CN206386910U - 一种w型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，包括过热器、省煤器、燃烬风箱、锅炉、炉底水封、循环烟道、雾化喷嘴、烟气挡板、拱下风箱、吹灰器、高温风机、烟道灰斗、流量阀，利用高温循环烟气作为燃烬风、拱下风降低锅炉出口NOx(氮氧化物)浓度，同时对脱硫废水进行蒸发，运用废水烟道蒸发结晶工艺与低NOx浓度协同作用实现进一步降低锅炉出口NOx、汞的含量，解决了烟道底部积盐和部分腐蚀、以及喷水量受限问题。

Description

一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统

技术领域

本实用新型属于火电厂节能环保领域，特别是一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统。

背景技术

火电厂锅炉燃料燃烧产生的烟气通常要依次流过高低温换热器、省煤器、脱硝层、空预器、除尘器、引(增)风机、湿法脱硫塔，最后进入烟囱排至大气中。原烟气要经过脱硝、除尘、脱硫过程已满足锅炉烟气超低排放环保要求，在烟气净化过程中，烟气中粉尘和SO2主要由燃料特性所决定，净化处理设备的工艺特性和运行方式决定了粉尘和SO2的排放指标；而氮氧化物的排放指标不仅决定于净化设施的工艺和运行方式，还受到锅炉燃烧方式即脱硝设施入口的NO_X(氮氧化物)值影响较大，因此目前NOx治理的基本方法是炉内低NOx燃烧器加上空气分级燃烧技术，再联合炉外SCR(或SNCR)脱硝技术，以满足NOx超低排放的要求。一般低NOx燃烧技术通过降低炉膛出口过量空气系数使整个燃烧过程形成低氧燃烧，或采用双调风低NOx燃烧器(对冲式燃烧方式)或设置COFA和SOFA(切圆燃烧方式)，使煤燃烧过程初期缺氧燃烧，中、后期补充燃尽需要的氧量，促进煤粉燃烬，抑制NOx的生成。初期低氧或缺氧燃烧技术，与传统的燃烧理念及时充分地补充氧量相矛盾，其降低NOx排放幅度与燃煤特性及炉膛结构参数以及运行控制等诸多因素有关，同时空气分级低NOx燃烧技术有以下副作用比较突出：(1)炉膛水冷壁壁面还原性气氛加重，高温腐蚀加重；(2)飞灰可燃物含量升高，锅炉不完全燃烧损失增加；要求煤粉细度降低，导致制粉电耗增加。(3)烟气中CO含量增加，锅炉燃烧稳定性下降，导致部分锅炉出现锅炉灭火事故，化学不完全燃烧损失增加；(4)燃烧过程推迟造成炉膛出口烟气温度与排烟温度升高减温水量增加，受热面管壁超温等；SOFA过量或造成炉膛出口烟气温度降低，蒸汽温度偏低等。

