雙工質雙循環汙泥焚燒爐的製作方法

2023-08-07 01:44:36

專利名稱：雙工質雙循環汙泥焚燒爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於汙泥焚燒和熱能回用的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，屬 於機械設備類。
背景技術：
城市汙水處理行業正在迅速發展，汙泥作為汙水處理最主要的副產物，棄 置或填埋，會產生嚴重的二次汙染，是汙水處理行業發展急需解決的難題。汙 泥幹化焚燒技術可以有效、徹底地實現汙泥安全處置，並回收利用汙泥熱值， 達到汙泥處理處置"減量化、無害化、穩定化、資源化"。
目前的汙泥焚燒工藝中，主要有直接焚燒全乾化汙泥的流化床鍋爐和燃煤 摻燒溼汙泥的循環流化床鍋爐和燃燒(半)幹化汙泥的鼓泡流化床鍋爐三種。 這三種鍋爐分別存在以下問題
1. 直接焚燒全乾化汙泥的流化床鍋爐對汙泥的預處理要求較高，只有將 汙泥全乾化之後再送入焚燒才能達到較好的焚燒效果。對於半乾化汙泥，其適 應性較差。而汙泥全乾化需耗大量熱能，汙泥幹化焚燒系統整體熱效率較低， 汙泥熱值回用效率也較低，技術經濟可行性較差。
2. 燃煤慘燒溼汙泥的循環流化床鍋爐這類鍋爐主要是由原有電廠燃煤鍋 爐經過改造後摻燒汙泥的。由於溼汙泥含水率較大，鍋爐受熱面汙染高，溼汙 泥的焚燒對原有系統的燃燒有較大影響，大大降低了原有鍋爐的熱效率，且存 在設備磨損嚴重，處理能力有限等問題。
3. 燃燒(半)幹化汙泥的鼓泡流化床鍋爐這類鍋爐使用的是鼓泡床，帶 離燃燒室的細顆粒份額較大，炭未完全燃燒損失相對較高，且由於鼓泡床橫向 粒子混合特性較差，爐前給料點較多，分布複雜，不利於流化床焚燒設備的大 型化。此外這種鍋爐燃燒強度較小，爐膛截面積較大。
另外，這三種鍋爐都是單工質鍋爐，汙泥熱能回用方式的靈活性較差。

發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的在於為汙泥幹化焚燒工藝，配套一種 具有較高燃燒效率和系統熱效率，靈活的原料與產品適應性和較低的設備磨損 等特點的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，其技術解決方案為
雙工質雙循環汙泥焚燒爐，主要包括燃燒室、高溫分離器(24)、尾部煙
道、給料裝置(4)、布風裝置(7)、 一次風機(9)、 二次風機(11)及汽包(29)， 燃燒室由密相區絕熱爐膛(5)和稀相區受熱面爐膛(30)組成，其中密相區 絕熱爐膛(5)設置在稀相區受熱面爐膛(30)下方，在稀相區受熱面爐膛(30) 內壁設有均勻排列的水冷管件(31)，水冷管件(31) —端並聯連接在水冷集 箱(32)上，另一端均接入汽包(29)。在密相區絕熱爐膛(5)下方設置有布 風裝置(7)，稀相區受熱面爐膛(30)上方通過煙道與高溫分離器(24)連接， 高溫分離器(24)通過管道經回料裝置(10)與密相區絕熱爐膛(5)連接。 由密相區絕熱爐膛(5)和稀相區受熱面爐膛(30)構成的燃燒室為內循環系 統；燃燒室和高溫分離器(24)、回料裝置(10)組成外循環系統。高溫分離 器(24)頂部連接尾部煙道，尾部煙道中沿煙氣流動方向依次設置高溫蒸汽過 熱器(27)、低溫蒸汽過熱器(25)、 一次風高溫預熱器(23)、有機熱載體換 熱器(21)、高溫省煤器(18)、 二次風預熱器(17)、低溫省煤器(16)和^ 次風低溫預熱器(14)， 一次風機(9)通過管道連接一次風低溫預熱器(14)， 一次風低溫預熱器(14)又通過管道連接到一次風高溫預熱器(23)， 一次風 高溫預熱器(23)再通過管道連接到布風裝置(7)， 二次風機(11)通過管道 連接到二次風預熱器(17)， 二次風預熱器(17)再通過管道連接到密相區絕 熱爐膛(5)，低溫省煤器(16)通過管道與高溫省煤器(18)連接，汽包(29) 通過管道與低溫蒸汽過熱器(25)連接，低溫蒸汽過熱器(25)通過管道與高 溫蒸汽過熱器(28)連接，高溫蒸汽過熱器(27)、低溫蒸汽過熱器(25)、高 溫省煤器(18)和低溫省煤器(16)構成蒸汽工質換熱系統，給料裝置(4) 與密相區絕熱爐膛(5)相連接。