双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法技术

本发明专利技术公开了双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。该焚烧炉包括炉体、气固分离器、余热回收装置和炉体支架：炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，燃烧段和换热段间接相连，炉体支架包括至少一层横梁，横梁高于燃烧段上的连接部并朝向炉体，每层横梁上靠近炉体的一侧设有一层支撑板，每层支撑板支撑一级换热炉壁和设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级换热炉壁之间和换热炉壁与燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，气化段和燃烧段的炉体部分通过连接部悬吊于与连接部相邻的一层横梁上。该焚烧炉烟气换热效率高，工艺热利用率高，能有效处理炉体的热膨胀密封问题，燃料适应性广、效率高、排放低、系统稳定、安全性高。安全性高。安全性高。

【技术实现步骤摘要】
双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法


[0001]本专利技术涉及气化燃烧领域，具体而言，本专利技术涉及双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。

技术介绍

[0002]焚烧是废弃物减量化、资源化/无害化最优选的一种途径。现有的废料焚烧炉主要有固定床式焚烧炉、流化床式焚烧炉、回转窑式焚烧炉和热解式焚烧炉等炉型。流化床式焚烧炉处理废料的主要技术手段是：在一次风的作用下，将惰性床料和废料吹起并悬浮形成流化床床层，以流化床中的惰性床料为热载体焚烧入炉的废料。湍动流化床(TFB)是将废料气化并焚烧的有效手段之一，具有燃料适应性宽泛、初始排放很低、工艺流程简单等诸多优点，然而，现有的湍动流化床气化焚烧炉仍有改进和优化的空间。其中，现有的湍动流化床(TFB)基本都是单一的换热介质，如水、导热油等，而在实际应用过程中有时需要两种介质同时使用，如焚烧县域垃圾同时外供蒸汽，以及供导热油去制备高品质有机肥的场合；废料在气化焚烧炉内气化和燃烧的过程中产生的高温烟气会携带大量的热量和一定的灰分，如何实现余热的充分利用是废料资源化处理的重要问题，同时使用两种介质，不是简单的一加一等于二的问题，而是会带来很多新的问题，如各自流动和传热特性差异很大，对结构的要求各自不同；此外，热膨胀和密封本来就是现有焚烧炉的共性问题，若处理不好会导致炉体结构不稳，带来较大的安全隐患，而采用两种结构会带来更多新的膨胀密封的结构问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出双介质TFB气化焚烧炉和实施废料气化焚烧方法。该双介质TFB气化焚烧炉不仅同时实现提供蒸汽和导热油两种介质以满足不同的需求，具备烟气换热效率高，余热利用率高，通过梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，而且还能有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，具有燃料适应性广、效率高、排放低、系统稳定、安全性高等优点。
[0004]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种双介质TFB气化焚烧炉。根据本专利技术的实施例，该双介质TFB气化焚烧炉包括：依次相连的炉体、气固分离器和余热回收装置；以及炉体支架，其中：
[0005]所述炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，所述气化段的底部设有第一布风装置和出渣口，所述气化段包括上中下布置的上变截面区、等截面区和下变截面区，所述上变截面区的横截面积由上至下逐渐增大，所述下变截面区的横截面积由上至下逐渐减小；所述上变截面区的横截面积不小于所述燃烧段的横截面积，所述燃烧段的侧部设有第二布风装置；
[0006]所述气化段的炉壁和所述燃烧段的炉壁均为水冷壁；所述换热段炉壁和所述燃烧
段炉壁之间间接相连，所述燃烧段炉壁的外表面设有连接部，所述换热段包括至少一级换热炉壁，相邻两级换热炉壁上下布置且间接相连，每级所述换热炉壁的内表面设有一组导热油盘管，每组所述导热油盘管中导热油的流动方向均为下进上出，所述换热段的顶部设有热烟气出口，所述热烟气出口通过所述气固分离器与所述余热回收装置连通；
[0007]所述余热回收装置由上至下依次设有导热油管排、省煤器和空气预热器，所述空气预热器的热空气出口与所述气化段进气口和所述燃烧段进气口中的至少之一相连；
[0008]所述炉体支架包括钢架本体和至少一层支撑板，所述支撑板与所述钢架本体相连，所述支撑板高于所述连接部并朝向所述炉体，每层所述支撑板支撑一级所述换热炉壁以及设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级所述换热炉壁之间和所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部与所述钢架本体相连并呈悬吊设置。
