專利名稱：燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作鍋爐或者用作燃燒城市垃圾的焚燒爐的燃燒裝置，其中鍋爐把從廢物中得到的燃料(在下文用“RDF”來(lái)表示)用作燃料。
背景技術(shù)：
圖4表示傳統(tǒng)用作鍋爐的燃燒裝置，其中用RDF作它的燃料。
參照?qǐng)D4，燃燒裝置包括流化床爐1、旋流器2(除塵器)和介質(zhì)-殘余物返回通道3，其中旋流器2設(shè)置在爐1的下游并用來(lái)把爐1排出的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi)，并收集這些固體，返回通道3布置在旋流器2和流化床爐1之間并用來(lái)把旋流器2收集到的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物返回到爐1中。
隨著一次空氣和二次空氣從空氣預(yù)熱器中送出，流化床爐1形成了砂或者類似自由流動(dòng)介質(zhì)的流化床。鍋爐中的許多水管(未示出)布置在爐1內(nèi)以蓋住內(nèi)部圓周表面。這些水管在它們的上端通過(guò)來(lái)示出的集流管而與蒸汽鍋筒6連通。從沒(méi)有示出的計(jì)量輸送器向給料器7分作預(yù)定量供給RDF，使RDF從給料器7中進(jìn)入流化床爐1。不燃物和自由流動(dòng)介質(zhì)從爐1的下端排出并通過(guò)分離器8來(lái)分離，而分離器8設(shè)置在爐1的下方，因此不燃物從該系統(tǒng)中排出，通過(guò)輸送器9和升降機(jī)10把介質(zhì)返回到爐1中。
介質(zhì)-殘余物返回通道3在它的中間部分處分支成兩個(gè)分支。一個(gè)分支3a在它的中間部分并布置有流量控制閥11和熱利用元件12，該熱利用元件12以這種順序布置在旋流器2的下游。鍋爐的過(guò)熱器13設(shè)置在熱利用元件12內(nèi)。介質(zhì)輸送空氣被強(qiáng)制送入熱利用元件12。另一個(gè)分支3b的前端在給料器7通向爐的位置的上方處通到流化床爐1。輸送器9和升降機(jī)10傳送的自由流動(dòng)介質(zhì)在它的中間部分供給到分支3b。
熱利用塔14設(shè)置在旋流器2的下游。這個(gè)塔14在它的內(nèi)部具有第一通道15和第二通道16，第一通道15用來(lái)從上向下地通過(guò)旋流器2排出的燃燒氣體，第二通道16與第一通道15的下端連通，并用來(lái)從下向上地通過(guò)燃燒氣體。第一通道15的內(nèi)部圓周表面覆蓋有許多鍋爐水管(未示出)，第一通道的上端通過(guò)未示出的集流管也與蒸汽鍋筒6連通。鍋爐節(jié)熱器17和兩個(gè)過(guò)熱器18、19布置在第二通道16內(nèi)，節(jié)熱器17用來(lái)通過(guò)來(lái)自排氣器的水，而兩個(gè)過(guò)熱器18、19串聯(lián)地與熱利用元件12內(nèi)的過(guò)熱器13連接起來(lái)，并用來(lái)通過(guò)從蒸汽鍋筒6傳送來(lái)的蒸汽。水噴射器20設(shè)置在第二通道16內(nèi)的兩個(gè)過(guò)熱器18、19之間，該噴射器20通過(guò)噴射水來(lái)調(diào)整蒸汽的溫度和壓力，在通道16內(nèi)的下部過(guò)熱器19和熱利用元件12內(nèi)的過(guò)熱器13之間也設(shè)置有水噴射器。
降溫塔21和濾塵袋22布置在熱利用塔14的下游。降溫塔21進(jìn)一步降低了通過(guò)熱利用塔14的燃燒氣體的溫度。濾塵袋22起著收集來(lái)自燃燒氣體中的氯化氫、硫的氧化物、碳黑和煙塵。在過(guò)濾器的上游位置處把消石灰或者類似中和試劑和反應(yīng)促進(jìn)劑加入到燃燒氣體中去。在通過(guò)濾塵袋22之后，燃燒氣體通過(guò)排氣管釋放到大氣中。
飛灰從熱利用塔14、降溫塔21和濾塵袋22的下端排出并被送到飛塵處理單元(未示出)。
