污泥焚烧脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及一种脱硝技术，尤其是涉及一种污泥焚烧脱硝装置。

背景技术：

现在用锅炉不少为早期制造的产品；当时，国家还没有要求控制排放NOx、SO2等污染物，国内各锅炉制造厂在对锅炉设计时，首先考虑的是锅炉热效率，床温设计温度选取普遍选取较高，一般均按照按930-950℃进行设计；所以，在锅炉运行时，由于CFB运行床温相对较高，为防止CFB高温度结焦，早期CFB的一次风量设计选取相对较高，这样造成了流化密相区内燃烧氧量较高，普遍控制在3-5%之间，这样造成锅炉NOx原始产生浓度较高，这是国内早期循环流化床锅炉运行中普遍存在的问题。因此，有必要为早期制造CFB锅炉本体低氮燃烧提供新污泥焚烧脱硝系统，以进行技术改造。

技术实现要素：

本实用新型主要目的是提供一种将NOx 排放浓度降低的可适于锅炉改造的污泥焚烧脱硝装置。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：污泥焚烧脱硝装置，其包括炉膛、SNCR脱硝装置、旋风分离器、高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器、布袋除尘器、引风机、石灰石-石膏湿法烟气脱硫除尘一体化装置、湿烟囱；上二次风喷口和下二次风喷口之间设置第三二次风喷口和第四二次风喷口，相对布风板，第三二次风喷口和第四二次风喷口处于不同的高度。有利于密相区内还原性气氛的形成，降低NOx的原始生成量。

作为优选，第三二次风喷口和第四二次风喷口分置在左右两侧。便于制造，且进一步提高密相区内还原性气氛。

作为优选，所述第三二次风喷口和第四二次风喷口均设置两个；两个第三二次风喷口相对布风板的高度一致，且相对所在侧的炉体中心平面对称；两个第四二次风喷口相对布风板的高度一致，且相对所在侧的炉体中心平面对称。便于控制风角度，以提高风量利用率。

作为优选，所述第三二次风喷口和第四二次风喷口的口部均为斜面，与所在炉壁斜度一致。提高进风效果，便于提高密相区内控制精度

作为优选，所述第三二次风喷口的所在高度大于第四二次风喷口所在高度，且第三二次风喷口与水平的夹角小于第四二次风喷口与水平的夹角。更加有利于密相区内还原性气氛的形成，进一步降低NOx的原始生成量。

作为优选，还包括双流体喷枪和喷枪套管构成的喷枪；双流体喷枪连接氨水管路和仪用压缩空气管路，喷枪套管连接杂用压缩空气管路；炉膛上方的两烟道上各设三组双流体喷枪和喷枪套管，并位于临近炉膛出口一侧。按照本方案，可优化喷氨量，将NH3/NO摩尔比一般控制在1.0～2.0之间。

作为优选，所述仪用压缩空气管路包括接入段管道，接入段管道入口设置球阀和过滤减压阀；接入段管道设六个出口，每个出口依次设置球阀、流量调节阀、球阀。有效调节各干支路的喷氨量，以及总的喷氨量，进一步优化系统整体的喷氨量脱硝，避免造成大量氨逃逸，并降低日常运行成本。

作为优选，同一烟道上的三组双流体喷枪和喷枪套管，在轴向截面上呈等角度对称分布，间隔为50-70度。满足各种负荷都能具有较高的脱硝效率。

作为优选，还包括烟气再循环管道系统；烟气再循环管道系统包括风机、引风机出口、一次风入口，在引风机出口通向风机的管路上依此设置金属膨胀节、手动风门、风机入口电动调节导向装置；在风机通向一次风入口的管路上依此设置手动风门、温度测量点。从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉内。

作为优选，引风机出口设置在锅炉烟道受热面省煤器与空气预热器之间；一次风入口两侧对称地设置在CFB布风板下部风室。从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉内。

因此，本实用新型具有如下有益效果。

1、将减少的一次风量，增加给二次风量，可将二次风比例提高到50-60%，同时，更加有利于密相区内还原性气氛的形成，进一步降低NOx的原始生成量。

2、采用再循环烟气代替一部分一次风，不仅进一步降低了一次风中的氧气浓度，更容易在流化床内密相区内形成还原性气氛，这样，在还原性气氛下将释放的大量燃料氮转化成而N2非氧化成NO，从而更加抑制NOx生成，降低NOx原始排放浓度。

3、通过不同支路的控制，可有效调节符合脱硝的喷氨量；喷枪分布位置，处于合适温度区域，满足各种负荷都能具有较高的脱硝效率。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图。

附图2是附图1的A-A剖视图。

附图3是附图1的B-B剖视图。

附图4是氨水管路原理示意图。

附图5是仪用压缩空气和杂用压缩空气管路原理示意图。

附图6是喷枪安装使用状态的一种结构示意图。

附图7是附图6中的A-A剖视图。

附图8是烟气再循环管道系统的原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实用新型污泥焚烧脱硝装置，包括炉膛、SNCR脱硝装置、旋风分离器、高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器、布袋除尘器、引风机、石灰石-石膏湿法烟气脱硫除尘一体化装置、湿烟囱。

