废弃物焚烧炉和废弃物焚烧方法与流程

1.本发明涉及废物焚烧装置领域，具体而言，涉及一种废弃物焚烧炉和废弃物焚烧方法。


背景技术：

2.目前常用的处理废弃物的焚烧炉炉型有液体喷射焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉，各适用于不同情况。其具体比较结果如下表所示：
[0003][0004][0005]
注：cfb表示循环流化床焚烧炉，$表示循环流化床焚烧炉的费用(做为比较基准)，$$表示循环流化床焚烧炉费用的两倍。
[0006]
从上表可看出，流化床焚烧炉(包括鼓泡流化床焚烧炉和循环流化床焚烧炉)在处理废液方面具有明显的优越性。循环床焚烧炉可燃烧固体、气体、液体和污泥，采用向炉内添加石灰石来控制sox、hcl、hf等酸性气体的排放，而不需要昂贵的湿式洗涤器，hcl去除率
达99％以上，主要有害有机化合物的破坏率达99.999％。在循环床焚烧炉内，废弃物处于高气速、湍流状态下焚烧，其湍流度比常规焚烧炉高一个数量级，因而废弃物不需雾化就可燃烧彻底。同时，由于焚烧产生的酸性气体被去除，因而避免了尾部受热面遭受酸性气体腐蚀。循环床焚烧炉排放的烟气中nox的含量较低，其体积分数通常小于100
×
10
‑6。这是由于循环床焚烧炉可实现低温、分级燃烧，从而降低nox的排放。其由于体积较小，处理量和处理效率也相对较小。
[0007]
鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的包括，例如，提供一种新的废弃物焚烧炉和废弃物焚烧方法。
[0009]
本发明的实施例可以这样实现：
[0010]
第一方面，本发明提供一种废弃物焚烧炉，包括炉壳体，炉壳体内由上至下依次设置有连通的焚烧室、废热回收室和激冷室；
[0011]
炉壳体顶部设置有与焚烧室连通的烧嘴，炉壳体靠近烧嘴的位置设置有伸入焚烧室的点火装置；
[0012]
废热回收室由第一水冷换热装置围成；
[0013]
激冷室内设置有激冷室水浴。
[0014]
在可选的实施方式中，第一水冷换热装置为水冷屏。
[0015]
在可选的实施方式中，废热回收室内还设置有至少一片翅片水冷屏；翅片水冷屏在水平面上的投影不与焚烧室的出口在水平面上的投影重合；
[0016]
在可选的实施方式中，翅片水冷屏的数量为至少两片，至少两片的翅片水冷屏环形阵列式分布于废热回收室内。
[0017]
在可选的实施方式中，焚烧室由耐火壳围成或由模式水冷壁围成，模式水冷壁靠近焚烧室的一侧涂覆有耐火材料；
[0018]
在可选的实施方式中，炉壳体上设置有观火孔，观火孔与焚烧室连通；
[0019]
在可选的实施方式中，废弃物焚烧炉还设置有热电偶。
[0020]
在可选的实施方式中，第一水冷换热装置靠近焚烧室的端部设置有滴水檐，滴水檐具有相互连接的竖直设置的筒状侧壁和水平设置的底壁，筒状侧壁和底壁的连接处朝向废热回收室凸起；
[0021]
在可选的实施方式中，凸起的延伸长度为50～300mm。
[0022]
在可选的实施方式中，焚烧室的下部呈漏斗形，炉壳体内设置有支撑壳，耐火壳或模式水冷壁设置于支撑壳上，第一水冷换热装置靠近焚烧室的端部设置有环形的废热回收室盖，滴水檐与废热回收室盖的内壁和底壁贴合，支撑壳下部外壁设置有吸收轴向变形且密封支撑壳和废热回收室盖之间的缝隙的支撑壳膨胀节；
[0023]
在可选的实施方式中，炉壳体对应支撑壳膨胀节处设置有第一人孔。
[0024]
在可选的实施方式中，炉壳体内还设置有至少一个激冷水喷嘴，激冷水喷嘴的出水口位于激冷室内；
[0025]
在可选的实施方式中，炉壳体内还设置有至少一个脱硝气流喷嘴，脱硝气流喷嘴的出气口位于废热回收室或激冷室内，且位于激冷水喷嘴的上方；
[0026]
在可选的实施方式中，脱硝气流喷嘴设置于废热回收室的侧壁或顶壁上。
[0027]
在可选的实施方式中，激冷室包括连通的上激冷室和下激冷室，上激冷室由第二水冷换热装置围成，激冷水喷嘴与第二水冷换热装置连接；
[0028]
或者上激冷室由第二水冷换热装置围成，激冷水喷嘴设置于下激冷室；
[0029]
