CN107676775A - 一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置及方法 - Google Patents

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朱飞
朱一飞
曹建文
刘琛
吴明州
刘明勇
蒋晓锋
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/442—Waste feed arrangements
    • F23G5/444—Waste feed arrangements for solid waste

Abstract

本发明提供了一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，包括燃煤锅炉和固废燃烧组件；燃煤锅炉炉膛设有一、二次风喷口组、燃尽风喷口组和固废入口；固废燃烧组件包括进料斗，进料斗下接进料管顶部，进料管底部弯折后连接固废入口外侧，并与从固废入口伸入炉膛内的水冷床衔接；进料管远离炉膛壁的一侧开孔并连接播料风管道和推料机构；燃煤锅炉的尾部设有用于抽取再循环烟气作为播料风喷入所述播料风管道的烟气再循环装置。本发明还提供了用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧方法。本发明无需投入昂贵的易燃助燃燃料，降低了运行成本；可让二噁英等有害物质分解，减少了焚烧垃圾造成的环境污染；装置结构简单，操作方便，性能可靠。

Description

一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置及方法
技术领域
本发明涉及一种生活固废的燃烧装置及方法，尤其涉及一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置及方法。
背景技术
生活固废是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律、行政法规定视为生活垃圾的固体废物。生活固废成分复杂，组成受时间和季节的影响。生活固废如果处理处置不当，会对人们的生活环境造成极大的危害。
目前，生活固废一般采用焚烧的方法进行处理。已有的焚烧方法包括机械炉排焚烧、回转窑焚烧、流化床焚烧等。由于生活固废的热值偏低，在单独燃烧时难以产生足够高的温度维持稳定燃烧，因此需要其他易燃燃料助燃，例如燃油、天然气等，这增加了生活固废处理的成本。另外，普通焚烧炉的炉膛温度一般在800～900℃，如果烟气在炉膛中的停留时间过短，就会导致二噁英等有害物质无法完全分解，污染环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何降低生活固废处理的成本，同时减少焚烧生活固废造成的环境污染。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：包括燃煤锅炉和固废燃烧组件；
燃煤锅炉炉膛设有一、二次风喷口组、燃尽风喷口组和固废入口，一、二次风喷口组和固废入口均位于燃尽风喷口组的下方；
固废燃烧组件包括进料斗，进料斗下接进料管顶部，进料管底部弯折后连接所述固废入口外侧，并与从所述固废入口伸入炉膛内的水冷床衔接；进料管远离炉膛壁的一侧开孔并连接播料风管道和推料机构；
燃煤锅炉的尾部设有用于抽取再循环烟气作为播料风喷入所述播料风管道的烟气再循环装置。
优选地，所述烟气再循环装置一端连接燃煤锅炉的尾部烟道，另一端连接所述播料风管道。
优选地，所述一、二次风喷口组各设有多层喷口，沿炉膛高度方向相互间隔布置；所述燃尽风喷口组布置于炉膛中上部，包含多层燃尽风喷口。
优选地，所述燃煤锅炉炉膛内，一、二次风喷口组所在的区域称为主燃区，燃尽风喷口组所在的区域称为燃尽区，主燃区和燃尽区之间的区域称为还原区。
更优选地，所述固废入口位于燃煤锅炉炉膛的还原区下方、主燃区上方。
更优选地，所述固废入口位于燃煤锅炉炉膛的主燃区下方。
优选地，所述水冷床由冷却管和用于固定冷却管的外框组成，冷却管与冷却系统连接；冷却管的相邻管道之间设有方便燃烧后的生活固废残渣从水冷床上落下的间隙。
优选地，所述水冷床与水平线之间设有大小可调节的夹角；所述水冷床还设有用于避免固废残渣在水冷床上堆积的振动机构。
本发明还提供了一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧方法，其特征在于：采用上述的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，步骤为：
步骤1：生活固废从进料斗进入，下落到进料管底部，推料机构将生活固废向水冷床方向推动，同时播料风管道吹入再循环烟气，以预热生活固废并防止由于炉膛内温度过高导致引燃进料管中的生活固废；
步骤2：大型燃煤锅炉煤粉在炉膛内悬浮燃烧，水冷床布置的区域温度为1000℃以上；生活固废被推上水冷床后，煤粉燃烧产生的火焰通过对流和辐射的方式为生活固废的着火提供充足的热源；生活固废着火后开始燃烧，燃烧后体积减小的固废残渣从水冷床上的间隙落下；大块的未燃尽固废在后方固废推挤或重力作用下从水冷床末端落下；固废燃烧产生的二噁英在850℃以上的燃烧环境下能够分解，而大型燃煤锅炉1000℃以上的燃烧环境保证了二噁英的完全分解。
