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1、焚烧炉一、焚烧炉类型概述 焚烧炉的结构型式与废物的种类、性质和燃烧形态等因素有关。不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合。通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害大小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉三种类型。不过，更能反应焚烧炉结构特点的分类方法，是按照处理废物的形态，将其分为液体废物焚烧炉、气体废物焚烧炉和固体废物焚烧炉三种类型。 液体废物焚烧炉的结构由废液的种类、性质和所采用的废液喷嘴的型式来决定。炉型有立式圆筒炉、卧式圆筒炉、箱式炉、回转窑等。一般按照采用的喷嘴型式和炉型进行分类，如液体喷射立式焚烧炉、转杯式喷雾卧式圆筒焚烧炉等。 气
2、体废物焚烧炉相当于一个用气体燃料燃烧的炉子或固体废物焚烧炉的二次燃烧室，其构造及分类与液体废物焚烧炉相似。固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉、炉床型焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉三种类型。但每一种类型的炉子又视其具体的结构又有不同的型式，具体分为以下几种类型。(一)炉排型焚烧炉 将废物置于炉排上进行焚烧的炉子称为炉排型焚烧炉。 1固定炉排焚烧炉 固定炉排焚烧炉只能手工操作、间歇运行，劳动条件差、效率低，拨料不充分时会焚烧不彻底。最简单的是水平固定炉排焚烧炉。废物从炉子上部投入后经人工扒平，使物料均匀铺在炉排上，炉排下部的灰坑兼作通风室，由出灰门处靠自然通风送人燃烧空气，也可采用风机强制通风。
3、为了使废物焚烧完全，在焚烧过程中，需对料层进行翻动，燃尽的灰渣落在炉排下面的灰坑，人工扒出，劳动条件和操作稳定性差，炉温不易控制，因此对废物量较大及难于燃烧的固体废物是不适用的。它只适用于焚烧少量的如废纸屑、木屑及纤维素等易燃性废物。 倾斜式固定炉排焚烧炉的基本原理同前，只是炉排布置成倾斜式，有的倾斜炉排后仍有水平炉排，这样增加一段倾斜段可有一个干燥段以适应含水量较大的固体废物的焚烧。此种炉型仍只能用于小型易燃的固体废物焚烧。 2活动炉排焚烧炉 活动炉排焚烧炉即为机械炉排焚烧炉。炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。按炉排构造不同可分为链
4、条式、阶梯往复式、多段滚动式焚烧炉等。我国目前制造的大部分中小型垃圾焚烧炉为链条炉和阶梯往复式炉排焚烧炉，功能较差。大部分功能较好的机械炉排均为专利炉排。 (二)炉床式焚烧炉 炉床式焚烧炉采用炉床盛料，燃烧在炉床上物料表面进行，适宜于处理颗粒小或粉状固体废物以及泥浆状废物，分为固定炉床和活动炉床两大类。 1固定炉床焚烧炉 最简单的炉床式焚烧炉是水平固定炉床焚烧炉，其炉床与燃烧室构成一整体，炉床为水平或略呈倾斜，燃烧室与炉床成为一体。废物的加料、搅拌及出灰均为手工操作，劳动条件差，且为间歇式操作，故不适用于大量废物的处理。固定炉床焚烧炉适用于蒸发燃烧形态的固体废物，例如塑料、油脂残渣等；但不适用
5、于橡胶、焦油、沥青、废活性炭等以表面燃烧形态燃烧的废物。处理能力由炉床面积大小决定。 倾斜式固定炉床焚烧炉的炉床作成倾斜式，便于投料、出灰，并使在倾斜床上的物料一边下滑一边燃烧，改善了焚烧条件。与水平炉床相同，该型焚烧炉的燃烧室与炉床成为一体。这种焚烧炉的投料、出料操作基本上是间歇式的。但如固体废物焚烧后灰分很少，并设有较大的贮灰坑，或有连续出灰机和连续加料装置，亦可使焚烧作业成为连续操作。 2活动床焚烧炉 活动床焚烧炉的炉床是可动的，可使废物在炉床上松散和移动，以改善焚烧条件，进行自动加料和出灰操作。这种类型的焚烧炉有转盘式炉床、隧道回转式炉床和回转式炉床(即旋转窑)三种。应用最多的是旋转窑
