降低垃圾焚燒爐NOx排放
發(fā)布時間：2016/8/4 來源：華東科技:學術版
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方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路使用引風機使煙氣經過煙筒排入大氣，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方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路使用引風機使煙氣經過煙筒排入大氣，一路使用煙氣再循環(huán)風機進入爐膛。
【關鍵詞】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和無機含氮化合物在焚燒過程中與O2發(fā)生反應生成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。通過加強控制手段抑制NOx的形成或者將已經生成的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，在二次風中連續(xù)噴入尿素水或者氨水以控制NOx的產生；此結構方法雖然可以抑制NOx的產生，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方法，從布袋除塵器后煙氣分成兩路，一路煙氣使用引風機使煙氣經過煙筒排入大氣，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)風機使煙氣經過煙氣預熱器引入垃圾焚燒爐出口，代替原有的二次風機的作用，滿足抑制CO和二噁英產生所需的正常的攪動。
為了實現(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、反應塔、除塵器，在焚燒爐設置有一次風入口，在余熱鍋爐設置有二次風入口，除塵器出口通過連接通道與排煙筒連接，連接通道中設置有第一排煙機，其中，在所述除塵器出口與第一排煙機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置有第二排煙機，在排煙旁路管道上設置有再循環(huán)煙氣預熱器。
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系密切。垃圾在燃燒設備中生成的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生成的。空氣中的氮在高溫下被氧化成NO的機理是相當復雜的，其生成機理遵從捷里多維奇（Zeldovich）機理，熱力型NOX是由一個由氧原子引發(fā)的自由基鏈反應：O2→2O⑴N2+O→NO+N⑵N+O2→NO+O⑶
反應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生成NO，同時釋放氮原子，而且氮原子只能通過反應⑵生成，而不能通過氮分子的分解生成。反應⑵所釋放出的氮原子又與空氣中的氧分子反應生成NO，以上反應所生成的NO僅與空氣中氮、氧濃度有關，而與燃料組分無關。
基于這種理念，應該在焚燒爐的出口處增加氣體的擾動，以及適當?shù)恼{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、反應塔4、除塵器5，在焚燒爐設置有一次風入口101，在余熱鍋爐設置有二次風入口201，除塵器出口通過連接通道6與排煙筒7連接，連接通道中設置有第一排煙機8，其中，在所述除塵器出口與第一排煙機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置有第二排煙機10，在排煙旁路管道上設置有再循環(huán)煙氣預熱器11。在所述連接通道中設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和第二排煙機的變頻電機。一次風入口與一次風機13連通，在一次風機出口連接一個一次風旁路管14，所述一次風旁路管連接至二次風入口，在一次風旁路管上設置有控制閥門15。由排煙旁路管道、第二排煙機、再循環(huán)煙氣預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)，在同樣達到原二次風通過煙氣湍流促進充分燃燒減少CO和二噁英產生的同時，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，正常運行時不需要二次風，二次風只是作為含氧量控制的輔助手段從一次風機出口處引出，在含氧量過低的情況下從爐頂補充進來以減少CO的產生。再循環(huán)煙氣系統(tǒng)是指將焚燒爐燃燒后的煙氣通過風機引回來，再送至焚燒爐出口（二次風口下方）以達到低氧燃燒、抑制NOx發(fā)生減少煙氣排放量，提高鍋爐效率的目的。焚燒爐內產生的高溫煙氣由余熱鍋爐、省煤器等熱量回收裝置進行熱量回收，余熱鍋爐產生的過熱蒸汽送入汽輪發(fā)電機組進行發(fā)電。
余熱鍋爐指整套蒸汽鍋爐設備，由承壓部件、框架結構、耐火襯層構成，包括必要的閥門、儀表和保溫材料、清灰設備、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。一次風入口通過風道18連接一次風機，一次風機通過風道一路經二次風調節(jié)閥門15進入余熱鍋爐，一路通過風道經一次風空氣預熱器進入爐下灰斗（兼風箱）102，蒸汽通過蒸汽管道經一次風溫度控制閥19進入一次風空氣預熱器蒸汽側，爐下灰斗（兼風箱）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塔，反應塔通過煙氣管道連接至除塵器，除塵器出口煙氣分兩路，一路經鍋爐引風機經管道排到煙囪，一路經鍋爐煙氣再循環(huán)風機和再循環(huán)空氣預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口下方處），蒸汽通過蒸汽管道經再循環(huán)風溫控制閥22進入再循環(huán)空氣預熱器蒸汽側，另外在鍋爐引風機出口處還設有煙氣在線監(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供入爐內相應的部位,這樣做的優(yōu)點是有效的降低了該區(qū)域的氧氣濃度，當合理的控制返回煙氣的溫度可以有效的抑制了NOx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)保指標日均值200mg/Nm3的水平。
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