一种发电厂垃圾焚烧炉的气固循环流化除焦装置及其工艺

本发明涉及垃圾燃烧发电的，尤其是涉及一种发电厂垃圾焚烧炉的气固循环流化除焦装置及其工艺。

背景技术：

1、随着城镇化的高速推进和人民生活水平的不断提高，生活垃圾清运量逐年攀升，生活垃圾的无害化处理日益成为需要解决的与人民生活质量及环境保护息息相关的重要课题，垃圾焚烧发电工艺可将废物有效转化为能源，同时在石油、煤炭日益枯竭的今天，因此开发垃圾发电工艺具有双重降碳的绿色环保价值和巨大的经济效益。

2、垃圾焚烧发电的焚烧炉燃烧过程中，当炉膛内温度较高时，高温烟气中会包含飞灰颗粒，这些颗粒中含有的氧化钙、二氧化硅以及氧化锰等物质，会发生反应形成低熔点的共熔物已经达到熔融或半熔融状态，具有较高的粘结能力，会粘附在炉膛内水冷壁管的壁面结焦，结焦物质降低了传热，造成水冷壁管的换热不均，且结焦成分会腐蚀水壁管管壁，造成水冷壁管的爆壁发生，从而停工酸洗管除焦，但熔融金属对水壁管粘黏性很强，很难去除，因此需要换管，造成经济损失。

3、由于结焦造成燃烧系统到汽化系统的传热效率大大下降，同时由于停工、换水壁管等环节造成巨大的经济损失，大大增加了生产成本，因此垃圾焚烧炉的结焦问题亟需解决。

4、现有发电厂防止水壁管防除焦技术主要包括：

5、1)采用优质煤做原料，由于优质煤中碳含量高，煤炭可以充分燃烧，同时优质煤中含有易产生熔融的金属含量，如氧化钙、二氧化硅以及氧化锰等物质大大下降，产生飞灰量减少，同时飞灰中熔融金属含量会明显下降。但优质煤炭成本过高，且煤炭属于不可再生资源，因此需要开发廉价、可回收、可再生资源做为燃烧原料。

6、2)现有发电厂水壁管防除焦技术，包括在水冷壁外壁进行涂层，采用无机-有机硅树脂具有耐高温防氧化物质作为涂层原料，再加入一定量纳米石墨鳞片、氧化铝等组合。但由于垃圾成分复杂，垃圾燃烧产生的飞灰中成分复杂，此技术无法针对燃烧原料的复杂成分，产生的飞灰中组分复杂的特点，无法保证防止飞灰中全部易结焦组分在管壁吸附，缺乏操作的灵活性；同时涂层工艺需要在水冷壁管外壁采用高温熔敷，此工艺存在因导致水冷壁管应力拉裂、以及熔敷端部加剧磨损等问题。

7、3)现有发电厂水壁管防除焦技术还包括在炉膛的燃烧旺烈区加入除焦剂方法。除焦剂中含有铜粉、氧化镁、硝酸盐等物质，成本较高，且燃烧过程中加入除焦剂将影响燃烧效率。

技术实现思路

1、一方面，本发明提供了一种发电厂垃圾焚烧炉的气固循环流化除焦装置，包括设置在发电厂垃圾焚烧炉内部的气固循环流化除焦组件和设置在发电厂垃圾焚烧炉外部的除焦物料贮存器，所述气固循环流化除焦组件通过气提管与所述除焦物料贮存器的一端连通且与发电厂垃圾焚烧炉的高温烟气管道处接触，所述除焦物料贮存器的另一端通过气提管与发电厂垃圾焚烧炉分流的空气预热器连接，

2、所述除焦物料贮存器用于向所述气固循环流化除焦组件提供除焦物料，

3、所述气固循环流化除焦组件用于将所述除焦物料贮存器提供的除焦物料与发电厂垃圾焚烧炉的高温烟气管道产生的飞灰进行气固流化吸附操作，防止发电厂垃圾焚烧炉的高温烟气管道产生的飞灰在水冷壁附着和结焦，

4、所述气固循环流化除焦组件包括气固混合室、喷嘴、气固分离室和烟气通道，所述烟气通道的顶端通过所述喷嘴与所述气固混合室的底端连通，所述气固混合室的外壁下部通过气提管与所述除焦物料贮存器的顶端连通，所述气固混合室的外壁上部通过烟道管与所述气固分离室的下部连通，所述气固混合室用于进行强化气固湍流，增加高温烟气中飞灰被多孔碳颗粒吸附的操作，所述气固分离室用于除飞灰后的高温烟气排放和吸附后多孔颗粒吸回收，所述烟气通道和所述喷嘴的配合用于将发电厂垃圾焚烧炉的高温烟气引入至所述气固混合室，所述气固混合室内部配有湍流强化部件，所述烟气通道、喷嘴和气固混合室构成射流耦合强化湍流气固混合系统；