給料裝置(4)上設有給料口 (1)、 (2)、 (3)。 由於採用了以上技術方案，本發明的雙工質雙循環汙泥焚燒爐可以解決汙 泥燃料對設備磨損，燃燒不穩定、燃燒效率低及熱能回用方式不靈活等問題。燃料先在爐膛密相區蠕動、乾燥後與床料一起被流化，其中粗大顆粒由於重量 較大，在密相區上升後沿四周沉降，形成內循環系統，因此處燃料顆粒較大， 爐膛內壁不設置水冷管件，既可減少燃料對爐膛的磨損，也可提高密相區的溫 度，強化燃料的乾燥、著火，改善燃燒效果。燃料在密相區燃燒產生的細小顆 粒吹入爐膛上部稀相區繼續燃燒，稀相區設置受熱水冷壁，吸收燃料焚燒釋放 的熱量。燃燒室外設置的高溫分離器收集燃燒室出來的飛灰，再回送至爐膛再 燃燒。而燃燒產生的高溫煙氣經過高溫蒸汽過熱器和低溫蒸汽過熱器後，首先 對初級預熱空氣進行高溫加熱，使一次風達到系統內循環所需的溫度。然後再 通過有機載體換熱器對用於汙泥幹化的有機載體進行加熱。尾部煙道後段則依 次布置高溫省煤器、二次風預熱器和一次風低溫預熱器。本發明的技術方案， 根據汙泥焚燒的特點，合理設計焚燒爐的結構和煙氣餘熱利用方式，系統熱效 率高，設備磨損小，對入口汙泥狀態適應性好，汙泥熱能回用方式靈活，且能 大規模處理。


圖1為雙工質雙循環汙泥焚燒爐結構示意圖。
圖2為密相區絕熱爐膛上部加裝水冷管件的結構示意圖。
具體實施方案
下面結合附圖對本發明作進一歩詳細描述 見附圖
雙工質雙循環汙泥焚燒爐具體結構為
雙工質雙循環汙泥焚燒爐，主要包括燃燒室、高溫分離器24、尾部煙道、 給料裝置4、布風裝置7、 一次風機9、 二次風機11及汽包29。燃燒室由密相 區絕熱爐膛5和稀相區受熱面爐膛30組成，燃燒室採用絕熱爐膛和受熱面爐 膛結合的方式可減少燃料顆粒對爐膛的磨損，也可提高燃料著火區的溫度，改 善汙泥燃料的燃燒。密相區絕熱爐膛5設置在稀相區受熱面爐膛30下方。給 料口 1、 2、 3通過給料裝置4與密相區絕熱爐膛5連接。在密相區絕熱爐膛5 下方設置有布風裝置7，布風裝置7下方為排空口 8，在密相區絕熱爐膛5下 部還設有排渣口6，用於排出燃料燃燒所產生的灰渣。稀相區受熱面爐膛30
5上方通過煙道與高溫分離器24連接，高溫分離器24通過管道經回料裝置10 與密相區絕熱爐膛5連接，高溫分離器24頂部連接尾部煙道。由密相區絕熱 爐膛5和稀相區受熱面爐膛30構成的燃燒室為內循環系統；燃燒室和高溫分 離器24、回料裝置10組成外循環系統。在稀相區受熱面爐膛30內壁設有均勻 排列的水冷管件31，水冷管件31 —端並聯連接在水冷集箱32上，另一端均接 入汽包29。尾部煙道中沿煙氣流動方向依次設置高溫蒸汽過熱器27、低溫蒸 汽過熱器25、 一次風高溫預熱器23、有機熱載體換熱器21、高溫省煤器18、 二次風預熱器17、低溫省煤器16和一次風低溫預熱器14。 一次風機9通過管 道連接一次風低溫預熱器14， 一次風低溫預熱器14又通過管道連接到一次風 高溫預熱器23， 一次風高溫預熱器23再通過管道連接到布風裝置7。通過設 置兩級一次風預熱器，且在尾部煙道中將一次風高溫預熱器23設置低溫蒸汽 過熱器25之後，在使床料和燃料流化的同時，還可提高一次風的溫度，保證 燃料進入爐膛後能穩定有效的燃燒。