一种生活垃圾焚烧余热利用锅炉的制作方法

本实用新型属于锅炉技术领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧余热利用锅炉。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废物也随之迅速增加，生活垃圾占用土地，污染环境的状况以及对人们健康的影响也越加明显。城市生活垃圾的大量增加，使垃圾处理越来越困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。我国要实现城市生活垃圾的产业化、资源化、减量化和无害化，就必须面对混合收集、可回收物质的含量和热值低，垃圾含水率和可生物降解的有机含量高的生活垃圾。针对这些问题，多种多样的技术也应用而生。

垃圾焚烧是一种较古老的传统的处理垃圾的方法，由于垃圾用焚烧法处理后，减量化效果显著，节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一；垃圾焚烧后体积比原来可缩小50-80％，分类收集的可燃性垃圾经焚烧处理后甚至可缩小90％。焚烧处理与高温(1650-1800℃)热分解、融熔处理结合，可进一步减小体积；填埋也是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，垃圾在填埋场发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的，焚烧之后再填埋比直接填埋大大减小了生活垃圾所占用的空间，同时，焚烧后的生活垃圾对土地的污染也远小于直接填埋。

生活垃圾焚烧烟气中的二恶英是近几年来世界各国所普遍关心的问题。二恶英类剧毒物质对环境造成很大危害，有效控制二恶英类物质的产生与扩散，直接关系到垃圾焚烧及垃圾发电技术的推广和应用。一般的，为了减少二恶英的产生，应该保持火焰温度(燃烧室出孔温度)在800℃以上，而烟气应尽可能快的降温到500℃以下，因为二恶英在800℃到500℃之间最容易产生。此外，二恶英的产生需要垃圾中含氯(这在现在这种广泛使用聚氯乙烯等塑料制品的年代是不可避免的)，还需要有铜等金属做催化剂，所以尽可能避免催化剂进入燃料也是避免大量产生二恶英的有效措施之一。

同时，为了节约资源，达到绿色环保可持续的发展，生活垃圾焚烧后产生的高温气体是一个值得再次利用的资源；目前大多是采用将该高温气体投入到余热锅炉进行二次利用的开发，比如说发电、供热等；但是现有的余热锅炉功能单一，适用的场合少。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种生活垃圾焚烧余热利用锅炉。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种生活垃圾焚烧余热利用锅炉，包括壳体、蒸发系统、过热器、省煤器和换向阀，壳体前端设置有进气孔，后端设置有出气孔，蒸发系统包括汽包和蒸发器，过热器、蒸发器和省煤器从前到后依次设置在壳体上，汽包固定设置在蒸发器上；

汽包上设有汽包第一进水管、汽包第二进水管、汽包出水管和汽包出气管，换向阀包括第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀和第五换向阀，第一换向阀包括一个进水孔、第一出水孔和第二出水孔，第二换向阀包括一个进气孔、第一出气孔和第二出气孔，第三换向阀包括一个进水孔、一个进气孔和一个出水孔，第四换向阀包括一个进水孔、一个出气孔和一个出水孔，第五换向阀包括第一进气孔、第二进气孔和一个出气孔，省煤器出水管与第一换向阀进水孔相连，汽包第一进水管与第一换向阀第一出水孔相连，第一换向阀第二出水孔与热水出水管相连，汽包出气管与第二换向阀进气孔相连，第二换向阀第一出气孔通过饱和蒸汽出气管与第五换向阀第一进气孔相连，第二换向阀第二出气孔通过过热蒸汽进气管与第三换向阀进气孔相连，汽包出水管与第三换向阀进水孔相连，过热器进水管与第三换向阀出水孔相连，第四换向阀进水孔与过热器出水管相连，第四换向阀出气孔通过过热蒸汽出气管与第五换向阀第二进气孔相连，第四换向阀出水孔通过汽包第二进水管与汽包相连，第五换向阀出气孔连有蒸汽出气管。

进一步，过热器包括第一管组、第一管箱板和第一支吊架，第一管组由若干根管子组成，管子互相平行的固定设置在第一支吊架上，第一支吊架固定设置在第一管箱板上，第一管箱板固定设置在壳体上。

进一步，省煤器包括第二管组、第二管箱板和第二支吊架，第二管组由若干根管子组成，管子互相平行的固定设置在第二支吊架上，第二支吊架固定设置在第二管箱板上，第二管箱板固定设置在壳体上。

