CN110425544A - 一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉 - Google Patents

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CN110425544A CN201910632272.6A CN201910632272A CN110425544A CN 110425544 A CN110425544 A CN 110425544A CN 201910632272 A CN201910632272 A CN 201910632272A CN 110425544 A CN110425544 A CN 110425544A
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张焕亨
罗翠红
吴荫津
潘扬
张钦华
熊爱生
刘�文
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Abstract

本发明涉及一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉，它公开了一种炉膛宽度为4.5～8米，由位于炉膛底部的炉排(1)，前端的进料口(2)，尾端的排渣口(3)，炉排两侧的耐火炉墙(8)，在炉膛上部的炉膛壁前拱(4)及两台点火燃烧器(6)，左、右侧壁(9)及辅助燃烧器(7)，炉膛前中部的第一烟道入口(10)，第一烟道下部的二次风管(11)，和设置在第一烟道(10)、前拱(4)、后拱(5)及侧墙(9)的水冷壁组成的新型锅炉。本发明适用于高热值生活垃圾的焚烧处理，具有工况适应性广、锅炉寿命长、故障率低、燃烧效率高、污染物排放量低等优点。

Description

一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉
技术领域：
生活垃圾焚烧余热锅炉。即是利用焚烧生活垃圾时所产生的高温烟气进行发电的锅炉装置。
背景技术：
现有的一种750t/d垃圾焚烧炉，其炉排为四级往复式运动炉排，燃料的设计热值为6800kJ/kg，垃圾在焚烧区燃烧后产生的烟气依次通过余热炉竖直第一通道、第二通道、第三通道、水平第四通道、竖直第五通道，再进入尾气处理系统。由于近年来生活垃圾的热值不断上升，导致锅炉热负荷升高，炉壁结焦和爆管问题频发，垃圾处理量减少，不利于锅炉的平稳运行。
优点：
采用往复式炉排，两级炉排之间的垂直落差较大，垃圾在炉排上运动时更容易翻滚和破碎，使垃圾在预燃段更容易干燥和着火，在燃烧段易燃尽，燃尽后的炉渣不易在炉排和出渣口结块架桥。
缺点：
1、垃圾热值较高时为防止锅炉超温，需降低垃圾的进料速度，以控制燃烧的剧烈程度和炉膛内的总热量。
2、垃圾燃烧区域的上部为炉膛前拱炉墙，燃烧产生的烟气往往贴着前拱进入烟道，由于烟气温度较高，且烟气内含有高浓度的酸性气体与飞灰颗粒，易造成前拱壁面的超温、腐蚀、磨损、结焦，影响炉墙的使用寿命。烟气沿前拱进入烟道，造成烟道前墙附近烟气温度较高，烟道两侧温度分布不均，不利于SNCR反应的进行。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉，以应对目前生活垃圾热值不断提高的情况，并保证全年的垃圾焚烧量达到一定指标。通过改善炉膛内的烟气流动情况，可以达到延长炉膛使用寿命，降低污染物排放的效果。
技术解决方案：
本发明的技术解决方案是：炉排阶级数由原来的四级改为五级，在第一级、第二级炉排之间与第三级、第四级炉排之间有一定的垂直落差。增加炉排(1)、进料口(2)、出渣口(3)和整个炉膛的水平宽度，使焚烧炉在不增加垃圾料层厚度的情况下，垃圾处理能力上升至900t/d，炉膛宽度通常为4.5～8米。将第一烟道(10)入口移动至炉膛前中部，并在烟道(10)四周、前拱(4)、后拱(5)及炉膛两侧耐火墙(8)以上的侧壁(9)处布置水冷壁，以增大锅炉的换热量。第一烟道(10)的前、后墙下部设置有三层二次风管(11)，每层布置8根二次风管，共24根，按照双切圆方式布置，即每4根风管吹出的风形成一个圆形旋风，每层形成两个旋风，切圆直径为2.5～3.5米。炉膛前拱(4)与水平面的夹角α通常为30°～60°，后拱(5)与水平面的夹角β通常为20°～50°
以上炉膛宽度为5.6米。
以上炉膛的切圆直径为3米。
以上炉膛前拱壁面与水平的夹角α为40°。
本发明的炉膛后拱壁面与水平的夹角β为28°。
从炉膛尺寸、烟道位置、配风方案等方面对现有炉膛进行优化，从而设计出一种适合高热值的大容量新型垃圾焚烧炉炉膛。
本发明的特点是：
1、增加了炉排、垃圾进料口、出渣口与炉膛的宽度，使得在垃圾料层厚度不增加的情况下，处理量上升为900t/d。
2、将水冷壁布置范围由原来的烟道壁面延伸到燃烧室的上半部壁面，增大换热面积。
3、烟道入口由原本的炉膛尾部上方移动至垃圾燃烧段上方。
4、增大了点火燃烧器与辅助燃烧器的功率，使炉膛可以适应更多的工况。
5、烟道上的二次风管采用水平双切圆布置，切圆直径为3米。在锅炉第一烟道前后墙各布置8根风管，共24根，分三层布置，每层布置方式使四个风管出风后形成一个环形旋风。
本发明将第一烟道入口设置在垃圾燃烧段的上方，垃圾产生的高温烟气可以直接进入烟道，避免烟气经常冲刷拱部炉墙。烟气进入烟道时的速度场与温度场分布更为均匀，有利于烟气的二次燃烧和二噁英的分解。
以上本发明较长的后拱可以形成一定的拔风效应，使炉排尾部上方的气流以较快流速流向烟道方向，将更多热量截留在炉膛内，减少出渣时的热损失。
本发明二次风管为双切圆布置，此布置方案不但可以增加烟道内流场的扰动程度，使烟气二次燃烧更充分，还能使高温区集中在烟道中央，避免炉壁超温。二次风口分为三层，可根据工况需要调整每层送风量。
本发明炉膛燃烧室的上半部分设有水冷壁，可以减少燃烧室的散热损失，提高锅炉的综合热利用率，同时使锅炉拥有更大的热容积，在不降低垃圾焚烧量的前提下适应更高热值的燃料，垃圾设计热值提升至9000kJ/kg。
本发明对垃圾的热值变化具有良好的适应性，在过量空气系数不变的情况下，通过改变一二次风的配风比例，即可适应热值在5500～10500kJ/kg范围内的生活垃圾，并具有一定的超负荷运行能力。本发明的优点是炉膛使用寿命长，故障率低，炉内燃烧效率高，污染物排放量较低。
附图说明
图1、本发明炉膛结构示意图；
图2、本发明二次风口布置示意图；
图3、现有750t/d炉型模拟结果图；
图4、本发明900t/d炉型不同工况下中间载面速度云图；
图5、本发明不同工况下内流场速度流线图；
图6、本发明不同工况下二次风水平载面温度云图。
具体实施方式：
实施例1
炉膛结构如图1所示，炉膛宽度为5.6米，炉排1位于炉膛底部，其前端设有进料口2，尾端设有排渣口3，炉排两侧为耐火炉墙8。在炉膛上部的炉膛壁前拱4上设置有两台点火燃烧器6，在左、右侧壁9上各装有一台辅助燃烧器7。烟道入口位于炉膛的前中部，水冷壁布置在烟道10四周，并随前拱4、后拱5和侧墙9延伸至炉墙中部，烟道下部设有二次风管11入口，见图2二次风切圆直径为3米。炉膛前拱壁面与水平面的夹角α为40°，后拱璧面与水平面的夹角β为28°。
实施例2
与实施例1相同，只是炉膛宽度为4.5米，二次风切圆直径为2.5米，炉膛前拱(4)壁与水平面的夹角α为30°，炉膛后拱5壁面与水平面的夹角β为20°，炉排(1)分为四级，且前拱(4)、后拱(5)、侧墙(9)处无水冷壁。
实施例3
与实施例1相同，只是炉膛宽度设置8米，二次风切圆直径为3.5米，炉膛前拱4壁与水平面的夹角α为60°，炉膛后拱5壁面与水平面的夹角β为50°，且有三台点火燃烧器(6)。
现有一种750t/d炉型如附图3所示，其燃烧产生的高温区域从炉排延伸至炉膛前拱，并随气流向烟道方向移动。二次燃烧发生在炉膛和烟道交界处，烟道内温度较低，二次风助燃效果有限。出渣口附近温度较高，出渣热损失较大。烟道内烟气的总体流速和扰动程度较低，不利于可燃气体的燃尽和SNCR反应的进行。
通过数值模拟手段对六种不同工况下的炉堂内流程进行了模拟，具体工况见下表。模拟结果(附图4)显示，本发明900t/d炉型在各个工况下表现良好，燃烧情况较为理想。
如附图5所示，新型炉膛中的二次燃烧主要发生在第一烟道内，因此烟道的总体温度较高，更易达到环保要求的850℃指标。垃圾在末级炉排前中部基本燃尽，出渣口附近温度较低，且后拱下方有明显的逆向流动现象，出渣时的热损失较小。烟气的总体流速高于现有炉型，且烟气扰动程度更高，气相可燃物的二次燃烧更为彻底。
附图6显示，本发明在垃圾热值较高的情况下(A、B、E、F工况)，二次风占总风量的35％，双切圆布置能很好的将火焰约束在烟道中部，防止火焰贴壁，保护炉墙不因超温而损坏或结焦。当垃圾热值较低时(C、D工况)，二次风的占比为15％，出口风速降低，火焰范围扩大但温度较低，炉壁附近未出现明显的超温现象，温度场分布较为均匀，有利于二噁英的分解和SNCR反应的进行。

