CN104100979B - 一种垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧改造方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧炉排炉的富氧燃烧方法，包括：在燃烧段一次风前增加注氧步骤，即将通过气化和调压得到的氧气注入燃烧段一次风管道，以使其与燃烧段常规空气一次风充分混合后注入炉膛；停止注入常规空气二次风，以及在布袋除尘器后引风机前用管道与二次风机相连，使得循环烟气经所述二次风机引入二次风管道，并通过二次风口注入炉膛。本发明还公开了相应的富氧燃烧装置。本发明可以降低过量空气系数，提高了炉内火焰温度，优化燃烧工况，有效抑制二噁英等污染物的生成，保障焚烧设备的高效、稳定、安全运行，烟风量减少，减少排烟热损失和引风机出力，提高燃烧效率，也有利于降低烟气净化设备的投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧改造方法，尤其涉及到一种带二次风的垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧改造方法，属于垃圾焚烧发电技术领域。
背景技术
在我国，随着社会的发展和人民生活水平的提高，特别是城市化进程的加快以及人口的不断增长，生活垃圾也越来越多，垃圾对环境的污染也日益严重，很多城市面临着被垃圾包围的境地。根据我国对垃圾处理提出的“资源化、减量化、无害化”的原则以及我国的垃圾特性，近年来，垃圾焚烧技术逐渐成为我国垃圾处理的新趋势。
目前，现有技术中一般采用带二次风的垃圾焚烧炉排炉进行垃圾焚烧处理。带二次风的垃圾焚烧炉排炉的燃烧设备主要由垃圾给料装置、垃圾焚烧装置、余热锅炉、一二次风装置、热风道、除渣装置等组成。垃圾经给料装置从炉前进入炉膛，垃圾在炉膛内燃烧产生大量烟气和飞灰，烟气经余热锅炉,由尾部烟道排出。燃料中大块不可燃物,由除渣装置排出。从尾部烟道排出的烟气经过烟气净化系统处理后,经烟囱排入大气。垃圾仓上方设有抽气系统，其抽出的空气作为焚烧炉的一次风，一次风被蒸汽-空气预热器布置加热后经炉排穿过垃圾进入炉膛，干燥垃圾，提供垃圾焚烧所需要的部分氧量。二次风是由二次风机从焚烧炉厂房内部大气中吸风，不经过预热直接从燃烧室上方前后墙送进炉膛，对燃烧烟气进行扰动，并补充氧量。
目前，这种垃圾焚烧方式面临着以下几个问题：
1、垃圾焚烧不稳定，针对热值较低、水分较高的垃圾，机组启动过程中或者机组需要在较低负荷下运转等情况下，往往焚烧效果较差，需要投入煤、油等助燃燃料。
2、垃圾焚烧产生的污染物成分复杂，治理难度较大。垃圾焚烧会产生SOX、NOX、HCl、重金属以及二噁英等污染物，对污染物处理技术水平、净化效率要求较高，运行成本也较高，这对垃圾焚烧处理的经济性有较大影响。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧方法和装置，通过在燃烧段一次风中通入适量的氧气并将烟气通过二次风机注入焚烧炉实现烟气再循环，实现富氧燃烧，从而使得可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，有效抑制二噁英等污染物在炉内生成。
按照本发明的一个方面，提供一种垃圾焚烧炉排炉的富氧燃烧方法，用于对带二次风的垃圾焚烧炉排炉进行富氧燃烧，从而实现垃圾焚烧炉内可燃物的充分燃烧，其特征在于，该方法具体包括：
在燃烧段一次风前增加注氧步骤，即将通过气化和调压得到的氧气注入燃烧段一次风管道，以使其与燃烧段常规空气一次风充分混合后注入炉膛；
停止注入常规空气二次风，以及
在布袋除尘器后引风机前用管道与二次风机相连，使得循环烟气经所述二次风机引入二次风管道，并通过二次风口注入炉膛；
