一种适用于垃圾焚烧的循环流化床锅炉的制作方法

本发明涉及垃圾焚烧和循环流化床锅炉技术领域，特别涉及一种适用于垃圾焚烧的循环流化床锅炉。

背景技术

城市生活垃圾是人们生活中产生的固体废弃物。随着经济的发展，城市生活垃圾的产量呈逐年增多。大量的垃圾已成为城市中一个长期存在的污染源。如何经济、有效地进行垃圾处理，使我们面临的一个亟待解决的问题。高效的焚烧技术有利于缓解由城市垃圾造成的环境污染。与填埋和堆肥技术相比，焚烧技术处理量大，可以减少填埋量，固化有害成分，并能实现热能的充分回收，是目前最具有前景的垃圾处理技术。

目前生活垃圾焚烧技术主要有机械炉排炉、回转窑焚烧炉和循环流化床锅炉。炉排炉燃烧技术成熟，运行稳定、可靠，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧。尤其应用于大规模垃圾集中处理，可使垃圾焚烧发电(或供热)。但是含水率特别高的污泥、大件生活垃圾，不适宜直接用炉排型焚烧炉。并且不能实现炉内脱硫，炉内高温燃烧，产生大量nox，对环境造成污染，热效率较低。回转窑焚烧炉虽然燃料适应性高、燃料适应性和干燥性能佳，可适用于中或大容量的垃圾焚烧项目，但是其连接传动装置复杂、炉内耐火材料易损坏以及反应速率低等，有其应用的局限性。与之相比，循环流化床垃圾焚烧炉，垃圾种类适应性强，密相区拥有大量的高温物料，床层的热容量大，因此能提供垃圾干燥、热解和开始燃烧所需的大量热量，保持燃烧稳定；焚烧效率高，床内传热传质过程较强，使得垃圾与床料充分接触，提高了垃圾的热解速率；烟气排放性能好，炉内脱硫大大降低了so2的排放，循环流化床采用低温、分级燃烧，限制了热力型和燃料型氮氧化物的形成，在循环流化床中加入适当的吸附剂，可以大大降低重金属、二噁英以及hcl的排放。从技术发展趋势看，垃圾循环流化床锅炉具有较好的应用特性，用于处理生活垃圾稳定处理、回收余热资源，实现超低污染物排放，具有更好的经济和环保效益。

传统循环流化床垃圾焚烧炉没有针对垃圾组成不稳定、腐蚀和结焦元素含量较高、各成分物化性质差别明显等特点进行对应的改造设计，存在如下问题：

(1)由于垃圾热值低、组成差异较大和给料不稳定等原因，造成流化床焚烧炉燃烧温度低，燃烧不稳定，烟气中co含量较高。

(2)垃圾原料中碱金属和碱土金属含量较高，飞灰颗粒中存在熔点较低的低温共熔体和化合物，容易造成布风装置堵塞和高温换热面结焦。

(3)垃圾燃料含有较多的cl元素，烟气中形成的hcl容易造成高温换热面的腐蚀。

公开号为cn204829935u的专利文献公开了一种异重循环流化床垃圾焚烧锅炉，其特征在于，在高温过热器与中温过热器之间及中温过热器与低温过热器之间分别设有喷水减温器，利用喷水减温器调节过热器出口的气温，保护过热器。然而，在高温换热面喷水，会加重酸性气体与金属避免的反应，加剧腐蚀。

