CN110296613A - 一种铝石窑低氮燃烧设备及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝石窑低氮燃烧设备及运行方法，包括铝石窑，铝石窑底部和顶部分别新风进管、烟道，烟道末端连接烟囱，新风管道上间隔安装有增氢装置、混风器，新风管道末端连接鼓风机，混风器上端与烟道之间联通有烟气回流管，烟气回流管道上安装有除尘装置、烟气回流引风机；铝石窑一侧还设置有氨水储罐、氮氧化物破键机，其中氮氧化物破键机上端安装有管道混合器，管道混合器通过混合管道与铝石窑的烟气高温区联通；氨水储罐通过供氨泵与管道混合器联通供氨。本发明通过窑炉内烟气出炉窑进入烟道前进行氮氧化物还原，从烟道出来的烟气一部分再次回流与新风混合，如此循环，对氮氧化物的氮氧化物排放经检测低于40mg/m³，达到超低排放的环保要求。

Description

一种铝石窑低氮燃烧设备及其运行方法

技术领域：

本发明涉及低氮燃烧环保领域，尤其涉及一种铝石窑低氮燃烧设备及其运行方法。

背景技术：

低氮燃烧技术是对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。因此，低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低NOx燃烧技术有如下几种：

(1)、燃烧优化：通过调整锅炉燃烧配风，控制NOx排放的一种实用方法。它采取的措施是通过控制燃烧空气量、保持每只燃烧器的风粉(煤粉)比相对平衡及进行燃烧调整，使燃料型NOx的生成降到最低，从而达到控制NOx排放的目的。

(2)、空气分级燃烧技术：是目前应用较为广泛的低NOx燃烧技术，它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量(一次风)，提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合时间，这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区，使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃烧产生的烟气再与二次风混合，使燃料完全燃烧。

(3)、低NOx燃烧器：将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计，尽可能的降低着火区的氧浓度和温度，从而达到控制NOx生成量的目的，这类特殊设计的燃烧器就是低NOx燃烧器，一般可以降低NOx排放浓度的30～60％。

此外，还有燃料分级燃烧、烟气再循环等技术对NOx进行控制。近几年投运的大型机组，特别是超临界、超超临界机组基本都采用了低氮燃烧技术，较好的控制了NOx的排放浓度。而早些年投运的机组，NOx排放浓度相对较高。由于我国对环保的要求越来越高，对氮氧化物排放的限制将越来越严格，因此国内一些大型锅炉厂和一些工程公司等对低氮燃烧技术进行了较多的研究，特别是在已运行的机组上如在一些已运行的电站锅炉上实施低氮燃烧改造的试验和工程应用。实施低氮燃烧改造基本上是通过采用空气分级、高位燃尽风、浓淡燃烧器和空气浓淡分布技术、降低燃烧器区域热负荷等技术来实现对NOx的有效控制。

2019年全国炉窑开展超低排放改造。新规锅炉排放极限具体要求：烟尘颗粒物10mg/m³，二氧化硫20mg/m³,氮氧化物50mg/m³,炉窑是现在炉窑行业都普遍采用的设备，这种炉窑是敞开式结构，炉窑从前面加料，后面出料，中心是高温区，这样造成烟气含氧量超标(18％)，并且，煅烧过程也是敞开式，控制烟气含氧量非常重要。

在燃料的燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO₂，统称为NOx。而低氮燃烧是改变燃烧氛围，创造生产一氧化碳的条件，C+O＝CO，一氧化碳参与还原反应，CO+2NO＝CO₂+N₂；然后在燃烧区充分燃烧，达到炉渣灰含碳量下降，低氮燃烧注意调整炉渣含碳量符合国家标准。

炉窑前部改变燃烧条件，来降低NOx的排放，烟气再循环燃烧，抑制部分二氧化碳生成，让缺氧燃烧，生成一氧化碳，一氧化碳是强氧化剂还原一氧化氮，炉窑后部让烟气充分燃烧，生成二氧化碳。

那么，在炉窑内如何降低氧气含量是其中一个关键步骤，此外，如何将窑炉内烟气出炉窑进入烟道前再次进行氮氧化物的还原，从而达到炉窑超低排放改造项目特殊性，设计一套完整改造技术方案。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种铝石窑低氮燃烧设备及其运行方法，通过降低氧含量、燃烧前增氢进行低氮燃烧，同时配合窑炉内烟气出炉窑进入烟道前再次进行氮氧化物的还原，达到氮氧化物超低排放的环保要求，设备改造投资成本低，实际应用效果好。

