CN114484463B - 一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焚烧锅技术领域，具体涉及一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，焚烧炉为中部圆柱段和上下部为圆锥段的组合体结构，在焚烧炉远离烟气入口的一侧设有用以旋流高压冷气流的迫旋器，在迫旋器的作用下能够对焚烧锅内周侧壁旋流高压冷气流，使焚烧锅内周侧壁存在连续旋流的高压冷气流，针对焚烧锅向火侧的受热面进行动态持续换热，并同时由于冷气流在旋流下沉时能够向内压迫高温烟气，高压冷气流在旋流下沉的过程中，能够将通过烟气入口偏心进入到焚烧炉内的高温烟气压迫至焚烧炉中心，避免高温烟气对受热面的高温腐蚀，使焚烧锅内温度平衡均匀，处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，降低了生产成本，提高了焚烧效率。

Description

一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置

技术领域：

本发明涉及焚烧锅炉技术领域，具体涉及一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置。

背景技术：

随着城市的快速发展，城市生活垃圾问题日益严重，与日俱增的城市生活垃圾已经成为困扰城市发展、污染城市环境和影响居民生活的社会问题，如何实现城市垃圾无害化、减量化和资源化是一大难题，目前，通过将垃圾在高温下焚烧，分解有害物，实现无菌处理，并利用热量产生电能，废弃物资源化垃圾焚烧技术正逐步成为一种无害化和减量化程度较高的垃圾处理方式，也能够实现废弃物的资源化利用，为城市提供绿色电力。

目前，在采用垃圾焚烧锅炉焚烧垃圾的过程中，会使锅炉的受热面发生高温腐蚀现象，造成垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的重要原因是烟气中的各种氯化物对金属管壁的侵蚀，氯化物的主要来源是垃圾各组分中的挥发性氯，这是由于随着人民生活水平的不断提高，塑料制品及塑料包装材料在垃圾中占的比例不断增加的结果，垃圾中的合成树脂类如聚氯乙烯、人造橡胶、人造革、泡沫塑料等含有较多的机氯化物，而厨房垃圾则含有氯化钠、氯化钾和氯化镁等无机氯化物，造成了烟气中的各种有机氯和无机氯浓度提高，导致垃圾焚烧炉内烟气中大量氯腐蚀性元素所形成的氯化物，对锅炉的受热面造成高温腐蚀破坏，从而增加了锅炉的维修频率，增加了生产成本，降低了焚烧频率，并且烟气中存在的粉尘固定颗粒粘附沉积在受热面，也会加速对受热面的腐蚀破坏，垃圾焚烧过程中受热面严重的高温氯腐和重金属沉积成为限制垃圾焚烧炉有效运行的关键问题，而现有的垃圾焚烧炉对受热面的防护多采用金属表面防护或采用耐腐蚀高合金来减缓高温腐蚀速率，但这些均是消极防护，受热面被腐蚀到一定程度后仍需要重新敷设和更换，工程造价较高，存在一定的缺陷，因此有必要研制一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置。

发明内容：

针对上述存在的缺陷和问题，本发明提供一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，结构独特，在迫旋器的作用下能够对焚烧锅内周侧壁旋流高压冷气流，使焚烧锅内周侧壁存在连续旋流的高压冷气流，针对焚烧锅向火侧的受热面进行动态持续换热，降低受热面的受热温度，并同时由于冷气流在旋流下沉时能够向内压迫热气流，即高温烟气，高压冷气流在焚烧锅内周侧壁旋流下沉的过程中，能够将通过烟气入口偏心进入到焚烧锅内的高温烟气压迫至锅炉中心，通过烟气出口进入到下道处理工序，避免高温烟气对受热面的高温腐蚀，使焚烧锅内温度平衡均匀，处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，并且在水冷架的作用下，能够对被压迫至焚烧锅中心的高温烟气进行换热降温，减少下道处理工序的耗能。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，包括焚烧炉，焚烧炉为中部圆柱段和上下部为圆锥段的组合体结构，焚烧炉开设有烟气出口，在焚烧炉下方设有炉膛，炉膛底部设置有炉排，所述焚烧炉底部偏心设有烟气入口，所述炉膛的出口与烟气入口连接，在焚烧炉远离烟气入口的一侧设有用以旋流高压冷气流的迫旋器，所述迫旋器包括设置在焚烧炉外壁上的高压罐，高压罐通过管路与外部气泵连接，在焚烧炉内壁上沿轴向设置有多个气喷嘴，气喷嘴的输入端与所述高压罐连通，且各个气喷嘴的输出端均沿焚烧炉内壁径向设置，迫旋器旋流高压冷气流对焚烧炉向火侧的受热面进行一次换热，且冷气流在旋流下沉的过程中将高温烟气压迫至焚烧炉中心并通过烟气出口排出，使焚烧炉内处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态；在焚烧炉内设有用以对高温烟气二次换热的水冷架，水冷架通过连接杆与焚烧炉连接。