Claims (7)

1.本发明涉及一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉，与现有的750t/d垃圾焚烧炉相比，其特征为炉膛的宽度为4.5～8米，，炉排(1)位于炉膛底部，其前端设有进料口(2)，尾端设有排渣口(3)，炉排两侧为耐火炉墙(8)。在炉膛上部的炉膛壁前拱(4)上设置有两台点火燃烧器(6)，在左、右侧壁(9)上各装有一台辅助燃烧器(7)。烟道入口位于炉膛的前中部，水冷壁布置在第一烟道(10)四周，并随前拱(4)、后拱(5)和侧墙(9)延伸至炉墙中部，第一烟道下部设有二次风管(11)，二次风管(11)采用水平双切圆布置，切圆直径为2.5～3.5米，在锅炉第一烟道前后墙各布置8根二次风管，共24根，分三层布置，每层8个二次风管按出风后形成两个圆形旋风的双切圆方式设置。在炉膛前供4其壁与水平面的夹角α为30°～60°，炉膛后供5其壁面与水平的夹角β为20°～50°。
2.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，其特征为炉膛宽5.6米。
3.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，其特征为前拱与水平面呈40°夹角，后拱与水平面呈28°夹角。
4.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，其特征为炉排阶级数为四级，且每两级之间有一定的垂直落差。
5.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，其特征为二次风切圆直径为3米。
6.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，水冷壁设置于烟道(10)处。
7.根据权利要求1所述“一种新型900t/d高热值生活垃圾焚烧炉”，其特征为点火燃烧器(6)有三台，并按加热均匀原则布置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112212344A (zh) * 2020-06-04 2021-01-12 中国天楹股份有限公司 一种高效处理高热值垃圾的焚烧锅炉一体化系统

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