CN218721507U - 一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统 - Google Patents

一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统 Download PDF

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CN218721507U CN202222659810.0U CN202222659810U CN218721507U CN 218721507 U CN218721507 U CN 218721507U CN 202222659810 U CN202222659810 U CN 202222659810U CN 218721507 U CN218721507 U CN 218721507U
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刘永付
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鲁润润
胡利华
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本实用新型公开了一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统,包括焚烧炉,以及沿烟气方向依次布置的余热锅炉、脱酸塔、除尘器、第一引风机以及烟囱,所述焚烧炉包括5个单元,分别是第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元,所述第一单元和第二单元为干燥段;所述第三单元和第四单元为炉排焚烧段;所述第五单元为炉排燃尽段。通过分区、分段、分级配风,完全取消蒸汽‑空气预热器,避免了高品质能源的浪费,降低了排烟损失,同时通过对烟气余热、炉渣物理显热、炉膛散热进行回收利用,有效提高了锅炉热效率差,增加机组发电量,提升垃圾焚烧发电厂的经济性。

Description

一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统
技术领域
本实用新型涉及生活垃圾处理设备领域,具体是一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统。
背景技术
目前生活垃圾焚烧处理主要采用炉排型垃圾焚烧炉,垃圾在炉排片组成的床层上进行干燥、燃烧及燃尽。燃烧所需的一次风由炉排底部通入,通过炉排片之间的间隙进入炉膛,与垃圾混合进行干燥、燃烧及燃尽。根据目前生活垃圾的特性,为保证垃圾的充分干燥及完全燃烧,过量空气系数一般维持在1.6~1.8,一次风温度一般在220℃左右,因此通常设置一次风蒸汽-空气预热器,采用锅炉汽包蒸汽及汽轮机抽气加热一次风,但过高的过量空气系数不仅增加了锅炉的排烟损失,而且使得抽气量增加,且蒸汽-空气预热器的使用浪费了高品质能源,减少了机组发电量,导致垃圾发电厂经济性下降。
机械式炉排炉以其良好的燃料适应性得到了广泛的应用,通常炉排在长度方向上分为干燥段、燃烧段及燃尽段,为保证垃圾在炉内的充分干燥与完全燃烧,通常设置蒸汽-空气预热器,将一次风加热至220℃左右,再由一次风风机送入炉排的干燥段、燃烧段及燃尽段。由于生活垃圾含水量高,生活垃圾需在干燥段实现干燥,此过程并不需要氧气,但干燥段大量空气的通入导致焚烧炉过量空气系数偏大,使得烟气量增大,排烟损失增加,同时蒸汽-空气预热器需要抽取高品质蒸汽,减少了发电量,整体导致垃圾发电厂经济性下降。
CN211084077U为一种垃圾焚烧炉高温烟气循环系统,从余热锅炉尾部烟道抽取高温烟气除尘处理后分两路进入焚烧炉,其中第二烟气入口位于进料口下方,用来预热投入的垃圾。
CN112032730A为利用高温烟气再循环处理高含水率生活垃圾的系统及方法,从两级省煤器中间抽取高温烟气,经旋风分离器除尘后一部分送入给料器上方,一部分送入干燥段风室,其中在干燥段根据垃圾含水率情况可对垃圾进行热风干燥、热烟气干燥及混合干燥。
CN212005697U为一种机械炉排垃圾焚烧炉一次干燥风控制系统,引入锅炉尾部烟气用作干燥风,通过测量垃圾水分调节干燥出力。
