021-66345203 
全国服务热线导航：X技术最新专利燃烧设备;加热装置的制造及其应用技术
本专利针对传统炉排高温易损、燃烧效率低的问题，提出水冷往复多级液压机械式炉排控制方法。通过在炉排片设置蛇形水冷管降低热应力，结合火床长度与末端温度动态调节推进速度和频率，实现燃烧均匀性和炉排寿命的提升。模块化结构设计减少漏风，优化风量分布，提高能源利用效率。
本发明涉及焚烧炉领域，具体地，本发明涉及一种水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法。
垃圾焚烧是实现垃圾减量化、无害化和资源化处理的主要途径之一。目前垃圾焚烧已逐渐成为垃圾处理的主要途径，垃圾经过现代化的焚烧处理，体积一般可减少80%-90%，同时可以消灭各种病原体，将有害物质转化为无害物，还可以实现资源化的利用。由于垃圾的种类不同，可以将其分为生活垃圾、高热值生活垃圾、工业垃圾以及医疗垃圾等几种,对垃圾进行焚烧过程中因为每种垃圾的含水量以及焚烧后产生的热值不同，往往需 要不同的焚烧炉进行处理，针对高热值生活垃圾、工业垃圾以及医疗垃圾通常选用水冷振动炉排的焚烧炉进行处理。此外，采用水冷振动炉排的焚烧炉还包括生物质燃烧炉，面对能源日益短缺的现状，其对生物质能源的开发和利用具有重要的意义。现有技术中所采用的包含水冷振动炉排的焚烧炉的结构通常如图I所示，主要由水冷振动炉排I、振动电机6、挠性冷却管和水冷壁等组成，其中，所述的水冷振动炉排I通过一定的支撑装置斜置于底座上，其倾斜程度可以根据需要调节，并由振动电机6进行驱动，水冷振动炉排通过前挠性连接管4与前水冷壁联箱或冷却水出口 2联通，水冷振动炉排通过后挠性连接管5与后水冷壁联箱或冷却水出口 3联通，并形成冷却水的循环，在焚烧过程中通过冷却水的蒸发带走一部分热量，以避免炉排温度过高，造成炉排的损耗，同时保证炉渣的正常排出，使燃料能够充分高效的燃烧。所述炉排中炉排片9和水冷管10的具体设置如图2所示，所述的炉排片之间设有一定的间隔，水冷管10设置于所述炉排片9的间隔中，通过进水接管8和出水接管7通入冷却水对炉排片进行降温。现有水冷振动炉排虽然很好的解决了燃烧过程中炉排过热的问题，但是由于正常工作时水冷振动炉排处于振动状态，而锅炉两端的水冷壁固定不动，炉排和两侧的水冷壁之间必须设有间隙，同时由于水冷管的设置，炉排之间也形成了间隙，所述间隙过大时会造成从炉排面两侧的漏风量过大，出现不合理的风量分布，造成炉排面上的燃料不能正常燃烧，引起燃烧热损失，此外，大量从所述的间隙漏入的无组织送风会增加排烟热损失，增加鼓风机的电耗，降低锅炉效率。针对低热值的垃圾进行处理时，可以选用多种往复炉排，图3所示的垃圾焚烧炉就为其中的一种，所述垃圾焚烧炉包括进料口 21、给料炉排22、位于炉膛内的用于垃圾焚烧的炉排23、位于焚烧炉排下部的一次风供风系统24、位于炉喉部的二次风供风系统25以及排渣口 26。焚烧炉排整体构成用于焚烧垃圾的炉床，所述炉床沿纵向分为干燥段、燃烧段和燃尽段，焚烧炉排整体沿纵向分为3个单元，每一焚烧单元由多个滑动炉排片、翻动炉排片和固定炉排片组成。垃圾从进料口倒入所述垃圾焚烧炉，通过给料炉排的往复推动作用所述垃圾进入所述焚烧炉内的炉床上进行焚烧，在所述干燥段所述垃圾被烘干、脱水，所述垃圾主要在所述燃烧段进行燃烧，经过燃尽段的垃圾已经燃烧殆尽，之后剩余的炉渣进入排渣口，由排渣口排出炉外。其中所述一次风从所述焚烧炉排底部的风室送入，用于燃烧所述垃圾，所述二次风从所述垃圾焚烧炉的炉喉部送入，用于将燃烧后烟气中的可燃气体燃尽。同时为了实现更高的垃圾燃尽率，可以将炉排沿纵向增加为5个单元，如图5所示所述炉排包括多个往复单元11-15 (分别为第一到第五单元)，虽然所述炉排对生活垃圾焚烧具有良好而效果，但是这些炉排的炉排片均不具备水冷功能，因此在焚烧高热值垃圾、生物质燃料、工业垃圾以及医疗垃圾时会由于温度过高引起炉排的过度损耗，同时还会造成由于温度过高引起灰渣在炉排面上熔化，堵塞炉排面的风口，不利于燃料的燃尽也不利于排渣，而且更容易烧坏炉排。