专利名称：燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种流化床焚烧炉，尤其涉及一种以多成分、低热值的固体可燃质一如城市生活废弃物及其它各种可燃的废弃物为燃料的流化床焚烧炉。
目前，现有技术中使用的固体废弃物焚烧炉，有固定炉排、多级阶梯链条炉排、倾斜往复炉排、流化床及回转窑多种形式；其中固定炉排式焚烧炉由于存在处理量小、燃烧不充分、难以大型化等缺点；回转窑式焚烧炉也因存在着火、燃烧时需辅助燃料来保证，气体有害物不易去除等缺陷，从而限制了其发展应用。目前使用较为广泛的是炉排式焚烧炉和流化床焚烧炉。炉排式焚烧炉进料、排渣方便可靠，但燃烧强度不够，尤其是燃烧室内温度不均匀，气体可燃成分不能充分燃尽，甚至有些有毒有害的中间有机产物不能分解而被排入大气。流化床焚烧炉不仅具有燃烧强度大、燃烧稳定；而且燃烧室温度较为均匀，气体在高温区停留时间较长，可充分反映等优点，但存在进料困难，磨损和腐蚀严重，要求对废弃物进行分拣、破碎等缺陷。
本实用新型的目的和任务是针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种废弃物流化床焚烧炉，使该焚烧炉不仅可以把未经分拣、破碎的原始废弃物直接投入燃烧室进行燃烧并充分燃尽，有效地排出尺寸不一的不可燃物质。而且具有结构紧凑，便于安装维护等特点。
本实用新型的另一个目的是提供一种流化床焚烧炉，该焚烧炉可以有效地防止燃烧室内炉墙的磨损、腐蚀。
本实用新型的目的和任务是通过如下技术方案实现的它主要包括流化床焚烧炉燃烧室，安装在燃烧室烟气出口处的气固分离装置，燃烧室下部的进料系统，排渣系统以及与分离装置烟气出口相连的水平及竖直烟道，其特征是上述燃烧室的截面形状或面积是沿其高度方向而变化，且燃烧室四壁的水冷壁表面敷设一层耐火耐磨的隔热材料；其进料系统采用一个水平或倾斜的可运动炉排，炉排的前端与进料斗相连，与该炉排另一端相连的是一个倾斜的布风板，在布风板的低端设置溢流排渣装置。
为了安装方便，燃烧室四周炉墙由水冷壁管组成，在燃烧室前墙上部的水冷壁分叉出一部分构成气固分离装置，该气固分离装置与进料斗在同一侧；其后墙上部的水冷壁分叉出一部分构成竖直烟道，燃烧室顶部的水平烟道则由分离装置或竖直烟道的水冷壁延伸而成，并敷设耐火耐磨材料。燃烧室前墙上部与分离器之间，燃烧室顶部与水平烟道之间，燃烧室后墙上部与竖直烟道之间无间隙，共用由水冷壁及耐火耐磨材料构成的炉墙。
上述燃烧室的水冷壁表面敷设一层耐火耐磨的隔热材料，一方面可有效地防止燃烧室内炉墙的磨损、腐蚀；另一方面使燃烧室内吸热量减小，目的是为了维持在整个炉膛高度上的温度相对均匀一致，使得燃烧室的中、上部保持燃烧所需的温度，提高整个炉膛的燃烧强度，保证全体可燃物在燃烧室内有足够的停留时间，以使物料充分燃尽。
为了使床内的不可燃的相对粗大或重的颗粒顺利向排渣装置运动，在燃烧室下部设置有倾斜的布风板和相连的风室，在布风板的低端设有溢流排渣装置。这样可以把未经分拣、破碎的原始废弃物直接投入燃烧室进行燃烧，并可有效地排出尺寸不一的不可燃物质。
为了使排出的烟气符合环境保护要求，在流化床竖直烟道出口处设置一个湿式有害物脱除装置。
本实用新型与现有的废弃物流化床焚烧炉相比，具有以下优点及有益效果一是对燃料的尺寸、粒度无特殊要求；二是对燃料的热值、成分、密度等物理化学特性的变化不敏感，均可稳定燃烧；三是结构简单、紧凑，便于安装和维护，且抗腐蚀，耐磨损。因此，该流化床焚烧炉是一种燃料适应性好、燃烧效率高，且适应环保要求的废弃物焚烧装置，不仅可燃用城市生活废弃物，还可以燃用一些可燃的工业废弃物。
附
