CN101387403A - 流化床焚烧炉、循环流化床焚烧炉以及焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能有效促进垃圾的燃尽、提高炉内燃烧效率的流化床焚烧炉、循环流化床焚烧炉及相应的焚烧系统。为实现该目的，本发明的流化床焚烧炉在炉膛的底部设置有布风板(3)，在布风板的下侧设置一次风入口(1)和排渣口(2)，炉膛的中部为束腰结构部(5)，束腰结构部上方布置有对称布置的二次风口(6)，在炉膛的顶部设有出口，其中，与所述底部相连的炉膛下部为渐扩结构部(4)。循环流化床焚烧炉还包括与该流化床焚烧炉相连的气固分离器(7)和返料机构(8)。本发明的焚烧系统是在与上述流化床焚烧炉或循环流化床焚烧炉相连的烟气管道(9)中依次设置尾部受热面(10)、烟气净化部分(11)和烟气除尘部分(12)。

Description

流化床焚烧炉、循环流化床焚烧炉以及焚烧系统

技术领域

本发明涉及生活垃圾的燃烧处理，具体涉及一种流化床焚烧炉、循环流化床焚烧炉以及焚烧系统。

背景技术

随着经济的发展，我国城市生活垃圾年产生量在迅速增长，大量的垃圾堆积，给环境带来了极大的危害。垃圾焚烧是通过高温燃烧减少可燃废物，将垃圾变成惰性残余物。能够实现垃圾的迅速减容减量效果，并实现垃圾的无害化处理。目前，世界上大多数国家大型生活垃圾焚烧炉的主流设备为机械炉排式焚烧炉和流化床式焚烧炉。一般说来，前者适合于焚烧热值比较高的生活垃圾，燃烧效率比较低、产汽量低、造价昂贵、维修费用高；后者对低热值的垃圾适应性好，燃烧效率较高。

公告号为CN200993367的中国实用新型专利(专利文献1)给出了一种循环流化床垃圾焚烧炉，燃烧室采用前倾布风板和后风型水冷风室，该设计有利于大块炉料的顺利排出和一次风管道的布置。设置在换热型返料器内的过热器与酸性气体隔绝，避免了酸性气体对过热器管子的高温腐蚀。

公告号为CN201028533的中国实用新型专利(专利文献2)给出了一种浅床流态化焚烧炉，包括炉体、上部风口、加料孔和底部的热风口。炉内流化层的高度H与炉体的内壁直径D之比H:D>1:2，在炉体顶部上的加料孔为3-9个，并沿炉体顶部的断面均匀分布。

公开号为CN1865775的中国专利(专利文献3)给出了一种用于城市生活垃圾高效洁净燃烧的复合循环流化床系统，其中，采用以边缘密集、中心稀疏的方式布置风帽的锥形布风板，炉墙水冷壁中部为底角为27-33°的等腰三角形结构缩腰水冷壁，缩腰水冷壁上方设置下凹型物料颗粒循环强化板，在下凹型物料颗粒循环强化板上方采用四角切圆燃烧的方式布置二次风，在流化床炉膛最上端出口处设置高温气固分离器。

专利文献1的循环流化床采用的是矩形炉膛结构，专利文献2的鼓泡流化床采用的是圆形炉膛结构，炉膛直径在上下方向整个范围内不变，由于垃圾热值普遍较低，所以这两种炉膛结构不利于密相区床层的蓄热和大颗粒垃圾的燃尽。

针对这一点，在专利文献3的系统中，利用缩腰水冷壁、锥形布风板、以及物料颗粒循环强化板的作用，形成颗粒的内循环，而且，利用四角切圆方式布置的二次风，增强炉内的湍流，延长颗粒和氧气的接触时间。但是，该技术存在的问题是，等腰三角形结构的缩腰水冷壁导致容易对炉壁产生磨损。同时，为了实现最佳效果的颗粒内循环，需要缩腰水冷壁与锥形布风板配合，而锥形布风板采用的是边缘密集、中心稀疏的特殊风帽布置，这增加了布风板制造的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，在采用束腰结构炉膛的垃圾焚烧炉以及焚烧系统中，促进垃圾的燃尽，提高炉内燃烧效率，减少污染物的生成和排放。

