一种高参数垃圾焚烧余热锅炉
技术领域
本发明涉及一种高参数垃圾焚烧余热锅炉，应用于生物质燃料燃烧后产生的高温气体显热回收的余热锅炉，尤其涉及到垃圾焚烧炉出口高温烟气的热量回收，属于焚烧锅炉
技术领域
。背景技术
随着生物质发电是可再生能源发电的一种，属于清洁发电技术。生物质发电可以在一定程度上代替燃煤火电电厂，实现经济和环境的双重效益。其中，垃圾焚烧发电可以实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化，是我国城市生活垃圾处理的主流技术。但是由于城市垃圾含有大量的碱金属(Na、K等)和氯元素(Cl)，燃烧后在烟气中生成低熔点的碱金属盐和HCl等腐蚀性气体。随着主蒸汽参数的不断提高，该类物质会严重地腐蚀高温受热面，降低设备的使用寿命和安全运行时间。这也是目前垃圾发电机组的主蒸汽参数大多低于6.5MPa/450℃的主要原因。但是随着电厂投资和后期运行费用的增加，电厂的热效率和经济效益越来越受到关注。虽然采用新型的耐腐蚀高温材料或者涂层虽然可以在一定程度上缓解受热面的腐蚀，但是其经济代价高昂。另外，高温陶瓷过滤器适用温度范围广，温度可达900-1000℃，无需对烟气进行热交换，提高能耗；烟气温度适用范围更宽，除尘效率平稳。因此，设计一种能够有效抑制高温腐蚀和防止受热面上碱金属积灰的高参数焚烧余热锅炉，是今后垃圾焚烧电厂余热回收的发展方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题为现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种高参数的垃圾焚烧余热锅炉(6.5-22.1MPa)，按照烟气温度高低的不同，通过合理的布置过/再热器等高温受热面和省煤器等中低温受热面，以实现烟气能量的梯级利用。同时，还需要采用高温陶瓷过滤装置、烟气再循环和碱性物质喷入来效抑制高温腐蚀和防止受热面上碱金属积灰等问题。最终实现高蒸汽参数、高统热效率和受热面的安全有效运行。
高参数的余热锅炉，沿烟气流动方向上依次为烟气进口炉膛、高温烟道、烟气转向室、高温陶瓷过滤器、烟气连接室、高温换热区、烟气激冷区，低温换热区和烟气循环系统。其中，烟气进口炉膛、高温烟道、烟气转向室、烟气连接室、高温换热区和烟气激冷区均由水冷壁结构包覆围成，高温陶瓷过滤器和低温换热区由围板围成。所述的烟气进口炉膛和焚烧炉的出口相连接，内壁涂覆耐火材料，以保证水冷壁的安全。所述的高温换热区布置一级高温过/再热器和二级高温过/再热器，高温过/再热器沿炉膛宽度方向并列布置，沿炉膛高度串列布置。烟气激冷区后内设置中温过/再热器及水冷蒸发器。所述的低温换热区内布置省煤器，省煤器采用分段布置。所述的高温烟道烟气出口所对应的顶棚位置设置CaO粉末喷口，烟气转向室的下端设置灰斗。所述的高温陶瓷过滤器和烟气激冷区的进口处设置烟气再循环入口。所述的烟气循环系统主要用来调整和控制高温陶瓷过滤器和烟气激冷区的出口烟气温度，其中高温陶瓷过滤器进口处的烟气再循环入口用来适应炉膛负荷调和燃料剧烈变化所带来的烟气温度大幅波动，以保证高温陶瓷过滤器的运行安全；烟气激冷区的进口处的烟气再循环入口用来激冷中温换热区的进口温度，以避开碱金属化合物的凝华区间650-680℃，消除气态的碱金属盐在中温受热面上的凝结、粘粘和飞灰的集聚；所述的高温陶瓷过滤器的烟气进口温度范围为900℃-1000℃，二级高温过/再热器的烟气出口温度高于750℃，所述的烟气激冷区后的烟气出口温度经过再循环烟气激冷后的温度不超过650℃。
