CN207514894U - 复杂混合燃料的气化燃烧系统 - Google Patents

Abstract

复杂混合燃料的气化燃烧系统，包括气化装置、气体燃烧装置和余热利用装置。气化装置与气体燃烧装置之间通过物料分离与回送装置连接，余热利用装置连接在气体燃烧装置之后；气化装置底部连接有底渣筛分回送装置。气化装置包括气化床和多级给料装置。气体燃烧装置包括主燃室和燃尽室，主燃室上部一侧与分离器出口烟道相连；主燃室底部与燃尽室相通，形成折返式物流通道；主燃室上部设置若干个氧化剂给入口；燃尽室上部一侧与余热利用装置相连。复杂混合燃料在气化装置里湍流气化产生气化气，气化气经过气固分离后再进入气体燃烧装置燃烧。本实用新型使复杂混合燃料在一套系统内处理和热利用，集合度高；而且先气化后燃烧有利于分级燃烧控制，更环保。

Description

复杂混合燃料的气化燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及一种复杂混合燃料的气化燃烧系统，用于污泥、废轮胎、造纸废料、RDF、生物质散料等多种废弃物混合物的气化和燃烧，属于气化燃烧领域。

背景技术

造纸厂往往会产生造纸污泥、造纸废料以及垃圾衍生燃料（RDF）、散料等多种废弃物。这些废弃物成分复杂、形态多样。加上废弃轮胎等其它废弃物，要在一套系统里处理，不仅面对进料、排渣等问题，还需要考虑尽可能减少二次污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于污泥、废轮胎、造纸废料、RDF、生物质散料等多种废弃物混合物的复杂混合燃料的气化和燃烧系统及其运行方法。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

复杂混合燃料的气化燃烧系统，包括气化装置、气体燃烧装置和余热利用装置；所述气化装置与所述气体燃烧装置之间通过物料分离与回送装置连接，所述余热利用装置连接在所述气体燃烧装置之后；所述气化装置底部连接有底渣筛分回送装置；所述气化装置包括气化床和设置在所述气化床前端的多级给料装置；所述气化床底部一侧设置有排渣口；所述气化床下部设有回料口，且所述回料口设置在与所述多级给料装置相对侧并与所述物料分离与回送装置相连接。

上述技术方案中，所述气化床底部设置有布风板，所述排渣口设置在所述布风板一端；所述布风板底部设置风室，用于通入气化剂；所述布风板上布置有风帽。

作为进一步改进的技术方案，所述布风板倾斜布置，所述排渣口设置在所述布风板的最低端。

作为进一步改进的技术方案，所述气化床上部为等截面区、下部为变截面区。所述气化床下部变截面区由底部往上依次为渐扩区和渐缩区。

上述技术方案中，所述气化床下部变截面区还设置有若干个气化剂喷口，所述若干个气化剂喷口在所述气化床高度方向上布置一至两排。

上述技术方案中，所述多级给料装置包括乏燃料给入装置和设置在所述乏燃料给入装置下方的助剂给入装置。

作为进一步改进的技术方案，所述乏燃料给入装置设置在气化床下部变截面区的渐缩区外侧；所述助剂给入装置设置在气化床下部变截面区的渐扩区外侧。

上述技术方案中，所述乏燃料给入装置设置一至三个。

作为进一步改进的技术方案，所述气化床下部变截面区内壁面敷设耐火材料。

上述技术方案中，所述气化床底部外侧设有排渣通道连通所述排渣口与所述底渣筛分回送装置入口，所述底渣筛分回送装置包括渣筛分筒和设置在所述渣筛分筒末端的粗渣排放管及细渣提升管，所述细渣提升管与所述气化床下部的回料口相连。

作为进一步改进的技术方案，所述气化床的回料口下方设有燃料预留口。

上述技术方案中，所述物料分离与回送装置包括分离器、分离器入口烟道、分离器出口烟道和设置在所述分离器底部的物料回送器；所述气化床上部一侧通过分离器入口烟道与所述分离器相连；所述物料回送器设有管道与所述气化床下部的回料口相连，将固体物料回送回所述气化床。

