CN112503535A - 一种低nox污染物的垃圾焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低NOx污染物的垃圾焚烧炉，包括：焚烧炉排,用于将位于焚烧炉排上的垃圾进行焚烧，焚烧产生的燃烧烟气经过焚烧炉喉口区从焚烧炉口排出；一次风装置,用于在焚烧炉排下方送入一次风为焚烧提供氧气；二次风装置，用于通过位于焚烧炉喉口区的二次风喷嘴向炉内提供二次风以调节垃圾焚烧炉内的氧气量；第一再循环烟气喷嘴，与二次风喷嘴交错设置，用于将再循环烟气送入炉内与炉内的燃烧烟气混合；第二再循环烟气喷嘴，位于焚烧炉排上方的后拱上，用于将再循环烟气送入燃烧区与燃烧烟气混合，以降低炉内氧含量。根据本申请的垃圾焚烧炉，NOx污染物生成量低、稳定可靠运行，从根本上提高焚烧炉性能，减少炉后脱硝压力。

Description

一种低NOX污染物的垃圾焚烧炉

技术领域

本申请涉及环保技术领域，更具体地涉及垃圾焚烧。

背景技术

目前基于垃圾焚烧炉的低NOx污染物研究及应用较少，尤其是烟气再循环技术研究不够深入，比如，仅取代常规二次风空气难以满足氧量调控要求；再循环掺混二次风容易造成结露腐蚀；或者仅选取某一位置设置再循环喷嘴，并没有充分的发挥烟气再循环技术效果。垃圾焚烧大多依赖于炉后脱硝技术如SNCR、SCR等，SNCR脱硝工艺效率有限，SCR脱硝工艺投资成本和运行成本高，尤其是催化剂再生方面。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本申请。本申请提供了一种低NOx污染物的垃圾焚烧炉以至少解决上述问题之一。

