用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统

312 编辑：中冶有色技术网来源：上海黎明资源再利用有限公司

2023-12-14 15:15:53

权利要求书： 1.一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，包括：碱液水箱，一次风送风机，一次风碱液加热器，以及一次风道；

其中，所述一次风碱液加热器为风道式翅片管换热器；

其中，所述风道式翅片管换热器包括：多个换热单元，一次风进口（1），一次风出口（2），碱液进口（3），碱液出口（4）；每个所述换热单元包括若干根翅片管（7）和外壳（8），各个所述换热单元之间通过焊接所述外壳（8）来相互固定，所述多个换热单元构成所述风道式翅片管换热器的主体；位于主体底部的换热单元的翅片管与所述碱液出口（4）相连接，位于主体顶部的换热单元的翅片管与所述碱液进口（3）相连接，所述主体的上下两端各焊接一个支撑管板，其中，上端支撑管板（5）与所述一次风出口（2）相连接，下端支撑管板（6）与所述一次风进口（1）相连接；

所述碱液水箱中的碱液来自电厂工艺，所述碱液水箱的碱液输出口连通至所述碱液进口（3），所述碱液出口（4）通过管道返回至所述碱液水箱；所述碱液进口（3）的温度≥60℃，所述一次风进口（1）的温度为20 40℃；所述碱液水箱的碱液输出口还连接支路，支路通过~

调温设备后送入洗烟塔，洗烟塔内送出的碱液返回至所述碱液水箱。

2.根据权利要求1所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，每个所述换热单元包括上下两排翅片管，所述两排翅片管之间呈交错排列。

3.根据权利要求1所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：工作压力： 0 3barg；

~

进风温度：20 40℃；

~

出风温度：50 55℃；

~

3

一次风流量：43000 43500Nm/h；

~

一次风侧阻力：<200Pa碱液流量：14.2 42.6t/h；

~

碱液进口温度：≥60℃；

碱液出口温度：50 55℃；

~

碱液流动阻力： <0.3bar。

4.根据权利要求3所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：工作压力： 0 3barg；

~

进风温度：20 40℃；

~

出风温度：50℃；

3

一次风流量：43420Nm/h；

一次风侧阻力：<200Pa碱液流量：42.6t/h；

碱液进口温度：≥60℃；

碱液出口温度：50℃；

碱液流动阻力： <0.3bar。

5.根据权利要求1所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，所述一次风道是倾斜的且与所述一次风送风机的放水口连通，用于排放发生泄漏的碱液。

6.根据权利要求1所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其特征在于，所述风道式翅片管换热器的材质为316L不锈钢。

7.一种根据权利要求1所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统的预热方法，其特征在于，包括：

碱液水箱内加热过的碱液送入一次风碱液加热器，与一次风在所述一次风碱液加热器内反向流动并进行换热，将一次风加热至50 60℃；换热后的碱液返回碱液水箱进行加热。

~

8.根据权利要求7所述的一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统的预热方法，其特征在于，还包括：

碱液水箱内加热过的碱液的支流送入调温设备，将温度调至可送入洗烟塔的温度，然后送入洗烟塔；洗烟塔内送出的碱液返回碱液水箱。

说明书：一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统技术领域[0001] 本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统。

背景技术[0002] 众所周知，垃圾焚烧炉是焚烧处理垃圾的设备。[0003] 在实际工程应用中，例如，可将垃圾通过垃圾吊车从垃圾池吊入料斗后进入落料槽；根据燃烧控制的指令，使用液压式给料机按设定的速度将垃圾推入炉内，焚烧炉内有固

