CN102519044A

CN102519044A - 一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置

Info

Publication number: CN102519044A
Application number: CN2011104464285A
Authority: CN
Inventors: 马晓茜; 赖志燚; 唐玉婷
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，在前拱沿长度方向依次布置第1排喷嘴、第2排喷嘴，所述第1排喷嘴共同与一个二次风风管连通，所述第2排喷嘴共同与一个二次风风管连通；所述第1排喷嘴、第2排喷嘴分别布置于前拱沿长度方向的58％，85％位置；第1排喷嘴与前拱通过喷嘴角度调节装置连接。第1排喷嘴的二次风高速喷入炉内，一方面利用高速且刚度较大的二次风对炉排处的上升气流产生类似风帘的作用，压制炉排上升气流的速度，另一方面，利用高速二次风喷射的射流作用以及炉排生成气流的扰动，当二次风风速足够大时，可以在炉内区域形成旋流区域，有利于加强炉膛内气流混合及停留时间，提高燃烧率。

Description

一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧炉的二次风调节装置，特别是涉及一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置。

背景技术

我国经济的快速发展有力地推动了城市化进程的快速推进。越来越多的人迁移到城市居住，导致城市人口迅速膨胀。目前我国大多数城市面临着日益严重的城市生活垃圾处理问题。目前垃圾处理的方式主流方式有三种：卫生填埋、堆肥、焚烧处理。其中垃圾焚烧发电处理方式以其减量化，无害化，资源化，占地面积小、处理速度快等一系列的优点，成为目前我国城市生活垃圾处理的重要方向。目前我国垃圾焚烧发电厂主要集中在经济发达地区。

目前我国大容量的垃圾焚烧炉主要有流化床焚烧锅炉、机械炉排焚烧炉两种炉型。机械炉排焚烧炉以其技术完善可靠，容量大，垃圾适应性较强，运行维护方便等特点，成为我国垃圾焚烧发电的一个重要发展炉型。机械炉排焚烧炉按炉排可以分为滚筒炉排、水平炉排、倾斜炉排。本发明针对带前拱的顺推往复阶梯炉排的炉型使用。

经济快速发展需要消耗大量的能源，而能源燃烧利用过程中会产生一系列的环境问题。垃圾焚烧处理不当会产生二次污染，燃烧控制不当会产生较多NO_x、SO_x、二噁英等有害气体。《生活垃圾焚烧污染控制标准》中明确规定烟气必须在氧气浓度＞6％，温度＞850℃区域停留时间＞2s。合理的二次风调节，对保证炉内的稳定燃烧及垃圾燃尽有着至关重要的作用。

由于我国目前尚未完全实现生活垃圾的分类处理，城市生活垃成分复杂多变，同时还具有含水率高且随季节变化较大，燃料热值不稳定等特点。垃圾的燃料特性与传统的燃料相比差异很大。垃圾在机械式炉排炉中先后经历干燥、挥发分析出燃烧、固定碳燃烧、燃尽四个阶段。垃圾焚烧炉二次风喷嘴的设计，应能使二次风及时送至炉排上方的可燃物燃烧区域，以保证炉内的稳定燃烧和垃圾的燃尽。同时应通过二次风的喷入扰动，现实优化炉内气流组织目的。垃圾焚烧炉，若二次风喷嘴设计为全开/全闭控制且喷嘴角度恒定时，二次风喷嘴将难以适应垃圾组分和热值的变化带来的影响。一般而言，入炉垃圾水分含量提高、热值下降，着火点后移，在保证一定的过量空气系数、一二次风比例的条件下，总风量和二次风量均会下降，导致二次风风速降低，二次风喷入后刚度不足，而此时着火点后移，二次风助燃效果较差；同样，水分含量减少、热值上升，着火点前移，在保证一定过量空气系数、一二次风比例的条件下，总风量和二次风风量将加大，使得二次风速提高、刚度变大，吹送距离增加，而此时着火点前移，二次风助燃效果不理想。随着人民群众生活水平的提高和垃圾分类的实行，未来垃圾的可燃物比例和热值都将大幅度提高，若二次风风口设计成全开且角度恒定，将不能很好地适应因热值变化而导致的着火点迁移。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，解决喷嘴为全开/全闭喷嘴且喷嘴角度固定的逆推式炉排炉，当入炉垃圾水分、热值发生较大改变时，二次风无法及时喷送至炉内可燃物燃烧区域，导致炉内燃烧不稳定，燃尽率低等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，在前拱沿长度方向依次布置第1排喷嘴、第2排喷嘴，所述第1排喷嘴共同与一个二次风风管连通，所述第2排喷嘴共同与一个二次风风管连通；所述第1排喷嘴、第2排喷嘴分别布置于前拱沿长度方向的58％，85％位置。每排喷嘴为6个。第1排喷嘴与前拱通过喷嘴角度调节装置连接。

