[发明专利]一种两级气固分离装置先后布置的垃圾焚烧CFB锅炉

说明书

技术领域

本发明适用于以城市生活垃圾为燃料的垃圾焚烧CFB锅炉。

背景技术

近年来，随着国家对污染物治理工作力度的加大，生活垃圾焚烧锅炉尾部飞灰被划入危险废弃物名录。

生活垃圾焚烧锅炉有CFB和炉排两种形式，就生活垃圾处置彻底程度而言，CFB锅炉有着炉排锅炉无法比拟的优势。但是，用CFB锅炉燃烧生活垃圾会形成大量的飞灰，使得烟气中的氯元素在锅炉尾部200℃～450℃温度段形成二噁英这种剧毒物质，它们存在于飞灰中，如果任其排放将损害人们的身体健康，是国家标准严格禁止的行为；且飞灰中含有大量重金属物质，他们处于不稳定的状态，容易从飞灰中释放出来。为了处置这些飞灰，垃圾电厂不得不花费大量的运行费用将它们进行无害化处理，以达到国家允许的排放要求，堆放到填埋场。

而用炉排焚烧锅炉处置生活垃圾时，尽管许多方面远不及CFB锅炉处置效果好，但是由于其燃烧产生的飞灰量少，电厂处置飞灰的运行费用低，所以电厂经济性好，生活垃圾电厂纷纷摈弃CFB炉型采用炉排炉型焚烧生活垃圾。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种具有低二噁英、低尘排放，低投资、低运行成本的显著优势的垃圾焚烧CFB锅炉。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种两级气固分离装置先后布置的垃圾焚烧CFB锅炉，包括焚烧垃圾的CFB锅炉炉膛、过热器烟道(优选高温过热器)和尾部烟道，尾部烟道内设有低温过热器(如有)、省煤器、空气预热器(如有)，还包括连接于炉膛之后的第一级气固分离装置，以及连接于过热器(优选高温过热器)与尾部烟道之间的第二级气固分离装置，且第二级气固分离装置相比第一级气固分离装置的气固分离效率更高，炉膛和第二级气固分离装置底部均设置放灰口，第一级气固分离装置的烟气入口与炉膛烟气出口连接，其下部物料出口通过回料装置与炉膛相连，第一级气固分离装置的烟气出口与过热器烟道进口连接，过热器烟道出口与第二级气固分离装置进口连接，第二级气固分离装置烟气出口与尾部烟道连接。

本专利中，生活垃圾中含有大量的氯元素，同时含有一定量的各种重金属，与常规化石燃料完全不同，生活垃圾在燃烧过程中，会生成无色、无味、透明的固体——剧毒物质二噁英，同时飞灰中会附着大量的重金属，这些重金属包括铜、铁。在200℃～450℃温度区间，氯的前驱物以铜、铁的低价金属氧化物作为催化剂，与烟气中的多种成分发生从头合成二噁英的化学反应，二噁英附着在飞灰中随烟气离开锅炉本体，在除尘器中被分离下来进入灰仓。国家标准规定，作为危险固体废弃物的生活垃圾焚烧锅炉尾部的飞灰不能随意处置，必须经过无害化处理合格后方允许进入填埋场填埋。由此可见，锅炉尾部出口的飞灰量越大，意味着垃圾电厂处置飞灰的运行费用越高，电厂经济性越差。

本专利串联了更为高效的第二级气固分离装置。从第二级气固分离装置出口的烟气，其温度约在500℃～950℃之间，远离二噁英从头合成反应的温度区域，大大降低了经过200℃～450℃温度区间的飞灰量，这意味着大大降低了飞灰中作为反应催化剂的铜、铁的低价金属氧化物的含量，使烟气中的氯元素失去形成二噁英的化学反应的条件，从而起到抑制二噁英生成、节省处置飞灰运行费用的作用。

而且，多级气固分离装置，可以延长粉尘的燃烧时间，提高燃尽度，CO排放量大大减少。

与此同时，由于串联了更为高效的第二级气固分离装置，使得进入尾部烟道受热面的烟气飞灰含量很低，锅炉飞灰原始排放即可达到国家标准。这样，一方面，淡化了锅炉尾部受热面防止磨损的要求，可以提高烟气流动速度，大幅提高受热面的换热效率，降低了锅炉初投资；另一方面，由于尾部烟道中烟气的飞灰含量很低，飞灰在该区域受热面中不会形成堵灰和搭桥，大幅提高了锅炉连续运行时间，降低了锅炉启停阶段为了维持炉膛850℃燃烧温度(国家标准规定的炉膛燃烧防止二噁英生成的强制要求)而助燃的传统化石燃料的耗量，降低了碳排放量；第三方面，由于第二方面大幅提高了锅炉连续运行时间，所以延缓了锅炉频繁启停时金属壁温频繁升降所造成的疲劳寿命损耗，延长了锅炉设备的使用寿命；第四方面，取消了锅炉尾部除尘器的设置，降低了初投资和运行费用。综上所述，提高了电厂的环境效益、社会效益、经济效益。

作为选择，尾部烟道内布置对流受热面，且第二级气固分离装置之后的对流受热面换热管相对节距均<2.5，烟气流速在8～15m/s之间。该方案中，相对现有技术，本发明尾部烟道较常规生活垃圾焚烧CFB炉可以布置得更为紧凑，降低投资成本。其中所述相对节距即相邻管子圆心节距与管子直径的比值。