此外，在已有的垃圾焚烧炉炉排片的运行方式中，多是根据运行人员的观察和经验对其进行控制，这种控制方法跟运行人员的经验密切相关，而且受主观因素的影响比较大，通过这种方式难以达到较好的焚烧效果。因此，不管是现有技术中的水冷炉排还是普通的垃圾焚烧炉排都针对一种燃烧对 象设计不适用于其他种类的燃料，同时又存在间隙过大或没有水冷降温的问题，而且所述焚烧炉运行方式受主观因素影响较大，急需一种具有水冷效果的炉排片的控制方法，以提高炉排炉的适用性和各种燃料的燃尽率。
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法，所述炉排炉能够适用于生物质、高热值生活垃圾、工业垃圾和医疗垃圾，以改善现有焚烧炉没有水冷设备的问题，实现对炉排片的冷却，降低炉排片的损耗，同时解决目前炉排炉运行过程中过度依赖运行人员经验、受主观因素影响大的问题。本发明所述水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法中，所述炉排炉包括给料炉排、焚烧炉排、一次风供应系统和二次风供应系统，所述焚烧炉排包括沿纵向分为五个单元，所述每个单元都由若干个滑动炉排片和固定炉排片组成，所述滑动炉排片和固定炉排片上均设有水冷管，用于对所述的炉排片进行冷却，其中，所述控制方法包括根据火床长度和/或末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤。作为优选，所述根据火床长度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定标准火床长度为Ltl ；测量实际火床长度为L ；计算火床长度差值AL= I L-L0 I ；调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使A L最小。作为优选，所述根据末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定末端固定炉排片标准温度为；测量末端固定炉排片实际温度为T1 ；计算末端固定炉排片温度差值AT1= I T1-T10 I ；
调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使AT1最小。作为优选，所述末端固定炉排片温度的测量是通过设定在所述末端固定炉排片上的多个热电偶来实现的，更优选，对于所述每一单元的每排固定炉排片，自左侧第三个炉排片起，每隔4个炉排片设置一个热电偶。作为优选，所述末端固定炉排片实际温度T1为所述末端固定炉排片处多个测温点的平均值。作为优选，所述水冷管呈蛇形弯曲布置在所述炉排片上。
作为优选，所述炉排片上设有安装轴孔，所述水冷管靠近所述安装轴孔的一端设有冷却水出水口，远离所述安装轴孔的一端设有冷却水进水口，所述进水口和出水口均与冷却循环水相连。作为优选，所述的冷却循环水通过联箱供给。本发明中所述炉排片通过水冷管进行冷却，能够降低炉排温度，降低运行时炉排的热应力，从而能够避免炉排片由于高温导致的损坏并延长炉排片的使用寿命，节约了成本、减少了材料损耗，降低了运行成本；炉排组件为模块化结构，安装精度高，安装速度快，成本更低。由于采用水冷炉排片，燃料的适应范围更为广泛，可对生物质、高热值生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾进行焚烧处理并利用余热发电；同时，由于水冷炉排的面积热负荷较大，使得相同容量的焚烧炉排面积减小，节约占地面积；此外，由于一次风的调节不需要考虑炉排冷却的因素，一次风量可以按燃烧所需供给，有利于焚烧炉的精准调节。此外，由于火床的长度和高度反应了垃圾焚烧炉内生活垃圾的燃烧状况，因此根据火床的长度和高度对炉排进行控制能使焚烧炉的垃圾始终处于很好的燃烧状况；此外炉排片的温度也反应了垃圾焚烧炉内垃圾的燃烧状况，因此根据炉排片的温度对给料炉排、滑动炉排进行调整，也能够使炉内的生活垃圾始终处于很好的燃烧状况。