根据本申请的第一方面，提供了一种低NOx污染物的垃圾焚烧炉，包括：

焚烧炉排,用于将位于所述焚烧炉排上的垃圾进行焚烧，所述焚烧产生的燃烧烟气经过焚烧炉喉口区从焚烧炉口排出；

一次风装置,用于在所述焚烧炉排下方送入一次风为所述焚烧提供氧气；

二次风装置，用于通过位于焚烧炉喉口区的二次风喷嘴向炉内提供二次风以调节所述垃圾焚烧炉内的氧气量；

第一再循环烟气喷嘴，与所述二次风喷嘴交错设置，用于将再循环烟气送入炉内与炉内的所述燃烧烟气混合；

第二再循环烟气喷嘴，位于所述焚烧炉排上方的后拱上，用于将再循环烟气送入燃烧区与燃烧烟气混合，以降低炉内氧含量。

可选地，所述第一再循环烟气喷嘴与所述二次风喷嘴交错设置于所述焚烧炉喉口区的前墙和/或后墙上。

可选地，设置于前墙和/或后墙的所述第一再循环烟气喷嘴与所述二次风喷嘴的高度一致或上下错开。

可选地，所述第二再循环烟气喷嘴竖直向下或向所述焚烧炉喉口区倾斜。

可选地，所述第一再循环烟气喷嘴、所述第二再循环烟气喷嘴或所述二次风喷嘴中的至少一种包括直管段和渐扩管，所述渐扩管的扩张角的角度包括10°-20°。

可选地，所述垃圾焚烧炉还包括：

再循环烟气装置，与所述第一再循环烟气喷嘴和所述第二再循环烟气喷嘴连接，用于将所述再循环烟气送入所述第一再循环烟气喷嘴和所述第二再循环烟气喷嘴。

可选地，所述垃圾焚烧炉还包括：

第一阀门，位于所述第一再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第一再循环烟气喷嘴的烟气量；

第二阀门,位于所述第二再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第二再循环烟气喷嘴的烟气量。

可选地，经过焚烧炉喉口区从焚烧炉口排出的燃烧烟气，送入烟气净化装置后得到所述再循环烟气。

可选地，所述垃圾焚烧炉还包括：

进料口，位于所述焚烧炉排的入口，用于将垃圾送到所述燃烧炉排上。

可选地，所述垃圾焚烧炉还包括：

出渣口，位于所述焚烧炉排的末端，用于将所述焚烧产生的料渣排出。

根据本申请实施例的垃圾焚烧炉，通过将再循环烟气和二次风的喷嘴交错设置，节约空间和成本，达到气流充分混合，实现降低NOx 污染物的同时可以及时补氧，且NOx污染物生成量低、稳定可靠运行、便捷有效调控，从根本上提高焚烧炉性能，减少炉后脱硝压力。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本申请实施例的低NOx污染物的垃圾焚烧炉的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的再循环烟气喷嘴与二次风喷嘴的分布示例。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

焚烧炉焚烧处理是目前广泛使用的垃圾处理技术，可以实现资源化、减量化，但运行过程中存在污染物排放控制难题。NOx对环境有恶劣的影响，焚烧炉内NOx生成量大，脱硝成本高，NOx污染物控制尤为重要。烟气再循环是指将燃烧后的低温低氧烟气返回炉内主燃区，重新参与燃烧过程以降低NOx生成量的一种低氮燃烧技术，通过改变环境氛围(氧量和温度)，抑制NOx中间产物向NO的转化率，在燃煤、燃气锅炉中应用较为广泛。

目前基于垃圾焚烧炉的低NOx污染物研究及应用较少，尤其是烟气再循环技术研究不够深入，比如，仅取代常规二次风空气难以满足氧量调控要求；再循环掺混二次风容易造成结露腐蚀；或者仅选取某一位置设置再循环喷嘴，并没有充分的发挥烟气再循环技术效果。垃圾焚烧大多依赖于炉后脱硝技术如SNCR、SCR等，SNCR脱硝工艺效率有限，SCR脱硝工艺投资成本和运行成本高，尤其是催化剂再生方面。

基于上述考虑，根据本申请实施例提供了一种低NOx污染物的垃圾焚烧炉。参见图1，图1示出了根据本申请实施例的低NOx污染物的垃圾焚烧炉的结构示意图。如图1所示，所述低NOx污染物的垃圾焚烧炉100，包括：

焚烧炉排110,用于将位于所述焚烧炉排110上的垃圾进行焚烧，所述焚烧产生的燃烧烟气经过焚烧炉喉口区150从焚烧炉口160排出；

一次风装置120,用于在所述焚烧炉排110下方送入一次风为所述焚烧提供氧气；

二次风装置130，用于通过位于焚烧炉喉口区150的二次风喷嘴 131向炉内提供二次风以调节所述垃圾焚烧炉内的氧气量；

第一再循环烟气喷嘴140，与所述二次风喷嘴131交错设置，用于将再循环烟气送入炉内与炉内的所述燃烧烟气混合；

第二再循环烟气喷嘴170，位于所述焚烧炉排110上方的后拱上，用于将再循环烟气送入燃烧区与燃烧烟气混合，以降低炉内氧含量。

其中，垃圾被推入到焚烧炉排上，吸收炉内高温烟气辐射，并在焚烧炉排下方送入的一次风作用下依次干燥、燃烧、燃尽，料渣从炉排末端排出，二次风喷嘴位于焚烧炉喉口区，进行辅助燃烧并促进气流混合；再循环烟气从焚烧炉喉口区和后拱区入炉，再循环烟气与燃烧烟气混合。其中，焚烧炉一次风提供主要的氧量；二次风可以调节炉内氧量，保证完全燃烧；再循环烟气发挥低氮燃烧作用，各级配风独立控制、互相配合，便于运行调控，从而降低焚烧炉内氧量实现低氮燃烧，实现深度的炉内NOx脱除。适合广泛应用于垃圾焚烧炉的场合。

