本發(fā)明涉及一種脫硝技術(shù)，尤其是涉及一種污泥焚燒脫硝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在用鍋爐不少為早期制造的產(chǎn)品；當(dāng)時(shí)，國(guó)家還沒有要求控制排放NOx、SO2等污染物，國(guó)內(nèi)各鍋爐制造廠在對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是鍋爐熱效率，床溫設(shè)計(jì)溫度選取普遍選取較高，一般均按照按930-950℃進(jìn)行設(shè)計(jì)；所以，在鍋爐運(yùn)行時(shí)，由于CFB運(yùn)行床溫相對(duì)較高，為防止CFB高溫度結(jié)焦，早期CFB的一次風(fēng)量設(shè)計(jì)選取相對(duì)較高，這樣造成了流化密相區(qū)內(nèi)燃燒氧量較高，普遍控制在3-5%之間，這樣造成鍋爐NOx原始產(chǎn)生濃度較高，這是國(guó)內(nèi)早期循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中普遍存在的問題。因此，有必要為早期制造CFB鍋爐本體低氮燃燒提供新污泥焚燒脫硝系統(tǒng)，以進(jìn)行技術(shù)改造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是提供一種將NOx 排放濃度降低的可適于鍋爐改造的污泥焚燒脫硝系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：污泥焚燒脫硝系統(tǒng)，其包括爐膛、SNCR脫硝裝置、旋風(fēng)分離器、高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫除塵一體化裝置、濕煙囪；布風(fēng)板上方的上二次風(fēng)噴口和下二次風(fēng)噴口；上二次風(fēng)噴口和下二次風(fēng)噴口之間設(shè)置第三二次風(fēng)噴口和第四二次風(fēng)噴口，相對(duì)布風(fēng)板，第三二次風(fēng)噴口和第四二次風(fēng)噴口處于不同的高度。有利于密相區(qū)內(nèi)還原性氣氛的形成，降低NOx的原始生成量。

作為優(yōu)選，第三二次風(fēng)噴口和第四二次風(fēng)噴口分置在左右兩側(cè)。便于制造，且進(jìn)一步提高密相區(qū)內(nèi)還原性氣氛。

作為優(yōu)選，所述第三二次風(fēng)噴口和第四二次風(fēng)噴口均設(shè)置兩個(gè)；兩個(gè)第三二次風(fēng)噴口相對(duì)布風(fēng)板的高度一致，且相對(duì)所在側(cè)的爐體中心平面對(duì)稱；兩個(gè)第四二次風(fēng)噴口相對(duì)布風(fēng)板的高度一致，且相對(duì)所在側(cè)的爐體中心平面對(duì)稱。便于控制風(fēng)角度，以提高風(fēng)量利用率。

作為優(yōu)選，所述第三二次風(fēng)噴口和第四二次風(fēng)噴口的口部均為斜面，與所在爐壁斜度一致。提高進(jìn)風(fēng)效果，便于提高密相區(qū)內(nèi)控制精度

作為優(yōu)選，所述第三二次風(fēng)噴口的所在高度大于第四二次風(fēng)噴口所在高度，且第三二次風(fēng)噴口與水平的夾角小于第四二次風(fēng)噴口與水平的夾角。更加有利于密相區(qū)內(nèi)還原性氣氛的形成，進(jìn)一步降低NOx的原始生成量。

作為優(yōu)選，還包括雙流體噴槍和噴槍套管構(gòu)成的噴槍；雙流體噴槍連接氨水管路和儀用壓縮空氣管路，噴槍套管連接雜用壓縮空氣管路；爐膛上方的兩煙道上各設(shè)三組雙流體噴槍和噴槍套管，并位于臨近爐膛出口一側(cè)。按照本方案，可優(yōu)化噴氨量，將NH3/NO摩爾比一般控制在1.0～2.0之間。

作為優(yōu)選，所述儀用壓縮空氣管路包括接入段管道，接入段管道入口設(shè)置球閥和過濾減壓閥；接入段管道設(shè)六個(gè)出口，每個(gè)出口依次設(shè)置球閥、流量調(diào)節(jié)閥、球閥。有效調(diào)節(jié)各干支路的噴氨量，以及總的噴氨量，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)整體的噴氨量脫硝，避免造成大量氨逃逸，并降低日常運(yùn)行成本。

作為優(yōu)選，同一煙道上的三組雙流體噴槍和噴槍套管，在軸向截面上呈等角度對(duì)稱分布，間隔為50-70度。滿足各種負(fù)荷都能具有較高的脫硝效率。