通过以上过程可使得可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，抑制污染物在炉内生成。
作为本发明的改进，所述燃烧段富氧一次风含氧浓度控制在28％～32％
作为本发明的改进，所述一次风总量平均含氧浓度在24％～26％之间。
作为本发明的改进，过量空气系数降低到1.4～1.5之间，
作为本发明的改进，所述再循环烟气量控制在总烟气量的15％～30％。
作为本发明的改进，在烟气进入布袋除尘器之前和急冷塔之后可通过管道分别注入石灰石和活性炭，以进一步脱除烟气中的污染物和粉尘颗粒。
按照本发明的另一方面，提供一种可实现富氧燃烧的垃圾焚烧炉排炉，其特征在于，该垃圾焚烧炉排炉通过在带二次风的垃圾焚烧炉排炉上增加注氧系统并设置循环烟气管以将烟气引入二次风管道从而从二次风口供入炉膛实现，可使得炉膛内可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，其中，
所述注氧系统的氧气输出管道出口与燃烧段的一次风管入口连通，从而使得氧气输出管道中的氧气与其中的空气一次风混合以作为燃烧段富氧一次风输入炉膛；
所述循环烟气管道一端设置在布袋除尘器后，另一端与二次风管连通，经二次燃烧室进行二次燃烧后的烟气经过所述布袋除尘器后的部分烟气通过该循环烟气管道并利用其中的二次风机输入炉膛中，
作为本发明的改进，所述二次燃烧室后还设置有急冷塔，所述二次燃烧后的烟气先经过该急冷塔处理后进入所述布袋除尘器。
作为本发明的改进，在烟气进入布袋除尘器之前和急冷塔之后可通过管道分别注入石灰石和活性炭，以进一步脱除烟气中的污染物和粉尘颗粒。
作为本发明的改进，所述富氧一次风含氧浓度高于25％。
作为本发明的改进，所述再循环烟气量控制在从布袋除尘器中出来的总烟气量的10％以上，并通过对再循环烟气风量的调节来控制炉膛温度。
作为本发明的改进，还包括干燥段的一次风管和燃尽段的一次风管，以分别在干燥阶段和燃尽阶段分别通入空气。
本发明中，在垃圾焚烧炉燃烧段一次风中通入适量的氧气，并调节一次风风量，以形成局部富氧燃烧状态，在此基础上，在保证垃圾充分燃烧的同时，将烟气通过二次风机注入焚烧炉实现烟气再循环，以调节垃圾焚烧炉内温度，提高湍流强度，从而使炉内烟气温度保持在850℃以上，停留时间大于2秒，可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，有效抑制二噁英等污染物在炉内生成。
本发明针对现有的带二次风的垃圾焚烧炉排炉进行富氧燃烧改造，在燃烧段一次风前增加注氧系统，通过气化、调压得到的氧气注入燃烧段一次风管道并与燃烧段常规空气一次风充分混合后注入炉膛。停止注入常规空气二次风，并在布袋除尘器后引风机前用管道与二次风机相连，循环烟气经二次风机引入二次风管道，并通过二次风口注入炉膛。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的方法和装置增加注氧系统和烟气再循环，降低了过量空气系数，提高了炉内火焰温度，优化燃烧工况，有助于垃圾的着火和充分燃烧，有效抑制二噁英等污染物的生成，保障焚烧设备的高效、稳定、安全运行。
本发明的燃烧方式产生的烟气量较少，减少了排烟损失，提高了燃烧效率，也有利于降低烟气净化设备的投资和运行成本。除此之外，能够有效解决高海拔地区气压低、空气稀薄、氧含量较低造成的燃烧效率低、燃烧温度低、有害污染物排放不达标等问题。
附图说明
图1是本发明实施例的一种垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧改造方法的结构示意图。
