CN118168005A - 一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，应用于垃圾焚烧领域，包括：焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道。第一烟气循环管道与焚烧炉的进风室的进风管道连通，第二烟气循环管道与炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与炉膛后拱的尾部喷嘴和炉膛后拱的顶部喷嘴连通，第四烟气循环管道与焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通。每个烟气循环管道上设置有阀门，阀门用于控制对应的再循环烟气管道向炉膛注入的再循环烟气的流量，这样设计四个再循环烟气管道，由不同位置和角度喷射入炉膛，从而可以加强炉膛内的烟气混合，降低氧气的浓度，降低焚烧炉的局部温度。

Description

一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统

技术领域

本申请涉及垃圾焚烧技术领域，特别是涉及一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统。

背景技术

随着科技的发展以及生活的进步，一些垃圾(例如包装袋等)为了满足用户需求，可能采用更先进的材料。这样，当垃圾入垃圾焚烧炉进行燃烧时，产生的热值可能会提高，带来炉膛超温以及NOx原始浓度上升的问题，容易造成焚烧炉结焦和NOx排放超标，给垃圾焚烧炉的清洁稳定运行带来挑战。

因此，如何设计一个垃圾焚烧系统，从降低局部高温，减少垃圾热值提高带来的炉膛超温问题，减轻锅炉结焦是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

基于上述问题，本申请提供一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，以减少垃圾热值提高带来的炉膛超温问题，减轻锅炉结焦是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

本申请实施例公开了如下技术方案。

第一方面，本申请提供一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，包括：

焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道、第四烟气循环管道；

所述第一烟气循环管道与所述焚烧炉的进风室的进风管道连通，以使所述焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过所述进风管道由所述焚烧炉的炉底注入所述焚烧炉的炉膛；所述第二烟气循环管道与所述炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，以使所述再循环烟气注入所述炉膛中料层的上方；所述第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与所述炉膛后拱的尾部喷嘴和所述炉膛后拱的顶部喷嘴连通，以使所述再循环烟气从所述炉膛后拱注入所述炉膛；所述第四烟气循环管道与所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通，以使所述再循环烟气由所述焚烧炉的喉部注入所述炉膛；

每个所述烟气循环管道上设置有阀门，所述阀门用于控制对应的再循环烟气管道向所述炉膛注入的再循环烟气的流量。

可选的，所述进风室包括多个进风口，每个所述进风口均与一个进风管道的出风端口连接，其中，所述焚烧炉中料层的干燥段对应的进风管道与所述第一烟气循环管道连通，以辅助所述料层进行干燥。

可选的，所述第一烟气循环管道上设置有烟气加热器，用于对所述再循环烟气进行加热。

可选的，所述炉膛左右两侧壁的喷嘴与水平方向的夹角可以近乎为10-15度之间。

可选的，所述炉膛后拱的尾部喷嘴以及所述炉膛后拱的顶部喷嘴与水平方向向下的夹角处于20-45度之间。

可选的，所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的前拱处喷嘴与水平方向向下的夹角处于15-30度之间，所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的后拱处喷嘴呈水平方向。

可选的，所述系统还包括第一风机，所述第一风机用于与每个所述进风管道的进风端口连接，以将空气输送至所述进风管道。

可选的，所述炉膛的喉部还设置有进风喷嘴，所述进风喷嘴设置于所述炉膛后拱的尾部喷嘴以及所述炉膛后拱的顶部喷嘴连通的上方，所述进风喷嘴的出风口沿水平面向下倾斜，以为炉膛喉部的燃烧提供氧气。

可选的，在所述第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道的共同入口端设置总阀门，以控制所述再循环烟气流入至每个烟气循环管道的总流量。

可选的，所述系统还包括烟气处理装置，用于对所述焚烧炉中输出的再循环烟气进行脱酸以及除尘，以使脱酸以及除尘后的再循环烟气与空气混合后通过所述进风管道由所述焚烧炉的炉底注入所述焚烧炉的炉膛。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请的垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，可以包括：焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道。第一烟气循环管道与焚烧炉的进风室的进风管道连通，以使焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由所述焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛，第二烟气循环管道与炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，以使再循环烟气注入炉膛中料层的上方，第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与炉膛后拱的尾部喷嘴和炉膛后拱的顶部喷嘴连通，以使再循环烟气从炉膛后拱注入炉膛，第四烟气循环管道与焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通，以使再循环烟气由焚烧炉的喉部注入炉膛。每个烟气循环管道上设置有阀门，阀门用于控制对应的再循环烟气管道向炉膛注入的再循环烟气的流量，这样设计四个再循环烟气管道，第一再循环烟气管道从焚烧炉下方与空气风混合后送入炉膛，辅助料层干燥，以及加强了料层下方的烟气扰动混合，第二再循环烟气管道，第三再循环烟气管道，第四再循环烟气管道由不同位置和角度喷射入炉膛料层上方，形成旋流，加强了料层上方的烟气扰动混合，从而可以加强炉膛内料层下方、上方及喉部的烟气混合，稳定燃烧过程，降低NOx源强。同时可以降低氧气的浓度，进而减少燃烧的充分程度，减少炉膛温度，减轻锅炉结焦。

