CN114060824A - 垃圾焚烧余热回收系统及垃圾焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种垃圾焚烧余热回收系统及垃圾焚烧系统，包括省煤器、锅筒、过热器组和一级蒸发器。过热器组内具有烟气通路和蒸汽通路，过热器组包括一级过热器、二级过热器、三级过热器和四级过热器，蒸汽通路内的水蒸汽依次通过一级过热器至四级过热器，且水蒸汽的温度逐级升高；烟气通路依次通过二级过热器、四级过热器、三级过热器和一级过热器，烟气通路内的烟气与蒸汽通路内的水蒸汽换热。根据本发明的垃圾焚烧余热回收系统，不但可以增大烟气与水蒸汽之间的温差，提升二者之间的换热速度；还可以使温差较大的烟气和水蒸汽充分换热，降低烟气通道内烟气的温度，使从烟气通道的出口处流出的烟气温度能够达到烟气净化系统的要求。

Description

垃圾焚烧余热回收系统及垃圾焚烧系统

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧设备技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧余热 回收系统及垃圾焚烧系统。

背景技术

当前随着我国城市化建设发展速度不断加快，城市内部产生的各 种垃圾量也越来越大，我国很多城市对大量的垃圾无法进行有效的处 理，导致了人们的生活质量受到了严重影响，因此，垃圾焚烧发电处 理技术受到了人们广泛的关注和重视。生活垃圾焚烧发电厂的主要工 艺设备有焚烧炉、余热锅炉、烟气净化系统设备及汽轮发电机组设备。

生活垃圾由垃圾吊抓入焚烧炉中进行焚烧，焚烧产生大量的烟气 冲刷加热余热锅炉受热面产生过热蒸汽(6.4MPa，450℃)，蒸汽进入 汽轮发电机组进行发电。

垃圾电厂的余热锅炉的布置方式分为卧式布置和立式布置两种。 立式布置占地较少，但多应用于垃圾处理量400t/d以下的小型垃圾焚 烧电厂。目前大型垃圾焚烧电厂的余热锅炉通常为卧式布置，由三个 垂直膜式水冷壁通道(即炉膛、第二烟道、第三烟道)、一个水平烟 道和一个尾部烟道组成。在水平烟道从前至后依次布置了四级过热器、 三级过热器、二级过热器和一级过热器，用来调节过热器出口汽温， 在尾部烟道布置省煤器，但是由于省煤器出口排烟温度高，难以达到 烟气净化系统的标准。此外，在水平烟道内，由于烟气温度高，对过 热器的材质要求较高，由此增加了垃圾处理装置成本。

发明内容

本发明提供一种垃圾焚烧余热回收系统及垃圾焚烧系统，用以解 决现有技术中烟道内烟气温度过高的缺陷，实现垃圾焚烧余热回收率 提高、烟气温度降低的目的。

本发明提供一种垃圾焚烧余热回收系统，包括：

省煤器，所述省煤器内具有省煤器烟气通路和省煤器给水通路， 所述省煤器烟气通路对所述省煤器给水通路内的水加热；

锅筒，所述锅筒与所述省煤器给水通路连通，用于将所述省煤器 给水通路内的水蒸汽和液态水分离；

过热器组，所述过热器组内具有烟气通路和蒸汽通路，所述过热 器组包括一级过热器、二级过热器、三级过热器和四级过热器，所述 锅筒内的水蒸汽流向所述蒸汽通路，所述蒸汽通路内的水蒸汽依次通 过所述一级过热器、所述二级过热器、所述三级过热器和所述四级过 热器，且水蒸汽的温度逐级升高，从所述四级过热器流出的水蒸汽流 向汽轮发电机组；

所述烟气通路的一端与焚烧炉的排烟出口连通，另一端通过所述 省煤器烟气通路与烟气净化系统连通，所述烟气通路依次通过所述二 级过热器、所述四级过热器、所述三级过热器和所述一级过热器，所 述烟气通路内的烟气与所述蒸汽通路内的水蒸汽换热，烟气温度逐级 降低；