在一些实施例中，如图1所示，第二再循环烟气喷嘴170可以设置于燃烧炉排110上方后拱处。在一些实施例中，第二再循环烟气喷嘴170可以具体设置于与燃烧炉排110的第三段炉排或第四段炉排对应的后拱处。进一步地，第二再循环烟气喷嘴可以竖直向下，也可以略微向喉口区倾斜小角度。由于第三四段炉排通常处于焚烧炉的燃烧段，再循环烟气可以与燃烧烟气充分混合，使得该主燃烧区的氧量降低，占主体的燃料型NOx生成量减小；烟气掺混制造出足够的扰动，促进充分燃烧；主燃烧区包括喉口区的高温区被打散，温度分布较为均匀，可能缓解炉膛结焦。其中，第二再循环喷嘴的流速可以控制在 20～60m/s范围内，速度过小时烟气掺混度不够，流速过大时会冲击料层表面，可能对火线控制有影响，必要时可以适当提高一次风温，进一步保证料层稳定燃烧。即焚烧炉排上方的第二再循环烟气喷嘴，可以通过设置喷嘴角度和流速等，保证料层稳定燃烧。

在一些实施例中，第二再循环烟气喷嘴170可以具体设置于与燃烧炉排110的第五段炉排对应的后拱处。进一步地，第二再循环烟气喷嘴可以较大幅度向喉口区倾斜，使得射流与料层***行流向，这样有助于和主燃烧区的烟气充分混合，使得主燃烧区的氧量降低，占主体的燃料型NOx生成量减小。

在一些实施例中，所述第二再循环烟气喷嘴170竖直向下或向所述焚烧炉喉口区150倾斜。

需要说明的是，第一再循环烟气喷嘴、第二再循环烟气喷嘴或二次风喷嘴的数量均可以根据需要进行设置，在此不做限制。

可选地，一次风装置120可以包括一次风机。

可选地，二次风装置130可以包括二次风机。

可选地，所述第一再循环烟气喷嘴140与所述二次风喷嘴131交错设置于所述焚烧炉喉口区150的前墙和/或后墙上。

其中，二次风喷嘴位于焚烧炉喉口区的前后墙上，进行辅助燃烧并促进气流混合；第一再循环烟气喷嘴设置于前后墙的二次风喷嘴131的附近，靠近焚烧炉出口，即净化后的再循环烟气从焚烧炉喉口区二次风喷嘴附近处入炉，再循环烟气与喉口区的燃烧烟气混合，以提高分级燃烧效果。由于二次风主要用于补充氧气，其流量不大，因此可以将二次风穿插在再循环烟气附近，沿着炉膛宽度方向交替布置，以达到更好的气体混合效果。

在一些实施例中，设置于前墙或后墙的第一再循环烟气喷嘴可以包括一排或多排。

在一些实施例中，设置于前墙或后墙的二次风喷嘴可以包括一排或多排。

在一些实施例中，设置于前墙或后墙的多排第一再循环烟气喷嘴和多排二次风喷嘴之间也可以交替设置。例如，可以是每排第一再循环烟气喷嘴之间设置预设排数或任意排数的二次风喷嘴，也可以是每排二次风喷嘴之间设置预设排数或任意排数的第一再循环烟气喷嘴，在此不做限制。

可选地，设置于前墙和/或后墙的所述第一再循环烟气喷嘴与所述二次风喷嘴的高度一致或上下错开。

在一些实施例中，设置于前墙或后墙的每排第一再循环烟气喷嘴与每排二次风喷嘴可以高度一致或上下错开。

在一些实施例中，设置于前墙的每排第一再循环烟气喷嘴与二次风喷嘴的第一分布顺序可以与设置于后墙的每排第一再循环烟气喷嘴与二次风喷嘴的第二分布顺序相同，也可以不相同。例如，如果前墙上的布置依次是二次风、再循环烟气、二次风、再循环烟气等，那么后墙上的布置依次是再循环烟气、二次风、再循环烟气、二次风等。

