适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉

摘要

本发明提供一种适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉，所述气化焚烧炉分为气化室和二燃室两部分，气化室的底部采用水平式炉排，所述炉排的底部配置一次风风仓；所述二燃室位于所述气化室上部，二次风和循环烟气分别从所述二燃室侧面进入炉膛，以促进所述二燃室中可燃气体的燃尽和降低所述二燃室的整体温度。根据本发明，可以有效解决传统生活垃圾焚烧方式带来的各种弊端，具有底渣含碳量低、超低NOx排放量、超低飞灰浓度等优点，简化了烟气处理系统，使得投资和运行成本大大降低。

权利要求

1.一种适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉，其特征在于，所述气化焚烧炉分为气化室和二燃室两部分，所述气化室和所述二燃室构成气化加焚烧一体式炉膛结构，所述气化室和所述二燃室之间设置有炉内隔墙，所述气化室的底部采用水平式炉排，所述炉排的底部配置一次风风仓；所述二燃室位于所述气化室上部，二次风和循环烟气分别从所述二燃室侧面进入炉膛，以促进所述二燃室中可燃气体的燃尽和降低所述二燃室的整体温度。

2.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述炉排采用四段配风，每段均配置所述一次风风仓，以单独控制风量。

3.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述二燃室的长度、宽度与所述气化室相同。

4.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述气化室上部是由耐火保温材料制作的炉内隔墙，所述炉内隔墙为气化过程提供辐射加热。

5.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，在所述气化室出口处布置一组循环烟气喷管和二次风喷管，控制烟气温度低于950℃，以保证二噁英的分解和可燃物的快速燃烧。

6.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，在所述二燃室中布置另一组循环烟气喷管和二次风喷管，以高速促进循环烟气、二次风与从所述气化室排出的烟气的混合。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述气化焚烧炉的左侧配置进料溜槽，所述进料溜槽的外侧侧壁布置溜槽水冷装置，所述进料溜槽的顶端连通进料口，所述进料溜槽的底端连通所述炉排的前段。

8.根据权利要求7所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述炉排的末段连通落渣管，所述气化焚烧炉邻近所述落渣管的一侧炉墙的下部布置观火孔，通过所述观火孔来实时观察位于所述炉排上的垃圾料层的焚烧状况。

9.根据权利要求7所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述气化焚烧炉炉墙顶部邻近所述进料口的位置布置一炉膛出口，烟气通过所述炉膛出口排出所述气化焚烧炉。

10.根据权利要求1所述的气化焚烧炉，其特征在于，所述炉排上的垃圾料层处于缺氧气化状态，以有效抑制所述垃圾料层中的燃料氮向氮氧化物的转化。

说明书

适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉

技术领域

[0001] 本发明涉及垃圾焚烧领域，具体而言涉及一种适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉。

背景技术

[0002] 近年来，垃圾焚烧作为国内外生活垃圾的主流处理措施越来越得到重视，垃圾焚烧的份额也逐年提高。随着社会大众环境保护意识的加强，政府对垃圾焚烧烟气排放的要求也逐渐严厉，传统焚烧模式渐渐暴露出其弊端，即由于烟气中污染物浓度高使得烟气处理成本越来越高昂，频繁出现的炉内积灰结焦过程影响机组运行的可靠性，开发既能满足垃圾焚烧处理需求又能降低投资和运行成本的垃圾清洁处理技术是今后发展的方向。

[0003] 目前主流垃圾处理技术均采用直接焚烧模式，应用较多的焚烧炉主要是炉排炉和循环流化床锅炉。对于技术较为成熟的炉排炉，由于采取直接焚烧的工艺，且一次风量较大，往往占到70％的总风量份额，使得焚烧过程中产生的NOx较多，造成烟气处理系统复杂，运行成本较高，出现飞灰量大、炉内积灰、结焦和高温腐蚀严重等问题，造成设备运行的可靠性降低。循环流化床锅炉采用惰性床料流化焚烧生活垃圾，具有焚烧温度低、NOx浓度生成量小、燃尽率高等优点，但是，烟气粉尘浓度高和设备故障率高限制了其大规模的应用。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉，所述气化焚烧炉分为气化室和二燃室两部分，气化室的底部采用水平式炉排，所述炉排的底部配置一次风风仓；所述二燃室位于所述气化室上部，二次风和循环烟气分别从所述二燃室侧面进入炉膛，以促进所述二燃室中可燃气体的燃尽和降低所述二燃室的整体温度。

