專利名稱：一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾焚燒爐的二次風(fēng)布置裝置，特別是涉及一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市人口急速膨脹，由此帶來(lái)日益嚴(yán)重的城市生活垃圾處理問(wèn)題。垃圾處理目前的方式主要有堆肥、衛(wèi)生填埋、焚燒處理三種。其中焚燒發(fā)電處理方式以其具有減量化程度高，無(wú)害化效果好，資源化效果顯著，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，成為目前我國(guó)城市生活垃圾處理的一大方向。目前我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠主要集中在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)。
目前我國(guó)垃圾焚燒爐主要有流化床焚燒鍋爐、機(jī)械爐排焚燒爐兩種類型。機(jī)械爐排焚燒爐技術(shù)完善可靠，容量大，對(duì)垃圾的適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行維護(hù)方便，可燃燒低熱值高水分的垃圾，是比較適合在我國(guó)發(fā)展的焚燒技術(shù)。在機(jī)械爐排焚燒爐中，按爐排可以分為滾筒爐排、水平爐排、傾斜爐排。本發(fā)明針對(duì)帶前拱的順推往復(fù)階梯爐排的爐型使用。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量能源消耗加劇了環(huán)境問(wèn)題。垃圾焚燒容易產(chǎn)生二次污染，燃燒控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生N0X、SOx、二噁英等有害氣體。在垃圾焚燒發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行中，明確規(guī)定煙氣必須在氧氣濃度>6%，溫度> 850°C區(qū)域停留時(shí)間。二次風(fēng)布置關(guān)乎爐內(nèi)的氣流組織，對(duì)保證爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒及垃圾燃盡有著至關(guān)重要的作用。
城市生活垃圾具有成分復(fù)雜多變，含水率高且隨季節(jié)變化較大，燃料熱值不穩(wěn)定等特點(diǎn)，燃料特性較傳統(tǒng)的燃料有很大的不同。垃圾在機(jī)械式爐排爐中經(jīng)歷干燥、揮發(fā)分析出燃燒、固定碳燃燒、燃盡四個(gè)階段。二次風(fēng)噴嘴的設(shè)計(jì)，應(yīng)能使二次風(fēng)及時(shí)送至爐排上方的可燃物燃燒區(qū)域，保證爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒和垃圾的燃盡，同時(shí)通過(guò)二次風(fēng)的噴入擾動(dòng)，以現(xiàn)實(shí)優(yōu)化爐內(nèi)氣流組織目的。垃圾焚燒爐，若二次風(fēng)噴嘴設(shè)計(jì)為全開(kāi)/全閉控制且噴嘴角度恒定時(shí)，當(dāng)垃圾組分和熱值變化時(shí)，二次風(fēng)量應(yīng)相應(yīng)改變。一般而言，水分含量提高而熱值下降，著火點(diǎn)后移，在保證一定的過(guò)量空氣系數(shù)、一二次風(fēng)比例的條件下，總風(fēng)量和二次風(fēng)量均下降，會(huì)導(dǎo)致二次風(fēng)風(fēng)速降低，二次風(fēng)噴入后剛度不足，而此時(shí)著火點(diǎn)后移，二次風(fēng)助燃效果較差；同樣，水分含量減少而熱值上升，著火點(diǎn)前移，在保證一定過(guò)量空氣系數(shù)、一二次風(fēng)比例的條件下，總風(fēng)量和二次風(fēng)風(fēng)量加大，二次風(fēng)速提高，剛度變大，吹送的距離更遠(yuǎn)， 而此時(shí)著火點(diǎn)遷移，二次風(fēng)助燃效果也不理想。隨著城市居民生活水平的提高和垃圾分類的推廣，未來(lái)垃圾的可燃物比例和熱值都會(huì)進(jìn)一步得到提高，若二次風(fēng)風(fēng)口設(shè)計(jì)成全開(kāi)且角度恒定，不能很好地適應(yīng)因熱值變化而導(dǎo)致的著火點(diǎn)遷移。