專利名稱：輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于焚燒垃圾的鍋爐設備，尤其涉及一種輻射燃燼的循環流化床垃圾
焚燒鍋爐。
背景技術：
參照圖1，圖1為用于焚燒垃圾的循環流化床(循環流化床)鍋爐設備的簡單結 構框圖，圖示鍋爐設備包括依次連接的爐膛10、旋風分離器12、對流煙道16 ;并且，旋風分 離器12還連接有外置式換熱器14，該外置式換熱器的另一端連接爐膛10。原生垃圾經過 破碎、金屬分選等處理，進入爐膛10開始燃燒；燃燒產生的高溫煙氣(850 900°C )經過 爐膛上部的爐膛出口進入旋風分離器12，除去飛灰中絕大多數的飛灰顆粒。旋風分離器12 分離出的"返料灰"由返料腿進入外置式換熱器14，與設置在外置式換熱器14內的過熱器 進行熱交換后，再通過返料斜管回到爐膛10繼續循環焚燒。 上述垃圾焚燒鍋爐設備中存在的問題是從旋風分離器12中分離出來的煙氣溫 度處于850°C 90(TC，該溫度區間內的煙氣在流經對流煙道16時，將會逐漸冷卻，當煙氣 降溫至60(TC 80(TC時，其很容易在煙道壁面生成粘結性積灰。而生成的粘結性積灰是非 常有害的 第一、影響傳熱。因為，隨著煙道壁面粘結性積灰的逐漸增厚，金屬壁面的導熱效 率必然會降低。因此，必然會降低垃圾焚燒過程所產生熱能的利用率。 第二、對流煙道壁面粘結積灰中，富集了大量過渡金屬氯化物和殘炭，具有較大的 表面積，這為焚燒煙氣降溫階段二惡英類物質的生成提供了反應條件，為二惡英在降溫過 程中通過前驅物或從頭合成提供了必要條件。而二惡英類物質就是垃圾焚燒排放的重要污 染物之一，毒性巨大。 第三、由于積灰的粘結，將縮短鍋爐安全運行的時間，造成被迫停爐。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐，該垃圾焚燒 鍋爐能夠克服現有技術中由于對流煙道中的積灰所導致的影響傳熱、加速二惡英類物質生 成等問題。 本發明一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐，包括依次連接的爐膛、分離裝 置和對流煙道，所述垃圾焚燒鍋爐還包括冷卻室，所述冷卻室包括進口煙窗和出口煙窗，所 述進口煙窗與所述分離裝置相連接，所述出口煙窗與所述對流煙道相連接；所述冷卻室包 括四個側壁、一頂壁和一底壁；所述側壁、頂壁和底壁為膜式壁，所述膜式壁中設置有水冷 壁管；通過控制所述水冷壁管內的壓力，控制所述水冷壁管內的水溫小于30(TC ;通過調整 所述膜式壁結構的參數，控制流出所述出口煙窗的煙氣溫度不超過600°C。
上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述冷卻室中部設置有一個豎直方向、具有膜式壁結 構的隔墻，所述隔墻將所述冷卻室劃分為靠近所述分離裝置的第一冷卻子室和靠近所述對流煙道的第二冷卻子室。 上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述冷卻室的四個側壁及所述隔墻中，水冷壁管的走 向為豎直方向。 上述的垃圾焚燒鍋爐，優選上述述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述冷卻室的所述頂壁
與水平面之間具有預設夾角。 上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述預設夾角為7。 30° 。
上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述第一冷卻子室內設置水冷屏。 上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述第二冷卻子室靠近所述出口煙窗處設置有水冷吊 掛屏。 上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述冷卻室的所述底壁為漏斗型錐面。
上述的垃圾焚燒鍋爐，優選所述分離裝置為旋風分離器。
相對于現有技術中，本發明具有如下優點 由于在煙氣分離裝置與對流煙道之間設置有冷卻室，而該冷卻室的墻壁采用膜式 壁結構，在膜式壁的水冷壁管中通過水的流動，采用輻射的方式，對煙氣進行冷卻，并且由 于側墻膜式壁垂直布置，所以高溫灰粘結的機會小；在冷卻的過程中，通過控制所述水冷壁 管內的壓力控制水溫小于300°C ;通過調整膜式壁結構的參數(例如面積、水冷壁管中冷水 的流量與流速)控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過60(TC ;因此，當煙氣進入對流煙道