5、优选地，所述气固混合室的内部底部设置有气固混合筛网，所述气固混合筛网的外壁与所述气固混合室的内壁接触，所述气固混合室的中上部的内壁上依次间隔设置所述湍流强化部件，所述气固混合筛网用于放置有多孔碳颗粒；

6、优选地，所述烟气通道的外壁上设置有陶瓷板，所述陶瓷板上依次间隔设置有陶瓷板进气孔，发电厂垃圾焚烧炉的高温烟气通过所述陶瓷板进气孔引入至所述烟气通道的内部；

7、优选地，所述气固分离室与烟道管相切，所述气固分离室用于气固两相在离心力的作用下实现分离，气固分离室的中上部配有除飞灰后的高温烟气排气孔，所述气固分离室的底端设置有固体颗粒排放管道，所述气固分离室、气固分离室排气孔和固体颗粒排放管道构成气固分离系统；

8、优选地，所述除焦物料贮存器的顶端设置有除焦物料进料口，所述除焦物料贮存器、气提管和发电厂垃圾焚烧炉分流的空气预热器构成吸附颗粒循环补充系统，

9、所述除焦物料进料口用于向所述除焦物料贮存器的内部续存新鲜活性碳颗粒；

10、优选地，所述气固混合室为圆柱形或方形结构；

11、优选地，所述湍流强化部件包括翅片或壁面螺旋结构；

12、另一方面，本发明还提供了一种发电厂垃圾焚烧炉的气固循环流化除焦工艺，具体步骤如下：

13、首先，发电厂焚烧炉燃烧产生的高温烟气通过所述陶瓷板上的陶瓷板进气孔进入所述烟气通道的内部并通过所述喷嘴快速进入所述气固混合室内，高温烟气通过气固混合筛网，携带气固混合筛网顶部的多孔碳颗粒，形成气固两相流，在翅片处增大气固两相流的湍流，使活性碳和高温烟气充分混合，促进将烟气中的飞灰被活性碳颗粒充分吸附；

14、然后，高温烟气与吸附飞灰后的活性碳颗粒通过烟道管进入所述气固分离室，通过离心作用，烟气与吸附飞灰后的活性碳分离，烟气向上流动，通过气固分离室排气孔排出，接触发电厂焚烧炉水壁管外壁，向发电厂焚烧炉水壁管传热；

15、最后，吸附飞灰失活的活性碳通过固体颗粒排放管道排除炉外，进行回收处理，空气预热器分流的预热空气通过气提管将所述除焦物料贮存器中的活性碳携带到所述气固混合室中，补充新鲜活性碳颗粒。

16、本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种发电厂垃圾焚烧炉的气固循环流化除焦装置及其工艺，相对于现有技术，具有如下优点：

17、1)本发明专利利用气固流化技术，使燃烧产生的飞灰与活性碳等吸附颗粒接触，大大提高了飞灰的吸附效率，有效去除了高温烟气中的飞灰，防止水壁管结焦，减少由于结焦造成的传热效率下降、水管腐蚀易暴等问题，大大提高了生产效益。

18、2)本发明可根据飞灰组分，在气固混合室中灵活添加能有效去除飞灰中易结焦组分的吸附颗粒种类，有效提高除飞灰的效率，因此燃烧原料不局限于可充分燃烧的优质煤，垃圾、秸秆等可再生能源均可作为燃料，提高了燃料的选择性和多元化。

19、3)本发明可实现在线的固体活性碳等颗粒的即时循环补充更新，减少了停工环节。

20、4)本发明专利在气固混合室内增加翅片，增加了高温烟气与活性碳等吸附颗粒的气固两相流湍流程度，使高温烟气中的易结焦组分与活性碳等颗粒充分接触，提高固体颗粒的吸附效率。

21、5)本发明专利的喷嘴提高了气体流速，增加气固两相湍流，有利于高温烟气与多孔碳颗粒的充分接触吸附，提高了多孔碳颗粒对烟气中的飞灰吸附效率；同时，喷嘴处气体流速较大，压力较低，有利于气提法在气固混合室的筛网处(靠近喷嘴)即时补充新鲜多孔碳颗粒。