這樣建立燃燒裝置后，給料器7把RDF送到流化床爐1內(nèi)。在爐1中，自由流動(dòng)介質(zhì)隨著一次空氣和二次空氣進(jìn)入流化床，RDF在流化床內(nèi)燃燒。直到燃燒氣體和介質(zhì)從爐1的上端進(jìn)入到旋流器2之前，沒(méi)有燃燒的燃料幾乎完全燃燒了。從爐1中排出的介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離出并收集在旋流器2中，再通過(guò)返回通道3的兩個(gè)分支3a、3b而返回到爐1中。在通過(guò)有熱利用元件12的分支3a時(shí)，介質(zhì)和殘余物把它們的熱量傳遞給流過(guò)過(guò)熱器13的蒸汽，從而使蒸汽過(guò)熱。通過(guò)調(diào)整強(qiáng)制進(jìn)入的介質(zhì)運(yùn)送空氣的總量和流量控制閥11的開(kāi)度可以提高通過(guò)有熱利用元件12的分支3a的介質(zhì)和殘余物的量，從而使?fàn)t1的溫度降低。相反，通過(guò)減少通過(guò)具有熱利用元件12的分支3a的介質(zhì)和殘余物的量來(lái)升高爐1的溫度。
流出旋流器2的燃燒氣體進(jìn)入熱利用塔14，并首先向下流向第一通道15，因此把它們的熱量傳遞到水管內(nèi)的鍋爐水中，而這些水管提供該通道壁，因此水管內(nèi)的鍋爐水被加熱并汽化，并且燃燒氣體的溫度降低了。然后，燃燒氣體向上流過(guò)第二通道16，并使它們的熱量傳遞到構(gòu)成通道壁的水管內(nèi)的鍋爐水中、兩個(gè)過(guò)熱器19、18內(nèi)的蒸汽中和節(jié)熱器17內(nèi)的水中，因此水管內(nèi)的鍋爐水被加熱并汽化，使蒸汽過(guò)熱，節(jié)熱器17內(nèi)的水被預(yù)熱從而引起燃燒氣體的溫度降低。
接著，燃燒氣體流入降溫塔21并使它們的溫度進(jìn)一步降低。其后，把消石灰或類似中和劑和反應(yīng)促進(jìn)劑加入到燃燒氣體中，并把由此所產(chǎn)生的混合物導(dǎo)入到濾塵袋22，在該濾塵袋22中除去氯化氫、硫的氧化物、碳黑和煙塵。然后，把分離后的氣體釋放到大氣中。
另一方面，從排氣器送出的水在通過(guò)節(jié)熱器17的過(guò)程中被預(yù)熱，這些水被加入到蒸汽鍋筒6中，然后在熱利用塔14和流化床爐1的水管內(nèi)被進(jìn)一步加熱從而變成水-蒸汽的混合物，而這些水管構(gòu)成了鍋爐水的循環(huán)系統(tǒng)，然后該混合物又被送到蒸汽鍋筒6。蒸汽在蒸汽鍋筒6內(nèi)被分離開(kāi)，并連續(xù)地通過(guò)三個(gè)過(guò)熱器18、19、13，因此蒸汽被通過(guò)過(guò)熱器18、19期間的燃燒氣體的熱量和通過(guò)過(guò)熱器13期間的自由流動(dòng)介質(zhì)的熱量所過(guò)熱。該過(guò)熱蒸汽被送到汽輪機(jī)。
但是，傳統(tǒng)燃燒裝置存在這樣的問(wèn)題RDF在流化爐1內(nèi)幾乎完全燃燒，因此把爐1的內(nèi)部溫度增加到一個(gè)相當(dāng)高的程度，并且需要以高速提供二次空氣來(lái)引起大量氧氣，因此含在RDF內(nèi)的氮和空氣所提供的氮產(chǎn)生了大量的NOX。此外，由于流入到旋流器2的燃燒氣體具有相當(dāng)高的溫度，如至少大約為800℃，因此該裝置存在另一個(gè)問(wèn)題是焚燒所引起的并含在氣體中的粉塵部分熔化并粘附到旋流器2中，從而必然引起對(duì)介質(zhì)分離效果的削弱。還會(huì)碰到另一個(gè)問(wèn)題熔化粉塵粘附到自由流動(dòng)介質(zhì)上，從而引起爐1內(nèi)的不完全流化。通過(guò)降低爐1的溫度來(lái)解決這些問(wèn)題的嘗試必然產(chǎn)生這樣的問(wèn)題使不完全燃燒增多，從而引起未燃燒的燃料量增加。