CN113464950A为一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧系统,该系统从锅炉尾部烟道抽取高温烟气经旋风分离器后,一部分烟气通过再循环喷嘴进入焚烧炉上部,一部分与干燥段一次风混合从炉排下方进入焚烧炉。
CN114508754A为一种生活垃圾焚烧炉配风系统,从引风机后抽取再循环烟气,一部分烟气与上二次风喷嘴相连,一部分烟气与一单元一次风混合后用于干燥垃圾。
其中CN211084077U、CN112032730A、CN212005697U和CN113464950A均从锅炉尾部烟道抽取高温烟气经旋风除尘后部分或全部用于垃圾干燥,但旋风除尘对于小颗粒除尘效果差,对后续利用会有不利影响;
CN114508754A从引风机后抽取经布袋除尘后的烟气,烟气温度较低,与一次风混合后降低了一次风温度,干燥效果受到影响,且上述专利均保留了蒸汽-空气预热器,高品质蒸汽消耗量减少有限。
传统生活垃圾炉排炉燃烧所需的空气需从炉排片之间的缝隙进入垃圾料层,来完成垃圾料层的干燥、燃烧及燃尽过程,一次风通常设置为热风。鉴于金属烟气-空气换热器无法解决垃圾焚烧烟气中腐蚀问题已基本不采用,行业内通常采用蒸汽-空气预热器,通过抽取汽包饱和蒸汽及汽机抽气来加热一次风,耗费了大量高品质能源,减少了汽机做功能力,导致发电量下降;由于垃圾在炉排上的干燥过程仅需高温,并不需要消耗氧气,但大量加热后的空气用来干燥垃圾,不仅浪费了高品质能源,而且使得炉内过量空气系数过大,烟气量增大,造成锅炉排烟损失增大,并且导致后续燃烧过程中NOX生成量增加;由于垃圾在燃尽段已经基本燃烧完毕,仅剩少量未燃尽物质进行燃烧,剩余的灰渣含有大量的物理显热,此时不再需要热空气来加热料层,但燃尽段仍通入加热后的一次风,造成高品质能源的浪费,且灰渣中的物理显热被排出炉外白白浪费。
炉排上方的炉膛是垃圾燃烧的主要空间,使得炉膛周围散热较大,主流焚烧炉厂家在炉膛左右侧墙均设置了空冷墙,回收一部分热量。但对于炉膛前、后拱位置的散热并未采取措施,此处温度较炉膛侧墙温度更高,散热量更大,造成周围环境温度较高,工作环境较为恶劣。
上述现有技术仅为在传统垃圾焚烧技术基础上的部分优化或改进,并未消除对高品质能源的浪费,并未对炉渣显热及炉膛散热等余热进行充分的利用,且具有一定程度的运行隐患。
实用新型内容
针对上述技术问题,本实用新型提出一种高效生活垃圾焚烧炉配风系,通过分区、分段、分级配风,完全取消蒸汽-空气预热器,避免了高品质能源的浪费,降低了排烟损失,同时通过对烟气余热、炉渣物理显热、炉膛散热进行回收利用,有效提高了锅炉热效率差,增加机组发电量,提升垃圾焚烧发电厂的经济性。
为了实现上述技术目的,本实用新型采用如下技术手段:
一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统,包括:焚烧炉,以及沿烟气方向依次布置的余热锅炉、脱酸塔、除尘器、第一引风机以及烟囱,其中,所述焚烧炉包括5个单元,分别是第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元,
所述第一单元和第二单元为炉排干燥段;
所述第三单元和第四单元为炉排焚烧段;
所述第五单元为炉排燃尽段;
所述第一单元的入口处设有1#一次风机,所述第二单元的入口处设有2#一次风机机,所述第三单元的入口处设有3#一次风机,所述第四单元的入口处设有4#一次风机,所述第五单元的入口处设有5#一次风机;
所述第一引风机与所述烟囱之间的烟气管道上通过第一管道以及1#一次风机、2#一次风机机将热烟气引入焚烧炉中所述干燥段对垃圾进行干燥;
所述余热锅炉尾部烟道中设有陶瓷换热器,所述陶瓷换热器的进气口通过第二管道与垃圾仓连接,陶瓷换热器的出气口通过第三管道分别与所述3#一次风机、4#一次风机的进气口连接,从垃圾仓抽取空气进入炉内陶瓷换热器,经与烟气换热升温后送入炉排焚烧段以提供垃圾燃烧所需的氧气;
所述5#一次风机从厂房抽取常温空气送入所述炉排燃尽段。
所述第一管道上设有沼气燃烧器,所述沼气燃烧器利用生活垃圾渗滤液处理站产生的沼气通过燃烧直接对进入干燥段中的烟气进行加热。
