CN115247798A - 带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置 - Google Patents

带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，涉及垃圾焚烧技术领域，包括壳体、上封头以及下封头，上封头以及下封头分别设置在壳体的上下两端；壳体与上封头、下封头之间设置有上管板、下管板，上封头上设置有烟气进口与烟气出口；上封头内设置有第二挡板；壳体内设置有第一挡板，急冷换热区内设置有若干个急冷换热管；壳体上设置有冷却水进口、冷却水出口；余热利用区设置有余热换热管；壳体上设置有一次风进口与一次风出口。本申请使高温烟气的热量与一次风进行热交换，提高一次风进入焚烧炉的温度；高温烟气经过急冷换热管，与冷却水进口进入壳体内的冷却水进行热交换，实现急冷换热，降低烟气的温度，防止烟气中二噁英的二次合成。

Description

带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置
技术领域
本申请涉及垃圾焚烧技术领域，尤其是涉及一种带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置。
背景技术
目前生活垃圾处理是城市管理和环境保护的重要内容，是社会文明程度的重要标志，关系人民群众的切身利益。近十多年来，由于城镇化快速发展，生活垃圾激增，大力推行生活垃圾焚烧处理，焚烧比例明显增加。
目前，县域乡镇生活垃圾因分散性大、含水率高、热值低、成分复杂等问题，通常采用中小型热解气化技术进行无害化、减量化处理，由于处理规模受限，高温烟气携带的热能无法通过余热锅炉蒸气有效转化为电能，通常二次燃烧烟气采用急冷工艺实现烟气急冷，规避二噁英二次合成。然而，热解烟气急冷温降在750~850℃，急冷过程需大量循环冷却水换热，项目占地和***运行成本均显著增加；同时，由于县域乡镇垃圾含水率高、热值低等问题，需提供助燃燃料进行炉温维稳，造成能源二次消耗。
发明内容
本申请的目的是提供一种带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，解决了中小规模垃圾焚烧装置中高温烟气携带的热能不易在利用的问题，同时能够规避二噁英二次合成。
本申请提供的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置采用如下的技术方案：
一种带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，包括壳体、上封头以及下封头，所述上封头以及下封头分别设置在壳体的上下两端；所述壳体与上封头之间设置有上管板；所述壳体与下封头之间设置有下管板，所述上封头上设置有烟气进口与烟气出口；所述上封头内设置有第二挡板将烟气进口与烟气出口分隔开；所述壳体内设置有第一挡板，将壳体内部分为急冷换热区与余热利用区，所述急冷换热区内设置有若干个急冷换热管；所述壳体上设置有冷却水进口、冷却水出口，使急冷换热管内的烟气与冷却水进行热交换；所述余热利用区内设置有若干个余热换热管；所述壳体上设置有一次风进口与一次风出口，使余热换热管内的烟气与一次风进行热交换。
通过采用上述技术方案，使高温烟气的热量经余热换热管与一次风进口进入的一次风进行热交换，对一次风进行预热，从而提高一次风进入焚烧炉的温度，实现节能降耗，提高高温烟气携带的热能的利用率；通过使高温烟气经过急冷换热管，与冷却水进口进入壳体内的冷却水进行热交换，实现急冷换热，降低烟气的温度，防止烟气中二噁英的二次合成。
可选的，所述第二挡板位于急冷换热区上方，使余热换热管以及部分急冷换热管的气体流通方向为上封头至下封头，其余部分的急冷换热管的气体流通方向为下封头至上封头。
通过采用上述技术方案，使第二挡板能够将烟气从上封头经所有的余热换热管以及部分急冷换热管进入至下封头，在所有的余热换热管内与一次风进行热交换，最大程度的将热量传导至一次风内，提高烟气内热能的利用率；烟气经部分急冷换热管进入至下封头，再从下而上经另外部分急冷换热管进入上封头，延长烟气经过急冷换热管的时间，从而提高换热率，较大幅度的降低烟气的温度，以降低二噁英的二次合成。
可选的，所述烟气进口与烟气出口分别设置有两个；所述上封头内还设置有第三档板，所述第三档板与第二挡板垂直设置，将两个烟气进口以及两个烟气出口分隔开。
通过采用上述技术方案，两个烟气进口与烟气出口能够增大进出气面积，从而在达到单位时间进出气量的要求时，能够降低进出气速度，从而降低对急冷换热管、余热换热管的冲击；同时两个烟气进口与烟气出口能够使烟气在装置内分布的更均匀，提高余热利用率以及急冷换热效率。
可选的，所述急冷换热管的内外壁设置为光滑面。
通过采用上述技术方案，能够有效降低冷却水以及烟气中的杂质在急冷换热管内外壁沉积，影响换热效率。
可选的，所述余热换热管的内壁设置为光滑面，外壁设置有翅片。
通过采用上述技术方案，增大一次风与余热换热管的热传导面积，提高烟气的余热利用效率。
可选的，所述壳体包裹余热利用区的区域设置有保温层。
通过采用上述技术方案，对余热利用区进行保温，降低热能损耗，提高烟气的余热利用效率；同时能够对该处的壳体起到隔温的作用，避免高温风险。
