CN211551631U

CN211551631U - 一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***

Info

Publication number: CN211551631U
Application number: CN201922424698.0U
Authority: CN
Inventors: 王海川; 廖艳芬
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2029-12-30

Abstract

本实用新型涉及城市生活垃圾和污泥处理技术领域，公开了一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，包括焚烧炉、超温控制器、污泥垃圾混合调节装置、喷水降温装置和温度传感器；喷水降温装置包括第一喷淋装置、第二喷淋装置和第三喷淋装置，第一喷淋装置设置于焚烧炉后拱壁的外侧，第二喷淋装置设置于焚烧炉靠近高温过热器的壁面的外侧，第三喷淋装置设置于焚烧炉水冷壁的外侧；污泥垃圾混合调节装置设置于焚烧炉的进料端，污泥垃圾混合调节装置、第一喷淋装置、第二喷淋装置、第三喷淋装置和温度传感器均与超温控制器连接。其有益效果在于：通过本装置能够解决现有技术中存在的炉膛内燃烧温度过高，不利于焚烧炉安全稳定运行的问题。

Description

一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***

技术领域

本实用新型涉及城市生活垃圾和污泥处理技术领域，具体涉及一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***。

背景技术

随着中国经济的快速发展和城市居民生活水平的提高，城市生活垃圾和污泥的生成量越来越大。通过卫生填埋等方式处理生活垃圾，具有处理周期长、占用宝贵的土地资源、对环境二次污染等问题。随着垃圾焚烧技术的日益成熟，垃圾和污泥掺混燃烧作为无害化、减量化、资源化的处理方式，具有很好的经济效益和环保效益，日益受到人们的重视。

由于城市生活水平的提高，城市生活垃圾的组分成分与既有垃圾焚烧炉路设计热值相比有很大的改变，由于包装盒、外卖垃圾等成分的增多导致入炉垃圾的热值不断增加，远远超过入炉垃圾设计热值。同时由于我国垃圾分类制度还没有完全普及，不同组分、不同来源的垃圾没有完全混合均匀，所以容易形成局部高温区，加剧了焚烧炉的水冷壁和高温过热器的高温腐蚀过程，不利于垃圾焚烧炉的安全稳定运行，甚至会带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供了一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，以解决现有技术中存在的炉膛内燃烧温度过高，不利于焚烧炉安全稳定运行的问题。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，包括焚烧炉、超温控制器、污泥垃圾混合调节装置、喷水降温装置和温度传感器；所述喷水降温装置包括第一喷淋装置、第二喷淋装置和第三喷淋装置，所述第一喷淋装置设置于焚烧炉后拱壁的外侧，所述第二喷淋装置设置于高温过热器的外侧，所述第三喷淋装置设置于焚烧炉水冷壁的外侧；所述温度传感器分别设置于焚烧炉后拱壁的内侧、焚烧炉水冷壁的内侧、焚烧炉的高温过热器处、焚烧炉的主燃烧区和焚烧炉的第一烟道出口处；所述污泥垃圾混合调节装置设置于焚烧炉的进料端，所述污泥垃圾混合调节装置、第一喷淋装置、第二喷淋装置、第三喷淋装置和温度传感器均与超温控制器连接。

进一步地，所述第一喷淋装置包括第一变频水泵、第一输水管道、第一进水管和第一喷淋头；多个所述第一喷淋头均朝向焚烧炉后拱壁的外壁面，所述第一喷淋头分别通过第一进水管与第一输水管道的出水端连通，所述第一输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第一变频水泵安装于第一输水管道，所述第一变频水泵与超温控制器连接。

进一步地，所述第二喷淋装置包括第二变频水泵、第二输水管道、第二进水管和第二喷淋头；多个所述第二喷淋头均朝向高温过热器的外壁面，所述第二喷淋头分别通过第二进水管与第二输水管道的出水端连接，所述第二输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第二变频水泵安装于第二输水管道，所述第二变频水泵与超温控制器连接。

