CN112696681A - 一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉 - Google Patents

一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉 Download PDF

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CN112696681A CN202110042234.2A CN202110042234A CN112696681A CN 112696681 A CN112696681 A CN 112696681A CN 202110042234 A CN202110042234 A CN 202110042234A CN 112696681 A CN112696681 A CN 112696681A
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Abstract

本发明公开了一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉。根据本发明提供的二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉，所述二次风喷嘴采用套管设计，第一风道喷出的气流与所述第二风道喷出的气流的方向不同，通过使第一风道喷出的气流作为二次风，所述二次风喷嘴的第二风道喷出的气流作为贴壁风，所述贴壁风可以在垃圾焚烧炉炉膛内壁上形成一层风幕，烟气中高温熔融灰分颗粒在接触炉膛内壁之前即被有效冷却，有效隔断了烟气中灰分颗粒在壁面上的停留集聚，减缓结焦现象的产生，延长了垃圾焚烧炉的运行周期。

Description

一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧处理领域，具体而言涉及一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉。
背景技术
随着城市化进程及人民生活水平的提高，垃圾产生量逐年递增。垃圾焚烧处理具有处理效率高、占地面积小、对环境影响相对较小等优点，更能满足生活垃圾处理对减量化和无害化的要求，并利用焚烧产生的热能，实现垃圾的资源化，近些年得到了广泛的应用与推广。
现有垃圾焚烧炉在喉口部位前后拱处注入二次风，补充二次燃烧所需氧量，并在燃烧室内形成充分扰动，延长烟气停留时间，促进燃料的完全燃烧，体现“3T+E”原则，提高了热效率，有效控制二噁英的生成。但现有运行经验表明，虽说此种布置方式一定程度上加强了流场的扰动，延长了烟气的停留时间，但由于传统二次风喷嘴直接向炉膛注入二次风，导致了烟气中大量的灰分颗粒被输送至对侧炉拱或由于二次风卷吸作用集聚在本侧炉拱，为结焦创造了良好条件，严重时造成喉口堵死，被迫停炉。
因此有必要提出一种二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉，以解决上述问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种二次风喷嘴，包括：
内管，所述内管构成第一风道；
外管，所述外管套设在所述内管外，与所述内管平行布置，所述内管和外管之间形成第二风道；
端板，设置在所述二次风喷嘴的末端，以使所述第一风道喷出的气流与所述第二风道喷出的气流的方向不同。
进一步，所述端板不改变所述第一风道的气流方向，所述端板改变所述第二风道的气流方向。
进一步，所述端板为圆环形，所述端板的开口与所述内管一致，所述端板的外沿超出所述外管的侧壁。
进一步，所述端板的延伸方向与所述内管的延伸方向相交或垂直。
进一步，所述内管与所述外管之间通过筋板固定连接。
进一步，所述内管、所述外管和所述端板均采用耐腐蚀耐高温金属制成。
本发明还提供一种二次风系统，包括如上所述的二次风喷嘴，所述二次风喷嘴的第一风道喷出的气流为二次风，所述二次风喷嘴的第二风道喷出的气流为贴壁风。
进一步，所述二次风系统还包括：
第一供风单元，设置在垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部，包括前拱二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
第二供风单元，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部，包括后拱上二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
第三供风单元，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部，包括后拱下二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
所述第一供风单元与所述第二供风单元提供上层二次风，所述第三供风单元提供下层二次风。
进一步，所述第一供风单元的二次风喷嘴与所述第二供风单元的二次风喷嘴错列布置。
进一步，所述第一供风单元的二次风喷嘴、所述第二供风单元的二次风喷嘴和所述第三供风单元的二次风喷嘴均向斜下方喷出二次风，所述二次风与竖直方向的夹角范围为60°至80°。
进一步，所述第一供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部平行，所述第二供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部平行，所述第三供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部平行。