在可选的实施方式中，下激冷室的侧壁还设置有水夹套，水夹套位于激冷室水浴的上方。
[0030]
在可选的实施方式中，第一水冷换热装置与第二水冷换热装置连接为一体，第二水冷换热装置的下部与炉壳体之间设置有激冷室隔离支撑板，激冷室隔离支撑板的下方为下激冷室，激冷室隔离支撑板的外侧边缘与炉壳体焊接，激冷室隔离支撑板的内侧边缘通过设置在第二水冷换热装置的下部的外侧的激冷室膨胀节与第二水冷换热装置连接；
[0031]
或者，激冷室隔离支撑板的内侧边缘与第二水冷换热装置的下部焊接，激冷室隔离支撑板的外侧边缘通过设置在炉壳体内壁的激冷室膨胀节与第二水冷换热装置连接；
[0032]
在可选的实施方式中，下激冷室的侧壁设置有焚烧烟气出口连通；
[0033]
在可选的实施方式中，炉壳体对应激冷室膨胀节处设置有激冷室人孔。
[0034]
第二方面，本发明提供一种废弃物焚烧方法，采用如前述实施方式任一项的废弃物焚烧炉对废弃物进行焚烧，包括：将加压后的废弃物从烧嘴输送至废弃物焚烧炉内进行焚烧。
[0035]
本发明实施例的有益效果包括，例如：
[0036]
废弃物焚烧炉运行时，其内压力为0.1mpa(g)～6mpa(g)，通过带压焚烧可以提高焚烧效率，降低设备体积。对比目前已知的任何焚烧技术均为常压(或微负压)焚烧，本技术在设备体积不变的情况下，处理量更高。例如，焚烧室压力在2.5mpa左右时，其处理量比目前已知的常压焚烧炉提高约4～5倍。
[0037]
废弃焚烧炉将焚烧室、废热回收室集成为一体，在高效焚烧废物的同时实现废热的回收。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039]
图1为本技术实施例提供的废弃物焚烧炉的结构示意图；
[0040]
图2为本技术其他实施例废弃物焚烧炉的上部结构示意图；
[0041]
图3为图1中a区域的放大图；
[0042]
图4为图1中b
‑
b处的剖视图；
[0043]
图5为本发明一种其他实施例提供的废弃物焚烧炉的结构图；
[0044]
图6为本发明另一种其他实施例提供的废弃物焚烧炉的结构图。
[0045]
图标：100
‑
废弃物焚烧炉；101
‑
耐火壳；110a
‑
焚烧室承压壳体；110b
‑ꢀ
废热回收室/激冷室承压壳体；110c
‑
激冷室锥形承压壳体；110
‑
炉壳体；111
‑ꢀ
烧嘴；112
‑
点火装置；113
‑
焚烧烟气出口；114
‑
第一人孔；115
‑
第二人孔； 116
‑
激冷室水浴出口；117
‑
激冷室水
浴；118
‑
观火孔；120
‑
第一水冷换热装置；121
‑
翅片水冷屏；122a
‑
筒状侧壁；122b
‑
底壁；122
‑
滴水檐；124
‑
水冷管；125
‑
废热回收室盖；130
‑
支撑壳；131
‑
支撑壳膨胀节；141
‑
脱硝气流喷嘴；142
‑
激冷水喷嘴；150
‑
第二水冷换热装置；160
‑
激冷室隔离支撑板；161
‑ꢀ
激冷室膨胀节；1
‑
焚烧室；201
‑
膜式水冷壁；2
‑
废热回收室；31
‑
上激冷室； 32
‑
下激冷室；321
‑
水夹套；3
‑
激冷室。
具体实施方式
[0046]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0047]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0049]
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0050]
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0051]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
[0052]
如图1所示，本发明实施例提供一种废弃物焚烧炉100，包括炉壳体 110，炉壳体110内由上至下依次设置有连通的焚烧室1、废热回收室2和激冷室3；炉壳体110顶部设置有与焚烧室1连通的烧嘴111，炉壳体110 靠近烧嘴111的位置设置有伸入焚烧室1的点火装置112；废热回收室2由第一水冷换热装置120围成，激冷室3内设置有激冷室水浴117。