[0005] 在一个示例中，所述炉排采用四段配风，每段均配置所述一次风风仓，以单独控制风量。

[0006] 在一个示例中，所述二燃室的长度、宽度与所述气化室相同。

[0007] 在一个示例中，所述气化室上部是由耐火保温材料制作的炉内隔墙，所述炉内隔墙为气化过程提供辐射加热。

[0008] 在一个示例中，在所述气化室出口处布置一组循环烟气喷管和二次风喷管，控制烟气温度低于950℃，以保证二噁英的分解和可燃物的快速燃烧。

[0009] 在一个示例中，在所述二燃室中布置另一组循环烟气喷管和二次风喷管，以高速促进循环烟气、二次风与从所述气化室排出的烟气的混合。

[0010] 在一个示例中，所述气化焚烧炉的左侧配置进料溜槽，所述进料溜槽的外侧侧壁布置溜槽水冷装置，所述进料溜槽的顶端连通进料口，所述进料溜槽的底端连通所述炉排的前段。

[0011] 在一个示例中，所述炉排的末段连通落渣管，所述气化焚烧炉邻近所述落渣管的一侧炉墙的下部布置观火孔，通过所述观火孔来实时观察位于所述炉排上的垃圾料层的焚烧状况。

[0012] 在一个示例中，所述气化焚烧炉炉墙顶部邻近所述进料口的位置布置一炉膛出口，烟气通过所述炉膛出口排出所述气化焚烧炉。

[0013] 在一个示例中，所述炉排上的垃圾料层处于缺氧气化状态，以有效抑制所述垃圾料层中的燃料氮向氮氧化物的转化。

[0014] 根据本发明所提供的气化加焚烧一体式炉膛结构和配风系统可以有效解决传统生活垃圾焚烧方式带来的各种弊端，具有底渣含碳量低、超低NOx排放量、超低飞灰浓度等优点，简化了烟气处理系统，使得投资和运行成本大大降低。

附图说明

[0015] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

[0016] 附图中：

[0017] 图1为现有的垃圾焚烧机械炉排炉的示意性剖面图；

[0018] 图2为根据本发明示例性实施例的适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉炉膛结构的示意性剖面图。

具体实施方式

[0019] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

[0020] 为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[0021] 应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

[0022] 应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

[0023] 现有的垃圾焚烧炉以直接焚烧为主，机械炉排炉为其主流。图1示出了一种机械炉排炉，包括进料口101、给料炉排102、位于炉膛内的用于垃圾焚烧的炉排103、位于焚烧炉排下部的一次风供风系统104、位于炉喉部的二次风供风系统105以及排渣机106。所述一次风从所述焚烧炉排底部的风室送入，所述二次风从所述垃圾焚烧炉的炉喉部送入。

[0024] 焚烧炉排整体构成用于焚烧垃圾的炉床，所述炉床沿纵向分为干燥段、燃烧段和燃尽段，焚烧炉排整体沿纵向分为多个焚烧单元，通常为5个单元，每一焚烧单元由多个滑动炉排片、翻动炉排片和固定炉排片组成。垃圾从进料口倒入所述垃圾焚烧炉，通过给料炉排的往复推动作用所述垃圾进入所述焚烧炉内的炉床上进行焚烧，在所述干燥段所述垃圾被烘干、脱水，所述垃圾主要在所述燃烧段进行燃烧，经过燃尽段的垃圾已经燃烧殆尽，之后剩余的炉渣进入排渣机，由排渣机排出炉外。

[0025] 图1示出的机械炉排炉的缺点为高强度直接焚烧产生大量NOx并且烟气飞灰浓度较高，这会引起一系列相应问题，例如烟气处理系统复杂、运行成本高、炉内积灰、结焦和高温腐蚀严重等。

[0026] 采用循环流化床焚烧技术的垃圾焚烧炉具有焚烧温度低、NOx产生量小等优点，但是，烟气飞灰浓度高、焚烧炉设备故障率高等缺点制约了此类垃圾焚烧炉的大规模应用。

[0027] 为了解决现有的垃圾焚烧炉所具有的上述技术问题，本发明提供一种适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉，所述气化焚烧炉分为气化室和二燃室两部分，气化室的底部采用水平式炉排，所述炉排的底部配置一次风风仓；所述二燃室位于所述气化室上部，二次风和循环烟气分别从所述二燃室侧面进入炉膛，以促进所述二燃室中可燃气体的燃尽和降低所述二燃室的整体温度。

