CN103104922B - 一种垃圾焚烧烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧烟气余热回收装置，包括陶瓷换热器和余热锅炉；陶瓷换热器设有进气口和出气口，进气口和出气口之间设有陶瓷换热管；进气口与垃圾焚烧炉出口烟道相连接，出气口排出降温后的垃圾焚烧炉烟气；管道连接陶瓷换热器、余热锅炉和空气循环风机，管道内填充有干净的空气，空气循环风机驱动空气在陶瓷换热器与余热锅炉之间循环流动。本发明耐HCl腐蚀，烟气中高腐蚀性的HCl基本对陶瓷换热器运行无任何影响，可长期稳定运行。而且余热锅炉体积小、维护工作量极小。控制***换热量方便。
Description
技术领域
本发明属于余热回收技术领域，涉及一种垃圾焚烧烟气余热回收装置。
背景技术
垃圾焚烧炉出来的烟气温度高达1000～1200℃，烟气净化***的急冷塔要求的入口温度大于500℃，因此从垃圾焚烧炉出来的高温烟气可回收利用的温降达到450～650℃，现在一般的余热回收***配置方法是：
1)直接在垃圾焚烧炉出口安装余热锅炉来回收余热；
2)部分垃圾焚烧炉在余热锅炉出口安装空气预热器，通过空气预热器加热垃圾焚烧炉助燃风。也有小型垃圾焚烧炉不安装余热锅炉，只安装空气预热器来加热助燃风，部分回收余热。
垃圾焚烧烟气中含有大量的HCl，HCl对金属具有强腐蚀性。在500～700℃下对金属产生高温腐蚀，在酸露点温度下，会对金属产生电化学腐蚀。直接回收烟气中余热的余热锅炉运行时，烟气会与余热锅炉的受热面接触，由于HCl具有高腐蚀性，锅炉的受热面很容易受HCl的腐蚀而损坏。***运转率低、维护工作量大，给垃圾焚烧炉烟气余热回收利用带来很大的困扰。因此为了避免余热锅炉和空气预热器腐蚀，换热面一般采用的以下设计：
1)采用耐腐蚀性能的合金材料；
2)在锅炉的受热面涂耐腐蚀材料；
3)采用耐火材料包裹在换热面的表面，避免腐蚀。
采用耐腐蚀的合金材料会大幅度增加锅炉建设成本，表面涂耐腐蚀材料可以适当降低锅炉建设成本，这两种技术均不能完全解决腐蚀问题，只能是延长锅炉换热部件的使用寿命，锅炉还是需要经常大修。采用耐火材料包裹在换热器的表面可以有效防止腐蚀，但是换热效率会大幅度下降。
李春迁等在申请号为201050778的中国专利中介绍了一种用于垃圾焚烧炉余热锅炉的防腐蚀过热装置，专利中介绍过热装置表面覆盖耐高温防腐涂料。虽然耐高温防腐涂料可以减缓过热器的腐蚀，但并不能完全解决过热器的腐蚀，锅炉的其他位置也同样在在腐蚀问题。
龚菲在申请号为102313293的中国专利中介绍了一种垃圾焚烧锅炉的烟气空气预热器，专利中介绍在金属材质的空气预热器的换热管外面焊接外凸销钉，耐火材料覆盖换热管的外壁，以达到防腐作用。耐火材料可以有效地将烟气与换热管隔离，但是耐火材料会大幅度增加换热阻力。需要大幅度增加空预热器的换热面积，该专利只涉及到空气预热器，未考虑余热锅炉防腐问题。
项光明在申请号为201010210189.9的专利中介绍了一种垃圾焚烧锅炉，专利中介绍了锅炉的各部分组成及结构，里面介绍的锅炉可以延缓结焦、腐蚀、积灰问题，但是还是不能完全解决锅炉的腐蚀问题。
由于垃圾焚烧炉烟气在200～500℃下容易生产二噁英，所以要求余热锅炉出来的烟气温度不得低于500℃。受垃圾焚烧量、垃圾热值、垃圾含水量的影响，垃圾焚烧炉出口的烟气温度也是波动的，安装在垃圾焚烧炉出口的余热锅炉无法调节换热量，所以为了抑制二噁英的产生，考虑到烟气温度的波动，余热锅炉出口烟气温度一般不会小于650℃。因此有150℃的余热无法得到有效利用。
