專利名稱：在優(yōu)化條件下由廢氣生產(chǎn)蒸汽的鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐，其干燥、點(diǎn)燃并燃燒垃圾并通過與廢氣熱交 換來生產(chǎn)蒸汽。隨后，蒸汽用于產(chǎn)生電力。要燃燒的垃圾可以是任何生活垃圾、樹皮、工業(yè)廢物和醫(yī)用垃圾以 及其它種類的廢物的任意混合物。
背景技術(shù)：
美國專利No. 6269754公開了一種利用焚化設(shè)備的腐蝕性廢氣產(chǎn)生 過熱蒸汽的蒸汽發(fā)生器。其基本上包括輻射部分和對(duì)流部分，具有至少 一個(gè)過熱器并具有布置在輻射部分的壁的內(nèi)側(cè)上的板，在板與輻射部分 的壁之間提供一空間。過熱器的至少一部分作為壁式過熱器設(shè)在輻射部 分的空間中。該空間包含腐蝕性較輕的氣態(tài)環(huán)境，該氣態(tài)環(huán)境的壓力大 于燃燒室中的氣體的壓力。從而可以達(dá)到高的過熱器溫度，而不會(huì)腐蝕 最后的過熱器，使得過熱器可以由便宜的材料制成。然而，美國專利No. 6269754沒有在廢氣與前述過熱器之間提供直接 接觸，因此，能量從廢氣到蒸汽的傳遞效率不高。來自本申請(qǐng)人的EP0536268B1公開了 一種用于焚化不同種類的固體 以及可能的液體廢物材料的方法和設(shè)備。固體以及可能的液體廢物材料 通過以下步驟焚化a)在固體廢物材料的階梯爐篦上部分燃燒，固體廢 物材料在如此高的溫度下傳送到回轉(zhuǎn)爐以至于在回轉(zhuǎn)爐的入口處形成液 體廢渣，b)可能地將液體廢物材料添加至正在階梯爐篦上焚化的固體廢 物材料，以及c)收集來自燃燒過程的灰燼產(chǎn)物，例如爐渣、鍋爐灰燼、 飄塵以及來自廢氣清潔的殘余產(chǎn)物，并將這些產(chǎn)物返回至回轉(zhuǎn)爐的入口 端，在該入口端，將這些產(chǎn)物引入到液體廢渣。這樣，廢渣、飄塵和來 自燃燒過程的其它有害殘余產(chǎn)物熔合成玻璃狀物質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)，鹽和重金屬不能從該玻璃狀物質(zhì)濾出。然而，EP0536268B1沒有從固體和液體廢物材料的焚化中提供優(yōu)化 的電力輸出。在例如石油的天然能源日益稀缺的世界中，由其它來源供應(yīng)能量的 需求日益增長。當(dāng)垃圾在鍋爐中焚化時(shí)，可以從焚化過程提取能量。因 此，重要的是優(yōu)化焚化過程，以提供未冷凝且具有足夠高溫度的蒸汽， 以確保該蒸汽在輸入到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的蒸汽渦輪時(shí)提供高的、有效的電力 輸出。這種蒸汽例如是過熱蒸汽。因此，需要優(yōu)化鍋爐，以從過熱蒸汽以及具有更高管表面溫度的末 端過熱器提供高的電力輸出。通常，過熱蒸汽來自于所謂的末端過熱器。然而，在鍋爐中， 一些 氣體(例如廢氣和灰燼顆粒)是腐蝕性的，這些氣體由于其腐蝕特性會(huì) 侵蝕所述末端過熱器，結(jié)果是末端過熱器的壽命縮短。因此，需要這樣一種具有末端過熱器的鍋爐，其中提供一些措施來 延長末端過熱器的壽命。發(fā)明內(nèi)容這些需求通過這樣一種鍋爐實(shí)現(xiàn)，該鍋爐包括分離器元件和末端過 熱器。該鍋爐干燥、點(diǎn)燃并燃燒垃圾并通過與廢氣的熱交換產(chǎn)生蒸汽。 所述鍋爐限定氣體的主流動(dòng)方向，分離器元件適于分別將所述廢氣分離 成腐蝕性較輕的氣體流和腐蝕性氣體流。所述分離器元件大體沿所述主 流動(dòng)方向定位并定位在其中，所述末端過熱器鄰近所述分離器元件定位 并定位在所述腐蝕性較輕的氣體流中。從而，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)鍋爐的末端過熱器的壽命得以延長； 由于末端過熱器中升高的蒸汽溫度，鍋爐還提供了高且有效的電力輸出。此外，末端過熱器在受到較清潔氣體(即，腐蝕性較輕的氣體)和 灰燼顆粒的作用時(shí)還可以在較高溫度下應(yīng)用。


