垃圾焚烧炉选型和垃圾焚烧炉原理

山东万青环保科技有限公司焚烧炉是常用于医疗及生活废品、动物无害化处理方面的一种无害化处理设备。其原理是利用煤、燃油、燃气等燃料的燃烧，将要处理的物体进行高温的焚毁碳化，以达到消毒的目的。中文名垃圾焚烧炉燃

料煤、燃油、燃气等燃料用

途焚烧生活垃圾的设备组

成处理，焚烧，烟雾除尘及煤气炉适用范围生活垃圾、医疗垃圾、工业垃圾目录1

简介▪

设备组成▪

应用范围▪

设备分类▪

实例说明2

发展早期3

机械炉排▪

工作原理▪

特点4

流化床▪

工作原理▪

特点5

回转式▪

工作原理▪

特点6

CAO▪

工作原理▪

特点7

脉冲抛式▪

工作原理▪

优点8

市场前景简介垃圾焚烧炉，是焚烧生活垃圾的设备，生活垃圾在炉膛内燃烧，变为废气进入二次燃烧室，在燃烧器的强制燃烧下燃烧完全，再进入喷淋式除尘器，除尘后经烟囱排入大气。设备组成垃圾焚烧炉由垃圾前处理系统，焚烧系统，烟雾生化除尘系统及煤气发生炉（辅助点火焚烧）四大系统组成，集自动送料、分筛、烘干、焚烧、清灰、除尘、自动化控制于一体。应用范围适用范围：生活垃圾、医疗垃圾、一般工业垃圾，一般工业垃圾采用高温燃烧，二次加氧，自动卸渣的高新技术措施，达到排污的监控要求。设备分类按照焚烧方式分为：机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、CAO焚烧炉、脉冲抛式炉排焚烧炉等。实例说明1、主要系统介绍垃圾焚烧炉ZQYT整套处理系统由下列几部分组成：助燃系统、焚烧系统、集尘器系统，电控系统。2、进料方式由于本焚烧炉属于特制，采用人工投料的方式。手动将动物尸体放入焚烧炉内。安全起见，投料应在火势微弱的时候进行。进料口设操作平台，方便投送物料操作及维修。3、助燃系统助燃系统主要设备为燃气燃烧器助燃系统的作用是点火开炉和辅助物料焚化(当物料热值较低时，不能维持自身的燃烧时)，天燃气燃料和空气在燃烧器燃烧头内混合燃烧并可以通过调节燃烧空气和燃烧头获得最佳的燃烧参数，燃烬气体在燃烧头内再循环，可以使污染物，尤其是氮氧化物（NOx）的排放降到最低。具有全自动管理燃烧程序、火焰检测、自动判断与提示故障等功能。燃烧器能在程控器的控制下，进行自动点火。燃烧器具有自动点火、灭火保护、故障报警等功能和火焰强度大，燃烧稳定，安全性好，功率调整大等特点。燃烧器可以手动调节空气流量从而改变火焰大小；内置调压阀，保证出口气压稳定；同时也可通过调整供气压力来调节燃气量的大小。4、焚烧系统（1）炉本体炉本体是由耐火材料、保温材料、绝热材料砌筑在炉排上部的腔体，外包钢板以防烟气泄漏并使炉本体表面温度小于50℃。在炉本体侧面设有检修门，辅助点火燃烧器也在侧面。炉本体设有操作台。在炉膛内烟气从下向上冲刷物料，将物料中的水分烘干，使物料及时着火．而且前后拱耐火材料蓄热又辐射物料，从而保证了物料燃烧温度。延长了烟气的停留时间，使物料及飞灰中的有机物燃烧完全，提高了有害物质的销毁率。炉本体以高温耐火材料做衬，中间是隔热材料，外层是保温材料，可减少炉本体的热损失，提高焚烧效率；外表用钢板作保护层，防止漏风；采用的耐火材料是我司与建筑材料科学研究院共同开发的一种耐酸性烟气腐蚀、耐高温、高强度的耐火材料。（2）影响焚烧炉性能的因素作为一个焚烧系统，最主要的指标是焚烧装置有害物的销毁率，影响销毁率的主要有以下几个因素：焚烧温度、滞留时间，扰动和空气过量系数。