由于余热锅炉直接安装在垃圾焚烧炉出口，整体换热量可调节能力十分有限，当实际需要的蒸汽量小，锅炉产生的多余蒸汽只有放空，造成极大的浪费。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种垃圾焚烧烟气余热回收装置，以解决垃圾焚烧烟气的腐蚀问题，并进一步考虑垃圾焚烧炉的生产负荷和实际需要的蒸汽负荷灵活调节换热量，使整个装置工作在最佳状态。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种垃圾焚烧烟气余热回收装置，包括陶瓷换热器和余热锅炉；陶瓷换热器设有进气口和出气口，进气口和出气口之间设有陶瓷换热管；进气口与垃圾焚烧炉出口烟道相连接，出气口排出降温后的垃圾焚烧炉烟气；
管道连接陶瓷换热器、余热锅炉和空气循环风机，管道内填充有干净的空气，空气循环风机驱动空气在陶瓷换热器与余热锅炉之间循环流动；
陶瓷换热管先与垃圾焚烧炉烟气进行热交换，陶瓷换热管内的空气被加热后，流动至余热锅炉，与余热锅炉进行热交换。
所述的换热器进气口与垃圾焚烧炉出口烟道之间设有第一温度传感器，出气口设置有第二温度传感器。
所述的陶瓷换热器为空空换热器，与垃圾焚烧烟气接触部位均为耐腐蚀的非金属材料，换热器的换热管为碳化硅换热管，垃圾焚烧烟气从碳化硅换热管外壁通过，碳化硅管内通过干净的空气。
所述的换热器除碳化硅换热管外，陶瓷换热器与烟气接触的其他部位均为耐火材料。
所述的陶瓷换热器热风进口管道上安装有空气入口阀，陶瓷换热器热风出口管道上安装有空气出口阀，空气出口阀与余热锅炉的进风口通过管道相连接，余热锅炉的出风口与空气入口阀通过管道相连接，空气循环风机设置在空气入口阀前的管道上。
所述的与空气入口阀、空气出口阀之间设置热风旁通管道，旁通管道上设有旁通阀，旁通阀为调节型阀门，空气循环风机由可变转速的电机驱动。
所述通过调节旁通阀的开度和空气循环风机的转速来调节换热量：
增大旁通阀的开度或减少空气循环风机的转速则减少***换热量，
减少旁通阀的开度或增加空气循环风机的转速则增加***的换热量。
所述的余热锅炉的出气阀前设有第三温度传感器，余热锅炉出气阀后设有第四温度传感器。
通过调节管道内的总空气流量和通过陶瓷换热器的空气流量，达到调节***换热量的目的，调节***的换热量的目的是调节陶瓷换热器出气口排出的垃圾焚烧炉烟气温度、或调节余热锅炉的蒸汽产生量。
所述的余热锅炉为热管式或水管式锅炉，其受热面为带翅片的管。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的垃圾焚烧烟气余热回收装置，主要由陶瓷换热器、余热锅炉、空气循环风机和管道组成。陶瓷换热器安装在垃圾焚烧炉出口烟道上，陶瓷换热器先将垃圾焚烧烟气中的热量交换给干净的空气，空气再热量交换给余热锅炉，让余热锅炉产生蒸汽。
进一步，由于陶瓷换热器先将烟气中热量交换给空气，陶瓷换热器内安装的换热管为碳化硅材质，不仅换热效率高、硬度高、耐温性能好，而且不会受烟气中HCl的腐蚀，烟气中高腐蚀性的HCl基本对陶瓷换热器运行无任何影响，可长期稳定运行；而且还能够抗烟气中粉尘磨损，工作寿命极长，完全避免了常见的垃圾焚烧余热锅炉问题。
由于余热锅炉通过的介质为干净热空气，受热面可以采用带翅片的管，大幅度缩小了余热锅炉的体积，节省余热锅炉的投资，余热锅炉不存在任何腐蚀、粘结、磨损，检修维护工作量极小，寿命长。