可选的，所述下封头的底部设置有烟气排水口。
通过采用上述技术方案，能够将烟气中的冷却水从烟气排水口排出，避免冷却水在装置内积聚造成烟气流通不顺畅，影响装置的正常运行。
可选的，所述壳体靠近底部的侧壁设置有冷却水排水口。
通过采用上述技术方案，用于将壳体内部的冷却水放空。
可选的，所述冷却水出口设置有第一防爆泄气阀；所述上封头上设置有第二防爆泄气阀。
通过采用上述技术方案，防止极端情况下水分含量较多时热膨胀震爆隐患。
可选的，带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置还包括烟尘吹脱机构，所述烟尘吹脱机构包括气包以及喷头，所述气包设置在壳体的外壁，所述喷头设置在上封头的内部，与气包连通，所述气包套设有水冷夹套，对气包进行降温。
通过采用上述技术方案，对急冷换热管、余热换热管进行内壁清灰，保证内壁的洁净，避免影响热传导；气包外套设水冷夹套，对气包进行降温，防止气包压力过大。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设置余热换热管，使经过余热换热管的烟气与一次风进行热交换，将烟气的热能传递至一次风，对烟气的热能进行利用，提高热能利用效率；
2.通过设置急冷换热管，使经过急冷换热管的烟气与管外的冷却水进行热传导，从而降低烟气的温度，规避二噁英的二次合成；
3.通过在上封头设置烟气进口与烟气出口，并通过第二挡板隔开，使烟气经余热换热管以及部分急冷换热管流通至下封头，再经其余部分的急冷换热管流通至上封头；先将烟气的热量传导至一次风，进行热能再利用，再对烟气进行降温，防止二噁英的二次合成。
附图说明
图1是本申请实施例的剖立面图；
图2图1中A-A方向的剖面结构示意图；
图3图1中B-B方向的剖面结构示意图；
图中， 1、壳体；11、上管板；12、下管板；13、冷却水进口；14、冷却水出口；15、一次风进口；16、一次风出口；17、保温层；18、冷却水排水口；19、第一防爆泄气阀；2、上封头；21、烟气进口；22、烟气出口；23、第二挡板；24、第三档板；25、第二防爆泄气阀；3、下封头；31、烟气排水口；4、第一挡板；5、急冷换热区；51、急冷换热管；6、余热利用区；61、余热换热管；62、翅片；71、气包；72、喷头；73、水冷夹套。
具体实施方式
以下结合附图1-附图3，对本申请作进一步详细说明。
实施例
一种带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，参照图1，包括壳体1、上封头2以及下封头3，所述上封头2以及下封头3分别设置在壳体1的上下两端，且密封连接。
所述壳体1内设置有第一挡板4，将壳体1内部分为急冷换热区5与余热利用区6，所述急冷换热区5内设置有若干个急冷换热管51；所述余热利用区6内设置有若干个余热换热管61；余热利用区6对应被壳体1包裹的区域设置有保温层17。
所述壳体1上设置有冷却水进口13、冷却水出口14，使急冷换热管51内的烟气与冷却水进行热交换。
如图3所示，在壳体1靠近底部的侧壁设置有冷却水排水口18，用来将壳体1内的冷却水排空。
如图1以及图3所示，所述壳体1上设置有一次风进口15与一次风出口16，使余热换热管61内的烟气与一次风进行热交换；一次风出口16与焚烧炉连通，将预热后的一次风导向焚烧炉内。
在壳体1与上封头2之间设置上管板11，在壳体1与下封头3之间设置下管板12，上管板11与下管板12上开设有若干个与急冷换热管51、余热换热管61对应的通孔，使上封头2、下封头3之间通过急冷换热管51、余热换热管61连通，并且上管板11与下管板12上的通孔处于急冷换热管51、余热换热管61的端部为密封连接。
所述上封头2上设置有烟气进口21与烟气出口22；所述上封头2内设置有第二挡板23将烟气进口21与烟气出口22分隔开；使烟气从烟气进口21进入上封头2后，需要经急冷换热管51、余热换热管61进入至下封头3内，再经急冷换热管51进入上封头2的另一侧，从烟气出口22导出；
所述第二挡板23位于急冷换热区5上方，第二挡板23在竖直方向上的投影将急冷换热区5分为两部分，靠近余热换热管61一侧的部分内，急冷换热管51的气体流通方向与余热换热管61相同，为从上封头2向下封头3方向；另一部分内的急冷换热管51的气体流向则相反，为下封头3向上封头2方向；从而实现烟气经烟气进口21进入至上封头2内，再通过余热换热管61与一次风进行换热，以及部分急冷换热区5与冷却水换热冷却，进入至下封头3内，再通过另一部分急冷换热管51进行冷却，通过烟气出口22导出。
烟气中含有水分，在降温的过程中，会导致部分冷凝成水，在下封头3内积聚，因此在下封头3底部设置烟气排水口31，用来将该部分水排出。
如图2所示，在上封头2内设置第三档板24，并与第二挡板23垂直设置，将进气区域与出气区域都分隔为两个，并且将上封头2上的烟气进口21与烟气出口22分别设置为两个，使两个烟气进口21与烟气出口22分别与不同的进气区域、出气区域连通；烟气分区域进入，能够提高烟气分布均匀性，从而提高与急冷换热管51、余热换热管61的换热效率。
本技术方案中，发明人将急冷换热管51的内外壁设置为光滑面，而余热换热管61的内壁设置为光滑面，但是在外壁设置有翅片62；光滑面能够降低杂质附着沉积，影响换热，同时也便于清理，通过气体、液体流通就能够进行清理；而在余热换热管61的外壁设置翅片62能够增大与一次风的换热面积，从而提高换热效率。
