一种循环流化床垃圾焚烧锅炉及其焚烧方法与流程

本发明属于垃圾无害化处理技术领域，具体涉及一种循环流化床垃圾焚烧锅炉及其焚烧方法。

背景技术：

垃圾焚烧发电是目前垃圾减量化、无害化和资源化处理的最佳方式。垃圾焚烧发电的焚烧炉主要有炉排垃圾焚烧炉和流化床垃圾焚烧炉，对于焚烧垃圾热值较高、且相对稳定的垃圾，炉排垃圾焚烧炉具有可用率高、排渣顺畅等优点，在欧洲占据主导位置。但是，对于焚烧成分不稳定、热值偏低的垃圾，采用炉排垃圾焚烧炉进行处理，具有燃烧不稳定，焚烧过程难以控制、二恶英等污染物排放量大等不足。流化床垃圾焚烧炉具有炉膛温度均匀、湍流强烈、满足垃圾焚烧所需的燃烧停留时间的要求，而且由于炉膛内存有大量床料，蓄热能力强，即使投入炉膛的垃圾成分发生较大波动，也能保证稳定燃烧，而稳定燃烧是保证垃圾充分燃尽、烟气中有机气体(二恶英生成的前驱物)排放浓度低、二恶英排放可控的主要条件之一。所以，流化床垃圾焚烧炉具有污染物排放浓度低的优点，尤其适合焚烧含水率较高的中国垃圾。虽然流化床垃圾焚烧炉具有燃烧稳定、污染物排放浓度低等优点。但是，由于现有的流化床垃圾焚烧炉结构布置的不合理，加上垃圾成分不均匀、含有粒径和密度较大的物体等原因，在对垃圾进行焚烧时，存在以下问题：一是垃圾很难随着炉膛内的燃料流化，也很难从排渣口排出，而是沉积于炉膛底部，当垃圾焚烧炉运行一段时间后，由于炉膛底部沉积大量粒径和密度较大物体不能顺畅排出，必须经常停炉排渣，流化床垃圾焚烧炉的故障率和运行维护费用较高，二是焚烧炉内的燃烧过程难以控制，在焚烧的过程中焚烧的温度无法难道设定的温度，垃圾焚烧产生的热值低，而且容易生高温结焦的现象，无法得到高参数高品质的蒸汽，制约了焚烧炉效率的提高，三是通过发酵后的垃圾含水量较高，垃圾结团现象严重，进入垃圾焚烧炉进行燃烧时，容易出现燃烧不充分的情况，最终会在燃烧不充分时产生一氧化碳的有毒气体。因此，研制开发一种结构设计合理、燃烧效果更好、不易结焦、可提高燃烧效率、能实现高温燃烧、且节能环保的循环流化床垃圾焚烧锅炉及其焚烧方法是客观需要的。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、燃烧效果更好、不易结焦、可提高燃烧效率、能实现高温燃烧、且节能环保的循环流化床垃圾焚烧锅炉及其焚烧方法。

本发明所述的循环流化床垃圾焚烧锅炉，包括包括锅炉主体、垃圾进料器和燃料进料器，锅炉主体包括燃烧室和回风室，燃烧室与回风室之间安装有布风板，布风板的布风孔上安装有燃烧布风帽，回风室上设置于空气进口管，空气进口管上安装有进气阀；

燃烧室包括下部呈锥筒形状的炉膛和上部呈圆筒状的风膛，垃圾进料器的出料口通过垃圾落料管与炉膛连通，燃料进料器的出料口通过燃料落料管与炉膛连通，炉膛的底部设置有排渣口，回风室外设置有冷渣室，排渣口与冷渣室连通，冷渣室的底部设置有出渣口，风膛的侧壁上对称设置有助燃剂添加口和碳酸钙添加口，风膛的外表面设置有至少1圈环形的二次风管，二次风管上设置有多根与风膛连通的增压支管；

