CN115218197A - 一种烟气再循环配风方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气再循环配风方法，具体包括以下步骤：S1、使用再循环风机从锅炉尾部烟道抽取净化后的低温烟气；S2、使用再循环风机从焚烧炉燃尽段灰斗上方的炉膛内抽取高温烟气，并脱除飞灰颗粒物；S3、低温烟气和高温烟气通过拉瓦尔喷管混合，烟气混合后由再循环风机升压，从烟气再循环喷口喷入焚烧炉，在炉内建立低氮燃烧环境；S4、于再循环烟气喷口上方增设一路补风喷口，使用补风风机抽取新鲜空气作为补风来源，以动态调节炉内O2浓度并控制CO浓度。本发明抽取炉内高温烟气和净化后低温烟气混合后送入炉膛燃烧区内，能降低炉内过量空气系数，提高炉内低氮燃烧效果，同时减少排烟热损失，降低运行成本。

Description

一种烟气再循环配风方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，具体地说是一种烟气再循环配风方法。

背景技术

随着社会对环境问题的关注度不断提升，政府的监管要求也越来越高，其中氮氧化物（NOx）是目前脱除难度最大且脱除成本很高的污染物。主流的NOx脱除技术是SNCR和SCR，其中SNCR成本低、系统简单，其脱除效率可达到50%，但是要进一步提高很难；SCR脱除效率高，可以根据需求定制，但缺点是成本太高，一般电厂很难承担，限制了其推广应用。随着环保要求越来越严，烟气再循环作为一种低成本、高效率的低氮燃烧技术受到越来越多的重视，常规烟气再循环一般将布袋后或引风机后的净化烟气重新返回炉内参与燃烧，入炉方式一般是在焚烧炉上部，或与一次风混合后入炉，但是这种方式一般都存在脱硝效果不稳定、运行成本仍较高、低温腐蚀严重等问题。

本发明提出一种融合炉外循环和炉内循环两种技术方式优点的烟气再循环配风方法，能够克服常规烟气再循环技术的以上问题。

经过检索，与本方案最接近的技术方案有如下几种：

1、公开号为CN110822446A的发明公布了一种常规的烟气再循环方案，该方案将净化后烟气循环至焚烧炉，取代部分二次风，同时在再循环烟气喷口的上部设置一排二次风喷嘴，以调节炉内O₂浓度和控制CO。该方案抽取净化后的低温烟气，虽然采取了密封措施，但是仍存在由于管道较长带来的低温腐蚀问题，尤其当流量较低时温降较大，导致烟气温度很容易从140～150℃降到130℃以下，发生低温结露腐蚀。同时，当循环烟气量较大时会增加余热锅炉的排烟热损失并增加引风机的电耗，导致经济性下降。另外，常规烟气再循环由于影响范围仅限于焚烧炉出口附近，无法将低氮燃烧范围进一步扩大，也导致这种方案的低氮燃烧效果不够稳定和理想。

2、公开号为CN113280351A的发明公布了一种“一种生活垃圾焚烧发电厂的烟气再循环系统”，利用两台风机同时抽取引风机后净化烟气、炉膛后拱上方的炉内烟气进行混合，在焚烧炉上部入炉，同时利用加热后的空气进一步与热烟气再混合，补充燃烧过程中需要的空气以控制CO，该方案虽然与本发明有类似，但其缺点是：1）将冷空气加热后与再循环烟气掺混后一起入炉，虽然可以解决补充空气的问题，但是用空预器对空气加热会造成较大的热损失，经济性较差，同时由于管路较长，调节的延迟时间长；2）使用专用风机抽取炉后拱高温、高尘烟气，使该风机的运行环境恶劣，存在严重的积灰堵塞和磨损风险，难以长期稳定运行。

3、公开号为CN211084077U的发明提供一种高温烟气循环系统方案，从余热锅炉内抽取高温循环烟气，分成两路进入焚烧炉，一路从焚烧炉上部进入，取代二次风，一路从焚烧炉进料口下方进入，与从进料口投进的垃圾混合，使垃圾预热干燥，一起进入焚烧炉。该方案缺点很明确：1）没有明确从进料口下方通入再循环烟气的方法，技术可靠性低，由于进料口设置有活动部件，即推料器，且推料器前端堆满垃圾，从推料器附近通入高温烟气可能会促使烟气从给料口泄漏到外侧，或从料斗溜槽的缝隙泄漏到垃圾仓，存在安全风险隐患；2）余热锅炉内的高温烟气含有较多的污染物，如HCl、SO₂，甚至二噁英，即使采用完善的密封保护措施，也很难保证不发生污染物的泄漏等情况，安全性有待保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种烟气再循环配风方法，该方法使用一台再循环风机同时抽取炉内高温烟气和净化后低温烟气混合后送入炉膛燃烧区内，降低炉内过量空气系数，提高炉内低氮燃烧效果，同时减少排烟热损失，降低运行成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种烟气再循环配风方法，具体包括以下步骤：