在前拱宽度方向上，对于每一排喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。

第1排喷嘴与水平方向夹角α₁ 43°～49°，第2排喷嘴与水平方向夹角α₂恒定为58°。

第1排喷嘴的角度与第2排喷嘴的角度恒定喷嘴风量比为：15～16∶1，第1排喷嘴的二次风射流速率为50～90m/s，第2排喷嘴的二次风射流速度为3～15m/s。

通过风门的开度来调节二次风风量。根据燃料特性及炉膛内的燃烧状况，通过喷嘴角度调节装置，调节喷入角度。通过调节不同燃料特性下的二次风喷入角度，实现二次风的及时助燃，保证炉内的稳定燃烧。同时利用第1排喷嘴的二次风高速喷入带来的扰动，增强炉内气流的混合，优化气流组织。

与现有技术相比本发明有以下优点：

1.能够增强垃圾焚烧炉对入炉垃圾的燃料适应性。当燃料特性有较大变化时，如水分含量、热值的大幅度改变，通过控制喷嘴角度调节装置，调节第1排喷嘴的角度，使二次风喷入角度发生改变，实现二次风的及时助燃，增强炉内的稳定燃烧，拓展焚烧炉的燃料适应性。

2.第1排喷嘴的二次风高速喷入炉内，一方面利用高速且刚度较大的二次风对炉排处的上升气流产生类似风帘的作用，压制炉排上升气流的速度，另一方面，利用高速二次风喷射的射流作用以及炉排生成气流的扰动，当二次风风速足够大时，可以在炉内区域形成旋流区域，有利于加强炉膛内气流混合及停留时间，提高燃烧率。

附图说明

图1为垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视图；图中：炉排1，前拱2，烟道3，二次风风管4、4-1，二次风风门5，后墙6，喷嘴调节装置7，第1排喷嘴8，第2排喷嘴9。

图3为工况3中间截面的速度矢量图。

具体实施方式

如图1、图2所示。本发明垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，在前拱(2)沿长度方向依次布置第1排喷嘴8、第2排喷嘴9，所述第1排喷嘴8共同与一个二次风风管4连通，所述第2排喷嘴9共同与一个二次风风管4-1连通；所述第1排喷嘴8、第2排喷嘴9分别布置于前拱2沿长度方向的58％，85％位置；第1排喷嘴8与前拱2通过喷嘴角度调节装置7连接。

在前拱2宽度方向上，对于每一排喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。

第1排喷嘴8与水平方向夹角α₁ 43°～49°，第2排喷嘴9与水平方向夹角α₂恒定为58°。

第1排喷嘴8的角度与第2排喷嘴9的角度恒定喷嘴风量比为：15～16∶1，第1排喷嘴8的二次风射流速率为50～90m/s，第2排喷嘴的二次风射流速度为3～15m/s。

为更好地理解本专利，下面结合图1图2对做详细说明。

二次风均为冷风。在前拱2沿长度方向的58％及85％处分别布置第1排喷嘴8和第2排喷嘴9喷嘴位置不宜太靠前，第一排喷嘴8的调节角度也不宜过大，以免高速的二次风直接吹送至垃圾干燥段上。在宽度方向上，每排喷嘴6个，喷嘴之间间距L₁为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离L₂为炉膛总宽度的15％。宽度方向上的等间距分布可以有效保证二次风喷入炉膛内沿宽度方向气流的均匀性，减少宽度方向的流场、温度场差异，有利于炉排处垃圾的干燥、燃烧。第1排喷嘴8的角度与水平方向夹角α₁为43～49°，第2排喷嘴9与水平方向夹角α₂恒定为58°。