作為優(yōu)選，還包括煙氣再循環(huán)管道系統(tǒng)；煙氣再循環(huán)管道系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)出口、一次風(fēng)入口，在引風(fēng)機(jī)出口通向風(fēng)機(jī)的管路上依此設(shè)置金屬膨脹節(jié)、手動(dòng)風(fēng)門、風(fēng)機(jī)入口電動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置；在風(fēng)機(jī)通向一次風(fēng)入口的管路上依此設(shè)置手動(dòng)風(fēng)門、溫度測(cè)量點(diǎn)。從空氣預(yù)熱器前抽取溫度較低的煙氣，通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將抽取的煙氣送入空氣煙氣混合器，和空氣混合后一起送入爐內(nèi)。

作為優(yōu)選，引風(fēng)機(jī)出口設(shè)置在鍋爐煙道受熱面省煤器與空氣預(yù)熱器之間；一次風(fēng)入口兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置在CFB布風(fēng)板下部風(fēng)室。從空氣預(yù)熱器前抽取溫度較低的煙氣，通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將抽取的煙氣送入空氣煙氣混合器，和空氣混合后一起送入爐內(nèi)。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果。

1、將減少的一次風(fēng)量，增加給二次風(fēng)量，可將二次風(fēng)比例提高到50-60%，同時(shí)，更加有利于密相區(qū)內(nèi)還原性氣氛的形成，進(jìn)一步降低NOx的原始生成量。

2、采用再循環(huán)煙氣代替一部分一次風(fēng)，不僅進(jìn)一步降低了一次風(fēng)中的氧氣濃度，更容易在流化床內(nèi)密相區(qū)內(nèi)形成還原性氣氛，這樣，在還原性氣氛下將釋放的大量燃料氮轉(zhuǎn)化成而N2非氧化成NO，從而更加抑制NOx生成，降低NOx原始排放濃度。

3、通過不同支路的控制，可有效調(diào)節(jié)符合脫硝的噴氨量；噴槍分布位置，處于合適溫度區(qū)域，滿足各種負(fù)荷都能具有較高的脫硝效率。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是附圖1的A-A剖視圖。

附圖3是附圖1的B-B剖視圖。

附圖4是氨水管路原理示意圖。

附圖5是儀用壓縮空氣和雜用壓縮空氣管路原理示意圖。

附圖6是噴槍安裝使用狀態(tài)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖7是附圖6中的A-A剖視圖。

附圖8是煙氣再循環(huán)管道系統(tǒng)的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：本發(fā)明污泥焚燒脫硝系統(tǒng)，包括爐膛、SNCR脫硝裝置、旋風(fēng)分離器、高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫除塵一體化裝置、濕煙囪。

二次送風(fēng)裝置，如附圖1、附圖2、附圖3所示，其包括布風(fēng)板上方的上二次風(fēng)噴口4和下二次風(fēng)噴口3，上二次風(fēng)噴口4和下二次風(fēng)噴口3之間設(shè)置第三二次風(fēng)噴口1和第四二次風(fēng)噴口2，相對(duì)所述布風(fēng)板，第三二次風(fēng)噴口1和第四二次風(fēng)噴口2處于不同的高度。

第三二次風(fēng)噴口1和第四二次風(fēng)噴口2分置在左右兩側(cè)。第三二次風(fēng)噴口1和第四二次風(fēng)噴口2均設(shè)置兩個(gè)；兩個(gè)第三二次風(fēng)噴口1相對(duì)布風(fēng)板的高度一致，且相對(duì)所在側(cè)的爐體中心平面對(duì)稱；兩個(gè)第四二次風(fēng)噴口2相對(duì)布風(fēng)板的高度一致，且相對(duì)所在側(cè)的爐體中心平面對(duì)稱。

第三二次風(fēng)噴口1和第四二次風(fēng)噴口2的口部均為斜面，與所在爐壁斜度一致。

相對(duì)布風(fēng)板，第三二次風(fēng)噴口1的所在高度大于第四二次風(fēng)噴口2所在高度，且第三二次風(fēng)噴口1與水平的夾角小于第四二次風(fēng)噴口2與水平的夾角。