在一些实施例中，第一分布顺序或第二分布顺序可以包括：

第一再循环烟气喷嘴之间设置预设数量的二次风喷嘴；

和/或，

二次风喷嘴之间设置预设数量的第一再循环烟气喷嘴。

在一些实施例中，第一分布顺序或第二分布顺序还可以包括：

第一再循环烟气喷嘴之间设置任意数量的二次风喷嘴；

和/或，

二次风喷嘴之间设置任意数量的第一再循环烟气喷嘴。

在一些实施例中，参见图2，图2示出了根据本申请实施例的再循环烟气喷嘴与二次风喷嘴的分布示例。其中，再循环喷嘴与二次风喷嘴可以高度一致，沿着炉膛宽度方向交替布置，依次是二次风、再循环烟气、二次风、再循环烟气，或依次是再循环烟气、二次风、再循环烟气、二次风。

也就是说，第一再循环烟气喷嘴和二次风喷嘴的分布设置只需要满足二者至少部分交错设置即可，具体分布可以根据需要进行设置，以达到更好的气体混合效果。从焚烧炉喉口区入炉的再循环烟气，与燃烧烟气充分掺混，使得该主燃烧区的氧量降低，占主体的燃料型 NOx生成量小；烟气掺混增强气流扰动，促进充分燃烧；喉口区的高温区被打散，温度分布较为均匀，可能缓解炉膛结焦。这样，在满足运行需求的同时有效控制炉墙开孔数量，节约现场空间，减少工程量及成本。

可选地，所述第一再循环烟气喷嘴140、所述第二再循环烟气喷嘴170或所述二次风喷嘴131中的至少一种包括直管段和渐扩管，所述渐扩管的扩张角的角度包括10°-20°。

其中，渐扩管射流引起的回流区与直管相比大幅度减小，卷吸到射流根部的烟气减少，焚烧产生飞灰颗粒随气流运动至射流根部的概率降低，可减缓炉膛结焦。

可选地，所述垃圾焚烧炉100还包括：

再循环烟气装置180，与所述第一再循环烟气喷嘴140和所述第二再循环烟气喷嘴170连接，用于将所述再循环烟气送入所述第一再循环烟气喷嘴140和所述第二再循环烟气喷嘴170。

其中，第一再循环烟气喷嘴和第二再循环烟气喷嘴可以共用一个再循环烟气装置，以进一步降低成本，减小体积。在一些实施例中，再循环烟气装置180可以包括循环风机。

可选地，所述垃圾焚烧炉100还包括：

第一阀门(未示出)，位于所述第一再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第一再循环烟气喷嘴的烟气量；

第二阀门(未示出),位于所述第二再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第二再循环烟气喷嘴的烟气量。

其中，第一再循环烟气喷嘴和第二再循环烟气喷嘴的再循环烟气量可以分别通过第一阀门和第二阀门进行调节，以适应不同的工况，保证整个焚烧炉的稳定可靠运行。

可选地，经过焚烧炉喉口区150从焚烧炉口160排出的燃烧烟气，送入烟气净化装置(未示出)后得到所述再循环烟气。

可选地，所述垃圾焚烧炉100还包括：

进料口191，位于所述焚烧炉排110的入口，用于将垃圾送到所述燃烧炉排上。

可选地，所述垃圾焚烧炉100还包括：

出渣口192，位于所述焚烧炉排110的末端，用于将所述焚烧产生的料渣排出。

根据本申请实施例的垃圾焚烧炉，焚烧炉排上的垃圾吸收炉内高温烟气辐射，并在焚烧炉排下方送入的一次风作用下依次干燥、燃烧、燃尽，料渣从炉排末端的出渣口排出；焚烧所产生的高温燃烧烟气经过焚烧炉喉口区从焚烧炉出口排出，通往余热锅炉及烟气净化装置等进行净化，得到净化后烟气。将合适比例的净化后烟气作为再循环烟气送入焚烧炉中进行再循环，再循环烟气的一部分可以从焚烧炉排上方的后拱处的第二再循环烟气喷嘴送入炉内，这部分再循环烟气与料层上方的燃烧烟气混合；另一部分从焚烧炉喉口区二次风喷嘴附近处送入焚烧炉内，这部分再循环烟气与焚烧炉喉口区的燃烧烟气混合。再循环烟气从两个位置形成两路再循环烟气进入焚烧炉，以更好的实现主燃烧区低氮燃烧。