1焚烧温度焚烧温度是指废物中的有害成份在高温下氧化、分解、直至破坏达到的温度。一般来说提高焚烧温度有利于废物有害物质的破坏并可抑制黑烟的产生，但温度过高不仅加大燃料耗量，还增加了烟气中氮氧化物的含量。因此，在保证销毁率的前提下采用适当的温度较为合理。废物中的有害微生物在70～100℃左右大部分不能生存，处理一般短链有机物的焚烧温度在700～800℃，所以在本方案中炉体温度能够满足此类废物的焚烧温度。2滞留时间滞留时间是指废物中有害成份在焚烧条件下发生氧化、分解，最后完成无害化物质所需的时间，停留时间的长短直接影响焚烧的销毁率，也决定炉膛的具体尺寸。影响滞留时间的因素很多，如焚烧温度、空气过剩系数和空气在炉内同废物的混合程度等。为保证废物及燃烧产物全部分解，废物在焚烧炉内600℃左右停留约1小时左右。3扰动为使废物及燃烧产物全部分解，必须加强空气与废物、空气与烟气的充分接触混合，扩大接触面积，使有害物在高温下短时间内氧化分解．焚烧炉有独特的供风系统，且有足够的风压以加强系统与废物和烟气的混合程度。4过剩空气系数物料燃烧所需空气量是由理论空气量和过剩空气量两部分组成。两者的总和决定了焚烧过程中的氧气浓度，而过剩空气量决定了最后烟气中的含氧量。炉膛中的氧气浓度、物料及烟气同氧的混合程度严重影响着物料的燃烧速度和烧净率．过量空气量过大可提高燃烧速度和烧净率，但会增大辅助燃料量、鼓风量、引风量以及尾气处理规模，是不经济的．反之，过量空气量太小，则燃烧不完全，甚至产生黑烟，有害物质分解不彻底．一般空气过剩量取理论空气值的30～50%。5、尾气处理系统集尘器系统本方案都采用离心式除尘器――旋风除尘器，对焚烧后的烟气进行除尘。集尘系统分别由三部份组成：集尘圆筒、倒锥和排气风管组成。集尘系统的作用是将焚烧物料产生的烟气中含有的颗粒粉尘收集在一起，便于集中清理，同时，可减少对大气的污染，起到净化环境的作用。集尘系统工作原理：焚烧物料产生的烟气中含有的颗粒粉尘在引风机强大的吸力作用下到达旋风除尘器（俗称集尘桶）。旋风除尘器是利用离心降落原理从气流中分离出颗粒粉尘的设备。旋风除尘器上半部份为圆锥形，当含尘气体从圆筒上侧的进气管的切线方向进入时，获得旋转逆动，分离出粉尘后从圆筒顶的排气管排出，粉尘颗粒自锥形底落入集尘圆筒中。6、电控系统配电柜包括：全套设备的供电主电源、单台设备的分供电控开关；全套设备和单台设备的起停控制以及保护回路、报警等；操作面板等．采用集中控制，其中有些设备为了操作观察的方便设置在现场控制。实现了所有设备的手动操作的功能和控制柜面板操作，实现了对整个系统监视、报警等功能，提高了系统控制的可靠性。最重要的功能，保证了对不同的物料，在不同的燃烧过程中的优化控制，从而保证了物料的充分燃烧和排除烟气的质量。对于燃烧机的优化控制还降低了燃烧机的用油量，使运行成本大幅降低。操作步骤1、注入燃料，接通电源，启动助燃开关，炉内温度达到自燃温度，将病害畜禽肉尸及其产品投入炉内，关闭助燃开关，启动自燃开关，病害肉体保持自燃状态不能剖割的病害畜禽尸体整体投入焚烧炉中，启动自燃开关，尸体自燃至完全碳化为止。2、整尸焚毁：不能剖割的病害畜禽尸体整体投入焚烧炉中，启动自燃开关，尸体自燃至完全碳化为止。3、肉尸分割焚毁：允许分割的病害肉品分割后投入焚烧炉中，启动自燃开关，肉块自燃至完全碳化为止。4、脏器焚毁：病害畜禽脏器整体投入焚烧炉中，启动助燃开关，使脏器在助燃状态下燃烧至完全碳化为止。5、焚烧后的碳化物需要选择地点（远离水源地和居民区）进行掩埋，彻底杜绝病菌的传播。