专利名称：燃烧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作锅炉或者用作燃烧城市垃圾的焚烧炉的燃烧装置，其中锅炉把从废物中得到的燃料(在下文用“RDF”来表示)用作燃料。
背景技术：
图4表示传统用作锅炉的燃烧装置，其中用RDF作它的燃料。
参照图4，燃烧装置包括流化床炉1、旋流器2(除尘器)和介质-残余物返回通道3，其中旋流器2设置在炉1的下游并用来把炉1排出的自由流动介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离开，并收集这些固体，返回通道3布置在旋流器2和流化床炉1之间并用来把旋流器2收集到的自由流动介质和燃烧残余物返回到炉1中。
随着一次空气和二次空气从空气预热器中送出，流化床炉1形成了砂或者类似自由流动介质的流化床。锅炉中的许多水管(未示出)布置在炉1内以盖住内部圆周表面。这些水管在它们的上端通过来示出的集流管而与蒸汽锅筒6连通。从没有示出的计量输送器向给料器7分作预定量供给RDF，使RDF从给料器7中进入流化床炉1。不燃物和自由流动介质从炉1的下端排出并通过分离器8来分离，而分离器8设置在炉1的下方，因此不燃物从该系统中排出，通过输送器9和升降机10把介质返回到炉1中。
介质-残余物返回通道3在它的中间部分处分支成两个分支。一个分支3a在它的中间部分并布置有流量控制阀11和热利用元件12，该热利用元件12以这种顺序布置在旋流器2的下游。锅炉的过热器13设置在热利用元件12内。介质输送空气被强制送入热利用元件12。另一个分支3b的前端在给料器7通向炉的位置的上方处通到流化床炉1。输送器9和升降机10传送的自由流动介质在它的中间部分供给到分支3b。
热利用塔14设置在旋流器2的下游。这个塔14在它的内部具有第一通道15和第二通道16，第一通道15用来从上向下地通过旋流器2排出的燃烧气体，第二通道16与第一通道15的下端连通，并用来从下向上地通过燃烧气体。第一通道15的内部圆周表面覆盖有许多锅炉水管(未示出)，第一通道的上端通过未示出的集流管也与蒸汽锅筒6连通。锅炉节热器17和两个过热器18、19布置在第二通道16内，节热器17用来通过来自排气器的水，而两个过热器18、19串联地与热利用元件12内的过热器13连接起来，并用来通过从蒸汽锅筒6传送来的蒸汽。水喷射器20设置在第二通道16内的两个过热器18、19之间，该喷射器20通过喷射水来调整蒸汽的温度和压力，在通道16内的下部过热器19和热利用元件12内的过热器13之间也设置有水喷射器。
降温塔21和滤尘袋22布置在热利用塔14的下游。降温塔21进一步降低了通过热利用塔14的燃烧气体的温度。滤尘袋22起着收集来自燃烧气体中的氯化氢、硫的氧化物、碳黑和烟尘。在过滤器的上游位置处把消石灰或者类似中和试剂和反应促进剂加入到燃烧气体中去。在通过滤尘袋22之后，燃烧气体通过排气管释放到大气中。
飞灰从热利用塔14、降温塔21和滤尘袋22的下端排出并被送到飞尘处理单元(未示出)。
这样建立燃烧装置后，给料器7把RDF送到流化床炉1内。在炉1中，自由流动介质随着一次空气和二次空气进入流化床，RDF在流化床内燃烧。直到燃烧气体和介质从炉1的上端进入到旋流器2之前，没有燃烧的燃料几乎完全燃烧了。从炉1中排出的介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离出并收集在旋流器2中，再通过返回通道3的两个分支3a、3b而返回到炉1中。在通过有热利用元件12的分支3a时，介质和残余物把它们的热量传递给流过过热器13的蒸汽，从而使蒸汽过热。通过调整强制进入的介质运送空气的总量和流量控制阀11的开度可以提高通过有热利用元件12的分支3a的介质和残余物的量，从而使炉1的温度降低。相反，通过减少通过具有热利用元件12的分支3a的介质和残余物的量来升高炉1的温度。
