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一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统及改造方法

申请号 CN202410206524.X 申请日 2024-02-26 公开(公告)号 CN117889440A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 中国科学院力学研究所; 发明人 程珩; 魏小林; 赵京;
摘要 本 发明 公开了一种利用高温 蒸汽 参数的生活垃圾焚烧发电系统,垃圾在焚烧炉内燃烧,燃烧产生的烟气沿着烟道进入到余热 锅炉 ; 余热锅炉 内沿着烟气的走向依次设置高温 过热 器 、中低温 过热器 和省 煤 器;锅炉汽包和省煤器组成热给 水 系统, 汽轮机 将锅炉汽包产生的蒸汽传化为机械能,驱动发 电机 发电;焚烧炉和余热锅炉之间设有高温 除尘器 ,所述高温除尘器与焚烧炉和余热锅炉通过烟道相连接,高温除尘器的进烟管道上连接有高温脱酸药剂储罐,将 碱 性物质喷射到烟道内。通过增加高温区域的 酸性气体 脱除技术、碱金属颗粒脱除技术,来消除掉垃圾焚烧系统高温 腐蚀 的两个主要因素,这样可以将锅炉蒸汽参数中的 温度 参数提升,大幅度提高 发电机组 的热效率和发电效率。
权利要求

1.一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,包括:
焚烧炉(1),用于燃烧垃圾并产生高温烟气;
余热锅炉(2),通过烟道与焚烧炉(1)相连接,所述余热锅炉(2)内部按照烟气的流向依次设置高温过热器(4)、中低温过热器(5)和省器(6),且焚烧炉(2)的侧壁以及余热锅炉(2)与焚烧炉(1)之间的烟道的侧壁上设置冷壁(29);以进行能量转化;
锅炉汽包(3),与所述水冷壁(29)的水路通道连接,以产生饱和蒸汽
所述锅炉汽包(3)、中低温过热器(5)和高温过热器(4)通过蒸汽管道依次相连接,将饱和蒸汽加热为过热蒸汽
汽轮机(7),与高温过热器(4)相连通,将高温过热器(4)产生的过热蒸汽传化为机械能,以驱动发电机(8)发电;
高温除尘器(9),设置在所述焚烧炉(1)和余热锅炉(2)之间的烟道上,焚烧炉(1)产生高温烟气经过高温除尘器(9)后,再进入到余热锅炉(2);
高温脱酸药剂储罐(10),存储有性物,所述高温脱酸药剂储罐(10)通过管道连接有喷射装置,所述喷射装置的喷射口位于高温除尘器(9)的进烟管道内,将碱性物质喷射到进烟管道内。
2.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述高温除尘器(9)包括:
腔体(01),其包括筒体(012)和漏斗体(013),所述筒体(012)设置在漏斗体(013)的上方,两者一体成型;
筒体(012)的顶部设有烟气出口,筒体(012)的侧壁设有烟气进口;所述排灰口(011)位于漏斗体的底部;所述筒体(012)侧壁的棱位置为圆弧平滑过渡结构;
进烟管(03),其设置在烟气进口处,所述进烟管(03)与筒体(012)相切;
第一换热管束(02),其设置在腔体(01)的内部,所述第一换热管束(02)两端的管口穿过腔体(01),位于腔体(01)的外部;
排烟管(04),其设置在腔体(01)的烟气出口处,所述排烟管(03)的一端与余热锅炉相连接,排烟管(04)的另一端位于到腔体(01)的内部。
3.根据权利要求2所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述第一换热管束(02)为螺旋向下的线圈结构,其螺旋方向与烟气进入到腔体(01)内的气流方向一致。
