CN102506432A

CN102506432A - 一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置

Info

Publication number: CN102506432A
Application number: CN2011104478907A
Authority: CN
Inventors: 马晓茜; 赖志燚; 唐玉婷
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，在前拱沿长度方向依次布置第1排喷嘴、第2排喷嘴、第3排喷嘴、第4排喷嘴；第1至第3排喷嘴构成第1组喷嘴，共同与一个二次风风管连通；第4排喷嘴单独构成第2组喷嘴，单独与一个二次风风管连通。第1组二次风喷嘴为选择性开闭喷嘴，第2组二次风喷嘴为常开喷嘴。第1组喷嘴二次风高速喷入炉内，一方面利用高速且刚度较大的二次风对炉排处的上升气流产生类似风帘的作用，压制炉排上升气流的速度，另一方面，利用高速二次风喷射的射流作用以及炉排生成气流的扰动，当二次风风速足够大时，可以在炉内区域形成旋流区域，有利于加强炉膛内气流混合及停留时间，提高燃烧率。

Description

一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧炉的二次风布置装置，特别是涉及一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断推进，城市人口急速膨胀，由此带来日益严重的城市生活垃圾处理问题。垃圾处理目前的方式主要有：堆肥、卫生填埋、焚烧处理三种。其中焚烧发电处理方式以其具有减量化程度高，无害化效果好，资源化效果显著，占地面积小等优点，成为目前我国城市生活垃圾处理的一大方向。目前我国垃圾焚烧发电厂主要集中在沿海发达地区。

目前我国垃圾焚烧炉主要有流化床焚烧锅炉、机械炉排焚烧炉两种类型。机械炉排焚烧炉技术完善可靠，容量大，对垃圾的适应性较强，运行维护方便，可燃烧低热值高水分的垃圾，是比较适合在我国发展的焚烧技术。在机械炉排焚烧炉中，按炉排可以分为滚筒炉排、水平炉排、倾斜炉排。本发明针对带前拱的顺推往复阶梯炉排的炉型使用。

随着经济的发展，大量能源消耗加剧了环境问题。垃圾焚烧容易产生二次污染，燃烧控制不当会产生NO_x、SO_x、二噁英等有害气体。在垃圾焚烧发电厂实际运行中，明确规定烟气必须在氧气浓度＞6％，温度＞850℃区域停留时间＞2s。二次风布置关乎炉内的气流组织，对保证炉内的稳定燃烧及垃圾燃尽有着至关重要的作用。

城市生活垃圾具有成分复杂多变，含水率高且随季节变化较大，燃料热值不稳定等特点，燃料特性较传统的燃料有很大的不同。垃圾在机械式炉排炉中经历干燥、挥发分析出燃烧、固定碳燃烧、燃尽四个阶段。二次风喷嘴的设计，应能使二次风及时送至炉排上方的可燃物燃烧区域，保证炉内的稳定燃烧和垃圾的燃尽，同时通过二次风的喷入扰动，以现实优化炉内气流组织目的。垃圾焚烧炉，若二次风喷嘴设计为全开/全闭控制且喷嘴角度恒定时，当垃圾组分和热值变化时，二次风量应相应改变。一般而言，水分含量提高而热值下降，着火点后移，在保证一定的过量空气系数、一二次风比例的条件下，总风量和二次风量均下降，会导致二次风风速降低，二次风喷入后刚度不足，而此时着火点后移，二次风助燃效果较差；同样，水分含量减少而热值上升，着火点前移，在保证一定过量空气系数、一二次风比例的条件下，总风量和二次风风量加大，二次风速提高，刚度变大，吹送的距离更远，而此时着火点迁移，二次风助燃效果也不理想。随着城市居民生活水平的提高和垃圾分类的推广，未来垃圾的可燃物比例和热值都会进一步得到提高，若二次风风口设计成全开且角度恒定，不能很好地适应因热值变化而导致的着火点迁移。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，解决二次风喷嘴为全开/全闭喷嘴且喷嘴角度固定的逆推式炉排炉，当入炉垃圾水分、热值发生较大改变时，二次风无法及时喷送至炉内可燃物燃烧区域，导致炉内燃烧不稳定，燃尽率低等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，在前拱沿长度方向依次布置第1排喷嘴、第2排喷嘴、第3排喷嘴、第4排喷嘴；所述第1排喷嘴、第2排喷嘴、第3排喷嘴构成第1组喷嘴，第1组喷嘴共同与一个二次风风管连通；所述第4排喷嘴单独构成第2组喷嘴，第2组喷嘴单独与一个二次风风管连通。

