垃圾焚烧高效换热锅炉论文和设计-魏建

全文摘要

本实用新型涉及一种垃圾焚烧高效换热锅炉，壳体和设置在壳体外的回流水管；壳体内分为高温区、中温区和低温区；壳体内设有第一膜式壁和第二膜式壁，壳体上靠近第一膜式壁处设有进烟口，壳体上靠近第二膜式壁处设有出烟口；第一膜式壁和第二膜式壁之间的空腔形成中温区；第一膜式壁和开设有进烟口的壳体内壁形成高温区；第二膜式壁和开设有出烟口的壳体内壁形成低温区；第一膜式壁远离进烟口的一端设有第一通气口，第二模式壁远离第一通气口的一端设有第二通气口；出烟口远离第二通气口，第一膜式壁和第二膜式壁内均循环流通有冷却水。烟气进入高温区，冷却水吸收烟气中的辐射热，烟气进入中温区和低温区继续降温，吸热效率更高。

主设计要求

1.一种垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，包括壳体(1)和设置在壳体(1)外的回流水管(11)；壳体(1)内分为高温区(21)、中温区(22)和低温区(23)；壳体(1)内设有第一膜式壁(12)和第二膜式壁(13)，壳体(1)上靠近第一膜式壁(12)处设有进烟口(14)，壳体(1)上靠近第二膜式壁(13)处设有出烟口(15)；第一膜式壁(12)和第二膜式壁(13)之间的空腔形成中温区(22)；第一膜式壁(12)和开设有进烟口(14)的壳体(1)内壁形成高温区(21)；第二膜式壁(13)和开设有出烟口(15)的壳体(1)内壁形成低温区(23)；第一膜式壁(12)远离进烟口(14)的一端设有第一通气口(121)，第二模式壁远离第一通气口(121)的一端设有第二通气口(131)；出烟口(15)远离第二通气口(131)，第一膜式壁(12)和第二膜式壁(13)内均循环流通有冷却水。

设计方案

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，所述中温区(22)设有若干组冷却管组，每个冷却管组包括若干个回流冷却管(3)，回流冷却管(3)内均循环流通有冷却水。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，相邻的冷却管组平行相对设置。

4.根据权利要求2所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，同一根回流冷却管(3)的两端与第一膜式壁(12)或第二膜式壁(13)连通，且回流冷却管(3)的两端高度不同。

5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，同一组内的回流冷却管(3)内相互套设，且同一组内的回流冷却管(3)垂直于第一膜式壁(12)的中心轴线相互重合。

6.根据权利要求2所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，靠近第一通气口(121)的冷却管组与第一膜式壁(12)连通，靠近第二通气口(131)的冷却管组与第二膜式壁(13)连通。

7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，所述壳体(1)内侧壁贴合设置有膜式壁壳层(16)。

8.根据权利要求1所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，所述低温区(23)内设有降温管组(4)，降温管组(4)内循环流通有冷却水。

9.根据权利要求1所述的垃圾焚烧高效换热锅炉，其特征是，所述进烟口(14)设置在壳体(1)底部，出烟口(15)设置在壳体(1)顶部。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧锅炉的技术领域，尤其是涉及一种垃圾焚烧高效换热锅炉。

背景技术

目前大量产生生活垃圾和医疗垃圾主要是采用焚烧的方式处理，产生的热能为用来发电等其他用途。但是焚烧过程中会产生大量的烟气，这些烟气都需要进行严格处理。一般而言，垃圾焚烧烟气的成分与炉膛温度、垃圾组分及状态、焚烧过程等众因素多密切相关，仅从焚烧的角度完全控制烟气成分，尤其是有害污染物的含量是不可能的，必须配合严格的烟气后处理系统。