从设计方面看，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期；从制造方面看，由专门车间或工厂单独生产，因产品单一、数量多、分工细，可使用高效率的专用设备，进而采用计算机辅助加工，为生产专业化创造了必备条件，这样必然会提高产量和质量，并显著降低生产成本；从使用和维修方面来看，零件在磨损或损坏、丢失后，可立即用另一个新的储备件代替，维修方便，且使机器或仪器的维修时间和费用显著减少，保证了机械产品工作的持久性和连续性，从而延长了产品的使用寿命，使产品的使用价值显著提高。

进一步，管组的管子是带肋片的直管，相邻直管之间通过焊接在直管上的弯头相连。

管子上加装肋片后表面积增加，受热面积增大，就能够最大限度地利用壳体内高温烟气中的热量，提高省煤器与过热器的热效率。

进一步，支吊架是由两个等六边形的挠性凸凹板组成。

管子的肋片部份和支架板接触，肋片外形是圆的，而支架板形状是六角形，除了接触点以外，两者之间有足够的空隙，吊架本身又有挠性，可以微微移动。所以当管子受热而膨胀时，不易被吊架卡住，同时管壁不会被磨损。

进一步，壳体前端的进气孔出设有膨胀节，壳体包括两层金属板与保温层，与高温烟气接触的内壁采用耐热合金钢板，外壁采用钢板，内壁与外壁之间是保温层，内壁与外壁之间通过螺栓相连接。

膨胀节可补偿管子和壳体因壁温不同产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小管子、管板和壳体的温差应力，避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏；金属的导热性能好，容易加热，也容易传热，为了尽可能的不浪费高温烟气的热量，特意增加保温层以尽可能的减少热能的损失。

进一步，内壁螺栓孔的直径大于外壁螺栓孔的直径，外壁螺栓孔的直径与螺栓的直径相同。

螺栓孔的直径要比螺栓直径大，多余的孔隙量可以允许内壁和外壁有相对移动。这是因为内壁和外壁的温度不同，材料不同，受热后的膨胀伸长量也不同，所以两壁之间会有相对移动。

进一步，蒸发器包括下降管、上升管和联箱，下降管固定设置在壳体外部，下降管一端与汽包相连，下降管另一端与联箱相连，联箱固定设置在壳体下方，上升管是带肋片的直管，上升管是一端穿过壳体固定设置在联箱上，另一端固定设置在汽包内的带肋片的直管。

上升管带肋片的作用与上文所述一致，蒸发系统是本余热利用锅炉的主要吸热装置，将经过省煤器加热后水通过上升管后再次加热至沸腾的状态，同时汽包连接过热器、省煤器和蒸发装置的其余部件，通过汽包内的组件能够实现水汽的分离，改善水蒸气的品质，提高整个锅炉的使用寿命。

本实用新型的有益效果为：

当本生活垃圾焚烧余热利用锅炉工作时，液态水通过省煤器进水管进入整个锅炉系统，液态水流经省煤器的管组时被高温烟气加热，之后液态水经过与第一换向阀第一出水孔相连的汽包第一进水管进入汽包，但是当用户有使用热水的需要时，在第一换向阀的换向作用下，热水通过与第一换向阀第二出水孔相连的热水出水管流向用户；汽包内的热水经过蒸发系统的下降管流到蒸发系统的联箱，再由联箱流向蒸发系统的上升管，热水在上升管时与高温烟气相遇进行热交换，热水吸收高温烟气的热量，热水由液态变为液体水和水蒸气的混合物，该混合水将流回汽包；汽包内设置有多组下降管和上升管组合，可以将加热的混合水进行二次加热，二次加热后回到汽包的混合水将会是饱和液体和饱和蒸汽；

饱和蒸汽与过热蒸汽各有用处，故此时可以根据用户的实际需要，选择性地将汽包内的饱和蒸汽送至用户或者送至过热器进行再次的加热；当用户实际需要的是饱和蒸汽时，第二换向阀和第五换向阀均关闭各自的第二出气孔，打开各自的第一出气孔，使饱和蒸汽通过汽包出气管、饱和蒸汽出气管和蒸汽出气管直接流向用户，此时为了防止过热器在高温烟气的高温作用下发生高温腐蚀，第三换向阀关闭进气孔，打开进水孔，第四换向阀关闭出气孔，打开出水孔，汽包内的热水在第三换向阀的换向作用下，经过汽包出水管和过热器进水管进入过热器，加热后的气、液混合水在第四换向阀的换向作用下，经过过热器出水管和汽包进水管回到汽包；当用户实际需要的是过热蒸汽时，第二换向阀关闭第一出气孔，打开第二出气孔，第五换向阀关闭第一进气孔，打开第二进气孔，第三换向阀关闭进水孔，打开进气孔，第四换向阀关闭出水孔，打开出气孔，汽包内的饱和蒸汽在上述四个换向阀的换向作用下，经过汽包出气管、过热蒸汽进气管和过热器进水管进入过热器，饱和蒸汽在过热器内加热后，经过过热器出水管、过热蒸汽出气管和蒸汽出气管流向用户；