流出旋流器2的燃烧气体进入热利用塔14，并首先向下流向第一通道15，因此把它们的热量传递到水管内的锅炉水中，而这些水管提供该通道壁，因此水管内的锅炉水被加热并汽化，并且燃烧气体的温度降低了。然后，燃烧气体向上流过第二通道16，并使它们的热量传递到构成通道壁的水管内的锅炉水中、两个过热器19、18内的蒸汽中和节热器17内的水中，因此水管内的锅炉水被加热并汽化，使蒸汽过热，节热器17内的水被预热从而引起燃烧气体的温度降低。
接着，燃烧气体流入降温塔21并使它们的温度进一步降低。其后，把消石灰或类似中和剂和反应促进剂加入到燃烧气体中，并把由此所产生的混合物导入到滤尘袋22，在该滤尘袋22中除去氯化氢、硫的氧化物、碳黑和烟尘。然后，把分离后的气体释放到大气中。
另一方面，从排气器送出的水在通过节热器17的过程中被预热，这些水被加入到蒸汽锅筒6中，然后在热利用塔14和流化床炉1的水管内被进一步加热从而变成水-蒸汽的混合物，而这些水管构成了锅炉水的循环系统，然后该混合物又被送到蒸汽锅筒6。蒸汽在蒸汽锅筒6内被分离开，并连续地通过三个过热器18、19、13，因此蒸汽被通过过热器18、19期间的燃烧气体的热量和通过过热器13期间的自由流动介质的热量所过热。该过热蒸汽被送到汽轮机。
但是，传统燃烧装置存在这样的问题RDF在流化炉1内几乎完全燃烧，因此把炉1的内部温度增加到一个相当高的程度，并且需要以高速提供二次空气来引起大量氧气，因此含在RDF内的氮和空气所提供的氮产生了大量的NOX。此外，由于流入到旋流器2的燃烧气体具有相当高的温度，如至少大约为800℃，因此该装置存在另一个问题是焚烧所引起的并含在气体中的粉尘部分熔化并粘附到旋流器2中，从而必然引起对介质分离效果的削弱。还会碰到另一个问题熔化粉尘粘附到自由流动介质上，从而引起炉1内的不完全流化。通过降低炉1的温度来解决这些问题的尝试必然产生这样的问题使不完全燃烧增多，从而引起未燃烧的燃料量增加。
本发明的目的是克服上述问题并提供一种燃烧装置该燃烧装置减少了所产生的NOX的量，此外使得旋流器或者类似除尘器实现分离自由流动介质的较好效果，以及保证流化床炉的有效流化。
发明内容
本发明提供一种燃烧装置，该燃烧装置包括流化床炉、除尘器、介质-残余物返回通道和第二级燃烧炉；该除尘器设置在该流化床炉的下游并用来把从炉排出的自由流动介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离开，并且收集介质和残余物；该返回通道设置在除尘器和流化床炉之间并用来把除尘器收集到的自由流动介质和燃烧残余物返回到炉中；第二级燃烧炉设置在除尘器的下游，并通过把空气加入到燃烧炉中使燃烧气体中的没有燃烧的燃料完全燃烧，这些燃烧气体是从除尘器中出来的。
该装置这样构成时，在流化床炉内没有完全燃烧所留下来的部分燃料含在从除尘器出来的燃烧气体中，而这些部分燃料在有空气加入的情况下可以在第二级燃烧炉内完全燃烧。这使得有可能使流化床炉产生相对较低的内部温度，并减少供给氧气的速度，因此使得形成的NOX的量比传统装置的少。由于燃料在流化床炉内没有完全燃烧，因此流进除尘器的燃烧气体具有相对较低的温度，防止了焚烧粉尘在除尘器内熔化，因此除尘器把自由流动介质从燃烧气体中分离开的效果比传统装置的要好。由于熔化焚烧粉末不可能粘附到介质上，因此可避免流化床炉内的不完全流化。含在来自除尘器的燃烧气体内的没有燃烧的燃料在第二级燃烧炉内可得到进一步的完全燃烧。