上述技术方案中，所述气体燃烧装置包括主燃室和燃尽室，所述主燃室上部一侧有烟气入口与所述分离器出口烟道相连；所述主燃室底部与所述燃尽室相通，形成折返式物流通道；所述主燃室上部设置若干个氧化剂给入口；所述燃尽室上部一侧设有烟风通道与所述余热利用装置相连。

作为进一步改进的技术方案，所述若干个氧化剂给入口分为上氧化剂入口和下氧化剂入口上下两组设置，上氧化剂入口设置在所述主燃室上部入口处。

作为进一步改进的技术方案，所述主燃室上部设置废液喷口，其位于所述上氧化剂入口和所述下氧化剂入口之间。

作为进一步改进的技术方案，所述主燃室中部设置SNCR喷口，其位于所述下氧化剂入口下方。

作为进一步改进的技术方案，所述主燃室和所述燃尽室底部相向倾斜形成灰斗，所述灰斗底部设置落灰管；所述落灰管上部设有闸阀，所述落灰管中部外侧设置冷却器；所述落灰管底部连接有输灰装置。

作为进一步改进的技术方案，所述燃尽室上部设置过热器。过热器可以分级设置。

本实用新型具有以下优点及有益效果：1）对复杂混合废弃物燃料先气化，使得物理化学和集合特性不同的燃料进行统一的转化，获得相对洁净气化气；气化气在随后的燃烧室燃烧，可以非常方便地实施分级燃烧，既满足最低初始排放的要求，又保证足够高的燃烧效率，使得燃烧效率更高、更环保；2）多级给料装置使得多种燃料进料有序、可靠，适应气化反应器的操作条件；3）变截面湍流气化床使得多种燃料混合的气化效果好，实现类似分级气化的效果，且下方的耐火材料绝热设计可以蓄热气化，尤其适合低热值燃料的处理；4）折返式燃烧室的设计增加燃烧时间促进燃烧效果，在转向室分离部分飞灰，减少飞灰量并使得废溶剂可以喷入混合燃烧。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的复杂混合燃料的气化燃烧系统示意图。

图中：1－气化装置；11－气化床；12－多级给料装置；121－乏燃料给入装置；122－助剂给入装置；123－燃料预留口；13－回料口；14－风室；15－布风板；16－风帽；17－排渣口；18－排渣通道；19－气化剂喷口；2－物料分离与回送装置；21－分离器入口烟道；22－分离器；23－分离器出口烟道；24－物料回送器；3－气体燃烧装置；31－主燃室；32－燃尽室；33－废液喷口；34－闸阀；35－落灰管；36－冷却器；37－输灰装置；38－氧化剂给入口；381－上氧化剂入口；382－下氧化剂入口；39－SNCR喷口；4－余热利用装置；41－尾部烟道；42－低温过热器；43－省煤器；44－空气预热器；45－过热器；5－底渣筛分回送装置；51－渣筛分筒；52－粗渣排放管；53－细渣提升管；6－汽包。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型所述复杂混合燃料的气化燃烧系统，适用于污泥、废轮胎、造纸废料、RDF、生物质散料、废溶剂等多种废弃物混合物的气化和燃烧。

如图1所示，复杂混合燃料的气化燃烧系统，所述气化燃烧系统包括气化装置1、气体燃烧装置3和余热利用装置4。气化装置1与气体燃烧装置3之间通过物料分离与回送装置2连接，余热利用装置4连接在气体燃烧装置3之后。气化装置1底部连接有底渣筛分回送装置5。

气化装置1包括气化床11和设置在气化床11前端的多级给料装置12。气化床11底部设置有布风板15，布风板15一端设置有排渣口17。优选方案是，布风板15倾斜布置，排渣口17设置在布风板15的最低端。布风板15底部设置风室14，用于通入气化剂。布风板15上布置有风帽16，风帽16优选为定向风帽。气化床11上部为等截面区、下部为变截面区。气化床11下部变截面区由底部往上依次为渐扩区和渐缩区。渐扩区与渐缩区的相交水平面截面积最大，渐缩区顶部与等截面区相连。