[0009]根据本专利技术上述实施例的双介质TFB气化焚烧炉，通过联合导热油和水作为主要冷却介质，梯级设置水冷壁、导热油盘管、导热油对流管排、管内以水为介质的省煤器管排和空气预热器以实现热量的充分吸收而获得最大的热效率，一方面可以实现远高于单独使用导热油介质或水介质的换热效率，获得以热油和蒸汽两种介质形式存在的工艺热，便于工艺热在化工、食品、有机肥等作业生产中使用；另一方面，还能为气化段的气化剂和/或燃烧段的助燃空气进行预热，提高气化效率及燃烧效率，同时降低生产成本；此外，通过采用炉体支架使炉体悬空，使主炉膛形成下吊上支的结构，还可以以炉体支架和炉体的结合部作为固定端，使炉体(结合重力)向下膨胀，且在膨胀过程中不会影响炉体的密封，由此可以有效处理水冷壁蒸发受热面构成的下部炉体和导热油盘管构成的上部炉体之间的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致密封不严以及进而产生的炉体结构稳定性差及安全性问题。
[0010]根据本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种利用上述双介质TFB气化焚烧炉实施废料气化焚烧方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：
[0011](1)将废料供给至炉体下部的气化段进行气化，得到气化气和固体残渣，固体残渣间歇排出炉外；
[0012](2)使所述气化气进入炉体中部的燃烧段进行燃烧，得到燃烧后高温烟气；
[0013](3)使所述燃烧后高温烟气经导热油盘管换热被冷却，得到中温烟气；
[0014](4)利用气固分离器对所述中温烟气进行气固分离，得到初级净化烟气；
[0015](5)使所述初级净化烟气进入余热回收装置，依次经导热油管排、省煤器和空气预热器换热后排出。
[0016]根据本专利技术上述实施例的实施废料气化焚烧方法，在焚烧废料的同时，可以按照烟气的流程逐级实现高温烟气热量的充分资源化利用，并提高换热效率；此外，采用上述方法还能有效处理炉体的热膨胀密封问题，避免出现因热膨胀导致炉体结构稳定性差或密封性差以及进而出现的安全隐患问题。由此，该方法不仅工艺简单，操作难度低，而且能量品位高，既能实现废料的充分资源化和无害化处理，还能保证炉体结构的稳定性和安全性。
[0017]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1是根据本专利技术一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
[0020]图2是根据本专利技术再一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
[0021]图3是根据本专利技术又一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
[0022]图4是根据本专利技术又一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的结构示意图。
[0023]图5是根据本专利技术一个实施例的双介质TFB气化焚烧炉的炉体结构示意图。
[0024]图6是根据本专利技术一个实施例的布风排渣系统的结构示意图。
[0025]图7是根据本专利技术一个实施例的排渣阀的示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，包括：依次相连的炉体、气固分离器和余热回收装置；以及炉体支架，其中：所述炉体包括由下至上依次连通的气化段、燃烧段和换热段，所述气化段的底部设有第一布风装置和出渣口，所述气化段包括上中下布置的上变截面区、等截面区和下变截面区，所述上变截面区的横截面积由上至下逐渐增大，所述下变截面区的横截面积由上至下逐渐减小；所述上变截面区的横截面积不小于所述燃烧段的横截面积，所述燃烧段的侧部设有第二布风装置；所述气化段的炉壁和所述燃烧段的炉壁均为水冷壁；所述换热段炉壁和所述燃烧段炉壁之间间接相连，所述燃烧段炉壁的外表面设有连接部，所述换热段包括至少一级换热炉壁，相邻两级换热炉壁上下布置且间接相连，每级所述换热炉壁的内表面设有一组导热油盘管，每组所述导热油盘管中导热油的流动方向均为下进上出，所述换热段的顶部设有热烟气出口，所述热烟气出口通过所述气固分离器与所述余热回收装置连通；所述余热回收装置由上至下依次设有导热油管排、省煤器和空气预热器，所述空气预热器的热空气出口与所述气化段进气口和所述燃烧段进气口中的至少之一相连；所述炉体支架包括钢架本体和至少一层支撑板，所述支撑板与所述钢架本体相连，所述支撑板高于所述连接部并朝向所述炉体，每层所述支撑板支撑一级所述换热炉壁以及设在该级换热炉壁内表面的导热油盘管，相邻两级所述换热炉壁之间和所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间均设有软连接密封，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部与所述钢架本体相连并呈悬吊设置。