【技术探讨】降低垃圾焚烧炉NOx排放-北极星大气网

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【摘要】垃圾焚烧炉降低氮氧化物排放系统，是一种解决垃圾焚烧炉降低氮氧化物生成的技术方法，从布袋除尘器后烟气分成两路，一路使用引风机使烟气经过烟筒排入大气，一路使用烟气再循环风机进入炉膛。

【关键词】垃圾焚烧炉；NOx；烟气；系统；环保

目前我国垃圾处理的推广途径逐渐转向焚烧处理，如果不采取措施将会向大气中排放大量的氮氧化物，给大气带来严重污染，最终不利于城市垃圾的无害化、减量化、资源化处理。在生活垃圾焚烧过程中，NOx主要有三个来源：一是垃圾自身具有的有机和无机含氮化合物在焚烧过程中与O2发生反应生成NOx；二是助燃空气中的N2在高温条件下被氧化生成NOx；三是助燃燃料（如煤、天然气、油品等）燃烧生成NOx。通过加强控制手段抑制NOx的形成或者将已经生成的NOx还原成为N2分子，是减少焚烧炉尾气NOx排放最为有效的手段，为了控制NOx排放通常需要在焚烧炉系统的余热炉出口引入二次风，在二次风中连续喷入尿素水或者氨水以控制NOx的产生；此结构方法虽然可以抑制NOx的产生，但大量的使用尿素水或者氨水同样也带来了尿素水或者氨水的运输存储，以及处理成本高的的问题。

本方法是一种垃圾焚烧炉降低氮氧化物排放系统，是一种解决垃圾焚烧炉降低氮氧化物生成的技术方法，从布袋除尘器后烟气分成两路，一路烟气使用引风机使烟气经过烟筒排入大气，在排入大气前的烟气通过烟气在线监测NOx含量；另一路烟气使用烟气再循环风机使烟气经过烟气预热器引入垃圾焚烧炉出口，代替原有的二次风机的作用，满足抑制CO和二噁英产生所需的正常的搅动。

为了实现上述目的，垃圾焚烧炉降低氮氧化物排放系统，包括顺序连接的焚烧炉、余热锅炉、锅炉省煤器、反应塔、除尘器，在焚烧炉设置有一次风入口，在余热锅炉设置有二次风入口，除尘器出口通过连接通道与排烟筒连接，连接通道中设置有第一排烟机，其中，在所述除尘器出口与第一排烟机之间的连接通道连通一个排烟旁路管道，所述排烟旁路管道连接至余热锅炉，在排烟旁路管道中设置有第二排烟机，在排烟旁路管道上设置有再循环烟气预热器。

在垃圾燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与垃圾燃烧方式，特别是过量空气系数和燃烧温度等燃烧条件关系密切。垃圾在燃烧设备中生成的NOX主要包括NO和NO2，其中NO占90%～95%，NO2是由NO被O2在低温下氧化而生成的。其中热力型NOX是由空气中的氮在高温下与氧反应生成的。空气中的氮在高温下被氧化成NO的机理是相当复杂的，其生成机理遵从捷里多维奇（Zeldovich）机理，热力型NOX是由一个由氧原子引发的自由基链反应：O2→2O⑴N2+O→NO+N⑵N+O2→NO+O⑶

反应⑴是在锅炉炉膛高温环境下空气中氧分子被离解成自由氧原子的过程。所生成的氧原子在高温下与空气中的氮分子反应生成NO，同时释放氮原子，而且氮原子只能通过反应⑵生成，而不能通过氮分子的分解生成。反应⑵所释放出的氮原子又与空气中的氧分子反应生成NO，以上反应所生成的NO仅与空气中氮、氧浓度有关，而与燃料组分无关。

基于这种理念，应该在焚烧炉的出口处增加气体的扰动，以及适当的调节加入空气，而不是简单的喷入尿素水或者氨水。因此，垃圾焚烧炉降低氮氧化物排放系统，如图1所示，包括顺序连接的焚烧炉1、余热锅炉2、锅炉省煤器3、反应塔4、除尘器5，在焚烧炉设置有一次风入口101，在余热锅炉设置有二次风入口201，除尘器出口通过连接通道6与排烟筒7连接，连接通道中设置有第一排烟机8，其中，在所述除尘器出口与第一排烟机之间的连接通道连通一个排烟旁路管道9，所述排烟旁路管道连接至余热锅炉，在排烟旁路管道中设置有第二排烟机10，在排烟旁路管道上设置有再循环烟气预热器11。在所述连接通道中设置有一个氮氧化物传感器12，一个微处理控制器的信号接收端连接氮氧化物传感器，微处理控制器的控制输出端分别连接第一排烟机和第二排烟机的变频电机。一次风入口与一次风机13连通，在一次风机出口连接一个一次风旁路管14，所述一次风旁路管连接至二次风入口，在一次风旁路管上设置有控制阀门15。由排烟旁路管道、第二排烟机、再循环烟气预热器组成的烟气再循环系统代替原有的二次空气系统，在同样达到原二次风通过烟气湍流促进充分燃烧减少CO和二噁英产生的同时，也通过低氧燃烧，抑制NOx发生，减少烟气排放量，增加余热锅炉效率。

再循环烟气系统采用烟气再循环代替二次风，正常运行时不需要二次风，二次风只是作为含氧量控制的辅助手段从一次风机出口处引出，在含氧量过低的情况下从炉顶补充进来以减少CO的产生。再循环烟气系统是指将焚烧炉燃烧后的烟气通过风机引回来，再送至焚烧炉出口（二次风口下方）以达到低氧燃烧、抑制NOx发生减少烟气排放量，提高锅炉效率的目的。焚烧炉内产生的高温烟气由余热锅炉、省煤器等热量回收装置进行热量回收，余热锅炉产生的过热蒸汽送入汽轮发电机组进行发电。

余热锅炉指整套蒸汽锅炉设备，由承压部件、框架结构、耐火衬层构成，包括必要的阀门、仪表和保温材料、清灰设备、炉膛安全监控系统、汽包水位和炉膛火焰监视系统。余热锅炉采用卧式布置。一次风入口通过风道18连接一次风机，一次风机通过风道一路经二次风调节阀门15进入余热锅炉，一路通过风道经一次风空气预热器进入炉下灰斗（兼风箱）102，蒸汽通过蒸汽管道经一次风温度控制阀19进入一次风空气预热器蒸汽侧，炉下灰斗（兼风箱）连接炉排焚烧炉，垃圾料斗20连接炉排焚烧炉，余热锅炉连接锅炉汽包21和锅炉省煤器11，锅炉省煤器连接至反应塔，反应塔通过烟气管道连接至除尘器，除尘器出口烟气分两路，一路经锅炉引风机经管道排到烟囱，一路经锅炉烟气再循环风机和再循环空气预热器通过管道连接至余热锅炉（接口位置位于余热炉出口二次风口下方处），蒸汽通过蒸汽管道经再循环风温控制阀22进入再循环空气预热器蒸汽侧，另外在锅炉引风机出口处还设有烟气在线监测装置。

将垃圾焚烧炉尾部烟尘分为两路输出，其中一路代替原有的二次风供入炉内相应的部位,这样做的优点是有效的降低了该区域的氧气浓度，当合理的控制返回烟气的温度可以有效的抑制了NOx的生成。由于该系统的有效性,在额定工况下，不需要喷入的尿素水或者氨水，降低了垃圾焚烧处理成本，NOx排放量能满足环保指标日均值200mg/Nm3的水平。

原标题：降低垃圾焚烧炉NOx排放

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