风膛的顶部设置有高温排烟管，高温排烟管连接有高温除尘器，高温除尘器的粉尘出口通过粉尘送料管与炉膛连通，高温除尘器的烟气出口连接有蒸汽发生器，蒸汽发生器的蒸汽出口连接有蒸汽发电机，蒸汽发生器的烟气出口连接有烟气净化系统，蒸汽发生器的烟气出口上设置有回风主管，回风主管上分别设置有第一回风支管、第二回风支管、第三回风支管、第四回风支管和第五回风支管，第一回风支管与回风室连通，第二回风支管与燃料进料器连通，第三回风支管连接有垃圾送风室，垃圾送风室安装在垃圾落料管上，垃圾落料管的内部安装有多个与垃圾送风室连通的垃圾布风帽，第四回风支管位于垃圾进料器的下方，第四回风支管上等间距的安装有多根与垃圾进料器连通的送风支管，第五回风支管与二次风管连通。

进一步的，燃料进料器的内部从上到下依次间隔设置有多块分选板，分选板由上到下倾斜设置，且风选板的倾斜度由上到下依次递增，燃料进料器的底部设置有燃料出口，第二回风支管位于最顶层风选板的上方，燃料落料管位于最底层风选板的较低一端。

进一步的，锅炉本体的内表面浇铸有一层30～50mm厚的耐火保温层。

进一步的，回风主管上安装有鼓风机。

进一步的，高温除尘器为多管陶瓷高温除尘器。

进一步的，二次风管的截面积大于增压支管的截面积。

本发明所述的循环流化床垃圾焚烧锅炉的焚烧方法，包括以下步骤：

①进料：先利用燃料进料器通过燃料落料管向炉膛内投入燃料，然后再利用垃圾进料器通过垃圾落料管向炉膛内投入发酵完成的垃圾，垃圾与燃料的投料质量比为3～5：1，燃料包括质量百分比含量为40～70%的生物质燃料颗粒和30～60%的煤粒；

②一次燃烧：打开进气阀，利用空气进口管向回风室内通入空气，通过燃烧布风帽向炉膛内提供氧气，同时点燃燃料，点燃后通过控制进气阀的进气量，使垃圾和燃料在炉膛内进行一次燃烧，让炉膛内的燃料和垃圾在缺氧状态下燃烧，燃烧温度为800～900℃，氧气浓度5～10%之间；

③二次燃烧：通过助燃剂添加口向风膛内投入助燃剂，助燃剂为石油焦颗粒，通过碳酸钙添加口向风膛内投入碳酸钙，使一次燃烧产生的烟气和垃圾发酵过程中产生的臭气与助燃剂、碳酸钙一同进行二次燃烧，在二次燃烧的过程中，将二次风管内的空气通过多根增压支管增压后，利用增压后的空气对风膛内的烟气颗粒进行充分扰动，有利于助燃剂、碳酸钙、烟气颗粒和臭气的完全燃烧，二次燃烧的燃烧温度控制在950～1150℃；

④高温烟气的处理：风膛内燃烧产生的高温烟气通过高温排烟管进入高温除尘器，经过高温除尘器进行气固分离，分离得到的粉尘颗粒经过粉尘送料管送入炉膛内继续焚烧，分离得到的高温烟气进入蒸汽发生器内与循环水发生热量交换，热量交换后产生的高温蒸汽进入蒸汽发电机进行发电，交换后的低温烟气进入烟气净化系统进行净化处理后直接排放；

⑤低温烟气的循环利用：经过蒸汽发生器进行热量交换后产生的低温烟气进入回风主管内，并依次进入第一回风支管、第二回风支管、第三回风支管、第四回风支管和第五回风管循环利用，进入第一回风支管的低温烟气经过回风室和燃烧布风帽进入炉膛内，为炉膛提供用于助燃的热空气，使炉膛在800～900℃的温度条件下均匀燃烧，进入到第二送风支管的低温烟气进入燃料进料器内对燃料颗粒进行分选，为炉膛提供粒径为0.5～2mm的燃料，进入到第四回风支管内的低温烟气通过多根送风支管进入到垃圾进料器内，对垃圾进料器内的垃圾进行一次干燥，进入到第三回风支管内的低温烟气进入垃圾送风室，经垃圾布风帽的分布后对垃圾落料管内的垃圾进行二次干燥，进入到第五回风支管内的低温烟气通过二次风管和增压支管进入风膛内，为风膛内提供温度适宜的热空气，使风膛内的助燃剂、碳酸钙、烟气颗粒和臭气在950～1150℃的温度下完全燃烧。