进一步地，所述第三喷淋装置包括第三变频水泵、第三输水管道、第三进水管和第三喷淋头；多个所述第三喷淋头均朝向焚烧炉水冷壁的外壁面，所述第三喷淋头分别通过第三进水管与第三输水管道的出水端连接，所述第三输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第三变频水泵安装于第三输水管道，所述第三变频水泵与超温控制器连接。

进一步地，所述污泥垃圾混合调节装置包括污泥进料带、垃圾进料带、炉膛进料带和混合仓；所述污泥进料带和垃圾进料带均与混合仓的进料端连通，所述炉膛进料带的一端与混合仓的出料端连通，所述炉膛进料带的另一端与焚烧炉进料口连通，所述污泥进料带、垃圾进料带、炉膛进料带和混合仓均与超温控制器连接。

进一步地，还包括炉排速度调节装置；所述炉排速度调节装置包括驱动炉排运行的驱动电机，所述驱动电机与超温控制器连接。

进一步地，还包括炉排送风装置；所述炉排送风装置包括鼓风机、风道和导风板；所述导风板安装于炉排下部，并具有多个朝向炉排的出风口，所述鼓风机通过风道与导风板的进风口连通，所述鼓风机与超温控制器连接。

进一步地，所述温度传感器为热电偶传感器。

进一步地，所述超温控制器为计算机。

本实用新型相对于现有技术具有如下优点：

1、本超温调节***通过设置污泥垃圾混合调节装置，喷水降温装置和温度传感器，实现了对炉膛内燃烧温度过高或水冷壁温度过高的现象的预警和调节，在不显著改变炉膛的燃料整体燃烧过程的条件下，将主燃烧区温度、水冷壁温度和高温过热器温度控制在安全范围内，进而延长水冷壁和高温过热器的使用寿命，实现垃圾炉的稳定安全运行。

2、本超温调节***通过增加污泥的掺混比例同时降低来料速度控制主燃烧区燃烧温度；对容易发生高温腐蚀的壁面和高温过热器喷水降温，防止其发生高温腐蚀；通过调整炉排底部送风量和水冷壁水泵的功率实现主燃烧区的燃烧温度的整体调节。在不改变配风、不停机、不显著调整炉膛整体运行工况的条件下，实现换热器和燃烧超温保护调节，同时针对不同的负荷具有较强的适应性，具有操作简单安全、调节响应快、经济效益好、适应性强等优点。实现高温过热器局部超温预警和调节，降低维修成本、提高安全稳定运行时间。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型中的温度传感器分布的示意图；

图3示出了根据本实用新型中进水管的分布示意图；

图中，1为焚烧炉；2为超温控制器；3为主燃烧区；4为第一喷淋装置；5为第二喷淋装置；6为第三喷淋装置；7为后拱壁；8为高温过热器；9为水冷壁；10为污泥进料带；11为垃圾进料带；12为炉膛进料带；13为混合仓；14为鼓风机；15为第一烟道出口；16为变频水泵；A为接近燃烧区侧；B为远离燃烧区侧；图中双箭头为循环冷却水。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，包括焚烧炉1、超温控制器2、污泥垃圾混合调节装置、喷水降温装置和温度传感器；所述喷水降温装置包括第一喷淋装置4、第二喷淋装置5和第三喷淋装置6，所述第一喷淋装置4设置于焚烧炉后拱壁7的外侧，所述第二喷淋装置5设置于焚烧炉1的高温过热器8的外侧，所述第三喷淋装置6设置于焚烧炉水冷壁9的外侧；所述温度传感器分别设置于焚烧炉后拱壁7的内侧、焚烧炉水冷壁9的内侧、焚烧炉的高温过热器8处、焚烧炉的主燃烧区3和焚烧炉的第一烟道出口15处；所述污泥垃圾混合调节装置设置于焚烧炉1的进料端，所述污泥垃圾混合调节装置、第一喷淋装置4、第二喷淋装置5、第三喷淋装置6和温度传感器均与超温控制器2连接。通过本超温调节***实现了对焚烧炉1炉膛内燃烧温度过高或水冷壁9温度过高的现象的预警和调节，在不显著改变炉膛的整体燃烧过程的条件下，将主燃烧区3的温度、水冷壁9的温度和高温过热器8的温度控制在安全范围内，进而延长水冷壁换热面和高温过热器8的使用寿命，实现垃圾炉的稳定安全运行。