定炉排片与活动炉排片组成的炉排，这两种炉排片按一定的斜度依次排列，这样通过炉排

反向运动，可将垃圾不断搅动并将其推向前进。垃圾经过干燥、燃烧和燃烬段，实现完全燃

烧，使炉渣中的残留可燃物控制炉渣热灼减率≤3％，炉渣最后送至出渣机。用于助燃的一

次风由一次风机从垃圾池上部抽出，经蒸汽一空气预热器加热至空气温度220℃后，进入炉

排底部的公共风室，最后经各风室空气调节挡板进入炉膛燃烧，一次风还起到冷却炉排片

作用。一次空气的风量是通过一次风机变频器调速和风门来控制。二次风是由二次风机取

自焚烧炉间，从焚烧炉膛的前拱、后拱上方的二次喷嘴喷入炉内，以使空气、烟气搅混，使可

燃气体二次燃烧，将烟气中的CO浓度降到最低；并使烟气在850℃环境下停留2秒以上，以确

保二噁英全部分解。

[0004] 现有技术中，为了控制一次风温度，在二段式蒸汽空预器的蒸汽进口管道设调节阀控制；空预器的一段蒸汽来自汽机一级抽汽，其参数为1.10MPa，280℃，二段蒸汽来自饱

和蒸汽，其参数为4.7MPa，265℃。垃圾焚烧后产生的炉渣在排渣机中用水熄灭、降温，然后

由液压驱动除渣机器将炉渣推出；排渣机中水的另一作用是水封，以防止空气通过排渣机

漏入炉内，保证炉膛负压。垃圾焚烧产生热能通过余热锅炉产生蒸汽，余热锅炉为单锅筒自

然循环水管锅炉，其下部是炉排和绝热炉膛。炉膛上方为第一、二、三烟道，均为膜式水冷壁

结构；在水平布置的第四烟道中依次布置了蒸发器，三级对流过热器及多组省煤器。高温烟

气经第一、二、三、四烟道吸热降温后排入烟气净化系统。锅炉补水经给水泵加压后，通过高

压给水母管供4台余热锅炉给水和减温水；给水经省煤器加热后进入汽包。从汽包中产生的

饱和蒸汽通过过热器(低温、中温、高温)和二级喷水减温器得到压力为4.0MPa(a)温度为

400℃过热蒸汽，4台余热锅炉所产生的蒸汽汇集到母管，以供2台汽轮机发电机组发电。

[0005] 现有技术中，炉排式焚烧炉的一次风系统由一次风机、一次风空气预热器及风道组成。其中，一次风主要取自垃圾坑及炉墙冷却引风机的出口，从垃圾坑高处抽吸空气使垃

圾坑保持一定的负压，防止坑内臭气的外逸。这些气体通过一次风机，经空气预热器加热，

沿炉排下部向上吹至垃圾料层，为垃圾焚烧在燃烧初期提供足够的氧气，同时也有效地减

少了炉排表面结焦。使用各自独立并可控制开度的小风门可以对不同炉排区域的工况进行

更有效和更准确的控制，任何一个炉排段供风量都可以根据自动或手动调整来达到所需要

的风量。例如，针对某厂焚烧炉的特点，一次风经过蒸汽空气预热器加热至220℃，这样，有

效地利用了热量，提高了焚烧效率；为适应燃烧高水分、低热值垃圾，设置一次风蒸汽空气

预热器，蒸汽来源于汽轮机的一抽，设计其一段将一次风加热至140℃，其二段将一次风加

热至220℃。

[0006] 然而，在实际工程应用中，炉排式垃圾焚烧炉现有的一次风初始进风温度并不高，而且通常采用饱和蒸汽加热和一抽蒸汽加热，可见，热能能耗较大，成本较高。

发明内容[0007] 针对现有技术中存在的种种缺陷，本发明旨在提供一种新的一次风预热节能技术方案，主要包括巧妙地利用电厂工艺中的碱液余热加热炉排式垃圾焚烧炉的一次风，用以

减少一抽蒸汽耗量，增加系统总发电量，提高经济效益。

[0008] 具体地，本发明提供了一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，其包括：[0009] 一次风送风机，一次风碱液加热器，以及一次风道。[0010] 本发明还提供了一种炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热方法，包括：[0011] 碱液水箱内加热过的碱液送入一次风碱液加热器，与一次风在所述一次风碱液加热器内反向流动并进行换热，将一次风加热至50～60℃；换热后的碱液返回碱液水箱进行

加热。

[0012] 其中，优选地，所述一次风碱液加热器为风道式翅片管换热器；[0013] 其中，优选地，所述风道式翅片管换热器包括：多个换热单元，一次风进口，一次风出口，碱液进口，碱液出口；每个所述换热单元包括若干根翅片管和外壳，各个所述换热单

