一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统及使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统及使用方法，包括各段水冷炉排组、循环泵、助燃空气预热器、给水预热器和稳压罐；循环泵的输出端通过给水母管与各段水冷炉排片组的进口管连通，将循环冷却水注入各段水冷炉排片组进行冷却；各段水冷炉排片组的出口管通过给水母管依次与助燃空气预热器、给水预热器连通，且加热后的循环冷却水依次进行热交换降温；给水预热器通过给水母管与循环泵的输入端连通，且降温后的循环冷却水返回到循环泵形成循环冷却回路；稳压罐布置在各段水冷炉排片组的出口管后最高位置，并向循环冷却回路补入惰性气体和循环冷却水。本发明专利技术在保证炉排片机械强度和冷却效果前提下，使炉排片移出热得到有效利用。到有效利用。到有效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统及使用方法


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧水冷炉排炉领域，具体涉及一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统及使用方法。

技术介绍

[0002]垃圾在炉排上的焚烧过程可分为：1）垃圾干燥脱水、热解和着火阶段；2）高温燃烧阶段；3）燃烬阶段；其中在高温燃烧阶段，炉排上的垃圾在900℃左右的范围下燃烧，为了防止炉排过热，这一阶段的炉排通常采用特殊材质，并辅以风冷或者水冷来控制炉排温度；随着高热值垃圾日益增多，能延长炉排片使用寿命、提高焚烧效率的水冷式炉排炉受到了更多青睐。
[0003]垃圾分类工作已经在全国试点推行，在一些城市也已经全面开展。实施垃圾分类后，从当地的垃圾焚烧厂实际运行情况看，垃圾焚烧热值增长明显，增幅约30%左右。由于垃圾热值的大幅提高，炉排单位面积热负荷增加，垃圾在炉排片上干燥过程变短，燃烧过程拉长，垃圾的燃烧锋面下移至炉排片表面，甚至与炉排片直接接触，助燃空气已无法将炉排表面金属温度冷却到金属材料许用温度范围，大面积的炉排片将会因炉排片金属表面温度过高，而出现卡涩，炉排磨损和腐蚀加剧，炉排片寿命大幅缩短等问题。
[0004]通常情况下，垃圾热值在8260Kj/KG以下采用风冷炉排炉，垃圾热值大于8260Kj/KG需要考虑采用水冷炉排炉；水冷炉排炉可以通过开式或闭式循环冷却系统将炉排的热量带走，使炉排片表面温度控制在金属材料许用温度范围内，从而保证炉排片能够长期稳定的运行。由于开式循环冷却系统带出的热量热能品位很低，回收利用率不高；而采用闭式循环冷却系统可以提高炉排冷却水出水温度，并加以回收利用。
[0005]公开号为CN106871134A的中国专利公开了“生活垃圾焚烧炉新型水冷炉排系统及其焚烧炉”，该专利技术包括炉排片、第一膨胀水箱、第二膨胀水箱、管式换热器、空气换热器、第一循环水泵和第二循环水泵；炉排片有多个，且为中空结构；多个炉排片通过水管并联设置；第一膨胀水箱、管式换热器内的热介质管路、第一循环水泵以及并联设置的多个炉排片通过水管串联形成回路；第二膨胀水箱、管式换热器内的冷介质管路、第二循环水泵和空气换热器的热介质管路通过水管串联形成回路。该系统在高热风温度、高燃烧负荷状态下，能维持炉排金属内部及表面温度，达到稳定运行目的，延长炉排寿命。同时减少了焚烧炉运行过程中的变形卡涩，增强机构稳定性，维护工作量大幅降低。该专利技术存在以下缺陷：1）第一循环系统把水冷炉排片的热量通过管式换热器传递给第二循环系统，第二循环系统将热量最终传递到空气中，并未加以利用，造成热能的浪费；2）水冷循环系统采用的膨胀水箱为开式水箱，在实际运行过程中炉排片一旦热负荷过高就会导致炉排片内的冷却水会气化，炉排片的换热恶化，炉排片仍然存在烧坏的风险。
[0006]公开号为CN108731004A的中国专利公开了“水冷炉排的循环冷却装置及垃圾焚烧发电装置”，该专利技术包括：炉排冷却水泵，用于将循环冷却水泵送至所述水冷炉排中，以对所述水冷炉排进行冷却；空气预热器，用于利用由水冷炉排导入的循环冷却水加热空气；炉排