为除去烟气中的污染物，首先需要对烟气进行降温，一般都使用锅炉降温，再通过急冷器进行进一步降温，温度降到230℃以下后再进行后续的脱酸反应、除尘等工艺。

目前的锅炉结构是将烟气降温到550℃，再通过急冷器进一步降温，锅炉的换热效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种垃圾焚烧高效换热锅炉，通过改进锅炉的内部结构，大大提高了换热效率，烟气降温效果更好，烟气无需再通过急冷器降温。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种垃圾焚烧高效换热锅炉，包括壳体和设置在壳体外的回流水管；壳体内分为高温区、中温区和低温区；壳体内设有第一膜式壁和第二膜式壁，壳体上靠近第一膜式壁处设有进烟口，壳体上靠近第二膜式壁处设有出烟口；第一膜式壁和第二膜式壁之间的空腔形成中温区；第一膜式壁和开设有进烟口的壳体内壁形成高温区；第二膜式壁和开设有出烟口的壳体内壁形成低温区；第一膜式壁远离进烟口的一端设有第一通气口，第二模式壁远离第一通气口的一端设有第二通气口；出烟口远离第二通气口，第一膜式壁和第二膜式壁内均循环流通有冷却水。

通过采用上述技术方案，垃圾焚烧产生的烟气通过进烟口进入高温区，第一膜式壁内的冷却水吸收烟气中的辐射热，使烟尘中的软化飞灰变硬，不容易粘结在壳体内侧壁和第一膜式壁上，烟气进入中温区和低温区继续通过第二膜式壁降温，吸热效率更高；烟气从进烟口经过整个高温区，通过第一通气口进入中温区，通过整个中温区后再进入低温区，通过整个低温区后再从出烟口排出，热能转换更充分，提高了锅炉效率。经测试发现，本申请的锅炉可以直接将烟气降温到230℃以下，烟气无需再通过急冷器降温，节省了占地空间，也不会产生更多的二噁英。

本实用新型进一步设置为：所述中温区设有若干组冷却管组，每个冷却管组包括若干个回流冷却管，回流冷却管内均循环流通有冷却水。

通过采用上述技术方案，进一步增大烟气在中温区的冷却面积，冷却效果更好。

本实用新型进一步设置为：相邻的冷却管组平行相对设置。

通过采用上述技术方案，冷却管组平行相对设置结构简单，便于安装和后期维修，中温区温度梯度相对比较均匀，同时便于设置更多的冷却管组，加强冷却效果。

本实用新型进一步设置为：同一根回流冷却管的两端与第一膜式壁或第二膜式壁连通，且回流冷却管的两端高度不同。

通过采用上述技术方案，便于给回流冷却管内通循环水，结构简单，便于安装。冷却水的流向可以与烟气的流通方向形成对流，降温效果更好。

本实用新型进一步设置为：同一组内的回流冷却管内相互套设，且同一组内的回流冷却管垂直于第一膜式壁的中心轴线相互重合。

通过采用上述技术方案，同一组内回流冷却管排列更加密集，增加冷却面积，降温效果更好。

本实用新型进一步设置为：靠近第一通气口的冷却管组与第一膜式壁连通，靠近第二通气口的冷却管组与第二膜式壁连通。

通过采用上述技术方案，第一膜式壁内的冷却水温度相对要高一点，第二膜式壁内的水温度相对低一点，按照上述设置冷却效果更好。

本实用新型进一步设置为：所述壳体内侧壁贴合设置有膜式壁壳层。

通过采用上述技术方案，大大增加了壳体内的冷却面积，降温效果更好。

本实用新型进一步设置为：所述低温区内设有降温管组，降温管组内循环流通有冷却水。

通过采用上述技术方案，提高了低温区的热交换效率，降温效果更好。

本实用新型进一步设置为：所述进烟口设置在壳体底部，出烟口设置在壳体顶部。

通过采用上述技术方案，烟气进入进烟口口会与壳体内侧壁及第一膜式壁有一定的碰撞，便于烟尘的沉积。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.垃圾焚烧产生的烟气通过进烟口进入高温区，第一膜式壁内的冷却水吸收烟气中的辐射热，使烟尘中的软化飞灰变硬，不容易粘结在壳体内侧壁和第一膜式壁上，烟气进入中温区和低温区继续通过第二膜式壁降温，吸热效率更高；烟气从进烟口经过整个高温区，通过第一通气口进入中温区，通过整个中温区后再进入低温区，通过整个低温区后再从出烟口排出，热能转换更充分，提高了锅炉效率。

