[实用新型]垃圾焚烧锅炉

说明书

本实用新型涉及一种锅炉，尤其是一种垃圾焚烧锅炉。

垃圾焚烧发电是城市生活垃圾无害化、资源化的最佳方式。然而，由于生活垃圾结构紊乱、成份复杂、含水率高、热值低，焚烧时要保证锅炉蒸汽压力的稳定，因此燃烧的连续性、稳定性就显得十分重要。另外，还应当尽量减少垃圾焚烧时二恶英、NOx等有害物质的生成量。中国《锅炉技术》杂志1998年第二期曾刊载了一篇题为“垃圾焚烧锅炉实例”的文章，该文作者在文中给出了一种垃圾燃烧锅炉的结构图。由所给出的锅炉结构图可以看到，该锅炉除具有垃圾燃烧室、排烟道、蒸汽发生器和过热器等常见锅炉结构外，还特别地对垃圾燃烧室进行了优化设计，即让垃圾燃烧室的前、后壁分别具有凸向后方的前拱和凸向前方的后拱，该前、后拱在垃圾燃烧室内构成了X形收缩口。此种结构设计有利于延长高温烟气在燃烧室内的滞留时间，从而提高燃烧效率。但是，上述锅炉的前、后拱处于同一水平高度，理论和实验证明，处于同一水平高度的前、后拱不能最有效地利用高温烟气的热量，确保燃烧的连续性、稳定性。另外，上述锅炉结构也不能较有效地减少垃圾焚烧时有害物质的生成量。同时，为了不致产生过多的有害物质和对锅炉金属产生过强的腐蚀，上述锅炉还不便将过热蒸汽升温至满足汽轮发电机最佳工作状态的温度。

本实用新型的目的是对上述锅炉结构进行改进，提供一种既能确保燃烧的连续性、稳定性，又能有效地减少垃圾焚烧时有害物质的生成量，且能产出较高温度的过热蒸汽的垃圾焚烧锅炉。

本实用新型的目的通过以下方式实现：交错设置垃圾燃烧室内的前、后拱，即让二者不再处于同一水平高度；同时，在由前、后拱构成的X形收缩口之上方设置二次进风口和二次燃料进口，从而在该区域形成二次燃烧区；另外，增设一个对过热器实施加热的辅助燃烧室，该辅助燃烧室与垃圾燃烧室相分离，并独自具有辅助燃料进口和排渣口。具体来说，本实用新型的垃圾焚烧锅炉具有垃圾燃烧室、排烟道、蒸汽发生器、汽包和过热器，所述垃圾燃烧室和排烟道设置于锅炉的壳体内，垃圾燃烧室具有垃圾燃料进口、炉排、一次进风口、排渣口和排烟口，垃圾燃烧室的排烟口与排烟道相连通，垃圾燃烧室的前壁具有凸向后方的前拱，垃圾燃烧室的后壁具有凸向前方的后拱，该前、后拱在垃圾燃烧室内构成X形收缩口，垃圾燃料进口位于所述前拱的下方，蒸汽发生器位于垃圾燃烧室内，汽包具有进水管、出水管、蒸汽引入管和蒸汽引出管，汽包的出水管与蒸汽发生器的进水口相接，汽包的蒸汽引入管与蒸汽发生器的蒸汽出口相接，汽包的蒸汽引出管与过热器的蒸汽入口相接，其特征是设置有与垃圾燃烧室相分离的辅助燃烧室，辅助燃烧室具有辅助燃料进口和排渣口，所述过热器位于辅助燃烧室内，辅助燃烧室的排烟口与排烟道相连通，所述垃圾燃烧室内的前拱所在位置高于后拱，在前、后拱构成的X形收缩口之上设置有二次进风口和二次燃料进口。在本实用新型中，上述垃圾燃烧室内的炉排可以采用现有的结构形式，如马丁式炉排、翻转式炉排、倾斜式往复炉排或反送式炉排等。蒸汽发生器亦可采用现有各型锅炉的形式，如盘管式或水冷壁管式等。辅助燃烧室可以燃用煤或油、气等燃料，其具体结构形式可根据当地最适宜的燃料种类来确定，如燃煤式、燃油式或燃气式等。另外，与现有锅炉相类似，烟道内还可增设利用烟气余热的省煤器、空气预热器等结构。在辅助燃烧室内亦可适当增设省煤器等。就本实用新型的锅炉来说，垃圾燃烧室内的前、后拱构成的X形收缩口之下方构成了一次燃烧区，其上方则构成了二次燃烧区。当垃圾在一次燃烧区燃烧时，高温烟气会由后拱导至前拱再旋流至收缩口而进入二次燃烧区。在此过程中，高温烟气的热量会辐射给炉拱和蒸汽发生器，并由它们反射给垃圾，以确保垃圾的干燥、着火和燃烧温度的稳定，提高垃圾的燃烬率。垃圾燃烧室内的前拱高于后拱这一结构形式则有助于上述高温烟气旋流的形成。实验表明，后拱的下表面与水平面的夹角大小会对高温烟气的旋流形成产生影响，本实用新型推荐上述夹角选取8～12度。在二次燃烧区，由二次进风口吹入的空气可以使烟气中的可燃质参与强烈的搅拌、混合和再燃烧，提高燃烧效率。当垃圾的热值不稳，炉内温度低于设定值(通常为850℃)时，则可由二次燃料进口喷入天然气或燃油等燃料，以稳定燃烧，确保垃圾发电厂运行负荷的稳定。在垃圾燃烧过程中，位于垃圾燃烧室中的蒸汽发生器受热而产生蒸汽，产生的蒸汽进入位于辅助燃烧室内的过热器，并在过热器内得到进一步的升温为过热蒸汽。由于辅助燃烧室采用由辅助燃料进口提供的辅助燃料而非垃圾燃料(如采用天然气或燃油)，不存在垃圾焚烧时二恶英、NOx等有害物质生成的问题，因此可以采用与垃圾燃烧室不同的温度及工况，既可以让过热器内的蒸汽升温为达到额定温度的过热蒸汽，确保汽轮发电机的效率，又可以避免产生较多有害气体，并有利于减低锅炉金属腐蚀(在金属温度较高时，垃圾烟气中的腐蚀性气体会对金属产生极强的腐蚀)。而在垃圾燃烧室中，燃烧的温度可控制在900℃左右(1300℃以下)，NOx形成的可能性极小。同时，还可以采用烟气再燃烧法的两段燃烧技术：垃圾在一次燃烧区欠氧(90％的理论空气量)燃烧，即使有少量的NOx产生，在进入二次燃烧区后，喷入适量的天然气(或其它碳氢可燃气体)，造成轻微的富余燃料氛围，用可燃元素去奇取NOx中的氧，使烟气中的NOx还原成氮气。另外，在二次燃烧区加入的二次空气，可以使燃烧后的烟气中过剩氧大于6％(一般10～12％)。在这样的环境下，二恶英类有害物质生成的可能性极小。