降低垃圾焚燒爐NOx排放
發(fā)布時間：2016/8/4 來源：華東科技:學(xué)術(shù)版
垃圾焚燒爐降低氮氧化物排放系統(tǒng)，是一種解決垃圾焚燒爐降低氮氧化物生成的技術(shù)方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路使用引風(fēng)機(jī)使煙氣經(jīng)過煙筒排入大氣，一路使用煙氣再....
垃圾焚燒爐降低氮氧化物排放系統(tǒng)，是一種解決垃圾焚燒爐降低氮氧化物生成的技術(shù)方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路使用引風(fēng)機(jī)使煙氣經(jīng)過煙筒排入大氣，一路使用煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入爐膛。
【關(guān)鍵詞】垃圾焚燒爐；NOx；煙氣；系統(tǒng)；環(huán)保
目前我國垃圾處理的推廣途徑逐漸轉(zhuǎn)向焚燒處理，如果不采取措施將會向大氣中排放大量的氮氧化物，給大氣帶來嚴(yán)重污染，最終不利于城市垃圾的無害化、減量化、資源化處理。在生活垃圾焚燒過程中，NOx主要有三個來源：一是垃圾自身具有的有機(jī)和無機(jī)含氮化合物在焚燒過程中與O2發(fā)生反應(yīng)生成NOx；二是助燃空氣中的N2在高溫條件下被氧化生成NOx；三是助燃燃料（如煤、天然氣、油品等）燃燒生成NOx。通過加強(qiáng)控制手段抑制NOx的形成或者將已經(jīng)生成的NOx還原成為N2分子，是減少焚燒爐尾氣NOx排放最為有效的手段，為了控制NOx排放通常需要在焚燒爐系統(tǒng)的余熱爐出口引入二次風(fēng)，在二次風(fēng)中連續(xù)噴入尿素水或者氨水以控制NOx的產(chǎn)生；此結(jié)構(gòu)方法雖然可以抑制NOx的產(chǎn)生，但大量的使用尿素水或者氨水同樣也帶來了尿素水或者氨水的運(yùn)輸存儲，以及處理成本高的的問題。
本方法是一種垃圾焚燒爐降低氮氧化物排放系統(tǒng)，是一種解決垃圾焚燒爐降低氮氧化物生成的技術(shù)方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路煙氣使用引風(fēng)機(jī)使煙氣經(jīng)過煙筒排入大氣，在排入大氣前的煙氣通過煙氣在線監(jiān)測NOx含量；另一路煙氣使用煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)使煙氣經(jīng)過煙氣預(yù)熱器引入垃圾焚燒爐出口，代替原有的二次風(fēng)機(jī)的作用，滿足抑制CO和二噁英產(chǎn)生所需的正常的攪動。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，垃圾焚燒爐降低氮氧化物排放系統(tǒng)，包括順序連接的焚燒爐、余熱鍋爐、鍋爐省煤器、反應(yīng)塔、除塵器，在焚燒爐設(shè)置有一次風(fēng)入口，在余熱鍋爐設(shè)置有二次風(fēng)入口，除塵器出口通過連接通道與排煙筒連接，連接通道中設(shè)置有第一排煙機(jī)，其中，在所述除塵器出口與第一排煙機(jī)之間的連接通道連通一個排煙旁路管道，所述排煙旁路管道連接至余熱鍋爐，在排煙旁路管道中設(shè)置有第二排煙機(jī)，在排煙旁路管道上設(shè)置有再循環(huán)煙氣預(yù)熱器。
在垃圾燃燒過程中氮氧化物的生成量和排放量與垃圾燃燒方式，特別是過量空氣系數(shù)和燃燒溫度等燃燒條件關(guān)系密切。垃圾在燃燒設(shè)備中生成的NOX主要包括NO和NO2，其中NO占90%～95%，NO2是由NO被O2在低溫下氧化而生成的。其中熱力型NOX是由空氣中的氮在高溫下與氧反應(yīng)生成的?？諝庵械牡诟邷叵卤谎趸蒒O的機(jī)理是相當(dāng)復(fù)雜的，其生成機(jī)理遵從捷里多維奇（Zeldovich）機(jī)理，熱力型NOX是由一個由氧原子引發(fā)的自由基鏈反應(yīng)：O2→2O⑴N2+O→NO+N⑵N+O2→NO+O⑶
反應(yīng)⑴是在鍋爐爐膛高溫環(huán)境下空氣中氧分子被離解成自由氧原子的過程。所生成的氧原子在高溫下與空氣中的氮分子反應(yīng)生成NO，同時釋放氮原子，而且氮原子只能通過反應(yīng)⑵生成，而不能通過氮分子的分解生成。反應(yīng)⑵所釋放出的氮原子又與空氣中的氧分子反應(yīng)生成NO，以上反應(yīng)所生成的NO僅與空氣中氮、氧濃度有關(guān)，而與燃料組分無關(guān)。
