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典型的流化床垃圾焚烧炉燃烧技术

发布日期: 2019-04-19 14:45:25    阅读量(2107)    作者:

流化床燃烧技术具有燃料适应性广、燃烧热强度大、可有效抑制ⅡOⅠ的产生和排放、炉内传热效率高、负荷调节范围大等优点,20世纪60年代起得到快速发展,成为一种新型清洁燃烧技术。流化床燃烧技术一般按循环倍率分为循环流化床和鼓泡流化床,目前两种技术都成功运用于垃圾焚烧处理上。

空气由燃烧室底部的风箱经过布风板高速吹人床层内,床层上存有的大量一定粒度的惰性床料在吹人空气的作用下达到流化状态,垃圾投入炉内后在流化状态的床料裹挟下快速升温并稳定燃烧。部分物料被烟气携带至炉睦上部燃烧,经过边壁下降返回炉膛下部;部分物料被烟气带出炉膛,被布置在炉膛出口的分离器从烟气中分离出来,经过返料系统送回炉膛下部。物料的这两种循环运动形成了流化床的物料循环。物料的循环保证了炉内温度均匀,使垃圾燃烧更加充分,保证了烟气在高温区足够的停留时间。对于循环流化床锅炉,大量固体颗粒被烟气吹出炉膛,必须连续不断地向床层补充物料颗粒,大量的高温物料的循环燃烧为其主要特征。

循环流化床与鼓泡流化床相比,没有鼓泡流化床一样的清晰的床层表面,流化速度更高,物料循环更为强烈.固体颗粒充满整个炉膛.炉膛截面热负荷更高,更容易实现大型化。

在2006年9月7日国家发改委发布的《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》中,规定了:“垃圾焚烧发电采用流化床锅炉掺烧原煤的,垃圾使用量应不低于人炉燃料的80%(重量比)”;在2006年6月1日国家环保总局和国家发改委联合发布的《关于加强生物质发电项目环境评价管理工作的通知》中,规定了:“采用流化床焚烧炉处理生活垃圾的焚烧发

电项目,因采用原料热值较低,其消耗热量中常规燃料的消耗量按热值换算可不超过总消耗量的20%”。根据上述规定,通常采用流化床焚烧炉时可以添加的煤炭重量不能超过20%,添加的煤炭发热量不超过总热量20%时还可额外享受上网电价的优惠政策。

典型流化床炉燃烧技术

(1) 循环流化床(CFB)垃圾焚烧技术

燃烧室炉床的垃圾投入口一侧高,不燃物排出口一侧低,较大,运行中,垃圾中大块不燃物在床层中沉落至炉床上,沿倾斜炉床滑落入不燃物排出口,之后通过不燃物排出机排出炉外。炉床下部为布风装置的均压风箱,风箱为水冷结构,可以采用床下点火,快速加热炉床床料,减少启动消耗时间。

通常采用石英砂为床料,流化床炉内温度控制在850~950℃之间,投入炉内的垃圾与灼热的床料迅速混合,被沸腾的床料剧烈地搅拌并一起流化,在极短时间内干燥、破碎、燃烧。混烧的煤炭和石灰石从投入口借助播煤风均匀喷撒人炉内,部分未完全燃烧的煤炭颗粒和未完全反应的石灰石颗粒也随部分细小床料一起被吹出炉膛,被高温分离器分离下来后,大量高温物料由返料管被送回炉膛下部密相区循环燃烧,这样的物料循环提高了煤炭的燃烧效率和石灰石的利用率,运行中通过控制投入混烧煤量和循环物料量来控制炉床温度。

(2) 回旋流型内部循环流化床(TIF)垃圾焚烧技术

将砂装入容器内,从其下部吹人空气,根据其空气量(即空气流速)将砂如图4-25那样分为固定层、流动层和气力输送状态。利用该流动层的状态进行焚烧即为流化床焚烧炉。

一般的流化床焚烧炉中的流动体(砂)恰如沸腾的开水那样,所使用的流动层形状主要是上下方向流动,因而是比较静的流动层。像这样的流化床焚烧炉焚烧垃圾的扩散性不好,在垃圾投入口和离开垃圾投入口的部位形成燃烧负荷差,是造成温度不均、不燃物堆积的重要原因,此种情况大型炉更为严重。

回旋流型内部循环流化床的燃烧室炉床为左右对称,炉床底部中间高、两侧低,下部风箱分为三个风室,各风室对应炉床面积基本相同,中间风室通人空气量较少,对应床层形成较弱的流化状态,称为移动层;两侧风室通人空气量多,对应床层形成较强的流化状态,称为流动层。炉膛两侧壁向炉内弯折。形成遮挡墙,炉床两侧流动层吹起的物料撞到遮挡墙后折流向流动较弱的移动层,并在移动层内沉降并沿倾斜床底向两侧下移,形成物料内部回旋流。床层的流化差异及物料的回旋运动,增大了床料的横向移动混合,保证炉床温度均匀,可有效避免炉内结焦和不燃物的堆积。采用容易获得的石英砂作为床料,具有极大的热容量,垃圾投入炉内后,被炙热的砂料包围并迅速干燥、脆化、点燃并随床料一起流化,在回旋运动中进一步被破碎并完全燃烧。

所谓移动层,是指在固定层和流动层中间的状态,是炉砂上下跳跃之前的弱流动层,粒状的炉砂恰如水一样具有流动的特性。在城市垃圾用流化床焚烧炉中如设置这种有效的移动层,炉砂可进行适度的循环,随着炉砂的沉降,投入的垃圾被热流砂吞没,从为流动用空气流速和压力损失的关系。

技术特点:

①具有破碎效果,能够处理大型的垃圾,不燃物的排出性良好,普通流化床难以排出的电线等不燃物也能顺畅地排出。

②炉内负荷均匀,燃烧稳定,不形成局部的高温,即使燃烧塑料、轮胎等高热值的废弃物也不会产生结焦。

③炉内没有驱动部分,可将故障降低至最小限度。

④产生稳定强烈的回旋流,大型化也能够稳定燃烧,发挥不变的性能。

(3) 炉排-循环床垃圾焚烧技术

废弃物从料斗经给料器送入炉膛内的移动床(炉排)干燥,然后进入流化床密相段,在流化床内伴随气固两相的流动过程完成着火、燃烧和燃尽的过程。在炉膛出口处设置高温气固分离装置,把固体颗粒分离后送回炉膛,烟气则进入尾部烟道。

这种炉型的特点在于,垃圾的部分预热、干燥、燃烧在炉排上进行,降低了大块垃圾进入循环床密相区对流态化燃烧的冲击,可适应垃圾不经破碎直接进料。

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