生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统及其焚烧炉的制作方法

本实用新型属于垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧新型水冷炉排系统及其焚烧炉，尤其涉及一种高热值垃圾焚烧的稳定燃烧技术。

背景技术：

垃圾焚烧炉设计一般按照国内垃圾热值（4.2MJ/KG-9.6MJ/KG）范围进行，目前垃圾焚烧炉炉排为液压驱动的小块炉排，分为顺推及逆推两种。由于垃圾含水量高及部分发达地区垃圾热值高的原因。运行过程中普遍存在以下问题：

1、垃圾含水量高要求提高干燥热风的温度，目前热风温度可以达到200-220℃，使得炉排冷却温度降不下来。

2、炉膛燃烧温度可以达到600-700℃，炉排表面接触焚烧垃圾时温度很高，往往造成炉排烧红，过高的温度导致炉排寿命缩短。

3、高温膨胀造成炉排片间隙补偿不足，导致卡涩变形，驱动困难，引起液压系统故障。

4、小型风冷炉排由于数量多，安装及维修困难，大修需要较长时间。

以上四类问题是小型炉排片在高温状态下经常出现的问题。

随着中国发达城市及国外垃圾的热值进一步提高，风冷小型炉排片今后更难适应垃圾焚烧稳定运行的要求。

由于生活垃圾焚烧炉适应高热值垃圾的需要，亟需解决的炉排片冷却及风温提高之间的矛盾。因此如何克服现有小型风冷炉排片技术的不足是目前高热值垃圾焚烧技术领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是解决生活垃圾焚烧炉小型风冷炉排不适应高热值垃圾运行的问题，同时解决小型炉排片各种变形卡涩变形、刚度不足及炉排超温缩短寿命的问题，提供一种生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统及其焚烧炉。在目前国内发达城市垃圾热值进一步升高和国外垃圾分选的垃圾热值达到（10MJ/KG-16MJ/KG）情况下，使焚烧适应高热值、高水分垃圾，并保证炉排设备正常运行。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统，包括炉排片、第一膨胀水箱、第二膨胀水箱、管式换热器、空气换热器、第一循环水泵和第二循环水泵；

所述的炉排片有多个，且为中空结构；多个炉排片通过水管并联设置；

第一膨胀水箱、管式换热器内的热介质管路、第一循环水泵以及并联设置的多个炉排片通过水管串联形成回路；

第二膨胀水箱、管式换热器内的冷介质管路、第二循环水泵和空气换热器的热介质管路通过水管串联形成回路。

进一步，优选的是，炉排片为固定式炉排片或滑动式炉排片。

进一步，优选的是，第一循环水泵有两个，且通过水管并联设置。

进一步，优选的是第二循环水泵也有两个，且也通过水管并联设置。

进一步，优选的是，所述的水管采用金属软管。

本实用新型还提供一种生活垃圾焚烧炉，采用上述的生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统，即改现有炉排片为本实用新型的水冷炉排系统。

进一步，优选的是，所述的生活垃圾焚烧炉包括位于炉膛内的炉排和位于炉排上方的烟道，所述的炉排由段炉排组成，每段炉排包括若干片炉排片，段炉排依次为干燥段炉排、燃烧段炉排和燃尽段炉排；

炉排下设有多个独立的风室；每个风室的入风口均通过热风管与变频风机的出风口相连；每个热风管上均安装有一个调节风门；所有变频风机的入风口均通过热风总供风道与蒸汽空气预热器的出风口相连，炉膛上方通过回热高温热风管与热风总供风道相连。

进一步，优选的是，所述的蒸汽空气预热器的空气入口与垃圾坑的上方相连。

进一步，优选的是，所述的蒸汽空气预热器有两台，且串联设置。

进一步，优选的是，炉排是由固定炉排片和滑动炉排片依次间隔设置组成（即按照一块固定炉排片、一块滑动炉排片、一块固定炉排片、一块滑动炉排片这个顺序设置），在相邻的固定炉排片和滑动炉排片之间设有通风孔。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