进一步的，在步骤③中，碳酸钙的投入量为垃圾总量的0.5～1%，助燃剂的投入量为垃圾总量的1～1.5%

本发明产生的有益效果是：

1、本发明的结构设计比较合理，通过燃烧布风帽将回风室的空气沿炉膛内均匀分布，能够够保证送风速度均匀，有利于垃圾和燃料充分燃烧，2采用燃料进料器给料，燃料进料器能够对燃料进行筛选，并利用旋流风将筛选后的燃料流化，让燃料以流化状态的方式进入炉膛，能够使燃料的燃烧效果更好，燃料也能充分燃烧，避免了燃料结焦现象的产生，也降低了燃料对炉膛的冲刷和磨损，且不存在燃料过程中燃烧过程中因燃料沉积需要停炉检修的状况，大幅的降低焚烧锅炉的故障发生率和维修成本；3垃圾进料器和垃圾落料管均匀回风主管相同，利用烟气的余热随入炉前的垃圾进行干燥，一方面可以减少垃圾在炉膛内燃烧室产生一氧化碳的可能，让垃圾在燃料的助燃条件下能够充分、完全地燃烧，另一方面垃圾经过预热后进入炉膛，不会因为进料对炉膛内的燃烧温度造成波动，能够保证燃烧过程中的温度恒定；4是通过向助燃剂添加口中加入助燃剂，能够促进烟气颗粒和臭气的充分然绕，进一步的提升烟气的燃烧温度，降低垃圾燃烧过程中的二噁英生成，通过碳酸钙加添口加入碳酸钙，可以降低燃烧过程中酸性气体的产生，进一步的降低后续烟气净化处理的负担；5通过设置的二次风管可以对风膛内燃烧的烟气进行扰动，让烟气中颗粒完全燃烧，减少产生二噁英的可能。综上所述，本发明不仅燃烧过程可控，燃烧的效果好，燃烧效率高，不易结焦，燃烧产生的烟气热值高，而且实现了烟气余热的循环再利用，避免了能源的浪费，节约了成本，同时大幅的降低了燃烧过程中二噁英等气体的产生，既节能、又环保，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中:1-回风室,2-第一回风支管,3-鼓风机,4-燃料进料器,5-第二回风支管,6-第三回风支管,7-第四回风支管,8-送风支管,8-垃圾进料器,10-垃圾送风室,11-燃烧布风帽,12-燃料落料管,13-垃圾落料管,14-垃圾布风帽,15-助燃剂添加口,16-增压支管,17-二次风管,18-冷渣室,19-排渣口,20-耐火保温层,21-燃烧室,22-碳酸钙添加口,23-高温排烟管,24-高温除尘器,25-蒸汽发电机,26-蒸汽发生器,27-烟气净化系统,28-回风主管，29-第五回风支管，30-分选板。

具体实施方式

下面结合实施例和附图说明对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均实施例属于本发明的保护范围。

如图1所示,本发明所述的循环流化床垃圾焚烧锅炉，包括包括锅炉主体、垃圾进料器8和燃料进料器4，垃圾进料器8用于给锅炉主体输送发酵完成后的垃圾,燃料进料器4用于给锅炉主体输送焚烧用的燃料。

所述锅炉主体包括燃烧室和回风室1，所述燃烧室与回风室1之间安装有布风板，所述布风板的布风孔上安装有燃烧布风帽11，所述回风室1上设置于空气进口管，空气进口管上安装有进气阀，燃烧布风帽11采用钟罩式风帽，燃烧过程中燃烧布风帽的进风速速控制在10～15m/s，利用燃烧布风帽11向炉膛内提供燃烧的空气。