第1排喷嘴、第2排喷嘴、第3排喷嘴、第4排喷嘴分别布置于前拱沿长度方向的45％，58％，72％，85％位置处。

在前拱沿宽度方向上，对于每一排喷嘴，喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。

前3排喷嘴与水平方向夹角α₁为46°，第4排喷嘴与水平方向夹角α₂为58°。

第1排喷嘴、第2排喷嘴、第3排喷嘴、第4排喷嘴分别设置有二次风风门。

第1组喷嘴为选择性开启喷嘴，第2组喷嘴为常开性喷嘴；所述选择性开启喷嘴与常开性喷嘴风量比为：15～16∶1。第1组喷嘴的二次风射流速率为50～90m/s，第2组喷嘴的二次风射流速率为3～15m/s。

选择性开启喷嘴实行选择性开启，根据燃料特性及炉膛内的燃烧状况，通过风门控制，开启该组其中一排喷嘴，关闭其余两排喷嘴；常开性喷嘴采用单个风门控制其风量。通过调节不同燃料特性下的二次风喷入位置，实现二次风的及时助燃，保证炉内的稳定燃烧，同时利用第1组喷嘴二次风高速喷入带来的扰动，增强炉内气流的混合，优化气流组织。

与现有技术相比，本专利有以下优点：

1.能够增强垃圾焚烧炉对入炉垃圾的燃料适应性。当燃料特性有较大变化时，如水分含量、热值的大幅度改变，通过第1组喷嘴的二次风风门的选择性开闭，使二次风喷入位置发生改变，实现二次风的及时助燃，增强炉内的稳定燃烧，拓展焚烧炉的燃料适应性。

2.第1组喷嘴二次风高速喷入炉内，一方面利用高速且刚度较大的二次风对炉排处的上升气流产生类似风帘的作用，压制炉排上升气流的速度，另一方面，利用高速二次风喷射的射流作用以及炉排生成气流的扰动，当二次风风速足够大时，可以在炉内区域形成旋流区域，有利于加强炉膛内气流混合及停留时间，提高燃烧率。

3.本专利成本低廉，技术手段简便易行。

附图说明

图1为垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为炉膛中间截面的速度矢量图。

图中：炉排1，前拱2，烟道3，二次风风管4、4-1，二次风风门5，后墙6，第1排喷嘴7，第2排喷嘴8，第3排喷嘴9，第4排喷嘴10。

具体实施方式

如附图1，附图2所示。本发明垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，在前拱2沿长度方向依次布置第1排喷嘴7、第2排喷嘴8、第3排喷嘴9、第4排喷嘴10；所述第1排喷嘴7、第2排喷嘴8、第3排喷嘴9构成第1组喷嘴，第1组喷嘴共同与一个二次风风管4连通；所述第4排喷嘴10单独构成第2组喷嘴，第2组喷嘴单独与一个二次风风管4-1连通。第1排喷嘴7、第2排喷嘴8、第3排喷嘴9、第4排喷嘴10分别布置于前拱2沿长度方向的45％，58％，72％，85％位置处。在前拱2沿宽度方向上，对于每一排喷嘴，喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。前3排喷嘴7、8、9与水平方向夹角α₁为46°，第4排喷嘴10与水平方向夹角α₂为58°。

第1排喷嘴7、第2排喷嘴8、第3排喷嘴9、第4排喷嘴10分别设置有二次风风门5。

第1组喷嘴为选择性开启喷嘴，第2组为常开性喷嘴；所述选择性开启喷嘴与常开性喷嘴风量比为：15～16∶1。第1组喷嘴的二次风射流速率为50～90m/s，第2组喷嘴的二次风射流速率为3～15m/s。

为更好地理解本专利，下面结合图1图2对做详细说明。

在前拱2沿长度方向的45％，58％，72％，85％处分别布置第1排喷嘴7、第2排喷嘴8、第3排喷嘴9、第4排喷嘴10，以便根据炉内的燃烧状况选取合适的二次风喷入位置。喷嘴位置不宜太靠前，以免高速的二次风直接吹送至垃圾干燥段上。在宽度方向上，每排喷嘴6个，喷嘴之间间距L₁为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离L₂为炉膛总宽度的15％。宽度方向上的等间距分布可以有效保证二次风喷入炉膛内沿宽度方向气流的均匀性，减少宽度方向的流场、温度场差异，有利于炉排处垃圾的干燥、燃烧。前3排喷嘴7、8、9与水平方向夹角α₁为46°，第4排喷嘴10与水平方向夹角α₂为58°。

