CN110793039A - 一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统 - Google Patents

一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，包括从垃圾焚烧锅炉烟气出口依次连接的静电除尘器、电动入口调节风门、回流风机、出口电动关断挡板门、烟气止回阀、手动关断阀、烟气管箱和喷射管嘴，该喷射管嘴设置在锅炉第三烟道后侧墙烟气管箱上。锅炉尾部烟气经静电除尘器后，部分洁净烟气被回流风机抽取，送入锅炉三烟道后侧墙管箱，正压高速喷入三烟道与烟道内高温烟气扰动混合。本发明回流烟气在第三烟道中部喷射进烟道，与高温烟气充分扰动混合，有效改善第三烟道温度场和速度场不均两大问题。经测算过热器寿命可达到10年以上，同时也提高了锅炉热效率。

Description

一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧发电领域，具体涉及一种垃圾焚烧余热锅炉的烟气回流系统。
背景技术
随着生活垃圾焚烧发电行业的发展，为了获得更高的发电效益，余热锅炉的主蒸汽参数不断提高；垃圾锅炉的运行特性又决定了随着垃圾焚烧余热锅炉运行时间增加，原先高温辐射蒸发段热面的积灰结渣不断累积，高温段换热减少，高温烟气区间不断后移，导致过高温度的烟气去和余热锅炉过热器蒸汽换热，引起过热器管道壁面超温，发生高温腐蚀，管道壁厚减薄，发生爆管事故，导致锅炉停炉，全厂停产。目前，垃圾焚烧炉防止高温腐蚀的主要手段是在前置的第一、第二和第三烟道增加水冷壁面积、取消水冷壁浇注料改成堆焊合金，增加吹灰设施、布置局部水冷屏等；通过增加前置蒸发吸热面积来降低进入过热器热面的换热烟气温度，降低过热器管道高温腐蚀风险。但现有的这些手段随着锅炉运行时间增加，前部第三烟道新增辐射热面结焦结渣积灰等情况会重复发生，高温过热器进口烟气温度超温现象又会出现，高温腐蚀难以避免。因此，需要开发一种更经济高效降低过热器入口烟气温度同时又不影响锅炉效率的辅助系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅能降低余热锅炉过热面入口烟气温度，而且能不降低甚至提高锅炉热效率的烟气回流系统。
为实现上述目的，本发明提出的一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，包括从垃圾焚烧锅炉烟气出口依次连接的静电除尘器1、电动入口调节风门2、回流风机3、出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5、手动关断阀6、烟气管箱7和喷射管嘴8，该喷射管嘴8设置在锅炉第三烟道后侧墙烟气管箱7上。
锅炉尾部烟气经静电除尘器1后，通过电动入口调节风门2，部分洁净烟气被回流风机3抽取，回流风机3出口到烟道管箱7之间的烟道上依次布置出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5、手动关断阀6；通过出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5、手动关断阀6，送入锅炉第三烟道后侧墙烟气管箱7，通过在第三烟道壁上设置的喷射管嘴8，采用正压将回流烟气高速喷入第三烟道内与烟道内的高温烟气扰动混合。
在本发明垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统中，采用尾部洁净烟气与第三烟道高温烟气混合，能够有效降低第三烟道出口烟气温度，使烟气的速度场和温度场更加均匀，增大烟气总流量，适当增加烟气流速，增强与对流换热面的换热，同时降低了垃圾焚烧余热锅炉过热器换热面的高温腐蚀。
优选地，在所述的烟气回流系统中，回流风机3采用3000r/min的高转速风机，保障烟气喷入第三烟道内的压力与流速。
优选地，在所述的烟气回流系统中，所述关断阀5采用密封挡板门，止回阀6带自清灰能力，防止高温烟气反窜。
