专利名称：一种垃圾燃烧炉及燃烧方法
技术领域：
本发明属于一种以垃圾为燃料，以处理垃圾为主要目的的燃烧炉及燃烧处理方法，特别是一种燃炉本体与废热回收及垃圾干燥系统融为一体的锅炉式燃烧炉及其燃烧方法。该燃烧炉在处理垃圾的同时还可利用废热向工业和生活供热，或提供过热蒸汽用于发电等。
随着社会的发展，生活垃圾和工业垃圾日益增多，给环境保护造成了严重威胁，对于这些垃圾的处理和利用已成为现代文明社会所面临的迫切问题。目前国内外对这些垃圾的处理通常采用三种方式进行，即填埋处理法、堆肥处理法和焚烧处理法。前两种方法投资大、要求高、占地面积大，处理周期长，并极可能导致地下水和地表水第二次污染而焚烧处理方法具有无害化程度较高、减容量大，占地面积少，处理周期短等特点。其中采用大型机械化。自动化的锅炉式垃圾燃烧炉还可有效地将燃烧后的废热回收，提高垃圾的综合利用价值。目前国际上以垃圾为燃料的大型机械化炉型分为固定床和流化床两类，其中固定床中的移动炉排炉如日本三菱公司的马丁炉、瑞士冯·若尔曲棍式阶梯炉排炉等。前者虽然具有操作简单、飞灰量小，HCl、NOX等有害气体可达排放标准，热能回收后用于发电，其发电量也较稳定等优点。但该炉结构复杂，炉排磨损大且需高级合金钢制造，对垃圾的适应性差，燃尽率低，燃烧负荷调节余地小，炉内燃烧工况需采用燃油助燃调节，由于排渣采用湿式，需对污水进行处理；且一次性投资大，运行成本高，国内仅深圳市综合处理厂从日本引进了三台这种马丁炉用于处理垃圾废热回收用于发电。而曲棍式阶梯炉排炉虽然具有炉体结构较简单，并装有垃圾搅拌剪切装置，能燃用水份较高、较粗大的垃圾等优点，但该炉却存在着炉排片及机械机构易损坏而需经常更换，且同样因采用湿式排渣需对污水进行处理，一次性投资大，运行管理要求高等缺陷。此外，上述两种炉型均存在炉体与作为热能回收的废热回收系统(锅炉)等分开设置而增大了占地面积和管理难度等弊病。
本发明的目的是设计一种结构简单，运行可靠，对垃圾适应性强，废热回收及利用率高及投资省的锅炉式垃圾燃烧炉；以达到降低垃圾处理成本，节约投资，提高垃圾的综合利用率，避免二次污染，有效地保护环境等目的。
本发明的解决方案是将垃圾的干燥处理。燃烧系统及热能的回收系统均设于同一炉体内面分段进行。在干燥段和燃烧段分别采用不同的炉排结构，并利用经热能回收处理后的尾部烟气对垃圾进行干燥处理，然后进入燃烧段燃烧，燃烧形成的高温烟气经水冷壁及对流烟室中的冷却循环常压或低压热水系统或自然循环低压，次中压饱和蒸汽系统，或自然循环次中压过热蒸汽系统进行热交换，将其热能回收以向人们生活和工业供热，或提供过热蒸汽用于发电。本发明即通过上述方案实现其发明目的。因此，本发明的燃烧炉包括炉体及设于炉体内的炉床，进料及出渣装置，送风及引风装置，废热回收系统及辅助热风炉，关键是在炉体内还设有垃圾干燥处理系统，面废热回收系统及烟灰沉降系统亦均设于炉体内；炉床、干燥系统及废热回收系统均通过炉体联接成一体。为了节约燃油而采用燃煤热风炉作为辅助热风炉。而垃圾干燥系统包括传动装置，自动推料进料装置及设于第一级与第二级烟灰沉降室之间的带梯形干燥平台的大斜度干燥装置和设于该装置上的斜推、往复式播料机构。在干燥装置上还设有烟气流通孔，其通孔总截面为层面的25％左右；而在斜推往复式垃圾播料机构上还设有播料叉。烟灰沉降系统包括分设于大斜度干燥装置前、后的一、二级烟灰沉降室及设于烟气出口前的第三级烟灰沉降室；而炉床(燃烧段)可采用反行程鳞片式链条炉排，通风截面为15～20％；为了松散燃烧过程中的垃圾，提高燃尽率，在炉床上还设有水冷式松料器。废热回收系统包括设于炉膛内的水冷壁、炉膛上部的对流烟室及位于对流烟室内的过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面及锅筒；为了降低进入干燥段的飞灰量，在对流烟室中还设有飞灰沉降烟道。
