CN114923177A - 双介质tfb气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法 - Google Patents

双介质tfb气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。该焚烧炉包括炉体、气固分离器、余热回收装置和炉体支架：炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，燃烧段和换热段间接相连，炉体支架包括至少一层横梁，横梁高于燃烧段上的连接部并朝向炉体，每层横梁上靠近炉体的一侧设有一层支撑板，每层支撑板支撑一级换热炉壁和设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级换热炉壁之间和换热炉壁与燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，气化段和燃烧段的炉体部分通过连接部悬吊于与连接部相邻的一层横梁上。该焚烧炉烟气换热效率高，工艺热利用率高，能有效处理炉体的热膨胀密封问题，燃料适应性广、效率高、排放低、系统稳定、安全性高。

Description

双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法
技术领域
本发明涉及气化燃烧领域，具体而言，本发明涉及双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。
背景技术
焚烧是废弃物减量化、资源化/无害化最优选的一种途径。现有的废料焚烧炉主要有固定床式焚烧炉、流化床式焚烧炉、回转窑式焚烧炉和热解式焚烧炉等炉型。流化床式焚烧炉处理废料的主要技术手段是：在一次风的作用下，将惰性床料和废料吹起并悬浮形成流化床床层，以流化床中的惰性床料为热载体焚烧入炉的废料。湍动流化床(TFB)是将废料气化并焚烧的有效手段之一，具有燃料适应性宽泛、初始排放很低、工艺流程简单等诸多优点，然而，现有的湍动流化床气化焚烧炉仍有改进和优化的空间。其中，现有的湍动流化床(TFB)基本都是单一的换热介质，如水、导热油等，而在实际应用过程中有时需要两种介质同时使用，如焚烧县域垃圾同时外供蒸汽，以及供导热油去制备高品质有机肥的场合；废料在气化焚烧炉内气化和燃烧的过程中产生的高温烟气会携带大量的热量和一定的灰分，如何实现余热的充分利用是废料资源化处理的重要问题，同时使用两种介质，不是简单的一加一等于二的问题，而是会带来很多新的问题，如各自流动和传热特性差异很大，对结构的要求各自不同；此外，热膨胀和密封本来就是现有焚烧炉的共性问题，若处理不好会导致炉体结构不稳，带来较大的安全隐患，而采用两种结构会带来更多新的膨胀密封的结构问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。该双介质TFB气化焚烧炉不仅同时实现提供蒸汽和导热油两种介质以满足不同的需求，具备烟气换热效率高，余热利用率高，通过梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，而且还能有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，具有燃料适应性广、效率高、排放低、系统稳定、安全性高等优点。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种双介质TFB气化焚烧炉。根据本发明的实施例，该双介质TFB气化焚烧炉包括：依次相连的炉体、气固分离器和余热回收装置；以及炉体支架，其中：
所述炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，所述气化段的底部设有第一布风装置和出渣口，所述气化段包括上中下布置的上变截面区、等截面区和下变截面区，所述上变截面区的横截面积由上至下逐渐增大，所述下变截面区的横截面积由上至下逐渐减小；所述上变截面区的横截面积不小于所述燃烧段的横截面积，所述燃烧段的侧部设有第二布风装置；
所述气化段的炉壁和所述燃烧段的炉壁均为水冷壁；所述换热段炉壁和所述燃烧段炉壁之间间接相连，所述燃烧段炉壁的外表面设有连接部，所述换热段包括至少一级换热炉壁，相邻两级换热炉壁上下布置且间接相连，每级所述换热炉壁的内表面设有一组导热油盘管，每组所述导热油盘管中导热油的流动方向均为下进上出，所述换热段的顶部设有热烟气出口，所述热烟气出口通过所述气固分离器与所述余热回收装置连通；
所述余热回收装置由上至下依次设有导热油管排、省煤器和空气预热器，所述空气预热器的热空气出口与所述气化段进气口和所述燃烧段进气口中的至少之一相连；
所述炉体支架包括钢架本体和至少一层支撑板，所述支撑板与所述钢架本体相连，所述支撑板高于所述连接部并朝向所述炉体，每层所述支撑板支撑一级所述换热炉壁以及设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级所述换热炉壁之间和所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部与所述钢架本体相连并呈悬吊设置。
根据本发明上述实施例的双介质TFB气化焚烧炉，通过联合导热油和水作为主要冷却介质，梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，一方面可以实现远高于单独使用导热油介质或水介质的换热效率，获得以热油和蒸汽两种介质形式存在的工艺热，便于工艺热在化工、食品、有机肥等作业生产中使用；另一方面，还能为气化段的气化剂和/或燃烧段的助燃空气进行预热，提高气化效率及燃烧效率，同时降低生产成本；此外，通过采用炉体支架使炉体悬空，使主炉膛形成下吊上支的结构，还可以以炉体支架和炉体的结合部作为固定端，使炉体(结合重力)向下膨胀，且在膨胀过程中不会影响炉体的密封，由此可以有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致密封不严以及进而产生的炉体结构稳定性差及安全性问题。
根据本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述双介质TFB气化焚烧炉实施废料气化焚烧方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将废料供给至炉体下部的气化段进行气化，得到气化气和固体残渣，固体残渣间歇排出炉外；
(2)使所述气化气进入炉体中部的燃烧段进行燃烧，得到燃烧后高温烟气；
(3)使所述燃烧后高温烟气经导热油盘管换热被冷却，得到中温烟气；
(4)利用气固分离器对所述中温烟气进行气固分离，得到初级净化烟气；
(5)使所述初级净化烟气进入余热回收装置，依次经导热油管排、省煤器和空气预热器换热后排出。
根据本发明上述实施例的实施废料气化焚烧方法，在焚烧废料的同时，可以按照烟气的流程逐级实现高温烟气热量的充分资源化利用，并提高换热效率；此外，采用上述方法还能有效处理炉体的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致炉体结构稳定性差或密封性差以及进而出现的安全隐患问题。由此，该方法不仅工艺简单，操作难度低，而且能量品位高，既能实现废料的充分资源化和无害化处理，还能保证炉体结构的稳定性和安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
图2是根据本发明再一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
图3是根据本发明又一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
图4是根据本发明又一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
图5是根据本发明一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的炉体结构示意图。
图6是根据本发明一个实施例的布风排渣系统的结构示意图。
图7是根据本发明一个实施例的排渣阀的示意图。
图8是根据本发明一个实施例的排灰装置的剖视图。
图9是根据本发明一个实施例的在余热回收装置的换热管上设置防磨板的结构示意图。
图10是根据本发明一个实施例的防磨板横截面的结构示意图。