水换热器，用于利用由水冷炉排导入的循环冷却水加热冷凝水；分配单元，所述分配单元用于控制由所述水冷炉排导入所述空气预热器和所述炉排水换热器中的循环冷却水的量，根据该专利技术的水冷炉排的循环冷却装置可以根据要求调节循环水吸收的热量的分配，在完全利用其热量的前提下，尽量减少系统电量的消耗。该专利技术存在以下缺陷：1）热端负荷（炉排片移出热）与冷端负荷不匹配；该专利指明冷却循环冷却系统始终控制炉排片温度在100℃以下，循环水热水温度必定也在100℃以下，该温度的热水单纯用于加热助燃空气，助燃空气总量是一个相对定数（受燃烧过剩系数控制），即便助燃空气全量用于冷却热水，由于空气的比热容小，助燃空气由常温加热到80℃，助燃空气能够带走的热量也是相当少的，无法使炉排片温度始终控制100℃以下；同样，循环水热水单纯用于加热汽轮机凝结水，凝结水量也是一个相对定数，凝结水由42℃加热到80℃，带走的热量也无法使炉排片温度始终控制100℃以下；2）循环冷却系统介质受热会膨胀，系统未设置必要的缓存装置，系统会因受热膨胀而发生泄露。
[0007]公开号为CN109323277A的中国专利公开了“用于炉排的回热型冷却系统”，该专利技术包括一与热力系统的凝泵出口相连的以便取出凝结水的支路管道；一进口联箱，它与上述之路管道相连；一与所述进口联箱连接的冷却管道，从进口联箱进入的凝结水进入所述冷却管道用来对管式炉排进行冷却；以及一与所述冷却管道相连接的出口联箱，对所述管式炉排进行冷却的凝结水汇集至出口联箱，从所述出口联箱再输送至除氧器，重新进入所述热力系统。该专利技术所述的冷却系统采用凝结水对管式炉排进行冷却，冷却效果好，且容易控制冷却温度，另外，该系统也巧妙地利用布置再炉膛内的炉排吸收辐射热量，受热后对冷却水进行加热，这样高温冷却水进入回热系统，提高给水温度，也提高系统热效率，起到节能的效果。但是该专利技术为火力发电领域燃煤锅炉内管式炉排的冷却系统，并非固废焚烧领域一般工业垃圾和生活垃圾焚烧机械炉排炉的冷却系统。
[0008]因此，目前国内高热值的一般工业固废和生活垃圾焚烧厂水冷炉排炉冷却系统主要存在以下问题：1）垃圾焚烧炉床层燃烧局部高温或炉排片裸露，炉排片冷却水因吸热量出现汽化，炉排片冷却水腔室顶部出现汽化层，传热恶化导致炉排片表面金属温度超出材料允许使用温度，而出现腐蚀加剧和变形卡涩，甚至是腔室破裂泄露，从而引发停炉；2）垃圾焚烧冷却系统冷却能力不足，循环系统温度不断上升，导致冷却水汽化而无法运行；更有甚者将炉排移出热散热到大气环境中，造成热能的严重浪费。以上问题亟需解决。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统及使用方法，采用闭式循环冷却系统，可以在保证炉排片机械强度和冷却效果的前提下，将循环冷却水温度加热到100℃及以上温度，提高了热能品质，为后续热交换量的提升创造条件，使得炉排片移出热得到了有效利用，节约了能源。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其创新点在于：包括各段水冷炉排组、循环泵、助燃空气预热器、给水预热器、稳压罐和给水母管；所述循环泵的输出端通过给水母管与所述各段水冷炉排片组的进口管密封连通，并将循环冷却水注入到各段水冷炉排片组的炉排片腔室内进行冷却作业；所述各段水冷炉排片组的出口管通过给水母管依次与所述助燃空气预热器、所述给
水预热器密封连通，且加热后的循环冷却水依次经助燃空气预热器以及给水预热器进行两重热交换降温；所述给水预热器通过给水母管与所述循环泵的输入端密封连通，且降温后的循环冷却水返回到循环泵，并形成循环冷却回路；所述稳压罐布置在所述各段水冷炉排片组的出口管后循环冷却回路最高位置，并通过稳压罐向循环冷却回路中补入惰性气体和循环冷却水。
