂蔗渣锅炉烟气NOx达标排放,脱硝效率可达50~70%以上;

4、该三步法脱硝工艺,投资成本低、运行费用低,安全性高,不会对锅炉正常运行造成影响。

三、工艺流程图


四、流程附图说明



说明:1-蔗髓输送带,2-蔗髓干燥系统,3-燃料储存仓,4-螺旋输送机,

      5-混合燃烧机,6-烟气回用风机,7-锅炉一次风总管,

      8-锅炉炉膛燃烧中心,9-锅炉炉膛燃尽区,

      10-尿素溶解箱,11-尿素储存箱,12-尿素泵,13-尿素喷射泵,

      14-燃烧机喷火口,15-风机,16-木糠输送系统,

      17-烟气回用锅炉底部分管,18-烟气回用喷渣分管。

 

七、系统使用效果数据对比表

以下为罗城糖厂65t/h、75t/h蔗渣锅炉在使用本项目技术前后所监测的NOx浓度变化的对比情况,以下数据已通过环保厅有关部门进行鉴定:                  










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