本发明的燃烧装置还包括一个热利用元件，该元件设置在介质-残余物返回通道的中间部分，用于利用来自除尘器收集的自由流动介质和燃烧残余物的热量。
然后，回收来自加热过的介质和燃烧残余物的热量，以进行有效应用。
最好，例如热利用元件是锅炉的过热器。
在这种情况下，流化床炉内的自由流动介质和燃烧残余物随着燃烧气体流进除尘器，并且在残余物从气体中分离开并返回流化床炉之前，残余物在除尘器内保持足够的时间，因此残余物被去氯。这就避免了由于存在氯所引起的过热器的高温腐蚀。
附图简介
图1是表示用作锅炉的、本发明的燃烧装置总体结构图，其中用RDF作燃料；图2是水平截面的局部图，它表示用来取代旋流器的改进后的除尘器。
图3是表示用作燃烧城市垃圾的焚烧炉的、本发明的燃烧装置总体结构图；及图4是表示用作锅炉的、传统燃烧装置总体结构图，其中用RDF作燃料；最佳实施例下面将参照附图，描述实现本发明的最好方式。
图1表示用作锅炉的本发明燃烧装置的总体结构，其中用RDF作燃料。在图1和4中，用相同标号来表示相同的零件，并对相同零件不作重复描述。
图1所示的燃烧装置的流化床炉1的空间没有图4装置的空间那么大，但是该流化床炉的结构基本上与图4的结构相同。然而，该燃烧装置包括第二级燃烧炉31，而第二级燃烧炉31布置在旋流器2的下游处并位于热利用塔14的上游。向第二级燃烧炉31提供三次空气，从而使第二级燃烧炉31完全燃烧从流化床炉1中出来并通过旋流器2的燃烧气体中的没有燃烧的燃料。除了这个特征之外，该装置与图4所示的相同。
给料器7把RDF送进燃烧装置的流化床炉1中，因此RDF如图4装置的情况一样在炉1内的流化床中形成并进行燃烧。
与燃料在炉1内完全燃烧时相比，在炉1内燃烧燃料时以较小的速率供给二次空气，即，氧气密度较小，并且不能完全燃烧，因此燃烧温度较低，从而减少了所产生的NOX的数量，尤其是减少了与含在RDF内的氮相对应的NOX。
含未燃燃料的燃烧气体和含燃烧残余物的自由流动介质从流化床炉1的上端流入到旋流器2内。如图4的装置一样，在旋流器2内介质和燃烧残余物被分离出并被收集，通过介质-残留物返回通道3的两个分支3a、3b而使它们返回到炉1。过热流过过热器13的蒸汽，而介质和残余物通过分支3a。
把RDF送进炉1并直到介质和燃烧残留物在旋流器2内分离出为止的时间过程中，炉1和旋流器2的内部温度是这样确定的，使其可用热的方法来除去含在RDF的燃烧残余物内的氯气。更具体地说，时间是1-2秒，而温度是650到800℃。相应地，即使流过位于分支3a的热利用元件12内的过热器13的蒸汽具有较高温度，不低于500℃，也可以防止处于高温的过热器13腐蚀。其结果是，传送到汽轮机的蒸汽温度至少定为500℃，并使汽轮机发电站能够获得明显改善的效果。
另一方面，由于焚烧粉尘在大约800℃处开始熔化，上述条件避免了熔化的焚烧粉尘粘附到旋流器2的内部的可能性，因此可防止降低把介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离开的效果。此外，由于熔化的焚烧粉尘不可能粘附到自由流动的介质上，因此避免了不完全流化。
从旋流器2出来的燃烧气体流入第二级燃烧炉31内，并把三次空气引入到第二级燃烧炉31中从而完全燃烧该气体中的没有燃烧的燃料。在这种情况下，燃烧气体的温度大约为850到900℃，并且该燃烧气体在炉内大约保持2秒钟。对于从空气中的氮气中形成NOX而言这个温度范围就低了，因此起到了抑制NOX形成的作用。
最后所得到的燃烧气体流出第二级燃烧炉31，沿着与图4装置中一样的锅炉的传热表面通过，使它们的温度在降温塔21内降低，然后流入到滤尘袋22中，在滤尘袋中除去氯化氢、硫的氧化物、碳黑和烟尘。此后这些气体通过排气管释放到大气中。