公开号为cn205606581u的专利文献公开了一种流态重构的循环流化床垃圾焚烧锅炉。采用屏式受热面可以有效地控制炉膛温度在最佳反应区间，使得炉内脱硫效率和sncr脱硝效率达到最佳。尾部根据燃料的实际情况采用气冷包墙全悬吊结构或尾部砖墙全悬吊结构，进一步优化了尾部受热面的合理布置，确保烟气流速在合理范围。但是，该系统通过整体结构优化，改善垃圾燃料燃烧效果，对燃烧过程可控性较低。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于垃圾焚烧的循环流化床锅炉，用于现有垃圾焚烧循环流化床锅炉设计以及改造。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于垃圾焚烧的循环流化床锅炉，包括绝热炉膛1，绝热炉膛1底部布置倾斜布风板4，绝热炉膛1水平烟道底部连通高效旋风分离器2，高效旋风分离器2底部设置外置床换热器3，外置床换热器3内布置有高温过热器，外置床换热器3出口与绝热炉膛1返料口连通；绝热炉膛1尾部烟道内布置尾部烟气处理系统，尾部烟气处理系统由依次布置在绝热炉膛1尾部烟道内的蒸发管束5、水冷管束6、低温过热器7、省煤器8和空预器10组成，蒸发管束5与水冷系统连接；还包括再循环烟气系统，再循环烟气系统包括依次设置在再循环烟气管道14内的阀门15、再循环烟气增压风机13和再循环烟气换热器9，其中再循环烟气换热器9同时设置在尾部烟道内并位于省煤器8和空预器10间，再循环烟气管道14汇入与分别与绝热炉膛1底部和中部连通的一次风管道11和二次风管道12；垃圾在绝热炉膛1内进行流化燃烧形成含尘高温烟气，高温烟气携带未燃尽碳粒子和循环物料在绝热炉膛1上部进一步燃烧放热后，经过绝热炉膛1水平烟道进入高效旋风分离器2中进行烟气和物料的分离，烟气中的物料脱离高效旋风分离器2内部旋流，从高效旋风分离器2底部排出进入外置床换热器3，物料与外置床换热器3内布置的高温过热器进行热交换后再返回绝热炉膛1，该过程实现了物料的循环和换热的同时，避免了高温蒸汽管道与烟气中易腐蚀、易结焦气态或者小颗粒的接触，解决了高温蒸汽管道结焦和腐蚀问题；从高效旋风分离器2的中心筒排出的含尘少的烟气依次经过布置在绝热炉膛1尾部烟道的蒸发管束5、水冷管束6、低温过热器7、省煤器8、再循环烟气换热器9和空预器10，并依次完成烟气与蒸发管束5和低温过热器7内蒸汽、水冷管束6和省煤器8内给水、再循环烟气换热器9内再循环烟气以及空预器10内一二次风的换热；再循环烟气由尾部烟气处理系统处理后引出进入再循环烟气管道14，经过再循环烟气增压风机13增压输送，再循环烟气经过再循环烟气换热器9后汇入一次风管道11和二次风管道12。

所述绝热炉膛1内全部由浇注料浇筑，保证循环流化床垃圾锅炉垃圾焚烧较高的燃烧温度。

100℃～110℃的低温烟气由尾部烟气处理系统处理后引出进入再循环烟气管道14，再循环烟气增压风机13对低温烟气进行增压输送。经过加热的再循环烟气与一次风和二次风混合，提高风温、降低一二次风氧量的同时，减少用于流化的一次风量，进一步达到稳定燃烧和强化分级的效果。

所述倾斜布风板4与水平方向的夹角为10°～25°，倾斜布风板4上设若干定向出风的风帽，倾斜布风板4的边缘固定在绝热炉膛1内圈，落渣管布在倾斜布风板4最低处，能够确保熔融灰渣和大颗粒顺利排出，进而保证炉内物料的持续流化状态。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1)绝热炉膛可以克服垃圾热值较低时，燃烧温度不足的问题，炉内受热面利用耐火材料覆盖起来，减少炉内吸热量，保证焚烧炉炉膛850℃及以上的燃烧温度。

2)经过尾部烟道换热器的再循环烟气，一方面可以减低一、二次风的氧气浓度，降低nox生成，同时可以通过调整烟气量，改变再循环气的热量，以维持流化床垃圾焚烧炉在处理不同热值垃圾时的炉内温度，提高燃烧效率及稳定性。

3)在外置床内布置高温过热器可以解决绝热炉膛内受热面不足的问题。同时，因为腐蚀性气氛和易结焦元素绝大部分都是以气相及亚微米颗粒形式存在，而不会被分离器所捕集进而进入外置床。因此，利用在外置床内布置高温受热面可以很好地解决生物质及垃圾焚烧过程中的烟气高温腐蚀和结焦问题。

4)倾斜布风装置则可以更好地帮助炉内排渣。

垃圾燃料热值普遍偏低，目前现行的大多数流化床垃圾焚烧炉炉膛温度无法达到850℃。传统炉膛一般采用膜式水冷壁结构，本发明考虑到垃圾较低的热值和较大的给料波动，将炉内水冷壁用耐火材料全部浇住覆盖，减少炉膛水冷壁吸热量，来保证循环流化床垃圾焚烧炉较高的燃烧温度。由于炉内受热面不足，在外置床内布置高温过热器可以解决绝热炉膛内受热面不足的问题。

