具有两级分离的TFB气化焚烧炉和气化焚烧方法与流程

具有两级分离的tfb气化焚烧炉和气化焚烧方法
技术领域
1.本发明涉及气化燃烧领域，具体而言，本发明涉及具有两级分离的tfb气化焚烧炉和气化焚烧方法。


背景技术：

2.垃圾焚烧是固体废弃物减量化、资源化/无害化最优选的一种途径。现有的废料焚烧炉主要有固定床式焚烧炉、流化床式焚烧炉、回转窑式焚烧炉和热解式焚烧炉等炉型。流化床式焚烧炉处理废料的主要技术手段是：在一次风的作用下，将废料吹起并悬浮形成流化床，以流化床为热载体焚烧入炉的废料。湍动流化床(tfb)是将废料气化的有效手段之一，然而，现有的湍动流化床气化焚烧炉仍有待改进。具体来说，垃圾在气化焚烧炉内气化和燃烧的过程中会产生大量的灰分，会造成导热油盘管磨损，同时还会造成尾部竖井受热面的积灰结渣。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出具有两级分离的tfb气化焚烧炉和气化焚烧方法。通过设置两级梯形分离区，逐级分离烟气中的灰分，有效减少了飞灰量，既减轻了因飞灰而导致的导热油盘管磨损，又避免了尾部竖井受热面的积灰结渣。
4.在本发明的一个方面，本发明提出了一种具有两级分离的tfb气化焚烧炉。根据本发明的实施例，该具有两级分离的tfb气化焚烧炉包括：依次相连通的气化段、一级梯形分离区、燃烧区、二级梯形分离区和换热区；
5.所述气化段的底部设有一次布风装置和出渣口，所述气化段的侧部设有进料装置，所述进料装置适于向所述气化段供给固废；
6.所述一级梯形分离区的顶部与所述气化段的顶部相连通，所述一级梯形区内设有多个一级梯形分离器，且所述一级梯形分离区的下段的横截面积由上至下逐渐减小，所述一级梯形分离区的底部设有第一出灰口；
7.所述燃烧区的顶部与所述一级梯形分离区的顶部相连通，所述燃烧区的侧部设有二次布风装置；
8.所述燃烧区的底部和所述换热区的底部共同组成所述二级梯形分离区，所述二级梯形区内设有多个二级梯形分离器，且所述二级梯形分离区的横截面积由上至下逐渐减小，所述二级梯形分离区的底部设有第二出灰口。
9.根据本发明上述实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉，通过设置两级梯形分离区，逐级分离烟气中的灰分，有效减少了飞灰量，既减轻了因飞灰而导致的导热油盘管磨损，又避免了尾部竖井受热面的积灰结渣。同时，两级梯形分离区均具有结构紧凑的优点。另外，梯形分离具有阻力小的优点。
10.另外，根据本发明上述实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉还可以具有如下
附加的技术特征：
11.在本发明的一些实施例中，所述一级梯形分离器沿竖直方向延伸，所述一级梯形分离器沿水平方向的横截面为螺旋状，最外圈螺旋的内壁与所述最外圈螺旋相邻螺旋的外壁之间形成第一开口，且所述第一开口设在迎风侧。
12.在本发明的一些实施例中，形成所述第一开口的所述最外圈螺旋的内壁与所述最外圈螺旋相邻螺旋的外壁之间的距离h为(0.5-1.0)d，所述d为螺旋状横截面的当量直径。
13.在本发明的一些实施例中，相邻所述一级梯形分离器之间的距离为(0.8-1.2)d。
14.在本发明的一些实施例中，所述二级梯形分离器沿竖直方向延伸，所述二级梯形分离器包括第一折板、第二折板和第三折板，所述第二折板的一端连接所述第一折板的一端，所述第二折板的另一端连接所述第三折板的一端，所述第一折板的另一端和第三折板的另一端之间形成第二开口，且所述第二开口设在迎风侧。
15.在本发明的一些实施例中，所述第二开口在所述第一折板所在方向的长度a为(0.4-0.8)w，所述w为所述第二折板与所述第三折板的交点到所述第一折板的距离。
16.在本发明的一些实施例中，所述第三折板的另一端超出所述第三折板与所述第一折板延长线的交点的长度b为(0.2-0.4)w。
17.在本发明的一些实施例中，相邻所述二级梯形分离器之间的距离为(0.8-1.2)w。
18.在本发明的一些实施例中，所述气化段由上至下依次包括等截面区、渐扩区、等截面区、渐缩区，所述第一进料装置设在所述渐扩区的侧部，所述等截面区内设有导热油盘管。
19.在本发明的一些实施例中，所述换热区内设有导热油盘管。
20.在本发明的一些实施例中，进一步包括：尾气烟道，所述尾气烟道与所述换热区的换热后烟气出口相连，所述尾气烟道内设有省煤器和空气预热器。