发明人为防止烟气憋压而产生******的隐患，在冷却水出口14设置有第一防爆泄气阀19；上封头2上设置有第二防爆泄气阀25，
所述冷却水出口14前置限位管，限位管设置为弯管，形成水封，确保***停运期间壳体1内部为充水且缺氧状态，避免换热管的管壁在有氧环境中的电化学腐蚀破坏导致的结构损坏及换热效率降低。
本技术方案还采用烟尘吹脱机构对急冷换热管51以及余热换热管61的内壁进行清灰，烟尘吹脱机构的气包71固定设置在壳体1的外壁，喷头72设置在上封头2内，对准急冷换热管51以及余热换热管61的管口，通过控制气包71将高压气体通过喷头72喷出，高压气体通过急冷换热管51以及余热换热管61流向下封头3内，对急冷换热管51以及余热换热管61的内壁进行清灰；保证急冷换热管51以及余热换热管61的换热效率；因为装置内温差较大，易导致气包71受热气压增大，为防止该情况发生，在气包71的外壁设置水冷夹套对气包71进行降温，保证气包的温差处于安全范围内。
本申请实施例的实施原理为：
大量高温烟气经烟气进口21进入上封头2内，在第二挡板23的阻隔作用下，向下经过余热换热管61与一次风进口15进入的一次风换热，以及经过部分急冷换热管51与冷却水热传导降温，至下封头3内，再通过其他部分急冷换热管51与冷却水热传导降温流向上封头2的另一侧，再通过烟气出口22排出；经过余热的一次风经一次风出口16进入后续的焚烧炉内，满足其供风温度的要求，实现节能降耗；冷却水出口14的水平高度高于冷却水进口13的水平高度，使冷却水为由下到上在壳体1内部循环；一次风进口15的水平高度高于一次风出口16的水平高度，使一次风与烟气同方向由上而下流动，提高热传导效率。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，包括壳体（1）、上封头（2）以及下封头（3），所述上封头（2）以及下封头（3）分别设置在壳体（1）的上下两端；
所述壳体（1）与上封头（2）之间设置有上管板（11）；所述壳体（1）与下封头（3）之间设置有下管板（12），所述上封头（2）上设置有烟气进口（21）与烟气出口（22）；所述上封头（2）内设置有第二挡板（23）将烟气进口（21）与烟气出口（22）分隔开；
所述壳体（1）内设置有第一挡板（4），将壳体（1）内部分为急冷换热区（5）与余热利用区（6），所述急冷换热区（5）内设置有若干个急冷换热管（51）；所述壳体（1）上设置有冷却水进口（13）、冷却水出口（14），使急冷换热管（51）内的烟气与冷却水进行热交换；
所述余热利用区（6）内设置有若干个余热换热管（61）；所述壳体（1）上设置有一次风进口（15）与一次风出口（16），使余热换热管（61）内的烟气与一次风进行热交换。
2.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述第二挡板（23）位于急冷换热区（5）上方，使余热换热管（61）以及部分急冷换热管（51）的气体流通方向为上封头（2）至下封头（3），其余部分的急冷换热管（51）的气体流通方向为下封头（3）至上封头（2）。
3.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述烟气进口（21）与烟气出口（22）分别设置有两个；所述上封头（2）内还设置有第三档板（24），所述第三档板（24）与第二挡板（23）垂直设置，将两个烟气进口（21）以及两个烟气出口（22）分隔开。
4.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述急冷换热管（51）的内外壁设置为光滑面。
5.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述余热换热管（61）的内壁设置为光滑面，外壁设置有翅片（62）。
6.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述壳体（1）包裹余热利用区（6）的区域设置有保温层（17）。
7.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述下封头（3）的底部设置有烟气排水口（31）。
8.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述壳体（1）靠近底部的侧壁设置有冷却水排水口（18）。
9.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，所述冷却水出口（14）设置有第一防爆泄气阀（19）；所述上封头（2）上设置有第二防爆泄气阀（25）。
10.根据权利要求1所述的带有余热利用机构的垃圾焚烧烟气处理装置，其特征在于，还包括烟尘吹脱机构，所述烟尘吹脱机构包括气包（71）以及若干个喷头（72），所述气包（71）设置在壳体（1）的外壁，所述喷头（72）设置在上封头（2）的内部，与气包（71）连通，所述气包（71）套设有水冷夹套（73），对气包（71）进行降温。
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