垃圾焚烧炉：高效处理生活垃圾

垃圾焚烧炉是进行垃圾焚烧的主要设备。目前，世界上通用的垃圾焚烧炉主要有机械炉排式、流化床式和回转窑式三种。国外大量垃圾焚烧经验表明：机械炉排式焚烧炉和流化床焚烧炉适合处理生活垃圾，回转窑焚烧炉更适合处理危险废物。

1.机械炉排式焚烧炉

这种炉型的应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上，具有技术成熟、运行稳定、适应性广，绝大部分固体垃圾不需要进行预处理可直接焚烧的优点，而且处理能力较大，稳定燃烧过程中不需要添加辅助燃料，飞灰产生量较少。但是机械炉排式焚烧炉不适合处理含水率特别高的污泥，大件生活垃圾进入焚烧炉前需要进行预处理。

垃圾在炉排上焚烧是一个复合过程，随着温度上升，垃圾会经历以下阶段：烘干→干馏→点燃→气化→燃烧→燃尽，相应的焚烧炉炉排也分为干燥段、燃烧段和燃尽段。

①烘干：垃圾进入焚烧炉后，在炉排上形成料层。为缩短垃圾水分的干燥和烘烤时间，会通入高温烟气或废蒸汽对一次风进行加热，使垃圾的温度从室温升高到100°C以上。此时产生的水蒸气被热空气或热烟气带走。

图2-12

②干馏：随着垃圾水分逐渐降低，料层温度逐渐上升到250°C，垃圾中的某些有机成分开始从固态转化为气态，发生受热分解，释放出挥发分。这个阶段由于没有燃烧，所以不需要氧气。

③点燃：在温度达到300°C的区域，挥发分被点燃。

④气化：当挥发分被点燃后，垃圾料层温度会明显上升，达到400°C左右。这时氧气开始与垃圾料层热解后的碳发生气化作用生成一氧化碳等。对炉排来说，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，残碳在料层中燃烧，燃烧温度可达1 000°C，这时火焰主要是在垃圾料层的上方，炉排在通风良好的情况下其温度仍在400°C左右。

⑥燃尽：垃圾经完全燃烧后变成灰渣，在此阶段温度逐渐降低，炉渣被排出焚烧炉。

机械炉排式焚烧炉根据炉排的结构和运动方式不同有多种形式，但是燃烧的基本原理大致相同。各种炉排都会采取不同的方式使垃圾料层不断得到松动并使垃圾与空气充分接触，从而获得理想的燃烧效果。我国垃圾具有成分复杂、热值低、含水量高等特点，为保证焚烧炉出口温度稳定在850°C以上，需要在炉排上堆积足够高的垃圾。垃圾多了，又要保证垃圾燃烧充分，因此要求炉排片能够全方位、充分地翻转，搅动和疏松整个垃圾料层，同时还要求炉排片具有减少垃圾成团、结块的功能，使垃圾完全燃烧。为了满足这些要求，弥补现有技术的不足，重庆垃圾焚烧发电技术研究院针对中国垃圾特点开展垃圾焚烧发电关键技术研发，先后研发出顺逆推炉排综合系统、具有横向运动的往复式炉排系统、顶面存在高度差的炉排片等技术，获国家发明专利37项，已应用于广东、江苏、山东、四川、重庆等地的84个城市，建成182条生产线，年处理垃圾约3 000万吨。(www.xing528.com)

2.流化床式焚烧炉

流化床焚烧炉可以对任何垃圾进行焚烧处理，适合焚烧发热量低的垃圾，包括高水分的污泥类物质。它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在1%左右，燃烧残渣最低，且灰渣中不含有机物和可燃物，无异味，可直接填埋或综合利用。

图2-13　流化床式焚烧炉

1—流动媒体（沙）循环装置；2—二次助燃空气喷射口；3—供料器；4—流化床炉内；5—二次燃烧室；6—助燃器；7—流动媒体；8—散气板；9—不燃物排出管；10—不燃物排出装置；11—振动分选

流化床焚烧炉处理垃圾的过程：垃圾被粉碎后从流化床焚烧炉的上部或侧部送入炉内，垃圾和炉内650°C～800°C的高温流动沙接触混合后发生激烈的翻腾和不断的循环流动，产生汽化并燃烧。未燃尽成分和轻质垃圾一起在上部燃烧室悬浮燃烧，不可燃物和流动沙沉到炉底，一起被排出，被分离后流动沙流回炉内循环使用。

由于垃圾需在流化床焚烧炉内呈沸腾燃烧状态，所以进入流化床焚烧炉的垃圾必须经过预处理，使之尺寸不大于50毫米。而至今世界各国的垃圾预处理技术尚不成熟，预处理装置的运行还不够稳定。另外，流化床焚烧炉的运行和操作技术要求较高。如果垃圾在炉内沸腾温度过高，则大量的细小物质会被吹出炉子；如果沸腾不完全，又会降低处理效率。这些因素在一定程度上影响了流化床焚烧炉的应用。

3.回转窑式焚烧炉

用回转窑焚烧炉进行焚烧是一种成熟的技术。回转窑焚烧炉通常包括废弃物接纳贮存、进料、炉体、废热回收和二次污染控制等部分。窑身是倾斜布置、低速回转的圆筒，垃圾从高端送入，在筒内翻转燃烧，直至燃烬从下端排出。

图2-14　　回转窑式焚烧炉

1—二燃室；2—烟道；3—紧急排放阀；4—二燃室燃烧风机；5—回转窑；6—给料斗；7—推杆器；8—回转窑风机；9—刮板出渣机

回转窑的特点是燃料适应性广，可焚烧不同性能的废弃物，并能长时间连续运行。但是回转窑在对发热量较低、含水率高的垃圾进行焚烧时存在一定的问题。并且，回转窑的处理量并不是很大，设备的封闭性要求高，成本高，价格昂贵，回转窑的经济性也不被看好，其主要应用在焚烧医疗垃圾或者其他危险废弃物。