焚烧炉的使用需要考虑环保的要求：尾气排放需要达到无黑烟、无异味、无大颗粒粉尘等有关环保标准。发展早期垃圾焚烧炉从十九世纪下半叶开始，西方发达国家已着手设计和开发垃圾焚烧设备。当时应用垃圾焚烧技术和设备的主要目的是：（1）在高温下进行垃圾的无害化处理，灭除细菌以及病原体；（2）产生可加以利用的灰渣；（3）避免由于燃烧而产生的烟尘和气味；（4）将垃圾中含有的能量转换为蒸汽、电能或者热水加以利用；（5）以尽可能低的成本进行垃圾的焚烧处理，而且设备操作和工作条件合理；（6）焚烧所有无法利用的可燃废弃物。垃圾焚烧炉世界上第一台固体废弃物焚烧设备诞生在第二次技术革命时期的欧洲。十九世纪下半叶，英国的Paddington已经发展成为一座人口密集的工业化城市。1870年，一台垃圾焚烧炉在Paddington市投入运行。当时的垃圾水分和灰分均很大，故其发热量低而难以焚烧，因此这台焚烧炉的运行状况不良，不久即停止运营。针对垃圾品质低劣、焚烧困难的问题，先是采用双层炉排（下炉排上为强烈燃烧的煤层），进而在1884年试图将垃圾与煤混烧，以改善垃圾燃料的燃烧特性。然而两种尝试均未获得令人满意的结果，而且由于烟囱低矮，使得附近的环境受到刺激性烟气的污染。为了解决刺激性烟气和炭黑污染的问题，首先采取的措施是将焚烧温度提高到700℃，后来又进一步提高到800～1100℃。当时人们已经知晓燃烧空气量和投入方式对烟气温度的影响，因此相继采用了加高烟囱、配置送风机和引风机等措施，以增加通风量和满足焚烧过程对燃烧空气量的需求。烟囱加高后，同时也解决了烟气中刺激性有害物质的扩散问题。由于垃圾的种类和成分随着地域和季节的不同而可能发生很大的变化，垃圾焚烧设备必须具有良好的燃料适应性。在这方面，当时所采取的技术措施是在焚烧炉中增设垃圾干燥区以及采用燃烧空气预热。机械炉排工作原理垃圾焚烧炉垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。特点炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。炉排炉造价及维护费用高，使其在中国的推广应用困难重重。流化床工作原理垃圾焚烧炉炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英砂加热到600℃以上，并在炉底鼓入200℃以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。特点流化床燃烧充分，炉内燃烧控制较好，但烟气中灰尘量大，操作复杂，运行费用较高，对燃料粒度均匀性要求较高，需大功率的破碎装置，石英砂对设备磨损严重，设备维护量大。回转式工作原理回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体。特点设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低。但燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。CAO工作原理垃圾焚烧炉垃圾运至储存坑，进入生化处理罐，在微生物作用下脱水，使天然有机物（厨余、叶、草等）分解成粉状物，其他固体包括塑料橡胶一类的合成有机物和垃圾中的无机物则不能分解粉化。经筛选，未能粉化的废弃物进入焚烧炉的先进入第一燃烧室（温度为600℃），产生的可燃气体再进入第二燃烧室，不可燃和不可热解的组份呈灰渣状在第一燃烧室中排出。