CN113464950A - 一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧*** - Google Patents

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Abstract

一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，包括焚烧炉、一次风空预器、余热锅炉，焚烧炉内设有三段炉排，焚烧炉与余热锅炉连接，一次风空预器通过管道分别与三段炉排的风室连接，且管道上分别设有一次风机，焚烧炉的喉口处侧壁上设有再循环烟气上部喷口和燃尽风喷口，余热锅炉第二烟道内设有氧气测点，余热锅炉灰斗与疏灰槽连接，取风口设于余热锅炉内，并与旋风分离器连接，旋风分离器出气口与烟气再循环风机连接、排灰口与疏灰槽连接；烟气再循环风机通过管道与再循环烟气上部喷口连接，该管道通过支管与一次风机和风室之间的管道连通。本***锅炉热效率高、NOx生成量低、燃烧过程稳定，具有技术可靠、经济性好的优点。

Description

一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***
技术领域
本发明属于垃圾焚烧设备领域，涉及一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***。
背景技术
生活垃圾具有含水率高、会分高、热值低等特点，一般使用燃料适应性广、可靠性高的机械炉排炉进行无害化热处理。为了使焚烧炉内垃圾焚烧彻底，垃圾焚烧炉一次风都需要进行加热后送入，垃圾热值越低，一次风温度越高，行业内一般采用汽包抽气和汽机一抽、二抽蒸汽对一次风进行加热，根据设计垃圾热值，一次风温度一般在150℃~220℃范围，该方法一直存在经济性差的缺点；为了降低燃烧过程中原始氮氧化物（NOx）生成量，焚烧炉一般采用分级配风和烟气再循环等低氮燃烧措施，将所有配风分为一次风、二次风或者三次风从炉内不同位置送入，另外从布袋后抽取燃烧后烟气重新送入炉膛，一般用于部分替代二次风，也有部分方案用于替代部分一次风，但是目前烟气再循环的设计方法均存在功能单一，安全风险较大且存在CO控制难等缺陷；为了减少燃烧过程中的气相可燃物CO、CH4等，一般为炉内送入过量的二次风、燃尽风，使得炉内过量空气系数一般维持在1.6~1.8之间，过大的过量空气系数会增加锅炉的排烟热损失，导致机组经济性下降。
中国专利CN211084077U提供一种高温烟气循环***方案，从余热锅炉抽取高温循环烟气，分成两路进入焚烧炉，一路从焚烧炉上部进入，取代二次风，一路从焚烧炉进料口下方进入，与从进料口投进的垃圾混合，使垃圾预热干燥，一起进入焚烧炉。该方案最大问题在于没有明确从进料口下方通入再循环烟气的方法，技术可靠性低，由于进料口设置有活动部件，即推料器，且推料器前端堆满垃圾，从推料器附近通入高温烟气可能会促使烟气从给料口泄漏到外侧，或从料斗溜槽的缝隙泄漏到垃圾仓，有安全风险隐患；CN112032730A提供一种利用高温烟气再循环处理高含水率生活垃圾的***和方法，将两级省煤器间的高温烟气抽取除尘后送至垃圾给料口底部水平烟气风室及炉排干燥段下部的垂直干燥风室，与焚烧炉原热空气干燥风联用，干燥高含水率入炉垃圾，循环风机采用变频调节，可根据垃圾含水率调节抽取的烟气量。该方案将循环烟气从进料口底部水平烟气风室和干燥段风室进入，改进了进烟气的方式，相当于加强了一次风的干燥功能，起到了提高余热利用程度的作用，但是没有从炉排上部进入，低氮燃烧功能不强且缺乏调节的灵活性；CN206918999U提出一种基于烟气再循环的二次风***，从引风机后抽取烟气，经过再循环管道与一次风、二次风管相连，再循环烟气与一次风、二次风掺混后进入焚烧炉，循环烟气量和分配量通过阀门调节，根据布袋后氧气测点动态调节进入炉内的氧气。