所述焚烧炉的炉壁外侧位于焚烧炉喉口前、后拱处设有二次风抽气口,二次风的出气口设置在所述焚烧炉与余热锅炉接口处下方的焚烧炉膛内。
所述焚烧炉的左右侧墙为空冷侧墙,还包括第二引风机、第四管道和第五管道,其中,所述第四管道位于焚烧炉外部,与所述左、右空冷侧墙夹层连接,第四管道上设有所述第二引风机,第二引风机将厂房内常温空气引入所述空冷侧墙夹层冷却炉墙;
所述第五管道一端与所述左、右空冷侧墙出风口连接,另一端与所述第三管道连接,经升温后的空冷空气通过所述第五管道与陶瓷换热器加热后的一次风汇合进入炉排焚烧段。
所述第四管道上位于所述第二引风机前设有空气滤网。
所述除尘器为布袋除尘器。
所述一次风机均为高温变频风机。
有益效果:
第一.本实用新型通过针对干燥段、燃烧段、燃尽段的不同特点采用再循环烟气干燥、高温空气燃烧、常温空气燃尽冷却的精确配风方式,可完全替代蒸汽-空气预热器,取消了汽包抽气及汽机抽气,避免了高品质能源的浪费,更多的蒸汽可以进入汽轮机做功,提高了汽轮发电机组的发电量;
第二.干燥段炉排采用引风机后的烟气作为干燥风,垃圾在干燥段干燥升温、低温热解,为后续清洁焚烧奠定了基础,并有效利用了烟气的余热,减少了焚烧炉空气耗量,降低了烟气量的生成,有效减少锅炉的排烟损失,提高了锅炉的热效率;
第三.采用沼气燃烧器加热再循环烟气,使得垃圾干燥、热解效果更佳,同时有效利用了渗滤液处理过程中的副产物,与沼气燃烧排空相比有效避免了能源的浪费,与沼气送入炉内燃烧相比,避免了局部高温造成结焦现象的发生;
第四.陶瓷换热器主要成分为碳化硅,具有耐腐蚀、换热系数高等优点,采用陶瓷换热器加热燃烧一次风,有效解决了金属烟气-空气预热器在垃圾烟气中的腐蚀问题,且换热效果较金属换热器效果更佳;
第五.燃尽段上的灰渣温度约为600~700℃,直接排入捞渣机造成热量的白白浪费,并且大量高温灰渣落入捞渣机的水封导致大量水分蒸发,大量蒸汽升腾并携带灰分重新进入炉膛,对后续锅炉换热及烟气处理带来不利影响。通过采用厂房内的常温空气,满足燃尽段垃圾完全燃烧的同时冷却高温炉渣,在避免上述问题的同时充分利用炉渣显热,减少了灰渣物理热损失,提高了锅炉热效率;
第六.通过采用左右侧墙冷却风升温后汇入燃烧段燃烧风及在炉膛前后拱处抽取较高温度空气作为二次风的方式,在有效利用炉膛散热,减少炉膛散热损失,提高锅炉热效率的同时,降低了炉墙周围的空气温度,改善了炉膛周围的工作环境。
附图说明
图1为本实用新型高效生活垃圾焚烧炉配风工艺示意图;
其中,1.焚烧炉; 2.余热锅炉; 3.脱酸塔; 4.布袋除尘器; 5.第一引风机; 6.烟囱; 7.1#一次风机;8.2#一次风机 9.3#一次风机 10.4#一次风机 11.5#一次风机 12.空气滤网;13.第二引风机;14.二次风机;15.陶瓷换热器;16.沼气燃烧器。
具体实施方式
下面结合具体实施例以及说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
本实用新型所述的焚烧炉1由5个单元组成,其中第一、二单元为干燥段,第三、四单元为燃烧段,第五单元为燃尽段,每个单元分别对应一台高温变频风机,如图1所示。
1#一次风机7、2#一次风机8从第一引风机5后抽取部分烟气送入炉排干燥段对垃圾进行干燥,由于第一引风机后烟气温度为150℃左右,为保证干燥效果,在烟气再循环管道上设置沼气燃烧器16,沼气燃烧器16独立配风,利用生活垃圾渗滤液处理站产生的沼气通过燃烧直接对烟气进行加热,烟气可加热至220℃以上,垃圾在干燥段进行干燥及低温热解,更有利于后续在焚烧段进行燃烧,并减少燃烧过程中有害污染物的生成。
鉴于金属烟气-空气预热器无法解决垃圾焚烧烟气腐蚀问题,在余热锅炉2尾部烟道设置陶瓷换热器15。陶瓷换热器15主要成分为碳化硅,耐高温、耐腐蚀,导热系数优于钢材,可利用余热锅炉尾部烟道高温烟气加热空气。
为保证垃圾仓负压,3#一次风机9、4#一次风机10从垃圾仓抽取空气进入炉内陶瓷换热器15,经与烟气换热升温至220℃左右后送入炉排焚烧段以提供垃圾燃烧所需的氧气。
