一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于垃圾焚烧领域，具体为一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统。


背景技术：

[0002]
氮氧化物是垃圾焚烧过程中主要的气态污染物之一，来源于垃圾中含氮化合物的热解氧化和空气中氮气的高温氧化。氮氧化物怕入大气层中会形成有毒的光化学烟雾，并且还破坏臭氧层、参与酸雨形成。因此垃圾焚烧过程中产生的氮氧化物必须控制，满足相关排放标准后才能排放。现阶段，我国大多数垃圾焚烧发电厂烟气中氮氧化物排放执行欧盟2000排放标准。为满足欧盟2000排放标准的要求，在垃圾焚烧发电厂，对烟气中氮氧化物的控制采用sncr炉内脱硝和scr脱硝相结合的烟气脱硝工艺。sncr炉内脱硝即将把氨水或尿素溶液喷射到垃圾焚烧锅炉第一烟道内，利用氨或尿素的还原性还原烟气中的氮氧化物，氮氧化物发生还原反应生成无害的氮气排出，以达到脱硝的目的。由于尿素使用安全性比氨水高，故垃圾焚烧发电厂使用尿素作为sncr脱硝还原剂的案例较多。由于通常业内sncr的脱硝效率只能达到30％～50％，为满足当前日益严格的烟气排放标准，还需scr脱硝工艺进一步去除烟气中的氮氧化物。scr工艺布置在布袋除尘器后，scr反应器需使用昂贵的钒钛稀有金属催化剂，且反应温度一般200～230℃.然而经过布袋除尘器后的烟气温度只有150℃左右，需在烟气进入scr反应器前耗费能源对烟气进行加热至般200～230℃，才能进行scr脱硝反应。因此scr工艺运行成本很高，很多垃圾焚烧发电厂scr工艺只是备用补充措施。如果在垃圾焚烧过程中能采取适当措施源头降低烟气中氮氧化物的产生量或是提高sncr炉内脱硝的效率，可不用经过后续scr脱硝工艺就可保证烟气中氮氧化物满足排放标准的要求，可大大降低烟气脱硝的运行成本。


技术实现要素：

[0003]
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统，提高垃圾焚烧烟气的脱硝效率，降低烟气脱硝的运行成本。
[0004]
本实用新型包括以下技术方案：
[0005]
一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统，包括由上至下分布的上层尿素喷枪层、中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层，在垃圾焚烧锅炉第一烟道中沿烟气流动方向间隔布置，每个尿素喷枪层包含若干个尿素雾化喷枪；
[0006]
其中，所述中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层之间位于垃圾焚烧炉二次风喷入点上风层区域设置有第一浓缩液喷枪，所述下层尿素喷枪层靠下侧位于垃圾焚烧炉二次风喷入交汇处的侧墙处设置有第二浓缩液喷枪，通过浓缩液喷枪能向所述第一烟道中喷入垃圾渗滤液的膜后浓缩液，所述第一浓缩液喷枪与第二浓缩液喷枪可切换使用。
[0007]
在本实用新型的一个实施例中，所述第一浓缩液喷枪设置在所述中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层之间的中部。
[0008]
在本实用新型的一个实施例中，所述上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层设置在第一烟道的中上部，下层尿素喷枪层设置在第一烟道的中下部，所述中层尿素喷枪层与下层尿素喷枪层之间的距离大于上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层之间距离的两倍。
[0009]
进一步地，所述中层尿素喷枪层与下层尿素喷枪层之间的距离与所述上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层之间的距离之比为5：2。
[0010]
在本实用新型的一个实施例中，所述上层尿素喷枪层的喷枪数量小于其它喷枪层的喷枪数量。进一步地，所述中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层的喷枪数量相同；所述上层尿素喷枪层的喷枪数量为中层尿素喷枪层数量的2/3。
[0011]
