一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統的製作方法

2023-05-11 18:38:11

本實用新型屬於火電廠節能環保領域，特別是一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統。

背景技術：

火電廠鍋爐燃料燃燒產生的煙氣通常要依次流過高低溫換熱器、省煤器、脫硝層、空預器、除塵器、引(增)風機、溼法脫硫塔，最後進入煙囪排至大氣中。原煙氣要經過脫硝、除塵、脫硫過程已滿足鍋爐煙氣超低排放環保要求，在煙氣淨化過程中，煙氣中粉塵和SO2主要由燃料特性所決定，淨化處理設備的工藝特性和運行方式決定了粉塵和SO2的排放指標；而氮氧化物的排放指標不僅決定於淨化設施的工藝和運行方式，還受到鍋爐燃燒方式即脫硝設施入口的NOX(氮氧化物)值影響較大，因此目前NOx治理的基本方法是爐內低NOx燃燒器加上空氣分級燃燒技術，再聯合爐外SCR(或SNCR)脫硝技術，以滿足NOx超低排放的要求。一般低NOx燃燒技術通過降低爐膛出口過量空氣係數使整個燃燒過程形成低氧燃燒，或採用雙調風低NOx燃燒器(對衝式燃燒方式)或設置COFA和SOFA(切圓燃燒方式)，使煤燃燒過程初期缺氧燃燒，中、後期補充燃盡需要的氧量，促進煤粉燃燼，抑制NOx的生成。初期低氧或缺氧燃燒技術，與傳統的燃燒理念及時充分地補充氧量相矛盾，其降低NOx排放幅度與燃煤特性及爐膛結構參數以及運行控制等諸多因素有關，同時空氣分級低NOx燃燒技術有以下副作用比較突出：(1)爐膛水冷壁壁面還原性氣氛加重，高溫腐蝕加重；(2)飛灰可燃物含量升高，鍋爐不完全燃燒損失增加；要求煤粉細度降低，導致制粉電耗增加。(3)煙氣中CO含量增加，鍋爐燃燒穩定性下降，導致部分鍋爐出現鍋爐滅火事故，化學不完全燃燒損失增加；(4)燃燒過程推遲造成爐膛出口煙氣溫度與排煙溫度升高減溫水量增加，受熱面管壁超溫等；SOFA過量或造成爐膛出口煙氣溫度降低，蒸汽溫度偏低等。

國內燃煤電廠以脫硫廢水為代表的高鹽廢水「零排放」的蒸發脫鹽處理技術，主要有灰場噴灑、蒸發塘蒸發、機械式加熱蒸發-結晶以及煙道霧化蒸發等，其本質特徵均為高鹽末端廢水的蒸發，所含鹽分結晶析出，從而實現水資源的回用和廢水的「零排放」。利用蒸發裝置，在高溫條件下對廢水進行強化蒸發，除鹽分結晶攜帶部分結晶水外所有水分均以蒸氣形式排出系統。煙道蒸發的脫硫廢水「零排放」處理技術是將脫硫廢水進行固液分離預處理後再進行霧化處理，然後將霧化後的廢水噴入煙道並利用鍋爐尾部煙氣的餘熱使之快速蒸發，其所含鹽分結晶成顆粒後附著在煙氣中的粉煤灰上在除塵系統中被捕獲收集並隨灰一起外排，廢水蒸發產生的蒸氣進入脫硫吸收塔進行循環利用，從而實現脫硫廢水的零排放。煙道霧化蒸發處理工藝需根據煙氣流量、煙氣溫度等參數來計算確定煙道的蒸發容量，並根據霧化噴射裝置的性能試驗數據，結合煙道內流場變化特點，優化布置霧化噴射裝置等措施消除霧化蒸發不完全、間斷性噴射系統壓力不穩定、煙道底部積鹽和部分腐蝕、以及噴水量受限等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是通過利用高溫循環煙氣作為燃燼風、拱下風降低鍋爐出口NOx(氮氧化物)濃度，同時對脫硫廢水進行蒸發，運用廢水煙道蒸髮結晶工藝與低NOx濃度協同作用實現進一步降低鍋爐出口NOx、汞的含量，而提出一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統。