国内燃煤电厂以脱硫废水为代表的高盐废水“零排放”的蒸发脱盐处理技术，主要有灰场喷洒、蒸发塘蒸发、机械式加热蒸发-结晶以及烟道雾化蒸发等，其本质特征均为高盐末端废水的蒸发，所含盐分结晶析出，从而实现水资源的回用和废水的“零排放”。利用蒸发装置，在高温条件下对废水进行强化蒸发，除盐分结晶携带部分结晶水外所有水分均以蒸气形式排出系统。烟道蒸发的脱硫废水“零排放”处理技术是将脱硫废水进行固液分离预处理后再进行雾化处理，然后将雾化后的废水喷入烟道并利用锅炉尾部烟气的余热使之快速蒸发，其所含盐分结晶成颗粒后附着在烟气中的粉煤灰上在除尘系统中被捕获收集并随灰一起外排，废水蒸发产生的蒸气进入脱硫吸收塔进行循环利用，从而实现脱硫废水的零排放。烟道雾化蒸发处理工艺需根据烟气流量、烟气温度等参数来计算确定烟道的蒸发容量，并根据雾化喷射装置的性能试验数据，结合烟道内流场变化特点，优化布置雾化喷射装置等措施消除雾化蒸发不完全、间断性喷射系统压力不稳定、烟道底部积盐和部分腐蚀、以及喷水量受限等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过利用高温循环烟气作为燃烬风、拱下风降低锅炉出口NOx(氮氧化物)浓度，同时对脱硫废水进行蒸发，运用废水烟道蒸发结晶工艺与低NOx浓度协同作用实现进一步降低锅炉出口NOx、汞的含量，而提出一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，与锅炉风箱、省煤器连接，包括:高温烟道、喷射蒸发装置、雾化管路、雾化管路旁路、循环烟道，高温烟道入口与省煤器出口连接，雾化管路入口与高温烟道出口连接，雾化管路出口与循环烟道入口连接，循环烟道出口与锅炉风箱连接，雾化管路旁路出口与雾化管路连接，喷射蒸发装置位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，雾化管路旁路包括空气管路和废水管路，空气管路和废水管路并联连接。省煤器出口的高温烟气经高温烟道进入，随后进入雾化管路，利用烟气的温度将从雾化管路旁路来的脱硫废水结晶、蒸发，空气管路的压缩空气作为雾化动力源，随后烟气携带脱硫废水蒸汽及结晶盐经过循环烟道回到锅炉内，替代部分风箱股入的风，使风箱股入的风含氧量大幅降低，扩散入未燃煤粉，发生水煤气反应，产生的氢气高温下直接对NOx还原，实现协同脱除NOx的功效，同时，脱硫废水中高浓度的Cl^-在烟道中蒸发后随再循环烟气进入炉膛，对于单质Hg(汞)转化为Hg²⁺的氧化具有很强的促进作用，对重金属汞的捕集有一定促进作用。

进一步地，所述高温烟道内设置有烟气挡板、高温风机、烟道灰斗，烟道灰斗位于高温烟道入口处，烟气挡板和高温风机位于高温烟道出口处，高温风机两侧的高温烟道均连接烟气挡板。运用高温风机作为动力源，将高温烟气输送入雾化管路，同时运用高温风机两侧的烟气挡板调节烟气的流量；位于转向处的烟道灰斗，用于减少由于重力和离心力作用下沉降的灰粒，防止堵塞管路，同时减少进入雾化管路的烟气含灰量。

优选的，所述喷射蒸发装置包括雾化喷嘴和吹灰器，雾化喷嘴位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，吹灰器位于雾化管路出口。雾化喷嘴作为雾化装置实现脱硫废水的结晶、蒸发，雾化管路出口处的吹灰器用于对产生的部分盐和沉降灰尘颗粒进行扰动，除掉循环烟道上的灰渣，保证锅炉安全工作。

优选的，所述锅炉风箱包括燃烬风箱和拱下风箱，循环烟道出口与燃烬风箱连接。作为低氧量高温度的分级燃烬风，高温循环烟气实现了低NO_X燃烧；脱硫废水烟道蒸发同时，燃烬风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入未燃烬煤粉，发生水煤气反应产生的H₂(氢气)高温下直接对NOx还原，协同实现脱除NOx的作用,同时Cl^-(氯离子)对于单质Hg氧化为Hg²⁺具有很强的促进作用，锅炉在中、低负荷运行时，高温再循环烟气系统在实现脱硫废水烟道蒸发的同时，还具有提高再热蒸汽温度、减少空气预热器烟气量降低排烟热损失、脱硝入口NOx降低，节能环保作用明显，锅炉运行负荷越低，过量空气系数越大，再循环烟气量越大，节能效果越明显。