21.在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉实施的废料气化焚烧方法。根据本发明的实施例，该废料气化焚烧方法包括：(1)采用进料装置将废料供给至气化段进行湍流气化，得到气化烟气和气化废渣；(2)使所述气化烟气进入一级梯形分离区，进行一级气固分离，得到一级气固分离后烟气和灰分；(3)使所述一级气固分离后烟气进入燃烧区，进行燃烧，得到燃烧后烟气；(4)使所述燃烧后烟气进入二级梯形分离区，进行二级气固分离，得到二级气固分离后烟气和灰分；(5)使所述二级气固分离后烟气进入换热区，进行换热，得到换热后烟气。由此，该方法采用两级梯形分离区，逐级分离烟气中的灰分，有效减少了飞灰量，既减轻了因飞灰而导致的导热油盘管磨损，又避免了尾部竖井受热面的积灰结渣。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1是根据本发明一个实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉的结构示意图；
25.图2是根据本发明再一个实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉的结构示意图；
26.图3是根据本发明一个实施例的一级梯形分离区的沿a-a方向的投影俯视图；
27.图4是根据本发明一个实施例的二级梯形分离区的沿b-b方向的投影俯视图；
28.图5是根据本发明一个实施例的一级梯形分离器的横截面示意图；
29.图6是根据本发明一个实施例的二级梯形分离器的横截面示意图。
30.附图标记：
31.10-气化段，20-一级梯形分离区，30-燃烧区，40-二级梯形分离区，50-换热区，60-尾气烟道，11-出渣口，12-一次布风装置，13-进料装置，21-一级梯形分离器，22-第一出灰口，211-第一开口，31-二次布风装置，41-二级梯形分离器，42-第二出灰口，411-第一折板，412-第二折板，413-第三折板，414-第二开口，51-第一烟气出口，61-省煤器，62-空气预热器，63-第二烟气出口。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的一个方面，本发明提出了一种具有两级分离的tfb气化焚烧炉。参考附图1，根据本发明的实施例，该具有两级分离的tfb气化焚烧炉包括：依次相连通的气化段10、一级梯形分离区20、燃烧区30、二级梯形分离区40和换热区50；所述气化段10的底部设有一次布风装置12和出渣口11，所述气化段10的侧部设有进料装置13，所述进料装置13适于向所述气化段10供给固废；所述一级梯形分离区20的顶部与所述气化段10的顶部相连通，所述一级梯形区内设有多个一级梯形分离器21，且所述一级梯形分离区20的下段的横截面积由上至下逐渐减小，所述一级梯形分离区20的底部设有第一出灰口22；所述燃烧区30的顶部与所述一级梯形分离区20的顶部相连通，所述燃烧区30的侧部设有二次布风装置31；所述燃烧区30的底部和所述换热区50的底部共同组成所述二级梯形分离区40，所述二级梯形区内设有多个二级梯形分离器41，且所述二级梯形分离区40的横截面积由上至下逐渐减小，所述二级梯形分离区40的底部设有第二出灰口42。由此，通过设置两级梯形分离区，逐级分离烟气中的灰分，有效减少了飞灰量，既减轻了因飞灰而导致的导热油盘管磨损，又避免了尾部竖井受热面的积灰结渣。同时，两级梯形分离区均具有结构紧凑的优点。另外，梯形分离具有阻力小的优点。
34.根据本发明的一些具体实施例，参考附图3和5，所述一级梯形分离器21沿竖直方向延伸，所述一级梯形分离器21沿水平方向的横截面为螺旋状，最外圈螺旋的内壁与所述最外圈螺旋相邻螺旋的外壁之间形成第一开口211，且所述第一开口211设在迎风侧，由此，气化得到的烟气通过第一开口211进入一级梯形分离器21内，在一级梯形分离器21的螺旋壁的作用下进行气固分离，气体向燃烧区30所在方向运动，而灰分则沿着一级梯形分离器21的螺旋壁向下运动，直至第一出灰口22，经第一出灰口22排出气化焚烧炉，由此实现气固分离，该一级梯形分离器21的气固分离效率较高。另外，该一级梯形分离区20还具有结构紧凑的优点。需要说明的是，上述迎风侧是指一级梯形分离区20顶部的靠近气化段10顶部的一侧。
35.根据本发明的再一些具体实施例，参考附图5，形成所述第一开口211的所述最外
圈螺旋的内壁与所述最外圈螺旋相邻螺旋的外壁之间的距离h为(0.5-1.0)d，所述d为螺旋状横截面的当量直径，由此，含灰气体顺着螺线型内壁流动，减少了磨损，本发明实施例界定的有限进口形成了合适的压力差，能够有效防止紊流，实现最好的气固分离效果。
36.根据本发明的又一些具体实施例，相邻所述一级梯形分离器21之间的距离为(0.8-1.2)d，由此，能够有效防止因涡流影响而导致的一级梯形分离器的外壁磨损。另外，相邻排的一级梯形分离器错列布置，参考附图3。