再循環(huán)管道系統(tǒng)，如附圖8所示，其包括：風(fēng)機(jī)16、引風(fēng)機(jī)出口11、一次風(fēng)入口18；在引風(fēng)機(jī)出口11通向風(fēng)機(jī)16的管路上依此設(shè)置金屬膨脹節(jié)12、手動(dòng)風(fēng)門13、風(fēng)機(jī)入口電動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置14；在風(fēng)機(jī)16通向一次風(fēng)入口18的管路上依此設(shè)置手動(dòng)風(fēng)門13、溫度測(cè)量點(diǎn)17。風(fēng)機(jī)16的進(jìn)出口設(shè)置軟接頭15與對(duì)應(yīng)側(cè)的管路連接。溫度測(cè)量點(diǎn)17是在對(duì)應(yīng)的管路上開口或設(shè)支路，通過溫度測(cè)量裝置對(duì)管路內(nèi)的氣體進(jìn)行測(cè)量。

金屬膨脹節(jié)12包括可伸縮的圓形多波波紋管的連接器。金屬膨脹節(jié)為補(bǔ)償因溫度差與機(jī)械振動(dòng)引起的附加應(yīng)力，而設(shè)置在容器殼體或管道上的一種撓性結(jié)構(gòu)。由于它作為一種能自由伸縮的彈性補(bǔ)償元件，工作可靠、性能良好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在化工、冶金、核能等部門。

引風(fēng)機(jī)出口11設(shè)置在鍋爐煙道受熱面省煤器與空氣預(yù)熱器之間；一次風(fēng)入口18兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置在CFB布風(fēng)板下部風(fēng)室。采用混合器預(yù)混循環(huán)煙氣的方法，即從空氣預(yù)熱器前抽取溫度較低的煙氣，通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將抽取的煙氣送入空氣煙氣混合器，和空氣混合后一起送入爐內(nèi)，對(duì)大型鍋爐效果更好。

如附圖4、附圖5、附圖6所示，其包括雙流體噴槍和噴槍套管；雙流體噴槍連接氨水管路和儀用壓縮空氣管路，噴槍套管連接雜用壓縮空氣管路；爐膛上方的兩煙道上各設(shè)三組雙流體噴槍和噴槍套管，并位于臨近爐膛出口一側(cè)，例如雙流體噴槍A1、A2、A3為一組，A4、A5、A6為一組；噴槍套管B1、B2、B3、B4、B5、B6分別對(duì)應(yīng)雙流體噴槍A1、A2、A3、A4、A5、A6。

如附圖4、附圖5所示，雙流體噴槍接入氨水管路和儀用壓縮空氣管路的接入端設(shè)置金屬軟管。如附圖1所示，氨水管路包括氨水分配管，氨水分配管依此連接六個(gè)支路，每個(gè)支路上依次設(shè)置球閥、過濾減壓閥、球閥。如附圖5所示，儀用壓縮空氣管路包括接入段管道，接入段管道入口設(shè)置球閥和過濾減壓閥；接入段管道設(shè)六個(gè)出口，每個(gè)出口依次設(shè)置球閥、流量調(diào)節(jié)閥、球閥。

如附圖7所示，同一煙道上的三組雙流體噴槍和噴槍套管，在軸向截面上呈等角度對(duì)稱分布，例如，一組在中間，另兩組在其兩側(cè)等角度設(shè)置，相鄰組之間間隔的較佳角度是60度。

為了便于理解本發(fā)明的基本原理，進(jìn)一步舉實(shí)例如下：

1、爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)方案。4#、5#兩臺(tái)鍋爐均為某公司早期制造的產(chǎn)品；當(dāng)時(shí)，國(guó)家還沒有要求控制排放NOx、SO2等污染物，國(guó)內(nèi)各鍋爐制造廠在對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是鍋爐熱效率，床溫設(shè)計(jì)溫度選取普遍選取較高，一般均按照按930-950℃進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，在鍋爐運(yùn)行時(shí)，由于CFB運(yùn)行床溫相對(duì)較高，為防止CFB高溫度結(jié)焦，早期CFB的一次風(fēng)量設(shè)計(jì)選取相對(duì)較高，這樣造成了流化密相區(qū)內(nèi)燃燒氧量較高，普遍控制在3-5%之間，這樣造成鍋爐NOx原始產(chǎn)生濃度較高，這是國(guó)內(nèi)早期循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中普遍存在的問題。因此，對(duì)次高溫次高壓CFB本體低氮燃燒改造制定如下具體方案。

