低氮燃烧前置处理技术在蔗渣锅炉改造中的应用效果

低氮燃烧前置处理技术在蔗渣锅炉改造中的应用效果

黄其生

广西建工集团第一安装有限公司

摘要：本文是对低氮燃烧前置处理技术方案展开一定阐述，并描述此技术所使用的装置，研究分析蔗渣锅炉运作状况，从中可知需要将燃料蔗渣的颗粒度范围设定在3mm，并将蔗渣水分进行分离，以此降低水的含量，此时锅炉运转需要改变与优化之前操作，避免大量产生氮氧化物的形成，这样能够实现燃烧甘蔗渣的锅炉烟尘浓度变低，从而在某特定范围内满足锅炉烟气烟尘以及氮氧化物的浓度达到国家排放标准。

关键词：破碎；颗粒度；配风

引言

当前大部分制糖企业的蔗渣锅炉由于仍停留在旧的燃烧理论指导下运行，蔗渣燃烧不完全，飞灰含碳量高，空气过剩量大，造成企业总体能耗高，不能达标排放或成本巨大，因此如何提高锅炉燃烧效率、烟气实现达标排放，成为各制糖企业面临的一个重大节能环保问题。

随着近年糖厂蔗渣锅炉在高效燃烧、低氮清洁燃烧方面的深入实践探索，利用蔗渣具有先天含氮量低的特点，突破了低氮燃烧的理论：实施蔗渣燃料的破碎和烘干的“前置处理理念”及技术方案，从源头抓起，采用机械粉碎方式，将燃料颗粒度和水份降下来，并推行“低氮燃烧运行操作管理理念”，实现锅炉烟气回收再利用，对制糖企业将产生巨大的经济和社会效益。

1工程技术方案

1.1锅炉参数

广西某糖业有限公司170t/h－10Mpa-540℃蔗渣锅炉，2015年建设并投入运行，配套30MW发电机组生产。燃料蔗渣水份≥50%，长度≥10mm占比60%以上，大块长条有20%左右，并混合有部分经初步破碎的树皮木屑燃烧。锅炉排烟温度＜170℃，炉膛出口含氧量＜5%，引风机负荷约75%，运行稳定。锅炉安装前倾固定炉排，排渣含有少量未燃烧完全的大颗粒蔗渣块或木屑，飞灰含碳量4%左右，估算吨蔗渣蒸发量约2.2吨，仍有较大的提升空间。

1.2低氮燃烧前置处理装置部署

蔗渣锅炉是糖厂节能降耗的关键设备，在良好的运行管理和高效燃烧工况下，我区内标杆企业蔗渣锅炉的吨蔗渣蒸发量已达到3.5吨，未经脱硝即可实现NOX200mg/m3以下达标排放，而其中提高锅炉燃烧效率的重要条件是粉碎度更高、低水份的蔗渣燃料。

实施蔗渣燃料的破碎、烘干的“前置处理理念”及技术方案，在蔗渣一次除髓后，再次对蔗渣进行二次除髓分筛，对分筛出的粗蔗渣进行破碎，汇合后的蔗渣按原输送带回到锅炉房，在锅炉房内设计安装六组给料、烘干系统设备，配合低含氧量低氮燃烧方式，提高锅炉燃烧效率，降低NOX生成。拟达到的生产指标：

（1）排放。氮氧化物在100mg/Nm3左右，争取在不投用脱硝设备或少量使用的工况下达标排放；

（2）效益：吨蔗渣蒸发量≥3.00吨；

（3）工艺指标：入炉蔗渣水份下降≥6%，烟气CO2含量稳定在12~14%。

图1工艺流程图

表1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

在对蔗渣进行第二轮分离、筛选、碾碎的过程中，应该停止使用原有锅炉中关于给料、播料等配套装置，有可能还会将二次风机暂停工作。由于烟尘、氮氧化物气体回收利用中会有数量较大的水分被冷却凝固，此时需要进行改进，就是在燃烧锅炉的主演进风管道中加装热风管，两管道同时接入破碎机之中，并且在其中，需要加装风门，以此来隔开热风和烟气。

1.3.2二次风分配

表2锅炉二次风分配表

低氮燃烧前置处理系统，也称作蔗渣二次分离破碎系统，此系统装置在2017榨季投入试运行的这段时间内，开展装置设备的功率、风量等技术参数的调试调节。

2.1从二次破碎的蔗髓水分以及颗粒度来看

表3数据详细描述碎破后的蔗髓水分及颗粒度分布。

表3碎破后的蔗髓水分及颗粒度分布表（平均值）

从上表可看出，设备在进行蔗髓破碎以后，不超过2.5毫米的废渣颗粒含量从最初的31.5%低至10%，而且都是呈现单条丝形状的纤维，其长范围在3～6mm，蔗渣中的含水量整体降低6%。

2.2比较锅炉运转情况）

前后锅炉负荷基本不变，并且需要控制炉膛出口烟气含氧量在1%～3%范围，利用蔗渣二次分筛破碎装置进行工作，其使用与未使用效果运转情况比较。最具明显改变主要有几点：在炉膛内的温度升高了50摄氏度；炉膛出口烟尘的温度下降了30摄氏度；基于锅炉负压运行情况与氧气含量保持在某一范围，并且待蔗渣变干后的水分同样被带入锅炉内膛之中，引风机开度维持在原先水平，鼓风机开度的比例却要下降12%，二次风机以及二次风维持全部开启的状态中，从上述情况可知此套装置会有较大漏风现象产生。

烟尘浓度得到改善，查看锅炉运行状况，飘落于炉排面燃烧的物质非常少，炉膛比之前的明亮度更好。

2.3烟气浓度对比

锅炉进行了改进之后，通过环保范围几次检测，锅炉排烟的氮氧化物气体排放浓度是为86mg/m3，达到国家标准范围。

3提出优化管理锅炉的建议

首先，将炉膛出口烟气氧气含量控制范围为1%～3%，保持炉膛负压处于-50~-20Pa范围内。

其二，二次风量占总风量的比例超过50%。

其三，二次风送风方式为多段送风，达到按需配风。

最后，维持高料位水平，保证喂料器装置具有优良密封性，减少装置漏风系数。

4结束语

经过对广西某糖业有限公司2017榨季中执行“一台170t/h生物质锅炉应用低氮燃烧前置处理技术”的初次运用，满足国家烟尘排出要求，通过实践检验了蔗渣二次分筛破碎可以达到良好效果，从这可知，蔗渣颗粒半径明显降低，其中水分含量较低，优化蔗渣锅炉“室燃+层燃”向“室燃”的燃烧形式，运用锅炉低氮燃烧技术，能够在燃烧中氮氧化物的形成得到控制，能够使得蔗渣锅炉烟气中的氮氧化物符合国家排放标准。

参考文献：

［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.

［3］北京巴布科克•威尔科克斯有限公司，低NOx燃烧技术［M］.2002.