上述两路再循环烟气可以共用一台再循环装置，每路再循环烟气量通过各自的阀门进行调节。通常情况下，二次风为小流量或者停止运行，降低焚烧炉内氧量实现低氮燃烧，当焚烧炉内燃烧状态变得不稳定、CO出现快速增加时，开启二次风，及时补充炉内空气，调节氧量，待稳定后再退出。由于从焚烧炉排上方和喉口区前后墙引入低温低氧的再循环烟气，与主燃烧区的烟气充分混合，在炉膛下部和上部都创造出低氧的环境气氛，占主体的燃料型NOx生成量大幅度减小，实现深度的炉内NOx脱除。焚烧炉喉口区再循环烟气和二次风的配合设置，可以有效控制炉墙开孔数量，节约空间和成本，达到气流充分混合，实现降低NOx污染物的同时可以及时补氧，确保CO 值。各级配风独立控制、互相配合。焚烧炉内各级配风制造出足够的扰动，可以促进充分燃烧，燃烧区的高温区被打散，温度分布较为均匀，可能缓解炉膛结焦。

根据本申请实施例的垃圾焚烧炉，通过将再循环烟气和二次风的喷嘴交错设置，节约空间和成本，达到气流充分混合，实现降低NOx 污染物的同时可以及时补氧，且NOx污染物生成量低、稳定可靠运行、便捷有效调控，从根本上提高焚烧炉性能，减少炉后脱硝压力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低NOx污染物的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述垃圾焚烧炉包括：

焚烧炉排,用于将位于所述焚烧炉排上的垃圾进行焚烧，所述焚烧产生的燃烧烟气经过焚烧炉喉口区从焚烧炉口排出；

一次风装置,用于在所述焚烧炉排下方送入一次风为所述焚烧提供氧气；

二次风装置，用于通过位于焚烧炉喉口区的二次风喷嘴向炉内提供二次风以调节所述垃圾焚烧炉内的氧气量；

第一再循环烟气喷嘴，与所述二次风喷嘴交错设置，用于将再循环烟气送入炉内与炉内的所述燃烧烟气混合；

第二再循环烟气喷嘴，位于所述焚烧炉排上方的后拱上，用于将再循环烟气送入燃烧区与燃烧烟气混合，以降低炉内氧含量。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第一再循环烟气喷嘴与所述二次风喷嘴交错设置于所述焚烧炉喉口区的前墙和/或后墙上。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，设置于前墙和/或后墙的所述第一再循环烟气喷嘴与所述二次风喷嘴的高度一致或上下错开。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第二再循环烟气喷嘴竖直向下或向所述焚烧炉喉口区倾斜。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第一再循环烟气喷嘴、所述第二再循环烟气喷嘴或所述二次风喷嘴中的至少一种包括直管段和渐扩管，所述渐扩管的扩张角的角度包括10°-20°。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述垃圾焚烧炉还包括：

再循环烟气装置，与所述第一再循环烟气喷嘴和所述第二再循环烟气喷嘴连接，用于将所述再循环烟气送入所述第一再循环烟气喷嘴和所述第二再循环烟气喷嘴。

7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述垃圾焚烧炉还包括：

第一阀门，位于所述第一再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第一再循环烟气喷嘴的烟气量；

第二阀门,位于所述第二再循环烟气喷嘴与所述再循环烟气装置之间，用于调节所述第二再循环烟气喷嘴的烟气量。

8.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，经过焚烧炉喉口区从焚烧炉口排出的燃烧烟气，送入烟气净化装置后得到所述再循环烟气。

9.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述垃圾焚烧炉还包括：

进料口，位于所述焚烧炉排的入口，用于将垃圾送到所述焚烧炉排上。

10.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉，其特征在于，所述垃圾焚烧炉还包括：

出渣口，位于所述焚烧炉排的末端，用于将所述焚烧产生的料渣排出。

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