焚烧炉的设计与改造

焚烧炉的设计与改造

2009-2-10 14:39:19 资料来源:PCBcity 作者: 曾光龙

摘要 | 焚烧炉是覆铜板行业及其他行业用来处理生产过程中、或其产品在使用过程中产生的有机废气的环保型设备。焚烧炉分“直燃式”和“蓄热式”，当前国内覆铜板行业、绝缘材料行业大多数厂家使用的是能耗比较高的“直燃式” 废气焚烧炉。在能源紧缺、油料价格不断飚升的今天，对“直燃式” 废气焚烧炉进行改造，以降低油料消耗，降低生产成本，是非常必要的、也完全可以做到的。

关键词 | 废气焚烧炉、“直燃式” 废气焚烧炉、“蓄热式” 废气焚烧炉

一、废气焚烧炉的作用

焚烧炉就是将有机废气烧掉的一种设备。

当前覆铜板、层压板的生产是采用“湿法生产工艺”，即先将树脂用有机溶剂配成胶液，再用上胶机对基材上胶、烘干。大量的有机溶剂被挥发出来，它们与空气的混合物被称做废气。对于以苯酚和甲醛为原料的产品的生产，废气中还包含有一定量的苯酚和甲醛。这些废气如排入大气，就对环境造成严重污染。它严重影响人类的身体健康，这些有机废气有些还含有致癌物质。因此对于有机废气的处理应该高度重视。

油漆也含有大量溶剂，在使用过程中，大量的有机溶剂挥发，排入大气，造成环境污染。

如果在生产过程中，将这些废气收集起来，包含在油漆使用过程中挥发出来的溶剂(如汽车喷漆，其它工业品喷漆而挥发出来的溶剂)收集起来，送入到废气焚烧炉中焚烧，将有机溶剂氧化分解成H2O和CO2后再行排放，就不会污染环境。

因此，废气焚烧炉是防止上述产品生产和使用过程中，有机溶剂挥发进入大气而造成环境污染的有效装置。

有机溶剂的彻底氧化分解的条件(包含苯酚等含苯环化合物)是氧化温度要达到760℃

以上。因此，要使送入废气焚烧炉中的废气燃烧后排放尾气不污染环境，废气焚烧炉的燃烧温度必须达到760℃。

通常，废气焚烧炉是以柴油、重油或天然气为燃料。送入焚烧炉的废气在上述燃料的火焰中燃烧、氧化分解。

由于焚烧炉炉膛的温度越高，消耗的燃料越多。有些工厂为了节省燃料，采用低温燃烧办法，即炉膛温度低于760℃(如700℃、甚至600℃以下)。造成有机溶剂或其它有害成分(如苯酚、甲醛及其它有机物质等)不能彻底氧化分解。在焚烧炉排气烟囱上可以检测到上述有害成份超过国家规定指标。在离焚烧炉数十米到数百米范围内，可以闻到上述有机物质的气味和有飘落物落下。

因此，要保证上述产品生产和使用中产生的废气不污染环境：

其一是要建立废气焚烧炉或其它有机物回收处理装置，其二是废气焚烧炉炉膛焚烧温度必须达760℃ 以上。

当前，国内仍有好些企业没有废气焚烧炉或其它有机物回收处理装置，主要原因是废气焚烧炉或其它有机物回收处理装置的造价高；而且用废气焚烧炉烧废气要消耗大量的燃料，当前燃料的价格昂贵，导致许多厂家任由废气排放而不去使用废气焚烧炉。

保护环境是我们国家的基本国策，是每个企业应尽的义务。

由于有机溶剂具有很高的热值，而且有机溶剂也很贵，只要废气焚烧炉的设计和使用合理，就完全可以做到只燃烧废气，不需要消耗大量的燃料，而且焚烧炉产生的热量还可以回送给上胶机等用热设备加热。

采用这样的废气焚烧炉，既保护环境，还节约能源。因此生产过程中产生有机废气的企业都应当使用废气焚烧炉。

废气焚烧炉的结构和功能如下。

二、废气焚烧炉的设计

(一)“直燃式”和“蓄热式” 焚烧炉

当前，覆铜板行业所使用的废气焚烧炉主要有“直燃式”和“蓄热式”两种。

所谓“直燃式”指仅烧掉废气，热量不回收。但覆铜板行业所使用的废气焚烧炉多数都将热量回收。

实际上，“直燃式”和“蓄热式”的原理是相同的，其差异只是炉膛中有否蓄热材料的

区分。

“直燃式”和“蓄热式”废气焚烧炉的结构如下图所示：

1、“直燃式”(见图1)

