一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉及其工作方法与流程

本发明属于液态排渣锅炉领域，具体涉及一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉及其工作方法。

背景技术：

1、城市废弃物被填埋，其所蕴藏的生物质能不仅没有得到利用，而且对土壤、大气和水系统造成污染，已引起关注，垃圾焚烧具有减量化、无害化、资源化的特点，在国内外已得到广泛应用。

2、传统垃圾焚烧炉主要为炉排炉及少量流化床炉，焚烧温度水平较低，仅能达到850℃-950℃。为了尽可能实现垃圾完全燃烧，需要保证极高的过量空气系数，且生成的烟气及飞灰中二噁英浓度高，此外烟气中大量的重金属及氯盐限制了余热锅炉的高参数运行，使得整个系统发电效率偏低，通常在22-26％。由于采用固态排渣方式，大量有害物质停留在飞灰中随着烟气排出，不仅影响着余热锅炉各受热面状态，还极大地增加了尾气处理的难度和成本。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉及其工作方法，本发明将燃料进入炉内后采用高强度旋风燃烧，能保证颗粒完全熔融并燃烧完全。本发明能够实现在燃烧过程中100％二噁英分解率，有效提升重金属固化率，降低氯盐排放，为以后城市废弃物锅炉的高参数提升提供了一种思路。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，包括主燃烧器、旋风室和二次燃烧室；所述旋风室的炉膛采用束腰型炉膛，旋风室在腰部以上的炉膛为旋风室上炉膛、在腰部以下的炉膛为旋风室下炉膛，主燃烧器安装在旋风室上炉膛的顶部，旋风室上炉膛上在主燃烧器的下方设有二次风口，旋风室上炉膛上在二次风口的下方设有点火及稳燃燃烧器，旋风室在腰部靠近旋风室上炉膛的一侧设有炉腰二次风口，炉腰二次风口位于点火及稳燃燃烧器的下方；旋风室下炉膛的侧壁设有出口，该出口与二次燃烧室的入口连通，旋风室下炉膛的底部设有旋风室排渣口，二次燃烧室的底部设有二次室排渣口。

4、优选的，二次风口沿旋风室上炉膛的切向设置，并与主燃烧器的喷射方向垂直，炉腰二次风口的出口喷射朝向旋风室上炉膛中心。

5、优选的，旋风室的腰部以上设置为绝热炉膛，旋风室的腰部以下设置为采用有耐火浇筑料的受热面。

6、优选的，二次燃烧室上设有过渡烟道，过渡烟道的一端与二次燃烧室炉膛的底部连通，过渡烟道的另一端通过捕渣管与旋风室下炉膛的出口连接。

7、优选的，过渡烟道和二次燃烧室的底部均涂有耐火浇筑料。

8、优选的，二次燃烧室炉膛上在过渡烟道的上方设有补燃二次风口和补燃燃烧器，补燃二次风口位于补燃燃烧器的下方。

9、优选的，二次燃烧室的底部设置为倾斜式的，二次室排渣口设置于二次燃烧室底部的最低位置。

10、优选的，二次燃烧室炉膛的顶部连接有尾部烟道，二次燃烧室炉膛的顶部沿着烟气流动方向依次设有屏式过热器、低温过热器和高温过热器，尾部烟道中沿着烟气流动方向依次设有高温省煤器、低温省煤器、高温空预器和低温空预器。

11、本发明如上所述的燃用城市废弃物的高参数余热锅炉的工作方法，包括如下过程：

12、将经过干燥碾磨后的城市废弃物作为燃料通过主燃烧器进入旋风室上炉膛，从主燃烧器进入旋风室上炉膛的燃料向下旋转喷射，从二次风口和炉腰二次风口向旋风室上炉膛送入热空气，热空气与主燃烧器喷射的燃料混合，燃料被干燥加热，部分燃料发生热解并与co2、h2o发生气化反应；燃料热解产生的部分炭和热解气充分燃烧，从炉腰二次风口进入的热空气补充燃烧需要的氧气，并使氧气和燃料混合充分进行熔融燃烧；燃料热解产生的炭大部分在旋风室下炉膛进行燃烧，之后未燃烬燃料进入二次燃烧室进行再次燃烧，并燃烬。

13、优选的，热空气经二次风口后沿旋风室上炉膛的切向进入旋风室上炉膛，风速为100-200m/s；

14、从主燃烧器喷出的燃料与热空气混合后的温度为200-250度；

15、旋风室下炉膛和二次燃烧室中的温度为1600℃-1800℃。

16、本发明具有如下有益效果：

17、本发明燃用城市废弃物的高参数余热锅炉结构上的创新如下：1、炉膛改进为束腰型炉膛(以前为直炉膛)，旋风室上炉膛和旋风室下炉膛在结构上有较为清晰的分界线，针对城市废弃物水分高难着火的特点，上炉膛设置为绝热炉膛，燃烧热量主要来着燃料中的热解气(易着火)，保证燃料燃烧稳定，在结构上减少了前期所需热量；下炉膛受热面布置有耐火浇筑料，燃烧热量主要来着燃料热解出的炭(难着火发热量高)，保证燃料燃烧完全；改进为束腰型炉膛也整体提高了炉膛热负荷，有利于液态排渣；2、布置了炉腰二次风，增加了空气分级手段，旋风室上炉膛上部为缺氧区域，有利于热解气化区形成；旋风室下炉膛燃烧热量较高，有利于燃烧熔融区的形成。经实验，本发明的锅炉将垃圾焚烧的炉膛温度从现有的900℃提升至1600-1800℃，可使余热锅炉参数提升至亚临界，有效提高机组效率近10％；大量的重金属及氯盐随着炉渣排出，能减少尾部环保设施压力，减少投资，市场前景广阔，社会及环境效益好。