图11是根据本发明再一个实施例的防磨板横截面的结构示意图。
图12是根据本发明一个实施例的单根换热管及防磨板的一个侧视图。
图13是根据本发明一个实施例的单根换热管及防磨板的一个俯视图。
图14是根据本发明一个实施例的防磨板斜面与换热管相对位置的结构示意图。
图15是根据本发明一个实施例的防磨板尺寸与换热管迎风面平坦区域的示意图。
图16是根据本发明一个实施例的余热回收装置中导热油管排或省煤器管排顺列平行排布的结构示意图。
图17是根据本发明一个实施例的余热回收装置中导热油管排或省煤器管排交错平行排布的结构示意图。
附图标记：
100-炉体；110-气化段；120-燃烧段；130-换热段；140-软连接密封；150-汽包；111-上变截面区；112-等截面区；113-下变截面区；114-第一布风装置；115-出渣口；116-气化段底部进气口；117-气化段侧壁进气口；121-燃烧段进气口；122-连接部；131-导热油盘管；132-热烟气出口；133-换热炉壁；200-气固分离器；210-第二出灰口；300-余热回收装置；310-导热油管排；311-导热油换热管；320-省煤器；321-导热水换热管；330-空气预热器；331-第一空气预热器；332-第二空气预热器；333-隔板；340-第一出灰口；350-排烟口；400-炉体支架；410-钢架本体；420-第一横梁；430-支撑板；440-第二横梁；H-炉体总高度；L1-燃烧段长度；L2-气化段长度。
1141-主布风板；1142-一次风室；1143-次布风板；161-排渣风室；162-排渣通道；1631-第一排渣阀；1632-第二排渣阀；164-流化气体流动通道；165-流化气体循环入口；166-大块垃圾出口；1633-第一齿条；1634-第一减速机；1635-第一电机；1636-第二齿条；1637-第二减速机；1638-第二电机；500-排灰装置；510-灰斗；520-螺旋刮灰件；550-齿轮；540-联轴器；530-电机；560-测温元件；570-限位凸起；600-防磨板；610-支架；611-第一连接孔；620-连杆；621-第二连接孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种双介质TFB气化焚烧炉。根据本发明的实施例，参考图1理解，该双介质TFB气化焚烧炉包括：依次相连的炉体100、气固分离器200和余热回收装置300；以及炉体支架400。其中：
炉体100包括由下至上依次连通的气化段110、燃烧段120和换热段130，气化段110的底部设有第一布风装置114和出渣口115，气化段110包括上中下布置的上变截面区111、等截面区112和下变截面区113，上变截面区111的横截面积(与炉体高度方向垂直)由上至下逐渐增大，下变截面区113的横截面积(与炉体高度方向垂直)由上至下逐渐减小；上变截面区111的横截面积不小于燃烧段120和换热段130的横截面积(其中，燃烧段120和换热段130在整体上可分别独立地呈等截面设置)，燃烧段120的侧部设有第二布风装置；
气化段110的炉壁和燃烧段120的炉壁均为水冷壁；换热段130炉壁和燃烧段120炉壁之间间接相连，燃烧段120炉壁的外表面设有连接部122，换热段130包括至少一级换热炉壁133，相邻两级换热炉壁133上下布置且间接相连，每级换热炉壁133的内表面设有一组导热油盘管131，每组导热油盘管131中导热油的流动方向均为下进上出(即每组导热油盘管的冷油进口位于该级换热炉壁133的下部，热油出口位于该换热炉壁133的上部，其中，导热油下进上出可以保证导热油受热后少量蒸汽或不凝气体不会附着在导热油管壁的内表面)，换热段130的顶部设有热烟气出口132，热烟气出口132通过气固分离器200与余热回收装置300连通；余热回收装置300由上至下依次设有导热油管排310、省煤器320和空气预热器330，空气预热器330的热空气出口与气化段110进气口和燃烧段120进气口中的至少之一相连；
炉体支架400包括钢架本体410和至少一层支撑板430，支撑板430与钢架本体410相连，支撑板430高于连接部122并朝向炉体100，每层支撑板430支撑一级换热炉壁133以及设在该级换热炉壁133内表面的导热油盘管131，相邻两级换热炉壁133之间和换热炉壁133与燃烧段120炉壁之间均设有软连接密封140，气化段130的炉体部分和燃烧段120的炉体部分通过连接部122与钢架本体410相连并呈悬吊设置。其中，钢架本体410与地面或其它固定面相连，实现整体的固定、支撑悬吊效果，支撑板430可以沿炉体的周向布置，相邻两级换热炉壁133可以分别与支撑板430焊接相连或采用其它方式固定相连，相邻两级换热炉壁133与支撑板430之间优选分别设置软连接(未示出)密封；相应地，与燃烧段120炉壁相连的换热炉壁133的下部可以与支撑板430焊接相连或采用其它方式固定相连，燃烧段120炉壁与支撑板430之间以及与燃烧段120炉壁相连的换热炉壁133的下部与支撑板430之间优选分别设置软连接(未示出)密封；进一步地，该软连接密封可以为金属软连接密封，例如可以采用铜排软连接来实现密封等。
该双介质TFB气化焚烧炉不仅同时实现提供蒸汽和导热油两种介质以满足不同的需求，具备烟气换热效率高，余热利用率高，通过梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，而且还能有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，具有燃料适应性广、效率高、排放低、系统稳定、安全性高等优点。需要说明的是，本发明的双介质TFB气化焚烧炉中，“双介质”指的是炉体中的换热介质，即水和导热油。
下面参考图1～15对该双介质TFB气化焚烧炉的炉体100、气固分离器200和余热回收装置300进行详细描述。
炉体100
根据本发明的实施例，参考图1理解，为便于实现气化段110的炉体部分和燃烧段120的炉体部分的悬吊设置，气化段110的炉体部分和燃烧段120的炉体部分既可以通过连接部122悬吊于位于换热炉壁133与燃烧段120炉壁之间的一层支撑板430上；或者，参考图2理解，也可以在炉体支架400上进一步设置第一横梁420，使第一横梁420设在钢架本体400上高于连接部122的部分并朝向炉体100，使气化段110的炉体部分和燃烧段120的炉体部分通过连接部122悬吊于第一横梁420上。此时，位于换热炉壁133与燃烧段120炉壁之间的一层支撑板430可以设在第一横梁420上靠近炉体100的一侧；可以理解的是，支撑板430既可以与第一横梁420一体成型，也可以采用螺接或卡接等可拆卸的方式相连，进而实现支撑板与钢架本体的连接，由此，更有利于简化炉体结构，便于炉体的组装、拆卸和维修。另外，还可以理解的是，第一横梁420可以沿炉体100的周向布置。
根据本发明的实施例，参考图3理解，炉体支架400还可以包括至少一层第二横梁440，第二横梁440可以设在钢架本体400上高于第一横梁420的部分并朝向炉体100，第二横梁440的层数可以与设在换热炉壁133之间的支撑板430的层数相等，位于相邻两级换热炉壁133之间的每层支撑板430设在一层第二横梁440上靠近炉体100的一侧。可以理解的是，支撑板430既可以与第二横梁440一体成型，也可以采用螺接或卡接等可拆卸的方式相连，进而实现支撑板与钢架本体的连接，由此，更有利于炉体的组装、拆卸和维修。另外，还可以理解的是，第二横梁440可以沿炉体100的周向布置。
根据本发明的实施例，气化段110的炉壁和燃烧段120的炉壁可以均为水冷壁，优选可以为一体成型的膜式水冷壁，其中采用悬吊的水冷壁能够吸收热膨胀量并保证炉膛具有良好的严密性，降低炉膛的漏风系数，便于实现严格密封，改善炉内的气化和燃烧工况；同时采用水冷壁还有利于在炉膛内表面敷设耐火材料层。进一步地，水冷壁的上部可以连接有汽包150，汽包150的进口与水冷壁的上集箱相连，汽包的出口与水冷壁的下集箱相连，由此既可以通过汽包实现水冷壁换热得到的蒸汽的汽水分离，还能将分离得到的水再次作为水冷壁的冷却水循环使用。另外，可以在换热炉壁133与燃烧段120炉壁之间的一层支撑板430上设置汽包支架(如图1所示)，或者第一横梁420上设置汽包支架(如图2所示)，由此可以通过汽包支架实现对汽包150的有效固定。