进而，本发明的目的还在于，在采用束腰结构的炉膛的垃圾焚烧炉以及焚烧系统中，降低对炉膛边壁的磨损。

上述目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面是一种流化床焚烧炉，在炉膛的底部设置有布风板，在该布风板的下侧设置有一次风入口和排渣口，炉膛的中部为束腰结构部，在炉膛的顶部设有出口，其特征在于，与所述底部相连的炉膛下部为渐扩结构部。

根据该技术方案，借助炉膛底部的布风板、密相区的炉膛渐扩结构部、以及过渡区的炉膛束腰结构部三者的综合作用，在密相区形成两个内循环。一方面，物料颗粒在布风板空气的带动下，沿炉膛截面上升，靠近渐扩炉膛边壁的颗粒受截面形状的影响沿边壁下落，形成一个颗粒内循环过程。上升颗粒子到达束腰结构后，受截面形状影响，大量颗粒在此汇集，并发生碰撞，一部分较大的颗粒由于速度较小，经碰撞后沿边壁下落，也参与到循环中，这样在密相区形成了一个更大的颗粒内循环。两个颗粒内循环的存在，有利于增强炉膛密相区的蓄热，从而有利于大颗粒和难燃颗粒的燃尽，减少污染物的生成和排放。

优选地，所述渐扩结构部的渐扩角度在70至80度的范围内。

通过选取这一范围内的角度，能够使得利用渐扩内壁使颗粒下落的效果达到最佳。

优选地，所述布风板由风帽均匀布置的布风板构成。

这样，不必采用专利文献3所述那样的特殊布风板，可以降低布风板的制造难度，进而降低焚烧炉整体的制造成本。

优选地，所述束腰结构部为圆弧形。

通过采用圆弧形的束腰结构部，与专利文献3那样的等腰三角形结构的缩腰水冷壁相比，能够减少该束腰结构部的磨损。

优选地，所述束腰结构部与相邻的炉膛壁面之间采用平滑过渡。

这样，能够减少束腰结构部与相邻炉膛壁面之间交界处的边壁磨损。

优选地，在所述束腰结构部的上方设置有二次风口。

二次风带入了充足的氧气，有利于上升颗粒的完全燃烧。

优选地，设置有多个所述二次风口，多个二次风口对称地设置在炉膛的前后墙上，并朝炉膛内部以相同角度向下倾斜地开口。

这样，二次风口的这种布置能够加强炉内的紊流，有利于提高垃圾在炉内的停留时间，促进难燃物的燃尽。进而，由于二次风口朝斜下方开口，故而能防止沿炉膛边壁下落的颗粒灌入风口。

本发明的第二方面是一种循环流化床焚烧炉，包括：上述流化床焚烧炉、与该流化床焚烧炉的炉膛出口相连的气固分离器、以及连结该气固分离器的底部与炉膛的返料机构。

本发明的第三方面是一种流化床焚烧系统，包括：上述流化床焚烧炉、以及与流化床焚烧炉的出口相连的烟气管道，在该烟气管道中从上游起依次设置有尾部换热面、烟气净化部分、和烟气除尘部分。

本发明的第四方面是一种循环流化床焚烧系统，包括：上述循环流化床焚烧炉、以及与所述气固分离器的顶部相连的烟气管道、在烟气管道中从上游起依次设置有尾部换热面、烟气净化部分、和烟气除尘部分。

这些循环流化床焚烧炉、流化床焚烧系统和循环流化床焚烧系统也能获得与上述流化床焚烧炉同样的技术效果。

附图说明

图1是本发明的循环流化床焚烧系统的概略结构图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行详细的说明。

图1整体示出了循环流化床焚烧系统。系统的左侧部分为流化床焚烧炉。

该流化床焚烧炉在炉膛的底部设置有风帽均匀布置的布风板3，在该布风板3的下侧设置有一次风入口1和排渣口2，在炉膛的顶部设有出口。

并且，与该底部相连的炉膛下部部分设为渐扩结构部4，渐扩角度在70至80度的范围内。炉膛的中部作成束腰结构部5，该束腰结构部5呈圆弧形，圆弧角度可以根据炉膛情况确定。而且，该束腰结构部5与相邻的炉膛壁面之间采用平滑过渡，例如以圆弧过渡。

进而，在束腰结构部5的上方设置有二次风口6。本实施方式中设有多个二次风口6，而且各二次风口6对称地布置在炉膛的前后墙上，故又可称作对冲二次风口。在本实施方式中，各二次风口6朝炉膛内稍微向下倾斜地开口，由此防止沿炉膛边壁下落的颗粒灌入风口中。各二次风口6的倾斜角度可以设成基本相同。