第1排喷嘴8共用一个二次风风管，该排喷嘴角度通过喷嘴角度调节装置7实现可调功能，根据燃料特性及炉膛内的燃烧状况，通过喷嘴角度调节装置7的作用，调节第1排喷嘴8的角度，使得二次风喷入后能够较快达到燃烧区域，实现助燃。第2排喷嘴9共用一个二次风风管。每排二次风的风通过调节二次风风门5的开度来调节风量。第1排喷嘴8(为选择性开启喷嘴)与第2排常开的喷嘴9风量比为：15～16∶1，二次风主要通过第1组喷嘴送入炉内，以保证其具有较高的风速和刚度。第1组喷嘴8的二次风射流速率控制在50～80m/s范围内，第2组喷嘴9的二次风射流速度控制在3～10m/s范围内。第2组喷嘴的设置主要是为了防止第1组喷嘴8二次风风速过大，将主流烟气吹送至偏向烟道后部区域，导致烟道靠近前墙区域氧量不足，第2排喷嘴9的二次风的喷入可以有效提供烟道靠近前拱区域的燃烧需氧量。二次风喷嘴尺寸相同，其大小可以根据二次风量及所需风速范围来确定。

当燃料特性发生较大变化时，如：含水率、热值有较大差异时，通过调节第1排喷嘴8的角度，以实现二次风的及时喷入助燃，保证炉内的稳定燃烧，同时利用第1排喷嘴8的二次风高速喷入带来的扰动，增强炉内气流的混合，优化气流组织，同时延长烟气在炉内的停留时间，以保证可燃物的燃尽率及降低有害气体的浓度。

以一台处理量为750t/d带前拱的顺推往复阶梯炉排的炉型进行模拟计算，炉排长宽比约为1.16∶1的长方形，前拱2如图1、图2所示，布置2排喷嘴8、9，每排喷嘴6个。第1排喷嘴与水平方向夹角α₁为43～49°可调，第2排喷嘴9与水平方向夹角α₂恒定为58°。二次风风量为总风量的31.2％，第1排喷嘴的风量与第2排喷嘴的风量比为16∶1，二次风均为冷风。假设垃圾的干燥无灰基相同，分别选取含水率为40％、50％、60％入炉垃圾为燃料。水分含量为50％时第1排喷嘴喷嘴与水平方向夹角α₁为46°；水分含量为40％时，第1排喷嘴8与水平方向夹角α₁为49°；水分含量为60％时，第1排喷嘴与水平方向夹角α₁为43°。根据垃圾焚烧炉的设计尺寸，对以上5种工况分别进行模拟计算。算例结果如表1所示。图3为工况3中间截面的速度矢量图。结果表明，高速的二次风在炉膛内形成强劲的风帘，对炉排处上升气流产生压制作用，同时在炉膛与烟道结合区域产生了一个明显的烟气回旋区域，有效增大炉膛及烟道的湍流度，有利于烟气的混合及加大停留时间，提高可燃物的燃尽率。

表1

如上所述，便可较好地实现本发明。

上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，其特征在于，在前拱(2)沿长度方向依次布置第1排喷嘴(8)、第2排喷嘴(9)，所述第1排喷嘴(8)共同与一个二次风风管(4)连通，所述第2排喷嘴(9)共同与一个二次风风管(4-1)连通；所述第1排喷嘴(8)、第2排喷嘴(9)分别布置于前拱(2)沿长度方向的58％，85％位置；第1排喷嘴(8)与前拱(2)通过喷嘴角度调节装置(7)连接。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，其特征在于，在前拱(2)宽度方向上，对于每一排喷嘴之间距离为炉膛总宽度的14％，两端喷嘴与炉墙距离为炉膛总宽度的15％。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，其特征在于，第1排喷嘴(8)与水平方向夹角α₁ 43°～49°，第2排喷嘴(9)与水平方向夹角α₂恒定为58°。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉前拱二次风调节装置，其特征在于，第1排喷嘴(8)的角度与第2排喷嘴(9)的角度恒定喷嘴风量比为：15～16∶1，第1排喷嘴(8)的二次风射流速率为50～90m/s，第2排喷嘴的二次风射流速度为3～15m/s。