CN108506942B - 一种燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法和系统，它包括用来燃烧生物质的炉膛、用来储存所述生物质的料仓、设置在所述炉膛的分解焚烧平台、冷却系统以及与料仓相连并将所述生物质输送给所述分解焚烧平台的给料系统，其特征在于，所述分解焚烧平台是由若干空心管道并排布置、进口联箱和出口联箱组成，所述分解焚烧平台与炉墙紧邻布置，沿水平方向向下倾一定角度，在连接处上方布置进料口，生物质由此进入所述空心管道上，依靠炉膛内炽热的辐射热逐步分解、燃烧。本发明可根据利用燃煤锅炉消纳生物质，不仅实现垃圾的资源化，同时还利用燃煤锅炉高温气流充分分解二噁英，实现废弃物无害化。本发明可根据利用燃煤锅炉消纳生物质，不仅实现垃圾的资源化，同时还利用燃煤锅炉高温气流充分分解二噁英，实现废弃物无害化。

Description

一种燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉焚烧生物质的方法和系统，尤其是涉及含生物质的废弃物直接进入煤粉锅炉燃烧分解的方法和系统。

背景技术

我国的城市垃圾(废弃物)包括可燃烧的含生物质的废弃物资源，其中生物质的资源主要包括农林作物废弃物、水生藻类、有机废弃物(厨房垃圾)、动物粪便等。由于人口众多，所以资源储量十分丰富。而目前城市废弃物利用技术一般包括(1)制成成型固体燃料用于发电、(2)制成乙醇燃料、(3)气化成燃气发电、(4)裂解制油等。

其中，上述技术(1)对含生物质的废弃物的品质要求较高，一般要求质地均匀、水分较少、发热量较高，成型的燃料方便运输和再利用，但成本较高且燃料化比例较低，工程化应用经济性极差；技术(2)一般适用于农林作物，原料要求严格，关键技术难突破，成产成本居高不下；技术(3)技术相对成熟，但规模很小，稳定运行、焦油清除和气体净化等技术需要提高；技术(4)要求含生物质的废弃物的水分极少，原料要求严格，技术处于起步阶段。

上述技术虽然在研究试验上进行了大量工作，但受制于原料要求苛刻、规模小、成本高、效率低、技术不成熟等因素，能够大规模稳定运行的工业化设施极少，难以完全实现含生物质的废弃物的资源化、减量化和无害化，导致含生物质的废弃物能开发和利用进展缓慢。

目前，一种常用的方法是采用焚烧来处理上述城市垃圾，这就需要专门的焚烧炉，而且为了去除有毒物质，例如二噁英等有害气体，焚烧的温度需要较高。但是，这要专门建立专门的焚烧炉(焚烧室)，投资成本较高。现有的垃圾焚烧室需要专门建造垃圾焚烧炉，一般采用低温焚烧，例如公开号为CN106969363A的中国专利申请公开了一种焚烧炉，它在炉体内依次设置第一炉排和第二炉排，驱动器连接第一炉排和第二炉排，在第一炉排和第二炉排下端均设置通风室，在通风室内设置通风器；在炉体另一侧设置出渣管道，出渣管道一侧连接第二炉排，在出渣管道另一侧下端设置收集箱；在炉体上端设置排气口，在排气口内设置一级制冷器；在排气口与炉体连接处设置纳米吸附层。在进料仓内将垃圾进行搅拌粉碎、烘干，提高燃烧效果，通过第一炉排和第二炉排能够保证粉碎后的垃圾燃烧充分，并通过收集箱对料渣进行收集，保护环境。通过纳米吸附层对产生的热气进行吸附，并通过一级制冷器进行制冷，并通过排气口排出，保护环境。这种焚烧炉会产生很多有害气体，要排除，需要在烟道设置专门的装置采用物理或化学方法去除有害气体。如果高温燃烧，也需要辅助加注燃料。