下面將參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例更完整地解釋本發(fā)明，附圖中 圖l顯示使用板或壁以用于分離廢氣的鍋爐的第一實(shí)施例，和 閨2顯示使用帶噴嘴的管道以用于分離的鍋爐。 在整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施方式
總體上，術(shù)語"過熱器"或"末端過熱器"表示這樣一種設(shè)備，其 加熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，并因此進(jìn)一步增加蒸汽中的熱能并降低所述蒸 汽冷凝的可能性。已經(jīng)過熱化的蒸汽在理論上稱為過熱蒸汽，反之，未 過熱的蒸汽稱為飽和蒸汽或濕蒸汽。重要的是避免后一種蒸汽并因而主 要使用過熱蒸汽。因此，當(dāng)過熱蒸汽輸入到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的蒸汽渦輪時(shí)， 將提供高且有效的電力輸出，特別是如果蒸汽的溫度和壓力非常高的話。圖1顯示了使用板或壁來分離廢氣的鍋爐的第一實(shí)施例?？傮w上， 鍋爐1干燥、點(diǎn)燃并燃燒垃圾。當(dāng)垃圾被焚化時(shí)，氣態(tài)環(huán)境(即，廢氣 3)處于垃圾9的焚化結(jié)果的第一位置。通常借助于爐篦板(例如往復(fù)式爐篦)在鍋爐內(nèi)運(yùn)輸垃圾。為了運(yùn) 送垃圾，爐篦可以與一個(gè)或更多個(gè)運(yùn)送器結(jié)合?；旧?，垃圾從左往右 運(yùn)送，即，當(dāng)遵循垃圾焚化過程(起始于附圖標(biāo)記3處的廢氣，行進(jìn)到 附圖標(biāo)記7處，并結(jié)束于附圖標(biāo)記6處)時(shí)，在附圖標(biāo)記7處，處理的 結(jié)果是腐蝕性氣體流，相反地在附圖標(biāo)記6處，處理的結(jié)果是腐蝕性較 輕的氣體流。所述腐蝕性較輕的氣體基本上沒有腐蝕性元素，例如Cl(氯)、K (鉀)、Na(納)、Zn(鋅)、Pb(鉛)，而腐蝕性氣體包含腐蝕性元素， 例如Cl、 K、 Na、 Zn、 Pb中的一種或更多種。實(shí)際上，腐蝕性較輕的 氣體可以被理解為對(duì)末端過熱器腐蝕較輕的氣體？在處理的這一點(diǎn)處，重要的是這些氣體沒有混合，原因是附圖標(biāo)記 6和7表示的氣體將要不同地處理。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供分離。附圖 標(biāo)記5限定了這些氣體的主流動(dòng)方向。廢氣3的所述分離通過用附圖標(biāo) 記4表示的分離器元件進(jìn)行。該元件在示例性實(shí)施例中可以提供為板4a或壁4b的形式。板4a通常是從一個(gè)鍋爐側(cè)壁延伸至另一鍋爐側(cè)壁的充水鍋爐管面 板，所述一個(gè)鍋爐側(cè)壁通常也是充水鍋爐管面板，并且所述板懸掛在所 述側(cè)壁上。該板可以通過例如高合金Cr-Ni堆焊或者通過非常緊致的耐 火材料在表面上進(jìn)行耐腐蝕處理。壁4b通常是強(qiáng)化磚或澆鑄耐火壁，其從所述一個(gè)鍋爐側(cè)壁延伸到所 述另一鍋爐側(cè)壁。強(qiáng)化磚可以是中空的，從而允許冷卻介質(zhì)通過，該冷 卻介質(zhì)例如為液體、蒸汽、氣體或空氣。而且，分離器元件在另一示例性實(shí)施例中可以設(shè)作通道，即，可以 以各種組合使用所述板4a和壁4b以形成通道。該通道還可以具有管狀 形狀。滿足上述設(shè)定條件的板4a或壁4b或相似結(jié)構(gòu)基本上沿氣體的上述 主流動(dòng)方向5布置在其中。通常，板或壁平行于所述主流動(dòng)方向定位。 因此，總體上所述分離器元件4適于可懸掛在鍋爐1的壁上從其懸掛。