经过以上步骤之后，本生活垃圾焚烧余热利用锅炉可以对外输出热水、饱和蒸汽和过热蒸汽三种不同的可供使用的介质，相比于现有的余热锅炉，本生活垃圾焚烧余热利用锅炉输出了三种用处不同的介质，使用者可以配套的布置不同的设备来利用上述的三种介质，扩展了余热锅炉的功能，创造更多的价值。

附图说明

图1是本生活垃圾焚烧余热利用锅炉的结构示意图。

图2是管组的结构示意图。

图3是壳体的结构示意图。

图4是蒸发系统的结构示意图。

图中：1-汽包；2-第一换向阀；3-省煤器；4-上升管；5-联箱；6-过热器；7-膨胀节；8-第三换向阀；9-第四换向阀；10-第五换向阀；11-第二换向阀；12-管组；13-支吊架；14-弯头；15-内壁；16-外壁；17-保温层；18-壳体；19-下降管；20-过热蒸汽出气管；21-蒸汽出气管；22-饱和蒸汽出气管；23-过热蒸汽进气管；24-汽包出气管；25-汽包第二进水管；26-热水出水管；27-汽包第一进水管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

如图1所示，一种生活垃圾焚烧余热利用锅炉，包括壳体18、蒸发系统、过热器6、省煤器3和换向阀，壳体18前端设置有进气孔，后端设置有出气孔，蒸发系统包括汽包1和蒸发器，过热器6、蒸发器和省煤器3从前到后依次设置在壳体18上，汽包1固定设置在蒸发器上；

汽包上设有汽包第一进水管27、汽包第二进水管25、汽包出水管和汽包出气管24，换向阀包括第一换向阀2、第二换向阀11、第三换向阀8、第四换向阀9和第五换向阀10，第一换向阀2包括一个进水孔、第一出水孔和第二出水孔，第二换向阀11包括一个进气孔、第一出气孔和第二出气孔，第三换向阀8包括一个进水孔、一个进气孔和一个出水孔，第四换向阀9包括一个进水孔、一个出气孔和一个出水孔，第五换向阀10包括第一进气孔、第二进气孔和一个出气孔，省煤器出水管与第一换向阀进水孔相连，汽包第一进水管与第一换向阀第一出水孔相连，第一换向阀第二出水孔与热水出水管26相连，汽包出气管与第二换向阀进气孔相连，第二换向阀第一出气孔通过饱和蒸汽出气管22与第五换向阀第一进气孔相连，第二换向阀第二出气孔通过过热蒸汽进气管23与第三换向阀进气孔相连，汽包出水管与第三换向阀进水孔相连，过热器进水管与第三换向阀出水孔相连，第四换向阀进水孔与过热器出水管相连，第四换向阀出气孔通过过热蒸汽出气管20与第五换向阀第二进气孔相连，第四换向阀出水孔通过汽包第二进水管25与汽包1相连，第五换向阀出气孔连有蒸汽出气管21。

当本生活垃圾焚烧余热利用锅炉工作时，液态水通过省煤器进水管进入整个锅炉系统，液态水流经省煤器3的管组12时被高温烟气加热，之后液态水经过与第一换向阀第一出水孔相连的汽包第一进水管27进入汽包1，但是当用户有使用热水的需要时，在第一换向阀2的换向作用下，热水通过与第一换向阀第二出水孔相连的热水出水管流向用户；汽包1内的热水经过蒸发器的下降管19流到蒸发器的联箱5，再由联箱5流向蒸发器的上升管4，热水在上升管4时与高温烟气相遇进行热交换，热水吸收高温烟气的热量，热水由液态变为液体水和水蒸气的混合物，该混合水将流回汽包1；汽包1内设置有多组下降管19和上升管4组合，可以将加热的混合水进行二次加热，二次加热后回到汽包1的混合水将会是饱和液体和饱和蒸汽；