另一方面，通过与图4装置一样的过程来得到供给汽轮机的过热蒸汽。
图2是改进后的除尘器的平面视图，该除尘器放置在流化床炉1的下游从而把炉1中排出的自由流动介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离开，并收集这些固体。
参照图2，除尘器35包括许多介质碰撞盘36，这些盘36布置在没有示出的壳体内部，从上面看去这些盘36交错排列。自由流动介质和燃烧残余物与之碰撞的每个盘36呈凹形并具有开口侧，从上面看时该开口侧相对于燃烧气体的流动而言面向上游侧。该盘在它的上端和下端留下了开口。
就这种除尘器35而言，冲击碰撞盘36的介质和残余物流下盘36并从壳体的下端排出。
图3表示了用作燃烧城市垃圾的焚烧炉的、本发明的燃烧装置的总体结构。在图3和1中，相同的零件用相同的标号来表示并不作重复描述。
就图3的燃烧装置而言，图1装置中具有的热利用塔不是放置在第二级燃烧炉31和降温塔21之间。此外，介质-残余物的返回通道3的分支3a的热利用元件12具有蒸汽发生器或者类似的热交换器40，这种蒸汽发生器或者类似的热交换器40用来利用热并取代锅炉过热器。该装置中没有锅炉所需要的零件，即沿着流化床炉1的内部圆周上没有水管，也没有蒸汽锅筒。除开这些特征，该装置具有与图1所示装置相同的结构。
这样建立燃烧装置，由给料器7放入流化床炉1的城市垃圾被燃烧，从燃烧气体分离开并收集在旋流器2中的自由流动介质和燃烧残余物以与图1装置相同的方式返回到炉1。
实用性本发明的燃烧装置适合用作锅炉或燃烧城市垃圾的焚烧炉，其中锅炉以RDF作燃料。
权利要求
1.一种燃烧装置，该燃烧装置包括流化床炉、除尘器、介质-残余物返回通道和第二级燃烧炉；该除尘器设置在该炉的下游并用来把从炉排出的自由流动介质和燃烧残余物从燃烧气体中分离开，并且收集介质和残余物；该介质-残余物返回通道设置在除尘器和流化床炉之间并用来把除尘器收集到的自由流动介质和燃烧残余物返回到炉中；第二级燃烧炉设置在除尘器的下游，并通过把空气加入到燃烧炉中使燃烧气体中的没有燃烧的燃料完全燃烧，这些燃烧气体来自除尘器。
2.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于热利用元件设置在介质-残余物返回通道的中间部分，用于利用来自除尘器收集的自由流动介质和燃烧残余物的热量。
3.如权利要求2所述的燃烧装置，其特征在于热利用元件是锅炉的过热器。
全文摘要
一种用作以RDF为燃料的锅炉或者用作城市垃圾焚烧装置的燃烧装置,该装置减少了NOx的产生,使在除尘器内的床材料分离效果得到提高,此外使流化床焚烧炉内的床材料具有极好的流动性。该燃烧装置布置有流化床焚烧炉(1)、旋流器(2)和回流通道(3),该旋流器(2)设置在流化床焚烧炉(1)的下游侧并用来把从流化床焚烧炉(1)排出的床材料和燃烧残余物从燃烧气体中分离开,并且收集它们,回流通道(3)设置在旋流器(2)和焚烧炉(1)之间并用来把旋流器(2)收集到的床材料和燃烧残余物返回到焚烧炉(1)中。设置了第二级燃烧炉(31)和热利用元件(12),第二级燃烧炉(31)通过加入空气来完全燃烧燃烧气体中的没有燃烧的燃料,这些燃烧气体来自旋流器(2),并且热利用元件(12)设置在床材料和燃烧残余物的回流通道(3)上。
文档编号F23C6/00GK1250514SQ98803309
公开日2000年4月12日 申请日期1998年3月6日 优先权日1997年3月13日
发明者石田美智男 申请人:日立造船株式会社