二次送风装置，如附图1、附图2、附图3所示，其包括布风板上方的上二次风喷口4和下二次风喷口3，上二次风喷口4和下二次风喷口3之间设置第三二次风喷口1和第四二次风喷口2，相对所述布风板，第三二次风喷口1和第四二次风喷口2处于不同的高度。

第三二次风喷口1和第四二次风喷口2分置在左右两侧。第三二次风喷口1和第四二次风喷口2均设置两个；两个第三二次风喷口1相对布风板的高度一致，且相对所在侧的炉体中心平面对称；两个第四二次风喷口2相对布风板的高度一致，且相对所在侧的炉体中心平面对称。

第三二次风喷口1和第四二次风喷口2的口部均为斜面，与所在炉壁斜度一致。

相对布风板，第三二次风喷口1的所在高度大于第四二次风喷口2所在高度，且第三二次风喷口1与水平的夹角小于第四二次风喷口2与水平的夹角。

再循环管道系统，如附图8所示，其包括：风机16、引风机出口11、一次风入口18；在引风机出口11通向风机16的管路上依此设置金属膨胀节12、手动风门13、风机入口电动调节导向装置14；在风机16通向一次风入口18的管路上依此设置手动风门13、温度测量点17。风机16的进出口设置软接头15与对应侧的管路连接。温度测量点17是在对应的管路上开口或设支路，通过温度测量装置对管路内的气体进行测量。

金属膨胀节12包括可伸缩的圆形多波波纹管的连接器。金属膨胀节为补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。

引风机出口11设置在锅炉烟道受热面省煤器与空气预热器之间；一次风入口18两侧对称地设置在CFB布风板下部风室。采用混合器预混循环烟气的方法，即从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉内，对大型锅炉效果更好。

如附图4、附图5、附图6所示，其包括双流体喷枪和喷枪套管；双流体喷枪连接氨水管路和仪用压缩空气管路，喷枪套管连接杂用压缩空气管路；炉膛上方的两烟道上各设三组双流体喷枪和喷枪套管，并位于临近炉膛出口一侧，例如双流体喷枪A1、A2、A3为一组，A4、A5、A6为一组；喷枪套管B1、B2、B3、B4、B5、B6分别对应双流体喷枪A1、A2、A3、A4、A5、A6。

如附图4、附图5所示，双流体喷枪接入氨水管路和仪用压缩空气管路的接入端设置金属软管。如附图1所示，氨水管路包括氨水分配管，氨水分配管依此连接六个支路，每个支路上依次设置球阀、过滤减压阀、球阀。如附图5所示，仪用压缩空气管路包括接入段管道，接入段管道入口设置球阀和过滤减压阀；接入段管道设六个出口，每个出口依次设置球阀、流量调节阀、球阀。

如附图7所示，同一烟道上的三组双流体喷枪和喷枪套管，在轴向截面上呈等角度对称分布，例如，一组在中间，另两组在其两侧等角度设置，相邻组之间间隔的较佳角度是60度。

为了便于理解本实用新型，举实例如下：

1、炉内低氮燃烧技术方案。4#、5#两台锅炉均为某公司早期制造的产品；当时，国家还没有要求控制排放NOx、SO2等污染物，国内各锅炉制造厂在对锅炉设计时，首先考虑的是锅炉热效率，床温设计温度选取普遍选取较高，一般均按照按930-950℃进行设计。所以，在锅炉运行时，由于CFB运行床温相对较高，为防止CFB高温度结焦，早期CFB的一次风量设计选取相对较高，这样造成了流化密相区内燃烧氧量较高，普遍控制在3-5%之间，这样造成锅炉NOx原始产生浓度较高，这是国内早期循环流化床锅炉运行中普遍存在的问题。因此，对次高温次高压CFB本体低氮燃烧改造制定如下具体方案。

1）CFB布风板结构改造。为降低CFB密相区内的氧浓度，形成还原性气氛，抑制NOx生成，降低密相区内NOx的生成浓度，依据风量与布风板面积之间的正比关系，可适当缩小布风板面积，同时采用配低氮燃烧钟罩式风帽，可有效降低一次风流化最小流化风量，实现一次风量的降低，进而降低CFB流化密相区内NOx的原始生成量。

2）二次风系统改造。将减少的一次风量，增加给二次风量，增大二次风量，这样就可以将二次风比例提高到50-60%，同时，抬高二次风喷口位置，在距离布风板高度约3.0m处重新设置二次风喷口，更加有利于密相区内还原性气氛的形成，进一步降低NOx的原始生成量；同时，根据现场管道空间布置情况，可适当加大二次风小风管直径，用以降低二次风管阻力。原有锅炉的下层二次风喷口给予保留，并针对CFB锅炉负荷和实际运行情况，确定是否打开或者不开。