[0028] 根据本发明提供的适用于高热值生活垃圾的气化加焚烧一体式炉膛结构，以及炉内二次风、循环烟气喷入装置，可以实现高燃尽率、超低氮氧化物(NOx)排放、超低飞灰浓度、低二噁英排放的清洁气化焚烧过程，无需增加后期脱硝工艺即可实现NOx排放低于100mg/Nm3的要求，同时降低除尘负荷，大大降低了系统投资和运行成本，增加了机组运行的可靠性。

[0029] 如图2所示，本发明提供的适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉分为气化室和二燃室两部分，气化室的底部采用水平式炉排4，炉排4采用四段配风，每段均配置一次风风仓5，可以单独控制风量；二燃室位于气化室上部，长度、宽度与气化室相同，二次风和循环烟气分别从二燃室侧面进入炉膛，以促进二燃室中可燃气体的燃尽和降低二燃室的整体温度。

[0030] 气化焚烧炉的左侧配置进料溜槽1，进料溜槽1的外侧侧壁布置溜槽水冷装置2，进料溜槽1的顶端连通进料口，进料溜槽1的底端连通炉排4的前段。炉排4的末段连通落渣管6，邻近落渣管6的一侧炉墙7的下部布置观火孔14，通过观火孔14可以实时观察位于炉排4上的垃圾料层3的焚烧状况。炉墙7的顶部邻近进料口的位置布置炉膛出口13，烟气通过炉膛出口13排出气化焚烧炉。

[0031] 气化焚烧炉运行时，垃圾由进料溜槽1进入炉排4的前段，再由推料机自动推到位于气化室底部的炉排上方形成垃圾料层3，炉排4在往复运动模式下将垃圾料层3缓慢推向落渣管6方向，炉排4的往复运动同时也起到拨料混合的作用，使气化过程更容易进行。一次风通过一次风风仓5从炉排4的底部送入，不同区段的风量可调，可以按实际需求提供气化过程所需的氧气。气化室上部是由耐火保温材料制作的炉内隔墙8，气化焚烧炉运行时其温度与烟气温度相同，为气化过程提供辐射加热。

[0032] 气化室内处于缺氧状态运行，烟气可燃物浓度较高。在气化室出口处布置一组循环烟气喷管9和二次风喷管10，起到补充燃烧所需氧气与降低燃烧烟气温度的作用，控制烟气温度低于950℃，可以保证二噁英的分解和可燃物的快速燃烧。

[0033] 由于气化室内处于缺氧状态，一次风风量相比传统炉排炉焚烧方式大为减少，使得烟气携带的飞灰量大大降低，因此，炉内积灰、结焦和高温腐蚀风险降低，烟气净化系统也可以大大简化。缺氧气化过程使得垃圾料层3内的燃料氮向NOx的转化减少，从源头减少NOx的来源。

[0034] 在二燃室中再布置另一组循环烟气喷管11和二次风喷管12，以高速促进循环烟气、二次风与从气化室排出的烟气的混合，保证可燃物的燃尽。

[0035] 烟气再循环和分级二次风的设计可以有效控制可燃气体的燃烧过程，大幅降低NOx的生成，较长的烟气流程可以保证足够的停留时间使二噁英完全分解。

[0036] 本提供的适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉具有以下优点：

[0037] (1)由于采用气化加焚烧一体式炉膛结构，气化室内一次风量大幅减少，可以保证烟气携带飞灰量的降低，可以有效减缓炉内积灰、结焦和高温腐蚀速率，增加余热锅炉传热效率，并降低烟气净化系统的除尘工作量；

[0038] (2)炉排上的垃圾料层处于缺氧气化状态，可以有效抑制垃圾料层中的燃料氮向NOx的转化，从源头减少NOx的来源；

[0039] (3)采用烟气再循环技术控制炉膛温度在950℃以下，可以有效抑制二燃室热力型NOx的形成；

[0040] (4)烟气再循环和二次风的分级布置可以深度控制可燃气体的燃烧过程，降低火焰中氧气水平，以深度控制NOx的生成，因此，从二燃室出口排出的烟气中的NOx含量可以保证在100mg/Nm3以下，在烟气净化阶段不需要采取任何脱硝措施。

[0041] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。