4.根据权利要求2或3所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,
所述第一换热管束(02)设置在腔体的内侧壁上;
或者所述第一换热管束(02)设置在腔体(01)的内侧壁和排烟管(04)的投影体之间的空间内,腔体(01)的内侧壁和第一换热管束(02)之间形成烟气通道;
所述腔体(01)的内侧壁以及第一换热管束(02)和烟气接触的表面,喷涂防磨涂层。
5.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述余热锅炉(2)内的烟气沿着烟道依次进入到脱酸反应塔(11)和布袋除尘器(12)。
6.根据权利要求2所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述高温除尘器(9)、余热锅炉(2)、脱酸反应塔(11)和布袋除尘器(12)内产生的灰尘,经过排灰管汇集到飞灰储仓(13),飞灰储仓(13)的出料口连接飞灰固化装置(14)。
7.根据权利要求2所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述脱酸反应塔(11)和布袋除尘器(12)之间的烟道上连接有活性炭储罐(23)和干石灰储罐(24),分别将活性炭和干石灰喷入到烟道内。
8.根据权利要求2所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述布袋除尘器(12)通过烟道与SCR脱硝反应塔(15)相连接,SCR脱硝反应塔(15)连接有SCR脱硝药剂储罐(16),将SCR脱硝药剂喷射到SCR脱硝反应塔(15)内;
SCR脱硝反应塔(15)的出气口经烟道与烟囱(17)相连接,该部分烟道上设有引机(18)。
9.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,其特征在于,所述焚烧炉(1)的出口烟道上连接有SNCR脱硝药剂储罐(19),将SNCR脱硝药剂喷射到烟道内。
10.一种生活垃圾焚烧发电系统的改造方法,其特征在于,所述生活垃圾焚烧系统发电系统包括:
焚烧炉(1),用于燃烧垃圾并产生高温烟气;
余热锅炉(2),通过烟道与焚烧炉(1)相连接,所述余热锅炉(2)内部按照烟气的流向依次设置高温过热器(4)、中低温过热器(5)和省煤器(6),且焚烧炉(2)和烟道的侧壁设置水冷壁(29);以进行能量转化;
锅炉汽包(3),与所述水冷壁(29)的水路通道连接,以产生饱和蒸汽;
所述锅炉汽包(3)、中低温过热器(5)和高温过热器(4)通过蒸汽管道依次相连接,将饱和蒸汽加热为过热蒸汽;
汽轮机(7),与高温过热器(4)相连通,将高温过热器(4)产生的过热蒸汽传化为机械能,以驱动发电机(8)发电;
改造方法包括以下步骤:
1)在余热锅炉(2)的进烟管道上设沿着烟气的走向依次开第一通孔(25)和第二通孔(26);
2)将高温除尘器(9)的进烟管道和出烟管道分别与第一通孔(25)和第二通孔(26)相连接;高温脱酸药剂储罐(10)连接喷射装置,将喷射装置的喷射口设置在在高温除尘器(10)的进烟管道内,用于将碱性物质喷射到进烟管道内,将高温除尘器(9)的排灰管连接在该发电系统的排灰管路上;
3)余热锅炉(2)的进烟管道,在第一通孔(25)和第二通孔(26)之间增设(27)。

说明书全文

一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统及改造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及垃圾焚烧技术领域,具体涉及一种利用高温蒸汽的生活垃圾焚烧发电系统及改造方法。

