CN102425797A - 飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置及方法，该装置由卧式旋风燃烧室、立式旋风燃烧室和水槽组成，卧式旋风燃烧室的出口和立式旋风燃烧室的进口相联接，煤粉输送风和煤粉混合后从卧式旋风燃烧室的炉头喷入卧式旋风燃烧室，一次风和飞灰混合后从燃料进口的下游切向进入卧式旋风燃烧室，不会降低卧式旋风燃烧室前端的温度，保证卧式旋风燃烧室的前端区域维持高温状态，有助于煤粉的稳定着火燃烧，二次风切向进入立式旋风燃烧室，二次风的旋转方向和一次风的旋转方向相同,该装置及方法能够保证不同粒径的飞灰充分熔融，提高了飞灰的整体熔融捕集效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞灰熔融处理的装置及方法，属于飞灰安全处理的技术领域。
背景技术
随着国民经济的高速发展，城市化进程不断加快，生活垃圾产生量急剧增加，垃圾焚烧发电能较好地实现垃圾处理减量化、资源化、无害化的治理目标，在发达国家以及我国得到广泛的推广和应用。但生活垃圾焚烧处理产生的飞灰，含有高浓度的二恶英及大量的重金属等有害物质，且具有高浸出率，属于危险废弃物，若未经处理直接排放，将会污染土壤和地下水，势必造成严重的二次污染。
现阶段主要采用水泥固化填埋或高温熔融的方法来处理垃圾焚烧产生的飞灰。水泥固化法处理飞工艺虽简单、投资少，但向飞灰中添加水泥增加了最终处理量，处理后的飞灰重金属稳定性差，大部分重金属和二恶英极易被雨水溶出，而且固化后的飞灰需要大量的填埋场，填埋场的使用寿命是有限的，仍然存在最终安全处理飞灰的问题。高温熔融是目前重要的一种飞灰的处理方法。高温处理包括熔融固化法和烧结技术。熔融是利用燃料的燃烧或电加热的方式，在高温（通常1300℃以上）的条件下，使飞灰熔融，冷却后成为稳定的玻璃态熔渣，并破坏二恶英等有机成分，将大部分重金属固化在玻璃态熔渣中；飞灰熔融减容显著、熔渣中重金属不会随雨水溶出，熔渣还可以作为水泥原料或建筑材料，达到二恶英零排放和废物循环利用的目的；所采用的熔融炉是燃烧辅助燃料来进行飞灰熔融，为了维持炉内高温状态，燃料消耗量较大，发达国家通常采用燃烧重油或焦炭的方法熔融处理飞灰，运行费用昂贵。
飞灰熔融炉通常采用立式旋风炉技术，如专利200410044191.8、200710144924.9、200920090363.3、200520039468.8，在旋风炉的炉头布置旋流燃烧器，可以快速实现辐射区的飞灰熔化，但由于燃烧器辐射区狭窄，只有直接受到辐射的飞灰方可熔化，此种旋风炉飞灰熔融方法容易造成飞灰熔融不彻底，导致二恶英与重金属控制不彻底，影响飞灰熔融处理效果。专利200410044191.8将垃圾焚烧产生的飞灰收集后，送入球磨机中制成粒度小于100um的粉末，与煤制粉系统送来的优质煤粉按15～25 : 75～85的比例混合后，保证煤炭和飞灰混合后的热值大于3600大卡/公斤，通过旋流燃烧器与一次风掺混后送入旋风炉高温熔融处理，增加了飞灰前置制粉处理工序，辅助燃料消耗量大，飞灰熔融处理成本高。另外，采用立式旋风炉熔融垃圾飞灰时，飞灰颗粒因自身重力向下运动和烟气流出旋风炉的方向一致，使得烟气从立式旋风炉携带出来的飞灰量大，导致立式旋风炉飞灰熔融捕渣率只有60%左右。
发明内容
技术问题 ：本发明针对立式旋风炉进行飞灰熔融处理过程出现的辅助燃料消耗量大，对辅助燃料品质要求高、飞灰熔融捕渣率低等问题，本发明提出了一种飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置及方法，该方法具有经济、高效和安全的效果。
技术方案 ：本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置包括卧式旋风燃烧室、立式旋风燃烧室和水槽；其中，
卧式旋风燃烧室包括燃料进口、一次风和飞灰切向进口，燃料进口设置在卧式旋风燃烧室的炉头，一次风和飞灰切向进口设置在燃料进口下游的卧式旋风燃烧室的壁面上；