附图说明

为更清楚地说明本实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请实施例中，“一个或多个”是指一个、两个或两个以上；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例涉及的多个，是指大于或等于两个。需要说明的是，在本申请实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

随着科技的发展以及生活的进步，一些垃圾(例如包装袋等)为了满足用户需求，可能采用更先进的材料。这样，当垃圾入垃圾焚烧炉进行燃烧时，产生的热值可能会提高，带来炉膛超温以及NOx原始浓度上升的问题，容易造成焚烧炉结焦和NOx排放超标，给垃圾焚烧炉的清洁稳定运行带来挑战。

本申请的垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，可以包括：焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道。第一烟气循环管道与焚烧炉的进风室的进风管道连通，以使焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由所述焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛，第二烟气循环管道与炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，以使再循环烟气注入炉膛中料层的上方，第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与炉膛后拱的尾部喷嘴和炉膛后拱的顶部喷嘴连通，以使再循环烟气从炉膛后拱注入炉膛，第四烟气循环管道与焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通，以使再循环烟气由焚烧炉的喉部注入炉膛。每个烟气循环管道上设置有阀门，阀门用于控制对应的再循环烟气管道向炉膛注入的再循环烟气的流量，这样设计四个再循环烟气管道，第一再循环烟气管道从焚烧炉下方与空气风混合后送入炉膛，辅助料层干燥，以及加强了料层下方的烟气扰动混合，第二再循环烟气管道，第三再循环烟气管道，第四再循环烟气管道由不同位置和角度喷射入炉膛料层上方，形成旋流，加强了料层上方的烟气扰动混合，从而可以加强炉膛内料层下方、上方及喉部的烟气混合，稳定燃烧过程，降低NOx源强。同时可以降低氧气的浓度，进而减少燃烧的充分程度，可以降低局部高温，减少炉膛温度，减轻锅炉结焦。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请提供的系统作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，如图1所示，包括：

焚烧炉2、第一烟气循环管道101、第二烟气循环管道102、第三烟气循环管道103、第四烟气循环管道104；

第一烟气循环管道101与焚烧炉2的进风室的进风管道连通，以使焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由焚烧炉2的炉底注入焚烧炉2的炉膛。

在某些可能实现的方式中，焚烧炉2的进风室可以包括多个进风口，每个进风口均与一个进风管道的出风端口连接，焚烧炉中料层的干燥段对应的进风管道与第一烟气循环管道连通。以进风室包括四个进风口为例，前三个进风口对应的进风管道为焚烧炉中料层的干燥段对应的进风管道，则在料层的干燥段，再循环烟气与空气混合后通过进风管道由焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛，以辅助料层进行干燥，料层的燃烧段的进风口对应的进风管道不与第一烟气循环管道连通，仅通入空气，需要说明的是通入的空气中包括氧气，对焚烧炉中的燃烧起主导作用。

在某些可能实现的方式中，每个进风管道的进风端口可以与第一风机1连接，从而第一风机1可以将空气更高效的输送至进风管道。第一烟气循环管道上还可以设置有烟气加热器7，用于对再循环烟气进行加热，以使加热后的再循环烟气与空气混合注入焚烧炉的炉膛。

第二烟气循环管道102与炉膛左右两侧壁的喷嘴8连通，以使再循环烟气注入炉膛中料层的上方。

在某些可能实现的方式中，炉膛左右两侧壁的喷嘴8与水平方向的夹角和焚烧炉的炉排倾角的角度一致或者接近，均可以近乎为10-15度之间，炉膛左右两侧壁的喷嘴中没侧的喷口数量在10-20个之间呈等间距布置。喷嘴喷出的再循环烟气斜向后拱方向注入炉膛。

第三烟气循环管道103设有两个支管道，分别与炉膛后拱10(包括炉膛后拱的尾部喷嘴和炉膛后拱的顶部喷嘴)连通，以使再循环烟气从炉膛后拱注入炉膛。

炉膛后拱的尾部喷嘴以及炉膛后拱的顶部喷嘴与水平方向向下的夹角可以处于20-45度之间，以使炉膛后拱的尾部喷嘴以及炉膛后拱的顶部喷嘴可以斜向下喷出再循环烟气。

第四烟气循环管道104与焚烧炉喉部的两侧喷嘴9连通，以使再循环烟气由焚烧炉的喉部注入炉膛。

在某些可能实现的方式中，焚烧炉喉部的两侧喷嘴9中的前拱处喷嘴与水平方向向下的夹角可以处于15-30度之间，焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的后拱处喷嘴呈水平方向。前后拱喷嘴喷出的在循环烟气注入炉膛，方向反向错开，在循环烟气可以在喉部形成旋流，使得再循环烟气在炉膛中的混合程度更均匀。

