CN115451412A - 一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，涉及垃圾焚烧发电技术领域。为了解决现有的垃圾焚烧炉仅适用于城市生活垃圾，不适用于垃圾热值较高的工业固废垃圾的问题。本发明包括水冷结构的焚烧炉、第一竖直烟道、第二竖直烟道、第三竖直烟道以及水平烟道、尾部烟道和烟气再循环系统；焚烧炉的排烟口与第一竖直烟道的进烟口相通；第一竖直烟道、第二竖直烟道、第三竖直烟道、水平烟道、尾部烟道、烟气处理系统和烟气再循环系统沿着烟气流动方向依次布置并相通，烟气再循环系统出口与焚烧炉相通；水平烟道内布置有三级过热器和两级喷水减温结构；省煤器布置在尾部烟道内。本发明主要用于焚烧工业垃圾。

Description

一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧发电技术领域，尤其涉及一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统。

背景技术

随着城市规模不断扩大、人口不断膨胀，大量的造纸企业造纸废渣、服装纺织企业边角料、皮革废弃物、生活污水处理厂污泥等高热值工业固体废弃物亟需处置，工业固废与城市生活垃圾的成分、热值和污染物含量差别很大，一般工业固废垃圾热值相比城市生活垃圾高近一倍，且主要腐蚀性Cl元素含量也高得多，影响锅炉运行安全，因此需要对如工业固废等高热值垃圾焚烧锅炉进行特别设计，延长锅炉使用寿命。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的垃圾焚烧炉仅适用于城市生活垃圾的焚烧，并不适用于垃圾热值较高的工业固废等，进而提供一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，以保证锅炉运行安全，延长锅炉使用寿命。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，它包括焚烧炉、第一竖直烟道、第二竖直烟道、第三竖直烟道、水平烟道、尾部烟道、烟气处理系统和烟气再循环系统；所述焚烧炉的排烟口与第一竖直烟道的进烟口相通并同轴布置；所述的第一竖直烟道、第二竖直烟道、第三竖直烟道、水平烟道、尾部烟道、烟气处理系统和烟气再循环系统沿着烟气流动方向依次布置并相通；所述烟气再循环系统的进烟口与烟气处理系统的尾部烟道相通，所述烟气再循环系统的出烟口与焚烧炉相通；所述的水平烟道内布置有三级过热器和两级喷水减温结构；所述的尾部烟道内布置有省煤器；所述的焚烧炉、第一竖直烟道、第二竖直烟道和第三竖直烟道均采用水冷结构设计。

进一步的，所述的焚烧炉采用全水冷结构设计，包括焚烧炉水冷炉排。

进一步的，所述第一竖直烟道内标高以下采用耐火浇注料敷设，标高以上位置采用堆焊工艺进行防腐。

进一步的，所述的第二竖直烟道采用堆焊工艺进行防腐。

进一步的，所述的第二竖直烟道和第三竖直烟道底部的水冷炉墙折成灰斗结构。

进一步的，所述的第三竖直烟道由膜式水冷壁组成。

进一步的，所述的第三竖直烟道内可设置有水冷屏，所述的水冷屏布置在第三竖直烟道内中下部的位置处。

进一步的，所述的水平烟道采用水冷或汽冷的膜式水冷壁结构；所述水平烟道的底部布置有多个并排设置的灰斗。

进一步的，所述的水平烟道内沿烟气流动方向依次布置有蒸发管束、中温过热器热段、高温过热器、中温过热器冷段、低温过热器Ⅰ和低温过热器Ⅱ；所述中温过热器热段的换热管束和高温过热器的管束采用顺列顺流布置，且采用抗腐蚀不锈钢材料；所述的中温过热器冷段的管束、低温过热器Ⅰ的管束和低温过热器Ⅱ的管束均采用顺列逆流布置。

进一步的，所述的烟气再循环系统包括烟气再循环管道、循环风机和调节挡板，所述烟气再循环管道的进烟口连接在烟气处理系统与烟囱之间的排烟管道上，所述的循环风机和调节挡板沿着烟气的流动方向依次设置在烟气再循环管道上。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：