步骤1、使用再循环风机从锅炉尾部烟道抽取净化后的低温烟气；

步骤2、使用再循环风机从焚烧炉燃尽段灰斗上方的炉膛内抽取高温烟气；高温烟气经过旋风分离器，脱除飞灰颗粒物；

步骤3、净化后的低温烟气和焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛内抽取高温烟气通过拉瓦尔喷管混合，烟气混合后由再循环风机升压，从烟气再循环喷口喷入焚烧炉，在炉内建立低氮燃烧环境；

步骤4、于再循环烟气喷口上方增设一路补风喷口，单独使用补风风机抽取新鲜空气作为补风来源，以动态调节炉内O₂浓度并控制CO浓度。

进一步优选地，从锅炉尾部烟道抽取的净化后低温烟气的温度为140～150℃。

进一步优选地，从焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛内抽取的高温烟气温度为200～400℃。

进一步优选地，再循环风机采用变频调节方式，并在再循环风轴端增加压缩空气密封装置；再循环风的叶片采用耐磨设计。

进一步优选地，补风风机采用变频调节；补风风机与补风喷口之间管道上设置电动阀和流量计，并测量补风管道的风量。

进一步优选地，步骤2中，焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛与旋风分离器之间的高温管道上设置电动阀门、温度计和流量计，并测量高温管道上的烟气温度和烟气流量；

锅炉尾部烟道与再循环风机之间的冷烟气管道上设置流量计，并测量冷烟气管道上的冷烟气流量；

再循环风机与烟气再循环喷口之间的管道上设置电动阀门和温度计，并测量管道上的烟气温度。

进一步优选地，步骤3中，通过温度计监测并控制由拉瓦尔喷管混后的烟气温度≤300℃；烟气温度＞330℃时报警并降低烟气温度。

本发明具有如下有益效果：

1.只使用一台再循环风机同时抽取炉内高温烟气和净化后低温烟气，将风机布置于烟气混合点之后，可以大大降低混合后烟气的温度和含尘量，改善风机的运行条件，极大提高了风机的寿命和运行可靠性。

2.炉内高温烟气经过预除尘后再与低温烟气混合，进一步降低了混合后烟气的含尘量，脱除的飞灰可以就近排放至焚烧炉落渣井，不增加额外的处理成本。

3.从焚烧炉内抽取部分多余的成分接近于空气的烟气，可以降低炉内的过量空气系数，再从焚烧炉上部喷入，可以提高炉内低氮燃烧的范围和效果。

4.从炉内抽取部分高温烟气，可以减少从烟气净化末段抽取的低温循环烟气量，这样可以减少余热锅炉内的总烟气量，减少排烟热损失，以及减少引风机的电耗，运行成本得到降低。

5.补风系统单独设置管路和喷嘴，可以省去加热器，并且管道系统简单、安全，调节迅速。

附图说明

图1是本发明一种烟气再循环配风方法的系统示意图。

图2是本发明一种烟气再循环配风方法的炉内过量空气系数分布示意图。

其中有：1.再循环风机；2.旋风分离器；3.拉瓦尔喷管；4.烟气再循环喷口；5.补风喷口；6.补风风机；7.电动阀；8.流量计；9.温度计。

具体实施方式

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种烟气再循环配风方法，具体包括以下步骤：

步骤1、使用再循环风机1从锅炉尾部烟道抽取净化后的低温烟气，低温烟气温度为140～150℃。

步骤2、使用再循环风机1从焚烧炉燃尽段灰斗上方的炉膛内抽取高温烟气，高温烟气温度为200～400℃；高温烟气经过旋风分离器2或者高温金属除尘或者其他除尘装置，脱除飞灰颗粒物。

再循环风机1采用变频调节方式，并在再循环风轴端增加压缩空气密封装置，如压缩空气正压密封、负压循环密封、多重炭环密封、磁悬浮密封等；再循环风机的叶片采用耐磨设计。

焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛与旋风分离器2之间的高温管道上设置电动阀7门、温度计9和流量计8，并测量高温管道上的烟气温度和烟气流量；锅炉尾部烟道与再循环风机1之间的冷烟气管道上设置流量计8，并测量冷烟气管道上的冷烟气流量；再循环风机1与烟气再循环喷口4之间的管道上设置电动阀7门和温度计9，并测量管道上的烟气温度。

步骤3、净化后的低温烟气和焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛内抽取高温烟气通过拉瓦尔喷管3混合，烟气混合后由再循环风机1升压，从烟气再循环喷口4喷入焚烧炉，在炉内建立低氮燃烧环境。