优选地，控制生活固废热值占总燃料热值的15％以下。
相比现有技术，本发明提供的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置及方法具有如下有益效果：
1、无需投入昂贵的易燃助燃燃料，降低了运行成本；
2、大型煤粉锅炉炉膛内温度很高，可以让二噁英等有害物质在较短的停留时间内分解，减少了焚烧垃圾造成的环境污染；
3、装置结构简单，操作方便，性能可靠。
附图说明
图1为实施例1提供的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置布置在还原区域示意图；
图2为水冷床结构示意图；
图3为实施例2提供的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置布置在主燃区域示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
图1为本实施例提供的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置示意图，所述的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置由燃煤锅炉1、固废燃烧组件2等组成。
燃煤锅炉1的炉膛设有一、二次风喷口组11和燃尽风喷口组12。其中，一、二次风喷口组11布置于燃煤锅炉1的炉膛下部。一、二次风喷口组11各有多层喷口，沿炉膛高度方向相互间隔布置，布置数量、高度、顺序依据锅炉设计需求制定。炉膛内的一、二次风喷口组11所在的区域称为主燃区。燃尽风喷口组12布置于炉膛中上部，包含多层燃尽风喷口。燃尽风喷口布置数量、高度依据锅炉设计需求制定。炉膛内燃尽风喷口组12所在的区域称为燃尽区。主燃区和燃尽区之间的区域称为还原区。
固废燃烧组件2由进料斗21、进料管22、播料风管道23、推料机构24、水冷床25等组成。进料斗21连接进料管22顶部，进料管22底部弯折后连接燃煤锅炉1的炉膛壁，并与位于燃煤锅炉1的炉膛内的水冷床25衔接。生活固废可从进料斗21进入进料管22，再落至水冷床25。进料管22远离炉膛壁的一侧开孔，并连接播料风管道23和推料机构24。推料机构24往复式运动，不断将生活固废向水冷床25方向推动。
固废燃烧组件2的安装区域位于炉膛的还原区下方、主燃区上方。安装时，还原区下方的炉膛壁面开固废入口。固废入口外侧接固废燃烧组件2的进料管22底端。固废燃烧组件2的水冷床25从固废入口伸入炉膛。
水冷床25由外框251和冷却管252组成，如图2所示。冷却管252之间有间隙，方便燃烧后较小的生活固废残渣从水冷床上落下。水冷床与水平线的夹角可调节，具体选择根据应用时的生活固废特性和炉膛燃烧状况决定。为了防止水冷床在炉膛内高温环境下损坏，冷却管25与冷却系统连接，通过管内流动的冷却水降低水冷床温度。为了避免固废残渣在水冷床上堆积，水冷床设置振动机构，在需要时开启，以加速固废下落。
燃煤锅炉1的尾部设置有烟气再循环装置13，用于抽取低温低氧烟气作为播料风喷入播料风管道23。烟气再循环装置13从锅炉空气预热器后烟道抽取部分烟气输送到播料风管道23中，帮助生活固废顺利进入炉膛，预热生活固废并且防止生活固废在进料管22中着火。在炉膛燃烧状况不理想时，可以关闭烟气再循环装置13。
在锅炉运行时，生活固废被倒入进料斗21，下落到进料管22底部。在此处，推料机构24将生活固废向水冷床25方向推动。同时播料风管道23吹入低氧浓度再循环烟气，帮助生活固废进入炉膛，同时预热生活固废并防止由于炉膛内温度过高导致引燃进料管22中的生活固废。
大型煤粉锅炉煤粉在炉膛内悬浮燃烧。由于煤粉粒度小，易着火燃尽，所以煤粉锅炉炉膛温度高。主燃区是炉膛内温度最高的区域。水冷床布置的还原区或主燃区下方区域紧邻主燃区，温度可达1000℃以上。生活固废被推上水冷床后，煤粉燃烧产生的高温火焰通过对流和辐射的方式为生活固废的着火提供了充足的热源，改善了传统炉排式燃烧炉中固废仅仅依靠炉壁辐射传热并且炉壁温度不够高导致固废燃烧不完全燃烧温度低的情况。生活固废着火后开始燃烧。燃烧后体积减小的固废残渣从冷却管间隙落下。大块的未燃尽固废再后方固废推挤或重力作用(斜向布置水冷床时)下从水冷床末端落下。固废燃烧产生的二噁英一般被认为在850℃以上的燃烧环境下可以分解，而煤粉炉1000℃以上的燃烧环境可以保证二噁英的完全分解。
本发明作为应用于大型煤粉锅炉处理城市生活固废的燃烧方法，在应用时不应影响煤粉锅炉的正常燃烧。城市生活固废相比煤粉更难燃，若其在锅炉总输入燃料热值中占较大比例会影响炉膛内的正常燃烧，因此需控制生活固废热值占总燃料热值的15％以下。
相比于目前已有的焚烧方法例如机械炉排焚烧、回转窑焚烧、流化床焚烧等，本发明无需投入昂贵的易燃助燃燃料，降低了运行成本。另外，大型煤粉锅炉炉膛内温度可达1000摄氏度，可以让二噁英等有害物质在较短的停留时间内分解，减少了焚烧垃圾造成的环境污染。
实施例2
图3为本实施例提供的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置示意图，本实施例与实施例1基本相同，其区别仅在于：固废燃烧组件2的安装区域位于炉膛的主燃区下方。即炉膛壁面开的固废入口位于炉膛的主燃区下方。固废入口外侧接固废燃烧组件2的进料管22底端。固废燃烧组件2的水冷床25从固废入口伸入炉膛。