在某些可能实现的方式中，炉膛的喉部还可以设置有进风喷嘴，进风喷嘴设置于炉膛后拱的尾部喷嘴以及炉膛后拱的顶部喷嘴连通的上方，其中，进风喷嘴的出风口沿水平面向下倾斜，以为炉膛喉部的燃烧提供氧气。

每个烟气循环管道上设置有阀门，阀门用于控制对应的再循环烟气管道向炉膛注入的再循环烟气的流量。

在某些可能实现的方式中，每个烟气循环管道上可以只设置一个阀门。

在某些可能实现的方式中，还可以在第一烟气循环管道中的每个与进风管道连通的支管道中均设置一个阀门，在第二烟气再循环管道的与炉膛左右两侧壁分别连通的每个支管道各设置一个阀门，在第三烟气再循环管道中与炉膛后拱的尾部喷嘴以及炉膛后拱的顶部喷嘴分别连通的每个支管道各设置一个阀门，在第二烟气再循环管道的与焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的前拱处喷嘴以及后拱处喷嘴分别连通的每个支管道各设置一个阀门，这样可以更精准的对每个烟气循环管道喷入焚烧炉2的再循环烟气的流量进行控制。

在某些可能实现的方式中，还可以在第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道的共同入口端设置总阀门12，以控制再循环烟气流入至每个烟气循环管道的总流量，总阀门12可以与第二风机6连接，以控制第二风机6输送至各个再循环烟气管道的烟气的总流量。

具体的，阀门可以为电动调节阀，可以根据不同燃烧工况的变化调整开度以控制相应再循环烟气管道的回流烟气流量。

示例性的，当燃烧速率较快时(例如燃烧速率大于或等于第一速率阈值)减小第一烟气再循环管道上的阀门开度。

具体可以为预先设置燃烧速率与控制阀门开度的对应关系，例如，当燃烧速率大于第一速率阈值一定比例时，调节阀门减小一定的开度。从而降低第一烟气再循环中烟气的流量。

再比如说，当炉膛左侧出现偏烧，炉膛左侧局部出现高温(例如温度大于或等于第一温度阈值)时，加大第二烟气再循环管道中炉膛左侧管道阀门开度，增加炉膛左侧喷嘴喷入的再循环烟气流量，以调节炉膛左侧的燃烧，降低炉膛左侧温度，当炉膛右侧出现偏烧，局部出现高温时，加大第二烟气再循环管道中炉膛右侧管道阀门开度，增加炉膛右侧喷嘴喷入的再循环烟气流量，以调节炉膛右侧燃烧，降低炉膛右侧温度。具体的阀门开度的调节原理可以与第一烟气再循环中阀门的控制原理类似，在此不做多余叙述。

当炉膛后拱尾部出现偏烧，炉膛右侧局部出现高温(例如温度大于或等于第二温度阈值)时，加大第三烟气再循环管道中炉膛后拱的尾部管道上的阀门开度，从而增加炉膛后拱的尾部喷嘴的喷入的再循环烟气的流量，以调节炉膛后拱尾部燃烧，降低炉膛后拱的尾部温度，当炉膛后拱顶部出现偏烧，炉膛后拱顶部局部出现高温(例如温度大于或等于第二温度阈值)时，加大第三烟气再循环管道中炉膛后拱的顶部管道上的阀门开度，从而增加炉膛后拱的顶部喷嘴的喷入的再循环烟气的流量，以调节炉膛后拱顶部燃烧，降低炉膛后拱的顶部温度。具体的阀门开度的调节原理也可以与第一烟气再循环中阀门的控制原理类似，在此不做多余叙述。

当焚烧炉喉部出现偏烧，焚烧炉喉部局部出现高温(例如温度大于或等于第三温度阈值)时，加大第四烟气再循环管道中焚烧炉喉部管道的阀门开度，从而增加炉烧炉喉部的喷嘴喷入的再循环烟气流量，以调节焚烧炉喉部燃烧，降低焚烧炉喉部温度，具体的阀门开度的调节原理可以与第一烟气再循环中阀门的控制原理类似，在此不做多余叙述。

在某些可能实现的方式中，本申请系统还可以包括烟气处理装置，用于对焚烧炉中输出的再循环烟气进行脱酸以及除尘，以使脱酸以及除尘后的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由所述焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛，烟气处理装置还可以利用焚烧炉2中的热能产生蒸汽，产生的蒸汽可以作为烟气加热器7的加热热源。