进一步的，所述所述水冷架包括上下设置的上水冷环和下水冷环，上水冷环和下水冷环之间均匀连接有多根水管，下水冷环通过管路注入冷水，且上水冷环通过管路与外部汽包连接，用以输出蒸汽。

进一步的，所述下水冷环的底部通过连接杆与焚烧炉内底部固定连接，上水冷环的顶部通过连接杆与焚烧炉内顶部固定连接。

进一步的，所述气喷嘴包括固定管和喷管，固定管固定在焚烧炉内壁上，固定管的输入端穿过焚烧炉与所述高压罐密封连通，且喷管沿焚烧炉内壁径向贴壁固定在固定管上。

进一步的，所述喷管的输出端倾斜向下设置

进一步的，所述喷管为圆锥结构，喷管的底部与固定管固定连接，能增加冷气流的旋流压力。

进一步的，在焚烧炉的外周侧均匀设置有水冷管，且水冷管在焚烧炉受热面的外壁上密集设置。

进一步的，在高压罐内同样设置有水冷管，能保证高压罐内泵入冷气流的温度，使进入到焚烧炉内的高压冷气流一直处于冷气状态。

进一步的，所述烟气入口偏心设在焚烧炉下部圆锥段的侧边，炉膛的出口与所述烟气入口对应连接。

进一步的，高压罐的高度与焚烧炉的中部圆柱段高度一致。

本发明的有益效果：本发明结构独特，焚烧炉为中部圆柱段和上下部为圆锥段的组合体结构，焚烧炉的下方设有炉膛，炉膛的底部设置有炉排，在焚烧炉的底部偏心设有烟气入口，炉膛的出口与偏心设置的烟气入口对应连接，炉膛内的高温烟气通过烟气入口偏心进入到焚烧炉内，在焚烧炉内远离热源的一侧，即远离烟气入口的一侧设置有用以旋流高压冷气流的迫旋器，利用迫旋器能够旋流高压冷气流对焚烧炉向火侧的受热面进行一次换热，且高压冷气流在旋流下沉的过程中将高温烟气压迫至焚烧炉中心并通过烟气出口排出，使焚烧炉内处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，并且也能够将粘附沉积在受热面的重金属粉尘吹落，并且被高压冷气流压迫至焚烧炉中部的高温烟气能够再次通过水冷架进行二次换热。

炉膛内的高温烟气通过烟气入口偏心进入到焚烧炉内，在迫旋器的作用下能够对焚烧炉内周侧壁旋流高压冷气流，使焚烧炉内周侧壁存在连续旋流的高压冷气流，针对焚烧炉向火侧的受热面进行动态持续换热，降低受热面的受热温度，避免高温烟气对受热面的高温腐蚀，并同时由于冷气流在旋流下沉时能够向内压迫热气流，即高温烟气，高压冷气流在焚烧炉内周侧壁旋流下沉的过程中，能够将通过烟气入口偏心进入到焚烧炉内的高温烟气压迫至焚烧炉中心，通过烟气出口排出，使焚烧炉内温度平衡均匀，处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，并且被压迫至焚烧炉中部的高温烟气能够被水冷架进行二次换热，减少下道处理工序的耗能，降低了生产成本，提高了焚烧效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图之一。