进一步，所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部与竖直方向的夹角范围为6°至10°，所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部与竖直方向的夹角范围为10°至14°，所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱下部与竖直方向的夹角范围为-24°至-28°，所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部与竖直方向的夹角范围为-1°至-3°。
进一步，所述二次风系统还包括：风机，与所述风机相连的主管，与所述主管相连的多个支管，所述多个支管分别连接至所述第一供风单元、所述第二供风单元或所述第三供风单元。
进一步，所述支管上设置有阀门。
本发明还提供一种垃圾焚烧炉，包括如上所述的二次风系统。
根据本发明提供的二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉，所述二次风喷嘴采用套管设计，第一风道喷出的气流与所述第二风道喷出的气流的方向不同，通过使第一风道喷出的气流作为二次风，所述二次风喷嘴的第二风道喷出的气流作为贴壁风，所述贴壁风可以在垃圾焚烧炉炉膛内壁上形成一层风幕，烟气中高温熔融灰分颗粒在接触炉膛内壁之前即被有效冷却，有效隔断了烟气中灰分颗粒在壁面上的停留集聚，减缓结焦现象的产生，延长了垃圾焚烧炉的运行周期。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1A为根据本发明的实施例的二次风喷嘴的结构示意图；
图1B为根据本发明的实施例的二次风喷嘴的主视图；
图1C为根据本发明的实施例的二次风喷嘴的右视图；
图2A为根据本发明的实施例的垃圾焚烧炉及二次风系统的示意图；
图2B为根据本发明的实施例的二次风系统的局部示意图；
图2C为根据本发明的实施例的二次风系统的第一供风单元和第二供风单元的布置示意图；
图2D为根据本发明的实施例的二次风系统的第三供风单元的布置示意图。
附图标记
100、二次风喷嘴 101、外管
102、内管 103、筋板
104、端板 105、第一风道
106、第二风道
201、第一供风单元 202、第二供风单元
203、第三供风单元 204、风机
205、主管 206、支管
207、阀门
300、垃圾焚烧炉炉膛
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明的二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉。显然，本发明的施行并不限于垃圾焚烧处理领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
针对传统二次风喷嘴直接向垃圾焚烧炉炉膛注入二次风，导致了烟气中大量的灰分颗粒在炉膛内壁上结焦的问题，本发明提供了一种二次风喷嘴，如图1A-1C所示，包括：
内管102，所述内管102构成第一风道105；
外管101，所述外管101套设在所述内管102外，与所述内管102平行布置，所述内管102和外管101之间形成第二风道106；
端板104，设置在所述二次风喷嘴100的末端，以使所述第一风道105喷出的气流与所述第二风道106喷出的气流的方向不同。
如图1A和图1B所示，所述端板104位于二次风喷嘴100的末端，即第一风道105和第二风道106中气流的出口端，所述端板104为圆环形，圆环中部开口与内管102一致，其不遮挡第一风道105的出口，因此不改变第一风道105的气流的方向，但其遮挡第二风道106的出口，且端板104与外管101之间有间隙，因此可以改变第二风道106的至少部分气流的方向，进一步，端板104的外沿超出外管101的侧壁，因此，端板104改变了第二风道106的整体气流的方向，以使第一风道105喷出的气流与第二风道106喷出的气流的方向不同。
示例性地，所述端板104的延伸方向与所述内管102的延伸方向相交或垂直。在本发明的实施例中，所述内管102的延伸方向为第一方向，从第一风道105喷出的气流沿第一方向前进，所述端板104的延伸方向为第二方向，从第二风道106喷出的气流在沿第一方向前进时受到端板104的阻挡，转变前进方向，沿第二方向喷出。
在本发明的实施例中，所述内管102与所述外管101之间通过筋板103固定连接，端板104也通过筋板103固定在二次风喷嘴100的末端。需要说明的是，以上方式仅是示例性的，任何能够实现内管102、外管101和端板104之间相对位置固定，且不影响第一风道105和第二风道106出风的固定方式均可适用于本发明。
示例性地，所述二次风喷嘴100整体采用耐腐蚀耐高温金属制成，即，所述内管102、所述外管101、所述端板104和所述筋板103均采用耐腐蚀耐高温金属制成，以适用于垃圾焚烧炉等高温腐蚀环境。
本发明还提供了一种二次风系统，包括如上所述的二次风喷嘴100，所述二次风喷嘴100的第一风道105喷出的气流为二次风，所述二次风喷嘴100的第二风道106喷出的气流为贴壁风，如图2B所示。
二次风喷嘴100整体采用套管设计，独立出两个互不干涉的风道105和106，其中第一风道105承担传统二次风的作用，增加炉膛湍流程度，提供充足氧量，使烟气中未燃尽成分与氧充分混合，延长烟气的停留时间，保证燃料的完全燃烧；第二风道106中流通贴壁风，贴壁风运动至二次风喷嘴前段端板104后，由端板104与外管101之间的空隙流出。端板104及内管102端面与炉膛内壁面平行，外管101端面与炉膛内壁平齐，端板104中间开孔与内管102契合，二次风由此流出，贴壁风经由端板104与外管101之间的间隙流出，端板104外沿超出外管101，有利于对贴壁风进行良好的导向，使贴壁风沿炉膛内壁均匀流动。由于内、外管均有高速冷空气流动，对喷嘴产生良好的冷却作用，防止炉膛高温对二次风喷嘴100的损坏。