根据本发明的实施例，气化段110的底部设有的第一布风装置114可以包括多个定向风帽，通过定向风帽实现气化剂的供给和均匀分布。另外，可以理解的是，废料进入气化段后，可以通过第一布风装置向气化段内供给一次风作为气化剂，使废料气化，并使包含废料和惰性床料在内的物料以气固两相湍动流态化方式流动。其中，气化剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如可以包括选自空气、氧气和水蒸汽等中的一种或多种。
根据本发明的实施例，气化段110包括上中下布置的上变截面区111、等截面区112和下变截面区113，上变截面区111的横截面积由上至下逐渐增大，下变截面区113的横截面积由上至下逐渐减小。其中，气化段选择变截面的设计，可以实现多床层的叠加，形成内循环为主的湍动流化态，强化传质传热，避免底部物料堆积，能满足多元废料同炉集中处理，且更有利于废料的彻底气化。可以理解的是，本发明中双介质TFB气化焚烧炉适用于处理多种难度较大的有机固废，其适用的有机固废的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如可以为废塑料、废轮胎、废橡胶、生物垃圾、污泥、造纸废料、医疗垃圾等等，可以同炉处理固态、液体、拟流体状态等各种形态和各种类型的废料，具体可以根据废料的特性(如水分、粒径或相态等)在不同高度分级加入。
根据本发明的实施例，参考图4理解，气化段110的侧部还可以设有第三布风装置，其中第三布风装置可以包括设在气化段侧壁上的气化剂进气口117，其中第三布风装置可以包括多个沿气化段110周向布置的气化剂进气口117或多层沿气化段110高度方向布置的气化剂进气口117，由此除了通过气化段底部进气口116向气化段供给气化剂外，还可以通过气化段进气口117供给一次风作为气化剂使用，实现气化段的多级配风和废料的充分气化。
根据本发明的实施例，参考图1或图4理解，设在燃烧段120侧部的第二布风装置可以包括沿炉体100高度方向布置的上、中、下三层进气口121，其中，每层燃烧段进气口121可以包括一个燃烧段进气口121或多个沿燃烧段侧壁周向均匀分布的多个燃烧段进气口121，由此，可以利用燃烧段进气口121向燃烧段内供给二次风作为助燃气使用，实现燃烧段的多级配风和精准控温，保证物料在燃烧段具有足够的停留时间和预期燃烧温度，进而实现废料的充分燃烧。
根据本发明的实施例，参考图5理解，燃烧段120的长度L1可以为炉体100总高度H的1/4～1/3；气化段110的长度L2可以为炉体100总高度H的1/6～1/3，例如可以为1/4等。其中，处理有机固废时，为有效抑制NOx和二噁英等的初始生成，有机固废在气化段的气化温度通常要求保持在650～850℃，如普通有机固废在气化段的温度通常要求保持在650℃～800℃，有机危废在气化段的温度通常要求保持在650℃～850℃；为使二噁英等有害物质彻底分解，物料在燃烧段内的停留时间通常要求不低于2s，普通有机固废的温度通常要求保持在不低于850℃，有机危废的温度通常要求保持在不低于1100℃；另外，有机固废产生的高温烟气经换热段后的温度预期控制在500～600℃，以防止烟气中碱金属含量高的灰分结板或粘连在分离器内壁上，本发明中通过将炉体的分段比例控制在上述范围，更有利于满足气化、燃烧和换热各个阶段的整体要求，实现废料的充分资源化和无害化处理。
根据本发明的实施例，相邻两级换热炉壁133之间的连接高度可以为300～500mm，例如可以为350mm、400mm或450mm等，换热炉壁133与燃烧段炉壁之间的连接高度可以为300～500mm，例如可以为350mm、400mm或450mm等，可以理解的是，相邻两级换热炉壁133之间的连接部分和换热炉壁133与燃烧段炉壁之间的连接部分均设有膨胀密封结构，如软连接密封，由此，不仅便于实现换热段炉壁之间以及换热段炉壁与燃烧段炉壁之间的焊接等连接操作，还有利于实现软连接密封，进而有利于解决水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题。
根据本发明的实施例，气化段110的炉壁内表面可以设有耐火材料层；进一步地，燃烧段120的炉壁内表面部分或全部也可以敷设耐火材料层，由此既可以避免炉内高温环境与水冷壁直接接触换热，降低炉体的热膨胀程度，还可以减少吸热量从而有利于维持炉膛内高温环境，并降低灰分对炉膛内壁的磨损。
根据本发明的实施例，每组导热油盘管131可以沿换热炉壁133的周向螺旋上升布置，采用该设置可以提高高温烟气与导热油盘管的辐射换热面积，使高温烟气在换热段的定向流动过程中获得较好的换热效率及换热效果。其中，为进一步应对热膨胀，保证炉膛的密封性，相邻两级换热炉壁与连接二者的支撑板之间、炉体与热烟气出口之间可以均设置软连接密封，具体可以为金属或非金属软连接等。
根据本发明的实施例，结合图1和图6理解，双介质TFB气化焚烧炉还可以包括布风排渣系统，布风排渣系统包括上述第一布风装置114和排渣装置，其中：第一布风装置114包括：主布风板1141、一次风室1142和次布风板1143，主布风板1141设在炉体100的底部；一次风室1142设在主布风板1141的底部；次布风板1143设在一次风室1141外，次布风板1143与主布风板1141呈阶梯布置，且次布风板1143的设置高度低于主布风板1141。排渣装置包括：排渣风室161、排渣通道162和排渣阀，排渣风室161设在次布风板1143的底部，且排渣风室161的压强大于一次风室1142的压强；排渣通道162与炉体100连通，且排渣通道162设在炉体下方，排渣通道162挨着次布风板1143远离主布风板1141的一端设置，排渣通道162具有出渣口115；排渣阀包括第一排渣阀1631和第二排渣阀1632，第一排渣阀1631和第二排渣阀1632相对地设在排渣通道162内壁上，第二排渣阀1632设在第一排渣阀1631的下方，且第一排渣阀1631的宽度小于排渣通道162的宽度。
目前，湍动流化床(TFB)是将废料气化的有效手段之一，然而垃圾中含有不规则大块物料(例如砖块、石子、金属丝等)无法流化，需要通过TFB底部的排渣口排出，但是不规则的大块物料(例如砖块、石子、金属丝等)很容易卡在相关技术中的闸板阀的中间区域，造成排渣口堵塞，甚至存积在布风板上，导致流化恶化从而影响气化焚烧炉的正常运行。通过采用该布风排渣系统，可以使进入炉膛的垃圾首先落在主布风板上，在一次风室中气化剂的作用下，垃圾中的细物料被流化，而粗物料(即不规则的大块物料)则沉积下来，落在次布风板上，在排渣风室中气化剂的作用下，将粗物料中夹杂的细物料流化，粗物料则进入排渣通道中，由此，自动将进入炉膛的垃圾中的粗物料和细物料充分分离开来；而排渣通道设置非对称排渣阀，第一排渣阀与排渣通道之间留有一定的空间，由此不规则的大块物料不会完全卡在第一排渣阀上，在第一排渣阀下方设置的相对的第二排渣阀，不规则的大块物料同样也不会完全卡在第二排渣阀上，由此，第一排渣阀和第二排渣阀相叠加形成自锁结构，锁住不规则的物料，使炉膛排出的物料不会往下漏，同时又避免了不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。
根据本发明的实施例，参考图6理解，布风排渣系统还包括流化气体流动通道164，流化气体流动通道164位于排渣风室161上部并与排渣通道162和炉体100连通，流化气体流动通道164通过上下布置的流化气体循环入口165和大块垃圾出口166与炉体100连通，流化气体循环入口165设在炉体100下部不高于流化气体流动通道164顶部的区域，在次布风板1143上形成的流化气体依次通过流化气体流动通道164和流化气体循环入口165进入主布风板1141上方的炉膛中，大块垃圾出口166设在炉体下部不低于主布风板1141的区域，在主布风板1141和一次风室1142的共同作用下筛分下来的不规则的大块物料通过该大块垃圾出口166落在次布风板1143上。
进一步地，结合图6和图7理解，以大块垃圾出口166的孔径为a，以流化气体循环入口165的孔径为c，以流化气体流动通道164的宽度为d，以排渣通道162的进口的孔径为b，以排渣通道162的宽度为w0，b＝(1～1.5)a，c＝(0.5～0.8)a，d＝(1.5～2.0)b，w0＝(2.0～3.0)b，上述结构的布风排渣系统，可以通过给定尺寸的结构，实现系统的稳定工作。各部分结构尺寸确定的原则或效果如下：尺寸a的确定取决于设计时确定的物料排出流量以及粗细筛分，要确保粗细渣都可以如期排出炉膛。d的宽度需要确保排出的炉渣能在次布风板上实现粗细渣的分离，且保证细渣能在合理的气速下被携带返回炉膛，d过大会导致气速过低，气体携带的颗粒尺寸太小从而导致过多的细渣被排出炉膛，破坏炉膛的物料筛分平衡；d过小会导致气速过高，阻力过大，也会减小返回炉内的细渣量，因而破坏物料筛分平衡。宽度c的大小限制则是为了确保进入炉膛的气固两相流有一定的压降，从而防止倒流。尺寸b的确定则是依据次布风板上压力平衡而定，主要是为了形成粗细分离的机制，粗渣通过b逐步下落到排渣阀中，细渣被所在的卡口上粗渣阻挡从而上升回到炉内的流化气体流动通道。