上述垃圾燃烧炉的燃烧方法包括A、首先将按常规分选后的垃圾经料斗和推料装置送入干燥装置的干燥平台上，并启动辅助热风炉向燃烧炉内提供热风，对进入干燥段的垃圾进行一步干燥和提高炉床温度以利点火；B、当垃圾含水率降到要求值并送入炉床前部后，按常规方式点火燃烧同时启动废热回收系统中的水循环系统，待燃烧正常后辅助热风炉停止工作；垃圾燃烧后的高温烟气进入炉膛首先与水冷壁换热后，进入对流烟室再与过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面进一步换热；炉渣则通过除渣机排出炉外；C、经多级换热处理后的烟气在引风机的作用下经旁门烟道进入垃圾干燥段对垃圾进行干燥处理；D、经干燥处理后的垃圾再陆续送入床体，面对垃圾干燥处理后的低温烟气则进入二级沉降室使飞灰继续沉降，然后再进入第三级沉降室再次对烟气中的飞灰进行沉降处理；E、经三级沉降处理后的低温烟气在引风机的作用下经烟气出口排出炉体，最后经常规的两级除尘处理便可达到国际排放标准而排入大气。
上述高温烟气首先与水冷壁换热后进入对流烟室再与过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面进一步换热，是指当废热回收用作发电时在对流烟室内设一组过热蒸汽发生器和2-4级对流管束受热面以向发电机组提供过热蒸汽当废热回收用作供热时，在对流烟室内仅设2～5级对流管束受热面以向工业或生活提供热水或饱和蒸汽。燃烧炉负荷的调节本发明可根据垃圾成份变化，由调节炉排速度和进风量进行控制和调节，从而保证其燃烧稳定。
本发明由于将垃圾干燥—燃烧—废热回收(热能利用)融为一体，仅在同一炉内分段进行，既提高了热效率，又克服了传统的将垃圾燃烧炉本体与废热回收系统等分开，结构复杂，运行操作复杂；占地面积大，投资高，燃烧要依靠辅助油系统稳定等缺陷，由于在烟气排放前采用了多级沉降，飞灰量大为减少，加之采用干式排渣，因此无污水处理问题。此外，在进料和干燥系统上设置了自动推料进料及播料机构，从而又大大降低了操作管理人员的劳动强度。因此，本发明具有结构简单、紧凑，占地少，运行可靠，对垃圾的适应性强，热回收效率高、投资省—仅为同规格设备的1/5～1/8，垃圾处理成本低且无二次污染，有益于环境保护等优点。
附图及
图1为本发明实施例一结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为实施例二结构示意图。
图中1为炉排，2、出渣机，3、前下集箱，4、前拱，5、二次风管，6、水冷壁，7、炉体，8、上集箱，9、过热器，10、对流烟室，11、后拱，12、松料器，13、飞灰沉降烟道，14、烟气调节门，15、对流管束，16、连接管，17、锅筒，18、推料机构，19、料斗，20、减速机，21、播料连杆，22、干燥平台，23、干燥装置及播料机构，24、播料叉，25、飞灰沉降室，26、第二级飞灰沉降室，27、烟气孔，28、第三级飞灰沉降室，29、烟烟气出口，30、送(鼓)风机，31、送风管，32、辅助热风炉，33、热风管，34、输水管。