图2为本发明结构示意图之二。

图3为本发明结构示意图之三。

图4为迫旋器结构示意图之一。

图5为图3的A-A'向剖视图。

图6为水冷架结构示意图。

图7为另一种迫旋器结构示意图之一。

图8为图7中的A部放大示意图。

图9为另一种迫旋器结构示意图之二。

图10为气喷嘴运动状态示意图。

图11为一种迫旋器结构示意图之三。

图12为图11中的B部放大示意图。

图中：1-焚烧炉，101-烟气入口，102-烟气出口，2-炉膛，3-炉排，4-迫旋器，401-高压罐，402-气喷嘴，402a-固定管，402b-喷管，403-气管，5-水冷架，501-上水冷环，502-下水冷环，503-水管，504-注水管，505-排气管，506-连接杆，6-升降导流板，7-滑道，8-固定板，9-滑动槽，10-滑杆，11-连接块，12-密封转接头，13-推杆，14-升降架，15-风轮机构，151-延伸板，152-轮轴，153-挡板，16-水冷管。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1，目前，垃圾焚烧锅炉焚烧垃圾的过程中，会使锅炉的受热面发生高温腐蚀现象，造成垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的重要原因是烟气中的各种氯化物对金属管壁的侵蚀，烟气中大量氯腐蚀性元素所形成的氯化物，对锅炉的受热面造成高温腐蚀破坏，从而增加了锅炉的维修频率，增加了生产成本，降低了焚烧频率，并且烟气中存在的粉尘固定颗粒粘附沉积在受热面，也会加速对受热面的腐蚀破坏，垃圾焚烧过程中受热面严重的高温氯腐和重金属沉积成为限制垃圾焚烧炉有效运行的关键问题，而现有的垃圾焚烧炉对受热面的防护多采用金属表面防护或采用耐腐蚀高合金来减缓高温腐蚀速率，但这些均是消极防护，受热面被腐蚀到一定程度后仍需要重新敷设和更换，工程造价较高，存在一定的缺陷。

针对上述问题，本实施例提供一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，如图1-4所示，包括焚烧炉1本体，焚烧炉1为中部圆柱段和上下部为圆锥段的组合体结构，在焚烧炉1的外周侧均匀设置有水冷管16，且水冷管16在焚烧炉1受热面的外壁上密集设置，焚烧炉1的顶部开设有烟气出口102，烟气出口102通过管路与下道处理工序连接，在焚烧炉的下方设有炉膛2，炉膛2的底部设置有炉排3，在焚烧炉1下部圆锥段的侧边偏心设有烟气入口101，炉膛2的出口与偏心设置的烟气入口101对应连接，炉膛2内的高温烟气通过烟气入口101偏心进入到焚烧炉1内，在焚烧炉1内远离热源的一侧，即远离烟气入口101的一侧设置有用以旋流高压冷气流的迫旋器，迫旋器包括设置在焚烧炉外壁上的高压罐401，高压罐401的高度与焚烧炉1的中部圆柱段高度一致，高压罐401通过气管403与外部气泵连接，气泵向高压罐401内输送冷气，同时在高压罐401内部同样设置有水冷管16，保证高压罐401内泵入冷气流的温度，使进入到焚烧炉1内的高压冷气流一直处于冷气状态，如图4所示，在焚烧炉1内壁上沿轴向设置有多个气喷嘴402，各气喷嘴402的输出端沿焚烧炉1内壁径向设置，气喷嘴402包括固定管402a和喷管402b，固定管402a的输入端穿过焚烧炉1与高压罐401密封连通，喷管402b的输入端与固定管402a连接，且喷管402b输出端沿焚烧炉1内壁径向倾斜向下贴壁设置，气喷嘴402不影响高压冷气流的旋流效果，迫旋器旋流高压冷气流对焚烧炉1向火侧的受热面进行一次换热，且高压冷气流在旋流下沉的过程中将高温烟气压迫至焚烧炉1中心并通过烟气出口102排出，使焚烧炉1内处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，并且也能够将粘附沉积在受热面的重金属粉尘吹落；在焚烧炉1内部中心设有用以对高温烟气二次换热的水冷架5，如图6所示，水冷架5 包括上下对应设置的上水冷环501和下水冷环502，在上水冷环501和下水冷环502之间竖直均匀连接有多根水管503，水管503与上水冷环501和下水冷环502相互连通，且下水冷环通过注水管504不断补入冷水，上水冷环501通过排气管505与外部汽包连接，输出蒸汽，实现对汽轮发电机组提供动力源进行发电，下水冷环502的底部通过连接杆506与焚烧炉1内底部固定连接，上水冷环501的顶部通过连接杆506与焚烧炉1内顶部固定连接，被高压冷气流压迫至焚烧炉中部的高温烟气能够再次通过水冷架5进行二次换热。