二次風機11通過管道連接到二次風預熱 器17， 二次風預熱器17再通過管道連接到密相區絕熱爐膛5，以保證燃料在 爐膛內持續穩定燃燒。外部鍋爐低溫給水管道通過低溫省煤器進口 15與低溫 省煤器16連接，低溫省煤器16又通過管道與高溫省煤器18連接，高溫省煤 器18再通脫高溫省煤器出口 19與外部鍋爐高溫給水管道連接。汽包29通過 管道與低溫蒸汽過熱器25連接，低溫蒸汽過熱器25通過管道與高溫蒸汽過熱 器27連接，在高溫蒸汽過熱器27與低溫蒸汽過熱器25之間設有減溫水進口 26，用於控制蒸汽的過熱度。高溫蒸汽過熱器27的通過高溫蒸汽過熱器出口 28與外部用汽管道連接。有機熱載體換熱器21則通過有機熱載體換熱器進口 20及有機熱載體換熱器出口 22與外部用熱管道連接。有機熱載體換熱器21 構成有機熱載體工質換熱系統，而高溫蒸汽過熱器27、低溫蒸汽過熱器25、 高溫省煤器18和低溫省煤器16則構成蒸汽工質換熱系統。兩種工質的換熱系 統可靈活適應用熱要求。在尾部煙道後部設有尾部煙道排灰口 12，用於排出尾 部煙道中沉降下來的飛灰。尾部煙道則通過尾部煙道出口 13與後續煙氣處理 系統連接。
雙工質雙循環汙泥焚燒爐的工作原理如下一. 汙泥，脫硫劑、輔助燃料分別從爐側給料口 1、 2、 3通過給料器4進 入密相區絕熱爐膛5，經過兩級預熱的空氣通過布風裝置7向燃燒室內提供一 次風，在使床料和燃料充分混合成流化狀態的同時，對燃料進行充分的乾燥， 並強化燃料的著火，保證燃料能夠持續穩定的燃燒。流化的燃料在密相區絕熱 爐膛5內部被布風裝置7吹起後，重量較大的大顆粒向四周沉降，完成燃燒室 內的循環。
二. 燃料在密相區絕熱爐膛5燃燒產生的細小顆粒吹入燃燒室上部稀相區 受熱面爐膛30繼續燃燒。燃燒產生的煙氣及飛灰一起進入高溫分離器24，在 高溫分離器24中，通過旋風分離收集的飛灰通過其下方的回料裝置10回送至 密相區絕熱爐膛5，而煙氣則進入後續的尾部煙道與各種換熱器進行熱交換。 汽包29中的水通過均勻排列於稀相區受熱面爐膛30內壁的水冷管件31吸收 爐膛中燃料焚燒釋放的熱量後，產生的蒸汽進入頂部的汽包29。水冷管件31 下端連接的水冷管件集箱32則用於聯通所有水冷管件31中未蒸發的水。
三. 經過高溫蒸汽過熱器27和低溫蒸汽過熱器25後的煙氣按煙氣流動方 向依次與一次風高溫預熱器23、有機載體換熱器21、高溫省煤器18、 二次風 預熱器17、低溫省煤器16、 一次風低溫預熱器14進行換熱，然後從煙道出口 13排出至後續煙氣淨化處理設施。鍋爐給水從低溫省煤器進口 15進入，由高 溫省煤器出口 19送出。汽包29中的蒸汽通過管道進入低溫蒸汽過熱器25，在 低溫蒸汽過熱器25中吸收煙氣的熱量後通過管道進入高溫蒸汽過熱器27，然 後從高溫蒸汽過熱器出口 28送出，而用於調節蒸汽過熱度的減溫水則通過高 溫蒸汽過熱器27與低溫蒸汽過熱器25之間的減溫水入口 26進入。有機熱載 體工質從有機熱載體換熱器進口 20進入，由有機熱載體換熱器出口 22送出。 其中有機載體工質用於汙泥的幹化，蒸汽工質可用於發電或供熱，可根據系統 負荷及燃料情況合理分配兩種工質換熱比例，靈活適應燃料的變化及熱能的利 用方式。
四. 由於汙泥焚燒需要較高的助燃空氣溫度， 一次風系統設置兩級預熱器， 分別布置在尾部煙道兩端。 一次風通過--次風送風機9進入尾部煙道末端的一 次風低溫預熱器14進行一級預熱，再進入尾部煙道始端的一次風高溫預熱器23進行二級預熱，然後通過密相區絕熱爐膛5下部布風裝置7均勻進入燃燒室。 二次風通過二次風送風機11進入二次風預熱器17，然後從密相區絕熱爐膛5 上部進入燃燒室。
五、 燃料在燃燒室燃燒產生的灰渣由排渣口 6排出，而燃燒室則通過排空 口 8來進行排空。尾部煙道中沉積下來的飛灰由尾部煙道排灰口 12排出。