本发明采用四种设计形式来适用于高热值的垃圾焚烧，一是，焚烧炉采用全水冷结构形式降低焚烧炉内烟温，避免炉排及炉墙超温，同时控制焚烧炉出口烟温；二是，第一竖直烟道中的一部分采用耐火浇注料敷设，减少炉内吸热，保证烟气在不低于850℃的烟温区间停留时间大于2秒，销毁绝大部分二噁英污染物，同时第一竖直烟道中的另一部分以及第二竖直烟道的水冷壁区域采用堆焊工艺进行防腐，防止水冷壁管束与高温烟气直接接触，避免管束腐蚀，延长管束使用寿命；三是，水平烟道内蒸发器布置在过热器前，用于控制过热器前烟气温度不高于600℃，过热器采用中温热段前置布置形式，减轻过热器腐蚀；四是，锅炉设置烟气再循环系统，用于调节锅炉内烟气温度和烟气量，从而利于污染物控制及过热汽温调控。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1、水冷炉排；2、焚烧炉；3、第一竖直烟道；4、第二竖直烟道；5、水冷屏；6、第三竖直烟道；7、蒸发管束；8、中温过热器热段；9、高温过热器；10、中温过热器冷段；11、低温过热器Ⅰ；12、省煤器；13、烟气处理系统；14、引风机；16、低温过热器Ⅱ；17、水平烟道；18、尾部烟道；19、烟气再循环系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本申请实施例提供一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，它包括水冷炉排1、焚烧炉2、第一竖直烟道3、第二竖直烟道4、第三竖直烟道6、水平烟道17、尾部烟道18、烟气处理系统13和烟气再循环系统19；

所述焚烧炉2四周炉墙采用全水冷结构设计，以及焚烧炉2的炉排采用水冷炉排1，所述的水冷炉排1设置在焚烧炉2的底部；由于典型工业固废垃圾如造纸废渣、服装废弃物、皮革废弃物的热值在普遍在3800kcal/kg以上，垃圾通过给料口进入焚烧炉2中并燃烧，产生大量的热量，焚烧炉2采用全水冷结构设计有利于加强焚烧炉2吸热，降低焚烧炉2内烟温，避免炉排及炉墙超温，同时控制焚烧炉出口烟温，以免影响锅炉运行安全，控制NOx等污染物生成。

焚烧炉2的排烟口与第一竖直烟道3的进烟口相通并同轴布置；所述的第一竖直烟道3、第二竖直烟道4、第三竖直烟道6、水平烟道17、尾部烟道18、烟气处理系统13和烟气再循环系统19沿着烟气流动方向依次布置并相通；所述的第一竖直烟道3、第二竖直烟道4和第三竖直烟道6水平并排布置，且第二竖直烟道4和第三竖直烟道6的底部形成灰斗，用来收集锅炉飞灰，灰斗前墙和后墙采用低合金钢材质，增加抗腐蚀特性；所述的水平烟道17水平布置在第三竖直烟道6一侧偏上的位置处，并通过吊装或支撑结构进行固定；所述的尾部烟道18竖直或水平安装在水平烟道17的出烟口处，并通过支撑或吊装结构进行固定。

所述焚烧炉2产生的高温烟气直接进入到第一竖直烟道3内，烟气向上流动，在第一竖直烟道3的顶部转向180度流向第二竖直烟道4，烟气向下流动，并在第二竖直烟道4的底部转向180度流向第三竖直烟道6，烟气向上流动，并在第三竖直烟道6的顶部转向90度流向水平烟道17，烟气水平流动，并在水平烟道17的尾部转向90度流向尾部烟道18内，烟气向下流动，并从尾部烟道18的底部流出进入到烟气处理系统13中，然后一部分烟气从烟囱排出，另一部分烟气再通过烟气再循环系统19进入到焚烧炉2内。

所述第一竖直烟道3的水冷壁采用浇注料敷设和镍基材料堆焊方式保护，两者分界点在后墙集箱标高处(如图1所示，具体标高根据工程确定)，第一竖直烟道3中该标高以下采用耐火的碳化硅及高铝质材质浇注料敷设，减少炉内吸热，保证烟气在不低于850℃的烟温区间停留时间大于2秒，销毁绝大部分二噁英污染物，第一竖直烟道3中后墙集箱标高以上以及第二竖直烟道4的水冷壁区域采用堆焊工艺进行防腐，烟温800℃以上区域采用2mm堆焊，700℃～800℃区域采用1.6mm堆焊，防止水冷壁管束与高温烟气直接接触，避免管束腐蚀，延长管束使用寿命。