37.根据本发明的又一些具体实施例，参考附图4和6，所述二级梯形分离器41沿竖直方向延伸，所述二级梯形分离器41包括第一折板411、第二折板412和第三折板413，所述第二折板412的一端连接所述第一折板411的一端，所述第二折板412的另一端连接所述第三折板413的一端，所述第一折板411的另一端和第三折板413的另一端之间形成第二开口414，且所述第二开口414设在迎风侧，由此，燃烧后得到的烟气通过第二开口414进入二级梯形分离器41内，在二级梯形分离器41的折板的作用下进行气固分离，气体向换热区50所在方向运动，而灰分则沿着二级梯形分离器41的折板向下运动，直至第二出灰口42，经第二出灰口42排出气化焚烧炉，由此实现气固分离，该二级梯形分离器41的阻力大，气固分离效率较高。另外，该二级梯形分离区40还具有结构紧凑的优点。需要说明的是，上述迎风侧是指二级梯形分离区40的靠近燃烧区30的一侧。
38.根据本发明的又一些具体实施例，参考附图6，所述第二开口414在所述第一折板411所在方向的长度a为(0.4-0.8)w，所述w为所述第二折板与所述第三折板的交点到所述第一折板的距离，由此，含灰气体顺着三角形内壁流动，此处的灰浓度经过一级分离后已经下降，颗粒度也较小，三角形的角部是楔形的，有利于颗粒碰撞后失速，提高小颗粒分离效率。
39.根据本发明的又一些具体实施例，参考附图6，所述第三折板413的另一端超出所述第三折板413与所述第一折板411延长线的交点的长度b为(0.2-0.4)w，由此，本发明实施例界定了有限进口又形成了合适的进口迎风面，进一步增大了进口流速，有助于实现更好的气固分离效果。
40.根据本发明的又一些具体实施例，相邻所述二级梯形分离器41之间的距离为(0.8-1.2)w，由此，能够有效防止因涡流影响而导致的二级梯形分离器的外壁磨损。另外，相邻排的二级梯形分离器错列布置，参考附图4。
41.根据本发明的又一些具体实施例，所述气化段10由上至下依次包括等截面区、渐扩区、等截面区、渐缩区，所述第一进料装置13设在所述渐扩区的侧部，所述等截面区内设有导热油盘管(在图中未示出)，设置上述导热油盘管的目的是对气化得到的大概800摄氏度左右的气体进行降温，降至600摄氏度左右，由此避免对后续的一级梯形分离区20做耐火材料以及钢板密封。
42.根据本发明的又一些具体实施例，所述换热区50内设有导热油盘管(在图中未示出)，由此，对二级气固分离后烟气进行换热，得到换热后烟气。
43.根据本发明的又一些具体实施例，参考附图2，本发明的tfb气化焚烧炉进一步包括：尾气烟道60。尾气烟道60与余热锅炉的换热后烟气出口相连，尾气烟道60内设有省煤器61和空气预热器62。由此，换热区50换热后的烟气可进入尾气烟道60内，进一步地与省煤器61和空气预热器62相继换热，提高系统预热的利用率。另外，需要说明的是，省煤器61和空
气预热器62均可根据实际需要设置一组或多组。
44.在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的具有两级分离的tfb气化焚烧炉实施的废料气化焚烧方法。根据本发明的实施例，该废料气化焚烧方法包括：
45.(1)采用进料装置13将废料供给至气化段10，上述废料在一次布风装置12提供的气化剂的作用下进行湍流气化，得到气化烟气和气化废渣；上述气化剂包括空气和/或水蒸汽，气化得到的气体温度大概在800摄氏度左右。气化后的气体在等截面区内的导热油盘管的作用下进行降温，大概降至600摄氏度左右。
46.(2)使降温后的气化烟气进入一级梯形分离区20，进行一级气固分离，得到一级气固分离后烟气和灰分。
47.(3)使所述一级气固分离后烟气进入燃烧区30，在二次布风装置31提供的氧化气体的作用下进行燃烧，得到燃烧后烟气，燃烧区30的烟气温度大概在850-950摄氏度左右。
48.(4)使所述燃烧后烟气进入二级梯形分离区40，进行二级气固分离，得到二级气固分离后烟气和灰分；
49.(5)使所述二级气固分离后烟气进入换热区50，进行换热，得到换热后烟气，换热后烟气的温度大概在500摄氏度左右，经第一烟气出口51排出。
50.进一步地，所述方法还包括：换热区50换热后的烟气依次进入省煤器61和空气预热器62，进一步地与省煤器61和空气预热器62相继换热，此时的烟气温度大概在150左右，经第二烟气出口63排出。
51.根据本发明的一些实施例，上述废料包括固废。优选地，废料为高热值固废，例如废塑料、废轮胎、废橡胶等。
52.另外，需要说明的是，前文针对具有两级分离的tfb气化焚烧炉所描述的全部特征和优点，同样适用于该废料气化焚烧方法，在此不再一一赘述。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。