2.根据权利要求1所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部悬吊于位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板上；或者，所述炉体支架还包括第一横梁，所述第一横梁设在所述钢架本体上高于所述连接部的部分并朝向所述炉体，所述气化段的炉体部分和所述燃烧段的炉体部分通过所述连接部悬吊于所述第一横梁上。3.根据权利要求2所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板设在所述第一横梁上靠近所述炉体的一侧；和/或，所述炉体支架还包括至少一层第二横梁，所述第二横梁设在所述钢架本体上高于所述第一横梁的部分并朝向所述炉体，所述第二横梁的层数与设在所述换热炉壁之间的所述支撑板的层数相等，位于相邻两级所述换热炉壁之间的每层所述支撑板设在一层所述第二横梁上靠近所述炉体的一侧。4.根据权利要求2或3所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，所述水冷壁的上部连接有汽包，所述汽包的进口与所述水冷壁的上集箱相连，所述汽包的出口与所述水冷壁的下集箱相连；任选地，位于所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的一层所述支撑板上设有汽包支架，或者所述第一横梁上设有汽包支架，所述汽包设在所述汽包支架上。5.根据权利要求1～3中任一项所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：所述燃烧段的长度为所述炉体总高度的1/4～1/3，所述气化段的长度为所述炉体总高
度的1/6～1/3；相邻两级所述换热炉壁之间的连接高度为300～500mm，所述换热炉壁与所述燃烧段炉壁之间的连接高度为300～500mm；所述气化段的炉壁内表面设有耐火材料层；所述燃烧段的炉壁内表面部分或全部设有耐火材料层；所述第二布风装置包括沿所述炉体高度方向布置的上、中、下三层进气口；每组所述导热油盘管沿所述换热炉壁的周向螺旋上升布置；所述炉体与所述热烟气出口之间设有软连接密封；所述空气预热器中设有隔板，所述隔板将所述空气预热器分隔为上下布置或水平并排布置的第一空气预热器和第二空气预热器，所述第一空气预热器包括第一冷空气进口和第一热空气出口，所述第二空气预热器包括第二冷空气进口和第二热空气出口，所述第一热空气出口和所述第二热空气出口中的其中一个与所述燃烧段进气口相连，另一个与所述气化段进气口相连；所述余热回收装置下部设有排烟口、底部设有第一出灰口，所述排烟口位于所述空气预热器下方并与烟气净化装置相连；所述导热油管排沿所述余热回收装置的高度方向设有多层交错平行布置的导热油管。6.根据权利要求1～3中任一项所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，还包括布风排渣系统，所述布风排渣系统包括所述第一布风装置和排渣装置，其中：所述第一布风装置包括：主布风板，所述主布风板设在炉体的底部；一次风室，所述一次风室设在所述主布风板的底部；次布风板，所述次布风板设在所述一次风室外，所述次布风板与所述主布风板呈阶梯布置，且所述次布风板的设置高度低于所述主布风板；所述排渣装置包括：排渣风室，所述排渣风室设在所述次布风板的底部，且所述排渣风室的压强大于所述一次风室的压强；排渣通道，所述排渣通道与所述炉体连通，且所述排渣通道设在所述炉体下方，所述排渣通道挨着所述次布风板远离所述主布风板的一端设置，所述排渣通道具有所述出渣口；排渣阀，所述排渣阀包括第一排渣阀和第二排渣阀，所述第一排渣阀和所述第二排渣阀相对地设在排渣通道内壁上，所述第二排渣阀设在所述第一排渣阀的下方，且所述第一排渣阀的宽度小于所述排渣通道的宽度。7.根据权利要求6所述的双介质TFB气化焚烧炉，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：所述布风排渣系统还包括流化气体流动通道，所述流化气体流动通道位于所述排渣风室上部并与所述排渣通道和所述炉体连通，所述流化气体流动通道通过上下布置的流化气体循环入口和大块垃圾出口与所述炉体连通，所述流化气体循环入口设在所述炉体下部不高于所述流化气体流动通道顶部的区域，所述大块垃圾出口设在所述炉体下部不低于所述主布风板的区域，其中：以所述大块垃圾出口的孔径为a，以所述流化气体循环入口的孔径为c，以所述流化气体流动通道的宽度为d，以所述排渣通道的进口的孔径为b，以所述排渣
通道的宽度为w0，b＝(1～1.5)a，c＝(0.5～0.8)a，d＝(1.5～2.0)b，w0＝(2.0～3.0)b；以所述排渣通道的宽度为w0，以所述第一排渣阀的宽度为w...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衍国，周会，丛堃林，齐逍宇，张凝，陈宣，李清海，
申请(专利权)人：北京衡燃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：