六、 根據燃料特性的不同，可通過在密相區絕熱爐膛5上部設均勻排列的 水冷管件33和其下部連接的水冷管件集箱34組成的密相區爐膛換熱系統來吸 收一部分密相區絕熱爐膛5的熱量，以提高系統的熱效率。
權利要求
1雙工質雙循環汙泥焚燒爐，主要包括燃燒室、高溫分離器(24)、尾部煙道、給料裝置(4)、布風裝置(7)、一次風機(9)、二次風機(11)及汽包(29)，其特徵在於燃燒室由密相區絕熱爐膛(5)和稀相區受熱面爐膛(30)組成，其中密相區絕熱爐膛(5)設置在稀相區受熱面爐膛(30)下方，在密相區絕熱爐膛(5)下方設置有布風裝置(7)，稀相區受熱面爐膛(30)上方通過煙道與高溫分離器(24)連接，高溫分離器(24)通過管道經回料裝置(10)與密相區絕熱爐膛(5)連接，高溫分離器(24)頂部連接尾部煙道，尾部煙道中沿煙氣流動方向依次設置高溫蒸汽過熱器(27)、低溫蒸汽過熱器(25)、一次風高溫預熱器(23)、有機熱載體換熱器(21)、高溫省煤器(18)、二次風預熱器(17)、低溫省煤器(16)和一次風低溫預熱器(14)，一次風機(9)通過管道連接一次風低溫預熱器(14)，一次風低溫預熱器(14)又通過管道連接到一次風高溫預熱器(23)，一次風高溫預熱器(23)再通過管道連接到布風裝置(7)，二次風機(11)通過管道連接到二次風預熱器(17)，二次風預熱器(17)再通過管道連接到密相區絕熱爐膛(5)，低溫省煤器(16)通過管道與高溫省煤器(18)連接，汽包(29)通過管道與低溫蒸汽過熱器(25)連接，低溫蒸汽過熱器(25)通過管道與高溫蒸汽過熱器(28)連接，高溫蒸汽過熱器(27)、低溫蒸汽過熱器(25)、高溫省煤器(18)和低溫省煤器(16)構成蒸汽工質換熱系統，給料裝置(4)與密相區絕熱爐膛(5)相連接。
2.如權利要求1所述的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，其特徵在於所述由密 相區絕熱爐膛(5)和稀相區受熱面爐膛(30)構成的燃燒室為內循環系統； 燃燒室和高溫分離器(24)、回料裝置(10)組成外循環系統。
3.如權利要求1所述的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，其特徵在於在稀相區 受熱面爐膛(30)內壁設有均勻排列的水冷管件(31)，水冷管件(31) —端 並聯連接在水冷集箱(32)上，另一端均接入汽包(29)。
4.如權利要求1所述的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，其特徵在於在密相區 絕熱爐膛(5)內壁上部可加裝水冷管件(33)，水冷管件(33) —端並聯連接 在水冷集箱(34)上，另一端均接入汽包(29)。
全文摘要
本發明涉及一種用於汙泥焚燒和熱能回用的雙工質雙循環汙泥焚燒爐，焚燒爐的燃燒室下部為密相區絕熱爐膛，上部為稀相區受熱面爐膛，稀相區受熱面爐膛內壁設有均勻排列的水冷管件，密相區絕熱爐膛下方設置有布風裝置，高溫分離器分別通過管道及回料裝置與稀相區受熱面爐膛和密相區絕熱爐膛連接，頂部則連接尾部煙道，尾部煙道中設有蒸汽換熱系統、有機熱載體換熱器。本發明的汙泥焚燒爐，既可減少燃料對爐膛的磨損，也可提高密相區的溫度，強化燃料的乾燥、著火，改善燃燒效果。本發明系統熱效率高，設備磨損小，對入口汙泥狀態適應性好，汙泥熱能回用方式靈活，且能大規模處理。
文檔編號F22B21/04GK101526220SQ20091006167
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者朱文淵, 李先旺 申請人:武漢都市環保工程技術股份有限公司