另外，为了充分节约能源，也有一种利用垃圾燃烧发电的焚烧锅炉，目前，利用垃圾发电已经很普及，但是，由于缺少高温燃烧，去除有毒物质，例如二噁英等有害气体，效果很差，而且燃烧垃圾时需要另外的助燃剂提供装置提供助燃剂。

例如公告号为CN206037058U的中国发明专利公开了一种废弃垃圾发电节能锅炉，包括蒸汽发生器、燃烧炉，其特征在于，所述的蒸汽发生器设在燃烧炉上方位置，所述的蒸汽发生器与燃烧炉四周外围设有加热水层；所述的燃烧炉上方设有排气筒，所述的排气筒上设有小发电机，所述的燃烧炉下方设有隔网，所述的隔网下方为燃烧灰出口，所述的燃烧炉下端设有入风口，所述的入风口上设有鼓风机，所述的燃烧炉内设有斜板，所述的斜板上设有助燃器，所述的斜板上方设有输送链，所述的输送链设有电机驱动，所述的输送链上方设有燃烧垃圾槽，所述的燃烧垃圾槽上设有搅拌器。该垃圾发电节能锅炉具有节能减排的作用。然而，这种垃圾发电需要建造专门的燃烧锅炉，成本高，而且，要达到高温燃烧，需要使用助燃剂，对垃圾的前段处理要求也较高。

因此，人们一直在寻找既能方便燃烧含生物质的废弃物、又能有效去除有毒物质、减少投资，希望既能在高温条件下焚烧垃圾，有效去除二噁英等有害气体，又能利用现有的设备，将含生物质的废弃物资源或其他废弃物质燃烧的能量有效利用，降低成本，减少投资，但到目前都没有很好解决该技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足，而提供一种基于燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，可利用现有燃煤锅炉的优势最大限度实现含生物质的废弃物分解燃烧，为含生物质的废弃物的消纳提供新的途径，同时提供新的补充能源。

为了实现上述发明目的，本发明提供的一种利用燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，它包括：

在燃煤锅炉的炉膛部位的炉壁设有进料口；

在所述进料口的下方、炉膛的内壁设有用来承载并焚烧含生物质的废弃物的焚烧平台；

对所述焚烧平台进行冷却防止焚烧平台受损；

将要焚烧的含生物质的废弃物运输收集到所述进料口附近；以及

将收集到的含生物质的废弃物送入在所述焚烧平台以便从所述含生物质的废弃物在所述焚烧平台上以便利用所述炉膛内高温辐射分解、燃烧。

进一步，所述焚烧平台由若干并排布置的管道做成。

进一步，所述焚烧平台沿水平方向向下倾一定角度。。

再进一步，所述一定角度为5-30°，这样一方面可以让进入炉膛101的含生物质的废弃物能停留在焚烧平台101上一定时间，以便充分燃烧，同时，燃烧后的灰渣又从焚烧平台6上滑下，落入冷灰区。

本发明提供的一种利用燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，它包括

用来焚烧含生物质的废弃物的燃煤锅炉的炉膛；

在设置在所述炉膛的炉墙设置的进料口；

在所述进料口的下方、所述炉墙设有用来承载并焚烧含生物质的废弃物的焚烧平台；

用来对所述焚烧平台进行冷却的冷却系统；以及

将所述焚烧含生物质的废弃物运输到进料口并从所述进料口推进到所述焚烧平台以便焚烧的给料系统。

进一步，所述焚烧平台是由若干并排布置的空心管道做成。

进一步，所述焚烧平台进一步还包括进口联箱和出口联箱，所述空心管道设置所述进口联箱和出口联箱之间，所述进口联箱与所属冷却系统相连，所述空心管道之间设有一定的间隙以保持燃烧介质流通。