2、“蓄热式”

A、燃烧蓄热分体式：(见图2)

B、燃烧蓄热一体式：(见图3)

旋转窑焚烧炉的设计

文章来源：蓝白蓝网 2010-01-18 15:46

由于废物种类及特性变化大，现有燃烧模式无法准确推测出实际燃烧情况.焚烧炉的运转及设计必须根据制造厂商过去累积的经验，设计方法及准则趋于保守。一般设计及运转的准则如下。

（一）温度

干灰式旋转窑焚烧炉内的气体温度通常维持在850-1000℃之间。如果温度过高，窑内固体易于熔融，温度太低，反应速率慢，燃烧不易完全。熔渣式旋转窑焚烧炉则控制于1200℃以上，二次燃烧室气体的温度则维持于1100℃以上，但是不宜超过1400℃，以免过量的氮氧化物产生。

（二）过剩空气量

旋转窑焚烧炉的废液燃烧喷嘴的过剩空气量控制于10%-20%之间。如果过剩空气量太低，火焰易产生烟雾；太高则火焰易被吹至喷嘴之外，可能导致火焰中断。旋转窑焚烧炉中的总过剩空气量通常维持在100%-150%之间，以促进固体可燃物与氧气的接触，部分旋转窑焚烧炉甚至注入高浓度的氧气。二次燃烧室过剩空气量约为80%。

（三）旋转窑焚烧炉内气、固体混合

旋转窑焚烧炉转速是决定气、固体混合的主要因素。转速增加时，离心力亦随之增加，同时固体在窑内搅动及抛掷程度加大，固体和氧气的接触面及机会也跟着增加。反之，则下层的固体和氧气的接触机会小，反应速率及效率降低。转速过大固然可加速焚烧.但粉状物、粉尘易被气体带出，排气处理的设备容量必须增加，投资费用也随之增高。

（四）停留时间

旋转窑焚烧炉二次燃烧室体积一般是以2s的气体停留时间为基准而设计的。

固体在旋转窑焚烧炉内的停留时间可用下列公式估算：

旋转窑长度、转速及倾斜度必须互相配合，以达到停留时间的需求。一般来说，废物物料需要在窑体内停留的时间越长，所需要的转速就越低，而L/D比值就越高。窑的转速通常为1-5r/min，L/D比值在2-10之间，倾斜度约为1-2度，停留时间为30min-2h；焚烧能力容积热负荷为（4.2-104.5）×104kJ/(m3h)，容积质量负荷为35-60kg/（m3?h）。

（五）其他考虑因素

由于液体废物也在旋转窑焚烧炉内销毁，液体燃烧喷嘴的形式、火焰特性、燃烧喷嘴的相互位置、喷嘴的安排及相互干扰情况也必须慎重考虑。

为避免有毒的未完全燃烧气体逸出炉外，旋转窑及二次燃烧室皆在负压（约-0.5kPa)下操作，因此要求旋转窑焚烧炉有较好的气密程度，以免影响窑内焚烧情况。在窑两端嵌入环

上装置金属或陶瓷纤维薄片，可将空气吸入量降至10%以内。部分旋转窑焚烧炉的两端衔

接处以压缩空气造成气幕，除降低空气吸入外，亦可冷却衔接部分的金属。

循环流化床垃圾焚烧炉

2008-10-15 | 作者： | 来源：中华环保网 | 【大中小】【打印】【关闭】循环流化床焚烧炉是应用循环流化床燃烧技术设计的。用于垃圾、污泥、废液等废弃物的焚烧有非常巨大的优势。循环流化床焚烧炉是符合我国国民经济水平的,是适合处理低热值废弃物的，是环保型的焚烧炉。

循环流化床焚烧炉的特点:

1) 最适合焚烧低热值垃圾燃料由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的石英砂迅速、充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，焚烧炉蓄热量大，着火条件好，燃烧稳定性好。

2) 环保性能好循环流化床锅炉燃烧温度控制在850－950℃之间，氮氧化物排放低。垃圾焚烧处理方式的另一重要问题是焚烧时产生氯化氢和二恶英等有毒气体，根据国外科学家的科学实验研究，垃圾焚烧产生二恶英的条件为：燃烧温度低于850℃、炉内燃烧温度不均匀，垃圾不完全燃烧导致许多二恶英前体(CP，CBs)的生成，烟气在炉内停留时间短和金属催化。燃烧温度稳定且均匀，在炉型的设计上使烟气在炉内停留时间加长，因此破坏了有毒、有害气体的产生环境，从根本上降低了有害气体产生量。