立式旋风燃烧室包括二次风切向进口、烟气出口和排渣口，二次风切向进口设置在立式旋风燃烧室上半部的壁面上，烟气出口设置在立式旋风燃烧室下半部，立式旋风燃烧室的底部设有排渣口；
卧式旋风燃烧室和立式旋风燃烧室为圆筒状，卧式旋风燃烧室的出口和立式旋风燃烧室的进口相连通，立式旋风燃烧室底部的排渣口直接插入水槽中。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法具体为：
流动组织：煤粉输送风和煤粉混合后从燃料进口喷入卧式旋风燃烧室，一次风和飞灰混合后通过一次风和飞灰切向进口切向进入卧式旋风燃烧室，二次风从二次风切向进口切向进入立式旋风燃烧室，二次风的旋转方向和一次风的旋转方向相同；
燃烧组织：采用煤粉输送风将煤粉喷入卧式旋风燃烧室的前端，一次风从燃料进口下游的旋风筒燃烧室的壁面上切向进入炉膛，作高速旋转，高速旋转的气流将卧式旋风燃烧室内高温烟气卷吸到卧式旋风燃烧室的前端，使得煤粉得以快速加热，稳定着火燃烧，卧式旋风燃烧室内温度为1200℃以上，煤粉充分燃烧所需要的二次风，从立式旋风燃烧室壁面上切向进入立式旋风燃烧室，完成煤粉的燃烧过程，燃烧产生的烟气从立式旋风燃烧室下部的烟气出口排出；
飞灰熔融：采用一次风将飞灰从一次风和飞灰切向进口切向喷入卧式旋风燃烧室，飞灰在卧式旋风燃烧室内高速旋转，在离心力作用下抛向卧式旋风燃烧室的壁面，高温的壁面使得飞灰迅速熔融，熔融的飞灰以液态渣的形式从卧式旋风燃烧室的壁面流入立式旋风燃烧室，没有熔融的飞灰进入立式旋风燃烧室，在二次风的旋流作用下，将飞灰捕集在立式旋风燃烧室的壁面上，完成飞灰的熔融过程，熔融的飞灰从立式旋风燃烧室壁面上向下汇集到排渣口，经排渣口流入水槽，急冷后形成玻璃状的晶体。
卧式旋风燃烧室布置成小于45度倾角的形式，便于液态渣从卧式旋风燃烧室内流出。
具体是：将煤粉输送风和煤粉混合后从卧式旋风燃烧室炉头的燃料进口喷入卧式旋风燃烧室，一次风和飞灰混合后从燃料进口下游的一次风和飞灰切向进口切向进入卧式旋风燃烧室，飞灰在卧式旋风燃烧室内高速旋转，在离心力作用下抛向卧式旋风燃烧室的壁面，高温的壁面使得飞灰迅速熔融，熔融的飞灰以液态渣的形式从卧式旋风燃烧室的壁面流入立式旋风燃烧室，煤粉充分燃烧所需要的二次风，从立式旋风燃烧室壁面上切向进入立式旋风燃烧室，二次风的旋转方向和一次风的旋转方向相同，在卧式旋风燃烧室没有熔融的飞灰被气流携带，进入立式旋风燃烧室，在二次风的旋流作用下，将飞灰捕集在立式旋风燃烧室的壁面上，完成飞灰的熔融过程，熔融的飞灰从立式旋风燃烧室壁面上向下汇集到排渣口，经排渣口流入水槽，急冷后形成玻璃状的晶体，燃烧产生的烟气从立式旋风燃烧室下部的烟气出口排出。
有益效果：生活垃圾焚烧处理产生的飞灰，含有高浓度的二恶英及大量的重金属等有害物质，且具有高浸出率，属于危险废弃物；现有的飞灰熔融炉进行飞灰熔融处理，对辅助燃料品质要求高，燃料消耗量大，运行费用昂贵，而且飞灰熔融捕渣率低下。
本发明为飞灰熔融的一种方法，具体为采用卧式旋风燃烧室和立式旋风燃烧室相结合的复合式旋风炉对飞灰进行熔融处置，卧式旋风燃烧室的出口和立式旋风燃烧室的进口相连通，燃料进口设置在卧式旋风燃烧室的炉头，一次风和飞灰切向进口设置在燃料进口下游的卧式旋风燃烧室的壁面上，二次风切向进口设置在立式旋风燃烧室上部的壁面上，烟气出口设置在立式旋风燃烧室下部，排渣口设置在立式旋风燃烧室的底部，排渣口直接插入水槽。
本发明采用的卧式旋风燃烧技术，滞后引入煤粉着火燃烧所需要的一次风，一次风从燃料进口下游的一次风和飞灰切向进口切向进入卧式旋风燃烧室，作高速旋转，高速旋转的气流将卧式旋风燃烧室内高温烟气卷吸到卧式旋风燃烧室的前端，保证了卧式旋风燃烧室的前端能够维持足够高的温度，使得煤粉得以快速加热，着火燃烧，不仅可以燃用着火困难的低挥发份煤粉，而且可以燃用较粗的煤粉，从而可使制粉设备简化和节省制粉电耗；飞灰滞后于煤粉进入卧式旋风燃烧室，煤粉从燃料进口进入卧式旋风燃烧室，飞灰从燃料进口的下游进入卧式旋风燃烧室，飞灰的加入不会降低卧式旋风燃烧室前端的温度，使得卧式旋风燃烧室前端维持高温状态，有助于煤粉稳定燃烧。