再进一步，所述分解焚烧平台与所述炉墙紧邻布置，并沿水平方向向下倾一定角度，范围5-30°。

进一步，所述冷却系统包括支撑冷却杆，所述支撑冷却杆与所述炉膛的炉墙固定并支撑所述分解焚烧平台。

进一步，所述给料系统包括料仓和给料机，所述给料机将含生物质的废弃物推送到焚烧平台上方，利用所述废弃物之间的挤压力实现其在炉排上的运输，通过控制推送速度来调节含生物质的废弃物在所述分解焚烧平台的炉排上的停留时间。

进一步，所述冷却系统引自燃煤锅炉现有系统，冷却介质包括水、油、空气的任一种。

进一步，所述冷却系统引自燃煤锅炉现有系统。

进一步，所述冷却系统的管道上分别设置压力、温度和流量测量元件，并设置相应的报警值和熔断值，根据压力和流量的变化调节冷却风量和进入炉膛的进料量，通过冷却调门调节冷却流量，通过给料机调节进料量。

本发明通过将分解焚烧平台设置为多个空心管道并联布置，所述空心管道之间留有一定的间隙，利用所述管道支撑起含生物质的废弃物的留存(停留)空间，利用燃煤锅炉高温焚烧的优势，使得含生物质的废弃物能够垃圾充分燃烧。本发明可根据利用燃煤锅炉消纳含生物质的废弃物，不仅实现垃圾的资源化，同时还利用燃煤锅炉高温气流充分分解二噁英，实现废弃物无害化。

附图说明

本附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被记载并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到说明和解释本发明的一部分。

附图中

图1是本发明的较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的分解焚烧平台的结构示意图；

图3是本发明给料系统的结构示意图；

图4是炉墙在进料口处进行水冷壁管“绕桩”布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，如附图1所示，包括燃煤电站锅炉的炉膛1、焚烧平台6、给料系统4和冷却系统7。给料系统4包括料仓44、给料机45以及料位计46。

含生物质的废弃物是包括农林秸秆、家具废料、办公废品、厨余残渣、生活垃圾等在内的固体废弃物，尺寸不超过100×100×100mm，固体废弃物中的残存金属、砖块、电子器件重量占比不超过10％，固体废弃物中的水分含量不超过30％。

在燃煤电站锅炉100的炉膛101的炉壁开有进料口41，进料口标高设置在下层燃烧器与折焰角之间，在进料口41的下方、炉膛的炉墙102设有用来焚烧含生物质的废弃物的焚烧平台6。在燃煤电站锅炉100的外部靠近进料口41附近设有给料系统4，用来将收集到的含生物质的废弃物从进料口41输送到焚烧平台6。

炉膛101为燃煤锅炉的煤粉燃烧区域，包括水冷壁、燃烧器、助燃风、冷灰斗等部件，涉及超高压、亚临界、超临界等各种类型燃煤锅炉；

参见图1，焚烧平台6一侧与炉膛101的炉墙102紧邻布置，在其与炉墙102连接处的上方布置进料口41，与给料系统4相连通，这样含生物质的废弃物由进料口41进入炉排上，通过炉膛内炽热的辐射热逐步分解、燃烧。焚烧平台6的炉排在垂直于炉墙102方向的两侧有稍高围栏，围栏与炉排连为一体且冷却空气可以在两者内部贯通。

燃煤锅炉在炉膛区利用磨成粉状的煤粉颗粒悬浮燃烧形成稳定炽热流场，火焰中心温度大于1200℃，煤粉燃烧后产生比表面积大于200m²/kg的钙、铝、镁等氧化物，这些氧化物质地疏松，吸附能力强，可吸收含生物质的废弃物焚烧产生的有害物质。

再参见图1，焚烧平台6设置在炉膛部位11的内壁，且沿水平方向向下倾一定角度，通常在5-30°，这样一方面可以让进入炉膛101的含生物质的废弃物能停留在焚烧平台101上一定时间，以便充分燃烧，同时，燃烧后的灰渣又从焚烧平台6上滑下，落入冷灰区。