为降低炉墙温度减少炉墙结焦并减少炉膛散热,焚烧炉膛左右侧墙设置为空冷炉墙,厂房内常温空气经空气滤网12后进入第二引风机13,在第二引风机压头驱动下,冷却风进入侧墙夹层冷却炉墙升温后与陶瓷换热器15加热后的一次风汇合进入炉排焚烧段,在降低炉墙温度,减少散热的同时有效利用了热量。由于垃圾在干燥段经历干燥升温及热解过程,大量热解产物的生成使得垃圾在燃烧段更易着火燃烧,可有效降低各类污染物的生成量,有利于后期烟气的净化。
垃圾进入炉排燃尽段后已经基本燃烧完毕,仅剩少量未燃尽物质进行燃烧,炉排燃尽段上的灰渣温度约为600~700℃,含有大量的物理显热。5#一次风机11从厂房抽取常温空气送入炉排燃尽段,一方面为少量未燃尽物质提供继续燃烧所需的氧量,保证垃圾的完全燃烧及较低的炉渣热灼减率,一方面可以冷却高温炉渣,使这部分热量可以进入炉膛加以利用,避免这部分热量白白的排出炉外造成热量的损失。
为保证气相可燃物的完全燃烧及加强烟气的扰动,在焚烧炉前、后拱喉口部位设置二次风。焚烧炉喉口部位是整个炉膛截面积最小的部位,垃圾燃烧释放的所有热量均通过此处送入余热锅炉,此处截面热负荷最大,温度最高,导致散热量更大,造成环境温度较高,工作环境较为恶劣。本实用新型二次风抽气口设置在焚烧炉喉口前、后拱处,吸取此处较高温度的空气作为二次风,可有效利用这部分热量,改善前、后拱部位恶劣的高温工作环境。

Claims (7)

1.一种高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,包括:焚烧炉,以及沿烟气方向依次布置的余热锅炉、脱酸塔、除尘器、第一引风机以及烟囱,其中,所述焚烧炉包括5个单元,分别是第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元,
所述第一单元和第二单元为炉排干燥段;
所述第三单元和第四单元为炉排焚烧段;
所述第五单元为炉排燃尽段;
所述第一单元的入口处设有1#一次风机,所述第二单元的入口处设有2#一次风机机,所述第三单元的入口处设有3#一次风机,所述第四单元的入口处设有4#一次风机,所述第五单元的入口处设有5#一次风机;
所述第一引风机与所述烟囱之间的烟气管道上通过第一管道以及1#一次风机、2#一次风机机将热烟气引入焚烧炉中所述干燥段对垃圾进行干燥;
所述余热锅炉尾部烟道中设有陶瓷换热器,所述陶瓷换热器的进气口通过第二管道与垃圾仓连接,陶瓷换热器的出气口通过第三管道分别与所述3#一次风机、4#一次风机的进气口连接,从垃圾仓抽取空气进入炉内陶瓷换热器,经与烟气换热升温后送入炉排焚烧段以提供垃圾燃烧所需的氧气;
所述5#一次风机从厂房抽取常温空气送入所述炉排燃尽段。
2.根据权利要求1所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述第一管道上设有沼气燃烧器,所述沼气燃烧器利用生活垃圾渗滤液处理站产生的沼气通过燃烧直接对进入干燥段中的烟气进行加热。
3.根据权利要求1所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述焚烧炉的炉壁外侧位于焚烧炉喉口前、后拱处设有二次风抽气口,二次风的出气口设置在所述焚烧炉与余热锅炉接口处下方的焚烧炉膛内。
4.根据权利要求1所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述焚烧炉的左右侧墙为空冷侧墙,还包括第二引风机、第四管道和第五管道,其中,所述第四管道位于焚烧炉外部,与所述左、右空冷侧墙夹层连接,第四管道上设有所述第二引风机,第二引风机将厂房内常温空气引入所述空冷侧墙夹层冷却炉墙;
所述第五管道一端与所述左、右空冷侧墙出风口连接,另一端与所述第三管道连接,经升温后的空冷空气通过所述第五管道与陶瓷换热器加热后的一次风汇合进入炉排焚烧段。
5.根据权利要求4所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述第四管道上位于所述第二引风机前设有空气滤网。
6.根据权利要求1所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述除尘器为布袋除尘器。
7.根据权利要求1所述的高效生活垃圾焚烧炉配风系统,其特征在于,所述一次风机均为高温变频风机。
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