实施例本实施例以日处理城市生活垃圾120～150吨，产压力为2.45MPa，温度为400℃的过热蒸汽10t/h的燃烧炉为例炉体7长15m，宽5.7m，四周均采用重型炉墙，外层为普通砖，内层为标准耐火砖，耐火砖厚230mm，两砖层之间留20mm宽膨胀隔热缝(主炉墙体总厚490mm)，顶部为填充膨胀珍珠岩保温混泥土。本实施例的炉排1采用机械传动反行程鳞片式链条炉排，其前后轴距6m炉排宽2.5m，有效面积12.42m2，炉排通风截面比为18％，炉排采用双面进风，两侧各布置5个进风口并设置调风门以根据炉内情况调节风量，保证炉内稳定燃烧；炉排上垃圾层厚度一般可控制在0.2～0.6m范围内，为了改善垃圾的燃烧效果，在炉排面上设置三套水冷松料装置，松料装置的两端分别伸出炉体外并与冷却水连接，以保证其冷却效果。炉排上方后拱11长为4.2m，倾斜角为10°，拱形曲率半径为1.5m。螺旋除渣机采用L×C型，除渣量＞700kg/h。炉膛纵向长为2.6m，宽为2.5米，有效高度为7.35m，有效容积约45m3左右，在炉膛前墙体内壁设水冷壁6，均采用51mm锅炉无缝钢管弯制焊接而成，水冷壁管上、下两端分别与上、下集箱8和3接通；前拱4中心高3.76m，凸出炉内壁0.8m，下部倾角45°，上部为60°，二次风管5设于拱内，两端直接与两侧地下送风管连通。炉膛与对流烟道10之间的隔墙及烟室之间的隔墙均采用耐火混凝土整体浇注而成，烟室结构为W型四烟室，本实施例第一烟室设置蒸汽过热器9，第二至四烟室均设对流管束15。过热器9采用32×3mm，22排双绕二层过热器；各组对流管束均由51×3.5mm锅炉钢管顺列组成并与其上、下集箱焊接。飞灰沉降烟道13设于烟室底部并分别设有漏灰门，可通过炉外控制，定时将沉灰漏入炉排1上。烟气调节门14设于第四烟室后侧下方，以根据垃圾含水情况调节进入干燥室的烟温。推料机构18采用无级变速，每分钟推料1～5次(亦可采用人工控制推料)，每次推料量约0.9m3；干燥装置及设于其上的播料机构23，斜角50°，斜面长6m，宽2.5m，斜面两侧采用迷宫式密封挡板以避免出现垃圾卡室现象且每层均设有播料叉24，干燥平台22均布通风孔，风孔总面积为平台面积的25％；尾气在引风机的作用下由烟气出口29排出，引风量43400m3/h，送风管道31由地下布管分为两路至炉排两侧，风管截面积为0.7×0.8m，鼓风量22500m3/h，风道阻力1230Pa。
本实施例可燃烧垃圾成份水份Wy＝50％，灰份Ay＝20％，氧O2y＝13.82％，氢H2y＝2.15％，氮N2y＝0，垃圾的低位发热量为QydW＝1000k卡/kg。垃圾送入炉内干燥平台，根据垃圾含水量垃圾层高可在200～600mm之间调节，以保证经干燥处理后的垃圾含水量不大于25％，其发热量一般可上升到QydW＝1800k卡/kg。垃圾的燃尽率可达90％以上，每小时产压力为2.45MPa，温度为400℃的过热蒸汽10t/h。
实施例二附图3为本实施例附图，该实施例将第一烟室的过热蒸汽发生器9取消而换为一组对流管束15，即本实施例采用四级对流管束，同时取消锅筒17而代之以水加热器，即采用热水常压循环系统。其余(包括燃烧方法)均与实施例一同。在此实施例中进入前集箱3的循环水，通过水冷壁吸热(换热)后，经对流管束集箱进入对流管束15中进一步换热，再经对流管束出口集箱(即上集箱)8和管道34进入水加热器将其中的自来水加热以供生活或工业用热水。该系统可提供80℃热水120T/h左右。
权利要求
1.一种垃圾燃烧炉，包括炉体、及设于炉体内的炉床，进料及出渣装置，送风及引风装置，废热回收系统及辅助热风炉，其特征在于在炉体内还设有垃圾干燥系统，而废热回收系统及烟灰沉降系统亦均设于炉体内，炉床、干燥系统及废热回收系统均通过炉体联接成一体。