所述第一喷淋装置4包括第一变频水泵、第一输水管道、第一进水管和第一喷淋头；多个所述第一喷淋头均朝向焚烧炉后拱壁的外壁面，所述第一喷淋头分别通过第一进水管与第一输水管道的出水端连通，所述第一输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第一变频水泵安装于第一输水管道，所述第一变频水泵与超温控制器连接。所述第二喷淋装置5包括第二变频水泵、第二输水管道、第二进水管和第二喷淋头；多个所述第二喷淋头均朝高温过热器的外壁面，所述第二喷淋头分别通过第二进水管与第二输水管道的出水端连接，所述第二输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第二变频水泵安装于第二输水管道，所述第二变频水泵与超温控制器连接。

由于城市生活垃圾燃烧的干燥段和燃尽段相对较长，焚烧炉的主燃烧区3相对集中，燃烧段正上方的炉墙很容易受到高温腐蚀，因此在设置后拱壁和高温过热器8的外侧设置喷淋装置有助于减少热应力。同时通过控制水泵的功率调节喷水量，喷水量根据炉膛的燃烧整体情况进行调整，有利于延长寿命。第二喷淋装置中使用的冷却水为弱碱性溶液(比如低浓度的Ca(OH)₂溶液)，能够减少酸性气体对高温过热器8表面金属发辐射，有效防止各壁面的高温腐蚀和酸性腐蚀。因高温过热器8位于焚烧炉的第三级，且高温过热器8的一部分设置在焚烧炉的外部，第二喷淋装置5对位于焚烧炉1外部的高温过热器进行喷淋，喷淋水不会进入焚烧炉的主燃烧区3，对焚烧炉1的燃烧不造成影响。

所述第三喷淋装置包括第三变频水泵、第三输水管道、第三进水管和第三喷淋头；多个所述第三喷淋头均朝向焚烧炉1水冷壁9的外壁面，所述第三喷淋头分别通过第三进水管与第三输水管道的出水端连接，所述第三输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第三变频水泵安装于第三输水管道，所述第三变频水泵与超温控制器2连接。针对水冷壁处可能出现的超温现象，设置第三喷淋装置6，通过增加第三变频水泵的功率进而降低水冷壁平均温度。实现水冷壁9超温调节和保护。具体实施时，第一喷淋装置4、第二喷淋装置5和第三喷淋装置6还设置有集水装置，将喷淋出的水收集起来，循环利用防止其污染焚烧车间。

所述污泥垃圾混合调节装置包括污泥进料带10、垃圾进料带11、炉膛进料带12和混合仓13；所述污泥进料带10和垃圾进料带11均与混合仓13的进料端连通，所述炉膛进料带12的一端与混合仓13的出料端连通，所述炉膛进料带12的另一端与焚烧炉1的进料口连通，所述污泥进料带10、垃圾进料带11、炉膛进料带12和混合仓13均与超温控制器2连接。通过调节污泥进料带10和垃圾进料带11的驱动电机的运行功率，控制污泥和垃圾的掺混比例，通过调节炉膛进料带12的驱动电机的运行功率，控制垃圾和污泥的入炉量。由于垃圾和污泥两种燃料的热力性质、元素分析和热值有很大的差异，通常污泥的热值显著低于城市生活垃圾，所以增加污泥的掺混比例可以降低混合燃料的热值，实现主燃烧区温度的降低和超温保护。

