本发明涉及水冷炉排冷却技术，具体而言涉及一种水冷炉排的循环冷却装置及垃圾焚烧发电装置。
背景技术
随着国内垃圾焚烧比重的增大，城市生活垃圾热值也越来越高。这是因为：一方面是由于城市垃圾分类越来越完善，生活垃圾中餐厨的成分越来越少；另一方面城市产生的工业垃圾无害化处置的需求也越来越大，而工业垃圾普遍热值较高。高热热值垃圾焚烧时燃烧温度高、料层薄，采用传统的空冷焚烧炉炉排会存在炉排超温的问题，炉排片寿命大大缩减。适合高热垃圾焚烧炉的水冷炉排，通过独立的循环冷却水系统冷却焚烧炉的炉排片，使炉排片的温度始终控制在100℃以下，特别适合高热值垃圾的焚烧。
水冷炉排的循环冷却水系统，将低温水通过水泵送入水冷炉排，低温水经过水冷炉排后温度上升变为高温水，高温水再经过一个换热器降温，再变成低温水，如此循环构成了水冷炉排的循环冷却水系统。目前一般水冷炉排的循环冷却水系统的热量，要么进一次风预热器，以提高一次风温；要么直接加热凝结水，以提高给水温度，然而这种方法存在以下缺点：
1)当垃圾的热值进一步提高，焚烧炉产生的热量变大，循环冷却水系统的热量也会随之上升，而需要预热一次风的热量的却大大减少，从而导致循环冷却水系统的热不能全部被利用，导致能量白白浪费。
2)如果循环冷却水系统的热量全部加热冷凝水，由于汽机房与锅炉房距离较远，管道的损失大，循环冷却水系统的耗电量会比较大。
因此，有必要对目前的水冷炉排的循环冷却装置进行改进，以克服上述问题。
技术实现要素：
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题，本发明一方面公开了一种水冷炉排的循环冷却装置，包括：
炉排冷却水泵，所述炉排冷却水泵用于将循环冷却水泵送至所述水冷炉排中，以对所述水冷炉排进行冷却，所述循环冷却水经过所述水冷炉排后温度升高；
空气预热器，所述空气预热器用于利用由所述水冷炉排导入的循环冷却水加热空气，所述循环冷却水在所述空气预热器中与空气完成换热后，温度降低并回到所述炉排冷却水泵中；
炉排水换热器，所述炉排水换热器用于利用由所述水冷炉排导入的循环冷却水加热冷凝水，所述循环冷却水在所述炉排水换热器中与所述冷凝水完成换热后，温度降低并回到所述炉排冷却水泵中；
分配单元，所述分配单元用于控制由所述水冷炉排导入所述空气预热器和所述炉排水换热器中的循环冷却水的量。
在本发明的一个实施例中，所述分配单元包括三通调节阀。
为了至少部分地解决上述问题，本发明一方面公开了一种垃圾焚烧发电装置，包括：
垃圾焚烧炉，所述垃圾焚烧炉内设置用于供垃圾焚烧的水冷炉排；
余热锅炉，所述余热锅炉用于利用所述垃圾焚烧炉中产生的烟气加热锅炉给水形成蒸汽；
汽轮机，所述汽轮机用于利用所述余热锅炉产生的蒸汽做功带动发电机发电；
冷凝器，所述冷凝器用于对在所述汽轮机中完成做功的蒸汽进行冷凝，以使所述蒸汽转变为冷凝水；
炉排冷却水泵，所述炉排冷却水泵用于将循环冷却水泵送至所述水冷炉排中，以对所述水冷炉排进行冷却，所述循环冷却水经过所述水冷炉排后温度升高；
空气预热器，所述空气预热器用于利用由所述水冷炉排导入的循环冷却水加热供给至所述垃圾焚烧炉的空气，以提高空气的温度，所述循环冷却水在所述空气预热器中与空气完成换热后，温度降低并回到所述炉排冷却水泵中；
炉排水换热器，所述炉排水换热器用于利用由所述水冷炉排导入的循环冷却水加热来自所述冷凝器的冷凝水，以提高所述冷凝水的温度，所述循环冷却水在所述炉排水换热器中与所述冷凝水完成换热后，温度降低并回到所述炉排冷却水泵中，所述冷凝水经过所述循环冷却水加热后作为锅炉给水供给至所述余热锅炉中进行循环利用；