如图2A所示，所述二次风系统还包括：
第一供风单元201，设置在垃圾焚烧炉炉膛300的前拱上部，包括前拱二次风集箱及多个所述二次风喷嘴100；
第二供风单元202，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱上部，包括后拱上二次风集箱及多个所述二次风喷嘴100；
第三供风单元203，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱下部，包括后拱下二次风集箱及多个所述二次风喷嘴100；
所述第一供风单元201与所述第二供风单元202提供上层二次风，所述第三供风单元203提供下层二次风。
示例性地，如图2A和2B所示，所述垃圾焚烧炉炉膛300包括前拱上部、后拱上部、前拱下部和后拱下部。其中，所述垃圾焚烧炉炉膛300的前拱上部与竖直方向的夹角范围为6°至10°，优选8°；所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱上部与竖直方向的夹角范围为10°至14°，优选12°；所述垃圾焚烧炉炉膛300的前拱下部与竖直方向的夹角范围为-24°至-28°，优选-26°；所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱下部与竖直方向的夹角范围为-1°至-3°，优选-1°。
垃圾焚烧炉炉膛300前后拱采用两段式小倾角炉拱设计，利于灰分颗粒在壁面滑落，避免出现大倾角导致烟气中灰分颗粒在炉拱壁面的聚集，同时保证炉膛容积热负荷在合理范围内，避免炉膛温度过高导致灰分颗粒熔融粘结造成结焦。
示例性地，如图2A和2B所示，所述第一供风单元201的二次风喷嘴100、所述第二供风单元202的二次风喷嘴100和所述第三供风单元203的二次风喷嘴100均向斜下方喷出二次风，所述二次风与竖直方向的夹角范围为60°至80°，优选70°。
通过使第一风道喷出的气流作为二次风，补充二次燃烧所需氧量，并在燃烧室内形成充分扰动，延长烟气停留时间，促进燃料的完全燃烧，体现“3T+E”原则，提高了热效率，有效控制二噁英的生成。
示例性地，如图2B所示，所述第一供风单元201的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛300的前拱上部平行，以形成前拱上部的贴壁风；所述第二供风单元202的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱上部平行，以形成后拱上部的贴壁风；所述第三供风单元203的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛300的后拱下部平行，以形成后拱下部的贴壁风。
通过使第二风道喷出的气流作为贴壁风，在向炉膛注入二次风的同时，在垃圾焚烧炉炉膛内壁上形成一层风幕，烟气中高温熔融灰分颗粒在接触炉膛内壁之前即被有效冷却，有效隔断了烟气中灰分颗粒在壁面上的停留集聚，减缓结焦现象的产生，延长了垃圾焚烧炉的运行周期。
示例性地，所述第一供风单元201与所述第二供风单元202提供上层二次风，所述第三供风单元203提供下层二次风。
示例性地，所述第一供风单元201的二次风喷嘴100与所述第二供风单元202的二次风喷嘴100错列布置。
在一个实施例中，二次风分两层布置，参照图2C，所述第一供风单元201与所述第二供风单元202提供上层二次风，上层二次风喷嘴采用粗细两种规格，第一供风单元201的二次风喷嘴100与所述第二供风单元202的二次风喷嘴100为前9后8错列布置，更好的使烟气扰动混合。参照图2D，所述第三供风单元203提供下层二次风，采用单一规格喷嘴，数量7个，使火焰中心趋于炉膛中心，炉膛温度更趋均匀，并保证干燥段垃圾的干燥效果。
通过上层二次风错列对冲布置，从第一风道105流出的高速二次风在炉膛内造成强烈扰动，促进燃料的完全燃烧，减少污染物的生成，同时第二风道106的高速气流经端板104导向后，在炉膛内壁面形成一层质密的风幕，一方面对炉膛浇注料壁面具有良好的冷却作用，防止浇注料的高温损坏，另一方面使得烟气中的高温灰分颗粒在接触炉墙壁面前即被冷却硬化，不再具有粘连特性，到达壁面的颗粒也易被贴壁风清除，大大减少了高温灰分颗粒在壁面的聚集粘连，有效减少了焦块的产生。同时由于炉膛内壁温度降低，有效减少了前后拱的散热，提高了垃圾焚烧炉的整体效率。
在一个实施例中，如图2A所示，所述二次风系统还包括：风机204，与所述风机204相连的主管205，与所述主管205相连的多个支管206，所述多个支管206分别连接至所述第一供风单元201、所述第二供风单元202和所述第三供风单元203。进一步，每个所述支管206上均设置有阀门207。
需要说明的是，以上方式仅是示例性的，任何能够实现对所述第一供风单元201、所述第二供风单元202和所述第三供风单元203供风的方式均可适用于本发明。
本发明还提供了一种垃圾焚烧炉，所示垃圾焚烧炉包括如上所述的二次风系统。
根据本发明提供的二次风喷嘴、二次风系统及垃圾焚烧炉，所述二次风喷嘴采用套管设计，第一风道喷出的气流与所述第二风道喷出的气流的方向不同，通过使第一风道喷出的气流作为二次风，所述二次风喷嘴的第二风道喷出的气流作为贴壁风，所述贴壁风可以在垃圾焚烧炉炉膛内壁上形成一层风幕，烟气中高温熔融灰分颗粒在接触炉膛内壁之前即被有效冷却，有效隔断了烟气中灰分颗粒在壁面上的停留集聚，减缓结焦现象的产生，延长了垃圾焚烧炉的运行周期。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (15)