炉膛2内的高温烟气通过烟气入口101偏心进入到焚烧炉1内，迫旋器4启动，气泵泵入高压罐401内的冷气流通过气喷嘴402喷出，如图3-5所示，在迫旋器的作用下能够对焚烧炉1内周侧壁旋流高压冷气流，使焚烧炉1内周侧壁存在连续旋流的高压冷气流，针对焚烧炉1向火侧的受热面进行动态持续换热，降低受热面的受热温度，避免高温烟气对受热面的高温腐蚀，并同时由于冷气流在旋流下沉时能够向内压迫热气流，即高温烟气，高压冷气流在焚烧炉1内周侧壁旋流下沉的过程中，能够将通过烟气入口101偏心进入到焚烧炉1内的高温烟气压迫至焚烧炉中心，通过烟气出口102进入到下道处理工序，使焚烧炉1内温度平衡均匀，处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态，同时也能够将粘附沉积在受热面的重金属粉尘吹落，并且被压迫至焚烧炉1中部的高温烟气能够被水冷架5进行二次换热，减少下道处理工序的耗能，降低了生产成本，提高了焚烧效率。

实施例2，本实施中的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

在实施例1实施的过程中，当高温烟气温度过高时，焚烧炉内出现过热的情况下，有可能会使旋流的高压冷气流与受热面的换热效果下降，降低了对受热面的换热效果，也有可能导致水冷架的换热效果下降，导致高温烟气对受热面进行高温腐蚀，并且冷气流在旋流与受热面换热的过程中，会延缓重金属粉尘的下落速度，增加重金属粉尘的下落行程，重金属粉尘处于贴着焚烧炉内壁螺旋下沉的状态，导致有可能具有热量的重金属粉尘与焚烧炉内壁接触时间变长，有可能会对受热面和锅炉内壁造成进一步的腐蚀，针对上述问题，本实施例提供一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置， 如图7-10所示，本实施例中的气喷嘴402为L形结构，气喷嘴402的输入端通过密封转接头12与高压罐401密封连接，气喷嘴402在密封转接头12的作用下能够实现转动，在气喷嘴402的外侧设有升降导流板6，升降导流板6的内端侧通过滑道7滑动套装在焚烧炉1内壁上，升降导流板6的高度也可设置为与焚烧炉1中部圆柱段高度相同，且升降导流板6的顶部固定升降架14，升降架14与外部推杆13的输出端连接，推杆13伸缩带动升降架14，能够使升降导流板6沿滑道7在焚烧炉1内壁上下升降，在升降导流板6的端部内侧固定有固定板8，固定板8贯穿开设有滑动槽9，滑动槽9内套装有滑杆10，各气喷嘴402通过连接块11与滑杆10固定连接，升降导流板6在升降时带动滑杆10，滑杆带动各气喷嘴402做同步转动，使气喷嘴402的输出端倾斜向下或倾斜向上转动，并且滑杆在带动各气喷嘴的过程中在滑动槽9滑动，避免滑杆10卡死的情况，

焚烧炉1内设置有温度传感器，当温度传感器监测到高温烟气温度过高时，焚烧炉内出现过热的情况时，推杆向下推动升降架14，使升降导流板6沿滑道7向下降下，升降导流板6在降下时带动滑杆10，使滑杆10带动各气喷嘴402做同步转动，使气喷嘴402的输出端倾斜向下，从而使L形的气喷嘴402倾斜向下喷射冷气流，改变高压冷气流旋流角度，使冷气流的下沉速度变快，提高对高温烟气的压迫效果，将焚烧炉内温度过高的高温烟气更快的压迫排出，保证高压冷气流对受热面的换热效果，也保证水冷架的对高温烟气的换热效果，并且缩短了重金属粉尘的下落行程，提高了重金属粉尘的下落速度，缩短了具有热量的重金属粉尘与焚烧炉内壁的接触时间，避免对受热面和焚烧炉内壁造成进一步的腐蚀的情况，使用稳定；当温度传感器监测到高温烟气的温度处于正常值，温度没有过热的情况下，推杆13向上拉动升降架14，使升降导流板6沿滑道7向上升起，升降导流板6在升起时带动滑杆10，使滑杆10带动各气喷嘴402做同步转动，使气喷嘴402的输出端从倾斜向下调整为正常角度，使旋流的高压冷气流能够与焚烧炉1的受热面充分热交换，并使水冷架5与高温烟气充分热交换。