喷嘴分成2组进行控制，喷嘴7、8、9为第1组喷嘴，共用一个二次风风管4，该组二次风实行选择性开启，根据燃料特性及炉膛内的燃烧状况，通过二次风风门5的开闭，选择性开启该组其中一排喷嘴，关闭其余两排喷嘴，使得二次风喷入后能够较快达到燃烧区域，实现助燃。第4排喷嘴10单独成第2组喷嘴，采用一个二次风风管4-1，用单个风门控制其风量。第1组喷嘴选择性开启喷嘴与第2组常开喷嘴风量比为：15～16∶1，二次风主要通过第1组喷嘴送入炉内，以保证其具有较高的风速和刚度。第1组喷嘴的二次风射流速率控制在50～80m/s范围内，第2组喷嘴的二次风射流速度控制在3～10m/s范围内。第2组喷嘴的设置主要是为了防止第1组喷嘴的二次风风速过大，造成主流烟气偏向烟道后部，导致烟道靠近前墙位置氧量不足，第2组喷嘴的二次风的喷入可以有效提供烟道靠近前拱区域的燃烧需氧量。上述2组喷嘴尺寸相同，其大小可以根据二次风量及所需风速范围来确定。

当燃料特性发生较大变化时，如：含水率、热值有较大差异时，通过调节二次风喷入位置，以实现二次风的及时喷入助燃，保证炉内的稳定燃烧，同时利用第1组喷嘴的二次风高速喷入带来的扰动，增强炉内气流的混合，优化气流组织，同时延长烟气在炉内的停留时间，以保证可燃物的燃尽率及降低有害气体的浓度。

以一台处理量为750t/d带前拱的顺推往复阶梯炉排的炉型进行模拟计算，炉排长宽比约为1.16∶1的长方形，前拱如图1、图2所示，布置4排喷嘴，每排喷嘴6个。二次风风量为总风量的31.2％，第1组喷嘴风量与第2组喷嘴风量比为16∶1，二次风均为冷风。假设垃圾的干燥无灰基相同，分别选取含水率为40％、50％、60％入炉垃圾为燃料。水分含量为50％时开启第2及第4排喷嘴；水分含量为40％时，开启第2及第4，或者第1及第4排喷嘴；水分含量为60％时，开启第2及第4，或者第3及第4排喷嘴。根据垃圾焚烧炉的设计尺寸，对以上5种工况分别进行模拟计算。算例结果如表1所示。图3为工况3中间截面的速度矢量图。结果表明，高速的二次风在炉膛内形成强劲的风帘，对炉排处上升气流产生压制作用，同时在炉膛与烟道结合的区域产生了一个明显的烟气回旋区域，有效增大炉膛及烟道的湍流度，有利于烟气的混合及加大停留时间，提高可燃物的燃尽率。

表1

如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims

1.一种垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于，在前拱(2)沿长度方向依次布置第1排喷嘴(7)、第2排喷嘴(8)、第3排喷嘴(9)、第4排喷嘴(10)；所述第1排喷嘴(7)、第2排喷嘴(8)、第3排喷嘴(9)构成第1组喷嘴，第1组喷嘴共同与一个二次风风管(4)连通；所述第4排喷嘴(10)单独构成第2组喷嘴，第2组喷嘴单独与一个二次风风管(4-1)连通。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于，第1排喷嘴(7)、第2排喷嘴(8)、第3排喷嘴(9)、第4排喷嘴(10)分别布置于前拱(2)沿长度方向的45％，58％，72％，85％位置处。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于，在前拱(2)沿宽度方向上，对于每一排喷嘴，喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。

4.根据权利要求1所述的所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于：前3排喷嘴(7、8、9)与水平方向夹角α₁为46°，第4排喷嘴(10)与水平方向夹角α₂为58°。

5.根据权利要求1所述的所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于：第1排喷嘴(7)、第2排喷嘴(8)、第3排喷嘴(9)、第4排喷嘴(10)分别设置有二次风风门(5)。

6.根据权利要求1所述的所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于：第1组喷嘴为选择性开启喷嘴，第2组喷嘴为常开性喷嘴；所述选择性开启喷嘴与常开性喷嘴风量比为：15～16∶1。

7.根据权利要求6所述的所述的垃圾焚烧炉前拱二次风布置装置，其特征在于：第1组喷嘴的二次风射流速率为50～90m/s，第2组喷嘴的二次风射流速率为3～15m/s。