元之间通过焊接所述外壳来相互固定，所述多个换热单元构成所述风道式翅片管换热器的

主体；位于主体底部的换热单元的翅片管与所述碱液出口相连接，位于主体顶部的换热单

元的翅片管与所述碱液进口相连接，所述主体的上下两端各焊接一个支撑管板，其中，上端

支撑管板与所述一次风出口相连接，下端支撑管板与所述一次风进口相连接。

[0014] 优选地，所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，还包括加热碱液的碱液水箱，所述碱液出口通过管道返回碱液水箱，碱液水箱的碱液输出口连通至碱液进口。

[0015] 更优选地，碱液输出口还连接支路，支路通过调温设备后送入洗烟塔。[0016] 优选地，碱液水箱内加热过的碱液的支流送入调温设备，将温度调至可送入洗烟塔的温度，然后送入洗烟塔；洗烟塔内送出的碱液返回碱液水箱。

[0017] 值得补充说明的是，上述用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统中的碱液可以是来自于电厂工艺。

[0018] 优选地，每个所述换热单元包括上下两排翅片管，所述两排翅片管之间呈交错排列。

[0019] 优选地，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：[0020][0021][0022] 优选地，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：[0023][0024] 进一步优选地，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：[0025][0026] 优选地，所述一次风道是倾斜的且与所述一次风送风机的放水口连通，用于排放发生泄漏的碱液。

[0027] 优选地，所述风道式翅片管换热器的材质为316L不锈钢。该316L不锈钢传热元件，具有预防碱液腐蚀的作用，不会出现明显的腐蚀失效问题，此外，还表现出维护检修方便，

检修周期长等优点。

[0028] 优选地，上述用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统还包括调节阀门和PLC控制单元。其中，所述调节阀门可用于针对不同季节调节水量，保证系统安全；PLC控制单元可

设置手动和自动操作模式，例如，手动将阀门开到对应阀位后无需操作。

[0029] 优选地，调温设备将送入洗烟塔的碱液调温至45?55℃。[0030] 优选地，送入调温设备和/或送入一次风碱液加热器的碱液温度为≥60℃。[0031] 总之，本发明所提供的技术方案具有以下有益效果：[0032] 本发明所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统成功利用碱液对一次风进行预热，以减少一抽蒸汽使用量。此外，该一次风预热系统采用低烟阻设计，一次风送风

机压头足以克服一次风侧阻力，不会对焚烧炉产生影响；即使风道式翅片管换热器发生泄

漏等问题，碱液可通过倾斜的一次风道顺着管壁流下，并通过一次风送风机放水口流出，因

此，不影响风机正常运行。所述用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统所采用的不锈钢

风道式翅片管换热器，与其它类型换热器(如管壳式、热管式、板翅式等)相比，具有安全可

靠、加工工艺简单、成本低等诸多优点，特别适用于气液换热的场合。另外，由于一次风相对

清洁，对翅片管的结垢等影响很小，新增的一次风预热系统出现堵塞问题的可能性小，从而

大大提高了系统现场运行的可靠度。

[0033] 综上所述，本发明所述的用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统不但满足现场换热量的要求，而且满足现场安全、可靠、高效、自动运行的要求。

附图说明[0034] 图1为根据本发明所述的风道式翅片管换热器的结构示意图；其中，(A)为风道式翅片管换热器的主视图，(B)为风道式翅片管换热器的左视图，(C)为风道式翅片管换热器

的俯视图；

[0035] 其中，1?一次风进口，2?一次风出口，3?碱液进口，4?碱液出口，5?上端支撑管板，6?下端支撑管板。

[0036] 图2为根据本发明所述的风道式翅片管换热器的所述换热单元的结构示意图；[0037] 其中，7?翅片管，8?外壳。[0038] 图3为根据本发明所述的风道式翅片管换热器的现场安装图。[0039] 图4为根据本发明所述的一次风碱液加热器的现场运行流程图。具体实施方式[0040] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。

[0041] 参见图1和2，根据本发明的一个优选实施方式提供的一种用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，具体包括：一次风送风机，一次风碱液加热器，以及一次风道；其中，所