第二室温度控制在860℃进行燃烧，高温烟气加热锅炉产生蒸汽。烟气经处理后由烟囱排至大气，金属玻璃在第一燃烧室内不会氧化或融化，可在灰渣中分选回收。特点可回收垃圾中的有用物质；但单台焚烧炉的处理量小，处理时间长，目前单台炉的日处理量最大达到150吨，由于烟气在850℃以上停留时间难于超过1秒钟短，烟气中二恶英的含量高，环保难以达标。脉冲抛式工作原理垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入第一级炉排，在炉排上经高温挥发、裂解，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动，将垃圾逐级抛入下一级炉排，此时高分子物质进行裂解、其它物质进行燃烧。如此下去，直至最后燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出。助燃空气由炉排上的气孔喷入并与垃圾混合燃烧，同时使垃圾悬浮在空中。挥发和裂解出来的物质进入第二级燃烧室，进行进一步的裂解和燃烧，未燃尽的烟气进入第三级燃烧室进行完全燃烧；高温烟气通过锅炉受热面加热蒸汽，同时烟气经冷却后排出。优点（1）处理垃圾范围广泛能够处理工业垃圾、生活垃圾、医院垃圾废弃物、废弃橡胶轮胎等。（2）燃烧热效率高正常燃烧热效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃烧热效率也在70%以上。（3）运行维护费用低由于采用了许多特殊的设计以及较高的自动化控制水平，因此运行人员少（包括除灰渣人员在内一台炉仅需两人），维护工作量也较少。（4）可靠性高经过近20年运行表明，此焚烧炉故障率非常低，年运行8000小时以上，一般利用率可达95%以上。（5）排放物控制水平高由于采用二级烟气再燃烧和先进的烟气处理设备，使烟气得到了充分的处理。经长期测试，烟气排放物中CO含量1—10PPM，HC含量2—3PPM，NOx含量35PPM，完全符合欧美排放标准。烟气在二、三级燃烧室燃烧时温度达1000℃，并且停留时间达2秒以上，可使二恶英基本分解，烟气中二恶英的含量为0.04ng/m3，远低于欧美标准0.1ng/m3。（6）炉排在压缩空气的吹扫下，有自清洁功能。垃圾焚烧炉原理垃圾通过相关的控制和操作后，垃圾进入焚烧炉，必须经过干燥、燃烧和燃烬三个阶段，其中的有机物在高温下完全燃烧，生成二氧化碳气体，释放热量。但是，在实际的燃烧过程中，由于焚烧炉内的燃烧条件不可能达到理想效果，致使燃烧不完全。严重的情况下将会产生大量的黑烟，并且从焚烧炉排出的炉渣中还含有有机可燃物。生活垃圾焚烧的影响因素包括：生活垃圾的性质、停留时间、温度、湍流度、空气过量系数及其他因素。其中，停留时间、温度及湍流度称为“3T”要素，是反映焚烧炉运行性能的主要指标。针对垃圾的性质、停留时间、温度、湍流度和过量空气系数进行分析，并用于指导垃圾焚烧炉运行管理和操作。一．生活垃圾的性质生活垃圾的热值、组成成分及外形尺寸是影响生活垃圾焚烧的主要因素。热值越高，燃烧过程越易进行，焚烧效果也就越好。生活垃圾组成成分的尺寸越小，单位质量或体积生活垃圾效果越好，燃烧越完全；反之，传质及传热效果较差，易发生不完全燃烧。进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间，通过自然压缩及部分发酵作用，以提高进炉垃圾的热值，改善垃圾的焚烧效果，同时亦是垃圾焚烧好坏的关键所在。