而且，还通过调节总空气流量来调节***的换热量，当垃圾焚烧炉负荷小时，为了避免陶瓷换热器出口温度过低、防止二噁英产生，可以通过增加旁通阀的开度或降低风机的转速来减少换热器的换热量，同时余热锅炉蒸汽产生量降低；当需要调节余热锅炉蒸汽产生量时，也可通过调节旁通阀的开度和风机的转速可调节余热锅炉的蒸汽产生量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1为陶瓷换热器，2为余热锅炉，3为空气循环风机，4为空气入口阀，5为空气出口阀，6为旁通阀，7为管道，8为第一温度传感器，9为第二温度传感器，10为第三温度传感器，11为第四温度传感器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的余热回收***由陶瓷换热器1、余热锅炉2、空气循环风机3、热风管道7、换热器热风入口阀4、出口阀5、旁通阀6、仪表、控制***等组成。其中安装在垃圾焚烧烟道及热风管道上的仪表主要有测量垃圾焚烧入口烟气温度的第一温度传感器8、测量垃圾焚烧出口烟气温度的第二温度传感器9、测量余热锅炉热风入口温度的第三温度传感器10、测量余热锅炉热风出口温度的第四温度传感器11等。陶瓷换热器1安装在垃圾焚烧炉出口烟道上，热风管道7连接陶瓷换热器1、余热锅炉2、空气循环风机3，在陶瓷换热器1热空气进口、出口上安装有空气入口阀4、空气出口阀5、旁通阀6。旁通阀6采用调节型阀门，空气循环风机3由可变转速的电机驱动。
本发明采用干净的空气作为热交换中间介质，陶瓷换热器1先将垃圾焚烧烟气中的热量交换给空气，空气再热量交换给余热锅炉2。避免余热锅炉2直接接触烟气，避免烟气腐蚀余热锅炉2。通过调节通过陶瓷换热器1的空气流量和热风管道7内的总空气流量，可很灵活、精确地调节***的换热量，从而可很方便地调节陶瓷换热器1出口垃圾焚烧烟气温度，也可很方便地调节余热锅炉2的蒸汽产生量。
下面对各个主要部件进行详细的说明。
1、陶瓷换热器
陶瓷换热器1为空空换热器，与烟气接触部位均为耐腐蚀的非金属材料，核心的换热管材质为碳化硅，烟气从碳化硅管外壁通过，碳化硅管内通过空气，垃圾焚烧烟气中的热量通过碳化硅管壁交换给空气，将空气加热。除碳化硅外，陶瓷换热器1与烟气接触的其他部位均为耐火材料。
由于碳化硅具有硬度高、热导率高、热稳定性好、耐腐蚀等优点，所以陶瓷换热器1不仅耐垃圾焚烧炉烟气腐蚀，而且也耐烟尘的磨损，寿命极长。陶瓷换热器1的其他与烟气接触部位均为耐火材料，因此陶瓷换热器1完全不会受垃圾焚烧烟气的腐蚀。
2、余热锅炉
余热锅炉2内通过从陶瓷换热器交换过来的高温热风，由于高温热风内不包含腐蚀性、粘结性、磨损性物质，所以余热锅炉2可采用普通锅炉钢制造，受热面可采用带翅片的管，这样大幅度增加换热面积，缩小余热锅炉2的体积。余热锅炉2可采用热管式或水管式锅炉。由于余热锅炉不会受到腐蚀、粘结、磨损，所以检修维护工作量极小，寿命长。
3、空气循环风机
本发明中采用的空气循环风机3采用可调节转速的电机驱动，通过调节电机的转速，则可调节管道7内流动的空气总流量，与陶瓷换热器1热风旁通5配合，就可以调节陶瓷换热器1的换热量。
4、阀门
陶瓷换热器1的热风进口安装有进口阀4，热风出口安装有出口阀5，热风进口与出口之间安装有旁通阀6，旁通阀6采用调节型阀门。关闭进口阀4、出口阀5就方便在线检修整个余热回收***，避免高温伤害。调节旁通阀6的开度就可控制进入陶瓷换热器1内的空气量，与调节空气循环风机3转速配合，通过调节总循环风量和进入陶瓷换热器1换热管的风量来调节整个***的换热量。
5、仪表及控制
安装在垃圾焚烧烟道及热风管道上的仪表主要有测量垃圾焚烧入口烟气温度的第一温度传感器8、测量垃圾焚烧出口烟气温度的第二温度传感器9、测量余热锅炉热风入口温度的第三温度传感器10、测量余热锅炉热风出口温度的第四温度传感器11。