述一次风碱液加热器为风道式翅片管换热器；其中，所述风道式翅片管换热器包括：多个换

热单元，一次风进口1，一次风出口2，碱液进口3，碱液出口4；每个所述换热单元包括若干根

翅片管7和外壳8，各个所述换热单元之间通过焊接所述外壳8来相互固定，所述多个换热单

元构成所述风道式翅片管换热器的主体；位于主体底部的换热单元的翅片管与所述碱液出

口4相连接，位于主体顶部的换热单元的翅片管与所述碱液进口3相连接，所述主体的上下

两端各焊接一个支撑管板，其中，上端支撑管板5与所述一次风出口2相连接，下端支撑管板

6与所述一次风进口1相连接。

[0042] 在一个优选实施例中，每个所述换热单元包括上下两排翅片管，所述两排翅片管之间呈交错排列。

[0043] 在一个优选实施例中，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：[0044][0045] 在一个进一步优选的实施例中，所述风道式翅片管换热器的工作参数包括：[0046][0047][0048] 在一个优选实施例中，所述一次风道是倾斜的且与所述一次风送风机的放水口连通，用于排放发生泄漏的碱液。

[0049] 在一个优选实施例中，所述风道式翅片管换热器的材质为316L不锈钢。[0050] 在一个优选实施例中，所述用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统还包括调节阀门和PLC控制单元。

[0051] 实施例[0052] 参见图1～4，本实施例中采用了用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统，包括：一次风送风机，一次风碱液加热器，以及一次风道；所述一次风碱液加热器为风道式翅片管

换热器；所述风道式翅片管换热器包括：多个换热单元，一次风进口1，一次风出口2，碱液进

口3，碱液出口4；每个所述换热单元包括若干根翅片管7和外壳8，各个所述换热单元之间通

过焊接所述外壳8来相互固定，所述多个换热单元构成所述风道式翅片管换热器的主体；位

于主体底部的换热单元的翅片管与所述碱液出口4相连接，位于主体顶部的换热单元的翅

片管与所述碱液进口3相连接，所述主体的上下两端各焊接一个支撑管板，其中，上端支撑

管板5与所述一次风出口2相连接，下端支撑管板6与所述一次风进口1相连接；每个所述换

热单元包括上下两排翅片管，所述两排翅片管之间呈交错排列；并且，所述风道式翅片管换

热器的材质为316L不锈钢；此外，所述用于炉排式垃圾焚烧炉的一次风预热系统还包括调

节阀门和PLC控制单元。

[0053] 本实施例的工程现场有4台垃圾处理量500吨/天的炉排式垃圾焚烧炉，针对前期的热源及需热工艺调查，发现电厂工艺中碱液余热资源丰富，之前采用江水对碱液进行冷

却，此外，现有的一次风初始进风温度并不高，而在空气预热器采用的是饱和蒸汽加热和一

抽蒸汽加热；在本实施例中，使用上述一次风预热系统，以利用现有的60℃左右的碱液加热

20～40℃的一次风，用以减少一抽蒸汽耗量，可以增加系统总发电量，并提高经济效益。

[0054] 值得说明的是，一次风碱液加热器的碱液的走向为：由烟气间的碱湿水箱至板式换热器的进口母管处引出，碱液管道沿消石灰间外墙、工艺水箱、渣坑至锅炉间一次风碱液

加热器，放热后重回碱湿水箱。该工艺利用碱液对一次风进行预热，提升空预器进口端风

温；同时减轻板式换热器热负荷，适度降低碱湿水箱温度。

[0055] 其中，所使用的风道式翅片管换热器内，空气在管外流动，换热强化，阻力可控，碱液则在管内流动。

[0056] 具体地，根据用户提供部分参数和现场调查数据，计算得到的碱液及联排水余热回收计算表如下表1所示：

[0057] 表1碱液及联排水余热回收计算表[0058][0059][0060] 分析表1中的数据可知，在不同季节新风进口温度从20～40℃变化时，所能吸收的热功率存在一定的差异，从157～471kW不等，单台换热器年发电净收益约28万，4台共计约

112万元，经济效益明显。

[0061] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和

替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和

修改，都应涵盖在本发明的范围内。