本發(fā)明的目的是克服上述問(wèn)題并提供一種燃燒裝置該燃燒裝置減少了所產(chǎn)生的NOX的量，此外使得旋流器或者類似除塵器實(shí)現(xiàn)分離自由流動(dòng)介質(zhì)的較好效果，以及保證流化床爐的有效流化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種燃燒裝置，該燃燒裝置包括流化床爐、除塵器、介質(zhì)-殘余物返回通道和第二級(jí)燃燒爐；該除塵器設(shè)置在該流化床爐的下游并用來(lái)把從爐排出的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi)，并且收集介質(zhì)和殘余物；該返回通道設(shè)置在除塵器和流化床爐之間并用來(lái)把除塵器收集到的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物返回到爐中；第二級(jí)燃燒爐設(shè)置在除塵器的下游，并通過(guò)把空氣加入到燃燒爐中使燃燒氣體中的沒(méi)有燃燒的燃料完全燃燒，這些燃燒氣體是從除塵器中出來(lái)的。
該裝置這樣構(gòu)成時(shí)，在流化床爐內(nèi)沒(méi)有完全燃燒所留下來(lái)的部分燃料含在從除塵器出來(lái)的燃燒氣體中，而這些部分燃料在有空氣加入的情況下可以在第二級(jí)燃燒爐內(nèi)完全燃燒。這使得有可能使流化床爐產(chǎn)生相對(duì)較低的內(nèi)部溫度，并減少供給氧氣的速度，因此使得形成的NOX的量比傳統(tǒng)裝置的少。由于燃料在流化床爐內(nèi)沒(méi)有完全燃燒，因此流進(jìn)除塵器的燃燒氣體具有相對(duì)較低的溫度，防止了焚燒粉塵在除塵器內(nèi)熔化，因此除塵器把自由流動(dòng)介質(zhì)從燃燒氣體中分離開(kāi)的效果比傳統(tǒng)裝置的要好。由于熔化焚燒粉末不可能粘附到介質(zhì)上，因此可避免流化床爐內(nèi)的不完全流化。含在來(lái)自除塵器的燃燒氣體內(nèi)的沒(méi)有燃燒的燃料在第二級(jí)燃燒爐內(nèi)可得到進(jìn)一步的完全燃燒。
本發(fā)明的燃燒裝置還包括一個(gè)熱利用元件，該元件設(shè)置在介質(zhì)-殘余物返回通道的中間部分，用于利用來(lái)自除塵器收集的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物的熱量。
然后，回收來(lái)自加熱過(guò)的介質(zhì)和燃燒殘余物的熱量，以進(jìn)行有效應(yīng)用。
最好，例如熱利用元件是鍋爐的過(guò)熱器。
在這種情況下，流化床爐內(nèi)的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物隨著燃燒氣體流進(jìn)除塵器，并且在殘余物從氣體中分離開(kāi)并返回流化床爐之前，殘余物在除塵器內(nèi)保持足夠的時(shí)間，因此殘余物被去氯。這就避免了由于存在氯所引起的過(guò)熱器的高溫腐蝕。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是表示用作鍋爐的、本發(fā)明的燃燒裝置總體結(jié)構(gòu)圖，其中用RDF作燃料；圖2是水平截面的局部圖，它表示用來(lái)取代旋流器的改進(jìn)后的除塵器。
圖3是表示用作燃燒城市垃圾的焚燒爐的、本發(fā)明的燃燒裝置總體結(jié)構(gòu)圖；及圖4是表示用作鍋爐的、傳統(tǒng)燃燒裝置總體結(jié)構(gòu)圖，其中用RDF作燃料；最佳實(shí)施例下面將參照附圖，描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式。
圖1表示用作鍋爐的本發(fā)明燃燒裝置的總體結(jié)構(gòu)，其中用RDF作燃料。在圖1和4中，用相同標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同的零件，并對(duì)相同零件不作重復(fù)描述。