多级给料装置包括设置在气化床11下部变截面区的渐缩区外侧的乏燃料给入装置121和设置在气化床11下部变截面区的渐扩区外侧的助剂给入装置122。污泥、造纸废料、轮胎废料、垃圾衍生燃料（RDF）、垃圾散料等废弃物从乏燃料给入装置121给料。由于废弃物种类多、形态复杂，乏燃料给入装置121设置一至三个。通常污泥或污泥混合物通过其中一个乏燃料给入装置给料，其它废弃物通过一至两个乏燃料给入装置给料。多个乏燃料给入装置设置在同一侧气化床11壁面上，通常在同一高度水平。脱硫剂如石灰石等通过助剂给入装置122给入气化床11。当废弃物热值不够时，需要添加煤等辅助燃料，辅助燃料与石灰石等脱硫剂混合一起从助剂给入装置122给入气化床11。为维持低热值废弃物的高温气化，气化床11下部变截面区内壁面敷设耐火材料以实现蓄热气化。

气化床11下部设有回料口13，且设置在与多级给料装置12相对侧。气化床11的回料口13下方还设有燃料预留口123，为更多的废弃物燃料预留进料口。

气化床11下部变截面区还设置有若干个气化剂喷口19，若干个气化剂喷口19在气化床1高度方向上布置一至两排。通常情况下，气化剂喷口19布置在渐扩区上部，与布风板15上的风帽16布风一起协同，在气化床11下部形成旋流式内循环。

复杂混合燃料包括污泥、造纸废料、轮胎废料、垃圾衍生燃料（RDF）、废弃物散料等废弃物以及辅助燃料和/或石灰石等脱硫剂通过多级给料装置12给入气化床11。由于废弃物成分复杂、形态多变，需要分类给料。其中，污泥、造纸废料、轮胎废料、垃圾衍生燃料（RDF）、废弃物散料等废弃物通过一至三个乏燃料给入装置121给料。煤等辅助燃料和石灰石等脱硫剂混合从助剂给入装置122给料。当废弃物热值足够时，不需要添加辅助燃料，石灰石等脱硫剂单独给料。部分废弃物也可以和石灰石等脱硫剂混合后从助剂给入装置122给料。进入气化室11的复杂混合燃料与气化室11内的床料混合，在从风室14和布风板15上风帽16给入的气化剂作用下，在气化床11内呈湍流态发生气化反应。

气化床11的排渣口17设有排渣通道18与底渣筛分回送装置5入口相通，排渣通道18设置在气化床11底部外侧。底渣筛分回送装置5包括渣筛分筒51和设置在渣筛分筒51末端的粗渣排放管52及细渣提升管53，细渣提升管53与气化床11下部的回料口13相连。气化反应后的残渣，在风帽16作用下向排渣口17汇集，从排渣通道18排出气化床11进入渣筛分筒51筛分。渣筛分筒51内置筛网，筛上物作为粗渣从粗渣排放管52排出废弃处理，筛下物作为细渣从细渣提升管53提升到回料口13返回气化床11作为床料补充。由于废弃物大多灰分低，或像污泥一样多是细灰，不足以满足床层床料要求。必要时候，石英砂等床料物质也会通过细渣提升管53进入气化床11。

物料分离与回送装置2包括分离器22、分离器入口烟道21、分离器出口烟道23和设置在分离器22底部的物料回送器24。气化床11上部一侧通过分离器入口烟道21与分离器22相连。气化反应后生成的气体产物携带着颗粒物进入气化床11顶部一侧相连的物料分离与回送装置2。物料回送器24设有管道与气化床11下部的回料口13相连，气体产物在分离器22内气固分离，分离下来的固体物料通过物料回送器24连接管道输送到回料口13返回气化床11，一方面继续反应完全，另一方面作为床料调节床层压力、温度并保持流态化需要。分离后的气化气通过分离器出口烟道23进入气体燃烧装置3。

气体燃烧装置3包括主燃室31和燃尽室32。主燃室31上部一侧有烟气入口与分离器出口烟道23相连。主燃室31下部与燃尽室32相连，形成折返式物流通道。主燃室31和燃尽室32底部相向倾斜形成灰斗，灰斗底部设置落灰管35。落灰管35上部设有闸阀34，闸阀34下方的落灰管35外侧设置冷却器36；落灰管35底部连接有输灰装置37。气化燃烧装置3顶部设置有汽包6。