所述燃烧室包括下部呈锥筒形状的炉膛和上部呈圆筒状的风膛，所述垃圾进料器8的出料口通过垃圾落料管13与炉膛连通，所述燃料进料器4的出料口通过燃料落料管12与炉膛连通，所述炉膛的底部设置有排渣口19，所述回风室1外设置有冷渣室18，所述排渣口19与冷渣室18连通，所述冷渣室18的底部设置有出渣口，所述冷渣室18的水冷壁采用膜式水冷壁的结构形式，在炉膛内燃烧完全后产生的炉渣从排渣口缓慢的流入冷渣室，与冷渣室的水冷壁接触进行换热，在炉渣得到冷却的同时，冷却过程中水冷壁吸收的热量能够对炉膛下部取到保温的作用，从而保证炉膛内的垃圾在燃烧的过程中始终处于恒温状态，所述风膛的侧壁上对称设置有助燃剂添加口15和碳酸钙添加口22，通过助燃剂添加口15向风膛内投加助燃剂，对烟气中的颗粒进行助燃，有助于焚烧过程中二噁英的产生，通过碳酸钙添加口22向风膛内投加碳酸钙，有利于降低酸性气体的产生，降低后期烟气净化处理的负担，所述风膛的外表面设置有至少1圈环形的二次风管17，所述二次风管17上设置有多根与风膛连通的增压支管16，优选地，二次风管17的截面积大于增压支管16的截面积，在二次风管17内风量不便的情况下，由于风压与风速成正比，而风速等于风量除以横截面积，故在截面积较小时风速就会增加，从而使得风压大，此时从增压支管16内喷出的风即可在风膛内喷射较远，多根增压支管16即可多风膛内的烟气进行成分的扰动，促使烟气中的颗粒完全燃烧，减少产生二噁英的可能性。

所述风膛的顶部设置有高温排烟管23，所述高温排烟管23连接有高温除尘器24，所述高温除尘器24的粉尘出口通过粉尘送料管与炉膛连通，高温除尘器24的烟气出口连接有蒸汽发生器26，蒸汽发生器26的蒸汽出口连接有蒸汽发电机25，蒸汽发生器26的烟气出口连接有烟气净化系统27，所述蒸汽发生器26的烟气出口上设置有回风主管28，所述回风主管28上分别设置有第一回风支管2、第二回风支管5、第三回风支管6、第四回风支管7和第五回风支管29，所述第一回风支管2与回风室1连通，低温烟烟气进入回风室1与空气混合后，再通过燃烧布风帽11进入炉膛，可以提高进入炉膛内的氧气温度，保证燃烧过程中的温度恒定，第二回风支管5与燃料进料器8连通，利用第二回风支管5送入的低温烟气对燃料进行预热，有利于助燃，第三回风支管6连接有垃圾送风室10，所述垃圾送风室10安装在垃圾落料管12上，所述垃圾落料管12的内部安装有多个与垃圾送风室10连通的垃圾布风帽14，所述第四回风支管7位于垃圾进料器4的下方，所述第四回风支管7上等间距的安装有多根与垃圾进料器4连通的送风支管8，所述第五回风支管29与二次风管17连通，进入第四回风支管7的低温烟气通过各根送风支管8进入垃圾进料器4内对发酵完成后的垃圾进行干燥，经过干燥后的垃圾落入到垃圾落料管12内，此时利用设置在垃圾落料管12内的垃圾布风帽14和位于垃圾布风帽14下侧的垃圾送风室，风速在经过垃圾布风帽14时，其运动方法首先是垂直向上，然后经过弯折从垃圾布风帽12侧孔水平冲出，此时即可通过从侧孔中喷出的空气对经过垃圾落料管12的垃圾进行二次干燥，最终即可进一步使得进入到炉膛内进行燃烧的垃圾比较干燥，从而进一步减小垃圾在锅炉内燃烧时产生二噁英的可能性，通过对回风主管28、第一回风支管2、第二回风支管5、第三回风支管6、第四回风支管7和第五回风支管29的合理布置，实现了对烟气余热的多重利用，达到了能源高效利用的目的，有利于节能环保。

进一步的，所述燃料进料器4的内部从上到下依次间隔设置有多块分选板30，所述分选板30由上到下倾斜设置，且风选板30的倾斜度由上到下依次递增，所述燃料进料器4的底部设置有燃料出口，所述第二回风支管5位于最顶层风选板30的上方，所述燃料落料管12位于最底层风选板30的较低一端，通过第二回风支管5送入的低温烟气，可以使进入燃料进料器4的燃料在分选板上形成帘幕，风选后的大颗粒的燃料落入燃料进料器4的底部，小颗粒的燃料通过燃料落料12管送入炉膛。