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，图I为现有技术中含有水冷振动炉排的燃烧炉的结构示意图；图2为现有技术中水冷振动炉排的结构示意图；图3为现有技术中垃圾焚烧炉的结构示意图；图4为本发明中水冷炉排的结构示意图；图5为本发明中水冷炉排的整体结构示意图；图6为本发明的炉排热电偶布置示意图；图7为本发明固定炉排片上热电偶的布置方式示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本发明所述水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法中，所述炉排炉包括给料炉排、焚烧炉排、一次风供应系统和二次风供应系统，所述焚烧炉排包括沿纵向分为五 个单元11-15(如图5所示)，所述每个单元都由若干个滑动炉排片和固定炉排片组成，所述滑动炉排片和固定炉排片上均设有水冷管，用于对所述的炉排片进行冷却，其中，所述控制方法包括根据火床长度和/或末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤。上述根据火床长度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定标准火床长度为Ltl ;测量实际火床长度为L ;计算火床长度差值AL= I L-L0 I ;调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使AL最小。火床长度的测量可以采用本领域熟知的各种已有测量方法，例如红外线传感器测量技术、激光测量技术等。在这里就不再一一赘述了。上述根据末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定末端固定炉排片标准温度为I ;测量末端固定炉排片实际温度为T1;计算末端固定炉排片温度差值AT1= I T1-T10 I ;调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使AT1最小。上述末端固定炉排片温度的测量是通过设定在所述末端固定炉排片上的多个热电偶来实现的。本技术方案设置了对炉排片温度的测点，对运行中炉排片的温度进行实时监测，用于对给料炉排和滑动炉排进行控制。如图6所示为本发明的炉排热电偶布置示意图，图6为垃圾焚烧炉炉床的俯视图，其具体包括5个单元，每一单元包括多个滑动炉排片和固定炉排片。对于上述炉排热电偶的具体布置方式可以为对于所述每一单元的每排固定炉排片，自左侧第三个炉排片起，每隔4个炉排片设置一个热电偶；每个固定炉排片上的热电偶的布置方式如图7所示。图7为所述固定炉排片的俯视图和侧视图，所述热电偶安装在所述上部炉盖板的底面上。这里需要说明的是上述炉排热电偶的具体布置方式仅是本发明的一个具体示例，并不是要对本发明进行限定，对本领域技术人员来说显然还有其它可能的替代方式或是简单的变形，但都属于本发明的保护范围。上述末端固定炉排片实际温度1\优选为所述多个热电偶测点温度的平均值。这样能更加准确地反映所述垃圾焚烧炉内的具体温度，以更加准确地控制所述炉排片的运行。作为优选，所述五个单元中每个单元均有3排滑动炉排片和3排固定炉排片组成，固定炉排片和滑动炉排片的结构相同，在焚烧生物质和高热值垃圾时分别处于固定状态和可滑动状态，滑动炉排片的结构如图4所示，主要包括安装轴孔、炉排片支撑面18、水冷管19和刮板20，但是本发明所述的炉排并不仅仅局限于该实施方式。作为优选，所述水冷管19整体为蛇形弯曲布置，所述的水冷管穿设于炉排片支撑面18的下方，所述水冷管整体呈水平设置，沿炉排片的纵向上从设有轴孔的一端延伸至炉排片的尾部，其中，水冷管中的直管部分沿横向穿过所述的炉排片，然后经弯管连接折回后再连接一横管，如此反复，以形成所述的蛇形弯曲，如图4所示，水冷管在炉排支撑面的下方设置，离可燃物的距离更近，对炉排片的冷却效果更好，而且所述的水冷管并没有在整个炉排片中设置，而是仅仅设置于炉排片支撑面18的下方，耗材较少，成本降低。