[0053]
废弃物加压后从烧嘴111进入废弃物焚烧炉100内，与同样通过11
‑
烧嘴111的助燃风(主要成分为氧气和氮气)、伴烧气(主要成分为烃、烷、 co、h2、n2，co2等，热值一般＞8mj/nm3)经过烧嘴111共同进入压力约在0.1～6.0mpa的焚烧室1内进行焚烧，去除废弃物中的有害物质，产生以n2、co2、h2o及少量no
x
和酸性气为主的高温烟气及熔融物，然后熔融物和高温烟气经过废热回收室2，熔融物和高温烟气所携带的部分热量在第一水冷换热装置120的作用下被回收，然后进入激冷室3被降温，降温后的烟气以及熔融物从装置底部排出。焚烧室内助燃风(主要成分为氧气和氮气)、伴烧气(主要成分为烃、烷、co、h2、n2、co2等，热值一般＞ 8mj/nm3)燃烧释放热量大，火焰中心温度可达1450℃～1650℃，焚烧室炉膛平均焚烧温度900℃～1500℃，可以焚烧热值为0的废弃物。
[0054]
通过上述设计得到的废弃物焚烧炉100运行时，其内压力为0.1mpa(g) ～6mpa(g)，通过带压焚烧可以提高焚烧效率，降低设备体积。对比目前已知的任何焚烧技术均为
常压(或微负压)焚烧，本技术在设备体积不变的情况下，处理量更高。例如，焚烧室1压力在2.5mpa左右时，其处理量比目前已知的常压焚烧炉提高约4～5倍。
[0055]
具体地，在本技术优选的实施例中，为保证装置的稳定性，废弃物焚烧炉100的焚烧室1、废热回收室2以及激冷室3三者同轴设置。炉壳体 110对应焚烧室1、废热回收室2以及激冷室3由上至下分为三部分：焚烧室承压壳体110a、废热回收室/激冷室承压壳体110b以及激冷室锥形承压壳体110c。
[0056]
在本实施例中，焚烧室1由耐火壳101围成。耐火壳101采用耐火材质制成，防止焚烧室承压壳体110a超温。
[0057]
优选地，炉壳体110上设置有观火孔118，观火孔118与焚烧室1连通。设置观火孔118用于观察焚烧室1内运行情况。
[0058]
优选地，废弃物焚烧炉100还设置有热电偶。设置热电偶用于检测焚烧炉内温度情况。
[0059]
如图2所示，在本技术的其他实施例中，焚烧室1由水冷屏(即膜式水冷壁201)围成，该水冷屏靠近焚烧室1的一侧涂覆有耐火材料。通过水冷的方式降低靠近的烟气和熔体的温度，以避免焚烧室承压壳体110a超温。
[0060]
为避免熔融物直接滴落到废热回收室2或激冷室3的侧壁影响装置运行实现焚烧室1的出口在水平面上的投影位于废热回收室2以及激冷室3 在水平面上的投影内。
[0061]
进一步地，如图3所示，第一水冷换热装置120靠近焚烧室1的端部设置有滴水檐122，滴水檐122具有相互连接的竖直设置的筒状侧壁122a 和水平设置的底壁122b，筒状侧壁122a和底壁的连接处朝向废热回收室2 凸起。优选地，凸起的延伸长度为50～300mm。
[0062]
燃烧后的熔融物可能具有较高的粘度，在滴水檐122的作用下熔融物沿着滴水檐122向下滴落，可有效避免熔融物流动粘连至废热回收室2的上壁并进一步流动粘连在废热回收室2的侧壁上。
[0063]
焚烧室1的下部呈漏斗形，炉壳体110内设置有支撑壳130，耐火壳 101或水冷屏设置于支撑壳130上，第一水冷换热装置120靠近焚烧室1的端部设置有环形的废热回收室盖125，在废热回收室盖125的内壁和底壁与滴水檐122贴合。支撑壳130与炉壳体110之间具有间隙。支撑壳130下部外壁设置有吸收轴向变形且密封支撑壳130和废热回收室盖之间的缝隙的支撑壳膨胀节131。
[0064]
需要说明的是，在本技术的其他实施例中，还可以不设膨胀节激冷室膨胀节161，当不设膨胀节时，支撑壳130与第一水冷换热装置120密封焊。
[0065]
进一步地，炉壳体110对应支撑壳膨胀节131处设置有第一人孔114。
[0066]
设置第一人孔114用来检修或检查支撑壳膨胀节131及其它内件。
[0067]