1.一种二次风喷嘴，其特征在于，包括：
内管，所述内管构成第一风道；
外管，所述外管套设在所述内管外，与所述内管平行布置，所述内管和外管之间形成第二风道；
端板，设置在所述二次风喷嘴的末端，以使所述第一风道喷出的气流与所述第二风道喷出的气流的方向不同。
2.如权利要求1所述的二次风喷嘴，其特征在于，所述端板不改变所述第一风道的气流方向，所述端板改变所述第二风道的气流方向。
3.如权利要求2所述的二次风喷嘴，其特征在于，所述端板为圆环形，所述端板的开口与所述内管一致，所述端板的外沿超出所述外管的侧壁。
4.如权利要求3所述的二次风喷嘴，其特征在于，所述端板的延伸方向与所述内管的延伸方向相交或垂直。
5.如权利要求1所述的二次风喷嘴，其特征在于，所述内管与所述外管之间通过筋板固定连接。
6.如权利要求1所述的二次风喷嘴，其特征在于，所述内管、所述外管和所述端板均采用耐腐蚀耐高温金属制成。
7.一种二次风系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的二次风喷嘴，所述二次风喷嘴的第一风道喷出的气流为二次风，所述二次风喷嘴的第二风道喷出的气流为贴壁风。
8.如权利要求7所述的二次风系统，其特征在于，还包括：
第一供风单元，设置在垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部，包括前拱二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
第二供风单元，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部，包括后拱上二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
第三供风单元，设置在所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部，包括后拱下二次风集箱及多个所述二次风喷嘴；
所述第一供风单元与所述第二供风单元提供上层二次风，所述第三供风单元提供下层二次风。
9.如权利要求8所述的二次风系统，其特征在于，所述第一供风单元的二次风喷嘴与所述第二供风单元的二次风喷嘴错列布置。
10.如权利要求8所述的二次风系统，其特征在于，所述第一供风单元的二次风喷嘴、所述第二供风单元的二次风喷嘴和所述第三供风单元的二次风喷嘴均向斜下方喷出二次风，所述二次风与竖直方向的夹角范围为60°至80°。
11.如权利要求10所述的二次风系统，其特征在于，所述第一供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部平行，所述第二供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部平行，所述第三供风单元的二次风喷嘴的端板与所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部平行。
12.如权利要求11所述的二次风系统，其特征在于，所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱上部与竖直方向的夹角范围为6°至10°，所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱上部与竖直方向的夹角范围为10°至14°，所述垃圾焚烧炉炉膛的前拱下部与竖直方向的夹角范围为-24°至-28°，所述垃圾焚烧炉炉膛的后拱下部与竖直方向的夹角范围为-1°至-3°。
13.如权利要求8所述的二次风系统，其特征在于，还包括：风机，与所述风机相连的主管，与所述主管相连的多个支管，所述多个支管分别连接至所述第一供风单元、所述第二供风单元或所述第三供风单元。
14.如权利要求13所述的二次风系统，其特征在于，所述支管上设置有阀门。
15.一种垃圾焚烧炉，其特征在于，包括权利要求7-14中任一项所述的二次风系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114484463A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 河南省锅炉压力容器安全检测研究院 一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置

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CN114484463A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 河南省锅炉压力容器安全检测研究院 一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置

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