合理贮存让垃圾充分发酵和干燥进厂生活垃圾并不是直接送入垃圾焚烧炉，而是必须经过贮存这一道工序。设置垃圾贮坑，一是贮存进厂垃圾，起到对垃圾数量的调节作用；二是对垃圾进行搅拌、混合、脱水等处理，起到对垃圾性质的调节作用。另外，进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间，通过自然压缩及部分发酵作用，可以减低垃圾的含水量，以提高进炉垃圾的热值，改善垃圾的焚烧效果。生活垃圾在贮坑内停留时间为3～5天较为合适，气温低和湿度大的可以适当延长停留时间。二．停留时间停留时间有两方面的含义：一是生活垃圾在焚烧炉内的停留时间，它是指生活垃圾从进炉开始到焚烧结束，炉渣从炉中排出所需的时间；二是生活垃圾焚烧烟气在炉中的停留时间，它是指生活垃圾焚烧产生的烟气从生活垃圾中逸出到排出二燃室所需的时间。实际操作过程中，生活垃圾在炉中的停留时间必须大于理论上干燥、热分解及燃烧所需的总时间。同时，焚烧烟气在炉中的停留时间应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧。当其他条件保持不变时，停留时间越长，焚烧效果越好，但停留时间过长会使焚烧炉的处理量减少，停留时间过短会引起垃圾燃烧不完全。所以，停留时间的长短应由具体情况来定。合理调整垃圾在炉内的停留时间垃圾种类的不同，在炉内的停留时间也不一致。司炉必须根据垃圾的干燥程度、种类和焚烧效果，合理调整停留时间才能让垃圾稳定燃烧和彻底焚烧。垃圾进入锅炉后首先利用炉膛热量在第一级炉排上干燥，然后在第二、三级炉排上焚烧，最后在四级炉排上燃尽。各级炉排的停留时间太长影响垃圾处理量，太短又影响垃圾焚烧效果。经过笔者一年多生产经验的总结，得出结果：为了让垃圾在炉内得到充分干燥，垃圾在第一级炉排上的停留时间应在100～110秒之间比较合适，为了让垃圾在炉内充分焚烧，第二、三级炉排停留时间一般应在80～100秒之间比较合适，为使垃圾完全烧透，第四级炉排的停留时间应在180～200秒之间比较合适。另外，随着季节的变化、垃圾含水量、干燥程度、种类的不同，炉排的往复动作停留时间必须进行调整，通常在雨季和气温较低时，炉排停留的时间需适当增加。总之，合理调整垃圾在炉内的停留时间才能使垃圾稳定燃烧。三．温度由于焚烧炉的体积较大，炉内的温度分布是不均匀的，即炉内不同部位的温度不同。这里所说的焚烧温度是指一燃室(燃烧区)垃圾焚烧所能达到的最高温度，一般来说位于燃烧段垃圾层上方并靠近燃烧火焰的区域内的温度最高，可达850～1100℃。生活垃圾的热值越高，可达到的焚烧温度越高，则越有利于生活垃圾的焚烧。同时，温度与停留时间是一对相关因子，在较高的温度下适当缩短停留时间，亦可维持较好的焚烧效果。保持炉膛温度稳定和尽可能提高一次风的风温垃圾焚烧所需的一次风是经过蒸汽空气加热器和烟气空气加热器后才进入锅炉的。因为一次风的温度越高，垃圾干燥越快，燃烧就越好，因此，要保持一次风的温度稳定。另外，炉膛温度和一次风的温度是互相影响的，炉膛温度越高，垃圾焚烧效果越好，一次温度也就越高。只有炉膛温度稳定，才能保证垃圾稳定燃烧和锅炉稳定运行，产生稳定的蒸汽和烟气，保证空气预热器正常工作，从而保证一次风的温度稳定，当炉膛温度较低时要及时投油助燃，保证炉膛温度稳定，才能建立良性循环，保证垃圾稳定燃烧。四．湍流度湍流度是表征生活垃圾和空气混合程度的指标。