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，解決二次風(fēng)噴嘴為全開(kāi)/全閉噴嘴且噴嘴角度固定的逆推式爐排爐，當(dāng)入爐垃圾水分、熱值發(fā)生較大改變時(shí)，二次風(fēng)無(wú)法及時(shí)噴送至爐內(nèi)可燃物燃燒區(qū)域，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，燃盡率低等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，在前拱沿長(zhǎng)度方向依次布置第1排噴嘴、 第2排噴嘴、第3排噴嘴、第4排噴嘴；所述第1排噴嘴、第2排噴嘴、第3排噴嘴構(gòu)成第1 組噴嘴，第1組噴嘴共同與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通；所述第4排噴嘴單獨(dú)構(gòu)成第2組噴嘴，第 2組噴嘴單獨(dú)與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通。第1排噴嘴、第2排噴嘴、第3排噴嘴、第4排噴嘴分別布置于前拱沿長(zhǎng)度方向的 45%，58%，72%，85%位置處。在前拱沿寬度方向上，對(duì)于每一排噴嘴，噴嘴之間距離為爐膛總寬度的14%，兩端噴嘴與爐墻距離為爐膛總寬度的15%。前3排噴嘴與水平方向夾角、為46°，第4排噴嘴與水平方向夾角％為58°。第1排噴嘴、第2排噴嘴、第3排噴嘴、第4排噴嘴分別設(shè)置有二次風(fēng)風(fēng)門。第1組噴嘴為選擇性開(kāi)啟噴嘴，第2組噴嘴為常開(kāi)性噴嘴；所述選擇性開(kāi)啟噴嘴與常開(kāi)性噴嘴風(fēng)量比為15 16 1。第1組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為50 90m/s，第2組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為3 15m/s。選擇性開(kāi)啟噴嘴實(shí)行選擇性開(kāi)啟，根據(jù)燃料特性及爐膛內(nèi)的燃燒狀況，通過(guò)風(fēng)門控制，開(kāi)啟該組其中一排噴嘴，關(guān)閉其余兩排噴嘴；常開(kāi)性噴嘴采用單個(gè)風(fēng)門控制其風(fēng)量。 通過(guò)調(diào)節(jié)不同燃料特性下的二次風(fēng)噴入位置，實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)的及時(shí)助燃，保證爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒，同時(shí)利用第1組噴嘴二次風(fēng)高速噴入帶來(lái)的擾動(dòng)，增強(qiáng)爐內(nèi)氣流的混合，優(yōu)化氣流組
幺口
/Ν ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利有以下優(yōu)點(diǎn)1.能夠增強(qiáng)垃圾焚燒爐對(duì)入爐垃圾的燃料適應(yīng)性。當(dāng)燃料特性有較大變化時(shí)，如水分含量、熱值的大幅度改變，通過(guò)第1組噴嘴的二次風(fēng)風(fēng)門的選擇性開(kāi)閉，使二次風(fēng)噴入位置發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)的及時(shí)助燃，增強(qiáng)爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒，拓展焚燒爐的燃料適應(yīng)性。2.第1組噴嘴二次風(fēng)高速噴入爐內(nèi)，一方面利用高速且剛度較大的二次風(fēng)對(duì)爐排處的上升氣流產(chǎn)生類似風(fēng)簾的作用，壓制爐排上升氣流的速度，另一方面，利用高速二次風(fēng)噴射的射流作用以及爐排生成氣流的擾動(dòng)，當(dāng)二次風(fēng)風(fēng)速足夠大時(shí)，可以在爐內(nèi)區(qū)域形成旋流區(qū)域，有利于加強(qiáng)爐膛內(nèi)氣流混合及停留時(shí)間，提高燃燒率。3.本專利成本低廉，技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行。


圖1為垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中A-A剖視圖。圖3為爐膛中間截面的速度矢量圖。圖中爐排1，前拱2，煙道3，二次風(fēng)風(fēng)管4、4-1，二次風(fēng)風(fēng)門5，后墻6，第1排噴嘴 7，第2排噴嘴8，第3排噴嘴9，第4排噴嘴10。
具體實(shí)施例方式如附圖1，附圖2所示。本發(fā)明垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，在前拱2沿長(zhǎng)度方向依次布置第1排噴嘴7、第2排噴嘴8、第3排噴嘴9、第4排噴嘴10 ；所述第1排噴嘴 7、第2排噴嘴8、第3排噴嘴9構(gòu)成第1組噴嘴，第1組噴嘴共同與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管4連通； 所述第4排噴嘴10單獨(dú)構(gòu)成第2組噴嘴，第2組噴嘴單獨(dú)與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管4-1連通。第 1排噴嘴7、第2排噴嘴8、第3排噴嘴9、第4排噴嘴10分別布置于前拱2沿長(zhǎng)度方向的 45%, 58%, 72%,85%位置處。在前拱2沿寬度方向上，對(duì)于每一排噴嘴，噴嘴之間距離為爐膛總寬度的14%，兩端噴嘴與爐墻距離為爐膛總寬度的15%。前3排噴嘴7、8、9與水平方向夾角、為46°，第4排噴嘴10與水平方向夾角Ci2為58°。