1）CFB布風(fēng)板結(jié)構(gòu)改造。為降低CFB密相區(qū)內(nèi)的氧濃度，形成還原性氣氛，抑制NOx生成，降低密相區(qū)內(nèi)NOx的生成濃度，依據(jù)風(fēng)量與布風(fēng)板面積之間的正比關(guān)系，可適當(dāng)縮小布風(fēng)板面積，同時(shí)采用配低氮燃燒鐘罩式風(fēng)帽，可有效降低一次風(fēng)流化最小流化風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)量的降低，進(jìn)而降低CFB流化密相區(qū)內(nèi)NOx的原始生成量。

2）二次風(fēng)系統(tǒng)改造。將減少的一次風(fēng)量，增加給二次風(fēng)量，增大二次風(fēng)量，這樣就可以將二次風(fēng)比例提高到50-60%，同時(shí)，抬高二次風(fēng)噴口位置，在距離布風(fēng)板高度約3.0m處重新設(shè)置二次風(fēng)噴口，更加有利于密相區(qū)內(nèi)還原性氣氛的形成，進(jìn)一步降低NOx的原始生成量；同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道空間布置情況，可適當(dāng)加大二次風(fēng)小風(fēng)管直徑，用以降低二次風(fēng)管阻力。原有鍋爐的下層二次風(fēng)噴口給予保留，并針對(duì)CFB鍋爐負(fù)荷和實(shí)際運(yùn)行情況，確定是否打開或者不開。

2 、煙氣再循環(huán)脫硝方案。

1）煙氣再循環(huán)是在鍋爐的空氣預(yù)熱器前抽取部分低溫?zé)煔?，?jīng)由再循環(huán)風(fēng)機(jī)直接送入爐內(nèi)，或與一次風(fēng)(或二次風(fēng))混合后送入爐內(nèi)，這樣可降低燃燒溫度和氧濃度，在爐膛內(nèi)形成還原性氣氛，抑制NOx生成，進(jìn)而降低NOx的排放濃度，這種方法尤其適用于含氮較少的燃料。

采用混合器預(yù)混循環(huán)煙氣的方法，即從空氣預(yù)熱器前抽取溫度較低的煙氣，通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)將抽取的煙氣送入空氣煙氣混合器，和空氣混合后一起送入爐內(nèi)，對(duì)大型鍋爐效果更好。

根據(jù)本項(xiàng)目改造后的煙氣流程，本項(xiàng)目煙氣再循環(huán)技術(shù)方案為：在鍋爐煙道受熱面省煤器與空氣預(yù)熱器之間，連接一根再循環(huán)煙道母管，再循環(huán)煙道母管中的煙氣經(jīng)1臺(tái)再循環(huán)風(fēng)機(jī)后，將再循環(huán)煙氣從對(duì)稱兩側(cè)引至CFB布風(fēng)板下部風(fēng)室，與一次風(fēng)相混合后通過布風(fēng)板進(jìn)入爐膛。這樣可以采用再循環(huán)煙氣代替一部分一次風(fēng)，不僅進(jìn)一步降低了一次風(fēng)中的氧氣濃度，更容易在流化床內(nèi)密相區(qū)內(nèi)形成還原性氣氛，這樣，在還原性氣氛下將釋放的大量燃料氮轉(zhuǎn)化成N₂而非氧化成NO。從而更加抑制NOx生成，降低NOx原始排放濃度，且能夠保證了CFB料層的流化特性，防止料層結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)。

CFB采用煙氣再循環(huán)優(yōu)勢(shì)：1.1同時(shí)有利于脫硝和脫硫：在循環(huán)流化床上采用煙氣再循環(huán)后，如果采用20%的循環(huán)倍率，可以實(shí)現(xiàn)20-30%脫硝率，形成爐內(nèi)還原性氣氛，同時(shí)抑制SO2生成，實(shí)現(xiàn)脫硫。

1.2經(jīng)濟(jì)性好：采用煙氣再循環(huán)技術(shù)，除風(fēng)機(jī)外，無需投入其他設(shè)備，改造與運(yùn)行成本低。

1.3無二次污染：采用煙氣再循環(huán)，不改變?cè)绣仩t結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

1.4系統(tǒng)簡(jiǎn)單、施工時(shí)間短： 改造工藝結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只需調(diào)配煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)、鍋爐爐膛配風(fēng)即可實(shí)現(xiàn)，施工時(shí)間短。