Claims (10)

1.一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：包括燃煤锅炉(1)和固废燃烧组件(2)；
燃煤锅炉(1)炉膛设有一、二次风喷口组(11)、燃尽风喷口组(12)和固废入口，一、二次风喷口组(11)和固废入口均位于燃尽风喷口组(12)的下方；
固废燃烧组件(2)包括进料斗(21)，进料斗(21)下接进料管(22)顶部，进料管(22)底部弯折后连接所述固废入口外侧，并与从所述固废入口伸入炉膛内的水冷床(25)衔接；进料管(22)远离炉膛壁的一侧开孔并连接播料风管道(23)和推料机构(24)；
燃煤锅炉(1)的尾部设有用于抽取再循环烟气作为播料风喷入所述播料风管道(23)的烟气再循环装置(13)。
2.如权利要求1所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述烟气再循环装置(13)一端连接燃煤锅炉(1)的尾部烟道，另一端连接所述播料风管道(23)。
3.如权利要求1所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述一、二次风喷口组(11)各设有多层喷口，沿炉膛高度方向相互间隔布置；所述燃尽风喷口组(12)布置于炉膛中上部，包含多层燃尽风喷口。
4.如权利要求1所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述燃煤锅炉(1)炉膛内，一、二次风喷口组(11)所在的区域称为主燃区，燃尽风喷口组(12)所在的区域称为燃尽区，主燃区和燃尽区之间的区域称为还原区。
5.如权利要求4所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述固废入口位于燃煤锅炉(1)炉膛的还原区下方、主燃区上方。
6.如权利要求4所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述固废入口位于燃煤锅炉(1)炉膛的主燃区下方。
7.如权利要求1所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述水冷床(25)由冷却管(252)和用于固定冷却管(252)的外框(251)组成，冷却管(252)与冷却系统连接；冷却管(252)的相邻管道之间设有方便燃烧后的生活固废残渣从水冷床上落下的间隙。
8.如权利要求1所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，其特征在于：所述水冷床(25)与水平线之间设有大小可调节的夹角；所述水冷床(25)还设有用于避免固废残渣在水冷床上堆积的振动机构。
9.一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧方法，其特征在于：采用如权利要求1～8任一项所述的用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧装置，步骤为：
步骤1：生活固废从进料斗(21)进入，下落到进料管(22)底部，推料机构(24)将生活固废向水冷床(25)方向推动，同时播料风管道(23)吹入再循环烟气，以预热生活固废并防止由于炉膛内温度过高导致引燃进料管(22)中的生活固废；
步骤2：大型燃煤锅炉煤粉在炉膛内悬浮燃烧，水冷床(25)布置的区域温度为1000℃以上；生活固废被推上水冷床(25)后，煤粉燃烧产生的火焰通过对流和辐射的方式为生活固废的着火提供充足的热源；生活固废着火后开始燃烧，燃烧后体积减小的固废残渣从水冷床(25)上的间隙落下；大块的未燃尽固废在后方固废推挤或重力作用下从水冷床(25)末端落下；固废燃烧产生的二噁英在850℃以上的燃烧环境下能够分解，而大型燃煤锅炉1000℃以上的燃烧环境保证了二噁英的完全分解。
10.如权利要求9所述的一种用于大型燃煤锅炉处理生活固废的燃烧方法，其特征在于：控制生活固废热值占总燃料热值的15％以下。
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