18、进一步的，二次燃烧室底部结构优化为倾斜式，保证二次流渣顺畅。

技术特征：

1.一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，包括主燃烧器(1)、旋风室和二次燃烧室(10)；所述旋风室的炉膛采用束腰型炉膛，旋风室在腰部以上的炉膛为旋风室上炉膛(7)、在腰部以下的炉膛为旋风室下炉膛(8)，主燃烧器(1)安装在旋风室上炉膛(7)的顶部，旋风室上炉膛(7)上在主燃烧器(1)的下方设有二次风口(2)，旋风室上炉膛(7)上在二次风口(2)的下方设有点火及稳燃燃烧器(5)，旋风室在腰部靠近旋风室上炉膛(7)的一侧设有炉腰二次风口(3)，炉腰二次风口(3)位于点火及稳燃燃烧器(5)的下方；旋风室下炉膛(8)的侧壁设有出口，该出口与二次燃烧室(10)的入口连通，旋风室下炉膛(8)的底部设有旋风室排渣口(18)，二次燃烧室(10)的底部设有二次室排渣口(19)。

2.根据权利要求1所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，二次风口(2)沿旋风室上炉膛(7)的切向设置，并与主燃烧器(1)的喷射方向垂直，炉腰二次风口(3)的出口喷射朝向旋风室上炉膛(7)中心。

3.根据权利要求1所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，旋风室的腰部以上设置为绝热炉膛，旋风室的腰部以下设置为采用有耐火浇筑料的受热面。

4.根据权利要求1所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，二次燃烧室(10)上设有过渡烟道(10-1)，过渡烟道(10-1)的一端与二次燃烧室(10)炉膛的底部连通，过渡烟道(10-1)的另一端通过捕渣管(9)与旋风室下炉膛(8)的出口连接。

5.根据权利要求4所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，过渡烟道(10-1)和二次燃烧室(10)的底部均涂有耐火浇筑料。

6.根据权利要求4所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，二次燃烧室(10)炉膛上在过渡烟道(10-1)的上方设有补燃二次风口(4)和补燃燃烧器(6)，补燃二次风口(4)位于补燃燃烧器(6)的下方。

7.根据权利要求1所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，二次燃烧室(10)的底部设置为倾斜式的，二次室排渣口(19)设置于二次燃烧室(10)底部的最低位置。

8.根据权利要求1所述的一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉，其特征在于，二次燃烧室(10)炉膛的顶部连接有尾部烟道(21)，二次燃烧室(10)炉膛的顶部沿着烟气流动方向依次设有屏式过热器(11)、低温过热器(12)和高温过热器(13)，尾部烟道(21)中沿着烟气流动方向依次设有高温省煤器(14)、低温省煤器(15)、高温空预器(16)和低温空预器(17)。

9.权利要求1-8任意一项所述的燃用城市废弃物的高参数余热锅炉的工作方法，其特征在于，包括如下过程：

10.根据权利要求9所述的燃用城市废弃物的高参数余热锅炉的工作方法，其特征在于，热空气经二次风口(2)后沿旋风室上炉膛(7)的切向进入旋风室上炉膛(7)，风速为100-200m/s；

技术总结本发明公开了一种燃用城市废弃物的高参数余热锅炉及其工作方法，该锅炉包括主燃烧器、旋风室和二次燃烧室；旋风室的炉膛采用束腰型炉膛，主燃烧器安装在旋风室上炉膛的顶部，旋风室上炉膛在主燃烧器的下方设有二次风口、在二次风口的下方设有点火及稳燃燃烧器，旋风室在腰部靠近旋风室上炉膛的一侧、点火及稳燃燃烧器的下方设有炉腰二次风口；旋风室下炉膛的侧壁设有与二次燃烧室入口连通的出口，旋风室下炉膛和二次燃烧室的底部均设有旋风室排渣口。本发明将燃料进入炉内后采用高强度旋风燃烧，能保证颗粒完全熔融并燃烧完全，能够实现二噁英完全分解，有效提升重金属固化率，降低氯盐排放，为以后城市废弃物锅炉的高参数提升提供了一种思路。技术研发人员：周飞,肖海丰,王海涛,岳佳全,王晓旭,李文锋,邹小刚,李楠,车宏伟受保护的技术使用者：西安西热锅炉环保工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15