因此，分離器元件保證腐蝕性較輕的氣體流6和腐蝕性氣體流7在 該點(diǎn)保持分離。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分離器元件適于可沿著 大體垂直于所述主流動(dòng)方向5的方向運(yùn)動(dòng)。從而，當(dāng)前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，分離 器元件能夠被定位成確保氣流之一基本上包括腐蝕性元素，其它氣流基 本上包括腐蝕性較輕的元素。在長期運(yùn)行中，分離器元件的最佳位置可 以以來自發(fā)電機(jī)的高且有效的電力輸出的形式反映出來，該發(fā)電機(jī)由供 給有來自鍋爐的蒸汽的蒸汽渦輪驅(qū)動(dòng)。可運(yùn)動(dòng)的分離器元件可以是板、壁或通道，其能在頂部在懸掛于相 對(duì)的鍋爐側(cè)壁的軸承中樞轉(zhuǎn)并例如能夠在底部前后移，并固定到鍋爐側(cè) 壁上的不同位置。所述分離器元件4適于可從鍋爐1的上部區(qū)域IO懸桂。圖2顯示了使用管道進(jìn)行分離的鍋爐。作為分離器元件(即，前面附圖中的板、壁或通道)的替代方案， 管道可用作分離器元件，以用于將廢氣分別分離成腐蝕性較輕的氣體流6和腐蝕性氣體流7。管道4c可以設(shè)有一個(gè)或更多噴嘴4d。該噴嘴或這 些噴嘴適于吹動(dòng)冷的再循環(huán)的干凈廢氣，從而在腐蝕性較輕的氣體流6 和腐蝕性氣體流7之間的主流動(dòng)方向5，從而這些氣體流6、 7以兩個(gè)分 離的流在主流動(dòng)方向5上繼續(xù)。所述冷的再循環(huán)的干凈廢氣能夠設(shè)有具 有管系統(tǒng)的工業(yè)通風(fēng)扇，從而例如在設(shè)備堆之前提取部分清潔廢氣并將 該冷的氣體送到分離管道。所述噴嘴可以以隨機(jī)圖案設(shè)在管道中，或者沿著管道設(shè)在大體相同 的方向上，或者設(shè)在沿著管道大體相同的方向上的兩排或更多排中。噴嘴必須具有這樣的尺寸和設(shè)計(jì)，即，允許噴射冷的氣體以穿透于 燃燒的廢氣流6、 7之間，使這些廢氣流6、 7成形為至高度為水平定位 的分離管道的豎向高度的10-20倍。所述管道大體垂直于所述主流動(dòng)方向5定位，如圖中附圖標(biāo)記4c所示o分離管道4c懸掛在相對(duì)的鍋爐側(cè)壁上，并且分離管道能夠繞其軸線 在鍋爐側(cè)壁上在不同的前向/后向位置中運(yùn)動(dòng)并固定到其上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述管道適于能夠沿著大體垂直于所述 主流動(dòng)方向5的方向運(yùn)動(dòng)。從而，當(dāng)前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，管道能夠被定位成確 保氣流之一基本上包括腐蝕性元素，其它氣流基本上包括腐蝕性較輕的 元素。在長期運(yùn)行中，管道的最佳位置可以在所述發(fā)電機(jī)由供給有來自 鍋爐的蒸汽的所述蒸汽渦輪驅(qū)動(dòng)時(shí)以來自發(fā)電機(jī)的高且有效的電力輸出 的形式反映出來。當(dāng)所述腐蝕性較輕的氣體6和腐蝕性氣體7 —起到達(dá)鍋爐的混合區(qū) 10時(shí)，這些氣體通過注入用于燒盡的二級(jí)燃燒空氣而混合，并且現(xiàn)在混 合氣體通過輻射區(qū)域中的蒸發(fā)壁以及產(chǎn)生溫度在300到450攝氏度之間 的蒸汽2的一個(gè)或更多個(gè)過熱器11而冷卻。這(即，通過所述一個(gè)或更 多過熱器的冷卻)適用于兩個(gè)附圖，不管腐蝕性較輕的氣體6在它沿主 流動(dòng)方向5運(yùn)動(dòng)時(shí)是否已經(jīng)接觸管道、板、壁或通道。見圖1,該蒸汽2在離開所述一個(gè)或更多個(gè)過熱器之后通過一個(gè)或更 多管道供給至末端過熱器8的入口 8a，通過該末端過熱器，蒸汽被加熱，導(dǎo)致溫度上升25到200攝氏度。