在本实用新型的一个实施例中，上下相邻设置的喷枪层的喷枪交错排列。
[0012]
在本实用新型的一个实施例中，各喷枪均有独立的电动阀门实现各喷枪的启闭。
[0013]
由于采取了以上技术方案，本实用新型的优点在于：1)实现了使起sncr脱硝作用的尿素喷入点和对烟气脱硝有辅助作用的浓缩液喷入点的相对位置可切换，便于垃圾焚烧厂运行人员根据焚烧系统运行情况更能灵活调整尿素喷枪和浓缩液喷枪的运行工况，提高了垃圾焚烧烟气的脱硝效率，并能节省烟气脱硝用尿素的耗量，可不用经过后续scr脱硝工艺就可保证烟气中氮氧化物满足排放标准的要求；2)仅采用三层尿素喷枪层，对其进行合理的分布设置，以提高脱硝效率；通过增大靠近烟气流动上游的尿素喷枪层之间的距离，保证了中层和下层尿素喷枪断面处尿素与烟气的混合停留时间延长，提高了烟气sncr脱硝效率，并能节省烟气脱硝用尿素的耗量；通过减少上层尿素喷枪层的喷枪数量，使得在喷入焚烧炉内尿素量一定的情况下，减少上层尿素喷枪的尿素喷入分配比例，进而减少了氨逃逸，避免上层尿素喷枪喷射的尿素热解产生的少部分逃逸氨在烟气带动下腐蚀后续第二烟道。
附图说明
[0014]
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因而不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0015]
附图1是本实用新型的实施例的装置示意图；
[0016]
附图说明，1为上层尿素喷枪层，2为中层尿素喷枪层，3为下层尿素喷枪层，4为第一浓缩液喷枪，5为第二浓缩液喷枪，6为第一烟道，7为焚烧炉膛。
具体实施方式
[0017]
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
[0018]
实施例
[0019]
如图1所示，一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统，包括由上至下分布的上层尿素喷枪层1、中层尿素喷枪层2及下层尿素喷枪层3，在垃圾焚烧锅炉第一烟道6中沿烟气流动方向间隔布置，每个尿素喷枪层包含若干个尿素雾化喷枪；
[0020]
其中，中层尿素喷枪层2及下层尿素喷枪层3之间位于垃圾焚烧炉二次风喷入点上风层区域设置有第一浓缩液喷枪4，下层尿素喷枪层3靠焚烧炉膛5侧位于垃圾焚烧炉二次风喷入交汇处的侧墙处设置有第二浓缩液喷枪5，通过浓缩液喷枪能向第一烟道6中喷入垃圾渗滤液的膜后浓缩液，第一浓缩液喷枪4与第二浓缩液喷枪5可切换使用。
[0021]
垃圾焚烧发电厂垃圾储坑中垃圾堆酵会产生垃圾渗滤液。很多垃圾焚烧发电厂配套有垃圾渗滤液处理站，对垃圾渗滤液的处理通常采用业内较主流的预处理+厌氧+mbr+nf/ro工艺。其中nf/ro工艺单元是个膜分离过程，会产生约20％～30％的膜后浓缩液。该浓缩液含大量难生化降解、不可生化降解有机物和盐分，可生化性极差；尤其是ro浓缩液，除含高浓度的有机污染物外还含高浓度的一价盐。因此垃圾渗滤液的膜后浓缩液(以下简称浓缩液)处理难度大。将浓缩液经高压膜减量后适量适当回喷至垃圾焚烧炉膛高温氧化处理消纳的方法，具有工艺简单、一次性投资小、运行维护成本低、对浓缩液的无害化处理效果彻底的优点。更重要的是，采用适当的回喷方法将浓缩液回喷垃圾焚烧炉膛，不但能实现对垃圾焚烧发电厂浓缩液的完全消纳，实现浓缩液“零排放”，更重要的是将浓缩液回喷至垃圾焚烧炉膛能提高sncr脱硝效率，降低余热锅炉出口氮氧化物排放浓度。本实用新型通过设置两个浓缩液喷入点，根据炉膛温度来切换运行，以期达到最优的调节效果。
[0022]
利用这种一种用于垃圾焚烧炉的可切换式尿素-浓缩液喷入系统，在垃圾焚烧炉内实施尿素-浓缩液切换喷入的方法，具体为：当垃圾焚烧炉膛的温度达到或高于1100℃时，启动第二浓缩液喷枪，此时第一浓缩液喷枪关闭；当垃圾焚烧炉膛的温度低于1100℃时，启动第一浓缩液喷枪，此时第二浓缩液喷枪关闭。本实用新型的原理在于：当炉膛温度高于1100℃时，随着炉膛温度的上升，势必导致热力型燃料型氮氧化物增多，并加速热力型氮氧化物生成，最终使得垃圾焚烧余热锅炉出口烟气中氮氧化物浓度增大，烟气脱硝尿素耗量增大。焚烧炉内使用尿素作为还原剂的sncr烟气脱硝最佳反应温度为900～1000℃，适当喷入浓缩液可使炉膛里的高温烟气降温均匀，能均匀调节烟气温度在1100℃以下，促进能抑制热力型燃料型氮氧化物的流场分布和温度场分布，降低垃圾焚烧过程中烟气氮氧化物源头产生量，由此提高烟气脱硝效率；另外，由于浓缩液里含高浓度有机物，这些高浓度有机物具有还原性，将浓缩液回喷入垃圾焚烧炉高温火焰区域，可在高温条件下有机物发挥还原性还原一部部分烟气中的氮氧化物，节约垃圾焚烧发电厂烟气脱硝用尿素消耗量。