优选的，所述锅炉风箱包括燃烬风箱和拱下风箱，循环烟道出口与拱下风箱连接。补充低氧量高温度的拱下风，高温再循环烟气实现了低NOX燃烧；脱硫废水烟道蒸发同时，拱下风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入燃烧的煤粉中，发生水煤气反应产生的H2高温下直接对NOx还原，协同实现脱除NOx的作用，同时Cl^-对于单质Hg氧化为Hg²⁺具有很强的促进作用，高温再循环烟气由拱下风道回到锅炉替代炉底热二次风，在实现低氮燃烧技术协同实现脱硫废水“零”排放同时，锅炉运行过程中带走冷灰斗中聚集的可燃气体，可避免燃烧器以下区域水冷壁的高温腐蚀问题，消除可燃气体局部爆燃扰动引起的锅炉灭火问题。

优选的，所述循环烟道包括燃烬烟道和拱下烟道，燃烬烟道出口与燃烬风箱连接，拱下烟道出口与拱下风箱连接，燃烬烟道和拱下烟道内均设置有流量阀。高温风机提供高温再循环烟气在完成脱硫废水高温烟道蒸发后，以联合方式运行，一路作为燃烬风，另一路作为拱下风，根据需要的烟气量采用独立调节，既能保证锅炉在中、低负荷运行时提高再热蒸汽温度、减少空气预热器烟气量，降低排烟热损失、降低脱硝入口NOx，也能保证锅炉运行过程中携带走冷灰斗中聚集的可燃气体，避免燃烧器以下区域水冷壁的高温腐蚀和保证锅炉稳定燃烧，实现“W”型锅炉低氮燃烧技术协同实现脱硫废水“零”排放的系统。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本实用新型从省煤器出口引出高温烟气循环替代炉膛内不参与燃烧的部分过量空气，在满足蒸汽受热面的烟气供热量的需要同时，使锅炉的二次风量在全负荷范围内根据蒸汽参数或脱硝设备入口温度的需要调整再循环的烟气量(可高达10％)，改善了氧量特性对锅炉燃烧所带来的负面影响，提高脱硝设备入口烟气温度实现全负荷脱硝等功能。

2、本实用新型用高温再循环烟气替代部分入炉二次风，高温烟气温度比入炉二次风温度通常高40-50℃左右，送入炉膛的热量增加、排烟烟气量减少、送引风机电耗均降低，仅送风机电耗的降低就足以抵消高温再循环风机的电耗，可明显提高锅炉效率。

3、本实用新型锅炉在中、低负荷运行时，高温再循环烟气系统在实现脱硫废水烟道蒸发的同时，还具有提高再热蒸汽温度、减少空气预热器烟气量降低排烟热损失、脱硝入口NOx降低50-100mg/m3，节能环保作用明显，锅炉运行负荷越低，过量空气系数越大，再循环烟气量越大，节能效果越明显。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3的结构示意图。

标号说明：

过热器1；省煤器2；燃烬风箱3；锅炉4；炉底水封5；

循环烟道6；雾化喷嘴7；烟气挡板8；拱下风箱9；

吹灰器10；高温风机11；烟道灰斗12；流量阀13。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示，一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，包括过热器1、省煤器2、燃烬风箱3、锅炉4、炉底水封5、循环烟道6、雾化喷嘴7、烟气挡板8、吹灰器10、高温风机11、烟道灰斗12、流量阀13，高温烟道入口与省煤器2出口连接，高温烟道内设置有烟气挡板8、高温风机11、烟道灰斗12，烟道灰斗12位于高温烟道入口处，烟气挡板8和高温风机11位于高温烟道出口处，高温风机11两侧的高温烟道均连接烟气挡板8，雾化管路入口与高温烟道出口连接，雾化管路出口与循环烟道6入口连接，循环烟道6出口与燃烬风箱3连接，雾化管路旁路出口与雾化管路连接，雾化喷嘴7位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，吹灰器10位于雾化管路出口，雾化管路旁路包括空气管路和废水管路，空气管路和废水管路并联连接，流量阀13分别位于空气管路、废水管路。