一级蒸发器，所述一级蒸发器连接在焚烧炉和所述二级过热器之 间。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，在所述蒸汽通路上， 所述一级过热器和所述二级过热器之间设置第一减温水通路，用于控 制进入到所述二级过热器的水蒸汽温度为318℃-322℃。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，在所述蒸汽通路上， 所述二级过热器和所述三级过热器之间设置第二减温水通路，用于控 制进入到所述三级过热器的水蒸汽温度为349℃-353℃。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，在所述蒸汽通路上， 所述三级过热器和所述四级过热器之间设置第三减温水通路，用于控 制进入到所述四级过热器的水蒸汽温度为397℃-401℃。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，在所述烟气通路上， 烟气进入所述二级过热器的温度为570℃-580℃，烟气进入所述省煤 器烟气通路时的温度为355℃-365℃。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，所述省煤器烟气通路 流出的烟气的温度范围为175℃-185℃，所述四级过热器的出口温度 为445℃-455℃。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，所述一级过热器至所 述四级过热器的构造均相同。

根据本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，所述四级过热器占用 的空间体积大于其余过热器的空间体积。

本发明还提供一种垃圾焚烧系统，包括如上所述的垃圾焚烧余热 回收系统。

本发明提供的垃圾焚烧余热回收系统，通过使水蒸汽依次通过一 级过热器、二级过热器、三级过热器和四级过热器，使烟气依次通过 二级过热器、四级过热器、三级过热器和一级过热器，在二级过热器 处，具有较高温度的烟气可以与具有较低温度的水蒸汽换热，一方面 可以增大烟气与水蒸汽之间的温差，提升二者之间的换热速度；另一 方面，还可以使温差较大的烟气和水蒸汽充分换热，降低烟气通道内 烟气的温度，使从烟气通道的出口处流出的烟气温度能够达到烟气净 化系统的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术 人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他的附图。

图1是本发明提供的垃圾焚烧系统的结构示意图；

附图标记：

1000：垃圾焚烧系统； 100：垃圾焚烧余热回收系统；

110：省煤器； 120：锅筒； 130：过热器组；

131：烟气通路； 132：蒸汽通路； 133：一级过热器；

134：二级过热器； 135：三级过热器； 136：四级过热器；

200：汽轮发电机组； 300：一级蒸发器； 400：焚烧炉；

500：烟气净化系统；

140：第一减温水通路；

141：第二减温水通路；

142：第三减温水通路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明的垃圾焚烧余热回收系统100及垃圾焚 烧系统1000。

具体地，参见图1，根据本发明实施例的垃圾焚烧系统1000，包 括垃圾焚烧余热回收系统100、焚烧炉400、汽轮发电机组200、一 级蒸发器300和烟气净化系统500。

生活垃圾由垃圾吊抓入焚烧炉400中进行焚烧，焚烧产生大量的 烟气冲刷加热余热锅炉受热面产生过热蒸汽(6.4MPa，450℃)，水蒸 汽经过垃圾焚烧余热回收系统100后可以进入到组200进行发电。当 水蒸汽温度过高时，垃圾焚烧余热回收系统100内部结构容易受损， 导致垃圾焚烧余热回收系统100的使用寿命缩短。如果需要延长垃圾 焚烧余热回收系统的使用寿命，则需要垃圾焚烧余热回收系统对材质 具有较高的要求，由此导致垃圾焚烧余热回收系统具有较高的生产成 本。

为解决上述技术问题，根据发明实施例的垃圾焚烧余热回收系统 100包括：省煤器110、锅筒120、一级蒸发器300和过热器组130。

其中，省煤器110(英文名称Economizer)是安装于锅炉尾部烟 道下部用于回收所排烟的余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压 力下的饱和水的受热面，由于它吸收高温烟气的热量，降低了烟气的 排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器110。

省煤器110的作用主要有：1、吸收锅炉尾部烟气的热量加热锅 炉给水，在提高给水温度的同时降低烟气温度，减少排烟热损失，提 高锅炉效率；2、由于给水进入汽包之前先在省煤器110中加热，因 此减少了给水在受热面的吸热，可以用省煤器110来代替部分造价较 高的蒸发受热面；3、给水温度提高了，进入锅筒120就会减小壁温 差，热应力相应减小，延长锅筒120的使用寿命。

锅筒120(也可以称为汽包，英文称为drum)是水管锅炉中用以 进行汽水分离和蒸汽净化，组成水循环回路并蓄存锅水的筒形压力容 器，又称汽包。主要作用为接纳省煤器110来水，进行汽水分离和向 循环回路供水，向过热器输送饱和蒸汽。锅筒120中存有一定水量， 具有一定的热量及工质的储蓄，在工况变动时可减缓汽压变化速度， 当给水与负荷短时间不协调时起一定的缓冲作用。锅筒120中装有内 部装置，以进行汽水分离、蒸汽清洗、锅内加药、连续排污，籍以保 证蒸汽品质。

