垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统

173 编辑：中冶有色技术网来源：上海康恒环境股份有限公司

2023-12-26 14:32:14

权利要求书： 1.一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，其特征在于，是将尾部烟气重新输送到炉膛的前后拱处，通过再循环烟气管路，将烟气输送到焚烧炉一烟道中上部位置，在上部烟道增加一层烟气喷嘴，形成前后拱处和上层烟道处的双层喷嘴；

采用再循环风机为1或2台，烟气来源于引风机后，引风机后烟气为正压，再循环烟气管道内不易形成烟气倒吸；

当采用1台再循环风机时，第二层喷嘴再循环烟气可以来自第一层喷嘴后拱再循环烟气的支流；当采用2台再循环风机时，两台风机并联运行；

第一层喷嘴设置在二燃室前后拱处，前拱和后拱喷嘴烟气形成对冲；

烟气喷嘴设置空气旁路保护，当烟气再循环系统不用时，启动空气旁路，可以保护喷嘴不会堵塞以及高温腐蚀；

所述在再循环风机后增加了温度、压力和流量测点，可实时反馈至焚烧厂的DCS系统。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，其特征在于，所述第二层喷嘴布置在一烟道高温区，焚烧炉出口上方，SNCR喷氨层下方区域。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，其特征在于，所述第二层喷嘴在前墙和两边侧墙布置进行布置，母管截面结构为圆形或方形，其中，前墙喷嘴内径大于侧墙喷嘴内径。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，其特征在于，所述第二层喷嘴前墙喷嘴数量为3?10个，侧墙喷嘴单侧数量为5?25个，喷嘴材质采用

304不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，其特征在于，所述再循环烟气抽气口安装电动调节阀，旁路空气入口安装电动调节阀，所述再循环烟气第一层喷嘴母管前后拱、再循环烟气第二层喷嘴母管安装手动调节阀。

说明书：一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统技术领域[0001] 本实用新型涉及一种垃圾焚烧炉低氮燃烧系统，利用双层喷嘴烟气再循环降低垃圾焚烧炉产生的氮氧化物，属于清洁燃烧领域。

背景技术[0002] 垃圾焚烧炉运行过程中产生的NOx主要为燃料型NOx和热力型NOx，其中燃料型NOx由垃圾中含氮组分氧化生成，热力型NOx则是由氮气高温氧化生成。垃圾受热分解时，大部

分氮元素迁移到气相中，即挥发分氮，经过复杂的转化变为NH3、HCN或HNCO等NO的前驱物，

以NH3为主。这些前驱物在氧化性气氛下转化为NOx，在还原性气氛下则可以还原NOx。因此合

理地调控焚烧炉内烟气成分和温度，对于降低焚烧炉中初始NOx生成量有重要意义。

[0003] 传统燃煤锅炉空气分级低氮燃烧技术的特点是沿炉膛高度，通过控制一次风量把燃烧区域分成三个区域：燃尽区，还原区和主燃区。通过一次风及二次风的风门挡板开度调

节燃烧所需的氧量，使主燃区于低过量空气系数状态，此时燃烧处于贫氧状态，主燃区的温

度降低，抑制了NOx的生成，同时贫氧状态下燃料燃烧不充分，会生成CO、NHi等还原性气体，

使主燃区处在还原性气氛中，可以把燃烧产生的NOx还原为N2，减少NOx的生成。另一部分空

气则是作为燃烬风，从炉膛上方送入，让主燃区未完全燃烧的可燃气体在燃烬区进一步燃

烧，保证燃烬，此时的燃烬区温度相比于主燃区较低，不易生成NOx。

发明内容[0004] 本实用新型的目的在于降低垃圾焚烧厂原始NOx的产生，降低垃圾焚烧炉脱氮成本，是一种工艺简单、控制灵活、运行稳定的低氮燃烧系统。本实用新型还可以解决垃圾焚

烧炉炉膛温度高、烟气在炉膛中的停留时间短、排烟损失大等问题。

[0005] 本实用新型的双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统技术方案通过以下实现的：[0006] 一种垃圾焚烧炉双层喷嘴烟气再循环低氮燃烧系统，传统焚烧炉烟气再循环系统是将尾部烟气重新输送到炉膛的前后拱处，本实用新型在此基础上，另外增加了再循环烟

气管路，将烟气输送到焚烧炉一烟道中上部位置，在上部烟道增加一层烟气喷嘴，形成前后

拱处和上层烟道处的“双层”喷嘴。通过改变再循环烟气的配比以及合理控制炉膛不同区域

烟气成分，降低炉膛温度，抑制高温型NOx的生成。同时使炉膛上方形成缺氧的还原性气氛，

降低氧气浓度，进一步减少燃料型NOx生成。

[0007] 所述的再循环风机为1或2台，烟气来源于引风机后，引风机后烟气为正压，再循环烟气管道内不易形成烟气倒吸；

[0008] 其中，采用1台再循环风机，第二层喷嘴再循环烟气可以来自第一层喷嘴后拱再循环烟气的支流，这样有利于现场的改造与施工；或者，采用2台风机，两台风机可并联运行；