第三竖直烟道6由膜式水冷壁组成，内部根据需要设置水冷屏5或采用空烟道布置；如果设置水冷屏5，所述的水冷屏5布置在第三竖直烟道6内中下位置处。

所述的水平烟道17采用水冷或汽冷的膜式水冷壁结构，即水平烟道17的侧墙及顶部采用水冷或水冷与汽冷结合的结构至水平通道末端；水平烟道17内布置有过热器，且过热器采用三级布置、二级喷水减温结构型式；即在水平烟道17内沿烟气流动方向依次布置有蒸发管束7、中温过热器热段8、高温过热器9、中温过热器冷段10、低温过热器Ⅰ11和低温过热器Ⅱ16；水平通道内布置对流传热管束，第一级受热面是蒸发管束7，在蒸发管束7前预留至少一组蒸发管束的空烟道以便后期燃料变化改造时增设蒸发器，同时通过蒸发器吸热控制过热器前烟气温度不高于600℃。在蒸发管束7后布置过热器，为了减轻过热器腐蚀，将壁温相对低的过热器前置布置，即中温过热器热段布置在高烟温区域内，中温过热器热段和高温过热器的换热管束采用顺列顺流布置，即换热管束采用顺列布置，且换热管束中工质流动方向与烟气流动方向相同；且中温过热器热段和高温过热器的换热管束采用抗腐蚀不锈钢材料，如TP347H材质，从而减轻过热器高温腐蚀，同时管束设计壁厚抗腐蚀余量2mm以上，以便延长管束使用寿命；所述的中温过热器冷段10的管束、低温过热器Ⅰ11的管束和低温过热器Ⅱ16的管束均采用顺列逆流布置，即换热管束采用顺列布置，且换热管束中工质流动方向与烟气流动方向相反，运行控制过热器前烟气温度不高于600℃。水平烟道17的底部布置有多个并排的灰斗，用来接收水平烟道17的落灰。

所述的尾部烟道18采用立式或卧式护板炉墙结构(图1中为立式结构形式)，尾部烟道18内布置有省煤器12，降低排烟温度，吸收烟气余热，省煤器12尾部为烟气出口。

所述的焚烧炉2配有烟气处理系统13，用于烟气的净化；所述烟气再循环系统19的排烟口与焚烧炉2相通，烟气再循环系统19抽取引风机14后净化的烟气送入焚烧炉2内，从而用于调节焚烧炉内烟气温度和烟气量，从而利于污染物控制及过热汽温调控。

所述的烟气再循环系统19包括烟气再循环管道、再循环风机及调节挡板等设备，所述烟气再循环管道的进烟口连接在烟气处理系统13与烟囱之间的排烟管道上，所述的再循环风机和调节挡板沿着烟气的流动方向依次设置在烟气再循环管道上。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：它包括焚烧炉(2)、第一竖直烟道(3)、第二竖直烟道(4)、第三竖直烟道(6)、水平烟道(17)、尾部烟道(18)、烟气处理系统(13)和烟气再循环系统(19)；

所述焚烧炉(2)的排烟口与第一竖直烟道(3)的进烟口相通并同轴布置；所述的第一竖直烟道(3)、第二竖直烟道(4)、第三竖直烟道(6)、水平烟道(17)、尾部烟道(18)、烟气处理系统(13)和烟气再循环系统(19)沿着烟气流动方向依次布置并相通；所述烟气再循环系统(19)的进烟口与烟气处理系统(13)的尾部烟道相通，所述烟气再循环系统(19)的出烟口与焚烧炉(2)相通；所述的水平烟道(17)内布置有三级过热器和两级喷水减温结构；所述的尾部烟道(18)内布置有省煤器(12)；

所述的焚烧炉(2)、第一竖直烟道(3)、第二竖直烟道(4)和第三竖直烟道(6)均采用水冷结构设计。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的焚烧炉(2)采用全水冷结构设计，包括焚烧炉水冷炉排(1)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述第一竖直烟道(3)内标高以下采用耐火浇注料敷设，标高以上位置采用堆焊工艺进行防腐。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的第二竖直烟道(4)采用堆焊工艺进行防腐。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的第二竖直烟道(4)和第三竖直烟道(6)底部的水冷炉墙折成灰斗结构。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的第三竖直烟道(6)由膜式水冷壁组成。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的第三竖直烟道(6)内可设置水冷屏(5)，所述的水冷屏(5)布置在第三竖直烟道(6)内中下部的位置处。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的水平烟道(17)采用水冷或汽冷的膜式水冷壁结构；所述水平烟道(17)的底部布置有多个并排设置的灰斗。

9.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的水平烟道(17)内沿烟气流动方向依次布置有蒸发管束(7)、中温过热器热段(8)、高温过热器(9)、中温过热器冷段(10)、低温过热器Ⅰ(11)和低温过热器Ⅱ(16)；所述中温过热器热段(8)的换热管束和高温过热器的管束(9)采用顺列顺流布置，且采用抗腐蚀不锈钢材料；所述的中温过热器冷段(10)的管束、低温过热器Ⅰ(11)的管束和低温过热器Ⅱ(16)的管束均采用顺列逆流布置。

10.根据权利要求1所述的一种适用于高热值垃圾的焚烧处理系统，其特征在于：所述的烟气再循环系统(19)包括烟气再循环管道、再循环风机及调节挡板，所述烟气再循环管道的进烟口连接在烟气处理系统(13)与烟囱之间的排烟管道上，所述的再循环风机和调节挡板沿着烟气的流动方向依次设置在烟气再循环管道上。

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