主燃室31上部设置若干个氧化剂给入口38；燃尽室32上部一侧设有烟风通道与余热利用装置4相连；若干个氧化剂给入口38分为上氧化剂入口381和下氧化剂入口382上下两组设置，上氧化剂入口381设置在主燃室31上部入口处。两级配氧化剂的目的是降低初始污染物，尤其是NOx的生成。

气化气进入气体燃烧装置3后，主燃室31上部氧化剂分级供给点燃气化气并使得气化气在主燃室31和燃尽室32内折返式燃烧，燃烧行程长使燃烧彻底。

主燃室31上部还设置废液喷口33，其位于上氧化剂入口381和下氧化剂入口382之间。溶剂类废液从废液喷口33喷入。在气化气燃烧热效应下汽化与气化气一起混合燃烧。主燃室31中部设置SNCR喷口39，其位于下氧化剂入口382下方，用于喷入脱硝剂脱硝处理，进一步降低NOx排放，使系统NOx排放达到较低水平。燃尽室32上部设置过热器45，过热器45与设置在气体燃烧装置3顶部的汽包6相连。过热器45可以分级设置。在高温区与燃烧烟气换热，降低烟气温度。然后燃烧烟气进入燃尽室32后连着的余热利用装置4。

余热利用装置4包括与燃尽室32上部连通的尾部烟道41和设置在尾部烟道41里的低温过热器42、省煤器43和空气预热器44等，低温过热器42、省煤器43和空气预热器44的设置根据换热需要。燃烧烟气在通过尾部烟道41时，依次与低温过热器42、省煤器43和空气预热器44换热降温，达到预设温度后进入后续脱污处理或排放。

具体实施方式如下：

复杂混合燃料包括污泥、造纸废料、轮胎废料、垃圾衍生燃料（RDF）、垃圾散料等废弃物和辅助燃料通过多级给料装置12给入气化床11，在从风室14和布风板15上风帽16给入的气化剂作用下，在气化床11内呈湍流态进行气化反应；

复杂混合燃料在气化床11内气化后，固体灰渣在风帽16的作用下向排渣口17汇集从排渣通道18排入底渣筛分回送装置4；固体灰渣在渣筛分筒51中通过内置筛网筛分，筛分后的粗大颗粒从粗渣排放管52排放，符合粒度要求的筛下物作为细渣通过细渣提升管53提升到气化床11下部，从回料口13进入气化床11作为床料；

复杂混合燃料在气化床11内气化后，携带着颗粒物的气体产物从气化床11上部经过分离器入口烟道21进入分离器22进行气固分离；

分离器22分离下来的固体物料通过分离器22底部的物料回送器24回送，从气化床11下部的回料口13回到气化床11进一步气化反应，同时作为气化床11的床料；分离器22分离后的气化气通过分离器出口烟道23进入气体燃烧装置3燃烧；

气化气进入气体燃烧装置3的主燃室31时，在主燃室31上部的氧化剂给入口38喷入氧化剂，使气化气开始燃烧；气化气在主燃室31下行通道内燃烧后，随同燃烧烟气一起折返进入燃尽室32的上行通道继续燃烧干净；

气化气及其燃烧烟气在主燃室31底部折返进入燃尽室32时，气体中的灰分自然沉降到主燃室31和燃尽室32底部形成的灰斗中，并通过落灰管35排出；

燃烧后烟气从燃尽室32进入到余热利用装置4回收高温余热。

当气化剂给入口38优化为上下两级布置时，气化气在主燃室31下行过程中，氧化剂通过上氧化剂入口381和下氧化剂入口382分级喷入使气化气分级燃烧，降低气体污染物的初始排放。

作为进一步改进的技术方案：

气化气在主燃室31下行过程中，部分氧化剂通过上氧化剂入口381点燃气化气燃烧；

废溶剂从废液喷口33喷入主燃室31，在气化气燃烧热量加热下汽化并与燃烧的气化气混合，然后在下氧化剂入口382喷入的氧化剂作用下继续燃烧。

燃烧后的烟气在SNCR喷口39喷入的脱硝剂作用下降低NOx浓度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (20)