背景技术

[0002] 生活垃圾焚烧发电时,烟气中产生的主要污染物有酸性气体烟尘、重金属等物质,不同的污染物需要配备不同的处理技术、工艺和设备。例如,针对烟气中产生的酸性气体,其主要成分由SOx(硫化物)、NOx(氮氧化物)、HCl(盐酸)等组成,其中NOx的去除原理为化学还原反应(SNCR或SCR技术);而SOx、HCl的去除原理为酸中和反应。生活垃圾焚烧烟气中的SOx主要由SO2构成,产生于原生垃圾中含硫化合物焚烧氧化所致(主要为有机硫,也有部分源于无机硫)。HCl来源于原生垃圾中的氯化物含量,如塑料、橡胶、皮革、纸张(氯漂白所致)、餐厨垃圾含氯农药残留、厨余中的NaCl以及KCl等。与燃发电厂不同的是:垃圾焚烧烟气中SOx的含量很低,一般为200‑800mg/Nm3,质量百分含量约为0.11%;而HCl的含量又较高,达200‑1600mg/Nm3(在我国,由于塑料制品的大量应用,致使烟气经处理后截留在飞灰中的氯元素含量甚至高达25%),一般生活垃圾产生的SOx是HCl的1/10以下,所以HCl是垃圾焚烧烟气中主要的污染气体。
[0003] 在垃圾焚烧腐蚀结焦特性方面,国内外研究发现垃圾焚烧产生的烟气中包含HCl、SO2、H2S等腐蚀性气体,以及大量的低熔点碱金属(Na、K)盐颗粒,容易在受热面上沉积,从而引发高温腐蚀、积灰和结焦等问题。腐蚀程度与受热面管壁温度相关,见图10(高温腐蚀曲线),当管壁温度超过400℃后腐蚀速度加快,当管壁温度超过480℃后腐蚀速度呈指数上升。随着锅炉参数的不断提高,垃圾焚烧炉锅炉受热面的腐蚀结焦现象越来越严重,经常造成受热面爆管。所以垃圾发电汽轮机主蒸汽温度一直处于中温的平,大多数在400~450℃,低于常规燃煤火电机组。
[0004] 因此,我国主流的垃圾焚烧电厂基本都采用中温中压(4.0MPa、400℃)的锅炉蒸汽参数,发电效率一般在20%~22%,约为常规燃煤电厂的一半。目前国内生活垃圾焚烧电厂的收益主要来源于垃圾处理补贴费收入和发电上网售电收入,其中发电上网约占垃圾焚烧主要收入的75%。由于近几年随着垃圾焚烧电厂的高速发展,其竞争日渐激烈,以及可再生能源电价补助政策的变化等迫使垃圾焚烧电厂在保证环保效果的前提下,追求进一步提高发电收益。国内的一些大型焚烧发电项目都纷纷提高了锅炉蒸汽参数,如采用中温次高压(6.4MPa、450℃)参数,发电效率能达到25%。在主蒸汽参数提高能力受限的情况下,国内垃圾焚烧发电厂甚至开始采用再热循环方式,尝试设置炉内或炉外再热器,采用中温超高压(13MPa、450℃)参数,发电效率能达到30%。
[0005] 目前再热方式有炉外再热和炉内再热两种,从使用情况来看,无论是设置炉内再热器还是炉外再热器,锅炉蒸汽参数只提高了压力参数,从中压、次高压提升到了超高压,但温度参数仅仅极少数项目从450℃提升到了485℃。而且还采用+Inconel625复合管、喷涂、堆焊等方法来抑制或延缓腐蚀,提升材质抗腐蚀能力,但仍然存在成本高昂、堆焊稀释率较高等问题,导致换热器高温防腐蚀性能下降;同时,蒸汽温度的提高导致过热器温压降低,过热器面积增加,同时为了提高材料的抗腐蚀性能需要选用耐热耐腐蚀的优质合金钢材料(12Cr1MoVG等),甚至在部分过热器采用镍基管或合金钢镍基堆焊技术来延长管壁的使用寿命,这些设计均提高了设备投资成本。
