蔗渣鍋爐應(yīng)用低氮燃燒前置處理技術(shù)的使用效果

謝紹銳，周日金，鄭明星，何華柱，龐小蘭，龐 斌，黃雄軍，周錫文，陳煥球

（廣西永鑫華糖集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022）

蔗渣鍋爐應(yīng)用低氮燃燒前置處理技術(shù)的使用效果

謝紹銳，周日金，鄭明星，何華柱，龐小蘭，龐 斌，黃雄軍，周錫文，陳煥球

（廣西永鑫華糖集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022）

文章對低氮燃燒前置處理技術(shù)方案及設(shè)備配置進(jìn)行了描述，通過對蔗渣鍋爐運(yùn)行工況的分析，說明控制燃料蔗渣的顆粒度在3mm左右，降低蔗渣水分，綜合優(yōu)化鍋爐運(yùn)行操作，減少氮氧化物的生成，降低鍋爐煙塵濃度，初步實(shí)現(xiàn)了蔗渣鍋爐煙氣煙塵和氮氧化物的雙達(dá)標(biāo)排放。

破碎；顆粒度；配風(fēng)；濕法除塵

0 引 言

2015年廣西合浦西場永鑫糖業(yè)有限公司在“新增一臺85t/h生物質(zhì)鍋爐”的項(xiàng)目中，貫徹蔗渣鍋爐煙氣雙達(dá)標(biāo)（煙塵、NOX）排放的“前置處理”理念［1］，組織實(shí)施了低氮燃燒前置處理技術(shù)方案，配合使用改進(jìn)型的濕法高效除塵器，于當(dāng)年12月17日投入生產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，煙氣排放的煙塵、氮氧化物指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)［2］要求。

1 技術(shù)方案

1.1 鍋爐參數(shù)

85t/h生物質(zhì)鍋爐參數(shù)見表1。

表1 85t/h生物質(zhì)鍋爐參數(shù)表

1.2 低氮燃燒前置處理設(shè)備方案

保留鍋爐原有給料、播料系統(tǒng)設(shè)備。

另設(shè)計(jì)安裝低氮燃燒前置處理設(shè)備：將壓榨出來的蔗渣經(jīng)除髓機(jī)一次除髓后的蔗髓再次進(jìn)行二次除髓，分篩出來的髓粉落入排料閥，粗渣進(jìn)入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，這兩組細(xì)蔗粉匯合后，經(jīng)高壓排料風(fēng)機(jī)鼓進(jìn)安裝在鍋爐前墻的旋流式燃燒器，進(jìn)入爐膛燃燒。具體工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

設(shè)計(jì)破碎后蔗渣顆粒最大為3mm左右，水份下降5%以上，入爐蔗渣水份約在41～43%。

低氮燃燒前置處理設(shè)備配置，見表2。

表2 低氮燃燒前置處理設(shè)備配置表

1.3 鍋爐配風(fēng)

1.3.1 風(fēng)機(jī)配置

在投用蔗渣二次分篩破碎時(shí)，應(yīng)停用原有給料、播料系統(tǒng)設(shè)備，甚至停運(yùn)二次風(fēng)機(jī)。

因煙氣回用時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣冷凝，在鍋爐主風(fēng)管上安裝了熱風(fēng)管接入破碎機(jī)，安裝風(fēng)門能隔斷熱風(fēng)與煙氣。在實(shí)際運(yùn)行中，多直接投入一次熱風(fēng)，停用煙氣風(fēng)機(jī)。具體的鍋爐風(fēng)機(jī)配置參數(shù)見表3。

表3 鍋爐風(fēng)機(jī)配置參數(shù)表

1.3.2 二次風(fēng)分配

表4 鍋爐二次風(fēng)分配表

1.4 改進(jìn)型的高效濕法除塵器

除塵方式：普通大管式旋風(fēng)除塵+立式文丘里+麻石水膜除塵+空心管噴淋除塵+除霧脫水。設(shè)備投用后，經(jīng)旋風(fēng)分離出的飛灰占總量的50%以上；煙氣進(jìn)入文丘里喉部，速度達(dá)到50m/s，使噴淋水能有效霧化，與煙氣粘結(jié)混合；煙氣在進(jìn)入水膜除塵前，在環(huán)形煙道和主塔內(nèi)進(jìn)行大水量噴淋，防止了煙塵逃逸。因噴淋產(chǎn)生的水霧，夾帶的小部分煙塵顆粒，在最后的除霧器中阻擋下來。經(jīng)榨季生產(chǎn)，取得了良好的除塵效果，且運(yùn)行維護(hù)簡單。高效濕法除塵器示意圖，見圖2所示。

技術(shù)參數(shù)：全系統(tǒng)阻力＜2500Pa，總漏風(fēng)率＜7%，煙氣量186100Nm3/h（150℃時(shí)，28.8萬m3/h），鍋爐出口煙速11m/s。

水質(zhì)要求：ss≤30mg/L，Q＝360t/h。

2 運(yùn)行工況

低氮燃燒前置處理系統(tǒng)（蔗渣二次分離破碎系統(tǒng)）設(shè)備于2015年12月17日調(diào)試投運(yùn)，期間對設(shè)備功率匹配、配風(fēng)等進(jìn)行了多次調(diào)整。