本实用新型系统提高了垃圾焚烧炉对高热值、高水分垃圾的适应性及炉排运行的稳定性。合理的炉排冷却方式确保在高热风温度、高燃烧负荷状态下，能维持炉排金属内部及表面温度，达到稳定运行目的，也延长炉排寿命，寿命可延长至少60%。另外，热风高温及精细的调节供风，加上分段炉排的移动及翻动，加强了垃圾燃烧效果，减少未燃尽率。使得水冷炉排能承受相对于风冷炉排1.5-2倍的负荷，减小了炉排尺寸。水冷炉排金属低膨胀率及支撑连接机构简化，减少了运行过程中的变形卡涩，增强机构稳定性及可靠性，维护工作量大幅降低，可至少降低30%的工作量。

附图说明

图1为生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统的结构示意图；

图2为生活垃圾焚烧炉的结构示意图；

图3为生活垃圾焚烧炉内的部分剖视图；

其中，1、炉排片；2、第一膨胀水箱；3、第二膨胀水箱；4、管式换热器；5、空气换热器；6、第一循环水泵；7、第二循环水泵；8、炉膛；9、烟道；10、干燥段炉排；11、燃烧段炉排；12、燃尽段炉排；13、风室；14、热风管；15、变频风机；16、调节风门；17、热风总供风道；18、蒸汽空气预热器；19、回热高温热风管；20、垃圾坑；21、固定式炉排片；22、滑动式炉排片；23、液压推杆；24、通风孔；25、阀门；26、料仓；其中箭头方向为烟气走向。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

如图1所示，生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统，包括炉排片1、第一膨胀水箱2、第二膨胀水箱3、管式换热器4、空气换热器5、第一循环水泵6和第二循环水泵7；所述的炉排片1有多个，均为中空结构。

多个炉排片1通过水管并联设置；

第一膨胀水箱2、管式换热器4内的热介质管路、第一循环水泵6以及并联设置的多个炉排片1通过水管串联形成回路，一般管路内采用水为介质，来为炉排片1降温；优选炉排片1进、出口水温差达30-40℃；

图1中10个并联设置炉排片1，分为两组，每组有5个，共用一套第一膨胀水箱2、管式换热器4内的热介质管路和第一循环水泵6，形成整片组合式水冷炉排。

第二膨胀水箱3、管式换热器4内的冷介质管路、第二循环水泵7和空气换热器5的热介质管路通过水管串联形成回路，一般管路内采用水为介质，通过空气换热，来为管路中的水降温。优选第一循环水泵6和第二循环水泵7加压3bar。管式换热器4内的热介质管路与冷介质管路换热；空气换热器5的热介质管路与空气换热。

炉排片1为固定式炉排片21或滑动式炉排片22。固定式炉排片21、滑动式炉排片22结构如图3所示，这两种炉排片及其动力提供系统均为现有结构，在此就不赘述。

采用这两种炉排的好处是：当需要推动垃圾移动时，滑动炉排由液压缸向前驱动。当需要推动垃圾混合时，各炉排的台架会引起垃圾翻动。

第一循环水泵6有两个，且通过水管并联设置，一个作为主用，一个作为备用；第二循环水泵7也有两个，且也通过水管并联设置，一个作为主用，一个作为备用。

所述的水管采用金属软管，这样便于适应焚烧炉内的热环境。

本实用新型水冷炉排系统为整片组合式水冷炉排：内部有循环冷却水通道的大型炉排，有别于分散的小型风冷炉排片。

一种生活垃圾焚烧炉，采用上述的生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统，即改现有普通的炉排或风冷炉排为本实用新型的水冷炉排系统。

如图2所示，生活垃圾焚烧炉包括位于炉膛8内的炉排和位于炉排上方的烟道9，所述的炉排由3段炉排组成，每段炉排包括若干片炉排片1，3段炉排依次为干燥段炉排10、燃烧段炉排11和燃尽段炉排12；

炉排下设有多个独立的风室13；每个风室13的入风口均通过热风管14与变频风机15的出风口相连；

炉膛8内不限于只设有一个炉排，可以设有多个，本实用新型优选设有两个；本实用新型对风室13的个数没有限制，优选一个炉排中的干燥段炉排10下设有两个风室13、燃烧段炉排11下设有两个风室13和燃尽段炉排12下设有一个风室13，如图2，两个炉排下共设有10个风室13。优选1台变频风机15供一个风室13。但不限于此，也可以几个风室13共用一台变频风机15；