具体的，烟气处理装置可以包括：半干法脱酸塔4以及布袋除尘器5，在某些可能实现的方式中，烟气处理装置还可以包括余热锅炉3。

其中，余热锅炉3可以用于利用焚烧炉2中的热能产生蒸汽。

半干法脱酸塔4：用于脱除烟气(再循环烟气)中酸性气体。布袋除尘器5用于脱除烟气中粉尘，以使脱酸以及除尘后的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛。

第一烟气再循环管道加强了料层的干燥效果。第二烟气再循环管道通过流量调整可以有效控制料层的偏烧现象。第三烟气再循环可以降低燃烬段上部氧量，并促进料层上部旋流的形成，有利于低氮燃烧的控制。第四烟气再循环可以降低喉部的温度，避免局部的高温减少结焦，同时可以减少燃烧过程热力型NOx的生成。

本申请的垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，可以包括：焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道。第一烟气循环管道与焚烧炉的进风室的进风管道连通，以使焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过进风管道由所述焚烧炉的炉底注入焚烧炉的炉膛，第二烟气循环管道与炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，以使再循环烟气注入炉膛中料层的上方，第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与炉膛后拱的尾部喷嘴和炉膛后拱的顶部喷嘴连通，以使再循环烟气从炉膛后拱注入炉膛，第四烟气循环管道与焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通，以使再循环烟气由焚烧炉的喉部注入炉膛。每个烟气循环管道上设置有阀门，阀门用于控制对应的再循环烟气管道向炉膛注入的再循环烟气的流量，这样设计四个再循环烟气管道，第一再循环烟气管道从焚烧炉下方与空气风混合后送入炉膛，辅助料层干燥，以及加强了料层下方的烟气扰动混合，第二再循环烟气管道，第三再循环烟气管道，第四再循环烟气管道由不同位置和角度喷射入炉膛料层上方，形成旋流，加强了料层上方的烟气扰动混合，从而可以加强炉膛内料层下方、上方及喉部的烟气混合，稳定燃烧过程，降低NOx源强。同时可以降低氧气的浓度，进而减少燃烧的充分程度，减少炉膛温度，减轻锅炉结焦。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请示例性的实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统，其特征在于，包括：

焚烧炉、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道；

所述第一烟气循环管道与所述焚烧炉的进风室的进风管道连通，以使所述焚烧炉中输出的再循环烟气与空气混合后通过所述进风管道由所述焚烧炉的炉底注入所述焚烧炉的炉膛；所述第二烟气循环管道与所述炉膛左右两侧壁的喷嘴连通，以使所述再循环烟气注入所述炉膛中料层的上方；所述第三烟气循环管道设有两个支管道，分别与所述炉膛后拱的尾部喷嘴和所述炉膛后拱的顶部喷嘴连通，以使所述再循环烟气从所述炉膛后拱注入所述炉膛；所述第四烟气循环管道与所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴连通，以使所述再循环烟气由所述焚烧炉的喉部注入所述炉膛；

每个所述烟气循环管道上设置有阀门，所述阀门用于控制对应的再循环烟气管道向所述炉膛注入的再循环烟气的流量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进风室包括多个进风口，每个所述进风口均与一个进风管道的出风端口连接，其中，所述焚烧炉中料层的干燥段对应的进风管道与所述第一烟气循环管道连通，以辅助所述料层进行干燥。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一烟气循环管道上设置有烟气加热器，用于对所述再循环烟气进行加热。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉膛左右两侧壁的喷嘴与水平方向的夹角为10-15度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉膛后拱的尾部喷嘴以及所述炉膛后拱的顶部喷嘴与水平方向向下的夹角处于20-45度之间。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的前拱处喷嘴与水平方向向下的夹角处于15-30度之间，所述焚烧炉喉部的两侧喷嘴中的后拱处喷嘴呈水平方向。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一风机，所述第一风机用于与每个所述进风管道的进风端口连接，以将空气输送至所述进风管道。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉膛的喉部还设置有进风喷嘴，所述进风喷嘴设置于所述炉膛后拱的尾部喷嘴以及所述炉膛后拱的顶部喷嘴连通的上方，所述进风喷嘴的出风口沿水平面向下倾斜，以为炉膛喉部的燃烧提供氧气。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一烟气循环管道、第二烟气循环管道、第三烟气循环管道以及第四烟气循环管道的共同入口端设置总阀门，以控制所述再循环烟气流入至每个烟气循环管道的总流量。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括烟气处理装置，用于对所述焚烧炉中输出的再循环烟气进行脱酸以及除尘，以使脱酸以及除尘后的再循环烟气与空气混合后通过所述进风管道由所述焚烧炉的炉底注入所述焚烧炉的炉膛。