优选地，所述的高温烟道采用倒U型结构，CaO喷口安装在顶棚位置，沿炉膛宽度方向多排布置，且喷出的CaO粉体的流动方向和烟气的流动方向相同，高温烟道最终出口的烟气流动方向向下，以方便飞灰的捕捉和收集。
优选地，所述的烟气进口炉膛和高温烟道所构成的烟气流动空间在烟气出口前要满足二噁英停留时间2-2.5s和高于温度850℃的限制要求；
优选地，所述的烟气转向室为U型布置，烟气转向室和烟气连接室内设有若干循环烟气喷口，喷口沿炉膛宽度方向多排布置，循环烟气以对冲的形式进入烟道；
优选地，由烟气转向室前墙和后墙的喷口后方设置循环烟气集箱，进入的循环烟气的流量和动量通过循环烟气集箱可调，用于调整和控制进入高温陶瓷过滤器的烟气温度和速度；
优选地，所述的循环烟气系统所采用的风机采用变频设计，可以调整循环烟气的流量和速度；
优选地，所述的高温陶瓷过滤器的烟气进口温度选择为950℃，二级高温过/再热器的烟气出口温度要高于750℃；
优选地，所述的高温换热区内的一级高温过/再热器、二级高温过/再热器与烟气顺流布置；
优选地，所述的烟气转向室和其他部件采用膨胀节连接，其烟气出口的流动方向和水平存在夹角，该夹角在15°-60°的范围，防止飞灰的沉积；
优选地，所述的烟气激冷区后内安装中温过/再热器及水冷蒸发器，中温过/再热器中的过热器和再热器沿炉膛宽度方向并列布置，水冷蒸发器和中温过/再热器沿烟气流动方向度串列布置，均采用逆流布置；
优选地，所述的烟气激冷区后的烟气出口温度经过再循环烟气激冷后的温度不超过650℃；
优选地，负荷≥85％锅炉最大连续蒸发量时，烟气再循环入口选用净化后的烟气，负荷<85％锅炉最大连续蒸发量时，烟气再循环入口选用省煤器13出口的未净化烟气。
优选地，所述的低温换热区内的省煤器采用分段布置的形式，和烟气逆流串列布置；
优选地，CaO的使用量根据高温烟道入口处的HCl的含量计算，用于降低烟气中HCl等酸性气体的含量；
优选地，在高温换热区和低温换热区内设有受热面吹灰装置，以保证受热面的清洁度；
优选地，余热锅炉高温烟道出口、高温换热区和低温换热区下方均设置飞灰收集装置。
本发明的有益效果：
高参数余热回收装置的系统热效率高，对烟气的热量梯级利用，在高温烟气区大量使用过热器和再热器等高温受热面，中低温烟气区使用对应的中低温受热面，在提高换热的效率和蒸汽的品质的同时，减少中低温受热面的投资；
烟气再循环体统和CaO的喷入可以有效地抑制高温受热面的高温腐蚀和碱金属带来的受热面灰沉积，使受热面始终处于安全的工作范围内，解决由于主蒸汽参数高带来的受热面高温腐蚀和碱金属飞灰沉积问题，降低设备的运行成本。
高温烟气陶瓷过滤可以有效的过滤和捕捉烟气中的飞灰，提高后续受热面的清洁度，强化受热面的传热特性，提高换热效率。
循环烟气系统可以有效调节和控制进入高温烟气过滤设备的进口烟气参数，提高机组应对负荷变化、燃烧不稳定和燃料多样性带来的换热特性的变化，保证锅炉设备和后续受热面运行的安全。
相对于燃烧的调整，烟气再循环可以快速地响应烟气温度和流量参数的变化。
附图说明
图1本发明提供的高参数垃圾焚烧余热锅炉结构示意图；