其中，所述的炉排片的纵向是指炉排片整体排列的方向，跟可燃物移动方向一致，横向即为炉排片的轴向，在本发明中不做特殊说明时横向和纵向均参照该解释。作为优选，所述的水冷管设置稀疏程度可以根据可燃物的燃烧值以及所选用炉排片的材料进行选择，只要能够实现对炉排片进行冷却，起到保护作用即可，并没有严格的限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整，作为进一步的优选，本发明中的水冷炉排 片由特殊的耐热铸钢制造而成，使得炉排片在设备运行时，即保证具有足够所谓机械强度和刚度，又保证炉排片表面具有良好的耐磨性能。作为进一步的优选，所述炉排片均设置有弹性耐磨刮板20，可以减小相临两排炉片之间的摩擦，进而提高了炉排片的使用寿命。在炉排的两侧边还设有冷却腔室。采用冷却风使设备的外部温度不致过高，同时还起着保护侧墙炉排片内部的耐火材料的作用。作为优选，为了保证炉排片的机械强度和刚度，以及燃烧时良好的散热性能，所述的水冷管在布置时可以根据炉排片的具体结构进行设计，例如，对于滑动炉排片来说，靠近安装轴孔设有肋板的地方可以使水冷管更加稀疏，可以不破坏所述的肋板，作为进一步的优选，所述水冷管还进一步延伸至炉排片的端部，例如在弹性耐磨刮板20的外侧也设有冷水管，加强炉排片的冷却效果，对炉排片起到进一步的保护作用。作为优选，所述水冷管靠近安装轴孔的一端设有冷却水出水口，远离安装轴孔的一端设有冷却水进水口，所述进水口和出水口均与冷却循环水相连，由于炉排倾斜设置，通过上述设置能够使循环水从底部往上流动，以保证冷却水充满整个水冷管，确保其冷却效果。作为进一步的优选，所述的冷却循环水可以通过联箱供给，使冷却水循环使用，进一步地，所述的进水口和出水口均可以通过弹性挠管和联箱连接，所述的联箱可以设置于炉排的两侧，而不是现有技术中设置于燃烧炉的两端。由于炉排片之间有相对运动，所以对炉排片的制造精度要求较高，不但要求炉排片具有较高的尺寸精度，而且要求炉排片具有较高的表面精度，以及较高的形状和位置精度。燃料由给料炉排推送至炉内的炉排上，然后进行干燥、燃烧和燃尽，然后排至捞渣机，最终进入灰渣贮坑。 本发明中所述水冷管改变现有技术中设置于炉排间隔的方法，使本发明的炉排之间设置更加均匀，而且不再有间隔，减小了炉排之间漏风量过大，解决了风量不合理分布，造成炉排面上的燃料不能正常燃烧，导致燃烧热损失的问题，使炉排上风量以及温度分布更加均匀，进一步改善燃烧效果。同时，炉排片通过水冷管进行冷却，能够降低炉排温度，降低运行时炉排的热应力，从而能够避免炉排片由于高温导致的损坏并延长炉排片的使用寿命，节约了成本、减少了材料损耗，降低了运行成本；炉排组件为模块化结构，安装精度高，安装速度快，成本更低。由于采用水冷炉排片，燃料的适应范围更为广泛，可对生物质、高热值生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾进行焚烧处理并利用余热发电；同时，由于水冷炉排的面积热负荷较大，使得相同容量的焚烧炉排面积减小，节约占地面积；此外，由于一次风的调节不需要考虑炉排冷却的因素，一次风量可以按燃烧所需供给，有利于焚烧炉的精准调节。同时，根据火床的长度和高度对炉排进行控制能使焚烧炉的垃圾始终处于很好的燃烧状况；也根据炉排片的温度对给料炉排、滑动炉排进行调整，也能够使炉内的生活垃圾始终处于很好的燃烧状况。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所 要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