控制***根据传感器或仪表的检测来控制整个***的运行：
1)为尽量提高烟气热量回收效率、抑制二噁英的产生，需要准确控制陶瓷换热器1出口温度，可通过调节旁通阀5的开度或调节空气循环风机3的转速，准确、快速地调节***换热量，很稳定、快速的控制陶瓷换热器1出口温度。
2)当需要调节锅炉产生的蒸汽量时，可通过调节旁通阀5的开度或调节空气循环风机3的转速，来调节***换热量，达到调节余热锅炉2蒸汽产生量的目的。
Claims (6)
1.一种垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，包括陶瓷换热器(1)和余热锅炉(2)；陶瓷换热器(1)设有进气口和出气口，进气口和出气口之间设有陶瓷换热管；进气口与垃圾焚烧炉出口烟道相连接，出气口排出降温后的垃圾焚烧炉烟气；
管道(7)连接陶瓷换热器(1)、余热锅炉(2)和空气循环风机(3)，管道(7)内填充有干净的空气，空气循环风机(3)驱动空气在陶瓷换热器(1)与余热锅炉(2)之间循环流动；
陶瓷换热管先与垃圾焚烧炉烟气进行热交换，陶瓷换热管内的空气被加热后，流动至余热锅炉(2)，与余热锅炉(2)进行热交换；
所述的陶瓷换热器(1)热风进口管道上安装有空气入口阀(4)，陶瓷换热器(1)热风出口管道上安装有空气出口阀(5)，空气出口阀(5)与余热锅炉(2)的进风口通过管道(7)相连接，余热锅炉(2)的出风口与空气入口阀(4)通过管道(7)相连接，空气循环风机(3)设置在空气入口阀(4)前的管道上；
所述的空气入口阀(4)与空气出口阀(5)之间设热风旁通管道，旁通管道上还设有旁通阀(6)，旁通阀(6)为调节型阀门，空气循环风机(3)由可变转速的电机驱动；
通过调节旁通阀(6)的开度和空气循环风机(3)的转速来调节换热量：
增大旁通阀(6)的开度或减少空气循环风机(3)的转速则减少***换热量，
减少旁通阀(6)的开度或增加空气循环风机(3)的转速则增加***的换热量；
所述的余热锅炉(2)的出气阀前设有第三温度传感器(10)，余热锅炉(2)出气阀后设有第四温度传感器(11)。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，所述的进气口与垃圾焚烧炉出口烟道之间设有第一温度传感器(8)，出气口设置有第二温度传感器(9)。
3.如权利要求1所述的垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，所述的陶瓷换热器(1)为空空换热器，与垃圾焚烧烟气接触部位均为耐腐蚀的非金属材料，陶瓷换热器(1)内换热管为碳化硅换热管，垃圾焚烧烟气从碳化硅换热管外壁通过，碳化硅管内通过干净的空气。
4.如权利要求3所述的垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，除碳化硅换热管外，陶瓷换热器(1)与烟气接触的其他部位均为耐火材料。
5.如权利要求1所述的垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，通过调节管道(7)内的总空气流量和通过陶瓷换热器(1)的空气流量，调节***的换热量、调节陶瓷换热器(1)出气口排出的垃圾焚烧炉烟气温度、或调节余热锅炉(2)的蒸汽产生量。
6.如权利要求1所述的垃圾焚烧烟气余热回收装置，其特征在于，所述的余热锅炉(2)为热管式或水管式锅炉，其受热面为带翅片的管。
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