炉排式焚烧炉的分析介绍，

垃圾在炉排中的焚烧是一个复合过程，包括多个相互关联、互相影响和前后重叠的过程组成：干燥→热分解→点燃→气化→燃烧→燃尽。这个过程是多成分、高水分固体燃料的完整燃烧过程，燃煤时一般不用经过干燥阶段，燃油时直接从气化阶段开始进行燃烧，而燃用生活垃圾、废弃生物质和下水污泥时，则要经过上述完整的过程。

（1）干燥。垃圾进入炉排上形成料层（又称料床），开始受从底部通入的热空气或热烟气（一般温度不低于180°C）的烘干，并按受部分炉内辐射热，干燥过程中垃圾从室温升到100°C以上，干燥产生的水汽被热空气或热烟气带走。

（2）热分解。随着垃圾水分逐渐降低，料层温度逐渐上升到250°C，这时垃圾中的某些有机成分开始从固相转化成气相，发生了受热分解，释放出挥发分。在这个阶段由于没有燃烧行为，并不需要氧气，热解所需能量主要来自后部燃烧区域及高温炉壁的辐射。

（3）点燃。挥发分从固相释放出来后在温度稍高的区域（如大于300°C）被点燃，点燃的条件是足够的燃料（气态）浓度、足够的点火能量以及必要的氧气。

（4）气化。当挥发分被点燃后，垃圾料层温度会明显上升可达400°C左右，这时氧开始与垃圾料层热解后的碳发生气化作用生成CO等。一般对炉排炉而言，400°C是保护炉排的一个温度限值，必须防止炉排表面的温度过高。

（5）燃烧。热解、气化产生的气态可燃物在空间燃烧，残碳则在料层中燃烧，燃烧的温度可达1000°C，这时火焰主要是在垃圾料层的上方，炉排由于通风良好，其温度仍在400°C左右或更低，在燃烧过程中，为了降低烟气中CO，应有足够的氧气和温度，但氧气过多且温度过高（如1200°C）时，NOx生成量会显著增加，因此燃烧组织及其优化控制是十分重要的一环。

（6）燃尽。料层通过旺盛燃烧区域后，仍有少量可燃质会继续燃烧，炉渣则在通过燃尽段后离开炉排表面并被排出。

炉排炉的燃烧方式是层状燃烧，为保证垃圾的完全燃烧，有三个关键性的要求要满足：

（1）燃料（挥发分、碳等）与氧气的充分混合，与燃煤的层燃炉相似，沿炉排长度方向的氧气需求量是不均匀的，图3-8是炉排沿长度的配风关系示意图。配风的原则是“按需分配”，即干燥、燃烧、燃尽各区域需要多少空气量就配多少风量，既不能多也不能少。如何知道各区域需要多少风量呢？一般是通过理论估算、火焰温度分布测量、炉膛烟气成分测量以及运行经验等多种因素综合分析得出。

图3-8　炉排沿长度的配风关系示意图［13］

（2）垃圾料层的充分搅拌、翻动与混合，以求得到尽可能均匀的燃料特性。如第一章所述垃圾作为燃料有三个特点：多成分、多形态，高水分、高挥发分，低热值、低固定碳。由于垃圾组分的高度不均匀性，在炉排上的翻动、混合就特别重要，可以说也是炉排性能优劣的主要判别指标之一。

（3）燃烧室的设计要满足烟气中可燃组分充分燃尽的要求，这不仅涉及燃烧效率的问题，更主要的是为了保证烟气排放中CO、总烃和PCDD/Fs的浓度合乎标准，必须尽可能降低焚烧炉出口（即尾气净化系统入口）的污染物原始浓度。德国的排放标准要求最后一次空气（即末级二次风或三次风）喷入点后直至燃烧室出口的烟气温度必须在850°C以上并保持至少2s，同时要求该区域的烟气氧浓度至少6%。我国的国家标准（GB18485－2001）以列表形式简单地要求如表3-1所示。从表中可看出，我国标准增加了在燃烧室烟气出口温度大于1000°C时烟气停留时间不少于1s的规定。(www.xing528.com)

表3-1　焚烧炉技术性能指标

图3-9表示了烟气方向与炉排料层的相对关系，（a）是所谓的平行（顺流）燃烧，（b）是返流（逆流）燃烧，（c）是中心流燃烧。这三种形式都有大量的应用实例，也各有优缺点，选用的原则是根据垃圾组分及变化来确定，限于篇幅这里不展开叙述。

图3-9　烟气方向与炉排料层的相对关系［13］

（a）顺流燃烧；（b）逆流燃烧；（c）中心燃烧

作为生活垃圾焚烧炉，一般都配备相应的余热锅炉。余热锅炉的配置有两种基本形式：一是炉与锅分离，即前面是焚烧炉，绝热焚烧后的烟气进入后面的余热锅炉（即受热面）；二是炉与锅有机结合成整体，即焚烧炉的燃烧室中布置受热面，一般是水冷壁，这与普通的锅炉是一致的，大型生活垃圾焚烧炉由于结构原因大多采用这种形式，因此不单独在此对余热锅炉进行描述，只在本章最后一节介绍余热发电时予以叙述。

为了读者对炉排式焚烧炉有一个具体的认识，图3-10给出了整体炉排的示意图，图3-11则给出了炉排式焚烧炉（含余热锅炉）的示意图。作为焚烧炉的具体结构，如钢架、炉墙、保温等内容较多，工艺性较强，本书不做讨论。

图3-10　炉排式焚烧炉炉排整体［16］

图3-11　炉排式焚烧炉（含余热锅炉）示意图［14］

1—垃圾料斗；2—垃圾推料器；3—炉排；4—风室；5—出灰管；6—落灰调节器；7—落灰管；8—除渣机；9—炉排控制盘