基于這種理念，應(yīng)該在焚燒爐的出口處增加氣體的擾動，以及適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)加入空氣，而不是簡單的噴入尿素水或者氨水。因此，垃圾焚燒爐降低氮氧化物排放系統(tǒng)，如圖1所示，包括順序連接的焚燒爐1、余熱鍋爐2、鍋爐省煤器3、反應(yīng)塔4、除塵器5，在焚燒爐設(shè)置有一次風(fēng)入口101，在余熱鍋爐設(shè)置有二次風(fēng)入口201，除塵器出口通過連接通道6與排煙筒7連接，連接通道中設(shè)置有第一排煙機(jī)8，其中，在所述除塵器出口與第一排煙機(jī)之間的連接通道連通一個排煙旁路管道9，所述排煙旁路管道連接至余熱鍋爐，在排煙旁路管道中設(shè)置有第二排煙機(jī)10，在排煙旁路管道上設(shè)置有再循環(huán)煙氣預(yù)熱器11。在所述連接通道中設(shè)置有一個氮氧化物傳感器12，一個微處理控制器的信號接收端連接氮氧化物傳感器，微處理控制器的控制輸出端分別連接第一排煙機(jī)和第二排煙機(jī)的變頻電機(jī)。一次風(fēng)入口與一次風(fēng)機(jī)13連通，在一次風(fēng)機(jī)出口連接一個一次風(fēng)旁路管14，所述一次風(fēng)旁路管連接至二次風(fēng)入口，在一次風(fēng)旁路管上設(shè)置有控制閥門15。由排煙旁路管道、第二排煙機(jī)、再循環(huán)煙氣預(yù)熱器組成的煙氣再循環(huán)系統(tǒng)代替原有的二次空氣系統(tǒng)，在同樣達(dá)到原二次風(fēng)通過煙氣湍流促進(jìn)充分燃燒減少CO和二噁英產(chǎn)生的同時，也通過低氧燃燒，抑制NOx發(fā)生，減少煙氣排放量，增加余熱鍋爐效率。
再循環(huán)煙氣系統(tǒng)采用煙氣再循環(huán)代替二次風(fēng)，正常運(yùn)行時不需要二次風(fēng)，二次風(fēng)只是作為含氧量控制的輔助手段從一次風(fēng)機(jī)出口處引出，在含氧量過低的情況下從爐頂補(bǔ)充進(jìn)來以減少CO的產(chǎn)生。再循環(huán)煙氣系統(tǒng)是指將焚燒爐燃燒后的煙氣通過風(fēng)機(jī)引回來，再送至焚燒爐出口（二次風(fēng)口下方）以達(dá)到低氧燃燒、抑制NOx發(fā)生減少煙氣排放量，提高鍋爐效率的目的。焚燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥捎酂徨仩t、省煤器等熱量回收裝置進(jìn)行熱量回收，余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽送入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。
余熱鍋爐指整套蒸汽鍋爐設(shè)備，由承壓部件、框架結(jié)構(gòu)、耐火襯層構(gòu)成，包括必要的閥門、儀表和保溫材料、清灰設(shè)備、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)、汽包水位和爐膛火焰監(jiān)視系統(tǒng)。余熱鍋爐采用臥式布置。一次風(fēng)入口通過風(fēng)道18連接一次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)通過風(fēng)道一路經(jīng)二次風(fēng)調(diào)節(jié)閥門15進(jìn)入余熱鍋爐，一路通過風(fēng)道經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器進(jìn)入爐下灰斗（兼風(fēng)箱）102，蒸汽通過蒸汽管道經(jīng)一次風(fēng)溫度控制閥19進(jìn)入一次風(fēng)空氣預(yù)熱器蒸汽側(cè)，爐下灰斗（兼風(fēng)箱）連接爐排焚燒爐，垃圾料斗20連接爐排焚燒爐，余熱鍋爐連接鍋爐汽包21和鍋爐省煤器11，鍋爐省煤器連接至反應(yīng)塔，反應(yīng)塔通過煙氣管道連接至除塵器，除塵器出口煙氣分兩路，一路經(jīng)鍋爐引風(fēng)機(jī)經(jīng)管道排到煙囪，一路經(jīng)鍋爐煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)和再循環(huán)空氣預(yù)熱器通過管道連接至余熱鍋爐（接口位置位于余熱爐出口二次風(fēng)口下方處），蒸汽通過蒸汽管道經(jīng)再循環(huán)風(fēng)溫控制閥22進(jìn)入再循環(huán)空氣預(yù)熱器蒸汽側(cè)，另外在鍋爐引風(fēng)機(jī)出口處還設(shè)有煙氣在線監(jiān)測裝置。
將垃圾焚燒爐尾部煙塵分為兩路輸出，其中一路代替原有的二次風(fēng)供入爐內(nèi)相應(yīng)的部位,這樣做的優(yōu)點(diǎn)是有效的降低了該區(qū)域的氧氣濃度，當(dāng)合理的控制返回?zé)煔獾臏囟瓤梢杂行У囊种屏薔Ox的生成。由于該系統(tǒng)的有效性,在額定工況下，不需要噴入的尿素水或者氨水，降低了垃圾焚燒處理成本，NOx排放量能滿足環(huán)保指標(biāo)日均值200mg/Nm3的水平。
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