垃圾焚燒爐無後拱順流設備的製作方法

2023-05-27 19:32:31

本發明涉及一種燃燒垃圾並利用餘熱發電的焚化設備，尤其是對大型垃圾焚燒來說能優化燃燒和簡化爐膛結構的無後拱順流設備。

背景技術：

隨著國民經濟及城市建設的發展，垃圾產生量越來越多，土地資源越來越緊張。根據國家環保部預測，垃圾量在2015年和2020年將達到1.79、2.1億噸，使得垃圾焚燒發電技術成為許多城市解決垃圾出路的新趨勢和新熱點。垃圾焚燒法可以使垃圾減容90％、減量70％-80％,使所佔用的土地面積大為減少,符合減量化的要求；垃圾焚燒餘熱還可供熱、發電，可實現資源化的目的。

中國各地區甚至是沿海發達城市所產生的垃圾中廚餘垃圾多，熱值低、水分高、灰分大、成分複雜。根據近年來對全國垃圾焚燒廠調查數據分析，國內焚燒爐有2/3以上的燃燒不正常。另外在爐膛設計方面，由於缺乏對中國低熱值、高水分、高灰分的垃圾特點的認識，爐膛的容積熱負荷和爐排面積熱負荷設計方面缺乏經驗，對爐膛的前拱和後拱的輻射和對流傳熱考慮不足，使得爐膛內火焰充滿度較差，爐膛內整體溫度不高，對於低熱值的溼垃圾尤其明顯，不得不加較多的煤或油輔助燃燒。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種垃圾焚燒爐無後拱順流設備，由此達到處理中國低熱值、高水分、高灰分垃圾並發電的目的，或是對現有的爐膛結構進行簡化達到優化爐膛內焚燒處理中國垃圾並發電的目的。

本發明技術解決方案是包括第一煙道9,其特別在於還包括有爐膛7，所述爐膛(7)包括前拱(5)、前拱下集箱(6)、後牆(8)，所述爐膛的前拱(5)上部的水冷壁鰭片設有至少一個的上層二次風噴嘴(3)及至少一個的下層二次風噴嘴(4)，各層二次風噴嘴的進風口各連通有二次風管(1)，所述的各層二次風噴嘴與二次風管(1)連接處設置有二次風門(2)。

所述的上層二次風噴嘴(3)所在水平截面與前拱下集箱(6)垂直距離為1.6m～1.8m，下層二次風噴嘴(4)所在水平截面與前拱下集箱(6)垂直距離為1.0m～1.3m。

所述前拱的上下兩層二次風噴嘴，每層有6個噴嘴，依次分別間隔布置在前拱上，兩層共有12個二次風噴嘴。

所述的前拱(5)的傾斜角β為10～20°，上層二次風噴嘴(3)入噴角度α1為50°～60°，下層二次風噴嘴(4)入噴角度α2為40°～50°。

所述的各層二次風噴嘴的射流速度相同，均為70～90m/s，二次風均以冷風供入。

下層二次風風量與上層二次風風量之比為16:1，射流速度相同均為70～90m/s，二次風均以冷風供入。

所述兩層二次風噴嘴的入射角度之間相差10°為佳。

當燃燒處理熱值較低、水份較高的垃圾時，垃圾乾燥和著火需要更多的能量，這時應投入位於前拱的下層二次風噴嘴，反之，當燃燒處理垃圾的熱值較高、水份較低時應投入位於前拱的上層二次風噴嘴。

本發明的有益效果是：

1、無後拱順流的爐膛結構是基於對中國低熱值、高水分、高灰分的垃圾特點的認識，通過設計計算爐膛的容積熱負荷和爐排面積熱負荷，並對爐膛內輻射和對流傳熱深入研究，得到的新型爐型，這種新型爐型結構使得爐膛內火焰既充滿爐膛空間又不會直接衝刷爐膛壁面，對於燃用低熱值的溼垃圾尤其明顯，而且不需要加較多的煤或油輔助燃燒。

2、前拱布置有兩層二次風噴嘴，非常適合中國複雜多變的城市垃圾特點，根據不同類型的垃圾特性選擇性使用前拱的兩層二次風噴嘴，達到最佳的焚燒處理垃圾效果並實現利用餘熱供暖發電的目的。

3、前拱布置的二次風噴嘴的射流在爐膛內形成良好的空氣動力場以利氣相燃燒，同時延長粒子在爐膛內的運動時間以使爐膛空間得到充分利用，形成良好的混合條件並適當地降低燃燒溫度，最大限度地抑制熱力合成NOx的生成。

