蔗渣锅炉应用低氮燃烧前置处理技术的使用效果

谢绍锐，周日金，郑明星，何华柱，庞小兰，庞 斌，黄雄军，周锡文，陈焕球

（广西永鑫华糖集团有限公司，广西 南宁 530022）

蔗渣锅炉应用低氮燃烧前置处理技术的使用效果

谢绍锐，周日金，郑明星，何华柱，庞小兰，庞 斌，黄雄军，周锡文，陈焕球

（广西永鑫华糖集团有限公司，广西 南宁 530022）

文章对低氮燃烧前置处理技术方案及设备配置进行了描述，通过对蔗渣锅炉运行工况的分析，说明控制燃料蔗渣的颗粒度在3mm左右，降低蔗渣水分，综合优化锅炉运行操作，减少氮氧化物的生成，降低锅炉烟尘浓度，初步实现了蔗渣锅炉烟气烟尘和氮氧化物的双达标排放。

破碎；颗粒度；配风；湿法除尘

0 引 言

2015年广西合浦西场永鑫糖业有限公司在“新增一台85t/h生物质锅炉”的项目中，贯彻蔗渣锅炉烟气双达标（烟尘、NOX）排放的“前置处理”理念［1］，组织实施了低氮燃烧前置处理技术方案，配合使用改进型的湿法高效除尘器，于当年12月17日投入生产运行，设备运行稳定，烟气排放的烟尘、氮氧化物指标均达到国家标准［2］要求。

1 技术方案

1.1 锅炉参数

85t/h生物质锅炉参数见表1。

表1 85t/h生物质锅炉参数表

1.2 低氮燃烧前置处理设备方案

保留锅炉原有给料、播料系统设备。

另设计安装低氮燃烧前置处理设备：将压榨出来的蔗渣经除髓机一次除髓后的蔗髓再次进行二次除髓，分筛出来的髓粉落入排料阀，粗渣进入破碎机进行破碎，这两组细蔗粉汇合后，经高压排料风机鼓进安装在锅炉前墙的旋流式燃烧器，进入炉膛燃烧。具体工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

设计破碎后蔗渣颗粒最大为3mm左右，水份下降5%以上，入炉蔗渣水份约在41～43%。

低氮燃烧前置处理设备配置，见表2。

表2 低氮燃烧前置处理设备配置表

1.3 锅炉配风

1.3.1 风机配置

在投用蔗渣二次分筛破碎时，应停用原有给料、播料系统设备，甚至停运二次风机。

因烟气回用时产生大量水蒸气冷凝，在锅炉主风管上安装了热风管接入破碎机，安装风门能隔断热风与烟气。在实际运行中，多直接投入一次热风，停用烟气风机。具体的锅炉风机配置参数见表3。

表3 锅炉风机配置参数表

1.3.2 二次风分配

表4 锅炉二次风分配表

1.4 改进型的高效湿法除尘器

除尘方式：普通大管式旋风除尘+立式文丘里+麻石水膜除尘+空心管喷淋除尘+除雾脱水。设备投用后，经旋风分离出的飞灰占总量的50%以上；烟气进入文丘里喉部，速度达到50m/s，使喷淋水能有效雾化，与烟气粘结混合；烟气在进入水膜除尘前，在环形烟道和主塔内进行大水量喷淋，防止了烟尘逃逸。因喷淋产生的水雾，夹带的小部分烟尘颗粒，在最后的除雾器中阻挡下来。经榨季生产，取得了良好的除尘效果，且运行维护简单。高效湿法除尘器示意图，见图2所示。

技术参数：全系统阻力＜2500Pa，总漏风率＜7%，烟气量186100Nm3/h（150℃时，28.8万m3/h），锅炉出口烟速11m/s。

水质要求：ss≤30mg/L，Q＝360t/h。

2 运行工况

低氮燃烧前置处理系统（蔗渣二次分离破碎系统）设备于2015年12月17日调试投运，期间对设备功率匹配、配风等进行了多次调整。

因机械故障、打包蔗髓回流不稳定等多种原因，锅炉运行中大多时间只投用2套破碎机设备，停用1台原有喂料设备（原喷渣风未关闭）；单台破碎机处理量控制在1.5～2t/h。具体运行工况如下。