分配单元，所述分配单元用于控制由所述水冷炉排导入所述空气预热器和所述炉排水换热器中的循环冷却水的量。
在本发明的一个实施例中，所述分配单元包括三通调节阀。
在本发明的一个实施例中，还包括：冷凝水泵，所述冷凝水泵设置在所述冷凝器和所述炉排水换热器之间，用于将所述冷凝器中产生的冷凝水泵送至所述炉排水换热器中。
在本发明的一个实施例中，还包括：低压加热器，所述低压加热器用于加热由所述炉排水换热器导入的冷凝水，以形成锅炉给水。
在本发明的一个实施例中，还包括：除氧器，所述除氧器用于除去由所述低压加热器导入的锅炉给水中所含的气体。
在本发明的一个实施例中，还包括：锅炉给水泵，所述锅炉水泵用于将经过所述除氧器处理的锅炉给水泵送至所述余热锅炉中。
根据本发明的水冷炉排的循环冷却装置及垃圾焚烧发电装置可以根据垃圾热值的变化，调节水冷炉排的循环冷却水在冷凝加热和空气加热两个支路中的流量，当垃圾热值比较低时，循环冷却水吸收的热量主要用来加热空气(例如一次风)，当垃圾热值比较高时，循环冷却水吸收的热量主要用于加热冷凝水，这种水冷炉排的循环冷方式可以实现灵活的切换，根据要求调节循环水吸收的热量的分配，可在完全利用其热量的前提下，尽量减少系统电量的消耗。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出具有根据本发明实施例的水冷炉排的循环冷却装置的垃圾焚烧发电装置的结构示意图。
附图标记说明：
1水冷炉排、2余热锅炉、3汽轮机、4冷凝器、5冷凝水泵、6炉排水换热器、7低压加热器、8除氧器、9锅炉给水泵、10空气预热器、11循环冷却水泵、12分配单元、100垃圾焚烧发电装置。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施例。
图1示出具有根据本发明实施例的水冷炉排的循环冷却装置的垃圾焚烧发电装置的结构示意图。下面结合图1对本发明实施例的水冷炉排的循环冷却装置和垃圾焚烧发电装置进行详细描述。
如图1所示，垃圾焚烧发电装置100包括垃圾焚烧炉、水冷炉排1、余热锅炉2、汽轮机3、冷凝器4、冷凝水泵5、炉排水换热器6、低压加热器7、除氧器8、锅炉给水泵9、空气预热器10、循环冷却水泵11和分配单元12。
其中，垃圾焚烧炉(未示出)用于进行垃圾焚烧，产生携带热量的高温烟气，该高温烟气通过垃圾焚烧炉和余热锅炉2之间的烟道或管道进入余热锅炉2中。示例性地，在本实施例中，为了适用于高热值的垃圾焚烧，垃圾焚烧炉中采用水冷炉排1，垃圾在水冷炉排1上进行焚烧，水冷炉排由循环冷却水进行冷却，以维持温度处于100℃以下。
余热锅炉2用于利用所述垃圾焚烧炉中产生的高温烟气加热锅炉给水形成蒸汽。锅炉给水由锅炉给水泵9泵送至余热锅炉2中，在余热锅炉中与来自垃圾焚烧炉的高温烟气换热后转变为蒸汽，蒸汽随后通过管路输送至汽轮机3中。
汽轮机3用于利用所述余热锅炉2产生的蒸汽做功，从而带动发电机发电，并且蒸汽在汽轮机3中完成做功之后通过管路进入冷凝器4中。
冷凝器4用于对在所述汽轮机3中完成做功的蒸汽进行冷凝，以使所述蒸汽转变为冷凝水。
冷凝水泵5设置在所述冷凝器4和所述炉排水换热器6之间，用于将所述冷凝器4中产生的冷凝水泵送至所述炉排水换热器6中。
炉排水换热器6利用由所述水冷炉排1导入的循环冷却水加热来自所述冷凝器4的冷凝水，以提高所述冷凝水的温度。冷凝水在炉排水换热器6中换热后，通过连通管路进入低压加热器7中。