实施例3，本实施中的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

在实施例2实施的过程中，高压冷气流在旋流经过弧形结构的升降导流板时，会沿着升降导流板外壁流动，高压冷气流在流经弧形结构的升降导流板时，冷气流会被加速，冷气流的加速不会对焚烧炉内壁造成影响，但是烟气中的重金属粉尘被旋流经过弧形结构的导流板时同样会被加速，导致重金属粉尘速度变快，有可能会对焚烧炉内壁造成撞击磨损，对焚烧炉内壁造成影响，针对上述问题，本实施例提供一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，如图11-12所示，在本实施例中，焚烧炉1的内底部设置有积灰斗，在固定板8的外端部设有风轮机构15，风轮机构15包括固定在固定板8外端部的延伸板 151，在延伸板151内转动套装有风轮，风轮包括转动安装在延伸板151内的轮轴152，并沿轮轴152的外周侧均布固定有多个挡板153，气喷嘴402在喷射高压冷气流时能够吹动风轮，使风轮转动，风轮在在转动时对沿升降导流板加速流动的重金属粉尘进行阻拦撞击，使烟气中含有的重金属粉尘被挡板减速阻挡，让重金属粉尘不再离心转动，并落入焚烧炉内底部设置的积灰斗内，定期排出，避免了因重金属粉尘速度变快，有可能会对焚烧炉内壁造成撞击磨损，对焚烧炉造成影响的情况。

实施例4，本实施中的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，喷管402b为圆锥结构，喷管402b的底部与固定管402a固定连接，通过圆锥结构的喷管402b的设计，能够增加高压冷气流的旋流压力，更好的实现对焚烧炉1受热面的换热，效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，包括焚烧炉，焚烧炉为中部圆柱段和上下部为圆锥段的组合体结构，焚烧炉开设有烟气出口，在焚烧炉下方设有炉膛，炉膛底部设置有炉排，所述焚烧炉底部偏心设有烟气入口，所述炉膛的出口与烟气入口连接，在焚烧炉远离烟气入口的一侧设有用以旋流高压冷气流的迫旋器，所述迫旋器包括设置在焚烧炉外壁上的高压罐，高压罐通过管路与外部气泵连接，在焚烧炉内壁上沿轴向设置有多个气喷嘴，气喷嘴的输入端与所述高压罐连通，且各个气喷嘴的输出端均沿焚烧炉内壁径向设置，迫旋器旋流高压冷气流对焚烧炉向火侧的受热面进行一次换热，且冷气流在旋流下沉的过程中将高温烟气压迫至焚烧炉中心并通过烟气出口排出，使焚烧炉内处于冷气流贴壁，高温烟气聚中的状态；在焚烧炉内设有用以对高温烟气二次换热的水冷架，水冷架通过连接杆与焚烧炉连接。

2.根据权利要求1所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述水冷架包括上下设置的上水冷环和下水冷环，上水冷环和下水冷环之间均匀连接有多根水管，下水冷环通过管路注入冷水，且上水冷环通过管路与外部汽包连接，用以输出蒸汽。

3.根据权利要求2所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述下水冷环的底部通过连接杆与焚烧炉内底部固定连接，上水冷环的顶部通过连接杆与焚烧炉内顶部固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述气喷嘴包括固定管和喷管，固定管固定在焚烧炉内壁上，固定管的输入端穿过焚烧炉与所述高压罐密封连通，且喷管沿焚烧炉内壁径向贴壁固定在固定管上。

5.根据权利要求4所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述喷管的输出端倾斜向下设置。

6.根据权利要求4所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述喷管为圆锥结构，喷管的底部与固定管固定连接，能增加冷气流的旋流压力。

7.根据权利要求1所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，在焚烧炉的外周侧均匀设置有水冷管，且水冷管在焚烧炉受热面的外壁上密集设置。

8.根据权利要求7所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，在高压罐内同样设置有水冷管，能保证高压罐内泵入冷气流的温度，使进入到焚烧炉内的高压冷气流一直处于冷气状态。

9.根据权利要求1所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，所述烟气入口偏心设在焚烧炉下部圆锥段的侧边，炉膛的出口与所述烟气入口对应连接。

10.根据权利要求1所述的一种防止垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的装置，其特征在于，高压罐的高度与焚烧炉的中部圆柱段高度一致。

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