图2高温陶瓷过滤器结构图，其中图2a为结构示意图，图2b为图2aA-A截面示意图；
图3循环烟气喷嘴布置示意图，图3a为烟气转向室内烟气喷嘴布置示意图，图3b为烟气连接室内烟气喷嘴布置示意图；
图1-3中，1-烟气进口炉膛；2-高温烟道；2-1-CaO粉末喷口；2-2-高温烟道出口；3-1-飞灰收集装置；3-烟气转向室；4-高温陶瓷过滤器；5-烟气连接室；6-高温换热区；7-烟气激冷区；8-低温换热区；9-一级高温过/再热器；10-二级高温过/再热器；11-低温过热器；12-蒸发器；13-省煤器；14-烟气循环入口；15-烟气循环入口；16、17-飞灰收集装置；18-烟气循环系统；19-循环烟气喷口；20-循环烟气集箱；21-烟气出口；22-陶瓷滤芯；23-高温陶瓷过滤器壳体；24-烟气出口；25-高温陶瓷过滤器入口；26-高压气体反吹喷口；27-高压气体入口。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
参见图1，本发明的宽负荷可调的高参数垃圾焚烧余热锅炉沿烟气流动方向上依次包括气进口炉膛1、高温烟道2、烟气转向室3、高温陶瓷过滤器4、烟气连接室5、高温换热区6、烟气激冷区7，低温换热区8，和烟气循环系统18。其中，烟气进口炉膛1、高温烟道2、烟气转向室3、烟气连接室5、高温换热区6和烟气激冷区7的均由水冷壁结构包覆围成，高温陶瓷过滤器4和低温换热区8由围板围成。所述的烟气进口炉膛1和焚烧炉的出口相连接，内壁涂覆耐火材料，以保证水冷壁的安全。所述的高温换热区6布置一级高温过/再热器9和二级高温过/再热器10，烟气激冷区7后内安装中温过/再热器11及水冷蒸发器12。所述的低温换热区8内布置省煤器13，省煤器13采用分段布置的形式设计。所述的高温烟道2烟气出口所对应的顶棚位置设置CaO粉末喷口2-1，烟气转向室3的下端设置灰斗3-1。所述的高温陶瓷过滤器4和烟气激冷区7的进口位置分别设置烟气再循环入口14、15。所述的烟气循环系统18主要用来调整和控制高温陶瓷过滤器4和烟气激冷区7的出口烟气温度，烟气循环系统18的烟气来源包括来自省煤器出口的烟气或者净化后的烟气；烟气再循环入口14用来适应炉膛负荷调和燃料剧烈变化所带来的烟气温度大幅波动，以保证高温陶瓷过滤器4的运行安全；烟气再循环入口15用来激冷中温换热区6的进口温度，以避开碱金属化合物的凝华区间(650-680℃)，消除气态的碱金属盐在中温受热面上的凝结、粘粘和飞灰的集聚。循环烟气以对冲的形式进入烟道，喷口20沿炉膛宽度方向多排布置。所述的循环烟气系统18所采用的风机采用变频设计，可以调整循环烟气的流量和速度。上述的受热面根据工况和位置的不同，选取适合的吹灰装置，以保证受热面的清洁度。
高温陶瓷过滤器4是由外壳23所围成，包括烟气的入口25，核心部件陶瓷滤芯22，烟气出口24和用于反吹陶瓷滤芯22上飞灰的高压气体反吹喷口26，及外接的高压气体入口27。含尘烟气由烟气入口25进入高温陶瓷过滤器4，通过陶瓷滤芯22后将飞灰收集在滤芯上，过滤后的气体通过烟气出口24进入后续烟气流程。当高温陶瓷过滤器4的进出口烟气压差大于设定值时，由高压气体反吹喷口26进行气体反吹，将滤芯上的飞灰反吹，在重力的作用下由灰斗3-1收集。
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