过热器组130的作用主要有：1、过热器是将锅筒120出来的饱 和蒸汽加热成具有一定温度过热度的过热蒸汽的设备；2、饱和蒸汽 加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽 轮机中的有用焓增加，从而提升了热机的循环效率；3、采用热蒸汽 还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被腐蚀，为汽轮机进一步 降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。

具体而言，省煤器110内可以设有省煤器烟气通路和省煤器给水 通路，省煤汽烟气通路对省煤器给水通路内的水加热。锅筒120与省 煤器给水通路连通，用于将省煤器给水通路内的水蒸汽和液态水分离。 过热器组130内具有烟气通路131和蒸汽通路132，过热器组130包 括一级过热器133、二级过热器134、三级过热器135和四级过热器 136。

参见图1，锅筒120内的水蒸汽流向蒸汽通路132，蒸汽通路132 内的水蒸汽依次通过一级过热器133、二级过热器134、三级过热器 135和四级过热器136，且水蒸汽的温度逐级降低，从四级过热器136 流出的水蒸汽流向汽轮发电机组200。

这里，一级过热器133、二级过热器134、三级过热器135和四 级过热器136的构造和工作原理均相同，均可以为过热器。过热器(其 英文名称为superheater)是锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过 热温度的部件，又称蒸汽过热器。过热器按传热方式可分为对流式、 辐射式和半辐射式；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式和包墙 式。一级过热器133、二级过热器134、三级过热器135和四级过热 器136均可以由若干根并联管子和进出口集箱组成。

烟气通路131的一端与焚烧炉400的排烟出口连通，另一端通过 省煤器烟气通路与烟气净化系统500连通，烟气通路131依次通过二 级过热器134、四级过热器136、三级过热器135和一级过热器133， 烟气通路131内的烟气与蒸汽通路132内的水蒸汽换热，烟气温度逐 级降低。

需要说明的是，烟气通路131和蒸汽通路132在不同的过热器处 进行换热，这样烟气在流动时，其温度可以逐渐降低；水蒸汽在流动 时，其温度可以逐渐升高。

还需要说明的是，水蒸汽在流动时，依次通过一级过热器133、 二级过热器134、三级过热器135和四级过热器136；烟气在流动时， 依次通过二级过热器134、四级过热器136、三级过热器135和一级 过热器133。

此外，一级蒸发器300连接在焚烧炉400和二级过热器134之间， 这样，烟气在进入到二级过热器134前，可以利用一级蒸发器300换 热降温，从而可以降低连接在二级过热器134和焚烧炉400之间的烟 气通道的材质要求，节约工程建造成本，延长二级过热器134的使用 寿命。

一级蒸发器300有保护屏障作用，可使进入烟气通道的烟气流更 均匀，也可降低进入末级过热器的烟气温度。在一级蒸发器300内， 水吸热产生蒸汽。通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的 是汽水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的锅 筒。

根据本发明实施例的垃圾焚烧余热回收系统100，通过使水蒸汽 依次通过一级过热器133、二级过热器134、三级过热器135和四级 过热器136，使烟气依次通过二级过热器134、四级过热器136、三 级过热器135和一级过热器133，在二级过热器134处，具有较高温度的烟气可以与具有较低温度的水蒸汽换热，一方面可以增大烟气与 水蒸汽之间的温差，提升二者之间的换热速度；另一方面，还可以使 温差较大的烟气和水蒸汽充分换热，降低烟气通道内烟气的温度，使 从烟气通道的出口处流出的烟气温度能够达到烟气净化系统500的 要求。

根据本发明的一些实施例，四级过热器136占用的空间体积大于 其余过热器的空间体积，这样不但可以节约工程建造成本，而且还可 以提升烟气和水蒸汽在四级过热器136处的换热效率。这里，需要说 明的是，四级过热器136内部的管路的内径可以大于其余过热器内部 的管路的内径，或者四级过热器136内部的管路总长度大于其余过热 器内部的管路的总长。

根据本发明的一些实施例，结合图1，在蒸汽通路132上，一级 过热器133和二级过热器134之间设置第一减温水通路140，用于控 制进入到二级过热器134的水蒸汽温度为318℃-322℃。这样，可以 控制进入到二级过热器134的水蒸汽的温度，从而可以便于控制烟气 通路131内烟气温度。