图中：垃圾池1，给料斗2，炉排3，炉膛4,冷渣器5，二次燃烧室6，尾部受热面7，急冷塔8，布袋除尘器9，石灰石10，活性炭11，引风机12，烟囱13，二次风机14，再循环烟气15,常规空气二次风16，液氧罐17，气化器18，调压阀组19，氧气20，干燥段常规空气一次风21，燃烧段常规空气一次风22,燃尽段常规空气一次风23，燃烧段富氧一次风24。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下面结合说明书与图1，对垃圾焚烧炉排炉富氧燃烧改造方法进行进一步说明。
本发明改造的部分是燃烧段一次风22和二次风16，其中，在燃烧段一次风前增加注氧系统，对燃烧段一次风采用局部富氧燃烧，而干燥段一次风21和燃尽段一次风23仍然采用常规空气燃烧；常规空气二次风16停止供入，同时利用二次风机将循环烟气15通过循环烟气管道引入二次风管道并从二次风口供入炉膛，以避免在富氧燃烧状态下，由于氧气浓度的增加，过量空气系数减少，烟气量降低，造成炉排3局部高温结渣以及炉膛4内烟气湍流强度低，停留时间短等问题，从而使炉内烟气温度保持在850℃以上，停留时间大于2秒，可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，有效抑制二噁英等污染物在炉内生成。
垃圾焚烧炉排炉进行富氧燃烧改造后整体流程如下：垃圾池1中的垃圾通过给料斗2加入炉膛作为燃料。干燥段常规空气一次风21进入炉膛4中，提供干燥风和小部分燃烧风；氧气20与燃烧段常规空气一次风21充分混合后得到的燃烧段富氧一次风24(浓度28％～32％)进入炉膛4，提供大部分燃烧风；燃尽段常规空气一次风23进入炉膛4，提供燃尽风；再循环烟气15经二次风16风口进入炉膛4，提供扰动调节风；垃圾、干燥段常规空气一次风、燃烧段富氧一次风24、燃尽段常规空气一次风23一起在炉膛4中燃烧，燃烧产生的大颗粒灰渣通过冷渣器5排出。燃烧产生的烟气以及再循环烟气在离开炉膛4后进入二次燃烧室6进行二次燃烧，二次燃烧后的烟气经过尾部受热面7、急冷塔8、布袋除尘器9，小部分作为再循环烟气15经二次风口返回炉膛4，大部分烟气通过引风机12经烟囱13排入大气。石灰石10和活性炭11在烟气进入布袋除尘器9之前，急冷塔8之后通过管道注入来进一步脱除烟气中的污染物和粉尘颗粒。
垃圾焚烧炉排炉在富氧燃烧改造之后的运行中，垃圾成分不变，为了避免在改造之后的锅炉出现较大偏差，燃烧段富氧一次风24含氧浓度控制在28％～32％，一次风总量平均含氧浓度在24％～26％之间，过量空气系数降低到1.4～1.5之间，再循环烟气量控制在总烟气量的15％～30％，干燥段常规空气一次风21、燃尽段常规空气一次风23的压力，燃烧段富氧一次风24的压力均采用原来的负荷曲线，干燥段常规一次风21、燃尽段常规空气一次风23的流量均在原来的负荷曲线基础上，根据实际运行工况加以调整，燃烧段富氧一次风24的流量负荷曲线要根据炉膛4中含氧浓度采取燃烧段富氧一次风流量负荷修正曲线，再循环烟气15流量的负荷曲线，需要依据炉膛4中温度分布，采取再循环烟气流量负荷修正曲线。锅炉改造之后的正常运行中，依据上述参数的负荷曲线进行燃烧的调整并配合机组的升级负荷。若在负荷变化过程中，发生炉膛温度异常的情况，则需要通过二次风管道阀门的开大或者关小来控制炉膛温度在合理的范围之内；发生炉膛含氧量异常的情况，则需要通过输送氧气20管道阀门的开大或者关小来控制炉膛氧气浓度在合理的范围之内。通过上述的负荷调整来确保改造之后的垃圾焚烧炉排炉安全稳定的运行。
注氧系统中的液氧罐17中的液氧经气化器18气化，调压阀组19调压，变成氧气20与燃烧段常规空气一次风22混合后成为燃烧段富氧一次风24与炉膛4相连，通过对氧气20流量的动态调节来保证燃烧段富氧一次风24含氧浓度高于25％，一次风总量平均含氧浓度高于23％；二次风机14引出的循环烟气15通过二次风16的管道与炉膛4相连，通过对再循环烟气15风量的调节来保证炉膛温度时刻保持在850℃以上，但再循环烟气量控制在总烟气量的10％以上。