后，由于避開了 600°C 80(TC這個容易生成粘結性積灰的溫度段，進而生成積灰的量大大
減少。從而，克服了現有技術中由于積灰所導致的種種缺陷，提高了對流煙道傳熱的效率，
進而提高垃圾焚燒熱能的利用率；積灰的減少破壞了二惡英在降溫過程中通過前驅物或從 頭合成的提供了必要條件，使二惡英的生成量減少；并且，積灰的減少也延長了過來安全運 行的時間。
圖1為現有技術中用于焚燒垃圾的循環流化床鍋爐設備的簡單結構框圖；
圖2為根據本發明輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐實施例的簡單結構框圖；
圖3為根據本發明輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐實施例的結構示意圖；
圖4為輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐中，冷卻室的結構示意圖；
圖5A為冷卻室中，所采用的膜式壁結構示意圖；
圖5B為圖5A所示的膜式壁結構中A_A向的視圖； 圖6為輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐中，另一種冷卻室的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。 參照圖2，圖2為根據本發明一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐實施例的 簡單結構框圖，鍋爐設備包括 依次連接的爐膛20、旋風分離器22、冷卻室26、對流煙道28 ;并且，旋風分離器22 還連接有外置式換熱器24，該外置式換熱器24的另一端連接爐膛20。原生垃圾經過破碎、
4金屬分選等處理，進入爐膛20開始燃燒；燃燒產生的高溫煙氣(850 900°C )經過爐膛上 部的爐膛出口進入旋風分離器22，除去飛灰中絕大多數的飛灰顆粒。旋風分離器22分離出 的"返料灰"由返料腿進入外置式換熱器24，與設置在外置式換熱器24內的過熱器進行熱 交換后，再通過返料斜管回到爐膛20繼續循環焚燒。從旋風分離器22中分離出來的煙氣 進入冷卻室26，經過輻射降溫后，溫度降至60(TC以下，然后，進入對流煙道28中。
其中，冷卻室26之所以能夠對850 90(TC煙氣進行降溫而不產生粘結，其原因 為冷卻室26的墻為膜式壁結構，包括側壁、頂壁和底壁；所述側壁、頂壁和底壁的水冷壁 管中，通有水；通過控制所述水冷壁管內的壓力控制水溫小于300°C ;通過調整所述膜式壁 結構的參數控制流出所述出口煙窗的煙氣溫度不超過600°C。 由于在煙氣分離裝置與對流煙道之間，設置有冷卻室，而該冷卻室的墻壁采用膜 式壁結構，在膜式壁的水冷壁管中通過冷水，因此可以通過輻射的方式，對煙氣進行冷卻， 并且由于膜式壁處于墻壁的位置，高溫灰粘結的機會小；在冷卻的過程中，通過控制所述水 冷壁管內的壓力控制水溫小于300°C ;通過調整膜式壁結構的參數(例如面積、水冷壁管中 冷水的流量與流速)控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過600°C ，也就是說，進入對流煙道 的煙氣溫度不超過600°C，因此，當煙氣進入對流煙道后，由于避開了 600°C 80(TC這個容 易生成粘結性積灰的溫度段，因此，生成積灰的量大大減少。從而，克服了現有技術中由于 積灰所導致的種種缺陷，提高了對流煙道傳熱的效率，進而提高垃圾焚燒熱能的利用率；積 灰的減少破壞了二惡英在降溫過程中通過前驅物或從頭合成的提供了必要條件，使二惡英 的生成量減少；并且，積灰的減少也降低了金屬氯化物對對流煙道的金屬壁面有很強的腐 蝕作用。 需要說明的是，冷卻室26膜式壁結構的墻中，通過的冷卻介質可以為水，也可以
為其他液體介質。本發明在此不作限定。之所以選水，是從經濟和實用的角度進行考慮的。
并且，在冷卻的過程中，控制水溫小于300°C ，是通過將水冷壁管內的壓力設置為39個大氣
壓左右實現的。調整膜式壁結構的參數控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過60(TC，其中的
參數根據實際的情況，可以包括膜式壁面積、水冷壁管中冷水的流量與流速等。 參照圖3，圖3為根據本發明輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐實施例的結構