可以理解的是，大块垃圾出口166、流化气体循环入口165以及排渣通道162的进口的形状并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，可以为圆形或矩形等；需要说明的是，大块垃圾出口166的孔径a、流化气体循环入口165的孔径c和排渣通道162的进口的孔径b可以分别独立地理解为最小孔间距，例如，以大块垃圾出口166的孔径a为例，当大块垃圾出口166为圆形时，a可以理解为大块垃圾出口166的内径，当大块垃圾出口166为矩形时，a可以理解为大块垃圾出口166的短边尺寸。
根据本发明的实施例，参考图7理解，以排渣通道162的宽度为w0，以第一排渣阀1631的宽度为w1，以第二排渣阀1632的宽度为w2，0.5w0≤w1≤0.75w0，0.75w0≤w2<w0，由此，第一排渣阀1631和第二排渣阀1632距离排渣通道162内壁均留有合适的空间，不规则的大块物料不会完全卡在第一排渣阀1631上，在第一排渣阀1631下方的设置相对的第二排渣阀1632，不规则的大块物料同样也不会完全卡在第二排渣阀1632上，由此，第一排渣阀1631和第二排渣阀1632相叠加形成自锁结构，锁住不规则的大块物料，大块物料不会往下漏，同时又避免了不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。
根据本发明的实施例，一次风室1142的压强可以为10～15kPa，由此，可以进一步确保落在主布风板1141上的垃圾在一次风室1142的作用下，其中的细物料被流化、大块物料落在次布风板1143上，从而实现细物料和大块物料的初步分离。
根据本发明的实施例，排渣风室161的压强为12～20kPa，由此，可以进一步确保将粗物料中夹杂的细物料流化、粗物料则进入排渣通道162中，从而实现细物料和大块物料的二次分离，同时排渣风室161的高压提供了物料内循环需要的动力。
根据本发明的实施例，排渣阀还可以包括设置在排渣通道162外的依次相连的第一齿条1633、第一减速机1634和第一电机1635，第一齿条1633与第一排渣阀1631相连，其中，第一电机1635在第一减速机1634的作用下带动第一齿条1633移动，第一齿条1633带动第一排渣阀1631移动，从而实现第一排渣阀1631的开合；同样地，排渣阀还可以包括设置在排渣通道162外的依次相连的第二齿条1636、第二减速机1637和第二电机1638，第二齿条1636与第二排渣阀1632相连，其中，第二电机1638在第二减速机1637的作用下带动第二齿条1636移动，第二齿条1636带动第二排渣阀1632移动，从而实现第二排渣阀1632的开合。
根据本发明的实施例，参考图7理解，当排渣阀关闭时，第一排渣阀1631的远离排渣通道162内壁的一端与第二排渣阀1632的远离排渣通道162内壁的一端之间的连线与水平面之间的夹角α为5～15°，由此，使夹角α小于大块物料的息止角，进一步保证第一排渣阀1631和第二排渣阀1632在关闭状态下锁住大块物料，同时又能避免不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。
根据本发明的实施例，参考图7理解，第一排渣阀1631与第二排渣阀1632之间的距离⊿H为(1/4～1/3)w0，进一步保证第一排渣阀1631和第二排渣阀1632在关闭状态下锁住大块物料，同时又能避免不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。
根据本发明的实施例，参考图6理解，主布风板1141与水平面的夹角为5～20°，次布风板1143与水平面的夹角为3～10°，由此，既能保证垃圾中的细物料充分在主布风板和次布风板上流化，又能保证其中的大块物料从主布风板落到次布风板上、从次布风板落到排渣通道中。
根据本发明的实施例，第一排渣阀1631和第二排渣阀1632的阀板厚度可以各自独立地为20～35mm，由此，可以进一步保证在第一排渣阀1631和第二排渣阀1632的叠加作用下，锁住不规则的大块物料，使大块物料不会往下漏。
气固分离器200
根据本发明的实施例，流化的物料在气化剂的作用下随之完成气化，气化后的气体进入燃烧段，在燃烧段发生燃烧，燃烧后的烟气随后进入换热段，在换热段完成换热后进入气固分离器进行气固分离，大部分灰分被分离出来并经设在气固分离器200底部的出灰口(即第二出灰口210)排出。
根据本发明的实施例，参考图8理解，双介质TFB气化焚烧炉还可以包括排灰装置500，排灰装置500与第二出灰口210相连，排灰装置500可以包括：灰斗510、螺旋刮灰件520、齿轮550、联轴器540和电机530。其中，灰斗510为筒状；螺旋刮灰件520设置在灰斗510的内部；齿轮550的一端与螺旋刮灰件520相连，且齿轮550的一端与灰斗510之间密封；联轴器540与齿轮550的另一端相连；电机530与联轴器540相连。生活垃圾、工业可燃废物、危险废物以及生物质在燃烧或者气化过程中会产生大量的中高温气体，该中高温气体中含有中高温灰分，该中高温灰分通常为真密度较小的多孔蓬松状态，且中高温灰分的粘结性强，很容易在各处灰斗(如流化床的分离器下灰斗、炉排的二三通道连接灰斗、各种炉型尾部竖井下灰斗等)处粘结成团，从而导致灰斗堵塞。为避免该问题，本发明中通过设置排灰装置，使电机通过联轴器带动齿轮，齿轮带动螺旋刮灰件在灰斗内左右旋转，从而达到刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的，确保中高温的灰流顺畅通过灰斗，避免了中高温灰分粘结在灰斗内壁上粘结成团的问题。由此，可以在较低的能耗以及较小的磨损量下，获得高可靠性的输灰效果，确保由气固分离器排出的中高温的灰流能够顺畅通过灰斗排出；另外，该排灰装置结构简单，容易实现在中高温下不易变形，而现有技术中常规装置结构较复杂，很难达到在中高温下不易变形的目的。
根据本发明的实施例，灰斗510的具体结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，根据本发明的一个具体示例，参考附图8，灰斗510可以包括一体成型的锥筒灰斗和直筒灰斗，锥筒灰斗设在直筒灰斗的上方。优选地，齿轮550可以安装在直筒灰斗的中部位置。
根据本发明的实施例，螺旋刮灰件520可以包括多个子螺旋刮灰件，相邻子螺旋刮灰件之间可以通过铆钉连接，共同连成一整条螺旋刮灰件，由此，相邻子螺旋刮灰件之间会存在一定的间隙，螺旋刮灰件受热膨胀后，间隙容纳了膨胀量，从而确保螺旋刮灰件整体受热不变形。进一步地，根据本发明的一个具体示例，锥段灰斗的子螺旋刮灰件可以为耐热钢片卷制的螺旋状，通过热处理定型，直接放置在灰斗内。
根据本发明的实施例，螺旋刮灰件520的材质并不受特别限制，只要能达到高温下不易变形的目的即可，本领域人员可根据实际需要随意选择，例如，螺旋刮灰件520的材质可以为2520耐热钢或者310、314、316等高镍铬含量的耐热钢。
根据本发明的实施例，螺旋刮灰件520的螺距⊿L＝(1/2～3/2)D，D为在螺距范围内的灰斗外径的平均值。上述螺距的定义是沿螺旋线方向量得的，相邻两螺纹之间的距离，即相邻两螺纹在中径线上对应两点间的轴向距离。由此，将螺旋刮灰件520的螺距限定在上述范围内，可使上述螺旋刮灰件520旋转一定角度时，能充分刮到灰斗内壁。发明人发现，如果螺距过大，可能会导致螺旋刮灰件520不能充分刮到灰斗内壁，如果螺距过小，会造成能量浪费以及不必要地磨损灰斗内壁以及螺旋刮灰件520。
根据本发明的实施例，螺旋刮灰件520在灰斗510的周向方向的旋转角度可以为60～90°，由此，将螺旋刮灰件520在灰斗510的周向方向的旋转角度限定在上述范围内就能实现充分刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的。发明人发现，如果旋转角度过小，可能会导致螺旋刮灰件520不能充分刮到灰斗内壁，如果旋转角度过大，会造成能量浪费以及不必要地磨损灰斗内壁以及螺旋刮灰件520。可以理解的是，螺旋刮灰件520在灰斗510的周向方向的旋转是往复式旋转，即当螺旋刮灰件520在灰斗510的周向方向旋转60～90°后，螺旋刮灰件520就停止向原来的方向转动，继而向反方向转动。其中，螺旋刮灰件520在灰斗510的周向方向的旋转角度的控制可以采用步进电机530通过脉冲信号实现，但是步进电机530的价格较昂贵，也可以通过一般的电机530配合限位凸起实现。