通过对干燥段常规一次风21、燃烧段富氧一次风24、燃尽段常规空气一次风23及再循环烟气15的风量和速度的动态调节，来保证烟气和氧气的充分扰动和混合，保证烟气在炉内停留时间充分。
本发明中，燃烧段富氧一次风24的含氧浓度优选高于25％，更优选控制在28％～32％范围内，干燥段、燃烧段和燃尽段的一次风总量平均含氧浓度优选在24％～26％之间，再循环烟气量优选控制在从布袋除尘器9出来的总烟气量的10％以上，更优选是15％～30％。
以上的实施例，仅仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，任何人对发明的技术方案作出的各种变形或改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种垃圾焚烧炉排炉的富氧燃烧方法，用于对带二次风的垃圾焚烧炉排炉进行富氧燃烧，从而实现垃圾焚烧炉内可燃物的充分燃烧，其特征在于，该方法具体包括：
在燃烧段一次风前增加注氧步骤，即将通过气化和调压得到的氧气注入燃烧段一次风管道，以使其与燃烧段常规空气一次风充分混合后作为燃烧段富氧一次风(24)注入炉膛，所述燃烧段富氧一次风(24)含氧浓度高于25％，一次风总量平均含氧浓度在24％～26％之间，过量空气系数降低到1.4～1.5之间；
停止注入空气二次风，以及
在布袋除尘器后引风机前用管道与二次风机相连，使得循环烟气经所述二次风机引入二次风管道，并通过二次风口注入炉膛，使得炉膛温度保持在850℃以上；
通过以上过程可使得可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，抑制污染物在炉内生成。
2.根据权利要求1所述的富氧燃烧方法，其中，再循环烟气量控制在总烟气量的10％以上。
3.根据权利要求1或2任一项所述的富氧燃烧方法，其中，在烟气进入急冷塔(8)之后并在进入布袋除尘器(9)之前通过管道分别注入石灰石(10)和活性炭(11)，以进一步脱除烟气中的污染物和粉尘颗粒。
4.一种可实现富氧燃烧的垃圾焚烧炉排炉，其特征在于，该垃圾焚烧炉排炉通过在带二次风的垃圾焚烧炉排炉上增加注氧系统并设置循环烟气管道以将烟气引入二次风管道从而从二次风口供入炉膛实现，可使得炉膛内可燃物与氧气混合充分，进而确保可燃物燃烧完全，其中，
所述注氧系统的氧气输出管道出口与燃烧段的一次风管入口连通，从而使得氧气输出管道中的氧气与其中的空气一次风(22)混合以作为燃烧段富氧一次风(24)输入炉膛(4)，所述富氧一次风(24)含氧浓度高于25％，一次风总量平均含氧浓度在24％～26％之间，过量空气系数降低到1.4～1.5之间；
所述循环烟气管道一端设置在布袋除尘器(9)后，另一端与二次风管连通，经二次燃烧室进行二次燃烧后的烟气经过所述布袋除尘器(9)后的部分烟气通过该循环烟气管道并利用其中的二次风机输入炉膛中(4)，使得炉膛温度保持在850℃以上。
5.根据权利要求4所述的一种可实现富氧燃烧的垃圾焚烧炉排炉，其中，所述二次燃烧室后还设置有急冷塔(8)，二次燃烧后的烟气先经过该急冷塔处理后进入所述布袋除尘器(9)。
6.根据权利要求5所述的一种可实现富氧燃烧的垃圾焚烧炉排炉，其中，在烟气进入布袋除尘器(9)之前和急冷塔(8)之后通过管道分别注入石灰石(10)和活性炭(11)，以进一步脱除烟气中的污染物和粉尘颗粒。
7.根据权利要求4或5所述的一种可实现富氧燃烧的垃圾焚烧炉排炉，其中，再循环烟气量控制在总烟气量的10％以上，并通过对再循环烟气(15)风量的调节来控制炉膛温度。
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