饱和蒸汽与过热蒸汽各有用处，故此时可以根据用户的实际需要，选择性地将汽包内的饱和蒸汽送至用户或者送至过热器6进行再次的加热；当用户实际需要的是饱和蒸汽时，第二换向阀2和第五换向阀10均关闭各自的第二出气孔，打开各自的第一出气孔，使饱和蒸汽通过汽包出气管24、饱和蒸汽出气管22和蒸汽出气管21直接流向用户，此时为了防止过热器6在高温烟气的高温作用下发生高温腐蚀，第三换向阀8关闭进气孔，打开进水孔，第四换向阀9关闭出气孔，打开出水孔，汽包1内的热水在第三换向阀8的换向作用下，经过汽包出水管和过热器进水管进入过热器，加热后的气、液混合水在第四换向阀9的换向作用下，经过过热器出水管和汽包进水管25回到汽包1；当用户实际需要的是过热蒸汽时，第二换向阀11关闭第一出气孔，打开第二出气孔，第五换向阀10关闭第一进气孔，打开第二进气孔，第三换向阀8关闭进水孔，打开进气孔，第四换向阀9关闭出水孔，打开出气孔，汽包1内的饱和蒸汽在上述四个换向阀的换向作用下，经过汽包出气管24、过热蒸汽进气管23和过热器进水管进入过热器6，饱和蒸汽在过热器6内加热后，经过过热器出水管、过热蒸汽出气管20和蒸汽出气管21流向用户。

如图2所示，过热器6包括第一管组12、第一管箱板和第一支吊架13，第一管组12由若干根管子组成，管子互相平行的固定设置在第一支吊架13上，第一支吊架13固定设置在第一管箱板上，第一管箱板固定设置在壳体18上。

省煤器3包括第二管组、第二管箱板和第二支吊架，第二管组由若干根管子组成，管子互相平行的固定设置在第二支吊架上，第二支吊架固定设置在第二管箱板上，第二管箱板固定设置在壳体18上。

管组12的管子是带肋片的直管，相邻直管之间通过焊接在直管上的弯头14相连。

支吊架13是由两个等六边形的挠性凸凹板组成。

过热器6与省煤器3的管组、管箱板和支吊架的结构是一致的，仅仅是组成管组的管子的直径不相同，相应的，管箱板和支吊架的尺寸也因为配套的管组的管子的直径不同而有所变化。

管组12的管子数量要依据本生活垃圾焚烧余热利用锅炉的工作情况、吸热介质的流动速度和管组12的吸热性能等来确定。

管组12的肋片采用的是薄钢带螺旋缠绕在光管外壁上，薄钢带通过焊接的方式使钢带与管外壁紧密结合，保证传热效果好。

考虑到管组12的直管间互相平行，所采用的弯头14是180度弯头。

支吊架13在本生活垃圾焚烧余热利用锅炉工作时，也会受热膨胀，为了抵消支吊架13膨胀后对管箱板的作用力，支吊架13采用弹簧支吊架。

上述的支吊架13、肋片和弯头14等的结构、材料和连接方式等并不局限于上述的内容。

如图3所示，壳体18前端的进气孔出设有膨胀节，壳体18包括内壁15、外壁16与保温层17，与高温烟气接触的内壁15采用耐热合金钢板，外壁16采用钢板，内壁15与外壁16之间是保温层，内壁15与外壁16之间通过螺栓相连接。

内壁螺栓孔的直径大于外壁螺栓孔的直径，外壁螺栓孔的直径与螺栓的直径相同。

高温烟气从壳体18前端的进气孔运动到壳体18后端的出气孔，高温烟气的温度是下降的，温差的减小热交换也就相对变慢，从节约材料的角度考虑，壳体18前端到壳体18后端保温层17的厚度可以是逐渐减小的。

本生活垃圾焚烧余热利用锅炉工作时温度高，壳体18受热膨胀，不工作时，壳体18优惠随着温度的下降而收缩，外壁16上可以焊接加强框架，可保证管箱板的强度和刚度，此外，外壁16的两端可以焊接法兰，用来连接组件。

上述内壁15和外壁16可以是耐热合金钢板或者钢板等实现壳体18结构支撑和耐高温的材料都在本专利的保护范围之内。

上述保温层17可以是矿物纤维或者硅化物纤维等实现阻隔热交换的材料都在本专利的保护范围之内。

如图4所示，蒸发器包括下降管19、上升管4和联箱5，下降管19固定设置在壳体18外部，下降管19一端与汽包1相连，下降管19另一端与联箱5相连，联箱5固定设置在壳体18下方，上升管4是一端穿过壳体18固定设置在联箱5上，另一端固定设置在汽包1内的带肋片的直管。

汽包1是本生活垃圾焚烧余热利用锅炉的工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环，汽包1具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度，汽包1上有压力表、水位计、事故放水管、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。