為了解決上述問題，本實用新型提出一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統。

本實用新型所採用的技術方案是：

一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統，與鍋爐風箱、省煤器連接，包括:高溫煙道、噴射蒸發裝置、霧化管路、霧化管路旁路、循環煙道，高溫煙道入口與省煤器出口連接，霧化管路入口與高溫煙道出口連接，霧化管路出口與循環煙道入口連接，循環煙道出口與鍋爐風箱連接，霧化管路旁路出口與霧化管路連接，噴射蒸發裝置位於霧化管路與霧化管路旁路出口交接處，霧化管路旁路包括空氣管路和廢水管路，空氣管路和廢水管路並聯連接。省煤器出口的高溫煙氣經高溫煙道進入，隨後進入霧化管路，利用煙氣的溫度將從霧化管路旁路來的脫硫廢水結晶、蒸發，空氣管路的壓縮空氣作為霧化動力源，隨後煙氣攜帶脫硫廢水蒸汽及結晶鹽經過循環煙道回到鍋爐內，替代部分風箱股入的風，使風箱股入的風含氧量大幅降低，擴散入未燃煤粉，發生水煤氣反應，產生的氫氣高溫下直接對NOx還原，實現協同脫除NOx的功效，同時，脫硫廢水中高濃度的Cl-在煙道中蒸發後隨再循環煙氣進入爐膛，對於單質Hg(汞)轉化為Hg2+的氧化具有很強的促進作用，對重金屬汞的捕集有一定促進作用。

進一步地，所述高溫煙道內設置有煙氣擋板、高溫風機、煙道灰鬥，煙道灰鬥位於高溫煙道入口處，煙氣擋板和高溫風機位於高溫煙道出口處，高溫風機兩側的高溫煙道均連接煙氣擋板。運用高溫風機作為動力源，將高溫煙氣輸送入霧化管路，同時運用高溫風機兩側的煙氣擋板調節煙氣的流量；位於轉向處的煙道灰鬥，用於減少由於重力和離心力作用下沉降的灰粒，防止堵塞管路，同時減少進入霧化管路的煙氣含灰量。

優選的，所述噴射蒸發裝置包括霧化噴嘴和吹灰器，霧化噴嘴位於霧化管路與霧化管路旁路出口交接處，吹灰器位於霧化管路出口。霧化噴嘴作為霧化裝置實現脫硫廢水的結晶、蒸發，霧化管路出口處的吹灰器用於對產生的部分鹽和沉降灰塵顆粒進行擾動，除掉循環煙道上的灰渣，保證鍋爐安全工作。

優選的，所述鍋爐風箱包括燃燼風箱和拱下風箱，循環煙道出口與燃燼風箱連接。作為低氧量高溫度的分級燃燼風，高溫循環煙氣實現了低NOX燃燒；脫硫廢水煙道蒸發同時，燃燼風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入未燃燼煤粉，發生水煤氣反應產生的H2(氫氣)高溫下直接對NOx還原，協同實現脫除NOx的作用,同時Cl-(氯離子)對於單質Hg氧化為Hg2+具有很強的促進作用，鍋爐在中、低負荷運行時，高溫再循環煙氣系統在實現脫硫廢水煙道蒸發的同時，還具有提高再熱蒸汽溫度、減少空氣預熱器煙氣量降低排煙熱損失、脫硝入口NOx降低，節能環保作用明顯，鍋爐運行負荷越低，過量空氣係數越大，再循環煙氣量越大，節能效果越明顯。

優選的，所述鍋爐風箱包括燃燼風箱和拱下風箱，循環煙道出口與拱下風箱連接。補充低氧量高溫度的拱下風，高溫再循環煙氣實現了低NOX燃燒；脫硫廢水煙道蒸發同時，拱下風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入燃燒的煤粉中，發生水煤氣反應產生的H2高溫下直接對NOx還原，協同實現脫除NOx的作用，同時Cl-對於單質Hg氧化為Hg2+具有很強的促進作用，高溫再循環煙氣由拱下風道回到鍋爐替代爐底熱二次風，在實現低氮燃燒技術協同實現脫硫廢水「零」排放同時，鍋爐運行過程中帶走冷灰鬥中聚集的可燃氣體，可避免燃燒器以下區域水冷壁的高溫腐蝕問題，消除可燃氣體局部爆燃擾動引起的鍋爐滅火問題。

優選的，所述循環煙道包括燃燼煙道和拱下煙道，燃燼煙道出口與燃燼風箱連接，拱下煙道出口與拱下風箱連接，燃燼煙道和拱下煙道內均設置有流量閥。高溫風機提供高溫再循環煙氣在完成脫硫廢水高溫煙道蒸發後，以聯合方式運行，一路作為燃燼風，另一路作為拱下風，根據需要的煙氣量採用獨立調節，既能保證鍋爐在中、低負荷運行時提高再熱蒸汽溫度、減少空氣預熱器煙氣量，降低排煙熱損失、降低脫硝入口NOx，也能保證鍋爐運行過程中攜帶走冷灰鬥中聚集的可燃氣體，避免燃燒器以下區域水冷壁的高溫腐蝕和保證鍋爐穩定燃燒，實現「W」型鍋爐低氮燃燒技術協同實現脫硫廢水「零」排放的系統。