圖1所示的燃燒裝置的流化床爐1的空間沒(méi)有圖4裝置的空間那么大，但是該流化床爐的結(jié)構(gòu)基本上與圖4的結(jié)構(gòu)相同。然而，該燃燒裝置包括第二級(jí)燃燒爐31，而第二級(jí)燃燒爐31布置在旋流器2的下游處并位于熱利用塔14的上游。向第二級(jí)燃燒爐31提供三次空氣，從而使第二級(jí)燃燒爐31完全燃燒從流化床爐1中出來(lái)并通過(guò)旋流器2的燃燒氣體中的沒(méi)有燃燒的燃料。除了這個(gè)特征之外，該裝置與圖4所示的相同。
給料器7把RDF送進(jìn)燃燒裝置的流化床爐1中，因此RDF如圖4裝置的情況一樣在爐1內(nèi)的流化床中形成并進(jìn)行燃燒。
與燃料在爐1內(nèi)完全燃燒時(shí)相比，在爐1內(nèi)燃燒燃料時(shí)以較小的速率供給二次空氣，即，氧氣密度較小，并且不能完全燃燒，因此燃燒溫度較低，從而減少了所產(chǎn)生的NOX的數(shù)量，尤其是減少了與含在RDF內(nèi)的氮相對(duì)應(yīng)的NOX。
含未燃燃料的燃燒氣體和含燃燒殘余物的自由流動(dòng)介質(zhì)從流化床爐1的上端流入到旋流器2內(nèi)。如圖4的裝置一樣，在旋流器2內(nèi)介質(zhì)和燃燒殘余物被分離出并被收集，通過(guò)介質(zhì)-殘留物返回通道3的兩個(gè)分支3a、3b而使它們返回到爐1。過(guò)熱流過(guò)過(guò)熱器13的蒸汽，而介質(zhì)和殘余物通過(guò)分支3a。
把RDF送進(jìn)爐1并直到介質(zhì)和燃燒殘留物在旋流器2內(nèi)分離出為止的時(shí)間過(guò)程中，爐1和旋流器2的內(nèi)部溫度是這樣確定的，使其可用熱的方法來(lái)除去含在RDF的燃燒殘余物內(nèi)的氯氣。更具體地說(shuō)，時(shí)間是1-2秒，而溫度是650到800℃。相應(yīng)地，即使流過(guò)位于分支3a的熱利用元件12內(nèi)的過(guò)熱器13的蒸汽具有較高溫度，不低于500℃，也可以防止處于高溫的過(guò)熱器13腐蝕。其結(jié)果是，傳送到汽輪機(jī)的蒸汽溫度至少定為500℃，并使汽輪機(jī)發(fā)電站能夠獲得明顯改善的效果。
另一方面，由于焚燒粉塵在大約800℃處開(kāi)始熔化，上述條件避免了熔化的焚燒粉塵粘附到旋流器2的內(nèi)部的可能性，因此可防止降低把介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi)的效果。此外，由于熔化的焚燒粉塵不可能粘附到自由流動(dòng)的介質(zhì)上，因此避免了不完全流化。
從旋流器2出來(lái)的燃燒氣體流入第二級(jí)燃燒爐31內(nèi)，并把三次空氣引入到第二級(jí)燃燒爐31中從而完全燃燒該氣體中的沒(méi)有燃燒的燃料。在這種情況下，燃燒氣體的溫度大約為850到900℃，并且該燃燒氣體在爐內(nèi)大約保持2秒鐘。對(duì)于從空氣中的氮?dú)庵行纬蒒OX而言這個(gè)溫度范圍就低了，因此起到了抑制NOX形成的作用。
最后所得到的燃燒氣體流出第二級(jí)燃燒爐31，沿著與圖4裝置中一樣的鍋爐的傳熱表面通過(guò)，使它們的溫度在降溫塔21內(nèi)降低，然后流入到濾塵袋22中，在濾塵袋中除去氯化氫、硫的氧化物、碳黑和煙塵。此后這些氣體通過(guò)排氣管釋放到大氣中。
另一方面，通過(guò)與圖4裝置一樣的過(guò)程來(lái)得到供給汽輪機(jī)的過(guò)熱蒸汽。
圖2是改進(jìn)后的除塵器的平面視圖，該除塵器放置在流化床爐1的下游從而把爐1中排出的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi)，并收集這些固體。
參照?qǐng)D2，除塵器35包括許多介質(zhì)碰撞盤36，這些盤36布置在沒(méi)有示出的殼體內(nèi)部，從上面看去這些盤36交錯(cuò)排列。自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物與之碰撞的每個(gè)盤36呈凹形并具有開(kāi)口側(cè)，從上面看時(shí)該開(kāi)口側(cè)相對(duì)于燃燒氣體的流動(dòng)而言面向上游側(cè)。該盤在它的上端和下端留下了開(kāi)口。