本发明采用的卧式旋风燃烧室，大部分飞灰颗粒在离心力作用下抛向卧式旋风燃烧室的筒壁，贴附在筒壁上的颗粒运动阻力大大增加，旋转和前进的速度大大减慢，增加了粗颗粒飞灰在卧式旋风燃烧室内停留时间，促使粗颗粒飞灰充分熔融，显著提高了粗颗粒飞灰熔融捕集效率。
本发明采用二次风切向进入立式旋风燃烧室，提高立式旋风燃烧室内气流的旋流强度，在离心力的作用下，将细颗粒飞灰捕集在立式旋风燃烧室的壁面上，提高了细颗粒飞灰的熔融捕集效率。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图，其中有卧式旋风燃烧室1，燃料进口11，一次风和飞灰切向进口12，立式旋风燃烧室2，二次风切向进口21，烟气出口22，排渣口23，水槽3，煤粉输送风A、煤粉B、一次风C，飞灰D，二次风E。
具体实施方式
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置包括卧式旋风燃烧室、立式旋风燃烧室和水槽；其中，卧式旋风燃烧室包括燃料进口、一次风和飞灰切向进口，燃料进口设置在卧式旋风燃烧室的炉头，一次风和飞灰切向进口设置在燃料进口下游的卧式旋风燃烧室的壁面上；立式旋风燃烧室包括二次风切向进口、烟气出口和排渣口，二次风切向进口设置在立式旋风燃烧室上部的壁面上，烟气出口设置在立式旋风燃烧室下部，立式旋风燃烧室的底部设有排渣口；卧式旋风燃烧室和立式旋风燃烧室为圆筒状，卧式旋风燃烧室的出口和立式旋风燃烧室的进口相连通，立式旋风燃烧室底部的排渣口直接插入水槽。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法在于：采用卧式旋风燃烧技术，滞后引入煤粉着火燃烧所需要的一次风，一次风从燃料进口下游的一次风和飞灰切向进口切向进入卧式旋风燃烧室，作高速旋转，高速旋转的气流将卧式旋风燃烧室内高温烟气卷吸到卧式旋风燃烧室的前端，保证了卧式旋风燃烧室的前端能够维持足够高的温度，使得煤粉得以快速加热，着火燃烧，不仅可以燃用着火困难的低挥发份煤粉，而且可以燃用较粗的煤粉，从而可使制粉设备简化和节省制粉电耗。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法在于：飞灰滞后于煤粉进入卧式旋风燃烧室，煤粉从燃料进口进入卧式旋风燃烧室，飞灰从燃料进口的下游进入卧式旋风燃烧室，飞灰的加入不会降低卧式旋风燃烧室前端的温度，使得卧式旋风燃烧室前端维持高温状态，有助于煤粉稳定燃烧。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法在于：采用卧式旋风燃烧室，显著增加了粗颗粒飞灰在卧式旋风燃烧室内停留时间，促使粗颗粒飞灰充分熔融，提高了粗颗粒飞灰熔融捕集效率。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法在于：二次风切向进入立式旋风燃烧室，提高立式旋风燃烧室内气流的旋流强度，在离心力的作用下，将细颗粒飞灰捕集在立式旋风燃烧室的壁面上，提高了细颗粒飞灰的熔融捕集效率。
卧式旋风燃烧室布置成小于45度倾角的形式，便于液态渣从卧式旋风燃烧室内流出。
本发明的飞灰熔融的复合式旋风炉装置中，燃料进口11设置在卧式旋风燃烧室1的炉头，一次风和飞灰切向进口12设置在燃料进口11下游的卧式旋风燃烧室1的壁面上，卧式旋风燃烧室1的出口和立式旋风燃烧室2的进口相连通，二次风切向进口21设置在立式旋风燃烧室2上部的壁面上，烟气出口22设置在立式旋风燃烧室2的下部，排渣口23设置在立式旋风燃烧室2的底部，排渣口23直接插入水槽。