2.1 破碎后的蔗髓水分及颗粒度分布

碎破后的蔗髓水分及颗粒度分布表（平均值），见表5。

图2 高效湿法除尘器示意图

表5 碎破后的蔗髓水分及颗粒度分布表（平均值）

从表5可知，对蔗髓进行破碎后，大于等于2.5mm的颗粒从31.5%下降到约10%，且均为单条丝状纤维，长度3～6mm不等，水份总体下降约6%。

2.2 锅炉运行工况对比（平均值）碎设备前后的工况对比情况。

表6列出了在锅炉负荷基本相当，并控制炉膛出口烟气含氧量在1%～3%时，使用蔗渣二次分筛破

表6 使用蔗渣二次分筛破碎设备前后的工况对比表

从表6可知，经对锅炉运行参数对比：炉膛温度提高了42℃；出炉膛出口烟温降低了40℃；排烟温度基本相当。为维持锅炉负压工况及含氧量，且对蔗渣干燥后的水蒸汽也进入了炉膛内，引风机开度基本不变，但鼓风机开度下调12%，二次风机及各二次风保持全开，说明系统存在较大漏风。

烟尘浓度降低，观察锅炉燃烧情况，落在炉排面燃烧的蔗渣极少，炉膛变得更加明亮，冲灰水含碳量减少，更加灰白，如图3所示。

图3 除尘器出口冲灰水顔色较浅

表7 合浦环保监测站2016年1月27日检测废气结果报告（摘录）

2.3 烟气监测结果

锅炉在初步应用低氮燃烧前置处理技术后，经环保部门多次检测，锅炉排放烟尘为26.3mg/m3，NOx为84mg/m3，详见表7。

3 锅炉运行管理主要措施

第一，加强蔗渣打包生产管理，保证蔗渣二次分离破碎系统运行正常，处理量满足锅炉运行。

第二，控制炉膛出口烟气含氧量在1%～3%，保持炉膛负压在-30Pa左右。

第三，二次风量占总风量50%以上。

第四，二次风为多点分段送风，控制燃烧室温度低于1000℃。

第五，保持高料位，保持锁气式喂料器良好密闭性，减少系统漏风。

第六，保证冲灰水的沉淀澄清，保证水质和水量。

4 结 论

经广西合浦西场永鑫糖业有限公司在2015/ 2016年榨季实施“一台85t/h生物质锅炉应用低氮燃烧前置处理技术”的初步应用，达到了国家排烟标准的要求，证实了通过对蔗渣进行二次分筛破碎，降低蔗渣颗粒度及水份，改进蔗渣锅炉“室燃+层燃”的燃烧方式，综合使用锅炉低氮燃烧技术，可以控制燃烧过程氮氧化物的生成，利用生物质燃料对氮氧化物特定的还原性质，可使蔗渣锅炉烟气中的氮氧化物控制在排放标准范围内；同时，进一步提高了锅炉燃烧效率，降低了锅炉烟尘浓度，经过高效的湿法除尘后，保证了烟尘排放达标。

本项目中蔗渣二次分筛破碎系统设备总投资约150万元，高效湿法除尘器投资约150万元，相对应用于燃煤锅炉的SCR、SNCR脱硝技术及布袋或湿法静电除尘器，设备投资减少约一半，设备运行维护费用减少100～150万元。

［1］ 何华柱等.蔗渣锅炉低氮燃烧及烟气环保双达标排放技术探讨，广西糖业，2015年（4）.

［2］《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011.

［3］ 周伟，李戈.电厂锅炉低NOx燃烧的探讨，浙江电力2002年第3期.

［4］ 常弘哲，张永康，沈际群.燃料与燃烧［M］.上海交通大学出版社，1993.

［5］ 北京巴布科克·威尔科克斯有限公司，低NOx燃烧技术［M］.2002.

［6］ 吴少华，刘辉等.采用超细煤粉再燃技术降低氢氮化物排放［J］.中国电力，2003（2）.

TS249.9

B

2095-820X（2016）03-06

2016-06-05