在进行焚烧时，从布风板3下侧的一次风入口1吹入空气，空气被布风板3的风帽均匀引导。穿过布风板3的向上气流带动颗粒上升，在上升过程中，一部分物料颗粒会在重力和边壁效应的作用下沿壁面下落再次燃烧。此外，由于炉膛下部设计成渐扩结构部4，故能促进粗大的颗粒沿炉膛边壁的下落。其余颗粒进一步上升到束腰结构部5，由于束腰结构部5的截面形状作用，中等粒径的颗粒在此积聚并发生碰撞后沿内壁落下。细小的颗粒则穿过束腰结构部5进一步上升。在该束腰结构部5的上方设置有二次风口6，从该二次风口6吹入的气流带动颗粒上升，同时带来充足的氧气，增强了炉膛中上部的氧气浓度，并加强了炉内的湍流混合，从而促进颗粒燃尽。

通过设置与上述流化床焚烧炉匹配的气固分离器7以及返料机构8，便可以构成循环流化床焚烧炉。其中，气固分离器7与该流化床焚烧炉的炉膛出口相连，例如可以采用高温或水冷/汽冷结构旋风分离器。返料机构8将气固分离器7的底部连通到炉膛。

在炉膛内充分燃烧后的颗粒从炉膛顶部的出口进入气固分离器7。在该气固分离器7中，气流中携带的颗粒绝大部分被分离和收集到底部，并经返料机构8返回到炉膛炉中再次进行焚烧。而分离出绝大部分颗粒后的高温烟气则被排入到连接在气固分离器7顶部的烟气管道9中。

在烟气管道9中设置有尾部换热面10，该尾部换热面10由余热锅炉或者高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等组成。高温烟气从该尾部换热面10经过而得到冷却。冷却后的烟气流经设置在尾部换热面10下游的烟气净化部分11，在该烟气净化部分11接受脱硫、脱硝等净化处理。净化后的烟气进一步通过下游的烟气除尘部分12，经过除尘后被排入大气。

另一方面，在炉膛内经过充分燃烧后残余的不可燃物通过排渣口2排出。

上面对循环流化床焚烧系统的情况进行了说明，但也可以从上述系统中省去气固分离器7和返料机构8而构成流化床焚烧系统。即，在流化床焚烧炉的顶部出口直接连接烟气管道9，并在该烟气管道9中设置尾部受热面10、烟气净化部分11、烟气除尘部分12。

Claims (10)

1.一种流化床焚烧炉，在炉膛的底部设置有布风板(3)，在该布风板(3)的下侧设置有一次风入口(1)和排渣口(2)，炉膛的中部为束腰结构部(5)，在炉膛的顶部设有出口，其特征在于，

与所述底部相连的炉膛下部为渐扩结构部(4)。

2.如权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，所述渐扩结构部(4)的渐扩角度在70至80度的范围内。

3.如权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，所述布风板(3)由风帽均匀布置的布风板构成。

4.如权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，所述束腰结构部(5)为圆弧形。

5.如权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，所述束腰结构部(5)与相邻的炉膛壁面之间采用平滑过渡。

6.如权利要求1所述的流化床焚烧炉，其特征在于，在所述束腰结构部(5)的上方设置有二次风口(6)。

7.如权利要求6所述的流化床焚烧炉，其特征在于，设置有多个所述二次风口(6)，多个二次风口(6)对称地设置在炉膛的前后墙上，并朝炉膛内部以相同角度向下倾斜地开口。

8.一种循环流化床焚烧炉，包括：权利要求1至7中任一项所述的流化床焚烧炉、与该流化床焚烧炉的炉膛出口相连的气固分离器(7)、以及连结该气固分离器(7)的底部与炉膛的返料机构(8)。

9.一种流化床焚烧系统，包括：权利要求1至7中任一项所述的流化床焚烧炉、以及与流化床焚烧炉的炉膛出口相连的烟气管道(9)，在该烟气管道(9)中从上游起依次设置有尾部换热面(10)、烟气净化部分(11)、和烟气除尘部分(12)。

10.一种循环流化床焚烧系统，包括：权利要求8所述的循环流化床焚烧炉、以及与所述气固分离器(7)的顶部相连的烟气管道(9)、在烟气管道(9)中从上游起依次设置有尾部换热面(10)、烟气净化部分(11)、和烟气除尘部分(12)。

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