本發明技術手段簡便易行，不僅具備以上優點，而且無後拱順流的爐膛結構形式，在二次風高速氣流的配合下，使燃燒高溫區的熱煙氣從爐膛後方卷吸到爐膛前方以使垃圾乾燥並著火；同時在燃盡段處創建富氧氣氛強化該處的輻射熱流以使爐渣中的可燃物燃燼。

國內常見爐型通過比較長的後拱結構將煙氣引導至爐排前部；無後拱爐膛結構通過高速的二次風(速度80m/s)，使煙氣在爐膛內產生湍流，充分紊亂混合後形成均勻的溫度場和速度場，可充分提高燃燒效率，保證足夠的煙氣停留時間，避免局部高溫腐蝕。

附圖說明

圖1為本發明垃圾焚燒爐無後拱順流設備；

圖2為本發明的俯視圖；

圖3為本發明的左視圖；

圖4為本發明的前拱下層二次風噴嘴速度矢量圖。

圖中：1二次風管，2二次風門，3上層二次風噴嘴，4下層二次風噴嘴，5前拱，6前拱下集箱，7爐膛，8後牆，9第一煙道，10喉口上層二次風噴嘴，11喉口下層二次風噴嘴，12焚燒爐兩側牆，13垃圾進料鬥，14進料擋板，15水冷斜槽，16推料器，17灰鬥，18爐排，19出渣機。

具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不限於此。

實施例1

如圖1所示，在現有基礎的焚燒爐兩側牆12，垃圾進料鬥13，進料擋板14，水冷斜槽15，推料器16，灰鬥17，爐排18，出渣機19基礎上，本發明特別是有煙道9，在煙道9下方有爐膛7，爐膛7一側邊是後牆8，爐膛7內有前供5及前供下集箱6，所述前供9上部的水冷壁鰭片設有至少一個的上層二次風噴嘴3和喉口上層二次風噴嘴10，及至少一個的下層二次風噴嘴4，和喉口下層二次風噴嘴11各層二次風噴嘴的進風口各連通有二次風管(1)所述的各層風噴嘴與二次風管(1)連接處設置有二次風門(2)。

實施例2

同實施例1相同，只是所述的上層二次風噴嘴3所在水平截面與前拱下集箱6垂直距離為1.6m～1.8m，下層二次風噴嘴4所在水平截面與前拱下集箱6垂直距離為1.0m～1.3m。

實施例3

同實施例1相同，只是所述前拱的上下兩層二次風噴嘴，每層有6個噴嘴，依次分別間隔布置在前拱上，兩層共有12個二次風噴嘴。

實施例4

與實施例1相同，只是前拱5的傾斜角β為20°，上層二次風噴嘴3入噴角度α1為60°，下層二次風噴嘴4入噴角度α2為50°。

實施例5

與實施例1相同，只是前拱5的傾斜角β為10°，上層二次風噴嘴3入噴角度α1為50°，下層二次風噴嘴4入噴角度α2為40°。

實施例6

與實施例1相同，只是前拱5的傾斜角β為15°，上層二次風噴嘴3入噴角度α1為55°，下層二次風噴嘴4入噴角度α2為45°。

實施例7

與實施例1相同，只是各層二次風噴嘴的射流速度相同，均為70～90m/s，二次風均以冷風供入。

實施例8

如圖2所示，與實施例1相同，只是每層二次風噴嘴數量是6個，依次分別間隔布置在前拱5上。噴嘴之間的距離可以根據實際具體情況確定。上下兩層二次風噴嘴採用相同的的管材和管徑，噴嘴設計時可根據風量和風速的要求選用合適的噴嘴管材和管徑。

二次風管1接到二次風箱上圖中未示出，二次風均以冷風供入，二次風量佔總風量的30％左右，每層二次風量由對應的二次風門2控制。

根據垃圾焚燒爐設計參數，通過熱力計算和模擬計算，得到表1所示的結果。在燃用低熱值、高水分、高灰分垃圾時，使用下層二次風噴嘴，如圖3所示。結果表明，無後拱順流的焚燒爐結構中，採用合適的二次風量和風速、二次風噴入角度時，爐膛7內形成紊流狀態，如圖4所示，有很高的燃燒效率，使垃圾中的可燃物燃燒殆盡；爐膛7內均衡的溫度和熱負荷降低了高溫腐蝕的風險，最大限度地抑制熱力合成NOX的生成。

表1