[0009] 所述第一层喷嘴设置在二燃室前后拱处，前拱和后拱喷嘴烟气形成对冲，从而加强了炉膛喉部位置的烟气扰动。

[0010] 所述烟气喷嘴设置了空气旁路保护，当烟气再循环系统不用时，启动空气旁路，可以保护喷嘴不会堵塞以及高温腐蚀；

[0011] 所述在再循环风机后增加了温度、压力和流量测点，可实时反馈至焚烧厂的DCS系统。

[0012] 所述第二层喷嘴布置在一烟道高温区，焚烧炉出口上方，SNCR喷氨层下方区域。所述第二层喷嘴降低了一烟道炉膛的温度，抑制了高温型NOx产生，同时促进未完全燃烧气体

和颗粒的完全燃尽，形成强烈扰动，最大限度降低NOx的生成。

[0013] 其中，双层喷嘴烟气再循环系统的二次风系统不需要投入运行。[0014] 所述第二层喷嘴在前墙和两边侧墙布置进行布置，如图2所示；母管截面结构为圆形或方形，其中，前墙喷嘴内径大于侧墙喷嘴内径，这样，宽度较宽的侧墙喷嘴喷出的烟气

流速大于前墙喷嘴烟气流速，有利于烟气的扰动；

[0015] 所述第二层喷嘴前墙喷嘴数量为3?10个，侧墙喷嘴单侧数量为5?25个，喷嘴材质采用304不锈钢，耐高温，保证系统的安全可靠。

[0016] 所述再循环烟气抽气口安装电动调节阀，旁路空气入口安装电动调节阀，所述再循环烟气第一层喷嘴母管前后拱、再循环烟气第二层喷嘴母管安装手动调节阀；

[0017] 进一步的，通过调节再循环烟气量来控制省煤器出口氧量。通过控制烟气含氧量抑制NOx的生成。

[0018] 本实用新型技术方案，具有如下的优点：[0019] 1、本实用新型的两层烟气烟气再循环技术，炉内烟气扰动强烈，混合效果较好，燃烧充分，烟气出口CO浓度较低。通过调节再循环烟气量来控制省煤器出口氧量，抑制了NOx

的生成。

[0020] 2、与单层烟气再循环喷嘴相比，双层烟气再循环喷嘴降低了炉膛上部的温度，减少了炉内的结渣结焦和温度型NOx的产生、降低了过热器高温腐蚀、超温爆管的可能性。另

外，双层烟气再循环喷嘴使炉膛高温区域的氧浓度降低，可以将燃烧产生的NOx还原为N2，减

少燃料型NOx的产生。

[0021] 3、本实用新型技术方案改造相对简单，周期短，运行稳定，具有较好的经济收益。附图说明[0022] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。[0023] 图1为一种垃圾焚烧炉多级喷嘴烟气再循环低NOx燃烧系统的流程图。[0024] 图中：1?焚烧炉一烟道；5?再循环烟气电动调节阀；6?空气入口电动调节阀；7?再循环风机；8?再循环烟气后拱挡板；10?上层喷嘴阀门；11?上层烟气进口喷嘴；12?再循环烟

气前拱挡板；

[0025] 图2为上层烟气喷嘴布置示意图。[0026] 图中：20?上层再循环烟气母管；21?前墙喷嘴；22?侧墙喷嘴；具体实施方式[0027] 本实用新型提供了一种可以解决垃圾焚烧炉炉膛温度高、低NOx排放的方法。包括：

[0028] 在垃圾焚烧炉前后拱烟气再循环基础上，在焚烧炉一烟道SNCR附近增加了一层再循环烟气喷嘴，将烟气输送到焚烧炉出口上层烟道，通过两层再循环烟气的混合，加强炉膛

内烟气混合，通过合理控制炉膛不同区域烟气成分，降低炉膛温度，抑制高温型NOx的生成。

同时使炉膛上方形成缺氧的还原性气氛，降低氧气浓度，抑制燃料型NOx生成。

[0029] 下面以600吨/天的生活垃圾焚烧炉为例，说明本实用新型的具体实现方式和实现效果。

[0030][0031] 此实施案例中，锅炉出口烟气经引风机后，20％的烟气经旁路烟道，依次流经进口电动调节阀5、再循环风机7，分为三支，两支流经前后拱手动调节阀，进入第一层喷嘴，一支

进入上层喷嘴；

[0032] 从上表可以的得到如下结论，投入本专利烟气再循环后，炉膛中上平均温度下降明显，降幅达45℃左右，氧浓度降低到3％左右。与无烟气再循环系统相比，在SNCR氨水喷量

3

下降了40L/h的条件下，NOx浓度下降了约67mg/m左右；与单层喷嘴烟气再循环相比，NOx浓

3

度降低了30mg/m左右。本实用新型对于垃圾焚烧炉内的NOx的抑制效果明显，同时减少了炉

内的结渣结焦，降低了垃圾焚烧余热锅炉过热器换热面的高温腐蚀。

[0033] 本实用新型在垃圾焚烧炉前后拱烟气再循环基础上，在一烟道SNCR附近增加了一层再循环烟气喷嘴，将烟气输送到焚烧炉出口上层烟道，通过两层再循环烟气的混合，加强

炉膛内烟气混合。利用双层喷嘴烟气再循环系统降低垃圾焚烧炉产生的氮氧化物。通过改

变再循环烟气的配比以及合理控制炉膛不同区域烟气成分，降低炉膛温度，抑制高温型NOx

的生成。同时使炉膛上方形成缺氧的还原性气氛，降低氧气浓度，减少燃料型NOx的生成。本

实用新型能够减少炉内的结渣结焦、减轻余热锅炉过热器高温腐蚀，具有运行稳定、环境友

好、经济效益高等优点。