该方法将再循环烟气与一次风、二次风掺混，且二次风要经过空预器加热，否则掺混后的烟气温度低于露点会导致设备腐蚀，但是现实中二次风一般不需要进行加热；另外，该方法将再循环烟气与一次风掺混，会导致燃烧段、燃尽段一次风含氧量和温度均降低，影响料层燃烧，具有焚烧不彻底的风险；该方案的取烟气口位于引风机后，烟温低且***阻力大，经济性较差；CN202993220U提出一种高温烟气循环***，从余热锅炉出口将大于550℃的高温烟气送至焚烧炉干燥段炉排下方，加速垃圾烘干，循环风机和管道均采用不锈钢材质，可以减少15%~20%的高温空气量，也可以减少炉内NOx的生成量。该方法循环利用的烟气温度太高，设备材质价格昂贵，经济性较差，且减少NOx的程度有限；CN 212005697 U提出一种烟气再循环方案，将锅炉尾部烟气用作一次干燥风，提高余热利用程度并减少NOx，根据进料口设置的水分测量仪表控制循环烟气的量，使干燥出力控制稳定。该方案的特色在于设置进料口的含水率测量仪表，然后用于燃烧控制，该方案的缺点是不具备深度脱除NOx的作用和配风控制方法；CN106678776A提出易总烟气再循环多层布风控制法，烟气再循环总进风管分成两路，分别从位于左右侧墙的上中下三层支路管道进入炉膛。该方法将再循环烟气替代二次风，可以起到低氮燃烧的作用，功能单一，且缺乏调节控制的方法。
因此，现有生活垃圾焚烧炉的配风技术均只能解决部分问题，且经济性、可靠性均存在缺点。所以急需提供一种余热综合利用程度高、氮氧化物生成量低以及燃烧稳定的垃圾焚烧***，以解决常规***中配风技术只能解决单一问题且经济性差的问题。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，该***能一定程度上弥补一次风加热经济性差、烟气再循环功能单一和高过量空气系数燃烧等问题。
技术方案：一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，包括焚烧炉、一次风空预器、余热锅炉、旋风分离器和疏灰槽，所述焚烧炉内设有三段炉排，所述三段炉排从左往右依次为干燥段、燃烧段及燃烬段，且三段炉排的下方设置有从左往右依序排列的干燥段风室、燃烧段风室及燃烬段风室，炉体的右下壁设有落渣井，且落渣井位于三段炉排的右侧；所述焚烧炉的出烟口与余热锅炉连接，所述一次风空预器通过三根管道分别与干燥段风室、燃烧段风室及燃烬段风室连接，且三根管道上分别设有干燥段一次风机、燃烧段一次风机及燃烬段一次风机，所述焚烧炉的喉口处侧壁上从下往上依次设有再循环烟气上部喷口和燃尽风喷口，所述余热锅炉第二烟道内中下部的650℃~700℃烟气温度段设有氧气测点，所述余热锅炉上的余热锅炉灰斗通过管道与疏灰槽连接，所述烟气再循环取风口设于余热锅炉内省煤器段，所述烟气再循环取风口通过管道与旋风分离器的进气口连接，且该管道上设有关断阀，所述旋风分离器的出气口通过管道与烟气再循环风机连接，排灰口通过管道与疏灰槽连接；所述烟气再循环风机通过管道与再循环烟气上部喷口连接，且该管道上设有支管，所述支管与干燥段一次风机和干燥段风室之间的管道连通，且该支管上设有调节阀。
进一步，所述焚烧炉的炉体左侧壁上设有生活垃圾进料口。
进一步，所述烟气再循环取风口为异形渐缩状，且进风口正对烟气的流速方向。
进一步，所述调节阀为电动调节阀。
进一步，还包括燃尽风风机，所述燃尽风风机通过管道与燃尽风喷口连接。
进一步，所述落渣井的底部设有捞渣机。
有益效果：
(1)本发明从省煤器段余热锅炉侧面或上部抽取220℃~350℃烟气返回炉内循环利用，减少了进入后续烟气净化工艺的烟气量，***阻力降低，并提高了余热利用效果，经济效益明显高于一般从布袋后、引风机后抽烟气的方案；