該較熱的蒸汽2a (即溫度升高的蒸汽)例如從末端過熱器8的出口 8b供給至蒸汽渦輪14。因此，該蒸汽2a可用于產(chǎn)生電力。例如，所述 蒸汽可以通過從所述出口到蒸汽渦輪14的管道進(jìn)給，該蒸汽渦輪14驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)15，然后從該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。由于較熱的蒸汽2a是鍋爐的輸 出(即末端過熱器的輸出)，因此，鍋爐還提供了高的功率輸出效率。當(dāng) 然，這比如果鍋爐的輸出為溫度在300到450攝氏度之間的蒸汽2時(shí)的 效率高。因此，在所述末端過熱器中加熱蒸汽提供了高的電力以及高的 效率輸出。通常，所述末端過熱器8鄰近所述分離器元件4 (即，所ii^、壁) 定位或定位到通道中或者分離管道4c上方的冷的氣體毯簾，，并且在所 有情況下定位在所述腐蝕性較輕的氣體流6中。因此，優(yōu)點(diǎn)是末端過熱 器受到的腐蝕較少。因此，優(yōu)點(diǎn)是末端過熱器定位在所述腐蝕性較輕的氣體流6而不 是所述腐蝕性氣體流7中。如果末端過熱器定位在所述腐蝕性氣體流7 中(這不是4艮據(jù)本發(fā)明的情況)，末端過熱器的這種定位將導(dǎo)致末端過熱 器的壽命很短，并且在侵蝕性環(huán)境中的這種定位將需要額外且頻繁的維 修工作，原因在于在其工作壽命期間受到腐蝕性氣體的侵蝕。因此，用于延長末端過熱器的壽命的措施是分離器元件，其提供了 末端過熱器要承受的腐蝕性較輕的氣體流，從而避免其受到腐蝕性氣體 流的作用。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)提高了末端過熱器的壽命；以及鍋爐 提供了高的電力效率。如上所述，所述腐蝕性較輕的氣體6和腐蝕性氣體7在鍋爐1的混 合區(qū)10中混合在一起。鍋爐還包括風(fēng)機(jī)單元12。該風(fēng)機(jī)單元適予通過吹 進(jìn)二級(jí)空氣有效地混合所述腐蝕性較輕的氣體6和腐蝕性氣體7，從而所 述混合物可以在其到達(dá)鍋爐的頂部區(qū)域13之前有效地?zé)M。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐(1)，其干燥、點(diǎn)燃和燃燒垃圾并通過與廢氣(3)的熱交換產(chǎn)生蒸汽(2，2a)，所述鍋爐限定氣體的主流動(dòng)方向(5)，所述鍋爐(1)包括分離器元件(4)以及末端過熱器(8)，分離器元件(4)適于將所述廢氣(3)分離成腐蝕性較輕的氣體流(6)和腐蝕性氣體流(7)，所述分離器元件(4)大體沿所述主流動(dòng)方向(5)定位并定位在其中，所述末端過熱器(8)鄰近所述分離器元件(4)定位并定位在所述腐蝕性較輕的氣體流(6)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的鍋爐，其特征在于，所述分離器元件(4) 包括板(4a )或壁(4b )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的鍋爐，其特征在于，多個(gè)所述分離器元件U) 形成通道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的鍋爐，其特征在于，所述分離器元件(4) 包括管道(4c)，該管道具有一個(gè)或更多噴嘴(4d)，該噴嘴適于在腐 蝕性較輕的氣體流(6)和腐蝕性氣體流(7)之間遵循所述主流動(dòng)方 向(5)吹動(dòng)冷的再循環(huán)的清潔廢氣，從而這些氣體流(6， 7)沿著主 流動(dòng)方向(5)以兩個(gè)分離的流繼續(xù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求5的鍋爐，其特征在于，所述管道大體垂直于所 述主流動(dòng)方向(5)定位。