因機(jī)械故障、打包蔗髓回流不穩(wěn)定等多種原因，鍋爐運(yùn)行中大多時(shí)間只投用2套破碎機(jī)設(shè)備，停用1臺原有喂料設(shè)備（原噴渣風(fēng)未關(guān)閉）；單臺破碎機(jī)處理量控制在1.5～2t/h。具體運(yùn)行工況如下。

2.1 破碎后的蔗髓水分及顆粒度分布

碎破后的蔗髓水分及顆粒度分布表（平均值），見表5。

圖2 高效濕法除塵器示意圖

表5 碎破后的蔗髓水分及顆粒度分布表（平均值）

從表5可知，對蔗髓進(jìn)行破碎后，大于等于2.5mm的顆粒從31.5%下降到約10%，且均為單條絲狀纖維，長度3～6mm不等，水份總體下降約6%。

2.2 鍋爐運(yùn)行工況對比（平均值）碎設(shè)備前后的工況對比情況。

表6列出了在鍋爐負(fù)荷基本相當(dāng)，并控制爐膛出口煙氣含氧量在1%～3%時(shí)，使用蔗渣二次分篩破

表6 使用蔗渣二次分篩破碎設(shè)備前后的工況對比表

從表6可知，經(jīng)對鍋爐運(yùn)行參數(shù)對比：爐膛溫度提高了42℃；出爐膛出口煙溫降低了40℃；排煙溫度基本相當(dāng)。為維持鍋爐負(fù)壓工況及含氧量，且對蔗渣干燥后的水蒸汽也進(jìn)入了爐膛內(nèi)，引風(fēng)機(jī)開度基本不變，但鼓風(fēng)機(jī)開度下調(diào)12%，二次風(fēng)機(jī)及各二次風(fēng)保持全開，說明系統(tǒng)存在較大漏風(fēng)。

煙塵濃度降低，觀察鍋爐燃燒情況，落在爐排面燃燒的蔗渣極少，爐膛變得更加明亮，沖灰水含碳量減少，更加灰白，如圖3所示。

圖3 除塵器出口沖灰水顔色較淺

表7 合浦環(huán)保監(jiān)測站2016年1月27日檢測廢氣結(jié)果報(bào)告（摘錄）

2.3 煙氣監(jiān)測結(jié)果

鍋爐在初步應(yīng)用低氮燃燒前置處理技術(shù)后，經(jīng)環(huán)保部門多次檢測，鍋爐排放煙塵為26.3mg/m3，NOx為84mg/m3，詳見表7。

3 鍋爐運(yùn)行管理主要措施

第一，加強(qiáng)蔗渣打包生產(chǎn)管理，保證蔗渣二次分離破碎系統(tǒng)運(yùn)行正常，處理量滿足鍋爐運(yùn)行。

第二，控制爐膛出口煙氣含氧量在1%～3%，保持爐膛負(fù)壓在-30Pa左右。

第三，二次風(fēng)量占總風(fēng)量50%以上。

第四，二次風(fēng)為多點(diǎn)分段送風(fēng)，控制燃燒室溫度低于1000℃。

第五，保持高料位，保持鎖氣式喂料器良好密閉性，減少系統(tǒng)漏風(fēng)。

第六，保證沖灰水的沉淀澄清，保證水質(zhì)和水量。

4 結(jié) 論

經(jīng)廣西合浦西場永鑫糖業(yè)有限公司在2015/ 2016年榨季實(shí)施“一臺85t/h生物質(zhì)鍋爐應(yīng)用低氮燃燒前置處理技術(shù)”的初步應(yīng)用，達(dá)到了國家排煙標(biāo)準(zhǔn)的要求，證實(shí)了通過對蔗渣進(jìn)行二次分篩破碎，降低蔗渣顆粒度及水份，改進(jìn)蔗渣鍋爐“室燃+層燃”的燃燒方式，綜合使用鍋爐低氮燃燒技術(shù)，可以控制燃燒過程氮氧化物的生成，利用生物質(zhì)燃料對氮氧化物特定的還原性質(zhì)，可使蔗渣鍋爐煙氣中的氮氧化物控制在排放標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；同時(shí)，進(jìn)一步提高了鍋爐燃燒效率，降低了鍋爐煙塵濃度，經(jīng)過高效的濕法除塵后，保證了煙塵排放達(dá)標(biāo)。

本項(xiàng)目中蔗渣二次分篩破碎系統(tǒng)設(shè)備總投資約150萬元，高效濕法除塵器投資約150萬元，相對應(yīng)用于燃煤鍋爐的SCR、SNCR脫硝技術(shù)及布袋或濕法靜電除塵器，設(shè)備投資減少約一半，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用減少100～150萬元。

［1］ 何華柱等.蔗渣鍋爐低氮燃燒及煙氣環(huán)保雙達(dá)標(biāo)排放技術(shù)探討，廣西糖業(yè)，2015年（4）.

［2］《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011.

［3］ 周偉，李戈.電廠鍋爐低NOx燃燒的探討，浙江電力2002年第3期.

［4］ 常弘哲，張永康，沈際群.燃料與燃燒［M］.上海交通大學(xué)出版社，1993.

［5］ 北京巴布科克·威爾科克斯有限公司，低NOx燃燒技術(shù)［M］.2002.

［6］ 吳少華，劉輝等.采用超細(xì)煤粉再燃技術(shù)降低氫氮化物排放［J］.中國電力，2003（2）.

TS249.9

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2095-820X（2016）03-06

2016-06-05