低压加热器7用于加热由所述炉排水换热器6导入的冷凝水，以形成锅炉给水。示例性地，低压加热器7利用利用在汽轮机3中完成做功的部分蒸汽加热由炉排水换热器6导入的冷凝水，以提高冷凝水的温度，形成锅炉给水。该锅炉给水通过连通管路导入除氧器8中进行除氧。
除氧器8用于除去由所述低压加热器7导入的锅炉给水中所含的气体，例如氧气或其它气体，以提高锅炉给水的品质，便于在余热锅炉2中形成符合设计参数的蒸汽。
锅炉给水泵9用于将经过所述除氧器8处理的锅炉给水泵送至所述余热锅炉2中，在余热锅炉2中利用垃圾焚烧炉产生的高温烟气的热量转变为蒸汽，如此往复循环利用。
空气预热器10用于利用由所述水冷炉排1导入的循环冷却水加热供给至所述垃圾焚烧炉的空气，以提高空气的温度。示例性地，在本实施例中，空气预热器10用于加热供给至所述垃圾焚烧炉的一次风。
如前所述，在本实施例中，垃圾焚烧炉采用水冷炉排，其需要循环冷却水进行冷却。
在本实施例中，循环冷却水由通过循环冷却水泵11泵送至所述水冷炉排1中，以对所述水冷炉排1进行冷却，所述循环冷却水经过所述水冷炉排1后温度升高。循环冷却水从水冷炉排1中吸收的热量被用于加热冷凝器4形成的冷凝水和供给至垃圾焚烧炉的空气。具体地，循环冷却水从水冷炉排1中出来之后，通过分配单元12的分配，部分进入空气预热器10中，与供给至垃圾焚烧炉的空气进行热交换，提高空气的温度，同时自身温度降低并回到所述炉排冷却水泵中；部分进入炉排水换热器6中，在炉排水换热器6中与来自冷凝器4的冷凝水进行热交换，提高所述冷凝水的温度，同时温度降低并回到所述炉排冷却水泵中。
在上述过程中，分配单元12控制由水冷炉排1导入所述空气预热器10和炉排水换热器6中的循环冷却水的量。具体地，系统正常运行时，通过分配单元12出来的循环冷却水，一半进入过空气预热器10中进行热交换，一半进入炉排水换热器6中进行热交换。当垃圾热值升高时，预热一次风所需的热量减少，这时候调节分配单元12，增大进入炉排水换热器6的流量，同时减少进入过空气预热器10的流量，提高水冷炉排1的循环冷却水系统的热能利用率；当垃圾热值降低时，预热一次风所需的热量增大，这是调节分配单元12，减小进入炉排水换热器6的流量，同时增大进入过空气预热器4的流量，增加一次风的预热温度，减少系统的耗电量。
示例性地，分配单元12采用三通调节阀。
根据本实施例的垃圾焚烧发电装置的工艺流程为：水冷炉排1的循环冷却水通过循环冷却水泵11送入水冷炉排1，循环冷却水经过水冷炉排1后温度上升变为高温水。高温水通过分配单元12分配，一路经过空气预热器10进行热交换，将一次风加热升温后，再变成低温水，然后再回到循环冷却水泵11中；另一路经过炉排水换热器6进行热交换，其将冷凝水泵5出来的冷凝水加热，加热后的冷凝水在经过低压加热器7加热后进入除氧器8进行除氧，之后进入锅炉给水泵9，锅炉给水泵9将其送入余热锅炉2换热后转变为蒸汽进入汽轮机3做工，做完功之后从汽轮机3出来，通过冷凝器4由变为冷凝水；经过炉排水换热器6进行热交换后的循环冷却水变为低温水，再回到循环冷却水泵11中。
根据本实施例的垃圾焚烧发电装置可以根据垃圾热值的变化，调节水冷炉排的循环冷却水在冷凝加热和空气加热两个支路中的流量，当垃圾热值比较低时，循环冷却水吸收的热量主要用来加热空气(例如一次风)，当垃圾热值比较高时，循环冷却水吸收的热量主要用于加热冷凝水，这种水冷炉排的循环冷方式可以实现灵活的切换，根据要求调节循环水吸收的热量的分配，可在完全利用其热量的前提下，尽量减少系统电量的消耗。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。