图1是本实用新型的结构示意图，图中标号所示部件如下1.料斗 2.运动炉排 3.隔墙 4.倾斜布风板 5.风室 6.溢流排渣装置 7.排渣阀 8.燃烧室(炉膛) 9.炉墙 10.二次风口 11.气固分离装置 12.物料回收装置13.水平烟道 14.热交换器 15.空气预热器 16.湿式有害物脱除装置 17.沉淀池 18.竖直烟道
以下结合附图详细描述本实用新型的具体结构、运行方法及最佳实施例本实用新型所述的流化床焚烧炉主要包括流化床燃烧室8，气固分离装置11，运动炉排2，设置在燃烧室下部的倾斜布风板4和与布风板相连的风室5，倾斜布风板低端的溢流排渣装置6，水平烟气通道13，竖直烟道18，热交换器14以及有害物脱除装置16。燃烧室8的前墙、两侧墙和后墙，由水冷壁管为骨架，敷设耐火耐磨材料，其厚度一般为100～200mm.上部的炉墙9采用耐火和抗酸腐蚀的材料。该燃烧室具有变截面特征，即沿燃烧室高度方向的截面形状或面积是变化的。燃烧室内不布置受热面，其炉墙内水冷壁通冷却水以防超温。倾斜布风板4的表面敷设耐火耐磨材料层和风帽。在布风板的低端设置一个溢流排渣装置6，在溢流排渣装置内设有排渣阀7，用以控制排渣量。
气固分离装置11设置在燃烧室顶部的烟气出口处，用以分离并回送从燃烧室随烟气带出的固体颗粒。
上述燃烧室中、上部布置有补燃的二次风10，该二次风以前、后墙或两侧墙对冲的方式布置，或以四角切圆的方式布置。
为了使排出的烟气符合环保要求，在尾部的竖直烟道中空气预热器15的出口设置一个湿式有害物脱除装置16，内装有碱性液体吸收剂，能脱除HCL、SOx和NOx等烟气中的有害物质，装置16同时也是一个湿式除尘器，17为灰尘沉淀池。
本实用新型所述的流化床焚烧炉燃烧过程及运行状况如下未经分选和破碎处理的原始城市或工业固体废弃物从料斗1下落到运动炉排2的高端，在炉排的表面形成一个料层，料层在运动炉排2的作用下向燃烧室8中运动。燃料从料斗1至燃烧室内的运动过程中，一方面受到炉膛内高温(800-1000℃)的气固两相介质的辐射、对流传热作用，并有部分从分离器回送回来的炙热固体颗粒被抛射到燃料层上表面；另一方面，燃料层受到从炉排下方流入的热风(200℃以上)的松动和加热作用，因此燃料从料斗向燃烧室内部运动的过程中就被预热和干燥，而且伴有表面的局部燃烧过程。
燃料经过预热和干燥后，在炉排2的尾端越过隔墙3落入燃烧室下部的布风板4的上方，在床内与炙热而且流化的床内物料混合进而着火燃烧，燃料在流化床燃烧室内燃烧和流动的过程中，一些自然或人工表观密度较小的有机质燃料迅速燃烧，而且几乎没有灰分，因此燃料从炉排上进入流化床燃烧室后体积迅速减小；在燃烧室中、下部即流化床燃烧室8的密相区和过渡区内燃烧迅速释放热量，这部分热量由于在燃烧室内未布置受热面，无法在燃烧室8的中、下部被充分吸收，而是被烟气中的H2O、CO2等热容较大的气体成分和颗粒带走；同时有一部分热量将被用来加热、干燥新进的燃料。另一方面，由于废弃物中往往含有人工高分子化合物，这些物质在燃烧室中、下部欠氧环境中不能完全燃尽成为H2O、CO2等，而是生成了一些有机的中间产物和CO等，其中有一些有机中间产物如呋喃是对环境有污染的物质，必须充分燃尽才能排放，因此在燃烧室中、上部需喷入热空气用以补燃，使烟气中的各种可燃质在二次风配合下充分燃尽，同时也使一些颗粒在炉膛中、上部继续燃烧，从而提高整个炉膛的燃烧强度。