6、焚烧炉。(三)流化床焚烧炉 这是一种近年发展起来的高效焚烧炉，利用炉底分布板吹出的热风将废物悬浮起呈沸腾状进行燃烧。一般常采用中间媒体即载体(砂子)进行流化，再将废物加入到流化床中与高温的砂子接触、传热进行燃烧。按照有无流化媒体(载体)及流化状态进行分类。二、多室焚烧炉 多室焚烧炉是有多个燃烧室的焚烧炉，可使废物的燃烧过程分为两步进行：首先是引燃室中废物的初级燃烧(或称固体燃烧)过程，接着是二级燃烧(或称气相燃烧)过程。二级燃烧区域由两部分组成，一个是下行烟道(或混合室)，另一个为上行的扩大室(或燃烧室)。 两步多燃烧室焚烧过程在引燃室中开始，包括了固体废物的干燥、引燃和燃烧。在燃烧进行过程中
7、，当燃料从引燃室迪止迎接引燃室与混合室之间的火焰口时，蒸发掉了其中的水分和挥发成分并被部分氧化。废物的挥发组分和燃烧产物从火焰口向下通过混合室，在混合室内，同时引入二次空气。足够的温度与加入的空气相结合引起了第二阶段的燃烧过程，必要时还可通过混合室或二级燃烧喷嘴助燃。由于限制流动范围并突然改变流动方向而引起的紊流混合作用也增进了气相反应。气体通过由混合室到最后燃烧室的隔墙口时，在可燃成分的蒸发和最后氧化的同时，气体又经历了一次方向的改变。飞灰和其他的固体颗粒物由于与炉壁相碰撞和单纯的沉降作用而被收集在燃烧室中，使由一燃室排出烟气中的未燃尽气体燃烧产物和气载可燃固体得以充分燃烧。 现代多室焚烧炉
8、的结构有两种基本的类型，按其布局不同而命名：一类是气体的回流所通过的各室呈“U”型布局，称为曲径式；另一类各室按直线排列，称为同轴式。 (一)曲径式多室焚烧炉 典型的曲径式多室焚烧炉内部有多个导流板，结构紧凑。导流板所处位置能使燃烧气体在水平和垂直方向上作90度的转弯运动。在每次烟气气流方向变化时，均有灰尘从烟气流中掉出。一燃室内炉排位置较高，收集灰渣的灰坑较深。 一次空气和二次空气分别从一燃室炉排的下方和上方，通过鼓风机，以控制的风量进入炉内。辅助燃料气体通过火焰口进入二燃室，或者进入二燃室前的一个较小的混合室。火焰口实际上是一个把一燃室和二燃室分隔开来的跨接墙上方的孔穴。当有混合室时，二燃
9、室单独设进风口。一燃室和二燃室均设有燃烧器，可加入辅助燃料。如果废物在点燃后炉温可增高到维持废物不断自燃的程度，则一燃室不再需要加入辅助燃料。而二燃室则通常需要不断添加辅助燃料。 一燃室是固体废物燃烧室，二燃室为气相燃烧室。由一燃室至二燃室需经过火焰口及混合室，形成燃烧带。废物进入一燃室，投在固定炉排上，经干燥、着火而燃烧。在燃烧时，挥发分及水分挥发通过燃烧室部分氧化。其余部分随气流通过火焰口向下流经混合室与二次空气混合，因为混合室使气流流动区域受到限制和突然改变流向而产生湍流，促使混合均匀并产生气相反应。膨胀的气体受到帘墙阻挡使气流改变方向，经过帘墙口从混合室到达最后的燃烧室，可燃组分被同轴
10、式多室氧化。飞灰和其他固体颗粒物质受墙碰撞而沉落在燃烧室内。因此，这种类型的焚烧炉排出烟气中的颗粒物浓度相对较低。在许多情况下，即使没有其他空气污染控制设备，也能够满足排放标准。多室焚烧炉的特点是适合采用小量多次间歇式投加、固态含挥发分高的废物的焚烧，其适用范围在103751kgh。 (二)同轴式多室焚烧炉 这种类型的焚烧炉比曲径式多室焚烧炉大，燃烧空气直接进入焚烧炉，同时运动气流只在垂直方向上变化。与曲颈式多室焚烧炉相同，气流在此式焚烧炉内的流动方向变化和碰撞，使飞灰和其他固体颗粒物质随烟气在二燃室混合均匀，能更有效地燃烧。处理量大于500kgh的焚烧炉通常配备自动连续进料和出灰设备。炉排可