1.复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化燃烧系统包括气化装置（1）、气体燃烧装置（3）和余热利用装置（4）；所述气化装置（1）与所述气体燃烧装置（3）之间连接有物料分离与回送装置（2）；所述余热利用装置（4）连接在所述气体燃烧装置（3）之后；所述气化装置（1）底部连接有底渣筛分回送装置（5）；所述气化装置（1）包括气化床（11）和设置在所述气化床（11）前端的多级给料装置（12）；所述气化床（11）底部一侧设置排渣口（17）；所述气化床（11）下部设有回料口（13），且所述回料口（13）设置在与所述多级给料装置（12）相对侧并与所述物料分离与回送装置（2）相连接。

2.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）底部设置有布风板（15），所述排渣口（17）设置在所述布风板（15）一端；所述布风板（15）底部设置风室（14），用于通入气化剂；所述布风板（15）上布置有风帽（16）。

3.根据权利要求2所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述布风板（15）倾斜布置，所述排渣口（17）设置在所述布风板（15）的最低端。

4.根据权利要求1或2所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）上部为等截面区、下部为变截面区。

5.根据权利要求4所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）下部变截面区由底部往上依次为渐扩区和渐缩区。

6.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述多级给料装置（12）包括乏燃料给入装置（121）和设置在所述乏燃料给入装置（121）下方的助剂给入装置（122）。

7.根据权利要求6所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述乏燃料给入装置（121）设置一至三个。

8.根据权利要求6或7所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述乏燃料给入装置（121）设置在所述气化床（11）下部变截面区的渐缩区外侧；助剂给入装置（122）设置在气化床（11）下部变截面区的渐扩区外侧。

9.根据权利要求4所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）下部变截面区设置有若干个气化剂喷口（19），所述若干个气化剂喷口（19）在所述气化床（11）高度方向上布置一至两排。

10.根据权利要求4所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）下部变截面区内壁面敷设耐火材料。

11.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）底部外侧设有排渣通道（18）连通所述排渣口（17）和所述底渣筛分回送装置（5）入口；所述底渣筛分回送装置（5）包括渣筛分筒（51）和设置在所述渣筛分筒（51）末端的粗渣排放管（52）及细渣提升管（53），所述细渣提升管（53）与所述气化床（11）下部的回料口（13）相连。

12.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气化床（11）的回料口（13）下方设有燃料预留口（123）。

13.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述物料分离与回送装置（2）包括分离器（22）、分离器入口烟道（21）、分离器出口烟道（23）和设置在所述分离器（22）底部的物料回送器（24）；所述气化床（11）上部一侧通过分离器入口烟道（21）与所述分离器（22）相连；所述物料回送器（24）设有管道与所述气化床（11）下部的回料口（13）相连，将固体物料回送回所述气化床（11）。

14.根据权利要求1所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述气体燃烧装置（3）包括主燃室（31）和燃尽室（32），所述主燃室（31）上部一侧有烟气入口与所述物料分离与回送装置（2）相连；所述主燃室（31）底部与所述燃尽室（32）相通，形成折返式物流通道；所述燃尽室（32）上部一侧设有烟风通道与所述余热利用装置（4）相连；所述主燃室（31）上部设置若干个氧化剂给入口（38）。

15.根据权利要求14所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述若干个氧化剂给入口（38）分为上氧化剂入口（381）和下氧化剂入口（382）上下两组设置，上氧化剂入口（381）设置在所述主燃室（31）上部入口处。

16.根据权利要求15所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述主燃室（31）上部设置废液喷口（33），其位于所述上氧化剂入口（381）和所述下氧化剂入口（382）之间。

17.根据权利要求15或16所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述主燃室（31）中部设置SNCR喷口（39），其位于所述下氧化剂入口（382）下方。

18.根据权利要求14所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述主燃室（31）和所述燃尽室（32）底部相向倾斜形成灰斗，所述灰斗底部设置落灰管（35）；所述落灰管（35）上部设有闸阀（34），所述闸阀（34）下方的落灰管（35）外侧设置冷却器（36）；所述落灰管（35）底部连接有输灰装置（37）。

19.根据权利要求14或18所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述燃尽室（32）上部设置过热器（45）。

20.根据权利要求19所述的复杂混合燃料的气化燃烧系统，其特征在于：所述过热器（45）分级布置。