还包括炉排速度调节装置；所述炉排速度调节装置包括驱动炉排运行的驱动电机，所述驱动电机与超温控制器2连接。通过炉排的运行速度与炉膛进料带的运行速度相配合从而调整入炉燃料量，进而控制焚烧炉内的燃烧温度。

还包括炉排送风装置；所述炉排送风装置包括鼓风机14、风道和导风板；所述导风板安装于炉排下部，并具有多个朝向炉排的出风口，所述鼓风机14通过风道与导风板的进风口连通，所述鼓风机14与超温控制器2连接。其中，导风板位于炉排的下方，鼓风机14通过风道与导风板连通，通过加大炉排下部的送风量强化换热进而保护前后拱换热面，防止其温度超标。

所述温度传感器为灵敏度较高的热电偶传感器。

所述超温控制器2为计算机，计算机中安装有控制软件，通过控制软件调整污泥垃圾进料速率、垃圾污泥混合比例、喷水降温装置的喷淋量、炉排下部送风量，从而实现炉膛温度超温现象自动调节。

具体使用时：

本装置在超温调节***在焚烧炉1内多个位置布置热电偶传感器，用来检测焚烧炉的实时运行情况。温度传感器检测的温度指标主要包括：后拱壁面温度T₁、水冷壁壁面温度T₂、高温过热器温度T₃、主燃烧区温度T₄、第一烟道出口温度T₅。

后拱壁7的外侧、水冷壁9的外侧和高温过热器8的外侧均设置有喷淋装置，输水管道通过变频水泵将冷却水以水雾的形式喷射在过热面上实现降温。当该区域温度监测点的测量温度(即热电偶传感器传输给计算机的数据值)超过材料高温腐蚀承受温度下限T1_max、T2_max、T3_max时，超温控制器2加大变频水泵的功率，提高喷水量，实现受热面强制降温。当后拱壁7、水冷壁9和高温过热器8的温度恢复到标准工况运行温度T₁₀、T₂₀、T₃₀时，超温控制器2控制水泵功率和扬程降低，恢复正常水量。(T1_max、T2_max、T3_max、T₁₀、T₂₀和T₃₀的具体数值预先在计算机中设定。)

其中高温过热器8处的冷却水使用弱碱性的低浓度Ca(OH)₂溶液，减少酸性气体对于过热器表面金属的辐射，既可以防止高温腐蚀也可以防止酸性腐蚀。

主燃烧区温度T₄、第一烟道出口温度T₅高于生产安全要求的温度时，超温控制器2控制污泥进料皮带的电机功率增加，垃圾进料带的电机功率降低，通过增加污泥掺混比例降低焚烧炉燃料热值。同时降低炉排运行速度，降低炉内进料量。提高炉排下部的鼓风机的功率，加大冷却风的送风量进而保护炉排下部前后拱免遭高温腐蚀。

当超温控制器2监测到第一烟道温度T₅接近国家环保标准下限T_5min(通常为850℃)时，所有喷淋装置自动关闭，同时污泥进料量降低、城市生活垃圾进料量增加，提高来料热值，提高主燃烧区燃烧温度，保证二恶英排放要求的最低限制温度。

在日常运行时，各喷淋装置的水量基于日常运行经验和热力平衡计算确定。针对后拱壁、水冷壁和高温过热器对应的高温腐蚀特点，设置不同管径的喷淋装置，如图3所示，接近燃烧区进水管的管径较大，远离燃烧器进水管的管径较小。例如：针对高温过热器，靠近炉膛侧的第二进水管的管径较大，远离炉膛侧的第二进水管的管径较小。针对后拱壁，床层燃烧段正上方的冲蚀区的第一进水管的管径较大，其他区域管径较小。针对最容易发生高温腐蚀的部分加大冷却水给水量，可以最大程度的在防止壁面高温腐蚀的同时保证燃烧效率。