湍流度越大，生活垃圾和空气的混合程度越好，有机可燃物能及时充分获取燃烧所需的氧气，燃烧反应越完全。湍流度受多种因素影响。当焚烧一定时，加大空气供给量，可提高湍流度，改善传质与传热效果，有利于焚烧。五．过量空气系数按照可燃成分和化学计量方程，与燃烧单位质量垃圾所需氧气量相当的空气量称为理论空气量。为了保证垃圾燃烧完全，通常要供给比理论空气量所需的更多的空气量，即实际空气量，实际空气量与理论空气量之比值为过量空气系数，亦称过量空气率或空气比。过量空气系数对垃圾燃烧状况影响很大，供给适当的过量空气是有机物完全燃烧的必要条件。增大过量空气系数，不但可以提供过量的氧气，而且可以增加炉内的湍流度，有利于焚烧。但过大的过量空气系数可能使炉内的温度降低，给焚烧带来副作用，而且还会增加输送空气及预热所需的能量。实际空气量过低将使垃圾燃烧不完全，继而给焚烧带来一系列的不良后果。合理配风，选择合适的过量空气系数垃圾焚烧炉焚烧时所需空气由一次风和二次风供给，一次风布置在炉排下方的同一侧，共由八个电动风门控制，二次风布置在炉膛、正上方的前、后拱水冷壁上，共有十二个喷嘴，分别由四个电动风门控制。通过空气动力场试验和总结前阶段的焚烧经验，一次风和二次风的比例应为6∶4比较合适，这样才能保证垃圾焚烧效果和烟气中可燃物充分燃烧分解，同时一次风配风应满足中间大两头小的原则，既是中间风门的开度应该调大，两头风门的开度应该调小，因为二、三级炉炉排是主燃区，四级炉排是燃尽区，这样才能满足垃圾炉炉膛内燃烧所需的空气。另外，还可以根据锅炉水平烟道烟气含氧量来进行合理配风，一般水平烟道中烟气含氧量应控制在10～12%之间比较合适，故只有合理配风才能保证垃圾稳定燃烧。保持稳定的炉膛负压垃圾焚烧炉炉膛负压应控制在-20～-50Pa之间。若炉膛负压太小，炉膛容易向外喷尘，既影响环境卫生，又可能危及设备和操作人员的安全；且负压太小，炉膛漏风量增大，增大了引风机电耗和烟气热量损失。因此，稳定炉膛负压对保证锅炉稳定燃烧有着十分重要的意义。六．合理调整喂料器的停留时间和选择合适的行程垃圾进入锅炉是通过喂料器往返运动来实现的，故喂料器的运动时间和方式，直接影响进炉的垃圾量，选择合适的喂料器停留时间才能保证均匀地给料。根据经验，喂料器的停留时间为400s左右比较合适。但是应根据不同类型的垃圾进行调整，灵活选择合适的行程也非常重要，若行程太大，一次进入炉膛的垃圾过多，造成炉温波动大，影响焚烧效果；若行程过小，则造成供料不上或缺料。根据经验，喂料器的行程为500mm左右比较合适。七.合理调整料层的厚度不同的垃圾在炉内的厚度也不一致，司炉必须根据垃圾在炉内的焚烧效果，合理调整料层厚度才能使垃圾稳定燃烧。厚度太大，可能导致不完全燃烧和不稳定燃烧，厚度太薄又会减少焚烧炉的处理量。笔者认为第一级炉排料层厚度在0.8～1米之间比较合适，第二、三级炉排料层厚度在0.6～0.8米之间比较合适，第四级，炉排料层厚度在0.2～0.4米之间比较合适。但是不同结构炉排垃圾料层厚度也是不一样的，这要根据不同类型炉排而确定。八．结论1．垃圾的焚烧发电可使垃圾的处理达到无害化、减容化、资源化的目的，国内应积极推广，以改变目前单一的垃圾填埋处理方式，实现生活垃圾处理的可持续发展。2．对国内低热值、水分高、成分复杂且没有经过分捡生活垃圾的焚烧，政府部门应采取相应鼓励的措施，确保生活垃圾焚烧发电行业的健康发展。3．垃圾焚烧技术在我国应用刚刚开始，在垃圾焚烧技术的推广上，应充分利用国外先进技术及国内已有技术，做到技术先进、