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述分離器 元件適于能夠沿著大體垂直于所述主流動(dòng)方向(5)的方向運(yùn)動(dòng)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述分離器 元件(4 )或通道適于能夠懸掛在鍋爐(1)的壁上或從鍋爐(1)的壁 懸掛。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述腐蝕性 較輕的氣體流(6)和腐蝕性氣體流(7)通過輻射區(qū)域中的蒸發(fā)壁和 一個(gè)或更多個(gè)過熱器(11)冷卻，該一個(gè)或更多個(gè)過熱器產(chǎn)生溫度在 300到450才聶氏度之間的蒸汽(2 )。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述蒸汽(2) 在末端過熱器(8)中加熱。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述末端 加熱器(8)加熱所述蒸汽(2),使其變成溫度升高的蒸汽(2a)，相 比所述蒸汽(2)的溫度，所述溫度升高在25到200攝氏度之間。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述腐蝕 性較輕的氣體流(6)基本上不含CI、 K、 Na、 Zn、 Pb。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述腐蝕 性氣體流(7)包括C1、 K、 Na、 Zn和Pb中的一種或更多種。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，所述廢氣 (3)是垃圾(9)的焚燒結(jié)果。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，還包括風(fēng)機(jī)單元(12)， 該風(fēng)機(jī)單元適于通過吹進(jìn)二級(jí)空氣來有效地混合所述腐蝕性較輕的氣 體流(6)和所述腐蝕性氣體流(7)，從而混合物能夠在其到達(dá)鍋爐的 頂部區(qū)域(13)之前有效地?zé)M。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍋爐，其特征在于，大約450 攝氏度下的蒸汽(2a)在其進(jìn)給到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(15)的蒸汽渦輪(14) 時(shí)用于產(chǎn)生電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋爐(1)，其干燥、點(diǎn)燃和燃燒垃圾并通過與廢氣(3)的熱交換產(chǎn)生蒸汽(2，2a)。所述鍋爐限定氣體的主流動(dòng)方向(5)，所述鍋爐(1)包括分離器元件(4)以及末端過熱器(8)，分離器元件(4)適于將所述廢氣(3)分離成腐蝕性較輕的氣體流(6)和腐蝕性氣體流(7)，所述分離器元件(4)大體沿所述主流動(dòng)方向(5)定位并定位在其中，所述末端過熱器(8)鄰近所述分離器元件(4)定位并定位在所述腐蝕性較輕的氣體流(6)中。所述分離器元件(4)包括板(4a)或壁(4b)，多個(gè)所述分離器元件(4)形成通道作為另一分離器元件。這給所述末端過熱器提供了延長的壽命并使得鍋爐提供高且有效的電力輸出。
文檔編號(hào)F22B37/10GK101310147SQ200680042778
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者基姆·A·達(dá)姆-約翰森, 奧勒·H·馬森, 弗萊明·J·弗蘭森, 彼得·A·延森 申請(qǐng)人:巴威福龍有限責(zé)任公司