从燃烧室8的顶部随烟气流出的固体颗粒(其中还有一些可燃成分)，在气固分离装置11的作用下，大部分固体颗粒经回送装置12被送进燃烧室8。被回送的固体颗粒进入燃烧室8时，首先落在可运动的炉排2上的燃料层上面，并与燃料一起进入流化床燃烧室，从而加速燃料的预热、干燥过程。从气固分离装置11排出的烟气，进入水平烟道13。水平通道13也由水冷壁敷设耐火耐磨材料而成。烟气通过水平烟道13后进入尾部竖直烟道18，其中布置有热交换器14和空气预热器15。空气预热器15是将环境温度(如25℃)下的空气加热到200℃以上，用来流化燃烧室8内的物料和作为燃烧的一次风和补燃的二次风。热交换器14用于回收部分余热，可外供生活或工业热水；考虑到烟气总的对流受热面的低温腐蚀，热交换器应使用抗低温腐蚀的材料(如铸铁)制成。
从空气预热器15的第一级出来的烟气进入有害物脱除装置16，烟气中的HCL、NOx和SOx被吸收剂有效吸收，同时粉尘被湿法清除，从而使烟气总的粉尘和有害成分含量达到环境保护的标准。燃烧室8的底部是倾斜布风板4，布风板4上的风帽是定向的，这样可保证不可燃的相对大或重颗粒向溢流排渣装置6运动并集聚，该装置内的排渣阀7可控制不可燃的相对大颗粒和一般灰渣的有效排放，从而维持燃烧室8内物料的适宜水平。
由于从布风板引入的空气即一次风不足以将燃烧室内的物料完全燃烧，因而可在燃烧室的中、上部引入二次风10。
权利要求1.一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉，它主要由流化床焚烧炉燃烧室，安装在燃烧室烟气出口的气固分离装置，燃烧室下部的进料系统，排渣系统以及与分离装置出口相连的水平及竖直烟道，其特征是所述燃烧室(8)的截面形状或面积是沿其高度方向而变化，且燃烧室四壁的水冷壁表面敷设一层耐火耐磨的隔热材料，其进料系统采用一个水平或倾斜的可运动炉排(2)，炉排的前端与进料斗(1)相连，与该炉排另一端相连的是一个倾斜的布风板(4)，在布风板的低端设置溢流排渣装置(6)。
2.根据权利要求1所述的一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉，其特征是在燃烧室前墙上部的水冷壁分叉出一部分构成气固分离装置(11)，该气固分离装置与进料斗(1)在同一侧；其后墙上部的水冷壁分叉出一部分构成竖直烟道(18)，燃烧室顶部的水平烟道(13)则由分离装置或竖直烟道的水冷壁延伸而成，并敷设耐火耐磨材料。
3.根据权利要求2所述的一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉，其特征是燃烧室前墙上部与分离装置(11)之间，燃烧室顶部与水平烟道(13)之间，燃烧室后墙上部与竖直烟道(18)之间无间隙，共用由水冷壁及耐火耐磨材料构成的炉墙。
4.根据权利要求1或3所述的一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉，其特征是在竖直烟道(18)的出口处设置一个湿式有害物脱除装置(16)。
5.根据权利要求1或2所述的一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉，其特征是在燃烧室的中、上部设有补燃的二次风10。
专利摘要一种燃用固体废弃物的快装流化床焚烧炉,涉及一种以多成分、低热值的固体可燃质为燃料的流化床焚烧炉。其特征是燃烧室具有变截面特征,且燃烧室四壁的水冷壁表面敷设一层耐火耐磨的隔热材料;进料采用一个水平或倾斜的可运动炉排,并设有倾斜布风板和溢流排渣装置。该焚烧炉不仅对燃料的尺寸、粒度无特殊要求,对不同热值、成分、密度的燃料均可稳定燃烧;而且结构简单,便于安装和维护,且抗腐蚀,耐磨损;是一种燃料适应性好、燃烧效率高、且适应环保要求的流化床焚烧炉。
文档编号F23G5/30GK2299993SQ9721805
公开日1998年12月9日 申请日期1997年6月13日 优先权日1997年6月13日
发明者张衍国, 吕俊复, 黄维通, 姚忠建, 郭亮 申请人:清华大学