2.冷却管组进一步增大烟气在中温区的冷却面积，冷却效果更好。降温管组提高了低温区的热交换效率，降温效果更好。

3.同一根回流冷却管的两端与第一膜式壁或第二膜式壁连通，且回流冷却管的两端高度不同，便于给回流冷却管内通循环水，结构简单，便于安装。冷却水的流向可以与烟气的流通方向形成对流，降温效果更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例图1中A-A剖面和B-B剖面的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例壳体从顶部俯视时的内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例壳体从底部仰视时进烟口的内部结构示意图。

图中：1、壳体；11、回流水管；12、第一膜式壁；121、第一通气口；13、第二膜式壁；131、第二通气口；132、缓冲段；133、阻挡段；134、主体段；135、扩展段；14、进烟口；15、出烟口；16、膜式壁壳层；17、耐火隔热层；18、预存渣斗；181、排渣口；182、开关阀；191、悬挂件；192、支撑架；21、高温区；22、中温区；23、低温区；3、回流冷却管；4、降温管组；41、蛇形管；5、进水控制组件。

具体实施方式

以下结合附图1-4和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

一种垃圾焚烧高效换热锅炉，如图1和图2所示，包括壳体1和设置在壳体1外的回流水管11；结合图3和图4，壳体1包括膜式壁壳层16和包覆于膜式壁壳层16的耐火隔热层17；膜式壁壳层16包括若干块首尾相连的膜式壁单元，且相邻膜式壁单元连接处完全通过焊接连接；膜式壁壳层16内循环流通有冷却水。整个壳体1内部均为膜式壁壳层16，膜式壁壳层16内循环流通有冷却水大大提高了换热效率，膜式壁壳层16吸收辐射热，使软化飞灰变硬不至于粘结在受热面上，膜式壁壳层16上粘灰少，换热效率更高；相邻膜式壁单元连接处完全通过焊接连接，能够很好的保证气密性，烟气不容易泄露，利于环境保护，而且对工人的人身安全也更好。耐火隔热层17具有很好的隔热效果，锅炉最外层不会发热，更加安全，也不容易造成热源的浪费。

壳体1内分为高温区21、中温区22和低温区23；膜式壁壳层16内焊接连接有第一膜式壁12和第二膜式壁13，壳体1上靠近第一膜式壁12处设有进烟口14，壳体1上靠近第二膜式壁13处设有出烟口15；第一膜式壁12和第二膜式壁13之间的空腔形成中温区22；第一膜式壁12和开设有进烟口14的壳体1内壁形成高温区21；第二膜式壁13和开设有出烟口15的壳体1内壁形成低温区23；第一膜式壁12远离进烟口14的一端设有第一通气口121，第二模式壁远离第一通气口121的一端设有第二通气口131；出烟口15远离第二通气口131，第一膜式壁12和第二膜式壁13内均循环流通有冷却水。

垃圾焚烧产生的烟气通过进烟口14进入高温区21，第一膜式壁12内的冷却水吸收烟气中的辐射热，使烟尘中的软化飞灰变硬，不容易粘结在壳体1内侧壁和第一膜式壁12上，烟气进入中温区22和低温区23继续通过第二膜式壁13降温，吸热效率更高；烟气从进烟口14经过整个高温区21，通过第一通气口121进入中温区22，通过整个中温区22后再进入低温区23，通过整个低温区23后再从出烟口15排出，热能转换更充分，提高了锅炉效率。第一膜式壁12和第二膜式壁13均与膜式壁壳层16焊接连接，气密性好，烟气能够更好的按照既定的轨迹流通，换热效率高，降温速度快。