3 、現(xiàn)有SNCR裝置優(yōu)化方案

在CFB鍋爐本體改造后，不僅爐膛內(nèi)的溫度分布發(fā)生變化，而且爐膛上方及出口NOx濃度也會(huì)改變，需要對(duì)現(xiàn)有SNCR裝置進(jìn)行優(yōu)化，主要優(yōu)化內(nèi)容如下：

1）噴槍位置優(yōu)化。

在CFB鍋爐本體改造后，針對(duì)鍋爐額定負(fù)荷下，借助計(jì)算以及對(duì)爐膛燃燒動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬，對(duì)CFB爐膛以及煙道的溫度分布場(chǎng)進(jìn)行分析，確定改造后CFB的符合脫硝的合適溫度區(qū)域，同時(shí)，根據(jù)確定區(qū)域的不同，優(yōu)化后噴槍分布位置，確定不同分布位置的噴槍數(shù)量。

另外，在確定符合脫硝的合適溫度區(qū)域時(shí)，還需要考慮還原劑在最佳溫度窗口的停留時(shí)間。停留時(shí)間越長(zhǎng)，則脫除NOx的效果越好。NH₃的停留時(shí)間超過1s則可以出現(xiàn)最佳NOx脫除率。尿素和氨水需要0.3s-0.4s的停留時(shí)間以達(dá)到有效的脫除NOx。

此外，在進(jìn)行噴槍位置優(yōu)化時(shí)，還需考慮鍋爐負(fù)荷變化的影響，鍋爐負(fù)荷變化，通常會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)溫度分布場(chǎng)發(fā)生變化，負(fù)荷脫硝的合適溫度區(qū)域也會(huì)隨之遷移，為滿足各種負(fù)荷都能具有較高的脫硝效率，針對(duì)不同的運(yùn)行負(fù)荷，設(shè)置多級(jí)噴槍布置方案，以便適用鍋爐高低負(fù)荷運(yùn)行。

3）噴氨量的優(yōu)化。在CFB本體低氮改造后，鍋爐上方出口的NOx濃度較原來大大降低，如按照原有裝置的噴氨量脫硝，不僅造成大量氨逃逸，而且增加了日常運(yùn)行成本，因此，需要重新確定優(yōu)化噴氨量，將NH₃/NO摩爾比一般控制在1.0～2.0之間，優(yōu)化了噴氨量。在實(shí)際應(yīng)用中考慮到NH3的泄漏問題，應(yīng)選盡可能小的NH₃/NO摩爾比值，同時(shí)為了保證NO還原率，要求必須采取措施強(qiáng)化氨水與煙氣的混合過程。

3）理論SNCR數(shù)值計(jì)算優(yōu)化。在正式實(shí)施改造前，通過熱力計(jì)算確定CFB改造參數(shù)后，需要對(duì)CFB鍋爐燃燒與SNCR進(jìn)行數(shù)值計(jì)算仿真，分析鍋爐本體改造后，對(duì)CFB流場(chǎng)分布特性、溫度分布特性，以及SNCR脫硝的影響，優(yōu)化改造后的流場(chǎng)分布和溫度分布特性，確定最佳SNCR脫硝率，為現(xiàn)有SNCR裝置優(yōu)化改造提供理論指導(dǎo)。

通過上述改造，預(yù)期達(dá)到以下性能指標(biāo)。

1）鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，當(dāng)?shù)偷癝NCR投運(yùn)時(shí)， NOx排放≤50mg/Nm3。

2）當(dāng)不考慮NOx排放時(shí)，鍋爐最大出力能達(dá)到150t/h，鍋爐設(shè)計(jì)效率：≥90.3%。

3）CFB鍋爐改造后，爐膛內(nèi)的溫度分布均勻性較好，溫度差≤50℃。

4）鍋爐在額定負(fù)荷工況下，床溫應(yīng)基本控制在950℃以內(nèi)。

5）在對(duì)分離器入口結(jié)構(gòu)與“靶區(qū)”改造后，確保分離器應(yīng)能滿足高濃度載粒氣流的分離，分離器分離效率≥99.5%。

6）改造后爐膛出口（SNCR區(qū)域）溫度需滿足850~1050℃的SNCR反應(yīng)溫度區(qū)間。

整個(gè)系統(tǒng)改造前后污染物排放情況：改造前污染物Nox排放濃度：50~90mg/Nm³，波動(dòng)較大；改造后實(shí)際排放濃度：與負(fù)荷有一定的關(guān)系，在負(fù)荷穩(wěn)定控制情況下NOx能穩(wěn)定控制在35~40mg/m³以內(nèi)。