另外，焚烧平台6处于温度在1000℃以上的炉膛101中，必须设有冷却系统7，利用冷却水、冷却油或空气对焚烧平台6进行冷却，优选冷却水，防止焚烧平台6受损。

所述冷却系统7包括支撑冷却杆77、冷却调节阀78、冷却管道79。另外，还可设有压力传感器、热电偶和流量测量装置(图中未示意出)，它们是常用的检查或测量温度或压力等参数的部件或元件。

参见图2，焚烧平台6为含生物质的废弃物在燃煤锅炉中的主要燃烧区域，也是维持含生物质的废弃物足够燃烧时间的支撑平台，它采用由若干空心管道21并排布置并通过进口联箱和出口联箱连接的小型炉排结构。空心管道21相互之间由鳍片22和间隙23之间组成，空心管道21和鳍片22形成无间隙连接的水平结构，生物质的废弃物产生的渗滤液在该水平结构上停留的过程中蒸发分解，间隙23部分使得炉膛内部空气与炉排上废弃物形成对流，促进燃烧同时使得燃尽后的颗粒通过该间隙落入冷灰斗，形成炉渣。

参见图4，炉墙102在进料口处进行水冷壁管602“绕桩”布置，炉墙102与进料口41无缝焊接，利用燃煤锅炉的负压将给料通道形成负压状态，防止异味向周围环境扩散。

图3是给料系统4的示意图，其中，料仓44可用于含生物质的废弃物的储存，可以附带料位计、热电偶等测量仪表测量体积和温度。料仓44的下方设有出料闸板门41，并设置膨胀节42与给料机相连。出料闸板门41可控制料仓44内的含生物质的废弃物进入给料机45。给料机45设置在膨胀节42的下方，由推料杆451、推料前端板452以及给料通道453组成。给料通道453是一管道结构，水平布置，上方与料仓4连通，右侧与分解焚烧平台6相连。推料前端板452设置在给料通道453内的左侧，与推料杆451相连。推料杆451由动力推动，可以水平移动，这样，推料前端板452在给料通道453内水平移动，将从上方的料仓4落下的含生物质的废弃物推动由进料口101推到分解焚烧平台6之上。

含生物质的废弃物由斗提设备运送至料仓44，根据料仓44的料位选择加仓的频率和速度，出料闸板门41与给料机45保持联动，给料机45保持一定的速度往分解焚烧平台推送含生物质的废弃物(垃圾)，这样，就利用垃圾之间的挤压力实现垃圾在分解焚烧平台6的炉排上的运输(移动)，通过控制给料量来调节含生物质的废弃物在分解焚烧平台6的炉排上的停留时间，实现燃烧充分。

另外，焚烧平台6安装有内壁温度测量装置，在加料口附近设置工业电视(监视器)，根据内壁温度调节冷却风流量，根据工业电视观测的料层厚度调节给料速度，结构支撑采用炉内支撑杆和炉外紧固件固定，水平位置与给料口齐平。

同时，采用空心圆管结构的支撑冷却杆77与焚烧平台6、炉膛101，炉墙102形成稳固的三角结构以支撑冷却杆77为空心圆管结构，同时，空心内部可通入冷却系统7的冷却水以维持支撑杆7能在安全设定的温度范围内，另一路冷却水送入分解焚烧平台6的上述进口联箱，从而进入该炉排管束的空心管道21内部，并由出口联箱回到燃煤锅炉现有系统。

而且，上述冷却系统的冷却水优选引自燃煤锅炉的凝结水系统，，冷却水跟随锅炉启停，无论给料系统是否进料。冷却系统7的冷却管道79设有两路，一路与分解焚烧平台6的进口联箱相连，另一路与支撑冷却杆77相连。

冷却系统7上分别设置压力、温度和流量测量元件，并设置相应的报警值和熔断值，根据上述测定的压力和流量的变化调节冷却风量和进入炉膛的进料量，通过冷却风调门调节风量，通过给料机45调节进料量。