就這種除塵器35而言，沖擊碰撞盤36的介質(zhì)和殘余物流下盤36并從殼體的下端排出。
圖3表示了用作燃燒城市垃圾的焚燒爐的、本發(fā)明的燃燒裝置的總體結(jié)構(gòu)。在圖3和1中，相同的零件用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示并不作重復(fù)描述。
就圖3的燃燒裝置而言，圖1裝置中具有的熱利用塔不是放置在第二級(jí)燃燒爐31和降溫塔21之間。此外，介質(zhì)-殘余物的返回通道3的分支3a的熱利用元件12具有蒸汽發(fā)生器或者類似的熱交換器40，這種蒸汽發(fā)生器或者類似的熱交換器40用來(lái)利用熱并取代鍋爐過(guò)熱器。該裝置中沒(méi)有鍋爐所需要的零件，即沿著流化床爐1的內(nèi)部圓周上沒(méi)有水管，也沒(méi)有蒸汽鍋筒。除開(kāi)這些特征，該裝置具有與圖1所示裝置相同的結(jié)構(gòu)。
這樣建立燃燒裝置，由給料器7放入流化床爐1的城市垃圾被燃燒，從燃燒氣體分離開(kāi)并收集在旋流器2中的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物以與圖1裝置相同的方式返回到爐1。
實(shí)用性本發(fā)明的燃燒裝置適合用作鍋爐或燃燒城市垃圾的焚燒爐，其中鍋爐以RDF作燃料。
權(quán)利要求
1.一種燃燒裝置，該燃燒裝置包括流化床爐、除塵器、介質(zhì)-殘余物返回通道和第二級(jí)燃燒爐；該除塵器設(shè)置在該爐的下游并用來(lái)把從爐排出的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi)，并且收集介質(zhì)和殘余物；該介質(zhì)-殘余物返回通道設(shè)置在除塵器和流化床爐之間并用來(lái)把除塵器收集到的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物返回到爐中；第二級(jí)燃燒爐設(shè)置在除塵器的下游，并通過(guò)把空氣加入到燃燒爐中使燃燒氣體中的沒(méi)有燃燒的燃料完全燃燒，這些燃燒氣體來(lái)自除塵器。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于熱利用元件設(shè)置在介質(zhì)-殘余物返回通道的中間部分，用于利用來(lái)自除塵器收集的自由流動(dòng)介質(zhì)和燃燒殘余物的熱量。
3.如權(quán)利要求2所述的燃燒裝置，其特征在于熱利用元件是鍋爐的過(guò)熱器。
全文摘要
一種用作以RDF為燃料的鍋爐或者用作城市垃圾焚燒裝置的燃燒裝置,該裝置減少了NOx的產(chǎn)生,使在除塵器內(nèi)的床材料分離效果得到提高,此外使流化床焚燒爐內(nèi)的床材料具有極好的流動(dòng)性。該燃燒裝置布置有流化床焚燒爐(1)、旋流器(2)和回流通道(3),該旋流器(2)設(shè)置在流化床焚燒爐(1)的下游側(cè)并用來(lái)把從流化床焚燒爐(1)排出的床材料和燃燒殘余物從燃燒氣體中分離開(kāi),并且收集它們,回流通道(3)設(shè)置在旋流器(2)和焚燒爐(1)之間并用來(lái)把旋流器(2)收集到的床材料和燃燒殘余物返回到焚燒爐(1)中。設(shè)置了第二級(jí)燃燒爐(31)和熱利用元件(12),第二級(jí)燃燒爐(31)通過(guò)加入空氣來(lái)完全燃燒燃燒氣體中的沒(méi)有燃燒的燃料,這些燃燒氣體來(lái)自旋流器(2),并且熱利用元件(12)設(shè)置在床材料和燃燒殘余物的回流通道(3)上。
文檔編號(hào)F23C6/00GK1250514SQ98803309
公開(kāi)日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1998年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月13日
發(fā)明者石田美智男 申請(qǐng)人:日立造船株式會(huì)社