优选地，在所述的烟气回流系统中，止回阀6到第三烟道喷射管嘴8之间烟道材质采用304不锈钢，第三烟道喷射管嘴8材质采用304不锈钢，耐高温烟气温度达700℃，保证系统的安全可靠。
优选地，在所述的烟气回流系统中，第三烟道后墙喷嘴分层布置，从俯视方向看，相邻上、下层喷嘴错列布置，可根据炉型大小布置1-4层，分层间距500mm-2000mm；喷嘴数量根据第三烟道后墙宽度和开孔节距确定，节距范围为650mm-1500mm。第三烟道喷射管嘴8烟气喷入角度为与后墙水冷壁垂直的水平喷射，该角度喷入对流场改善效果最优且形成局部扰流最小。
优选地，在所述的密封风系统中，在密封风机和密封挡板门之家增加了空气电加热器设备，保证密封风的温度≥150℃，防止回流烟气中的水汽低温冷凝，造成设备管道腐蚀。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)回流烟气点选取在余热锅炉出口静电除尘器后，烟气温度190℃，粉尘含量低，且散热损失小；对比目前的烟气净化工艺回流点选在半干法和布袋除尘器之后，烟气温度150℃，提高了3％左右的锅炉热效率；低粉尘浓度还降低了后续设备和管道的磨损。
(2)回流烟气在第三烟道中部喷射进烟道，与高温烟气充分扰动混合，有效改善第三烟道温度场和速度场不均两大问题。未混合前第三烟道进水平烟道高温烟气偏上部，高流速烟气偏下部，造成第四烟道对流换热面下部磨损上部高温腐蚀，经回流烟气喷射后，这两点均得到了有效的改善。对比烟气喷射前后流场分布，可明显看出本发明系统投用后第二、第三烟道流场均布更合理。原第二烟道后墙和第三烟道后墙处流速高，烟气粉尘冲刷明显，后墙水冷壁不采用浇注料和堆焊等防护措施，寿命只有4年左右；采用本发明烟气回流喷射后，第二、第三烟道后墙处烟气流速明显降低，磨损减少，不加任何保护措施也可以提升后墙水冷壁的寿命至6-8年。
(3)回流烟气与原三烟道烟气混合后，烟气温度下降60-90℃，有效降低了过热器进口烟温，避免了高温腐蚀。目前现有国内垃圾焚烧余热炉过热器寿命在4年左右，烟温控制较差，过热器入口烟气超温严重的锅炉(其烟温在660℃以上)，寿命只有2-3年；投用本发明垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统后，过热器入口烟温可得到有效控制(烟温在600℃以下)，过热器寿命可达到10年以上。同时主蒸汽流量略增，提高了锅炉热效率。
(4)在第三烟道采用本发明系统烟气回流系统的降温方式相比较其他在过热器前增加蒸发受热面的改造手段，优势是降温效果明显，可调节，通过调节回流烟气量来调整最终水平烟道的入口温度，对现有设备稳定运行影响小。很多改造项目在增加前置蒸发换热面之后，前期降温效果明显，但是会造成主蒸汽温度降低，不达标；运行时间长了之后又会发生热面沾污，换热下降，超温现象重复发生。
附图说明
图1为一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统的示意图。
图中：1-静电除尘器、2-进口电动调节风门、3-回流风机、4-出口电动关断挡板门、5-烟气止回阀、6-手动关断阀、7-烟气管箱、8-喷射管嘴。
图2为烟道喷射位置及喷射管嘴示意。
图3是第二层喷嘴孔的俯视图。
图4是第一层喷嘴孔的俯视图。
图5为回流烟气喷射前第三烟道内的流场分布图。
图6为回流烟气喷射后第三烟道内的流场分布图。
具体实施方式
下面将结合具体的工程案例进行更详细的描述，其中说明的本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
案例：以垃圾处理量750t/d，主蒸汽参数6.4MPa，450℃的垃圾焚烧余热锅炉为例。锅炉尾部烟气经静电除尘器1后，通过电动入口调节风门2，部分洁净烟气被回流风机3抽取，回流风机3出口到烟道管箱7之间的烟道上依次布置出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5、手动关断阀6；通过出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5、手动关断阀6，送入锅炉第三烟道后侧墙烟气管箱7，通过在第三烟道壁上设置的喷射管嘴8，采用正压将回流烟气高速喷入第三烟道内与烟道内的高温烟气扰动混合。