图2所示，一个炉排下有5个风室13，每个风室13连接有一台变频风机15；由于图2是示意图，所以只画出了一个炉排及其连接结构。

每个热风管14上均安装有一个调节风门16；所有变频风机15的入风口均通过热风总供风道17与蒸汽空气预热器18的出风口相连，炉膛8上方通过回热高温热风管19与热风总供风道17相连。

所述的蒸汽空气预热器18的空气入口与垃圾坑20的上方相连，这样可阻止垃圾坑内垃圾味道的扩散。

所述的蒸汽空气预热器18有两台，且串联设置。

如图3所示，炉排是由固定炉排片21和滑动炉排片22依次间隔设置组成（即按照一块固定炉排片21、一块滑动炉排片22、一块固定炉排片21、一块滑动炉排片22这个顺序设置），在相邻的固定炉排片21和滑动炉排片22之间设有通风孔24。

本实用新型垃圾焚烧炉采用带回热热风的变频分散供风系统：分段变频风机供风，可以达到精细调节干燥段、燃烧段和燃尽段供风流量的要求。同时高温回热热风掺入空预器热风，提高了热风温度加强了干燥及燃烧效果，其主要特征是它的分散供风和高温混合。

本实用新型垃圾焚烧炉在应用时，空气由垃圾坑上方抽取，并经过以蒸汽为热源的空气预热器加热后，送到热风总供风道，经过变频风机送入各风室。同时为提高干燥段炉排热风温度调节范围，从炉膛上方抽取高温热风经过回热高温热风管连接热风总供风道到风机进口端，实现回热调节温度功能。通风孔设置于固定炉排片和滑动炉排片之间，提供热风进入垃圾料层的通道。

所以，本实用新型垃圾焚烧炉是通过变频风机调节供风量，通过蒸汽加热的空预器加热冷风，同时混合回热的高温热风进一步提高风机入口的温度，热风温度可以提高到250℃以上，加强垃圾干燥及燃烧效果，提高燃烧效率。

本实用新型就是采用整片组合水冷炉排系统，在垃圾高热值、高水分的情况下保证焚烧炉的安全可靠运行和方便维修，减少炉排故障导致的停炉。

本实用新型水冷炉排系统中的炉排由多片炉排片组合而成，优选为3-4片为一组，长度可达到2-2.5米，优选左右两侧布置，即左右两侧各一组，但不限于此；这样设置的优点是需要的炉排数量少，刚度强。同时炉排结构简单，组合容易，安装方便，支撑机构简洁，易于拆装，减少维护时间。

本实用新型水冷炉排系统中水管运行压力优选为3-5Bar，可以保障炉排片进口水温度为60-90℃，出口水温度为90-110℃。

空冷换热器为冷却管式换热器提供冷介质，可以在高温高压状态下运行，保障管式换热器内热介质的热量及时排到大气环境中，维持炉排片的供水温度在正常范围内。

本实用新型分散的变频风机供风可以精细调节干燥段炉排、燃烧段炉排和燃尽段炉排各部分的流量，在适当的过量空气系数情况下满足供风要求，同时节约能源。

本实用新型焚烧炉可采用现有的ACC（焚烧炉燃烧自动控制系统）控制，根据负荷调节进料频率及干燥段料层厚度。干燥段炉排根据检测到料层厚度，配合热风流量及温度，调节干燥段滑动炉排移动频率及翻动炉排翻动频率，完成垃圾的烘干及混合，初步热解形成气化产物。燃烧段炉排根据检测到料层厚度、炉排区域燃烧温度、燃烧产物烟气中的剩余含氧量等参数，调节供风量及炉排移动频率及翻动频率，达到充分燃烧的效果，同时控制烟气中污染物的产生。燃尽段炉排根据检测到未燃尽率，调节滑动炉排移动频率，控制在燃尽段垃圾燃烧时间，达到完全燃尽的目的。燃尽段落下的炉渣，经过水浴后，由出渣机捞出，加热灰渣库中。整个炉排燃烧系统由炉排驱动，供风调节配合完成，达到垃圾完全燃烧同时尽量减少污染产物的目的。

垃圾燃烧控制由垃圾料层厚度调节、供风量、热风温度调节，燃烧时间调节等因素构成，通过调节各段炉排移动频率控制垃圾移动及混合，通过热风温度及流量调节燃烧效果，控制燃尽率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。