示意圖。該實施例中，鍋爐設備包括 依次連接的爐膛301、旋風分離器302、冷卻室305和對流煙道306 ;并且，旋風分 離器302還連接有外置式換熱器304，該外置式換熱器304的另一端連接爐膛301，其內部 設置有過熱器303。在爐膛上設置有垃圾進料口 a、輔助燃料進料口 b，爐膛底部設置有風 室311。原生垃圾經過破碎、金屬分選等處理，進入爐膛301開始燃燒；燃燒產生的高溫煙 氣(850 900°C )經過爐膛301上部的爐膛出口進入旋風分離器302，除去飛灰中絕大多 數的飛灰顆粒。旋風分離器302分離出的"返料灰"由返料腿進入外置式換熱器304，與設 置在外置式換熱器304內的過熱器303進行熱交換后，再通過返料斜管310回到爐膛301 繼續循環焚燒。從旋風分離器302中分離出來的煙氣進入冷卻室305，經過輻射降溫后，溫 度降至60(TC以下，然后，進入對流煙道306中。本圖中，在對流煙道306中，依次設置過熱 器303、對流管束307、省煤器309、空氣預熱器308等。也就是說，焚燒煙氣在采用輻射降溫 手段的冷卻室及對流煙道中通過與受熱面換熱完成其降溫過程，溫度降至160 18(TC后， 離開焚燒系統，進入尾部的煙氣凈化處理裝置。
本實施例通過對冷卻室305進行優化和創新設計，采用輻射降溫的手段_冷卻室 墻壁采用膜式壁結構，控制進入尾部對流受熱面的煙氣溫度低于600°C，避開了粘結性積灰 生成的溫度段。 實際中，可以在冷卻室305中部設置有一個隔墻312。下面結合圖4、圖5A和圖5B 對冷卻室305的結構做進一步的說明。 參照圖4，圖4為輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐中，冷卻室的結構示意圖。
冷卻室包括進口煙窗41、四個側壁(包括冷卻室前墻水冷壁43、冷卻室后墻水冷 壁44、以及冷卻室另外未示出的兩個側壁)、一頂壁46和一底壁47 ;所述側壁、頂壁46和 底壁為膜式壁，所述膜式壁中設置有水冷壁管；通過控制所述水冷壁管內的壓力，控制所述 水冷壁管內的水溫小于30(TC;通過調整所述膜式壁結構的參數，控制流出所述出口煙窗42 的煙氣溫度不超過600°C。 為了更好的對高溫煙氣進行冷卻，在冷卻室中部設置有一個豎直方向、具有膜式 壁結構的隔墻45，也被稱為冷卻室中墻水冷壁，該隔墻將冷卻室劃分為靠近旋風分離器的 第一冷卻子室和靠近對流煙道的第二冷卻子室。需要說明是，隔墻的數目可以為一個，也可 以為多個。但如果隔墻設置的過多，會使高溫煙氣容易粘結在膜式壁的金屬壁面上。
冷卻室305的四個側壁及隔墻45中，水冷壁管的走向優選設置為豎直方向，這樣 做的好處是，由于重力的作用，高溫煙氣更加難以粘附于所述膜式壁上。
冷卻室的頂壁46并非水平，而是稍稍有些傾斜，也就是說，冷卻室的頂壁46與水 平面之間具有一個預先設定的夾角。通常情況下，該夾角為7。 8° 。也可以更大一些。 這樣做的好處是，避免汽、水分層。而汽、水分層將導致導熱差，壁溫過高，容易導致傳熱惡 化。 另外，在本實施例中，冷卻室的底壁47為漏斗型錐面，形成的漏斗形空間也可以 稱為"冷灰斗"，這樣， 一些大的顆粒灰變冷后，可以收集排出，進而減少了進入對流煙道中 飛灰的量。 參照圖5A，圖5A為冷卻室中，四個側壁中，所采用的膜式壁結構示意圖；圖5B為 圖5A所示的膜式壁結構中A-A向的視圖。 其中，該側壁的膜式壁結構包括水冷壁管56，連接于水冷壁管56的相鄰子段中 的金屬板57，一般選擇鋼板。兩端為聯箱58。在實際中，膜式壁可以由鍋爐受熱面專用的 無縫鋼管及鋼板焊接而成。 參照圖6，圖6為輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐中，另一種冷卻室的結構示 意圖。 冷卻室305包括進口煙窗61、冷卻室前墻水冷壁63、冷卻室后墻水冷壁64、(以 及冷卻室另外未示出的兩個側壁)、一頂壁66和一底壁67 ;在冷卻室305中部設置有一 個豎直方向、具有膜式壁結構的隔墻65，也被稱為冷卻室中墻水冷壁，該隔墻65將冷卻室 305劃分為靠近旋風分離器的第一冷卻子室651和靠近對流煙道的第二冷卻子室652。冷 卻室前墻水冷壁63、冷卻室后墻水冷壁64、另外兩個側壁、頂壁66和底壁67為膜式壁，膜 式壁中設置有水冷壁管；通過控制所述水冷壁管內的壓力，控制所述水冷壁管內的水溫小 于30(TC ;通過調整所述膜式壁結構的參數，控制流出所述出口煙窗62的煙氣溫度不超過 600°C。
6