本发明的技术方案如下：

铝石窑低氮燃烧设备，包括铝石窑，铝石窑底部和顶部分别新风进管、烟道，烟道末端连接烟囱，其特征在于，所述的新风管道上间隔安装有增氢装置、混风器，新风管道末端连接鼓风机，混风器上端与烟道之间联通有烟气回流管，烟气回流管道上从上至下依次安装有除尘装置、烟气回流引风机；

所述铝石窑一侧还设置有氨水储罐、氮氧化物破键机，其中氮氧化物破键机上端安装有管道混合器，管道混合器通过混合管道与铝石窑的烟气高温区联通；所述氨水储罐通过供氨泵与管道混合器联通供氨。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述的供氨泵与管道混合器联通供氨，氮氧化物破键机内介质竖直向上喷出，氨水倾斜向上进入管道混合器，氨水进入方向与竖直方向夹角为45°～90°。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述的铝石窑的烟气高温区位置设置有多层喷嘴，每层喷嘴均呈环形均匀间隔的分布，相邻层上下喷嘴位置相错，喷嘴喷出药液覆盖整个铝石窑截面积。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述氮氧化物破键机中加入介质，并且当所述氮氧化物破键机的压力为0.6MPa时，温度为220℃。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，且发泡剂与水的比例为1/10000～1.5/10000。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述氨水储罐为聚乙烯材质的塑料储罐。

所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述聚乙烯为滚塑聚乙烯塑料。

所述铝石窑低氮燃烧设备的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、系统各设备正常运行，并配合鼓风机、烟气回流引风机的变频调节，确保烟气回流量与新风风量按照12～％-20％比例；

2)、增氢装置中氢气在管道的出口流速控制在30～50m/s；

3)、启动供氨泵朝向管道混合器进行供氨；

4)、氮氧化物破键机中加入介质，并启动氮氧化物破键机的加温加压装置，当压力达到0.6MPa，温度达到220℃，介质通过管道进入管道混合器，介质进入管道滞后供氨泵供氨1.5～2S，管道混合器混合后进入铝石窑的烟气高温区；

5)、步骤4)中介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，比例发泡剂：水＝1/11000～1/8000；

6)、烟囱内具有氮氧化物检测NOx成份浓度的传感器，传感器采集数据反馈给DCS控制系统的控制器，经检测氮氧化物排放经检测低于40mg/m³。

本发明的优点是：

1、本发明通过鼓风机、烟气回流引风机的变频调节控制混合风进风量，从而达到降低氧含量，燃烧前增氢进行低氮燃烧；

2、本发明窑炉内烟气出炉窑进入烟道前再次进行氮氧化物的还原，达到氮氧化物超低排放的环保要求，设备改造投资成本低，实际应用效果好；

3、本发明通过窑炉内烟气出炉窑进入烟道前再次进行氮氧化物的还原，从烟道出来的烟气一部分再次回流与新风混合，如此循环，对氮氧化物的氮氧化物排放经检测低于40mg/m³，达到氮氧化物超低排放的环保要求。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见附图1，铝石窑低氮燃烧设备，包括铝石窑1，铝石窑1底部和顶部分别新风进管2、烟道3，烟道3经一系列除尘脱硫装置后末端连接烟囱16，新风管道2上间隔安装有增氢装置4、混风器5，新风管道2末端连接鼓风机6，混风器5上端与烟道3之间联通有烟气回流管7，烟气回流管道7上安装有从上至下依次除尘装置8、烟气回流引风机15。

铝石窑1一侧还设置有氨水储罐9、氮氧化物破键机10，其中氮氧化物破键机10上端安装有管道混合器11，管道混合器11通过混合管道12与铝石窑1的烟气高温区联通；氨水储罐9通过供氨泵13与管道混合器11联通供氨。

根据一个实施例，氮氧化物破键机10中有介质，并启动氮氧化物破键机10的加温加压装置，当压力达到0.6MPa，温度达到220℃；介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，发泡剂与水的比例＝1/10000～1.5/10000。