进烟口14设置在壳体1底部，出烟口15设置在壳体1顶部, 烟气进入进烟口14口会与壳体1内侧壁及第一膜式壁12有一定的碰撞，便于烟尘的沉积。

中温区22设有若干组冷却管组，每个冷却管组包括若干个回流冷却管3，回流冷却管3内均循环流通有冷却水。相邻的冷却管组平行相对设置。同一根回流冷却管3的两端与第一膜式壁12或第二膜式壁13连通，且回流冷却管3的两端高度不同。便于给回流冷却管3内通循环水，结构简单，便于安装。冷却水可以从回流冷却管3的底部流向高处，与烟气的流通方向形成对流，降温效果更好。

本实施例中靠近第一通气口121的冷却管组与第一膜式壁12连通，靠近第二通气口131的冷却管组与第二膜式壁13连通。第一膜式壁12内的冷却水温度相对要高一点，第二膜式壁13内的水温度相对低一点，按照上述设置冷却效果更好。

同一组内的回流冷却管3内相互套设，且同一组内的回流冷却管3垂直于第一膜式壁12的中心轴线相互重合。同一组内回流冷却管3排列更加密集，增加冷却面积，降温效果更好。

如图1所示，低温区23内设有降温管组4，降温管组4内循环流通有冷却水。降温管组4设置两组，每组降温管组4设置为若各个平行相对的蛇形管41。大大增加了烟气与降温管组4的接触面积，降温效果更好，蛇形管41平行相对设置，结构简单，便于安装，而且也利于烟气均匀换热。

降温管组4进入壳体1内的进水口靠近出烟口15，从壳体1内伸出的出水口靠近第二通气口131。实现了烟气的流通方向和水流的方向基本相反，降温效果更好。第二膜式壁13到相对的壳体1内壁的距离d1与蛇形管41的宽度d2基本相同。蛇形管41的宽度为最靠近第二膜式壁13的点到最靠近第二膜式壁13相对的壳体1内壁的点的距离，进一步增加了烟气与降温管组4的接触面积，换热效率更高，降温效果更好。

如图1所示，第二膜式壁13正对第一通气口121处设置为弧形的缓冲段132和竖直的阻挡段133；缓冲段132一端与膜式壁壳层16焊接连接，另一端与阻挡段133相连；阻挡段133和第一膜式壁12相对的面相互平行。第二膜式壁13还包括与第一膜式壁12平行相对设置的主体段134，主体段134和阻挡段133通过弧形的扩展段135连接，主体段134到第一膜式壁12所在平面的距离大于阻挡段133到第一膜式壁12所在平面的距离。缓冲段132设置为弧形，能够承受更大的冲击力，有利于延长使用寿命，缓冲段132和阻挡段133配合更利于转变烟气的流通方向。扩展段135设置为弧形，也能够承受更大的冲击力，更利于实现烟气流通方向的改变，便于扩大中温区22的体积。

壳体1底部均匀设有若干个预存渣斗18，预存渣底部开设有排渣口181，排渣口181处设有开关阀182。飞灰变硬后很容易掉落在预存渣斗18内，定期打开开关阀182，将灰尘从排渣口181排出即可，不容易影响换热效率，也利于延长锅炉的使用寿命。

结合图1和图2所示，高温区21的体积为中温区22和低温区23的体积之和，高温区21底部设有四个预存渣斗18，中温区22和低温区23下方均设置两个预存渣斗18。一方面是因为高温区21体积大，设置更多的预存渣斗18，排烟尘效果更好；另一方面高温区21内为最开始进入锅炉的烟气，烟尘比较多，多设置两个预存渣斗18，收集烟尘的效果更好，因此锅炉内的烟尘排出的更加干净，锅炉的换热效率保持的更好。

壳体1顶部设有悬挂件191，且壳体1受到一定的悬挂作用力；壳体1底部设有支撑架192。采用悬吊结构，使整个锅炉的受热膨胀均匀，有利于延长锅炉的使用寿命。支撑架起到很好的支撑和限位作用，使锅炉更稳定的运行。

壳体1顶部一端设置进水控制组件5，用于显示锅炉压力，控制进水速度。

将本申请的锅炉进行生活垃圾焚烧处理，经测试发现，本申请的锅炉可以直接将烟气从1100℃降温到220℃以下，烟气无需再通过急冷器降温，节省了占地空间，也不会产生更多的二噁英。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

设计图

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