與上一實施例相似，冷卻室305的四個側壁及隔墻65中，水冷壁管的走向優選設 置為豎直方向，這樣做的好處是，由于重力的作用，高溫煙氣更加難以粘附于所述膜式壁 上。冷卻室的頂壁66也為一"斜頂"，冷卻室的頂壁66與水平面之間的夾角為7。 8° 。 也可以更大一些。這樣做的好處是，避免汽、水分層。而汽、水分層將導致導熱差，壁溫過高， 形成傳熱惡化。同上一實施例相似，在本實施例中，冷卻室的底壁67并非平面，為漏斗型錐 面，形成的漏斗形空間也可以"冷灰斗"，這樣， 一些大的顆粒灰變冷后，可以收集排出，進而 減少了進入對流煙道中飛灰的量。 與上一實施例不同的是，在第一冷卻子室651內，還設置有水冷屏68，進一步的對 進入冷卻室的煙氣進行輻射降溫。而且，在本實施例中，在第二冷卻子室652靠近出口煙窗 62處，設置有水冷吊掛屏69。 需要說明的是，上述設置水冷屏68或者水冷吊掛屏69的手段，并非實施本發明的 必要技術手段，可以全都不選擇，即為上一實施例；或者僅選擇其中之一。在實際設計中，可 以靈活選擇。膜式壁的結構與在上一實施例中已經進行了完整的說明，在此不再贅述。
以上對本發明所提供的一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐進行了詳細介 紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只 是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發 明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理 解為對本發明的限制。
權利要求
一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐，包括依次連接的爐膛、分離裝置和對流煙道，其特征在于，所述垃圾焚燒鍋爐還包括冷卻室，所述冷卻室包括進口煙窗和出口煙窗，所述進口煙窗與所述分離裝置相連接，所述出口煙窗與所述對流煙道相連接；所述冷卻室包括四個側壁、一頂壁和一底壁；所述側壁、頂壁和底壁為膜式壁，所述膜式壁中設置有水冷壁管；通過控制所述水冷壁管內的壓力，控制所述水冷壁管內的水溫小于300℃；通過調整所述膜式壁結構的參數，控制流出所述出口煙窗的煙氣溫度不超過600℃。
2. 根據權利要求1所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述冷卻室中部設置有一個豎直方向、具有膜式壁結構的隔墻，所述隔墻將所述冷卻室劃分為靠近所述分離裝置的第一冷卻子室和靠近所述對流煙道的第二冷卻子室。
3. 根據權利要求2所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述冷卻室的四個側壁及所述隔墻中，水冷壁管的走向為豎直方向。
4. 根據權利要求3所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述冷卻室的所述頂壁與水平面之間具有預設夾角。
5. 根據權利要求4所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述預設夾角為7。 30° 。
6. 根據權利要求5所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述第一冷卻子室內設置水冷屏。
7. 根據權利要求6所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述第二冷卻子室靠近所述出口煙窗處設置有水冷吊掛屏。
8. 根據權利要求7所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述冷卻室的所述底壁為漏斗型錐面。
9. 根據權利要求8所述的垃圾焚燒鍋爐，其特征在于，所述分離裝置為旋風分離器。
全文摘要
本發明公開了一種輻射燃燼的循環流化床垃圾焚燒鍋爐，包括依次連接的爐膛、分離裝置、對流煙道，垃圾焚燒鍋爐還包括冷卻室，冷卻室包括進口煙窗和出口煙窗，進口煙窗與分離裝置相連接，出口煙窗與對流煙道相連接；冷卻室包括膜式壁結構的側壁、頂壁和底壁，膜式壁中設置有水冷壁管；通過控制水冷壁管內的壓力，控制水冷壁管內的水溫小于300℃；通過調整膜式壁結構的參數，控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過600℃。本發明提高了對流煙道傳熱的效率，進而提高垃圾焚燒熱能的利用率；積灰的減少破壞了二惡英在降溫過程中通過前驅物或從頭合成的必要條件，使二惡英的生成量減少；同時，積灰的減少也延長了鍋爐安全運行的時間。
文檔編號F23J15/06GK101713542SQ20091021583
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者姜鴻安, 李詠梅, 王福核, 趙建強, 金堅, 馬長永 申請人:北京中科通用能源環保有限責任公司