(2)将再循环烟气分为两路，分别从焚烧炉上部和干燥段一次风风室进入焚烧炉，上路再循环烟气可以在炉内形成低氮燃烧区并促进大部分气体可燃物的燃尽，下路再循环烟气与一次风混合后从干燥段一次风风室进入焚烧炉，起到加热干燥段一次风、替代部分一次风和减少炉内NOx生成量的作用，上下路的烟气分配比例依靠下路的电动调节阀进行调节。该方案充分利用了高温烟气再循环的优势，优先将高温烟气用于加热一次风，可以提高热烟气的余热利用效率，减少空预器的加热负荷，同时由于干燥段一次风不需要很高的O2浓度，掺混再循环不仅可以提高加热效果、减少NOx生成量，同时不影响料层燃烧，保证料层燃烧的高效、彻底；
(3)在余热锅炉第二烟道内中下部650℃~700℃烟气温度段设置O2测点，用于炉内燃烧过程控制，该方案相比在余热锅炉出口设置O2测点可以减少时间测量延迟8~12秒，更精确的反映了炉内燃烧的实时状态；
(4)将余热锅炉第二烟道O2测点信号反馈调节燃尽风流量和燃烧段一次风流量，燃尽风主要用于气相可燃物的最后燃烬，燃烧段一次风主要决定了燃烧强度，也即炉内总体的热释放率，两者是燃烧过程的主要控制变量，根据更为精确的O2测点和燃烧的主要控制变量可以实现更为稳定的O2浓度值，用尽量少的配风完成全部燃烧过程，实现长期的低过量空气运行，具有节能降耗的具大潜力；
(5)根据烟囱烟气成分计算入炉垃圾热值，然后根据垃圾热值调节下路再循环烟气量，可以保证高含水率生活垃圾的充分干燥，优先在保证燃烧稳定的前提下兼顾炉内NOx排放。
附图说明
图1为本发明所述的基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***的结构示意图。
图中，1、一次风空预器；2、干燥段一次风机；3、焚烧炉；4、干燥段风室；5、干燥段；6、燃烧段；7、燃烬段；8、落渣井；9、燃尽风风机；10、再循环烟气上部喷口；11、燃尽风喷口；12、余热锅炉；13、氧气测点；14、余热锅炉灰斗；15、疏灰槽；16、烟气再循环取风口；17、关断阀；18、旋风分离器；19、烟气再循环风机；20、电动调节阀。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明提供了一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，包括焚烧炉3、一次风空预器1、余热锅炉12、旋风分离器18和疏灰槽15，所述焚烧炉3内设有三段炉排，所述三段炉排从左往右依次为干燥段5、燃烧段6及燃烬段7，且三段炉排的下方设置有从左往右依序排列的干燥段风室4、燃烧段风室及燃烬段风室，炉体的右下壁设有落渣井8，且落渣井8位于三段炉排的右侧；所述焚烧炉3的出烟口与余热锅炉12连接，所述一次风空预器1通过三根管道分别与干燥段风室4、燃烧段风室及燃烬段风室连接，且三根管道上分别设有干燥段一次风机2、燃烧段一次风机及燃烬段一次风机，所述焚烧炉3的喉口处侧壁上从下往上依次设有再循环烟气上部喷口10和燃尽风喷口11，所述余热锅炉12第二烟道中下部的650℃~700℃烟气温度段设有氧气测点13，所述余热锅炉12上的余热锅炉灰斗14通过管道与疏灰槽15连接，所述烟气再循环取风口16设于余热锅炉12内省煤器段，所述烟气再循环取风口16通过管道与旋风分离器18的进气口连接，且该管道上设有关断阀17，所述旋风分离器18的出气口通过管道与烟气再循环风机19连接，排灰口通过管道与疏灰槽15连接；所述烟气再循环风机19通过管道与再循环烟气上部喷口10连接，且该管道上设有支管，所述支管与干燥段一次风机2和干燥段风室4之间的管道连通，且该支管上设有电动调节阀20。
所述焚烧炉3的炉体左侧壁上设有生活垃圾进料口。
所述烟气再循环取风口16为异形渐缩状，且进风口正对烟气的流速方向，从省煤器段余热锅炉的侧面或上部抽取220℃~350℃的高温烟气返回炉内循环利用，取风口为异形渐缩状，以减少取风阻力和大颗粒灰，循环烟气管道设置旋风分离器，分离器排灰口与余热锅炉疏灰槽相连，以进一步减少循环烟气中的飞灰含量。
上述***还可设有燃尽风风机9，所述燃尽风风机9通过管道与燃尽风喷口11连接。所述落渣井8的底部设有捞渣机。