采用尾部洁净烟气与第三烟道高温烟气混合，能够有效降低第三烟道出口烟气温度，使烟气的速度场和温度场更加均匀，增大烟气总流量，适当增加烟气流速，增强与对流换热面的换热，同时降低了垃圾焚烧余热锅炉过热器换热面的高温腐蚀。所述回流风机3采用3000r/min的高转速风机，保障烟气喷入第三烟道内的压力与流速。所述关断阀5采用密封挡板门，止回阀6带自清灰能力，防止高温烟气反窜。止回阀6到第三烟道喷射管嘴8之间烟道材质采用304不锈钢，第三烟道喷射管嘴8材质采用304不锈钢，耐高温烟气温度达700℃，保证系统的安全可靠。在所述的烟气回流系统中，第三烟道后墙喷嘴分层布置，从俯视方向看，相邻上、下层喷嘴错列布置，可根据炉型大小布置1-4层，分层间距500mm-2000mm；喷嘴数量根据第三烟道后墙宽度和开孔节距确定，节距范围为650mm-1500mm。第三烟道喷射管嘴8烟气喷入角度为与后墙水冷壁垂直的水平喷射，该角度喷入对流场改善效果最优且形成局部扰流最小。在所述的密封风系统中，在密封风机和密封挡板门之家增加了空气电加热器设备，保证密封风的温度≥150℃，防止回流烟气中的水汽低温冷凝，造成设备管道腐蚀。
如图1所示，锅炉出口烟气经设备静电除尘器1后，20％的烟气经旁路烟道，依次流经进口电动调节风门2、回流风机3、出口电动关断挡板门4、烟气止回阀5后，分为两支路，分别经手动关断阀6、烟气管箱7、喷射管嘴8进入第三烟道与锅炉原烟气混合。如图2所示，在第三烟道灰斗上部3.2m处开第一排喷嘴孔，孔数8个，开孔节距1268mm，沿三烟道后墙中心线对称布置；在距离第一排孔上方2m处，开第二排喷嘴孔，孔数9个，开孔节距1268mm，沿三烟道后墙中心线对称布置。图3是第二层喷嘴孔的俯视图。图4是第一层喷嘴孔的俯视图。在无烟气回流和20％的总烟气回流量两者工况下，计算结果见下表：
表1案例数据分析
Figure BDA0002329634490000061
从上表可以直观看出，投入本发明专利烟气回流后，锅炉四烟道入口烟气降温93℃，高温过热器入口烟气降温65℃，锅炉蒸发量增加了0.6t/h。
如图5为回流烟气喷射前第三烟道内的流场分布图。图6为回流烟气喷射后第三烟道内的流场分布图。对比烟气喷射前后流场分布，可明显看出本发明系统投用后第二、第三烟道流场均布更合理。
在本发明中，采用尾部洁净烟气与第三烟道高温烟气混合，能够有效降低第三烟道出口烟气温度，使烟气的速度场和温度场更加均匀，增大烟气总流量，适当增加对流换热面区域的烟气流速，增强与对流热面的换热，同时降低了垃圾焚烧余热锅炉过热器换热面的高温腐蚀。

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，其特征在于，包括从垃圾焚烧锅炉烟气出口依次连接的静电除尘器(1)、电动入口调节风门(2)、回流风机(3)、出口电动关断挡板门(4)、烟气止回阀(5)、关断阀(6)、烟气管箱(7)和喷射管嘴(8)，该喷射管嘴(8)设置在锅炉第三烟道后侧墙烟气管箱(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，其特征在于，所述关断阀(6)采用密封挡板门，烟气止回阀(5)带自清灰能力，防止高温烟气反窜。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，其特征在于，第三烟道后墙喷嘴(8)按照分层布置，在俯视方向上，相邻上、下层喷嘴错列布置。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，其特征在于，根据炉型大小布置1-4层喷嘴(8)，分层间距500mm-2000mm；同一层的喷嘴间隔范围为650mm-1500mm。
5.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧余热锅炉烟气回流系统，其特征在于，第三烟道喷射管嘴(8)烟气喷入角度为与后墙烟气管箱(7)水冷壁呈垂直的水平方向喷射。
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