[0006] 而且经研究发现,垃圾焚烧系统高温腐蚀主要是高温气相腐蚀和熔融盐腐蚀。可见,生活垃圾焚烧发电系统采用高蒸汽参数的主要险为酸性气体和碱金属颗粒对水冷壁和过热器等受热面的高温腐蚀,高温腐蚀是选择高蒸汽参数特别是温度时需要主要考虑的问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,以及一种将现有焚烧发电系统改造成为本申请所述生活垃圾焚烧发电系统的方法。通过增加高温区域的酸性气体脱除技术、碱金属颗粒脱除技术,来消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素,这样可以将锅炉蒸汽参数中的温度参数提升,大幅度提高发电机组的热效率和发电效率,增加垃圾焚烧厂的发电收益。
[0008] 为解决上述技术问题,本发明具体提供下述技术方案:一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,垃圾在焚烧炉内燃烧,燃烧产生的烟气沿着烟道进入到余热锅炉
[0009] 余热锅炉内沿着烟气的走向依次设置高温过热器、中低温过热器和省煤器;锅炉汽包和省煤器组成热给水系统,汽轮机将锅炉汽包产生的蒸汽传化为机械能,驱动发电机发电;
[0010] 所述焚烧炉和余热锅炉之间设有高温除尘器,所述高温除尘器与焚烧炉和余热锅炉通过烟道相连接,高温除尘器的进烟管道上连接有高温脱酸药剂储罐,将碱性物质喷射到烟道内。
[0011] 进一步的,所述高温除尘器包括:
[0012] 腔体,其包括筒体和漏斗体,所述筒体设置在漏斗体的上方,两者一体成型;
[0013] 所述烟气出口位于筒体的顶部,所述烟气进口位于筒体的侧壁;所述排灰口位于漏斗体的底部;所述筒体侧壁的棱位置为圆弧平滑过渡结构;
[0014] 进烟管,其设置在烟气进口处,所述进烟管与腔体相切;
[0015] 第一换热管束,其设置在腔体的内部,所述第一换热管束两端的管口穿过腔体,位于腔体的外部;
[0016] 排烟管,其设置在腔体的烟气出口处,所述排烟管的一端与余热锅炉相连接,排烟管的另一端位于到腔体的内部。
[0017] 进一步的,所述第一换热管束为螺旋向下的线圈结构,其螺旋方向与烟气进入到腔体内的气流方向一致。
[0018] 进一步的,所述第一换热管束设置在腔体的内侧壁上;
[0019] 或者所述第一换热管束设置在腔体的内侧壁和排烟管的投影体之间的空间内,腔体的内侧壁和第一换热管束之间形成烟气通道;
[0020] 所述腔体的内侧壁以及第一换热管束和烟气接触的表面,喷涂防磨涂层。进一步的,所述余热锅炉内的烟气沿着烟道依次进入到脱酸反应塔和布袋除尘器。
[0021] 进一步的,所述高温除尘器、余热锅炉、脱酸反应塔和布袋除尘器内产生的灰尘,经过排灰管汇集到飞灰储仓,飞灰储仓的出料口连接飞灰固化装置。
[0022] 进一步的,所述布袋除尘器通过烟道与SCR脱硝反应塔相连接,SCR脱硝反应塔连接有SCR脱硝药剂储罐,将SCR脱硝药剂喷射到SCR脱硝反应塔内;
[0023] SCR脱硝反应塔的出气口经烟道与烟囱相连接,该部分烟道上设有引风机。
[0024] 进一步的,所述焚烧炉的出口烟道上连接有SNCR脱硝药剂储罐,将SNCR脱硝药剂喷射到烟道内。
[0025] 进一步的,所述焚烧炉的底部通过风管外接有一次鼓风机,该风管经过空气预热器
[0026] 进一步的,所述焚烧炉的顶部通过风管外接有二次鼓风机。
[0027] 为解决上述技术问题,本实用新型还进一步提供下述技术方案:一种现有生活垃圾焚烧发电系统的改造方法,
[0028] 垃圾焚烧发电系统,包括焚烧炉,用于燃烧垃圾并产生高温烟气;
[0029] 余热锅炉,通过烟道与焚烧炉相连接,所述余热锅炉内部按照烟气的流向依次设置高温过热器、中低温过热器和省煤器以进行能量转化;
[0030] 锅炉汽包,与所述省煤器的水路通道连接,以产生蒸汽;
[0031] 汽轮机,与锅炉汽包相连通,将锅炉汽包产生的蒸汽传化为机械能,以驱动发电机发电。
[0032] 改造方法,包括以下步骤:
[0033] 1)在余热锅炉的进烟管道上设沿着烟气的走向依次开第一通孔和第二通孔;