根据本发明的实施例，螺旋刮灰件520的宽度可以为螺旋刮灰件520所在处的灰斗内壁沿周向方向的周长的1/4～1/3，对应的周向角度可以为90～120°，大于旋转角度60～90°，由此，确保充分刮动粘结在灰斗内壁上的灰层。需要说明的是，螺旋刮灰件520在宽度方向上是弯曲的，呈条带形筒状，贴在灰斗510的内壁面上。
根据本发明的实施例，参图8所示，排灰装置500还可以包括多个限位凸起570，多个限位凸起570可以设在灰斗内壁上，该限位凸起570的作用是限制螺旋刮灰件520在灰斗510内左右旋转的范围，当螺旋刮灰件520在旋转过程中碰到限位凸起570时，螺旋刮灰件520就停止向原来的方向转动，继而向反方向转动，由此，限制螺旋刮灰件520在灰斗510周向方向的旋转角度为60～90°的范围内转动。进一步地，多个限位凸起570还可以打破灰斗内壁的平整性，在一定程度具有防止中高温灰分粘结在灰斗内壁上导致板结的作用。
根据本发明的实施例，参图8所示，排灰装置500还可以包括测温元件560，测温元件560可以设在灰斗510壁上，并深入至灰斗510内，用于监测灰斗510内流动灰分的温度的波动信号。可以理解的是，当中高温灰分在灰斗510中正常流动时，会有一定的温度波动，如果检测到的温度稳定不波动了，说明灰斗510中的灰分不流动了，即灰斗510被粘结成团的灰分堵塞了，此时就需要启动电机530带动螺旋刮灰件520旋转进行刮灰。优选地，当测温元件560监测到灰斗内的灰分的温度波动低于5℃/10min时，可以启动电机530带动螺旋刮灰件520旋转进行刮灰。
根据本发明的实施例，排灰装置500还可以包括PLC控制单元(在图中未示出)，PLC控制单元可以通过电信号分别与测温元件560、电机相连。测温元件560可以将检测到的灰斗内灰的温度信号传输至PLC控制单元，PLC控制单元根据接收到的灰斗内灰的温度进行信号分析，依据实验确定的波动幅度及频率决定是否启动电机，带动螺旋刮灰件旋转。由此，实现自动化排灰。
根据本发明的实施例，利用上述排灰装置进行排灰的方法可以包括：采用测温元件监测灰斗内灰分的温度波动；当灰斗内灰分的温度波动低于5℃/10min时，启动电机；电机通过联轴器带动齿轮，齿轮带动螺旋刮灰件旋转，从而达到刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的，当灰斗内壁上的灰层清理干净后，停止电机运行。该排灰方法采用测温元件监测灰斗内灰分的温度波动，当灰斗内灰分的温度波动低于5℃/10min时，启动电机，电机通过联轴器带动齿轮，齿轮带动螺旋刮灰件在灰斗内顺时针逆时针交替旋转，从而达到刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的，当灰斗内壁上的灰层清理干净后，停止电机运行。由此，可以确保灰流顺畅通过灰斗，避免灰分粘结在灰斗内壁上粘结成团的问题，能够在较低的能耗以及较小的磨损量下，获得高可靠性的输灰效果，确保中高温的灰流顺畅通过灰斗。
余热回收装置300
根据本发明的实施例，参考图1～4理解，余热回收装置300沿其高度方向可以设有至少一组导热油管排310；进一步地，每组导热油管排310沿余热回收装置300的高度方向可以设有多层交错平行布置的导热油换热管311，采用该设置不仅可以大大提高高温烟气与导热油管排的换热面积，提高换热效率和换热效果，还有利于使高温烟气中携带的灰分在与导热油管排接触的过程中沉降，提高烟气净化效果。可以理解的是，每组导热油管排310中，多层导热油换热管可以各自并联独立设置，也可以连续串联设置，另外，每组导热油管排310中导热油换热管311的层数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。
根据本发明的实施例，参考图1～4理解，余热回收装置300中，省煤器320可以根据实际需要设置一组或多组，其中，省煤器320的上部也可以连接有汽包(未示出)。
根据本发明的实施例，参考图4理解，空气预热器330中还可以进一步设有隔板333，隔板333将空气预热器330分隔为上下布置或水平并排布置的第一空气预热器331和第二空气预热器332，第一空气预热器331包括第一冷空气进口和第一热空气出口，第二空气预热器332包括第二冷空气进口和第二热空气出口，第一热空气出口和第二热空气出口中的其中一个与燃烧段120的进气口121相连，另一个与气化段110的进气口116和/或进气口117相连。可以理解的是，第一空气预热器331和第二空气预热器332是两个相对独立地空气预热单元。在实际操作过程中，供给至气化段的气化剂和供给至燃烧段的助燃风所需要的压力和温度并不完全相同，例如供给至气化段的气化剂的温度可以为150～200℃，压力为可以10～15kPa，供给至燃烧段的助燃风温度可以为100～200℃，压力可以为4～6kPa，当隔板为水平设置时，可以将空气预热器330分隔为上下布置的两部分(上部空气预热器输出的热空气温度相比于下部空气预热器更高)；当隔板为竖直设置时，可以将空气预热器330分隔为水平并排布置(如左右布置)的两部分，可以基于气化剂和助燃风的温度及压力需求，选择第一空气预热器和第二空气预热器中的其中一个与气化段进气口(116，和/或117)相连，另一个与燃烧段进气口121相连，并分别控制两部分预热器各自的压力。
根据本发明的实施例，参考图4理解，余热回收装置300下部设有排烟口350、底部设有第一出灰口340，排烟口350位于空气预热器330下方并与烟气净化装置相连。
根据本发明的实施例，导热油管排310可以包括至少一层导热油换热管311，每层导热油换热管311可以包括多根间隔分布的导热油换热管311，参考图9理解，至少一根导热油换热管的迎风面上设有防磨板600；和/或，省煤器320包括至少一层导热水换热管，每层导热水换热管包括多根间隔分布的导热水换热管321，至少一根导热水换热管321的迎风面上设有防磨板600(参考图9理解)。其中，防磨板600沿换热管的长度方向可拆卸设置(参考图12或图13理解)，防磨板600的横截面(该横截面垂直于防磨板的长度方向)为三角形(如图10所示)或具有双曲线结构的类三角形形状(如图11所示)，三角形的顶点(如图10中e1面和f1面的交点)或双曲线的交点(如图11中e2面和f2面的交点)位于防磨板600远离换热管的一侧。采用本发明的双介质TFB气化焚烧炉对生物质、垃圾、污泥及各种危废进行处理时，产生的烟气通常具有水分高、碱金属含量高、易结渣、积灰的特点。在对上述烟气的余热进行回收利用时，对流换热装置(如导热油管排、省煤气)的对流受热面多采用管排布置，而由于上述烟气水分高、碱金属含量高、易结渣、积灰的特点，在换热管迎风面较为平缓的区域容易积灰结渣导致故障停炉，影响高焚烧炉的正常高效运行。针对对流换热装置，发明人发现，换热管的曲率越大，越不容易积灰，即对流换热管的侧面不易积灰，其最容易积灰的位置位于换热管迎风面上较为平坦的区域(如图15中g所示的区域)，通过在换热管迎风面上设置防磨板，一方面可以利用防磨板的倾斜面(如图10中e1面和f1面所示)或曲面(如图11中e2面和f2面所示)来改变烟气中灰分的运动路径，使灰分沿防磨板的倾斜面或曲面掉落，避免烟气中的灰分与换热管迎风面直接接触进而避免灰分在换热管的迎风面积灰结渣，另一方面，还可以降低灰分对换热管产生的磨损。此外，当防磨板存在较为明显的结渣、积灰或故障时，还可以对防磨板进行更换。由此，通过在换热管的迎风面上设置可拆卸的防磨板，并控制防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形，可以有效提高换热管排迎风面的抗结渣性能，大大减少积灰结渣导致的故障停炉概率，显著提高焚烧炉等的连续运行时间。
根据本发明的实施例，参考图9或图14所示，防磨板600可以悬支在导热油换热311或导热水换热管321上，当防磨板600底部与换热管直接接触固定时，虽然也能解决换热管排迎风面灰分结渣积灰的问题，但会影响换热管与高温烟气的有效接触面积，影响换热效率及效果，通过将防磨板600悬支在换热管上，一方面可以在保证换热效率及换热效果的前提下使换热管迎风面具有抗结渣和积灰的性能，另一方面，在防磨板的倾斜面或曲面固定的前提下，通过控制防磨板具有一定的悬支高度，还能进一步降低高温烟气中灰分与换热管的接触概率，降低对换热管的磨损。