其中，引自省煤器2出口的部分高温烟气，进入高温再循环烟道6经出入口挡板8调节后经过高温风机11提供动力，进入燃烬风箱3回到锅炉。雾化喷嘴7布置在循环烟道6内和所述废水和压缩空气管路相连；脱硫废水蒸发装置包括废水供给管路、流量阀13、雾化喷嘴7和吹灰器10，脱硫废水由专用供给泵通过管路，经过流量阀13根据再循环烟气量调节流量，压缩空气作为雾化动力源通过雾化喷嘴7进入循环烟道6内结晶蒸发，产生的部分盐和沉降灰尘颗粒通过吹灰器10的扰动后混入再循环烟气内，高温风机11提供动力将废水蒸汽及结晶盐融入到再循环烟气，进入燃烬风箱3回到锅炉4,作为低氧量高温度的分级燃烬风，高温在循环烟气实现了低NO_X燃烧；脱硫废水烟道蒸发同时，燃烬风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入未燃烬煤粉，发生水煤气反应产生的H₂高温下直接对NOx还原，协同实现脱除NOx的作用,同时Cl-对于单质Hg氧化为Hg²⁺具有很强的促进作用。Hg²⁺与脱硫吸收塔浆液中的SO₄ ^2-结合成稳定的HgSO₄，实现了联合脱除汞的作用。

实施例2：如图2所示，一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，包括过热器1、省煤器2、锅炉4、炉底水封5、循环烟道6、雾化喷嘴7、烟气挡板8、拱下风箱9、吹灰器10、高温风机11、烟道灰斗12、流量阀13，高温烟道入口与省煤器2出口连接，高温烟道内设置有烟气挡板8、高温风机11、烟道灰斗12，烟道灰斗12位于高温烟道入口处，烟气挡板8和高温风机11位于高温烟道出口处，高温风机11两侧的高温烟道均连接烟气挡板8，雾化管路入口与高温烟道出口连接，雾化管路出口与循环烟道6入口连接，循环烟道6出口与拱下风箱9连接，雾化管路旁路出口与雾化管路连接，雾化喷嘴7位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，吹灰器10位于雾化管路出口，雾化管路旁路包括空气管路和废水管路，空气管路和废水管路并联连接，流量阀13分别位于空气管路、废水管路。

其中，引自省煤器2出口的部分高温烟气，进入高温再循环烟道6经出入口挡板8调节后经过高温风机11提供动力，进入拱下风箱9回到锅炉。雾化喷嘴7布置在循环烟道6内和所述废水和压缩空气管路相连；脱硫废水蒸发装置包括废水供给管路、流量阀13、雾化喷嘴7和吹灰器10，脱硫废水由专用供给泵通过管路，经过流量阀13根据再循环烟气量调节流量，压缩空气作为雾化动力源通过雾化喷嘴7进入循环烟道6内结晶蒸发，产生的部分盐和沉降灰尘颗粒通过吹灰器10的扰动后混入再循环烟气内，高温风机11提供动力将废水蒸汽及结晶盐融入到再循环烟气，进入拱下风箱9回到锅炉4,补充低氧量高温度的拱下风，高温再循环烟气实现了低NO_X燃烧；脱硫废水烟道蒸发同时，拱下风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入燃烧的煤粉中，发生水煤气反应产生的H₂高温下直接对NOx还原，协同实现脱除NOx的作用,同时Cl-对于单质Hg氧化为Hg²⁺具有很强的促进作用。Hg²⁺与脱硫吸收塔浆液中的SO₄ ^2-结合成稳定的HgSO₄，实现了联合脱除汞的作用。