[0034] 2)将高温除尘器的进烟管道和出烟管道分别与第一通孔和第二通孔相连接;高温脱酸药剂储罐连接在高温除尘器的进烟管道上,用于将碱性物质喷射到烟道内,将高温除尘器的排灰管连接在该发电系统的排灰管路上;
[0035] 3)余热锅炉的进烟管道,在第一通孔和第二通孔之间增设
[0036] 本发明与现有技术相比较具有如下有益效果:该发电系统通过增加高温区域的酸性气体脱除技术、碱金属颗粒脱除技术,来消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素,这样可以将锅炉蒸汽参数的温度参数提升,大幅度提高发电机组的热效率和发电效率,增加垃圾焚烧厂的发电收益。
[0037] 解决锅炉的受热面防腐蚀问题,延长了锅炉材料的使用寿命,降低了锅炉材料的使用需求,减少了设备的投资成本和运行维护成本。
[0038] 减轻了HCl对发电系统的多种危害。附图说明
[0039] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,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,还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0040] 图1是本申请生活垃圾焚烧发电系统的示意图;
[0041] 图2是现有生活垃圾焚烧发电系统的示意图;
[0042] 图3是在图2基础上改造后的结构示意图;
[0043] 图4是高温除尘器的内部结构示意图;
[0044] 图5是高温除尘器的一种实施方式示意图;
[0045] 图6是第一换热管束在腔体内的一种实施方式示意图;
[0046] 图7是第一换热管束在腔体内另一种实施方式示意图;
[0047] 图8是本发明进烟管处的俯视图;
[0048] 图9是本发明排烟管处的侧视图;
[0049] 图10是高温腐蚀曲线图。
[0050] 图中的标号分别表示如下:
[0051] 1‑焚烧炉、2‑余热锅炉、3‑锅炉汽包、4‑高温过热器、5‑中低温过热器、6‑省煤器、7‑汽轮机、8‑发电机、9‑高温除尘器、10‑高温脱酸药剂储罐、11‑脱酸反应塔、12‑布袋除尘器、13‑飞灰储仓、14‑飞灰固化装置、15‑SCR脱硝反应塔、16‑SCR脱硝药剂储罐、17‑烟囱、18引风机、19‑SNCR脱硝药剂储罐、20‑一次鼓风机、21‑空气预热器、22‑二次鼓风机、23‑活性炭储罐、24‑干石灰储罐、25‑第一通孔、26‑第二通孔、27‑阀门、28‑脱酸药剂储罐、水冷壁(29);
[0052] 01‑腔体、02‑第一换热管束、03‑进烟管、04‑排烟管、05‑集灰仓、06‑第二换热管束;011‑排灰口、012‑筒体、013‑漏斗体。

具体实施方式

[0053] 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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
[0054] 如图1所示,本发明提供了一种利用高温蒸汽参数的生活垃圾焚烧发电系统,垃圾在焚烧炉1内燃烧,燃烧产生的高温烟气沿着烟道进入到余热锅炉2;余热锅炉2内沿着烟气的走向依次设置高温过热器4、中低温过热器5和省煤器6,且焚烧炉2的侧壁以及余热锅炉2与焚烧炉1之间的烟道的侧壁上设置水冷壁29;锅炉汽包3与水冷壁29的水路通道连接,以产生饱和蒸汽;锅炉汽包3、中低温过热器5和高温过热器4通过蒸汽管道依次相连接,将饱和蒸汽加热为过热蒸汽;汽轮机7与高温过热器4相连通,将高温过热器4产生的过热蒸汽传化为机械能,以驱动发电机8发电;高温除尘器9设置在焚烧炉1和余热锅炉2之间的烟道上,焚烧炉1产生高温烟气经过高温除尘器9后,再进入到余热锅炉2;高温脱酸药剂储罐10,存储有碱性物,高温脱酸药剂储罐10通过管道连接有喷射装置,喷射装置的喷射口位于高温除尘器9的进烟管道内,将碱性物质喷射到进烟管道内