根据本发明的实施例，参考图10～11或图14理解，防磨板600的横截面(该横截面垂直于防磨板的长度方向)呈现的三角形或类三角形形状可以均为轴对称图形，三角形或类三角形形状的对称轴与三角形的顶点或双曲线的交点到换热管中心轴的垂线重合。由此，不仅可以解决换热管迎风面灰分易结渣积灰的问题，还可以使位于防磨板两侧的换热管部分能够达到相同的抗灰分结渣积灰的性能及防磨效果，同时还有利于提高耐磨板在使用过程中的受力均匀性。
根据本发明的实施例，参考图15理解，防磨板600靠近换热管一侧的宽度W可以为换热管外径的0.2～0.5倍，例如可以为换热管外径的0.25倍、0.3倍、0.35倍、0.4倍或0.45倍等，其中，若防磨板600靠近换热管一侧的宽度过小，难以完全解决换热管迎风面上较为平坦的区域灰分易结渣积灰的问题，而若该宽度过大，不仅会增加原料成本和防磨板固定难度，还可能影响换热管与高温烟气的有效对流接触面积，影响换热效果，本发明中通过控制防磨板靠近换热管一侧的宽度为上述范围，更有利于在避免换热管迎风面上灰分结渣积灰的基础上保证换热效果，降低防磨板的原料成本及固定难度。
根据本发明的实施例，参考图15理解，当防磨板600靠近换热管一侧的宽度W为换热管外径的0.2～0.5倍时，防磨板600的高度h可以为换热管外径的0.05～0.1倍，例如防磨板600的高度h可以为换热管外径的0.06倍、0.07倍、0.08倍或0.09倍等，通过控制防磨板的高度为上述范围，可以控制防磨板的倾斜面(如图10中的e1面和f1面)或曲面(如图11中的e2面和f2面)方向，使灰分沿防磨板的滑落方向更有利于远离换热管迎风面上较为平坦区域(参考图14中e1和f1面的延长线理解)，从而不仅更有利于解决换热管迎风面上较为平坦的区域灰分易结渣积灰的问题，还有利于降低灰分随烟气流动过程中对换热管的磨损。进一步地，基于上述防磨板的上述尺寸条件，参考图15理解，防磨板600靠近换热管的一侧与换热管之间的距离L3可以为换热管外径的0.3～0.6倍，例如可以为换热管外径的0.35倍、0.4倍、0.45倍、0.5倍或0.55倍，其中，通过控制防磨板靠近换热管的一侧与换热管之间的距离为上述范围，更有利于降低烟气中灰分与换热管接触的概率，确保灰分不会在热管迎风面上结渣积灰。
根据本发明的实施例，参考图14理解，可以使防磨板的倾斜面e1和f1的延长线位于相邻两根换热管之间，或使防磨板的曲面e2和f2的渐近线的延长线位于相邻两根换热管之间，由此可以进一步保证防磨板的设置能够降低烟气中灰分与换热管接触的概率，确保灰分不会在热管迎风面上结渣积灰。
根据本发明的实施例，参考图12理解，防磨板600与换热管之间的距离可调。针对同一防磨板，当换热管的外径、相邻两个换热管之间的间距等发生变化时，防磨板与换热管之间的最佳距离也会发生变化，通过控制防磨板与换热管之间的距离可调，更有利于根据实际情况调节防磨板与换热管之间的间距，进而达到更佳的抗结渣积灰效果及防磨效果。
根据本发明的实施例，可以理解的是，防磨板600与换热管之间的连接方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能实现二者的可拆卸相连即可，优选二者之间间距可调。例如，参考图12理解，换热管的顶部可以设有支架610，支架610上可以设有至少一个第一连接孔611，防磨板600底部可以设有连杆620，连杆620上可以设有至少一个与第一连接孔611匹配连接的第二连接孔621，换热管和防磨板600可以通过支架610和连杆620固定，例如可以通过螺栓固定、卡接固定或插销固定等，由此既可以实现防磨板与换热管的可拆卸相连，还有利于控制二者之间的间距。
根据本发明的实施例，参考图16理解，导热油管排310可以包括多排顺列平行布置的导热油换热管311，导热油管排310最靠近余热回收装置300烟气进口一侧的整排导热油换热管311中，每根导热油换热管311的迎风面上均设有防磨板600；或者，导热油管排310可以包括多排交错平行布置的导热油换热管311，导热油管排310最靠近余热回收装置300烟气进口一侧的至少两排相互交错的导热油换热管311中，每根导热油换热管311的迎风面上均设有防磨板600，由此可以进一步避免出现烟气中灰分在导热油换热管迎风面上结渣积灰的问题。
根据本发明的实施例，参考图17理解，省煤器320可以包括多排顺列平行布置的导热水换热管321，省煤器320最靠近余热回收装置300烟气进口一侧的整排导热水换热管中，每根导热水换热管321的迎风面上均设有防磨板600；或者，省煤器320可以包括多排交错平行布置的导热水换热管321，省煤器320最靠近余热回收装置300烟气进口一侧的至少两排相互交错的导热水换热管321中，每根导热水换热管321的迎风面上均设有防磨板600，由此可以进一步避免出现烟气中灰分在导热水换热管迎风面上结渣积灰的问题。
综上所述，本发明上述实施例的双介质TFB气化焚烧炉可以具有以下有益效果：
(1)通过联合导热油和水作为主要冷却介质，梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，一方面可以实现远高于单独使用导热油介质或水介质的换热效率，获得以热油和蒸汽两种介质形式存在的工艺热，便于工艺热在化工、食品、有机肥等作业生产中使用；另一方面，还能为气化段的气化剂和/或燃烧段的助燃空气进行预热，提高气化效率及燃烧效率，同时降低生产成本；此外，通过采用炉体支架使炉体悬空，使主炉膛形成下吊上支的结构，还可以以炉体支架和炉体的结合部作为固定端，使炉体(结合重力)向下膨胀，且在膨胀过程中不会影响炉体的密封，由此可以有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致密封不严以及进而产生的炉体结构稳定性差及安全性问题。
(2)通过采用上述布风排渣系统，可以使进入炉膛的垃圾首先落在主布风板上，在一次风室中气化剂的作用下，垃圾中的细物料被流化，而粗物料(即不规则的大块物料)则沉积下来，落在次布风板上，在排渣风室中气化剂的作用下，将粗物料中夹杂的细物料流化，粗物料则进入排渣通道中，由此，自动将进入炉膛的垃圾中的粗物料和细物料充分分离开来；而排渣通道设置非对称排渣阀，第一排渣阀与排渣通道之间留有一定的空间，由此不规则的大块物料不会完全卡在第一排渣阀上，在第一排渣阀下方设置的相对的第二排渣阀，不规则的大块物料同样也不会完全卡在第二排渣阀上，由此，第一排渣阀和第二排渣阀相叠加形成自锁结构，锁住不规则的物料，使炉膛排出的物料不会往下漏，同时又避免了不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。
(3)通过设置上述排灰装置，使电机通过联轴器带动齿轮，齿轮带动螺旋刮灰件在灰斗内左右旋转，从而达到刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的，可以确保经气化分离器分离出的中高温的灰流能够顺畅通过灰斗，避免了中高温灰分粘结在灰斗内壁上粘结成团的问题。由此，不仅可以在较低的能耗以及较小的磨损量下，获得高可靠性的输灰效果，确保中高温的灰流顺畅通过灰斗，而且该排灰装置结构简单，容易实现在中高温下不易变形，与相关技术中常规装置结构较复杂，很难达到在中高温下不易变形的排灰装置相比取得了显著进步。
(4)通过在换热管迎风面上设置上述防磨板，一方面可以利用防磨板的倾斜面或曲面来改变烟气中灰分的运动路径，使灰分沿防磨板的倾斜面或曲面掉落，避免烟气中的灰分与换热管迎风面直接接触进而避免灰分在换热管的迎风面积灰结渣，另一方面，还可以降低灰分对换热管产生的磨损；此外，当防磨板存在较为明显的结渣、积灰或故障时，还可以对防磨板进行更换。由此，可以有效提高换热管排迎风面的抗结渣性能，大大减少积灰结渣导致的故障停炉概率，显著提高焚烧炉等的连续运行时间。
(5)该焚烧炉可使用处理多种难度较大的废弃物，且能同炉处理固态、液态、半流体状等各种形态及类型的废弃物，且设备运行稳定，耐用性好，能有效处理热膨胀密封问题并提高高温烟气的换热效率及效果，实现工艺热的回收再利用，其中，根据能量品味的高低，换热后热油和蒸汽携带的工艺热可以用于化工、食品、有机肥等作业生产使用。
