附图|国内外生活垃圾焚烧发电项目垃圾焚烧炉的炉型对比

随着近年来我国经济的飞速发展，城市化率水平也逐年提高，城市生活垃圾的收集、消纳及处理问题变得日益紧迫。相比于传统的卫生填埋方式，生活垃圾焚烧方式更加环保、高效，且经济效益显著。根据发改委印发的《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中，垃圾焚烧在全国城镇生活垃圾处理方式中所占比例将由2015年的31%提高至2020年的54%。目前，越来越多的传统电力企业将目光投向了生活垃圾焚烧发电项目。与传统火力发电项目类似，生活垃圾焚烧发电项目最关键的设备是垃圾焚烧炉(以下简称焚烧炉)，本文针对现阶段几种主流焚烧炉技术路线进行对比，并对几种炉型的优缺点进行分析，提出了炉型选择建议。

不同焚烧炉技术对比

生活垃圾焚烧技术在我国起步较晚，在西方发达国家已有几十年甚至上百年的应用和发展。受各个国家地理位置、工业技术特点及垃圾特性的影响，目前产生了几十种不同的垃圾焚烧处理工艺。根据《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》(GJJ90—2009)的相关要求及合理的商业运行需要，焚烧炉选型考虑要满足以下要求：

(1)焚烧线的数量及单条焚烧线的规模应根据焚烧厂的处理规模、炉型的技术成熟程度等因素确定，宜设置2〜4条焚烧线。

(2)所选锅炉应适合特大类、Ⅰ类、Ⅱ类垃圾焚烧厂。

特大类垃圾焚烧厂：全厂总焚烧能力2000t/d及以上。

Ⅰ类垃圾焚烧厂：全厂总焚烧能力1200〜2000t/d(含1200t/d);

Ⅱ类垃圾焚烧厂：全厂总焚烧能力600〜1200t/d(含600t/d)。

(3)垃圾在焚烧炉内应得到充分燃烧，燃烧后的炉渣热灼减率≤5%，二次燃烧室内烟气温度在≥850℃的条件下滞留时间不小于2s。(避免二噁英产生)

(4)在设计垃圾低位热值与下限低位热值范围内，应保证垃圾设计焚烧能力，并应适应全年内垃圾特性变化的要求。

(5)焚烧炉有超负荷处理能力，垃圾进料应可调节。

目前主流的焚烧炉的型式可分为机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、旋转焚烧炉。

1 机械炉排焚烧炉

机械炉排属于垃圾层燃焚烧炉，以炉排块构成炉床，靠炉排间的相对运动使垃圾不断翻动、搅拌并推向前进。原生垃圾投入料斗后进入炉排，在自身重力及炉排推动力作用下，不断被翻转疏松，使之干燥，以充分燃烧。炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区，垃圾依次通过炉排上的各个区域，直至完全燃尽排出。燃烧空气从炉排下部或侧面引入，并与垃圾充分混合，保证燃烧效率。正常运行时，炉温维持在850℃〜950℃，一般情况下，燃烧发出的热量可以维持炉温，垃圾热值偏低的情况下，需要喷入燃料油作为辅助燃料。

（一）机械炉排炉的优点

(1)单台炉的处理量大，国内目前已有800t/d的焚烧炉运行业绩，最大可达1200t/d。

(2)垃圾在焚烧炉内分布均匀，燃烧充分。运行时可根据炉内垃圾焚烧状况调整给料情况。

(3)—般情况下，无需添加辅助燃料即可使炉内烟气温度在850C的条件下滞留时间不小于2s。烟气中粉尘含量低，减轻了后续烟气净化系统的负荷，降低了运行成本。

(4)技术成熟，设备运行时间达8000h/a以上。

（二）机械炉排炉的的缺点

(1)因炉排活动和固定等关键部件需高温合金钢制造，所以设备造价较高。

(2)焚烧炉体积相对较大，相应的占地面积增加。

(3)垃圾需要连续焚烧，不宜经常起炉和停炉。

2 流化床焚烧炉

不同于机械炉排炉的层燃方式，流化床焚烧炉采用流态化技术进行垃圾焚烧。通常在炉内设置石英砂作为热载体，亦称之为床料。在焚烧垃圾前，先将炉内的热载体加热至600℃以上，使之呈沸腾状流动，垃圾经破碎后投入炉内，流态化的垃圾与热载体充分混合，垃圾水分蒸发，温度升高后开始燃烧。

流化床焚烧炉由于有热载体的存在，燃烧稳定、对垃圾变化适应性好、燃烧热效率高。其缺点是对进炉垃圾粒度有要求，由于流化床焚烧炉采用流态化燃烧方式，因此垃圾中比重较大或直径较大的成分难以实现流态化，进行影响燃烧效率。因此要求垃圾在入炉前需将比重较大或直径较大的成分筛除，故需要增设大功率的垃圾破碎装置。此外，因垃圾入炉后直接燃烧，为提高燃烧效率，需要对入炉垃圾的含水量进行控制，在入炉前对垃圾进行预处理，降低含水率。此外，流化床锅炉检修相对较多，年运行时间相对较短，通常只有6000〜8000h。

3 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉是在钢制圆筒内部衬设耐火涂料的可旋转锅炉，其沿轴线方向略有倾斜。垃圾由锅炉上部投入，炉体缓慢旋转，使垃圾不断翻转，并向炉尾移动。垃圾在炉内逐渐干燥、燃烧，燃烬后排至除渣装置。有时除旋转筒体外还配有前置推动炉排或后置推动炉排，前置炉排起干燥，后置炉排起燃烬作用。但其燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。回转焚烧炉较多使用在热值较高的工业固体废弃物的焚烧上，在生活垃圾的焚烧中应用较少。

几种典型焚烧炉型特点见表1。

目前我国生活垃圾焚烧发电项目的垃圾来源主要依靠市政卫生系统对城镇垃圾的集中回收，垃圾来源渠道单一且分类收集规范化程度低，这导致入炉垃圾成分复杂、含水率较高且热值不稳定。基于此，机械炉排炉最适合我国垃圾特点。其不仅进料口宽，无需对垃圾分选和破碎，垃圾焚烧充分，运行稳定。烟气净化系统进口粉尘浓度低，降低了烟气净化系统$飞灰处理费用，是最适合我国城市生活垃圾焚烧发电项目的焚烧炉型。流化床焚烧炉与传统的燃煤流化床锅炉类似，燃烧效率高、投资成本低。但需对入炉垃圾进行分选及处理。如结合项目特征，在燃煤储量资源丰富的的地区可考虑采用流化床焚烧炉，在煤价较低的区间适当掺煤燃烧，可提高系统的经济效益。

主要机械炉排炉型机械炉排炉根据其设计结构及运行方向不同，可大体分为倾斜逆向推动型(以下简称逆推型)和倾斜顺向推动型(以下简称顺推型)两大类，逆推型炉排主要特点是炉排的前进方向与垃圾的输送方向相反，炉排在运行中对垃圾有较好的搅拌和疏松作用，确保原生垃圾在炉排上持续得到翻转，有利于垃圾的干燥，提高燃烧效率;顺推型炉排则通常配合不同运动方式如往复运动、滑动、翻倒、阶梯跌落等，以达到充分燃烧垃圾，提高燃烧效率的目的。目前国内外应用最广的几种主要机械炉排炉特性对比见表2。

表2 几种主要机械炉排炉特性对比