[0055] 采用的是碱性物质中和的原理,采用碱性物质喷射进入烟气中,与烟气充分混合,与其中的酸性气体特别是HCl气体进行反应,将HCl气体转化为氯化盐,在烟气中形成颗粒;酸性气体SOx、HCl主要通过干法或半干法等净化工艺加以去除,即酸性气体脱除装置喷射进入的可以是固态碱性物质(如Ca(OH)2粉),也可以是碱性物质制备的浆液(如Ca(OH)2乳液)。
[0056] 金属颗粒物脱除装置采用的高温除尘的原理,可以是旋风除尘器、金属滤网、电除尘等多种高温除尘方式,将烟气中富含的碱金属颗粒以灰尘的形式收集下来进行脱除。碱金属颗粒物脱除装置将酸性气体脱除工艺中形成的氯化盐颗粒一同收集下来,减少了二噁英生成的前驱物,减轻了后续二噁英脱除的压力。
[0057] 如图4所示,高温除尘器包括:腔体01,其顶部设有烟气出口,其底部设有排灰口011,其侧壁设有烟气进口;腔体01侧壁的棱角位置为圆弧平滑过渡结构;进烟管03,其设置在烟气进口处,第一换热管束02,其设置在腔体01的内部,第一换热管束02两端的管口穿过腔体01,位于腔体01的外部;排烟管04,其设置在腔体01的烟气出口处,排烟管03的一端与余热锅炉相连接,排烟管04的另一端位于到腔体01的内部。
[0058] 烟气进入到腔体内后,由于腔体的形状以及进烟管与腔体相切,烟气的气流由直线运动变为圆周运动;烟气的绝大部分沿器壁螺旋向下,烟气在旋转过程中产生离心力,将密度大于气体的颗粒甩向腔体内壁,颗粒一旦与内壁接触,便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁而下落,烟气螺旋向下达到腔体底部后,烟气沿着腔体中间位置上升,经过排烟管排出进入到余热锅炉。
[0059] 该换热管束通入蒸汽,吸收高温烟气热量,可将饱和蒸汽加热为过热蒸汽,或将只有低过热度的过热蒸汽继续加热为具有高过热度的过热蒸汽,其中位于下方的为蒸汽入口,位于上方的为蒸汽出口。
[0060] 该过热器采用旋风结构使得烟气进入后产生旋流,提高烟气流速,避免烟气中的灰尘在内壁面上停留,避免因积灰而产生结焦;而且灰中的碱金属颗粒无法长时间接触过热器受热面产生碱金属沉积腐蚀;同时,烟气中的碱金属颗粒被过热器以旋风除尘的方式被当做灰尘给脱除下来,避免烟气对后续余热锅炉其他受热面(低温过热器、蒸发器等)的碱金属沉积腐蚀。
[0061] 如图5所示,本身申请提供了腔体的另一种实施方式,腔体01包括筒体012和漏斗体013,筒体012设置在漏斗体013的上方,两者一体成型;烟气出口位于筒体012的顶部,烟气进口位于筒体012的侧壁;排灰口011位于漏斗体013的底部。结合图5和图6,分析烟气在腔体内的气流情况,烟气进入到腔体内之后,旋转的烟气沿筒体螺旋向下朝锥体流动,旋转下降的烟气在到达椎体时,因圆锥形的收缩而向中心靠拢,其切向速度不断提高。当气流到达椎体下端某一位置时,便以同样的旋转方向在腔体由下回旋而上,继续做螺旋运动,最终,经过排烟管排出进入到余热锅炉。
[0062] 第一换热管束02为螺旋向下的线圈结构,其螺旋方向与烟气进入到腔体01内的气流方向一致,配合烟气螺旋向下的气流,进一步提高气流流速。
[0063] 关于第一换热管束有两种实施方式,其中一种实施方式如图6所示,第一换热管束02设置在腔体的内侧壁上,该实施方式方便安装。