11、用固定式或活动式机械炉排。(三)特点及实用性 曲径型多室焚烧炉的基本特点是： (1)燃烧室的布局使燃烧气流在水平和垂直方向上都要转过多个90度的弯； (2)气体的回流允许初级和二级燃烧阶段之间的墙壁共用； (3)混合室、火焰口和隔墙口的长宽比为1：1至24：1； (4)火焰口下方的挡火墙的厚度是混合室和燃烧室大小的函数；这点使得在建造250kgh以上的焚烧炉时略显笨重。 串联型同轴多室焚烧炉的基本特点是： (1)燃烧气体直接流过焚烧炉，仅在垂直方向上拐几个90度弯； (2)由于运行、维护或其他原因，要求将各室的空间相互分开，这种串联布局安装简捷； (3)所有的孔口和室都能展宽至与焚烧炉相同的宽
12、度，火焰口、混合室和隔墙口通道截面的长宽比为2：1到5：1。 多燃烧室焚烧炉因其结构方面固有的特点，在运行和应用方面有所限制。例如：火焰口和混合室的比例决定了气体速度应处在合适的限度内；要在整个火焰和混合室中维持合适的火焰分布；火焰要通过混合室进入燃烧室，这同时也是引起这两种焚烧炉运行性能不同的基本因素。 由于曲径型焚烧炉的立方体形状以及外壁的长度小，因此，当其处于最佳尺寸范围内时，具有结构紧凑和运行经济的优点。当处理能力为25375kg/h时，其性能比相应的串联型焚烧炉更有效。在曲径型焚烧炉的设计中有急转弯，在尺寸小的情况下，孔口和燃烧室的截面接近方形，所以功能好。在处理能力大于500kg几
13、的曲径型焚烧炉中，气流截面的增加，会减小混合室中有效系统，使得火焰的分布和穿透性不好，二次空气的混合不良。 串联型焚烧炉很适合大处理量运行。在小型结构时工作状态不佳。较小的串联型焚烧炉的二级燃烧比曲径型效率略微高些。在处理量小于375kgh的小型串联焚烧炉中，炉排短，使火焰不能布满引火室，火焰沿隔墙的分布薄弱，这就有可能使烟气从弱火多烟的炉排直接穿过焚烧炉，未经充分地混合和二级燃烧就排出烟道。处理量大于375kgh的串联型焚烧炉，炉排长度足以在整个引火室的宽度上维持燃烧，因而在火焰口和混合室中，火焰分布良好。在较小型的串联焚烧炉中，炉排短也会给维修带来问题。隔墙上一般没有结构支撑或托架，而且在
14、二次空气通道处隔墙很薄，所以在清扫焚烧炉时要特别小心。串联型焚烧炉的使用上限尚未确定。处理量小于1000kgh的焚烧炉，为了最大程度地发挥优点，可以将其结构标准化。然而对于大处理量的焚烧炉来说，因为在结构设计、选材用料、炉排焚烧时的机械操作、引风系统以及其他方面存在的问题，必须对每一套具体设备进行专门设计，因而不容易标准化。 当处理能力为125500kgh时，无论哪种多室焚烧炉都没有突出的优点。在这个范围内，究竟选择哪一种类型，由个人偏好、空间限制、垃圾的性质和废物装炉条件等因素决定。 燃烧空气需要量对这二种焚烧炉相同，大约为300的过剩空气量。约有一半所需燃烧空气是由加料门和焚烧炉的其他地方
15、因泄漏而进入焚烧炉，其余所需空气量的分配为：70为从炉排进入一燃室的二次空气，10为由炉排下进入的一次空气，20进入混合室或二燃室。 多室焚烧炉一般多用于处理固态废物。对于可流动的物料，诸如污泥、液体和气体，则只有使用合适的燃烧喷嘴，才能在多室焚烧炉中焚烧处理。 多室焚烧炉通常是间歇进料，常规使用推杆型送料系统。对于含有高挥发性物质的废料，需要经常性地小批量间歇进料。 三、机械炉排焚烧炉 机械炉排焚烧炉采用活动式炉排，可使焚烧操作连续化、自动化，是目前在处理城市垃圾中使用最为广泛的焚烧炉，焚烧炉燃烧室内放置有一系列机械炉排，通常按其功能分为干燥段、燃烧段和后燃烧段。垃圾由添料装置进入机械炉排焚烧炉后，在机械式炉排的往复运动下，逐步被导人燃烧室内炉排上，垃圾在由炉排下方送人的助燃空气及炉排运动的机械力共同推动及翻滚下，在向前运动的过程中水分不断蒸发，通常垃圾在被送落到水平燃烧炉排时被完全干燥并开始点燃。燃烧炉排运动速度的选择原则是应保证垃圾在达到该炉排尾端时被完全燃尽成灰渣。从后燃烧段炉排上落下的灰渣进入灰斗。产生的废气流上升而进入二次燃烧室内，与由炉排上方导人的助燃空气充分搅拌、混合及完全燃烧后，废气被导人燃烧室上方的废热回收锅炉进行热交换。机械炉排焚烧炉的一