2 、烟气再循环脱硝方案。

1）烟气再循环是在锅炉的空气预热器前抽取部分低温烟气，经由再循环风机直接送入炉内，或与一次风(或二次风)混合后送入炉内，这样可降低燃烧温度和氧浓度，在炉膛内形成还原性气氛，抑制NOx生成，进而降低NOx的排放浓度，这种方法尤其适用于含氮较少的燃料。

采用混合器预混循环烟气的方法，即从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉内，对大型锅炉效果更好。

根据本项目改造后的烟气流程，本项目烟气再循环技术方案为：在锅炉烟道受热面省煤器与空气预热器之间，连接一根再循环烟道母管，再循环烟道母管中的烟气经1台再循环风机后，将再循环烟气从对称两侧引至CFB布风板下部风室，与一次风相混合后通过布风板进入炉膛。这样可以采用再循环烟气代替一部分一次风，不仅进一步降低了一次风中的氧气浓度，更容易在流化床内密相区内形成还原性气氛，这样，在还原性气氛下将释放的大量燃料氮转化成N₂而非氧化成NO。从而更加抑制NOx生成，降低NOx原始排放浓度，且能够保证了CFB料层的流化特性，防止料层结焦现象出现。

CFB采用烟气再循环优势：1.1同时有利于脱硝和脱硫：在循环流化床上采用烟气再循环后，如果采用20%的循环倍率，可以实现20-30%脱硝率，形成炉内还原性气氛，同时抑制SO2生成，实现脱硫。

1.2经济性好：采用烟气再循环技术，除风机外，无需投入其他设备，改造与运行成本低。

1.3无二次污染：采用烟气再循环，不改变原有锅炉结构和运行方式，不会产生二次污染。

1.4系统简单、施工时间短：改造工艺结构非常简单，只需调配烟气再循环风机、锅炉炉膛配风即可实现，施工时间短。

3 、现有SNCR装置优化方案

在CFB锅炉本体改造后，不仅炉膛内的温度分布发生变化，而且炉膛上方及出口NOx浓度也会改变，需要对现有SNCR装置进行优化，主要优化内容如下：

1）喷枪位置优化。

在CFB锅炉本体改造后，针对锅炉额定负荷下，借助计算以及对炉膛燃烧动力学的数值模拟，对CFB炉膛以及烟道的温度分布场进行分析，确定改造后CFB的符合脱硝的合适温度区域，同时，根据确定区域的不同，优化后喷枪分布位置，确定不同分布位置的喷枪数量。

另外，在确定符合脱硝的合适温度区域时，还需要考虑还原剂在最佳温度窗口的停留时间。停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH₃的停留时间超过1s则可以出现最佳NOx脱除率。尿素和氨水需要0.3s-0.4s的停留时间以达到有效的脱除NOx。

此外，在进行喷枪位置优化时，还需考虑锅炉负荷变化的影响，锅炉负荷变化，通常会导致锅炉内温度分布场发生变化，负荷脱硝的合适温度区域也会随之迁移，为满足各种负荷都能具有较高的脱硝效率，针对不同的运行负荷，设置多级喷枪布置方案，以便适用锅炉高低负荷运行。

3）喷氨量的优化。在CFB本体低氮改造后，锅炉上方出口的NOx浓度较原来大大降低，如按照原有装置的喷氨量脱硝，不仅造成大量氨逃逸，而且增加了日常运行成本，因此，需要重新确定优化喷氨量，将NH₃/NO摩尔比一般控制在1.0～2.0之间，优化了喷氨量。在实际应用中考虑到NH3的泄漏问题，应选尽可能小的NH₃/NO摩尔比值，同时为了保证NO还原率，要求必须采取措施强化氨水与烟气的混合过程。

3）理论SNCR数值计算优化。在正式实施改造前，通过热力计算确定CFB改造参数后，需要对CFB锅炉燃烧与SNCR进行数值计算仿真，分析锅炉本体改造后，对CFB流场分布特性、温度分布特性，以及SNCR脱硝的影响，优化改造后的流场分布和温度分布特性，确定最佳SNCR脱硝率，为现有SNCR装置优化改造提供理论指导。

通过上述改造，预期达到以下性能指标。

1）锅炉满负荷运行工况下，当低氮及SNCR投运时， NOx排放≤50mg/Nm3。

2）当不考虑NOx排放时，锅炉最大出力能达到150t/h，锅炉设计效率：≥90.3%。

3）CFB锅炉改造后，炉膛内的温度分布均匀性较好，温度差≤50℃。

4）锅炉在额定负荷工况下，床温应基本控制在950℃以内。

5）在对分离器入口结构与“靶区”改造后，确保分离器应能满足高浓度载粒气流的分离，分离器分离效率≥99.5%。

6）改造后炉膛出口（SNCR区域）温度需满足850~1050℃的SNCR反应温度区间。

整个系统改造前后污染物排放情况：改造前污染物Nox排放浓度：50~90mg/Nm³，波动较大；改造后实际排放浓度：与负荷有一定的关系，在负荷稳定控制情况下NOx能稳定控制在35~40mg/m³以内。