[0011]优选的，所述各段水冷炉排片组由数个炉排片组采用并联方式连接组成，且炉排片组的数量根据实际需求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：包括各段水冷炉排组、循环泵、助燃空气预热器、给水预热器、稳压罐和给水母管；所述循环泵的输出端通过给水母管与所述各段水冷炉排片组的进口管密封连通，并将循环冷却水注入到各段水冷炉排片组的炉排片腔室内进行冷却作业；所述各段水冷炉排片组的出口管通过给水母管依次与所述助燃空气预热器、所述给水预热器密封连通，且加热后的循环冷却水依次经助燃空气预热器以及给水预热器进行两重热交换降温；所述给水预热器通过给水母管与所述循环泵的输入端密封连通，且降温后的循环冷却水返回到循环泵，并形成循环冷却回路；所述稳压罐布置在所述各段水冷炉排片组的出口管后循环冷却回路最高位置，并通过稳压罐向循环冷却回路中补入惰性气体和循环冷却水。2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：所述各段水冷炉排片组由数个炉排片组采用并联方式连接组成，且炉排片组的数量根据实际需求设置；每一个炉排片组均由数个炉排片采用并联方式连接组成，进而确保各炉排片冷却供水均衡；在每一个炉排片组均设有温度在线监测，每一所述温度在线监测分别与所述循环泵电性连接，并通过温度在线监测来监测炉排片金属表面温度，进而判断是否启动循环泵；在每一个炉排片组的进口以及出口处均设有阀门，进而用于调节各炉排片循环冷却水流量、以及炉排片更换时切断循环冷却水；在每一个炉排片组的进出水管路高点处均设有用于排出系统内不凝气体的排气门，进而保证炉排片换热。3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：还包括补气管、补水管、自立式压力阀、第一截止阀、液位在线监测、压力在线监测、安全阀、排气阀和闸阀；所述稳压罐还可根据实际情况布置在所述循环泵与所述给水预热器连通的给水母管上，并设置在靠循环泵一侧；所述稳压罐的底部通过闸阀与对应位置的给水母管密封连通，并向循环冷却回路中补入惰性气体和循环冷却水；在所述稳压罐一侧还上下间隔设有补气管和补水管，且所述补气管通过自立式压力阀与所述稳压罐的内部密封连通，并通过补气管向稳压罐内补入惰性气体，确保循环冷却回路的运行压力保持在2.5MPa以下；所述补水管通过第一截止阀与所述稳压罐的内部密封连通，并通过补水管向稳压罐内补入循环冷却水；在所述稳压罐的另一侧设有液位在线监测，所述液位在线监测与所述第一截止阀电性连接，并通过液位在线监测来监测循环冷却回路内循环冷却水的情况，进而判断是否需要补入循环冷却水；在所述稳压罐的顶部还依次间隔设有安全阀、排气阀和压力在线监测，所述压力在线监测与所述自立式压力阀电性连接，并通过压力在线监测来监测循环冷却回路的运行压力，进而判断是否需要补入惰性气体。4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：所述循环冷却回路的运行压力根据炉排片的耐压程度来确定，且所述循环冷却水采用软化水或除盐水。5.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：在所述循环泵与所述各段水冷炉排片组连通的给水母管上依次设有流量计和压力计，且所述循环泵采用变频泵，一用一备，所述循环泵与所述压力计电性连接，且其转速根据压力计进行调节；在所述各段水冷炉排片组与所述助燃空气预热器连通的给水母管上还设有第一温度计，且在所述助燃空气预热器与所述给水预热器连通的给水母管上设有第二温度计，并在所述循环泵与所述给水预热器连通的给水母管上靠给水预热器一侧还设有第三温度计。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧水冷炉排炉闭式循环冷却系统，其特征在于：所述助燃空气预热器通过其换热面分成两个互不连通的流道，且两个流道之间进行热交换；所述给水预热器通过其换热面分成两个互不连通的流道，且两个流道之间进行热交换；所述各段水冷炉排片组的出口管通过给水母管与所述助燃空气预热器的一流道进口密封连通，且在所述助燃空气预热器的一流道进口处对应给水母管上还设有第二截止阀；所述助燃空气预热器的一流道出口通过给水母管与所述给水预热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：严圣军，顾春华，李阳，李军，姜杭杰，
申请(专利权)人：中国天楹股份有限公司，
类型：发明
国别省市：