实施例3：如图3所示，一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，包括过热器1、省煤器2、燃烬风箱3、锅炉4、炉底水封5、循环烟道6、雾化喷嘴7、烟气挡板8、拱下风箱9、吹灰器10、高温风机11、烟道灰斗12、流量阀13，高温烟道入口与省煤器2出口连接，高温烟道内设置有烟气挡板8、高温风机11、烟道灰斗12，烟道灰斗12位于高温烟道入口处，烟气挡板8和高温风机11位于高温烟道出口处，高温风机11两侧的高温烟道均连接烟气挡板8，雾化管路入口与高温烟道出口连接，雾化管路出口与循环烟道6入口连接，循环烟道6分为燃烬烟道和拱下烟道，燃烬烟道出口与燃烬风箱3连接，拱下烟道出口与拱下风箱9连接，雾化管路旁路出口与雾化管路连接，雾化喷嘴7位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，吹灰器10位于雾化管路出口，雾化管路旁路包括空气管路和废水管路，空气管路和废水管路并联连接，流量阀13分别位于空气管路、废水管路、燃烬烟道和拱下烟道。

其中，引自省煤器2出口的部分高温烟气，进入高温再循环烟道6经出入口挡板8调节后经过高温风机11提供动力，分别通过燃烬风箱3、拱下风箱9回到锅炉。雾化喷嘴7布置在循环烟道6内和所述废水和压缩空气管路相连；脱硫废水蒸发装置包括废水供给管路、流量阀13、雾化喷嘴7和吹灰器10，脱硫废水由专用供给泵通过管路，经过流量阀13根据再循环烟气量调节流量，压缩空气作为雾化动力源通过雾化喷嘴7进入循环烟道6内结晶蒸发，产生的部分盐和沉降灰尘颗粒通过吹灰器10的扰动后混入再循环烟气内，高温风机11提供动力将废水蒸汽及结晶盐融入到再循环烟气，以联合方式运行一路作为燃烬风，另一路作为拱下风，根据需要的烟气量采用独立调节，分别进入燃烬风箱3、拱下风箱9回到锅炉4，作为低氧量高温度的分级燃烬风、拱下风，高温在循环烟气实现了低NO_X燃烧；脱硫废水烟道蒸发同时，燃烬风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入未燃烬煤粉，拱下风含氧量大幅降低和高温再循环烟道蒸发脱硫废水的水蒸气融入再循环烟气，扩散入燃烧的煤粉中，发生水煤气反应产生的H₂高温下直接对NOx还原，协同实现脱除NOx的作用,同时Cl-对于单质Hg氧化为Hg²⁺具有很强的促进作用。Hg²⁺与脱硫吸收塔浆液中的SO₄ ^2-结合成稳定的HgSO₄，实现了联合脱除汞的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，与锅炉风箱、省煤器连接，其特征在于，包括:高温烟道、喷射蒸发装置、雾化管路、雾化管路旁路、循环烟道，高温烟道入口与省煤器出口连接，雾化管路入口与高温烟道出口连接，雾化管路出口与循环烟道入口连接，循环烟道出口与锅炉风箱连接，雾化管路旁路出口与雾化管路连接，喷射蒸发装置位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，雾化管路旁路包括空气管路和废水管路，空气管路和废水管路并联连接。

2.根据权利要求1所述的W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，其特征在于，所述高温烟道内设置有烟气挡板、高温风机、烟道灰斗，烟道灰斗位于高温烟道入口处，烟气挡板和高温风机位于高温烟道出口处，高温风机两侧的高温烟道均连接烟气挡板。

3.根据权利要求2所述的W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，其特征在于，所述喷射蒸发装置包括雾化喷嘴和吹灰器，雾化喷嘴位于雾化管路与雾化管路旁路出口交接处，吹灰器位于雾化管路出口。

4.根据权利要求3所述的W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，其特征在于，所述锅炉风箱包括燃烬风箱和拱下风箱，循环烟道出口与燃烬风箱连接。

5.根据权利要求3所述的W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，其特征在于，所述锅炉风箱包括燃烬风箱和拱下风箱，循环烟道出口与拱下风箱连接。

6.根据权利要求4或5所述的W型锅炉低氮燃烧协同脱硫废水蒸发的系统，其特征在于，所述循环烟道包括燃烬烟道和拱下烟道，燃烬烟道出口与燃烬风箱连接，拱下烟道出口与拱下风箱连接，燃烬烟道和拱下烟道内均设置有流量阀。