2.按权利要求1所述垃圾燃烧炉，其特征在于辅助热风炉为燃煤热风炉。
3.按权利要求1所述垃圾燃烧炉，其特征在于所指垃圾干燥系统包括传动装置，自动推料进料装置及设于第一与第二级烟灰沉降室之间的带梯形干燥平台的大斜度干燥装置和设于该装置上的斜推、往复式播料机构。
4.按权利要求3所述垃圾燃烧炉，其特征在于在大斜度干燥装置上还设有烟气流通孔，其通孔总截面面积为层面的25％左右，而在斜推往复式垃圾播料机构上还设有播料叉。
5.按权利要求1所述垃圾燃烧炉，其特征在于烟灰沉降系统包括分设于大斜度干燥装置前、后的一、二级烟灰沉降室及设于烟气出口前的第三级烟灰沉降室。
6.按权利要求1所述垃圾燃烧炉，其特征在于炉床可采用反行程鳞片式链条炉排，其通风截面为15～20％；在炉床上还设有水冷式松料器。
7.按权利要求1所述垃圾燃烧炉，其特征在于所指废热回收系统包括设于炉膛内的水冷壁、设于炉膛上部的对流烟室及位于对流烟室内的过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面及锅筒或水加热器；且在对流烟室中还设有飞灰沉降烟道。
8.按权利要求1所述垃圾燃烧炉的燃烧方法，其特征在于该方法包括A、首先将按常规分选后的垃圾经料斗和推料装置送入干燥装置的干燥平台上，并启动辅助热风炉向炉内提供热风对进入干燥段的垃圾进行一步干燥及提高炉床温度以利点火；B、当垃圾含水率降到要求值并送入炉床前部后，按常规方式点火燃烧，同时启动废热回收系统中的水循环系统；垃圾燃烧后的高温烟气进入炉膛首先与水冷壁换热后，进入对流烟室再与过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面进一步换热；炉渣则通过除渣机排出炉外；C、经多级换热处理后的烟气，在引风机的作用下经旁门烟道进入垃圾干燥段对垃圾进行干燥处理；D、经干燥处理后的垃圾再陆续送入床体，而对垃圾处理后的低温烟气则进入二级沉降室使飞灰继续沉降，然后再进入第三级沉降室再次对烟气中的飞灰进行沉降处理；E、经三级沉降处理后的低温烟气在引风机的作用下经烟气出口排出炉体，最后经常规的两级除尘处理便可达到国际排放标准而排入大气。
9.按权利要求8所述的燃烧方法，其特征在于所谓高温烟气首先与水冷壁换热后进入对流烟室再与过热蒸汽发生器和/或对流管束受热面进一步换热。是指当废热回收用作发电时在对流烟室内设一组过热蒸汽发生器和2～4级对流管束受热面以向发电机组提供过热蒸汽，当废热回收用作供热时，在对流烟室内仅设2～5级对流管束受热面以向工业或生活提供热水或饱和蒸汽。
10.按权利要求8所述的燃烧方法，其特征在于燃烧负荷的调节是通过调节炉排速度和进风量进行控制和调节的。
全文摘要
本发明属于一种垃圾燃烧炉及燃烧方法。该燃烧炉将炉床、垃圾干燥废热回收及烟灰沉降系统均设于炉体内从而将垃圾干燥、燃烧及热能利用融为一体，在同一炉体内分段进行。既提高了燃尽率和热回收率，又克服了传统设备将燃炉本体与其它系统分开设置，其结构及运行复杂，占地面积大，投资高等缺陷本发明具有结构简单、紧凑、占地少、运行可靠，对垃圾的适应性强，投资仅为同类设备的20％以下，垃圾处理成本低，且无二次污染等优点。
文档编号F23G5/04GK1138676SQ95111409
公开日1996年12月25日 申请日期1995年6月16日 优先权日1995年6月16日
发明者屈超蜀, 唐柏炜, 拾景林, 曾建杨 申请人:东方锅炉厂, 重庆大学