将煤粉输送风A和煤粉B混合后从卧式旋风燃烧室1炉头的燃料进口11喷入卧式旋风燃烧室1，一次风C和飞灰D混合后从燃料进口11下游的一次风和飞灰切向进口12切向进入卧式旋风燃烧室1，飞灰D在卧式旋风燃烧室1内高速旋转，在离心力作用下抛向卧式旋风燃烧室1的壁面，高温的壁面使得飞灰D迅速熔融，熔融的飞灰以液态渣的形式从卧式旋风燃烧室1的壁面流入立式旋风燃烧室2，煤粉B充分燃烧所需要的二次风E，从二次风切向进口21切向进入立式旋风燃烧室2，二次风E的旋转方向和一次风C的旋转方向相同，卧式旋风燃烧室1没有熔融的飞灰被气流携带，进入立式旋风燃烧室2，在二次风E的旋流作用下，将飞灰捕集在立式旋风燃烧室1的壁面上，完成飞灰的熔融过程，熔融的飞灰从立式旋风燃烧室2壁面上向下汇集到排渣口23，经排渣口23流入水槽3，急冷后形成玻璃状的晶体，燃烧产生的烟气从立式旋风燃烧室下部的烟气出口22排出。
Claims (3)
1. 一种飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置，其特征在于该装置包括卧式旋风燃烧室（1）、立式旋风燃烧室（2）和水槽（3）；其中，
卧式旋风燃烧室（1）包括燃料进口（11）、一次风和飞灰切向进口（12），燃料进口（11）设置在卧式旋风燃烧室（1）的炉头，一次风和飞灰切向进口（12）设置在燃料进口（11）下游的卧式旋风燃烧室（2）的壁面上；
立式旋风燃烧室（2）包括二次风切向进口（21）、烟气出口（22）和排渣口（23），二次风切向进口（21）设置在立式旋风燃烧室（2）上半部的壁面上，烟气出口（22）设置在立式旋风燃烧室（2）下半部，立式旋风燃烧室（2）的底部设有排渣口（23）；
卧式旋风燃烧室（1）和立式旋风燃烧室（2）为圆筒状，卧式旋风燃烧室（1）的出口和立式旋风燃烧室（2）的进口相连通，立式旋风燃烧室（2）底部的排渣口（23）直接插入水槽（3）中。
2. 一种如权利要求1所述的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法，其特征在于该方法具体为：
流动组织：煤粉输送风（A）和煤粉（B）混合后从燃料进口（11）喷入卧式旋风燃烧室（1），一次风（C）和飞灰（D）混合后通过一次风和飞灰切向进口（12）切向进入卧式旋风燃烧室（1），二次风（E）从二次风切向进口（21）切向进入立式旋风燃烧室（2），二次风（E）的旋转方向和一次风（C）的旋转方向相同；
燃烧组织：采用煤粉输送风（A）将煤粉（B）喷入卧式旋风燃烧室（1）的前端，一次风（C）从燃料进口（11）下游的旋风筒燃烧室（1）的壁面上切向进入炉膛，作高速旋转，高速旋转的气流将卧式旋风燃烧室（1）内高温烟气卷吸到卧式旋风燃烧室（1）的前端，使得煤粉（B）得以快速加热，稳定着火燃烧，卧式旋风燃烧室（1）内温度为1200℃以上，煤粉（B）充分燃烧所需要的二次风（E），从立式旋风燃烧室（2）壁面上切向进入立式旋风燃烧室（2），完成煤粉（B）的燃烧过程，燃烧产生的烟气从立式旋风燃烧室（2）下部的烟气出口（22）排出；
飞灰熔融：采用一次风（C）将飞灰（D）从一次风和飞灰切向进口（12）切向喷入卧式旋风燃烧室（1），飞灰（D）在卧式旋风燃烧室（1）内高速旋转，在离心力作用下抛向卧式旋风燃烧室（1）的壁面，高温的壁面使得飞灰（D）迅速熔融，熔融的飞灰（D）以液态渣的形式从卧式旋风燃烧室（1）的壁面流入立式旋风燃烧室（2），没有熔融的飞灰进入立式旋风燃烧室（2），在二
次风（E）的旋流作用下，将飞灰（D）捕集在立式旋风燃烧室（2）的壁面上，完成飞灰的熔融过程，熔融的飞灰从立式旋风燃烧室（2）壁面上向下汇集到排渣口（23），经排渣口（23）流入水槽（3），急冷后形成玻璃状的晶体。
3. 一种如权利要求2所述的飞灰熔融的复合式旋风炉燃烧装置的燃烧方法，其特征在于卧式旋风燃烧室（1）布置成有小于45度倾角的形式，便于液态渣从卧式旋风燃烧室（1）内流出。
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Application publication date: 20120425 |