在上述***中，再循环风机出口管道分为上下两路，上路烟气由独立再循环喷口进入焚烧炉上部，以形成低氮燃烧和促进大部分气相可燃物的燃尽；上路烟气管道与干燥段一次风机出口相连，热烟气与一次风混合后一起经干燥段风室进入焚烧炉，以加热干燥段一次风、替代部分一次风，并起到一定程度降低炉内NOx的生成量，下路烟气量由下路管道上的电动调节阀控制；再循环喷口位置位于燃尽风下方，以在炉内形成尽量大范围的低氧燃烧区，降低NOx的生成；
在余热锅炉第二烟道中下部650℃~700℃烟气温度段设置一氧气（O2）测点，用于炉内燃烧过程控制，通过动态调节燃尽风风机、燃烧段一次风机来实现，预先设置一目标O2浓度，当测量值低于该值时，逐渐增加燃尽风流量，同时减少燃烧段一次风量；当O2浓度过高时，逐渐减少燃尽风流量，同时增加燃烧段一次风量。过程中，燃尽风为有限调节手段，燃烧段一次风为辅助调节手段；再循环下路管道电动调节阀根据入炉垃圾热值进行动态调整，以最大化利用烟气余热干燥生活垃圾，入炉垃圾热值根据烟囱的烟气成分计算得到，当入炉垃圾热值低时增加下路再循环烟气量，反之减少。

Claims (6)

1.一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：包括焚烧炉（3）、一次风空预器（1）、余热锅炉（12）、旋风分离器（18）和疏灰槽（15），所述焚烧炉（3）内设有三段炉排，所述三段炉排从左往右依次为干燥段（5）、燃烧段（6）及燃烬段（7），且三段炉排的下方设置有从左往右依序排列的干燥段风室（4）、燃烧段风室及燃烬段风室，炉体的右下壁设有落渣井（8），且落渣井（8）位于三段炉排的右侧；所述焚烧炉（3）的出烟口与余热锅炉（12）连接，所述一次风空预器（1）通过三根管道分别与干燥段风室（4）、燃烧段风室及燃烬段风室连接，且三根管道上分别设有干燥段一次风机（2）、燃烧段一次风机及燃烬段一次风机，所述焚烧炉（3）的喉口处侧壁上从下往上依次设有再循环烟气上部喷口（10）和燃尽风喷口（11），所述余热锅炉（12）第二烟道内中下部的650℃~700℃烟气温度段设有氧气测点（13），所述余热锅炉（12）上的余热锅炉灰斗（14）通过管道与疏灰槽（15）连接，所述烟气再循环取风口（16）设于余热锅炉（12）内省煤器段，所述烟气再循环取风口（16）通过管道与旋风分离器（18）的进气口连接，且该管道上设有关断阀（17），所述旋风分离器（18）的出气口通过管道与烟气再循环风机（19）连接，排灰口通过管道与疏灰槽（15）连接；所述烟气再循环风机（19）通过管道与再循环烟气上部喷口（10）连接，且该管道上设有支管，所述支管与干燥段一次风机（2）和干燥段风室（4）之间的管道连通，且该支管上设有调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：所述焚烧炉（3）的炉体左侧壁上设有生活垃圾进料口。
3.根据权利要求1所述的一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：所述烟气再循环取风口（16）为异形渐缩状，且进风口正对烟气的流速方向。
4.根据权利要求1所述的一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：所述调节阀为电动调节阀（20）。
5.根据权利要求1所述的一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：还包括燃尽风风机（9），所述燃尽风风机（9）通过管道与燃尽风喷口（11）连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于烟气再循环多层布风的生活垃圾焚烧***，其特征在于：所述落渣井（8）的底部设有捞渣机。
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