当超温控制器收到超温报警时控制策略基于以下优先级：(1)高温过热器和后拱壁外侧喷淋装置；(2)水冷壁外侧蒸汽喷淋装置；(3)炉排送风调节装置；(4)调节垃圾污泥掺混比例；(5)调节炉排速度。基于以上策略可以最大程度减少对于炉膛燃烧过程的直接干预，提高调节装置响应速度，保证焚烧炉总体的燃烧效率。

本超温调节***针对焚烧炉水冷壁、高温过热器、后拱壁温度过高的问题进行调节。在不改变配风比例、不对炉膛结构进行大幅改造、不停机的情况下，保证高温换热器温度和炉膛主燃烧区温度不超过温度限值。经过简单的改造，可以大幅延长水冷壁、高温过热器和炉膛壁面的使用寿命，减少停机检修的时间和频率，具有一定的经济价值，同时有利于焚烧炉的安全稳定运行。

上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：包括焚烧炉、超温控制器、污泥垃圾混合调节装置、喷水降温装置和温度传感器；所述喷水降温装置包括第一喷淋装置、第二喷淋装置和第三喷淋装置，所述第一喷淋装置设置于焚烧炉后拱壁的外侧，所述第二喷淋装置设置于高温过热器的外侧，所述第三喷淋装置设置于焚烧炉水冷壁的外侧；所述温度传感器分别设置于焚烧炉后拱壁的内侧、焚烧炉水冷壁的内侧、高温过热器处、焚烧炉的主燃烧区和焚烧炉的第一烟道出口处；所述污泥垃圾混合调节装置设置于焚烧炉的进料端，所述污泥垃圾混合调节装置、第一喷淋装置、第二喷淋装置、第三喷淋装置和温度传感器均与超温控制器连接。

2.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述第一喷淋装置包括第一变频水泵、第一输水管道、第一进水管和第一喷淋头；多个所述第一喷淋头均朝向焚烧炉后拱壁的外壁面，所述第一喷淋头分别通过第一进水管与第一输水管道的出水端连通，所述第一输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第一变频水泵安装于第一输水管道，所述第一变频水泵与超温控制器连接。

3.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述第二喷淋装置包括第二变频水泵、第二输水管道、第二进水管和第二喷淋头；多个所述第二喷淋头均朝向高温过热器的外壁面，所述第二喷淋头分别通过第二进水管与第二输水管道的出水端连接，所述第二输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第二变频水泵安装于第二输水管道，所述第二变频水泵与超温控制器连接。

4.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述第三喷淋装置包括第三变频水泵、第三输水管道、第三进水管和第三喷淋头；多个所述第三喷淋头均朝向焚烧炉水冷壁的外壁面，所述第三喷淋头分别通过第三进水管与第三输水管道的出水端连接，所述第三输水管道的进水端与冷却水罐连接，所述第三变频水泵安装于第三输水管道，所述第三变频水泵与超温控制器连接。

5.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述污泥垃圾混合调节装置包括污泥进料带、垃圾进料带、炉膛进料带和混合仓；所述污泥进料带和垃圾进料带均与混合仓的进料端连通，所述炉膛进料带的一端与混合仓的出料端连通，所述炉膛进料带的另一端与焚烧炉进料口连通，所述污泥进料带、垃圾进料带、炉膛进料带和混合仓均与超温控制器连接。

6.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：还包括炉排速度调节装置；所述炉排速度调节装置包括驱动炉排运行的驱动电机，所述驱动电机与超温控制器连接。

7.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：还包括炉排送风装置；所述炉排送风装置包括鼓风机、风道和导风板；所述导风板安装于炉排下部，并具有多个朝向炉排的出风口，所述鼓风机通过风道与导风板的进风口连通，所述鼓风机与超温控制器连接。

8.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述温度传感器为热电偶传感器。

9.根据权利要求1所述的垃圾污泥掺混焚烧炉的超温调节***，其特征在于：所述超温控制器为计算机。