在分解焚烧平台6上方的锅炉烟道中分别设置温度元件10、11、12，实时测量各段烟气温度，以调整锅炉蒸发量、煤种和吹灰方式等因素，保证垃圾焚烧烟气足够的停留时间。

由于二噁英的合成反应基本都是在200℃到500℃的环境下完成，本发明将含生物质的废弃物直接至于炉膛燃烧区域，炉膛火焰中心温度大于1200℃，可使含生物质的废弃物在二噁英合成温度范围以上燃烧且燃烧生成物停留2s以上，分解二噁英类前体物及燃烧过程中产生的二噁英。

本发明提供的一种燃煤锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，充分利用现有的电站的燃煤锅炉，燃煤锅炉炉膛火焰中心温度高于一般垃圾焚烧炉400℃以上，使得有机物彻底分解，烟气经燃煤锅炉超净排放系统(SCR+布袋除尘+湿法脱硫)后达到燃煤锅炉和垃圾焚烧炉双重排放标准，含生物质的废弃物燃烧后释放热量进入汽轮发电系统，既环保又节能。

最后所要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，其特征在于，它包括：

在燃煤电站锅炉的炉膛部位的炉壁设有进料口；

在所述进料口的下方、炉膛的内壁设有用来承载并焚烧含生物质的废弃物的焚烧平台；

对所述焚烧平台进行冷却防止焚烧平台受损；

将要焚烧的含生物质的废弃物运输收集到所述进料口附近；以及

将收集到的含生物质的废弃物送入所述焚烧平台以便所述含生物质的废弃物在所述焚烧平台上利用所述炉膛内高温辐射进行分解、燃烧。

2.如权利要求1所述的燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，其特征在于，所述焚烧平台由若干并排布置的管道做成。

3.如权利要求1所述的燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，其特征在于，所述焚烧平台沿水平方向向下倾一定角度。

4.如权利要求3所述的燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的方法，其特征在于，所述一定角度为5-30°，这样一方面可以让进入炉膛的含生物质的废弃物能停留在焚烧平台上一定时间，以便充分燃烧，同时，燃烧后的灰渣又从焚烧平台上滑下，落入冷灰区。

5.一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，它包括

用来焚烧含生物质的废弃物的燃煤电站锅炉的炉膛；

设置在所述炉膛的炉墙的进料口；

在所述进料口的下方、所述炉墙设有用来承载并焚烧含生物质的废弃物的焚烧平台；

用来对所述焚烧平台进行冷却的冷却系统；以及

将所述含生物质的废弃物运输到进料口并从所述进料口推进到所述焚烧平台以便焚烧的给料系统。

6.如权利要求5所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述焚烧平台是由若干并排布置的空心管道做成。

7.如权利要求6所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述焚烧平台进一步还包括进口联箱和出口联箱，所述空心管道设置在所述进口联箱和出口联箱之间，所述进口联箱与所述冷却系统相连，所述空心管道之间设有一定的间隙以保持燃烧介质流通。

8.如权利要求7所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述焚烧平台与所述炉墙紧邻布置，并沿水平方向向下倾一定角度，范围5-30°。

9.如权利要求8所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述冷却系统包括支撑冷却杆，所述支撑冷却杆与所述炉膛的炉墙固定并支撑所述焚烧平台。

10.如权利要求5所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述给料系统包括料仓和给料机，所述给料机将含生物质的废弃物推送到焚烧平台上方，利用所述废弃物之间的挤压力实现其在炉排上的运输，通过控制推送速度来调节含生物质的废弃物在所述焚烧平台的炉排上的停留时间。

11.如权利要求5所述的一种利用燃煤电站锅炉焚烧含生物质的废弃物的系统，其特征在于，所述冷却系统引自燃煤电站锅炉现有系统，冷却介质包括水、油、空气的任一种。