本實用新型同現有技術相比具有以下優點及效果：

1、本實用新型從省煤器出口引出高溫煙氣循環替代爐膛內不參與燃燒的部分過量空氣，在滿足蒸汽受熱面的煙氣供熱量的需要同時，使鍋爐的二次風量在全負荷範圍內根據蒸汽參數或脫硝設備入口溫度的需要調整再循環的煙氣量(可高達10％)，改善了氧量特性對鍋爐燃燒所帶來的負面影響，提高脫硝設備入口煙氣溫度實現全負荷脫硝等功能。

2、本實用新型用高溫再循環煙氣替代部分入爐二次風，高溫煙氣溫度比入爐二次風溫度通常高40-50℃左右，送入爐膛的熱量增加、排煙煙氣量減少、送引風機電耗均降低，僅送風機電耗的降低就足以抵消高溫再循環風機的電耗，可明顯提高鍋爐效率。

3、本實用新型鍋爐在中、低負荷運行時，高溫再循環煙氣系統在實現脫硫廢水煙道蒸發的同時，還具有提高再熱蒸汽溫度、減少空氣預熱器煙氣量降低排煙熱損失、脫硝入口NOx降低50-100mg/m3，節能環保作用明顯，鍋爐運行負荷越低，過量空氣係數越大，再循環煙氣量越大，節能效果越明顯。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。

圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例3的結構示意圖。

標號說明：

過熱器1；省煤器2；燃燼風箱3；鍋爐4；爐底水封5；

循環煙道6；霧化噴嘴7；煙氣擋板8；拱下風箱9；

吹灰器10；高溫風機11；煙道灰鬥12；流量閥13。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

實施例1：如圖1所示，一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統，包括過熱器1、省煤器2、燃燼風箱3、鍋爐4、爐底水封5、循環煙道6、霧化噴嘴7、煙氣擋板8、吹灰器10、高溫風機11、煙道灰鬥12、流量閥13，高溫煙道入口與省煤器2出口連接，高溫煙道內設置有煙氣擋板8、高溫風機11、煙道灰鬥12，煙道灰鬥12位於高溫煙道入口處，煙氣擋板8和高溫風機11位於高溫煙道出口處，高溫風機11兩側的高溫煙道均連接煙氣擋板8，霧化管路入口與高溫煙道出口連接，霧化管路出口與循環煙道6入口連接，循環煙道6出口與燃燼風箱3連接，霧化管路旁路出口與霧化管路連接，霧化噴嘴7位於霧化管路與霧化管路旁路出口交接處，吹灰器10位於霧化管路出口，霧化管路旁路包括空氣管路和廢水管路，空氣管路和廢水管路並聯連接，流量閥13分別位於空氣管路、廢水管路。

其中，引自省煤器2出口的部分高溫煙氣，進入高溫再循環煙道6經出入口擋板8調節後經過高溫風機11提供動力，進入燃燼風箱3回到鍋爐。霧化噴嘴7布置在循環煙道6內和所述廢水和壓縮空氣管路相連；脫硫廢水蒸發裝置包括廢水供給管路、流量閥13、霧化噴嘴7和吹灰器10，脫硫廢水由專用供給泵通過管路，經過流量閥13根據再循環煙氣量調節流量，壓縮空氣作為霧化動力源通過霧化噴嘴7進入循環煙道6內結晶蒸發，產生的部分鹽和沉降灰塵顆粒通過吹灰器10的擾動後混入再循環煙氣內，高溫風機11提供動力將廢水蒸汽及結晶鹽融入到再循環煙氣，進入燃燼風箱3回到鍋爐4,作為低氧量高溫度的分級燃燼風，高溫在循環煙氣實現了低NOX燃燒；脫硫廢水煙道蒸發同時，燃燼風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入未燃燼煤粉，發生水煤氣反應產生的H2高溫下直接對NOx還原，協同實現脫除NOx的作用,同時Cl-對於單質Hg氧化為Hg2+具有很強的促進作用。Hg2+與脫硫吸收塔漿液中的SO42-結合成穩定的HgSO4，實現了聯合脫除汞的作用。

實施例2：如圖2所示，一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統，包括過熱器1、省煤器2、鍋爐4、爐底水封5、循環煙道6、霧化噴嘴7、煙氣擋板8、拱下風箱9、吹灰器10、高溫風機11、煙道灰鬥12、流量閥13，高溫煙道入口與省煤器2出口連接，高溫煙道內設置有煙氣擋板8、高溫風機11、煙道灰鬥12，煙道灰鬥12位於高溫煙道入口處，煙氣擋板8和高溫風機11位於高溫煙道出口處，高溫風機11兩側的高溫煙道均連接煙氣擋板8，霧化管路入口與高溫煙道出口連接，霧化管路出口與循環煙道6入口連接，循環煙道6出口與拱下風箱9連接，霧化管路旁路出口與霧化管路連接，霧化噴嘴7位於霧化管路與霧化管路旁路出口交接處，吹灰器10位於霧化管路出口，霧化管路旁路包括空氣管路和廢水管路，空氣管路和廢水管路並聯連接，流量閥13分別位於空氣管路、廢水管路。