进一步的，所述锅炉本体的内表面浇铸有一层30～50mm厚的耐火保温层20，设置的耐火保温20可以垃圾焚烧过程中取到保温的作用，减少锅炉本体内热量的损失，有利于节约能源，耐火保温层20的材料选用硅石粉骨料、氧化钇粉末、镍基合金粉末、耐火水泥和保温漂珠的混合物。

为了提高送风的效率，所述回风主管28上安装有鼓风机3。

进一步的，所述高温除尘器24为多管陶瓷高温除尘器，多管陶瓷高温除尘器的耐高温性能稳定，且除尘效果好。

本发明所述循环流化床垃圾焚烧锅炉的焚烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

①进料：先利用燃料进料器4通过燃料落料管12向炉膛内投入燃料，然后再利用垃圾进料器8通过垃圾落料管13向炉膛内投入发酵完成的垃圾，所述垃圾与燃料的投料质量比为3～5：1，所述燃料包括质量百分比含量为40～70%的生物质燃料颗粒和30～60%的煤粒；

②一次燃烧：打开进气阀，利用空气进口管向回风室1内通入空气，通过燃烧布风帽11向炉膛内提供氧气，同时点燃燃料，点燃后通过控制进气阀的进气量，使垃圾和燃料在炉膛内进行一次燃烧，让炉膛内的燃料和垃圾在缺氧状态下燃烧，燃烧温度为800～900℃，氧气浓度5～10%之间；

③二次燃烧：通过助燃剂添加口15向风膛内投入助燃剂，所述助燃剂为石油焦颗粒，通过碳酸钙添加口22向风膛内投入碳酸钙，使一次燃烧产生的烟气和垃圾发酵过程中产生的臭气与助燃剂、碳酸钙一同进行二次燃烧，在二次燃烧的过程中，将二次风管17内的空气通过多根增压支管16增压后，利用增压后的空气对风膛内的烟气颗粒进行充分扰动，有利于助燃剂、碳酸钙、烟气颗粒和臭气的完全燃烧，二次燃烧的燃烧温度控制在950～1150℃，所述碳酸钙的投入量为垃圾总量的0.5～1%，助燃剂的投入量为垃圾总量的1～1.5%。；

④高温烟气的处理：风膛内燃烧产生的高温烟气通过高温排烟管23进入高温除尘器24，经过高温除尘器24进行气固分离，分离得到的粉尘颗粒经过粉尘送料管送入炉膛内继续焚烧，分离得到的高温烟气进入蒸汽发生器26内与循环水发生热量交换，热量交换后产生的高温蒸汽进入蒸汽发电机25进行发电，交换后的低温烟气进入烟气净化系统27进行净化处理后直接排放；

⑤低温烟气的循环利用：经过蒸汽发生器26进行热量交换后产生的低温烟气进入回风主管28内，并依次进入第一回风支管2、第二回风支管5、第三回风支管6、第四回风支管7和第五回风管29循环利用，进入第一回风支2管的低温烟气经过回风室1和燃烧布风帽11进入炉膛内，为炉膛提供用于助燃的热空气，使炉膛在800～900℃的温度条件下均匀燃烧，进入到第二送风支管5的低温烟气进入燃料进料器12内对燃料颗粒进行分选，为炉膛提供粒径为0.5～2mm的燃料，进入到第四回风支管7内的低温烟气通过多根送风支管8进入到垃圾进料器8内，对垃圾进料器8内的垃圾进行一次干燥，进入到第三回风支管6内的低温烟气进入垃圾送风室10，经垃圾布风帽14的分布后对垃圾落料管13内的垃圾进行二次干燥，进入到第五回风支管29内的低温烟气通过二次风管17和增压支管16进入风膛内，为风膛内提供温度适宜的热空气，使风膛内的助燃剂、碳酸钙、烟气颗粒和臭气在950～1150℃的温度下完全燃烧。