3) 垃圾减量化程度最高，灰渣可综合利用循环流化床焚烧炉对垃圾的燃烬率最高，灰渣中不含有机物和可燃物，灰渣无异味可直接填埋或综合利用，灰渣中金属可回收。

4) 经济效益好，投资回报率高循环流化床焚烧炉建设投资仅为进口焚烧炉的五分之一左右，国产技术后期维修有保障，其费用远低于进口设备。循环流化床焚烧炉焚烧低热值垃圾时需要补充的燃料少（煤与垃圾重量比小于1：4），所以运行费用远低于其他焚烧炉。

焚烧炉设计参数:

垃圾处理焚烧量(T/D)：100-500

垃圾含水量％： < 50％

垃圾热值(K／Kg)：800-4000

灰渣热灼减率％：< 1.0％

尾气排放：符合国家标准

CFB垃圾焚烧炉外置式换热器启动及运行特性分析

马长永

北京中科通用能源环保有限责任公司,北京100080

[摘要]介绍了日处理量为500 t的循环流化床垃圾焚烧炉外置式换热器(EHE)的设计特点, 以及启动和运行特性。在焚烧炉起动过程中,较大的风量不利于EHE的启动;降低 EHE循环灰积量,以及通过料腿反串进入分离器的流化风会降低分离器效率。随着循环灰量的增加,EHE内的料层高度增加,在DCS上反映出风室压力增加,热灰进出口温差降低。

[关键词]循环流化床;垃圾焚烧炉;外置式换热器;分离器;样层;运行特性

[中图分类号]TK229

[文献标识码] B

[文章编号]1002-3364(2010)01-0046-03

[DOI编号]10.3969/j.issn.1002-3364.2010.01.046

1外置式换热器运行原理

慈溪市生活垃圾焚烧发电厂日处理生活垃圾 1 500 t,选用3台单台日处理500 t生活垃圾的次高温次高压、带外置式换热器(EHE)的循环流化床 (CFB)垃圾焚烧炉,配备2台C12 MW抽凝式汽轮发电机组。CFB垃圾焚烧炉主要技术参数见表1。

EHE为由一个或几个仓室组成的非燃烧鼓泡流化床[4],是布置在锅炉分离器料腿下部高温热灰循环回路中的气固换热装置,其内部布置有过热器、再热器或蒸发受热面。锅炉运行时分离器分离下来的高温热灰通过料腿进入EHE,在流化状态下与布置在EHE 内的受热面进行换热,换热后的低温灰和流化风通过溢流孔(返灰口)及返灰管进入炉膛,重复进行物料循环及换热过程。

EHE内布置有高温过热器管,在焚烧炉尾部烟道低温过热器内的蒸汽通过喷水减温器减温调节后进入 EHE内,高温过热器管束内 5.5 MPa、310℃的蒸汽通过与循环热灰进行换热后达到额定蒸汽参数5.3 MPa,485℃,然后通过主蒸汽管道进入汽轮机做功。目前非机械式返料器和EHE的进料管(料腿)普遍设计为移动床或低速流化床,为了更方便地控制 EHE流化风量,其配风装置为一台升压29.4 kPa、55 m3/min风量的变频调速的罗茨风机,其输出压力随 EHE循环灰料层高度的变化而变化。

2外置式换热器设计特点

由于在EHE内部只布置高温过热器管束,为了强化循环热灰的流动和换热能力,采用了2个进灰管和1个返灰管的结构。EHE顶部左右侧通过2个 DN350耐热耐磨浇注进灰管与旋风分离器料腿相连, EHE前侧布风板中心底部通过1个DN550耐热耐磨浇注返灰管与炉膛水冷壁返灰口相连。锅炉左右2个旋风分离器分离下来的高温循环热灰全部进入EHE 内进行换热,然后再通过返灰管返回炉膛。

外置式换热器结构如图1所示。罗茨风机送来的高压返料风先进入EHE下面的均压风室,然后通过布置在布风板上面的小风帽进入返料室。由于采用小孔径的流化风帽,因此整个床面布风均匀,流化质量高。另