其中，引自省煤器2出口的部分高溫煙氣，進入高溫再循環煙道6經出入口擋板8調節後經過高溫風機11提供動力，進入拱下風箱9回到鍋爐。霧化噴嘴7布置在循環煙道6內和所述廢水和壓縮空氣管路相連；脫硫廢水蒸發裝置包括廢水供給管路、流量閥13、霧化噴嘴7和吹灰器10，脫硫廢水由專用供給泵通過管路，經過流量閥13根據再循環煙氣量調節流量，壓縮空氣作為霧化動力源通過霧化噴嘴7進入循環煙道6內結晶蒸發，產生的部分鹽和沉降灰塵顆粒通過吹灰器10的擾動後混入再循環煙氣內，高溫風機11提供動力將廢水蒸汽及結晶鹽融入到再循環煙氣，進入拱下風箱9回到鍋爐4,補充低氧量高溫度的拱下風，高溫再循環煙氣實現了低NOX燃燒；脫硫廢水煙道蒸發同時，拱下風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入燃燒的煤粉中，發生水煤氣反應產生的H2高溫下直接對NOx還原，協同實現脫除NOx的作用,同時Cl-對於單質Hg氧化為Hg2+具有很強的促進作用。Hg2+與脫硫吸收塔漿液中的SO42-結合成穩定的HgSO4，實現了聯合脫除汞的作用。

實施例3：如圖3所示，一種W型鍋爐低氮燃燒協同脫硫廢水蒸發的系統，包括過熱器1、省煤器2、燃燼風箱3、鍋爐4、爐底水封5、循環煙道6、霧化噴嘴7、煙氣擋板8、拱下風箱9、吹灰器10、高溫風機11、煙道灰鬥12、流量閥13，高溫煙道入口與省煤器2出口連接，高溫煙道內設置有煙氣擋板8、高溫風機11、煙道灰鬥12，煙道灰鬥12位於高溫煙道入口處，煙氣擋板8和高溫風機11位於高溫煙道出口處，高溫風機11兩側的高溫煙道均連接煙氣擋板8，霧化管路入口與高溫煙道出口連接，霧化管路出口與循環煙道6入口連接，循環煙道6分為燃燼煙道和拱下煙道，燃燼煙道出口與燃燼風箱3連接，拱下煙道出口與拱下風箱9連接，霧化管路旁路出口與霧化管路連接，霧化噴嘴7位於霧化管路與霧化管路旁路出口交接處，吹灰器10位於霧化管路出口，霧化管路旁路包括空氣管路和廢水管路，空氣管路和廢水管路並聯連接，流量閥13分別位於空氣管路、廢水管路、燃燼煙道和拱下煙道。

其中，引自省煤器2出口的部分高溫煙氣，進入高溫再循環煙道6經出入口擋板8調節後經過高溫風機11提供動力，分別通過燃燼風箱3、拱下風箱9回到鍋爐。霧化噴嘴7布置在循環煙道6內和所述廢水和壓縮空氣管路相連；脫硫廢水蒸發裝置包括廢水供給管路、流量閥13、霧化噴嘴7和吹灰器10，脫硫廢水由專用供給泵通過管路，經過流量閥13根據再循環煙氣量調節流量，壓縮空氣作為霧化動力源通過霧化噴嘴7進入循環煙道6內結晶蒸發，產生的部分鹽和沉降灰塵顆粒通過吹灰器10的擾動後混入再循環煙氣內，高溫風機11提供動力將廢水蒸汽及結晶鹽融入到再循環煙氣，以聯合方式運行一路作為燃燼風，另一路作為拱下風，根據需要的煙氣量採用獨立調節，分別進入燃燼風箱3、拱下風箱9回到鍋爐4，作為低氧量高溫度的分級燃燼風、拱下風，高溫在循環煙氣實現了低NOX燃燒；脫硫廢水煙道蒸發同時，燃燼風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入未燃燼煤粉，拱下風含氧量大幅降低和高溫再循環煙道蒸發脫硫廢水的水蒸氣融入再循環煙氣，擴散入燃燒的煤粉中，發生水煤氣反應產生的H2高溫下直接對NOx還原，協同實現脫除NOx的作用,同時Cl-對於單質Hg氧化為Hg2+具有很強的促進作用。Hg2+與脫硫吸收塔漿液中的SO42-結合成穩定的HgSO4，實現了聯合脫除汞的作用。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。