第1排噴嘴7、第2排噴嘴8、第3排噴嘴9、第4排噴嘴10分別設(shè)置有二次風(fēng)風(fēng)門 5。
第1組噴嘴為選擇性開(kāi)啟噴嘴，第2組為常開(kāi)性噴嘴；所述選擇性開(kāi)啟噴嘴與常開(kāi)性噴嘴風(fēng)量比為15 16 1。第1組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為50 90m/s，第2組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為3 15m/s。
為更好地理解本專利，下面結(jié)合圖1圖2對(duì)做詳細(xì)說(shuō)明。
在前拱2沿長(zhǎng)度方向的45 %，58 %，72 %，85 %處分別布置第1排噴嘴7、第2排噴嘴8、第3排噴嘴9、第4排噴嘴10，以便根據(jù)爐內(nèi)的燃燒狀況選取合適的二次風(fēng)噴入位置。噴嘴位置不宜太靠前，以免高速的二次風(fēng)直接吹送至垃圾干燥段上。在寬度方向上，每排噴嘴6個(gè)，噴嘴之間間距L1為爐膛總寬度的14%，兩端噴嘴與爐墻距離L2為爐膛總寬度的15%。寬度方向上的等間距分布可以有效保證二次風(fēng)噴入爐膛內(nèi)沿寬度方向氣流的均勻性，減少寬度方向的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)差異，有利于爐排處垃圾的干燥、燃燒。前3排噴嘴7、8、9 與水平方向夾角、為46°，第4排噴嘴10與水平方向夾角Ci2為58°。
噴嘴分成2組進(jìn)行控制，噴嘴7、8、9為第1組噴嘴，共用一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管4，該組二次風(fēng)實(shí)行選擇性開(kāi)啟，根據(jù)燃料特性及爐膛內(nèi)的燃燒狀況，通過(guò)二次風(fēng)風(fēng)門5的開(kāi)閉，選擇性開(kāi)啟該組其中一排噴嘴，關(guān)閉其余兩排噴嘴，使得二次風(fēng)噴入后能夠較快達(dá)到燃燒區(qū)域， 實(shí)現(xiàn)助燃。第4排噴嘴10單獨(dú)成第2組噴嘴，采用一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管4-1，用單個(gè)風(fēng)門控制其風(fēng)量。第1組噴嘴選擇性開(kāi)啟噴嘴與第2組常開(kāi)噴嘴風(fēng)量比為15 16 1，二次風(fēng)主要通過(guò)第1組噴嘴送入爐內(nèi)，以保證其具有較高的風(fēng)速和剛度。第1組噴嘴的二次風(fēng)射流速率控制在50 80m/s范圍內(nèi)，第2組噴嘴的二次風(fēng)射流速度控制在3 10m/S范圍內(nèi)。 第2組噴嘴的設(shè)置主要是為了防止第1組噴嘴的二次風(fēng)風(fēng)速過(guò)大，造成主流煙氣偏向煙道后部，導(dǎo)致煙道靠近前墻位置氧量不足，第2組噴嘴的二次風(fēng)的噴入可以有效提供煙道靠近前拱區(qū)域的燃燒需氧量。上述2組噴嘴尺寸相同，其大小可以根據(jù)二次風(fēng)量及所需風(fēng)速范圍來(lái)確定。
當(dāng)燃料特性發(fā)生較大變化時(shí)，如含水率、熱值有較大差異時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)二次風(fēng)噴入位置，以實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)的及時(shí)噴入助燃，保證爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒，同時(shí)利用第1組噴嘴的二次風(fēng)高速噴入帶來(lái)的擾動(dòng)，增強(qiáng)爐內(nèi)氣流的混合，優(yōu)化氣流組織，同時(shí)延長(zhǎng)煙氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，以保證可燃物的燃盡率及降低有害氣體的濃度。