根据本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述双介质TFB气化焚烧炉实施废料气化焚烧方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将废料供给至炉体下部的气化段进行湍流气化，得到气化气和固体残渣，固体残渣间歇排出炉外。根据本发明的实施例，气化段的温度为650～850℃，供给至气化段的气化剂温度为150～200℃，压力为10～15kPa。需要说明的是，气化段和气化剂工艺参数的选择，以及废料的选择等相关特征内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
(2)使所述气化气进入炉体中部的燃烧段进行燃烧，得到燃烧后高温烟气。根据本发明的实施例，燃烧段的温度为850～1100℃；供给至燃烧段的助燃空气温度为100～200℃，压力为4～6kPa。需要说明的是，燃烧段、助燃空气工艺参数的选择等相关特征内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
(3)使所述燃烧后高温烟气经导热油盘管换热被冷却，得到中温烟气。根据本发明的实施例，经导热油盘管换热后的烟气温度为500～600℃，需要说明的是，导热油盘管及换热参数等相关特征内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
(4)利用气固分离器对所述中温烟气进行气固分离，得到初级净化烟气。
(5)使所述初级净化烟气进入余热回收装置，依次经导热油管排、省煤器和空气预热器换热后排出。根据本发明的实施例，经导热油排管换热后的烟气温度为370～430℃，经空气预热器换热后的烟气温度为170～190℃。需要说明的是，导热油管排、省煤器和空气预热器以及换热效果等相关特征及内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，实施废料气化焚烧方法还可以进一步包括：利用布风排渣系统自动将进入炉膛的垃圾中的粗物料和细物料充分分离开来，并利用第一排渣阀和第二排渣阀相叠加形成自锁结构，锁住不规则的物料，使炉膛排出的物料不会往下漏，同时又避免了不规则的大块物料卡死在排渣阀上的问题。需要说明的是，布风排渣系统的相关特征及内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，实施废料气化焚烧方法还可以进一步包括：利用排灰装置确保由气固分离器排出的中高温的灰流能够顺畅通过灰斗排出，在较低的能耗以及较小的磨损量下获得高可靠性的输灰效果，具体地，使电机通过联轴器带动齿轮，齿轮带动螺旋刮灰件在灰斗内左右旋转，从而达到刮动粘结在灰斗内壁上的灰层的目的，确保中高温的灰流顺畅通过灰斗，避免了中高温灰分粘结在灰斗内壁上粘结成团的问题。需要说明的是，排灰装置的相关特征及内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，实施废料气化焚烧方法还可以进一步包括：在余热回收装置的对流换热管上设置防磨板，从而有效提高换热管排迎风面的抗结渣性能，大大减少积灰结渣导致的故障停炉概率，显著提高焚烧炉等的连续运行时间。需要说明的是，防磨板的相关特征及内容已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。
综上所述，根据本发明上述实施例的实施废料气化焚烧方法，在焚烧废料的同时，可以按照烟气的流程逐级实现高温烟气热量的充分资源化利用，并提高换热效率；此外，采用上述方法还能有效处理炉体的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致炉体结构稳定性差或密封性差以及进而出现的安全隐患问题。由此，该方法不仅工艺简单，操作难度低，而且能量品位高，既能实现废料的充分资源化和无害化处理，还能保证炉体结构的稳定性和安全性问题。其中，采用布风排渣系统、排灰装置和防磨板的有益效果已在前述部分做了详细说明，此处不再赘述。需要说明的是，本发明上述实施例中针对双介质TFB气化焚烧炉所描述的特征及效果同样适用于该实施废料气化焚烧方法，此处不再一一赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，包括：依次相连的炉体、气固分离器和余热回收装置；以及炉体支架，其中：
所述炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，所述气化段的底部设有第一布风装置和出渣口，所述气化段包括上中下布置的上变截面区、等截面区和下变截面区，所述上变截面区的横截面积由上至下逐渐增大，所述下变截面区的横截面积由上至下逐渐减小；所述上变截面区的横截面积不小于所述燃烧段的横截面积，所述燃烧段的侧部设有第二布风装置；
所述气化段的炉壁和所述燃烧段的炉壁均为水冷壁；所述换热段炉壁和所述燃烧段炉壁之间间接相连，所述燃烧段炉壁的外表面设有连接部，所述换热段包括至少一级换热炉壁，相邻两级换热炉壁上下布置且间接相连，每级所述换热炉壁的内表面设有一组导热油盘管，每组所述导热油盘管中导热油的流动方向均为下进上出，所述换热段的顶部设有热烟气出口，所述热烟气出口通过所述气固分离器与所述余热回收装置连通；
所述余热回收装置由上至下依次设有导热油管排、省煤器和空气预热器，所述空气预热器的热空气出口与所述气化段进气口和所述燃烧段进气口中的至少之一相连；
所述炉体支架包括钢架本体和至少一层支撑板，所述支撑板与所述钢架本体相连，所述支撑板高于所述连接部并朝向所述炉体，每层所述支撑板支撑一级所述换热炉壁以及设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级所述换热炉壁之间和所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部与所述钢架本体相连并呈悬吊设置。
2.根据权利要求1所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部悬吊于位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板上；或者，
所述炉体支架还包括第一横梁，所述第一横梁设在所述钢架本体上高于所述连接部的部分并朝向所述炉体，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部悬吊于所述第一横梁上。
3.根据权利要求2所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板设在所述第一横梁上靠近所述炉体的一侧；和/或，
所述炉体支架还包括至少一层第二横梁，所述第二横梁设在所述钢架本体上高于所述第一横梁的部分并朝向所述炉体，所述第二横梁的层数与设在所述换热炉壁之间的所述支撑板的层数相等，位于相邻两级所述换热炉壁之间的每层所述支撑板设在一层所述第二横梁上靠近所述炉体的一侧。
4.根据权利要求2或3所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，所述水冷壁的上部连接有汽包，所述汽包的进口与所述水冷壁的上集箱相连，所述汽包的出口与所述水冷壁的下集箱相连；
任选地，位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板上设有汽包支架，或者所述第一横梁上设有汽包支架，所述汽包设在所述汽包支架上。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
所述燃烧段的长度为所述炉体总高度的1/4～1/3，所述气化段的长度为所述炉体总高度的1/6～1/3；
相邻两级所述换热炉壁之间的连接高度为300～500mm，所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的连接高度为300～500mm；
所述气化段的炉壁内表面设有耐火材料层；
所述燃烧段的炉壁内表面部分或全部设有耐火材料层；
所述第二布风装置包括沿所述炉体高度方向布置的上、中、下三层进气口；
每组所述导热油盘管沿所述换热炉壁的周向螺旋上升布置；
所述炉体与所述热烟气出口之间设有软连接密封；
所述空气预热器中设有隔板，所述隔板将所述空气预热器分隔为上下布置或水平并排布置的第一空气预热器和第二空气预热器，所述第一空气预热器包括第一冷空气进口和第一热空气出口，所述第二空气预热器包括第二冷空气进口和第二热空气出口，所述第一热空气出口和所述第二热空气出口中的其中一个与所述燃烧段进气口相连，另一个与所述气化段进气口相连；