烟气再循环是循环流化床锅炉常用的低氮分级燃烧控制技术，本发明利用烟气再循环控制nox原始生成的同时，利用尾部烟道热烟气加热再循环烟气，增加入炉热量，进一步提高循环流化床垃圾焚烧的燃烧稳定性。100℃～110℃的低温烟气由尾部烟气处理系统处理后引出进入再循环烟气管道，再循环风机设置于再循环烟气管道上，对低温烟气进行增压输送。阀门同样设置于再循环烟气管道上，控制所述再循环烟气流量。再循环低温烟气首先经过空预器上部的再循环烟气换热器可加热到200～250℃，换热器处烟气温度300℃左右。烟气压力和温度测量元件设置于所述再循环管道上，测量对应烟气温度和压力。经过加热的再循环烟气与一次风、二次风混合，提高风温的同时，减少用于流化的一次风量，进一步达到稳定燃烧和强化分级的效果。

垃圾在炉膛内燃烧产生大量烟气和飞灰，烟气携带未燃尽碳粒子和循环物料在炉膛上部进一步燃烧放热后，进入分离器中进行烟气和物料的分离。被分离出来的物料经料斗、料腿进入返料器，物料与高温过热器进行热交换后再返回炉膛，该过程实现了物料的循环。同时，因为腐蚀性气氛和易结焦元素绝大部分都是以气相及亚微米颗粒形式存在，而不会被分离器所捕集进而进入外置床。因此，利用在外置床内布置高温受热面可以很好地解决生物质及垃圾焚烧过程中的烟气高温腐蚀和结焦问题。

由于垃圾燃料很不均匀，经常存在大物料和熔点较低的灰渣，为了提高锅炉的排渣特性，本发明采用倾斜的布风板，倾斜布风板上设若干定向出风的风帽，倾斜布风板的边缘固定在炉膛内圈。落渣管布在倾斜布风板最低处，该方案能够确保熔融灰渣和大颗粒顺利排出，进而保证炉内物料的持续流化状态。

附图说明

图1是本发明循环流化床锅炉构成及本发明工艺流程示意图。

其中：1-绝热炉膛，2-高效旋风分离器，3-外置床换热器，4-倾斜布风板，5-蒸发管束，6-水冷管束，7-低温过热器，8-省煤器，9-再循环烟气换热器，10-空预器，11-一次风管道，12-二次风管道，13-再循环烟气增压风机，14-再循环烟气管道，15-阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述：

实例1如图1所示，一种适用于垃圾焚烧的循环流化床锅炉，包括1.绝热炉膛，2.高效旋风分离器，3-外置床换热器(高温过热器)，4-倾斜布风板，5-蒸发管束，6-水冷管束，7-低温过热器，8-省煤器，9-再循环烟气换热器，10-空预器，11-一次风管道，12-二次风管道。13-再循环烟气增压风机，14-再循环烟气管道，15-阀门。垃圾燃料在炉内燃烧，由于炉膛受热面被浇注料覆盖形成绝热炉膛1，炉内可以稳定达到850℃以上的燃烧温度。垃圾在绝热炉膛1内燃烧产生大量高温烟气和飞灰，高温烟气携带未燃尽碳粒子和循环物料在绝热炉膛1上部进一步燃烧放热后，进入高效旋风分离器2中进行烟气和物料的分离。被分离出来的物料经料斗、料腿进入返料器，物料与外置床换热器3进行热交换后再返回绝热炉膛1，该过程实现了物料的循环。从高效旋风分离器3排出的烟气依次通过蒸发管束5、水冷管束6、低温过热器7和省煤器8，烟气温度降低至300℃左右。与其他烟气处理系统不同，烟气紧接着进入再循环烟气换热器9，100℃～110℃的低温烟气由尾部烟气处理系统处理后引出进入再循环烟气管道14，再循环风机13设置于再循环烟气管道上，对低温烟气进行增压输送。阀门15同样设置于再循环烟气管道上，控制所述再循环烟气流量。经过加热的再循环烟气与一次风管道11和二次风管道12中的一次风和二次风混合，提高风温的同时，减少用于流化的一次风量，进一步达到稳定燃烧和强化分级的效果。常规工况下，再循环烟气量可控制在总烟气量的10％左右，如果炉内燃烧不稳定，可进一步提高再循环烟气量，进一步提高入炉热量，帮助稳定燃烧。绝热炉膛1内采用倾斜布风板4，倾斜布布风板与水平方向的夹角为10°～25°。倾斜布风板上设若干定向出风的风帽，倾斜布风板的边缘固定在绝热炉膛1内圈。落渣管布在倾斜布风板4最低处，该方案能够确保熔融灰渣和大颗粒顺利排出，进而保证炉内物料的持续流化状态。

此外，需要说明的是，本发明中所描述的系统所做的等效变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。