外,床面靠近布风板处采取收缩截面形式,即布风板处床面积小于上部换热空间横截面积,这种设计提高了下部松动流化风速,对整个料层下部的少量粗颗粒的流化有较好的效果。

3起动及运行特性

(1)焚烧炉起动初期,整个循环系统还没有达到起动运行条件,循环灰量少,在EHE内的灰积量不多, 此时起动EHE返料(罗茨)风机。随着风量的加大, EHE流化室内的循环灰从鼓泡化转为低速流态化,然后逐渐为正常流态化。此时分离器下部料腿还未形成稳定的物料腿(密封灰柱),因此穿过EHE灰层高度的流化空气直接通过分离器料腿进入旋风分离器负压区,并在分离器料腿内形成气固反向流。分离器分离下来的热灰通过料腿往下流动进入EHE,而EHE返料流化风在料腿内向上流动,因此,热灰在往下流动的同时受到向上流动的气流影响,有部分热灰细颗粒往上带走的气流脉动及局部气流旋涡现象。

(2)由于EHE内布置的过热器管束与高温热灰

进行气固换热,因此当循环灰量增加时,换热器流化室内的灰层高度增加,同时,随着循环灰量的增加,返料罗茨风机压力增加,EHE进灰管和出灰管内的进出口灰温差降低(图2)。当焚烧炉循环灰量增加时,分离器分离下来进入EHE的循环灰量增加,因此EHE内的料层高度也同时增加。由于料层高度增加,返料风压值也随之增加。此时,如果蒸汽负荷没有大的变化, EHE内高温过热器吸热量基本保持不变,其整个 EHE进出口灰温差逐渐变小。

(3)由于采用非分流返灰式结构,因此当起动返料风机并开始投运EHE后,由于大量的较低温度的循环灰返回炉膛,并从炉膛密相区带出更多的热量,使炉膛密相区温度有所下降。但是,随着循环灰量的增加和

增加少量辅助燃煤等调整后,炉膛温度可逐渐恢复至EHE投运前的温度水平。

(4) EHE运行期间,整个床层区域并非理想的完全均匀的流化状态, EHE内的热灰与过热器管束之间的换热强度也不完全均匀,通常靠近床面中心处的换热强度要高于四周墙壁及角落等区域。停炉检查发现,靠近EHE后墙的过热器管束弯头处及两侧检修人孔等处由于流化状态不好出现了少量松散性的循环灰堆积物,但对于整个床层面积来讲,此类区域所占的比例较小,不会对整个床面的换热造成明显的影响。

(5)焚烧炉运行期间,偶尔出现EHE两侧进灰管 (料腿)进料不畅,甚至出现短时间的堵塞情况,这与运行操作、循环灰浓度、颗粒粒径及返料风参数等密切相关。当整个循环灰系统正常时,分离器分离下来的热灰非常均匀、稳定地向下高速流动,基本没有向上反串气流的影响(图3)。

4结论

(1)焚烧炉点火起动时,不能立即起动返料风机待焚烧炉运行一段时间,EHE及分离器料腿内积攒一定量的循环灰后才可起动返料罗茨风机;返料风机未起动前,没有正常的物料循环,焚烧炉只在鼓泡床状态下运行。

(2)焚烧炉运行期间,通过EHE均压风室内的返料风压力值,可判断出流化换热室的循环灰料层高度。随着循环物料量的增加,EHE内的循环灰料层高度增加,相应风室内的返料风压力值也提高,同时由于高温过热器内蒸汽侧所需的吸热量基本保持不变,因此其进出口循环灰温差值变小,反之亦然。

(3)焚烧炉运行中炉膛差压(反映炉膛上部物料浓度)值是监测EHE正常的一个重要参数。当物料循环停止,或物料发生断续的返灰情况,则炉膛差压会突然降低或波动很大,在运行中需要特别注意。

[参考文献]

[1]阿世孺,张洪波.国内生活垃圾焚烧技术进展概况[J].特种设备安全技术,2008(6):10-15.

[2]袁克,萧惠平,李晓东.中国城市生活垃圾焚烧处理现状及发展分析[J].能源与环境,2008(5):43-46.

[3]曹玉春,吴金星,李言钦,等.流化床垃圾焚烧技术及其污染物排放特性[J].电站系统工程,2008,24(5):31-36.

[4]刘朝化,郭强,廖加学,等.125MW CFB锅炉外置换热器试验[J].东方锅炉,2001(3):17-26.