通过温度计9监测并控制由拉瓦尔喷管3混后的烟气温度≤300℃；烟气温度＞330℃时报警并降低烟气温度，降低温度的方法可以是降低高温烟气管道的电动阀门开度，减少抽气量或者其他方式。

拉瓦尔喷管3可被其他混合装置代替，如矩形的混合箱，带混合叶片的搅拌混合器等。

步骤4、于再循环烟气喷口上方增设一路补风喷口5，单独使用补风风机6抽取新鲜空气作为补风来源，以动态调节炉内O₂浓度并控制CO浓度。补风风机6采用变频调节。

补风风机6与补风喷口5之间管道上设置电动阀7和流量计8，并测量补风管道的风量。

焚烧炉燃尽段灰斗上方烟气主要是炉排料层燃尽段燃烧后烟气，由于大部分可燃物和污染物已经燃烧和释放殆尽，此时主要以残碳的缓慢燃烧为主，因此烟气温度相对主燃区较低，约200～400℃，温度根据抽取的烟气量而变化，烟气中污染物浓度也较低，有利于烟气抽取系统的设计和运行。

本发明的炉内过量空气系数λ分布如图2所示，一次风过量空气系数（简称过空）一般在1.2～1.4之间，根据实际需用量配置。由于从焚烧炉燃尽段上方出来的烟气成分接近于空气，这里假设其为空气来计算过量空气系数，从后炉拱的燃尽段上方抽取的烟气量约为过空0.15～0.3的范围，该部分烟气经除尘后与循环回来的净化后的低温烟气混合，再从焚烧炉上方进入焚烧炉。这样将焚烧炉下部多余的空气抽出，再从焚烧炉上部送入，即在焚烧炉内大范围空间形成低过空的低氮燃烧环境，可以极大提高脱硝率。

焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛与旋风分离器2之间的高温管道上、再循环风机1与烟气再循环喷口4之间的管道上皆设置电动阀7，电动阀门开度可调，观测流量计调节电动阀门的开度可以调节进入炉膛的烟气量，从而控制炉内燃烧区的过量空气系数λ，提高炉内低氮燃烧的范围和效果。从炉内抽取部分高温烟气，可以减少从烟气净化末段抽取的低温循环烟气量，从而减少余热锅炉内的总烟气量，降低排烟热损失，以及降低引风机的电耗，节省运行成本。

补风喷口在烟气再循环喷口的上方，由补风风机的变频控制流量，并设置跟随O2和CO的动态调节机制，O₂浓度降低或CO升高时增加补风风机开度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种烟气再循环配风方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、使用再循环风机（1）从锅炉尾部烟道抽取净化后的低温烟气；

步骤2、使用再循环风机（1）从焚烧炉燃尽段灰斗上方的炉膛内抽取高温烟气；高温烟气经过旋风分离器（2），脱除飞灰颗粒物；

步骤3、净化后的低温烟气和焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛内抽取高温烟气通过拉瓦尔喷管（3）混合，烟气混合后由再循环风机（1）升压，从烟气再循环喷口（4）喷入焚烧炉，在炉内建立低氮燃烧环境；

步骤4、于再循环烟气喷口上方增设一路补风喷口（5），单独使用补风风机（6）抽取新鲜空气作为补风来源，以动态调节炉内O₂浓度并控制CO浓度。

2.根据权利要求1所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：从锅炉尾部烟道抽取的净化后低温烟气的温度为140～150℃。

3.根据权利要求1所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：从焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛内抽取的高温烟气温度为200～400℃。

4.根据权利要求1所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：再循环风机（1）采用变频调节方式，并在再循环风轴端增加压缩空气密封装置。

5.根据权利要求1所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：补风风机（6）采用变频调节；

补风风机（6）与补风喷口（5）之间管道上设置电动阀（7）和流量计（8），并测量补风管道的风量。

6.根据权利要求1所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：步骤2中，焚烧炉燃尽段灰斗上方炉膛与旋风分离器（2）之间的高温管道上设置电动阀（7）门、温度计（9）和流量计（8），并测量高温管道上的烟气温度和烟气流量；

锅炉尾部烟道与再循环风机（1）之间的冷烟气管道上设置流量计（8），并测量冷烟气管道上的冷烟气流量；

再循环风机（1）与烟气再循环喷口（4）之间的管道上设置电动阀（7）门和温度计（9），并测量管道上的烟气温度。

7.根据权利要求6所述的一种烟气再循环配风方法，其特征在于：步骤3中，通过温度计（9）监测并控制由拉瓦尔喷管（3）混后的烟气温度≤300℃；烟气温度＞330℃时报警并降低烟气温度。

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