[0064] 另一种实施方式如图7所示,第一换热管束02设置在腔体01的内侧壁和排烟管4的投影体之间的空间内,腔体01的内侧壁和第一换热管束02之间形成烟气通道,压缩了烟气进入腔体后的空间,提高了烟气的流速,也提高了烟气和第一换热管束的接触面积可以进一步提高第一换热管束内蒸汽的温度。同时,第一换热管束和腔体之间的空间供烟气螺旋向下,第一换热管束内部的空间供烟气从底部向上螺旋上升,将烟气螺旋向下和螺旋上升两个过程隔开,使得烟气的螺旋气流更加顺畅,提高了烟气的流速,也避免相互之间热能损耗。
[0065] 且由于烟气高速螺旋向下,离心力将密度大于气体的颗粒甩向腔体内壁,将第一换热管束与内腔分开,避免颗粒的高速撞击对第一换热管束造成磨损。为了避免腔体和第一换热管束被高速颗粒磨损,腔体01的内侧壁以及第一换热管束02和烟气接触的表面,喷涂防磨涂层。
[0066] 结合图8和图9,本申请提供了进烟管的一种具体实施方式,进烟管03与腔体01相切;且进烟管03处,其位于腔体01外部的一端高于其位于腔体01内部的一端,使得进烟管相对于腔体,是斜向下设置的,烟气进入到腔体内之后,快速形成螺旋向下的气流,提高气流的流速。
[0067] 余热锅炉2内的烟气沿着烟道依次进入到脱酸反应塔11和布袋除尘器12;脱酸反应塔11连接有脱酸药剂储罐28,将脱酸药剂喷射到脱酸反应塔内,对烟气中的酸性气体进行脱除;布袋除尘器12对烟气中的灰尘进行过滤,得到较干净的烟气。
[0068] 高温除尘器9、余热锅炉2、脱酸反应塔11和布袋除尘器12内产生的灰尘,经过排灰管汇集到飞灰储仓13,飞灰储仓13的出料口连接飞灰固化装置14,目前常见的飞灰固化装置分化学处理、高温处理和水泥固化三种方式。
[0069] 对飞灰的处理可以通过化学方法进行稳定化处理,通过将飞灰和一些化学药剂通过水混合,将飞灰中的重金属转化为具有较低溶解性、低毒性的物质。在经过化学药剂处理后的飞灰重金属浸出量基本上已经达到了浸出的标准,但是在很多极端情况的处理下飞灰的处理会出现不达标的现象。所以在使用时,需要根据不同的飞灰重金属含量采取不同的化学药剂选择。
[0070] 飞灰的高温处理主要是让飞灰玻璃化,通过一个高温环境将飞灰熔融固化,对其中的有毒化学物质进行高温分解。在高温下重金属会被禁锢在二氧化的网状晶格中,达到一个稳定的状态,飞灰的高温处理对飞灰的体积和重量进行了降低。在不同的升温速率和颗粒直径下的熔融效果是有很大差距的,在较高的升温速率环境中,较大的颗粒直径会有较好的生成力学性能。
[0071] 飞灰可以通过水泥、沙等物质按照规定的混合比例进行加水混合,其中部分水泥就可以使用飞灰来代替,这就是水泥固化处理方法。因为飞灰中含有大量的氯离子,对水泥灰浆后期的硬度发展有着很大的抑制作用,所以飞灰在进行水泥固化时一般要进行水洗,除掉飞灰中存在的可溶性盐类。
[0072] 脱酸反应塔11和布袋除尘器12之间的烟道上连接有活性炭储罐23和干石灰储罐24,分别将活性炭和干石灰喷入到烟道内,其中活性炭用于吸附二噁英,干石灰用于脱硫
[0073] 焚烧炉1的出口烟道上连接有SNCR脱硝药剂储罐19,将SNCR脱硝药剂喷射到烟道内。SNCR脱硝为炉内湿法脱硝,是一种选择性的非催化还原脱硝技术,即在炉温850~1100℃的区域内注入NH3、尿素和其他还原剂,还原剂迅速热分解为NH3和NOx并与烟气中的NOx进行选择反应。NOx还原为N2和H2O,过程简单易操作。
[0074] 布袋除尘器12通过烟道与SCR脱硝反应塔15相连接,SCR脱硝反应塔15连接有SCR脱硝药剂储罐16,将SCR脱硝药剂喷射到SCR脱硝反应塔15内;SCR脱硝指的是中低温脱硝技术,采用炉外脱硝方式,安装反应器加上催化剂的一种工艺。选择性催化还原(SCR)技术SCR技术的原理是在300~400℃下向SCR脱硝反应塔中喷入气作为还原剂,在催化剂的作用下,将烟气中的NOx还原为无害的N2和H2O。