[0023]
综上，在垃圾焚烧炉膛内适当喷入浓缩液能优化垃圾焚烧系统运行工况，从源头上降低垃圾焚烧烟气氮氧化物生成量，并提高了sncr炉内烟气脱硝效率，最终降低了垃圾焚烧余热锅炉出口氮氧化物浓度，可不用经过后续scr脱硝工艺就可保证烟气中氮氧化物满足排放标准的要求，可大大降低烟气脱硝的运行成本。
[0024]
当垃圾焚烧炉膛中心温度较低，低于1100℃时，启动第一浓缩液喷枪，此时第二浓缩液喷枪关闭。如若此时启动第二浓缩液喷枪，此处喷入浓缩液可能会使中下层尿素喷枪处的温度降低，可能使得温度降低至最佳温度场下限而不利于脱硝反应；而通过第一浓缩液喷枪喷入浓缩液可对垃圾焚烧炉膛中心温度影响较小并使中层至下层的尿素喷枪层的温度处于有利于脱硝反应和抑制热力型燃料型氮氧化物生成温度场范围内。因此，采用本
实用新型的装置及方法，实现了使起sncr脱硝作用的尿素喷入点和对烟气脱硝有辅助作用的浓缩液喷入点的相对位置可切换，便于垃圾焚烧厂运行人员根据焚烧系统运行情况更能灵活调整尿素喷枪和浓缩液喷枪的运行工况，以提高垃圾焚烧烟气的脱硝效率，并能节省烟气脱硝用尿素的耗量。
[0025]
在一个具体实施例中，第一浓缩液喷枪设置在所述中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层之间的中部。
[0026]
在一个具体实施例中，上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层设置在第一烟道的中上部，下层尿素喷枪层设置在第一烟道的中下部，中层尿素喷枪层与下层尿素喷枪层之间的距离大于上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层之间距离的两倍。进一步地，中层尿素喷枪层与下层尿素喷枪层之间的距离与上层尿素喷枪层和中层尿素喷枪层之间的距离之比为5：2。本实用新型采用三层尿素喷枪层，对其进行合理的分布设置，以提高脱硝效率。其原理在于：将中层尿素喷枪层2的安装标高适当抬高，增大了下层与中层尿素喷枪层的间距和中层及上层尿素喷枪层的间距比例，采用尿素作为还原剂的sncr脱硝最佳反应温度场为900～1000℃，中层和下层尿素喷枪层的喷射断面温度在此温度场，此温度场更有利于脱硝反应。这样设置延长了下层及中层尿素喷枪层的断面处尿素与烟气的混合停留时间，提高了烟气sncr脱硝效率，并能节省烟气脱硝用尿素的耗量。
[0027]
在一个具体实施例中，上层尿素喷枪层的喷枪数量小于其它喷枪层的喷枪数量。进一步地，中层尿素喷枪层及下层尿素喷枪层的喷枪数量相等；上层尿素喷枪层的喷枪数量为中层尿素喷枪层数量的2/3。
[0028]
尿素分层喷射系统布置在垃圾焚烧锅炉第一烟道，烟气流动方向为自下而上，且自下而上烟气温度逐渐降低。相对于中层层和下层，上层尿素喷枪层的喷射断面处温度最低，接近sncr脱硝反应最佳反应温度场下限，sncr脱硝效率有所削减，且尿素分解产生的氨会在烟气流的带动下流入第二烟道，因此传统的尿素分层喷射系统上层尿素喷枪喷射断面处与烟气尿素与烟气的混合停留短且易发生氨逃逸，逃逸的会氨在烟气带动下腐蚀后续第二烟道。通过减少上层尿素喷枪层的喷枪数量，这样设置可使在喷入焚烧炉内尿素量一定的情况下，减少上层尿素喷枪的尿素喷入分配比例，进而减少了氨逃逸，避免上层尿素喷枪喷射的尿素热解产生的少部分逃逸氨在烟气带动下腐蚀后续第二烟道。
[0029]
在一个具体实施例中，上下相邻设置的喷枪层的喷枪交错排列。例如，中层尿素喷枪层的各喷枪的设置位置，位于下层尿素喷枪层的相邻喷枪的中垂线上，由此保证喷枪能够尽可能多地覆盖烟气的整体范围，避免出现死角。
[0030]
在一个具体实施例中，各喷枪均有独立的电动阀门实现各喷枪的启闭。可实现各喷枪层尿素流量分配比例可调节，便于垃圾焚烧厂运行人员根据焚烧系统运行情况更能灵活调整尿素喷枪运行工况，以提高垃圾焚烧烟气的sncr脱硝效率，并能节省烟气脱硝用尿素的耗量。
[0031]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。