1.一种水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法，所述炉排炉包括给料炉排、焚烧炉排、一次风供应系统和二次风供应系统，所述焚烧炉排沿纵向分为五个单元，所述每个单元都由若干个滑动炉排片和固定炉排片组成，所述滑动炉排片和固定炉排片上均设有水冷管，用于对所述的炉排片进行冷却，其中，所述控制方法包括根据火床长度和/或末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据火床长度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定标准火床长度为Ltl ；测量实际火床长度为L ； 计算火床长度差值A L= I L-L0 I ；调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使AL最小。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤包括设定末端固定炉排片标准温度为I ；测量末端固定炉排片实际温度为T1 ；计算末端固定炉排片温度差值AT1= I T1-T10 I ；调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的至少一项以使AT1最小。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述末端固定炉排片温度的测量是通过设定在所述末端固定炉排片上的多个热电偶来实现的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于所述每一单元的每排固定炉排片，自左侧第三个炉排片起，每隔4个炉排片设置一个热电偶。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述末端固定炉排片实际温度T1为所述末端固定炉排片处多个测温点的平均值。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述水冷管呈蛇形弯曲布置在所述炉排片上。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述炉排片上设有安装轴孔，所述水冷管靠近所述安装轴孔的一端设有冷却水出水口，远离所述安装轴孔的一端设有冷却水进水口，所述进水口和出水口均与冷却循环水相连。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的冷却循环水通过联箱供给。
本发明涉及一种水冷往复多级液压机械式炉排炉的炉排控制方法，所述炉排炉包括给料炉排、焚烧炉排、一次风供应系统和二次风供应系统，所述焚烧炉排沿纵向分为五个单元，所述每个单元都由若干个滑动炉排片和固定炉排片组成，所述滑动炉排片和固定炉排片上均设有水冷管，用于对所述的炉排片进行冷却，其中，所述控制方法包括根据火床长度和/或末端固定炉排片温度调整给料炉排推进速度和行程以及滑动炉排片推进速度和频率的步骤。由于火床的长度和高度反应了垃圾焚烧炉内生活垃圾的燃烧状况，因此根据火床的长度和高度对炉排进行控制能使焚烧炉的垃圾始终处于很好的燃烧状况。
发明者刘玉坤, 张宾, 邵哲如, 陈涛, 韩乃卿 申请人:光大环保科技发展(北京)有限公司, 光大环保设备制造(常州)有限公司
技术所有人：光大环保科技发展（北京）有限公司;光大环保设备制造（常州）有限公司
1.制冷低温工程与流体机械 2.冷热过程节能与测控 3.能源环境综合技术与装备 4.自动机械与测控技术 5. 机电装备集成及其自动化
1.能源利用与节能 2.液膜传热及其稳定性 3.肋片传热及优化 4.竖直通道中空气自然对流传热
1.材料物理与化学 2.新能源材料与技术 3.纳米多孔金属 4.纳米催化/电催化 5.化学合成及修饰 6.燃料电池 7.生物传感器
1.内燃机燃烧及能效管理技术 2.计算机数据采集与智能算法 3.助航设备开发