进一步地，环形的废热回收室盖125内靠近其表面处设置有水冷管124。废热回收室盖125与第一水冷换热装置120集成为一体，其内设置的水冷管124与第一水冷换热装置120可相互独立设置或共用水路。
[0068]
优选地，第一水冷换热装置120为换热效果好的水冷屏。
[0069]
优选地，炉壳体110内还设置有至少一个脱硝气流喷嘴141，其具体设置在废热回收室2的侧壁，脱硝气流喷嘴141的出气口位于废热回收室2 内。
[0070]
脱硝气流喷嘴141喷出nh3，高温烟气运动至废热回收室2内，其中所携带的no
x
在脱
销气流喷嘴喷出的nh3的作用下被还原为对环境无害的 n2。需要说明的是，在本技术的其他实施例中，还可以不设脱硝气流喷嘴141，若不设置脱硝气流喷嘴141，则废弃物焚烧炉100内产生的no
x
在离开废弃物焚烧炉100后进入后续工段中进行脱硝。
[0071]
需要说明的是，关于脱硝气流喷嘴141的设置位置可以是多种，比如如图5所示，在本技术的其他实施例中，脱硝气流喷嘴141还可以是设置在废热回收室2的顶壁即废热回收室盖125上。
[0072]
进一步地，如图4所示，废热回收室2内还设置有至少一片翅片水冷屏121；翅片水冷屏121在水平面上的投影不与焚烧室1的出口在水平面上的投影重合，以避免熔体滴落至翅片水冷屏121上。焚烧室1焚烧产生的烟气经过分热回收室时，其部分热量被翅片水冷屏121回收。
[0073]
设置翅片水冷屏121可加大废热回收室2对于废热的回收效率。
[0074]
优选地，翅片水冷屏121的数量为至少两片，至少两片的翅片水冷屏 121环形阵列式分布于废热回收室2内。
[0075]
根据废弃物焚烧炉100的具体设计尺寸及使用需要，可设置多片翅片水冷屏121以保证换热效率。当然，需要说明的是，在本技术的其他实施例中也可不设翅片水冷屏121。
[0076]
进一步地，炉壳体110内还设置有至少一个激冷水喷嘴142，激冷水喷嘴142的出水口位于激冷室3内。
[0077]
熔融物和烟气在经过激冷室3时，在激冷水喷嘴142喷出的激冷水的作用下熔融物和烟气中的固体颗粒被冷却并被携带至激冷室3下方的激冷室水浴117中，最终通过激冷室3底部设置的激冷室水浴出口116被排出送至后续工段处理。需要说明的是，在本技术的其他实施例中，也可不设激冷水喷嘴142，若不设激冷水喷嘴142，则焚烧室1排出的熔融物和烟气则排出装置至后续工段激冷。
[0078]
进一步地，由于需要有足够的空间安装激冷室3喷嘴等部件，若第一水冷换热装置120与炉壳体110(废热回收室/激冷室承压壳体110b)之间的间隙较小，可将第一水冷换热装置120的下部设置为由上至下直径逐渐变小的锥形，用于增大第一水冷换热装置120与废热回收室/激冷室承压壳体110b之间的间隙，进而增大后文提到的第二水冷换热装置150与废热回收室/激冷室承压壳体110b之间的间隙以便于装置内部部件安装。当然，若第一水冷换热装置120与炉壳体110(废热回收室/激冷室承压壳体110b) 之间的间隙较大足以保证其内零部件的安装，则第一水冷换热装置120的上部结构可与上部结构保持一致。
[0079]
冷屏内的饱和水吸热后产生蒸汽并流动至外部汽包，采用这种方式回收焚烧后高温烟气中的热能，实现焚烧烟气高温显热能源梯级综合利用。
[0080]
进一步地，激冷室3包括连通的上激冷室31和下激冷室32，上激冷室 31由第二水冷换热装置150围成，激冷水喷嘴142与第二水冷换热装置150 连接。
[0081]
需要说明的是，如图6所示，在本技术的其他实施例中，激冷水喷嘴 142还可以设置在下激冷室32内。
[0082]
优选地，如图6所示，在本技术的其他实施例中，下激冷室32的侧壁设置有水夹套321，水夹套321位于激冷室水浴的上方，设置水夹套321可以防止高温气体接触到承压壳体造成设备的损坏。
[0083]
熔体和烟气下落至上激冷室31时，在第二水冷换热装置150的作用下其携带的部
分热量被回收，而在激冷水喷嘴142喷出的激冷水的作用下，其温度降低，且与水一同进入下激冷室32中，激冷室水浴117可再次对烟气和熔体进行洗涤。
[0084]