基于同样的原理，在蒸汽通路132上，二级过热器134和三级过 热器135之间设置第二减温水通路141，用于控制进入到三级过热器 135的水蒸汽温度为349℃-353℃。在蒸汽通路132上，三级过热器 135和四级过热器136之间设置第三减温水通路142，用于控制进入 到四级过热器136的水蒸汽温度为397℃-401℃。这样，对烟气通路 131内的烟气，利于实现精准控温。

这里，需要说明的是，第一减温水通路140、第二减温水通路141 和第三减温水通路142上均可以设置减温器，利用减温器向对应的通 路内喷射减温水，用于控制蒸汽通路132内的水蒸汽的温度。减温器 通常位于过热器出口管的进口处，比如一、二级过热器134之间。减 温水一般来自锅炉给水泵，为了能够正常的工作，它的压力要比水蒸 汽压力高2.76Mpa左右。减温水通过喷口雾化后喷入湍流强烈的水蒸 汽中，水蒸汽的速度和雾化的水滴尺寸是确定减温效果的两个最重要 因素。一个好的过热器或再热器设计，在额定负荷稳定运行时需要很 少的喷水量。

根据本发明的一些实施例，参见图1，在烟气通路131上，烟气 进入二级过热器134的温度为570℃-580℃，由此可以限定进入到二 级过热器134的烟气温度，降低管道材质使用规格，节省工程建设成 本，使垃圾焚烧余热回收系统100可以达到长期稳定运行的效果。进 一步地，四级过热器136的出口温度为445℃-455℃。由此，便于精 准控制烟气通路131内的烟气的温度。

根据本发明的一些实施例，烟气进入省煤器烟气通路时的温度为 355℃-365℃。这样，可以主给水在为省煤器110供水时，不但可以 提升对水的加热效率，而且还可以降低烟气在省煤器110内的温度， 便于控制省煤器110出口处的烟气温度。

进一步地，省煤器烟气通路流出的烟气的温度范围为175℃ -185℃，这样，可以降低省煤器110出口的排烟温度，提高了垃圾焚 烧余热回收系统100的实际热效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，包括：

省煤器，所述省煤器内具有省煤器烟气通路和省煤器给水通路，所述省煤器烟气通路对所述省煤器给水通路内的水加热；

锅筒，所述锅筒与所述省煤器给水通路连通，用于将所述省煤器给水通路内的水蒸汽和液态水分离；

过热器组，所述过热器组内具有烟气通路和蒸汽通路，所述过热器组包括一级过热器、二级过热器、三级过热器和四级过热器，所述锅筒内的水蒸汽流向所述蒸汽通路，所述蒸汽通路内的水蒸汽依次通过所述一级过热器、所述二级过热器、所述三级过热器和所述四级过热器，且水蒸汽的温度逐级升高，从所述四级过热器流出的水蒸汽流向汽轮发电机组；

所述烟气通路的一端与焚烧炉的排烟出口连通，另一端通过所述省煤器烟气通路与烟气净化系统连通，所述烟气通路依次通过所述二级过热器、所述四级过热器、所述三级过热器和所述一级过热器，所述烟气通路内的烟气与所述蒸汽通路内的水蒸汽换热，烟气温度逐级降低；

一级蒸发器，所述一级蒸发器连接在焚烧炉和所述二级过热器之间。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，在所述蒸汽通路上，所述一级过热器和所述二级过热器之间设置第一减温水通路，用于控制进入到所述二级过热器的水蒸汽温度为318℃-322℃。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，在所述蒸汽通路上，所述二级过热器和所述三级过热器之间设置第二减温水通路，用于控制进入到所述三级过热器的水蒸汽温度为349℃-353℃。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，在所述蒸汽通路上，所述三级过热器和所述四级过热器之间设置第三减温水通路，用于控制进入到所述四级过热器的水蒸汽温度为397℃-401℃。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，在所述烟气通路上，烟气进入所述二级过热器的温度为570℃-580℃，烟气进入所述省煤器烟气通路时的温度为355℃-365℃。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，所述省煤器烟气通路流出的烟气的温度范围为175℃-185℃，

所述四级过热器的出口温度为445℃-455℃。

7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，所述一级过热器至所述四级过热器的构造均相同。

8.根据权利要求1所述的垃圾焚烧余热回收系统，其特征在于，所述四级过热器占用的空间体积大于其余过热器的空间体积。

9.一种垃圾焚烧系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的垃圾焚烧余热回收系统。

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