由于氨水为碱性反应,有强烈的腐蚀性,对铜、铝、铁等金属腐蚀性强,氨水对眼睛和呼吸道等人体粘膜有强列的刺激损害作用。因此，在本公开实施例中，氨水可以用聚乙烯材质的塑料储罐进行存储。滚塑聚乙烯塑料储罐，材质原料性能优良，所生产的塑料储罐物理和化学性能优良，采用国际先进滚塑一次成型工艺，体积庞大，可密封性好，存储氨水完全可以满足要求。

供氨泵13与管道混合器11联通供氨，氮氧化物破键机10内介质竖直向上喷出，氨水倾斜向上进入管道混合器11，氨水进入方向与竖直方向夹角为45°～90°。

铝石窑1的烟气高温区位置设置有多层喷嘴14，每层喷嘴均呈环形均匀间隔的分布，喷嘴14喷出药液覆盖整个铝石窑截面积。

铝石窑低氮燃烧设备的运行方法，包括如下步骤：

1)、系统各设备正常运行，并配合鼓风机6、烟气回流引风机15的变频调节，确保烟气回流量与新风风量按照12～％-20％比例；

2)、增氢装置4中氢气在管道的出口流速控制在30～50m/s；

3)、启动供氨泵13朝向管道混合器11进行供氨；

4)、氮氧化物破键机10中加入介质，并启动氮氧化物破键机10的加温加压装置，当压力达到0.6MPa，温度达到220℃，介质通过管道进入管道混合器11，介质进入管道滞后供氨泵供氨1.5～2S，管道混合器混合后进入铝石窑的烟气高温区；

5)、步骤4)中介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，比例发泡剂：水＝1/11000～1/8000；

6)、烟囱16内具有氮氧化物检测NOx成份浓度的传感器，传感器采集数据反馈给DCS控制系统的控制器，经检测氮氧化物排放经检测低于40mg/m³。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施方式。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铝石窑低氮燃烧设备，包括铝石窑，铝石窑底部和顶部分别新风进管、烟道，烟道末端连接烟囱，其特征在于，所述的新风管道上间隔安装有增氢装置、混风器，新风管道末端连接鼓风机，混风器上端与烟道之间联通有烟气回流管，烟气回流管道上从上至下依次安装有除尘装置、烟气回流引风机；

所述铝石窑一侧还设置有氨水储罐、氮氧化物破键机，其中氮氧化物破键机上端安装有管道混合器，管道混合器通过混合管道与铝石窑的烟气高温区联通；所述氨水储罐通过供氨泵与管道混合器联通供氨。

2.根据权利要求1所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述的供氨泵与管道混合器联通供氨，氮氧化物破键机内介质竖直向上喷出，氨水倾斜向上进入管道混合器，氨水进入方向与竖直方向夹角为45°～90°。

3.根据权利要求1所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述的铝石窑的烟气高温区位置设置有多层喷嘴，每层喷嘴均呈环形均匀间隔的分布，相邻层上下喷嘴位置相错，喷嘴喷出药液覆盖整个铝石窑截面积。

4.根据权利要求1所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述氮氧化物破键机中加入介质，并且当所述氮氧化物破键机的压力为0.6MPa时，温度为220℃。

5.根据权利要求4所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，且发泡剂与水的比例为1/10000～1.5/10000。

6.根据权利要求1所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述氨水储罐为聚乙烯材质的塑料储罐。

7.根据权利要求6所述的铝石窑低氮燃烧设备，其特征在于，所述聚乙烯为滚塑聚乙烯塑料。

8.一种如权利要求1～7任一项所述铝石窑低氮燃烧设备的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、系统各设备正常运行，并配合鼓风机、烟气回流引风机的变频调节，确保烟气回流量与新风风量按照12～％-20％比例；

2)、增氢装置中氢气在管道的出口流速控制在30～50m/s；

3)、启动供氨泵朝向管道混合器进行供氨；

4)、氮氧化物破键机中加入介质，并启动氮氧化物破键机的加温加压装置，当压力达到0.6MPa，温度达到220℃，介质通过管道进入管道混合器，介质进入管道滞后供氨泵供氨1.5～2S，管道混合器混合后进入铝石窑的烟气高温区；

5)、步骤4)中介质为软化水和发泡剂，发泡剂为脱硝常用发泡剂，比例发泡剂：水＝1/11000～1/8000；

6)、烟囱内具有氮氧化物检测NOx成份浓度的传感器，传感器采集数据反馈给DCS控制系统的控制器，经检测氮氧化物排放经检测低于40mg/m³。