具体地，第二水冷换热装置150也可以是水冷屏，其与第一水冷换热装置120连接为一体，即可以是一体的水冷屏，而第一水冷换热装置120 和第二水冷换热装置150分别为其上下两个部分。
[0085]
进一步地，第一水冷换热装置120与第二水冷换热装置150第二水冷换热装置150的下部与炉壳体110之间设置有激冷室隔离支撑板160，激冷室隔离支撑板160的下方为下激冷室32，第二水冷换热装置150的下部的外侧设置有用于吸收轴向变形且密封第二水冷换热装置150与激冷室隔离支撑板160之间间隙的激冷室膨胀节161。具体地，隔离支撑板的外侧边缘与废热回收室/激冷室承压壳体110b密封焊，其内侧边缘通过激冷室膨胀节161与第二水冷换热装置150连接密封。
[0086]
需要说明的是，在本技术的其他实施例中，还可以是：激冷室隔离支撑板160的内侧边缘与第二水冷换热装置150的下部焊接，激冷室隔离支撑板160的外侧边缘通过设置在炉壳体110内壁的激冷室膨胀节161与第二水冷换热装置150连接。
[0087]
需要说明的是，在本技术的其他实施例中，还可以不设膨胀节激冷室膨胀节161，当不设膨胀节时，激冷室隔离支撑板160与第二水冷换热装置 150以及废热回收室/激冷室承压壳体110b均密封焊。
[0088]
需要说明的是，在本技术中，第一水冷换热装置120、第二水冷换热装置150以及翅片水冷屏121可以各自单独设置或者共用水路。
[0089]
优选地，水冷换热装置和炉壳体110之间的孔隙中充入气体进行保护，孔隙中的压力大于废热回收锅炉内侧焚烧烟气的压力。
[0090]
优选地，下激冷室32的侧壁设置焚烧烟气出口113。烟气经激冷水和水浴洗涤后从焚烧烟气出口113排出至下一工段进行处理。
[0091]
优选地，下激冷室32的下部根据设计压力需要可以设置为漏斗形(即激冷室锥形承压壳体110c的形状)。当然，在本技术的其他实施例中，也可以根据设计压力需要下激冷室32的下部与其上部保持一致，即下激冷室 32的下部侧壁与轴向夹角为0度。
[0092]
优选地，炉壳体110对应激冷室膨胀节161处设置有第二人孔115。设置第二人孔115可用来检修或检查水冷屏、激冷水喷嘴142、激冷室膨胀节 161、激冷室隔离支撑板160等部件。
[0093]
本技术还提供一种废弃物焚烧方法，采用本技术实施例提供的废弃物焚烧炉对废弃物进行焚烧，包括：将加压后的废弃物从烧嘴输送至废弃物焚烧炉内。
[0094]
综上，本发明提供的废弃物焚烧炉即焚烧方法，具有以下优点：
[0095]
1、废弃物焚烧炉100运行时，其内压力为0.1mpa(g)～6mpa(g)，通过带压焚烧可以提高焚烧效率，降低设备体积。对比目前已知的任何焚烧技术均为常压(或微负压)焚烧，本技术在设备体积不变的情况下，处理量更高。例如，焚烧室1压力在2.5mpa左右时，其处理量比目前已知的常压焚烧炉提高约4～5倍。废弃焚烧炉将焚烧室、废热回收室集成为一体，在高效焚烧废物的同时实现废热的回收。
[0096]
2.焚烧后的高温烟气的显热可以通过废热回收室2回收，产生蒸汽供用户使用。具测算废热回收室2可以回收高温烟气显热的40％以上，能量回收率超过目前已知的任何废
弃物焚烧技术。同时高温烟气在废热回收室2 内降温的过程中，废热回收室2适当位置(850℃～1100℃温度区域)正好是sncr脱销技术的温度范围，在此区间内喷入含有适量nh3的脱硝气体，可以将焚烧过程中产生的nox还原为n2。废弃物焚烧炉100的nox排放量远低于目前已知的任何废弃物焚烧技术(指只经过焚烧的烟气。在焚烧炉外另设脱硝装置去除no
x
的除外)，并且这种设置使得结构更加优化，技术更加先进。
[0097]
3.为解决废弃物中某些盐、碱的高温熔融物与水接触会发生爆炸的问题，本废弃物焚烧炉100采用了喷激冷水冷却的措施，这样对于焚烧物的种类适应性更强。同时，通过设置激冷水和激冷室水浴，焚烧后产生的烟气夹带着固体颗粒经过喷激冷水和水浴洗涤后去除，因此可以处理含灰量大的废弃物。
[0098]
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。