[0075] SCR脱硝反应塔15的出气口经烟道与烟囱17相连接,该部分烟道上设有引风机18,将脱硝后的烟气通过烟囱排出。
[0076] 焚烧炉1底部通过风管外接有一次鼓风机20,该风管经过空气预热器21;焚烧炉1的中部通过风管外接有二次鼓风机22,提高焚烧炉内部的燃烧效率。
[0077] 结合图2和图3,本申请还提供了一种生活垃圾焚烧发电系统的改造方法,现有的生活垃圾焚烧系统发电系统主要包括:垃圾在焚烧炉1内燃烧,燃烧产生的高温烟气沿着烟道进入到余热锅炉2;余热锅炉2内沿着烟气的走向依次设置高温过热器4、中低温过热器5和省煤器6,且焚烧炉2和烟道的侧壁设置水冷壁29;锅炉汽包3与水冷壁29的水路通道连接,以产生饱和蒸汽;锅炉汽包3、中低温过热器5和高温过热器4通过蒸汽管道依次相连接,将饱和蒸汽加热为过热蒸汽;汽轮机7与高温过热器4相连通,将高温过热器4产生的过热蒸汽传化为机械能,以驱动发电机8发电,该发电系统还包括前文所述的其他相关结构。
[0078] 改造方法,包括以下步骤:
[0079] 1)在余热锅炉2的进烟管道上设沿着烟气的走向依次开第一通孔25和第二通孔26;
[0080] 2)将高温除尘器9的进烟管道和出烟管道分别与第一通孔25和第二通孔26相连接;高温脱酸药剂储罐10连接有喷射装置,喷射装置的喷射就安装在高温除尘器9的进烟管道内,用于将碱性物质喷射到烟道内,将高温除尘器9的排灰管连接在该发电系统的排灰管路上;
[0081] 3)余热锅炉2的进烟管道,在第一通孔25和第二通孔26之间增设阀门27。
[0082] 该发电系统在当前已有的发电系统上,通过增加高温区域的酸性气体脱除技术、碱金属颗粒脱除技术,来消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素,这样可以将锅炉蒸汽参数的温度参数提升,大幅度提高发电机组的热效率和发电效率,增加垃圾焚烧厂的发电收益。
[0083] 如由目前主流的中温次高压(6.4MPa、450℃)参数,发电效率25%,提升到高温超高压(13.7MPa、540℃)参数,发电效率提高到35%以上,则发电效率提升幅度超过40%。
[0084] 如由目前先进的中温超高压(13MPa、450℃)参数,发电效率30%,提升到高温超高压(13.7MPa、540℃)参数,发电效率提高到35%以上,则发电效率提升幅度仍超过15%。
[0085] 该发电系统消除掉垃圾焚烧系统高温腐蚀的两个主要因素,解决锅炉的受热面防腐蚀问题,延长了锅炉材料的使用寿命,降低了锅炉材料的使用需求,减少了设备的投资成本和运行维护成本。
[0086] 该发电系统减轻了HCl对系统的多种危害,如下:
[0087] (1)HCl气体会对余热锅炉受热面和监测仪表产生高低温腐蚀,影响余热锅炉安全并限制了过热蒸汽参数的提高;
[0088] (2)HCl气体的存在升高了烟气露点,导致排烟温度升高,降低锅炉热效率;
[0089] (3)氯源在一定条件下与重金属反应生成低沸点的金属氯化物,从而加剧了重金属的挥发,导致重金属在飞灰上的富集,增加飞灰毒性;
[0090] (4)HCl气体能促进二噁英等有毒物质的生成,有效去除HCl气体直接关系到焚烧系统环保运行。
[0091] 以上实施例仅为本申请的示例性实施例,不用于限制本申请,本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内,对本申请做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
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