所述余热回收装置下部设有排烟口、底部设有第一出灰口，所述排烟口位于所述空气预热器下方并与烟气净化装置相连；
所述导热油管排沿所述余热回收装置的高度方向设有多层交错平行布置的导热油管。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，还包括布风排渣系统，所述布风排渣系统包括所述第一布风装置和排渣装置，其中：
所述第一布风装置包括：
主布风板，所述主布风板设在炉体的底部；
一次风室，所述一次风室设在所述主布风板的底部；
次布风板，所述次布风板设在所述一次风室外，所述次布风板与所述主布风板呈阶梯布置，且所述次布风板的设置高度低于所述主布风板；
所述排渣装置包括：
排渣风室，所述排渣风室设在所述次布风板的底部，且所述排渣风室的压强大于所述一次风室的压强；
排渣通道，所述排渣通道与所述炉体连通，且所述排渣通道设在所述炉体下方，所述排渣通道挨着所述次布风板远离所述主布风板的一端设置，所述排渣通道具有所述出渣口；
排渣阀，所述排渣阀包括第一排渣阀和第二排渣阀，所述第一排渣阀和所述第二排渣阀相对地设在排渣通道内壁上，所述第二排渣阀设在所述第一排渣阀的下方，且所述第一排渣阀的宽度小于所述排渣通道的宽度。
7.根据权利要求6所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
所述布风排渣系统还包括流化气体流动通道，所述流化气体流动通道位于所述排渣风室上部并与所述排渣通道和所述炉体连通，所述流化气体流动通道通过上下布置的流化气体循环入口和大块垃圾出口与所述炉体连通，所述流化气体循环入口设在所述炉体下部不高于所述流化气体流动通道顶部的区域，所述大块垃圾出口设在所述炉体下部不低于所述主布风板的区域，其中：以所述大块垃圾出口的孔径为a，以所述流化气体循环入口的孔径为c，以所述流化气体流动通道的宽度为d，以所述排渣通道的进口的孔径为b，以所述排渣通道的宽度为w0，b＝(1～1.5)a，c＝(0.5～0.8)a，d＝(1.5～2.0)b，w0＝(2.0～3.0)b；
以所述排渣通道的宽度为w0，以所述第一排渣阀的宽度为w1，以所述第二排渣阀的宽度为w2，0.5w0≤w1≤0.75w0，0.75w0≤w2<w0；
所述一次风室的压强为10～15kPa；
所述排渣风室的压强为12～20kPa；
所述排渣阀还包括设置在所述排渣通道外的依次相连的第一齿条、第一减速机和第一电机，所述第一齿条与所述第一排渣阀相连；
所述排渣阀还包括设置在所述排渣通道外的依次相连的第二齿条、第二减速机和第二电机，所述第二齿条与所述第二排渣阀相连；
所述主布风板与水平面的夹角为5～20°，所述次布风板与水平面的夹角为3～10°；
所述第一排渣阀和所述第二排渣阀的阀板厚度各自独立地为20～35mm。
8.根据权利要求7所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，当所述排渣阀关闭时，所述第一排渣阀远离所述排渣通道内壁的一端与所述第二排渣阀的远离所述排渣通道内壁的一端之间的连线与水平面之间的夹角α为5～15°；和/或，
所述第一排渣阀与所述第二排渣阀之间的距离⊿H为(1/4～1/3)w0。
9.根据权利要求1或8所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，还包括排灰装置，所述气固分离器底部设有第二出灰口，所述排灰装置与所述第二出灰口相连，所述排灰装置包括：
灰斗，所述灰斗为筒状；
螺旋刮灰件，所述螺旋刮灰件设置在所述灰斗的内部；
齿轮，所述齿轮的一端与所述螺旋刮灰件相连，且所述齿轮的一端与所述灰斗之间密封；
联轴器，所述联轴器与所述齿轮的另一端相连；
电机，所述电机与所述联轴器相连。
10.根据权利要求9所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
所述螺旋刮灰件包括多个子螺旋刮灰件，相邻所述子螺旋刮灰件之间通过铆钉连接；
所述螺旋刮灰件的螺距⊿L＝(1/2～3/2)D，其中，D为在所述螺距范围内的灰斗外径的平均值；
所述螺旋刮灰件在所述灰斗的周向方向的旋转角度为60～90°；
所述螺旋刮灰件的宽度为所述螺旋刮灰件所在处的灰斗内壁沿周向方向的周长的1/4～1/3；
所述灰斗包括一体成型的锥筒灰斗和直筒灰斗，所述锥筒灰斗设在所述直筒灰斗的上方；
所述排灰装置还包括：测温元件，所述测温元件设在所述灰斗壁上，并深入至所述灰斗内，用于监测所述灰斗内流动灰分的温度波动；
所述排灰装置还包括：多个限位凸起，所述多个限位凸起设在所述灰斗内壁上；
所述排灰装置还包括：PLC控制单元，所述PLC控制单元通过电信号分别与所述测温元件、所述电机相连。
11.根据权利要求1或10所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，所述导热油管排包括至少一层导热油换热管，每层所述导热油换热管包括多根间隔分布的导热油换热管，至少一根所述导热油换热管的迎风面上设有防磨板；和/或，所述省煤器包括至少一层导热水换热管，每层所述导热水换热管包括多根间隔分布的导热水换热管，至少一根所述导热水换热管的迎风面上设有防磨板，
其中，所述防磨板沿所述换热管的长度方向可拆卸设置，所述防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形形状，所述三角形的顶点或所述双曲线的交点位于所述防磨板远离所述换热管的一侧。
12.根据权利要求11所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
所述防磨板悬支在所述换热管上；
所述三角形和所述类三角形形状均为轴对称图形，所述三角形或所述类三角形形状的对称轴与所述三角形的顶点或所述双曲线的交点到所述换热管中心轴的垂线重合；
所述防磨板靠近所述换热管一侧的宽度为所述换热管外径的0.2～0.5倍；
所述防磨板的高度为所述换热管外径的0.05～0.1倍；
所述防磨板靠近所述换热管的一侧与所述换热管之间的距离为所述换热管外径的0.3～0.6倍；
所述防磨板与所述换热管之间的距离可调；
所述换热管的顶部设有支架，所述支架上设有至少一个第一连接孔，所述防磨板底部设有连杆，所述连杆上设有至少一个与所述第一连接孔匹配连接的第二连接孔，所述换热管和所述防磨板通过所述支架和所述连杆固定；
所述导热油管排包括多排顺列平行布置的导热油换热管，所述导热油管排最靠近所述余热回收装置烟气进口一侧的整排导热油换热管中，每根所述导热油换热管的迎风面上均设有防磨板；
所述导热油管排包括多排交错平行布置的导热油换热管，所述导热油管排最靠近所述余热回收装置烟气进口一侧的至少两排相互交错的导热油换热管中，每根所述导热油换热管的迎风面上均设有防磨板；
所述省煤器包括多排顺列平行布置的导热水换热管，所述省煤器最靠近所述余热回收装置烟气进口一侧的整排导热水换热管中，每根所述导热水换热管的迎风面上均设有防磨板；
所述省煤器包括多排交错平行布置的导热水换热管，所述省煤器最靠近所述余热回收装置烟气进口一侧的至少两排相互交错的导热水换热管中，每根所述导热水换热管的迎风面上均设有防磨板。
13.一种利用权利要求1～12中任一项所述的双介质TFB气化焚烧炉实施废料气化焚烧方法，其特征在于，包括：
(1)将废料供给至炉体下部的气化段进行气化，得到气化气和固体残渣，固体残渣间歇排出炉外；
(2)使所述气化气进入炉体中部的燃烧段进行燃烧，得到燃烧后高温烟气；
(3)使所述燃烧后高温烟气经导热油盘管换热被冷却，得到中温烟气；
(4)利用气固分离器对所述中温烟气进行气固分离，得到初级净化烟气；
(5)使所述初级净化烟气进入余热回收装置，依次经导热油管排、省煤器和空气预热器换热后排出。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：
所述气化段的温度为650～850℃，所述燃烧段的温度为850～1100℃；
经所述导热油盘管换热后的烟气温度为500～600℃，经所述导热油管排换热后的烟气温度为370～430℃，经所述空气预热器换热后的烟气温度为170～190℃；
供给至所述气化段的气化剂温度为150～200℃，压力为10～15kPa；供给至所述燃烧段的助燃风温度为100～200℃，压力为4～6kPa。
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