以一臺(tái)處理量為750t/d帶前拱的順推往復(fù)階梯爐排的爐型進(jìn)行模擬計(jì)算，爐排長(zhǎng)寬比約為1.16 1的長(zhǎng)方形，前拱如圖1、圖2所示，布置4排噴嘴，每排噴嘴6個(gè)。二次風(fēng)風(fēng)量為總風(fēng)量的31.2%，第1組噴嘴風(fēng)量與第2組噴嘴風(fēng)量比為16 1，二次風(fēng)均為冷風(fēng)。假設(shè)垃圾的干燥無(wú)灰基相同，分別選取含水率為40^^50^^60%入爐垃圾為燃料。水分含量為50%時(shí)開(kāi)啟第2及第4排噴嘴；水分含量為40%時(shí)，開(kāi)啟第2及第4，或者第1及第4排噴嘴；水分含量為60%時(shí)，開(kāi)啟第2及第4，或者第3及第4排噴嘴。根據(jù)垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)尺寸，對(duì)以上5種工況分別進(jìn)行模擬計(jì)算。算例結(jié)果如表1所示。圖3為工況3 中間截面的速度矢量圖。結(jié)果表明，高速的二次風(fēng)在爐膛內(nèi)形成強(qiáng)勁的風(fēng)簾，對(duì)爐排處上升氣流產(chǎn)生壓制作用，同時(shí)在爐膛與煙道結(jié)合的區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)明顯的煙氣回旋區(qū)域，有效增大爐膛及煙道的湍流度，有利于煙氣的混合及加大停留時(shí)間，提高可燃物的燃盡率。
表 權(quán)利要求
1.一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于，在前拱( 沿長(zhǎng)度方向依次布置第1排噴嘴(7)、第2排噴嘴(8)、第3排噴嘴(9)、第4排噴嘴(10)；所述第1排噴嘴(7)、 第2排噴嘴(8)、第3排噴嘴(9)構(gòu)成第1組噴嘴，第1組噴嘴共同與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通；所述第4排噴嘴(10)單獨(dú)構(gòu)成第2組噴嘴，第2組噴嘴單獨(dú)與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于，第1排噴嘴 (7)、第2排噴嘴(8)、第3排噴嘴(9)、第4排噴嘴(10)分別布置于前拱(2)沿長(zhǎng)度方向的 45%，58%，72%，85%位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于，在前拱(2)沿寬度方向上，對(duì)于每一排噴嘴，噴嘴之間距離為爐膛總寬度的14%，兩端噴嘴與爐墻距離為爐膛總寬度的15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于前3 排噴嘴(7、8、9)與水平方向夾角、為46°，第4排噴嘴(10)與水平方向夾角％為58°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于第1 排噴嘴(7)、第2排噴嘴(8)、第3排噴嘴(9)、第4排噴嘴(10)分別設(shè)置有二次風(fēng)風(fēng)門(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于第1 組噴嘴為選擇性開(kāi)啟噴嘴，第2組噴嘴為常開(kāi)性噴嘴；所述選擇性開(kāi)啟噴嘴與常開(kāi)性噴嘴風(fēng)量比為15 16 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的所述的垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，其特征在于第1 組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為50 90m/s，第2組噴嘴的二次風(fēng)射流速率為3 15m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種垃圾焚燒爐前拱二次風(fēng)布置裝置，在前拱沿長(zhǎng)度方向依次布置第1排噴嘴、第2排噴嘴、第3排噴嘴、第4排噴嘴；第1至第3排噴嘴構(gòu)成第1組噴嘴，共同與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通；第4排噴嘴單獨(dú)構(gòu)成第2組噴嘴，單獨(dú)與一個(gè)二次風(fēng)風(fēng)管連通。第1組二次風(fēng)噴嘴為選擇性開(kāi)閉噴嘴，第2組二次風(fēng)噴嘴為常開(kāi)噴嘴。第1組噴嘴二次風(fēng)高速噴入爐內(nèi)，一方面利用高速且剛度較大的二次風(fēng)對(duì)爐排處的上升氣流產(chǎn)生類似風(fēng)簾的作用，壓制爐排上升氣流的速度，另一方面，利用高速二次風(fēng)噴射的射流作用以及爐排生成氣流的擾動(dòng)，當(dāng)二次風(fēng)風(fēng)速足夠大時(shí)，可以在爐內(nèi)區(qū)域形成旋流區(qū)域，有利于加強(qiáng)爐膛內(nèi)氣流混合及停留時(shí)間，提高燃燒率。
文檔編號(hào)F23G5/44GK102506432SQ201110447890
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者唐玉婷, 賴志燚, 馬曉茜 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)