【纠结】垃圾焚烧发电厂焚烧炉的选型

北极星环保网讯:摘要：本文重点介绍了目前垃圾焚烧发电厂中常用的三种焚烧炉：机械炉排焚烧炉、回转窑焚烧炉和循环流化床焚烧炉。从设备结构、运行原理等方面进行了对比和分析。对影响垃圾焚烧炉选型的主要因素进行了分析讨论。从对垃圾热值的适应性、燃烧效率、污染物控制和热能利用效率等方面综合考虑，循环流化床焚烧炉是一种较为合适的垃圾焚烧炉。

随着社会经济的发展，人们的日常生活水平也在逐步提高。随之而产生的城市生活垃圾也越来越多。目前，全球垃圾历年存储总量己达60亿t。以北京市为例，2005年垃圾产量为14710t/d，并且垃圾的产生量呈高速增长趋势。据专家预测及数据统计分析，2010年北京市每天产生的垃圾量为19000t。随着生活水平的提高，人们对居住环境的要求也越来越高，大量的垃圾给人们的生活质量造成极大的影响。垃圾中含有大量的细菌及有害物质，对人的身体健康产生极大的威胁。因此，城市垃圾必须集中存储、处理。大中型城市附近经常可以看见一座座的垃圾山，堆放这些垃圾需要占用大量的土地资源，使得可耕种的土地资源越来越少。同时，垃圾中有色金属资源、有效能量不能回收，造成资源的巨大浪费，不符合国家提倡的发展循环经济的方针政策。因此，垃圾处理问题己成为影响我国实现可持续发展战略目标的障碍之一。

表1国内部分城市典型城市垃圾组分

城市垃圾的成分随地域的不同也不尽相同。表1给出了国内五个大中型城市的垃圾成分分析。由表1可知，我国城市垃圾的主要特点为：①水分高。由表中可以看出，五个城市的垃圾含水率均在45%以上，到了夏季随着食物结构及含水量的变化，垃圾中的水分还会继续升高。②热值低。由表1可知，垃圾热值一般在2000kJ/kg～7000kJ/kg左右。目前，业内同意认为，垃圾热值在3349kJ/kg以上时才具有开发利用价值。较为适宜进行焚烧发电的垃圾热值在6000kJ/kg以上。我国垃圾热值普遍较低，因为垃圾中高热值的成分较少，大量为低热值或惰性成分。随着我国城镇居民生活水平的不断提高，城市垃圾热值水平正在逐步提高。③非均质性，从表1中列举的五个城市的垃圾成分来看，垃圾成分变化较大，与各城市的发展水平有很大关联。同时，一个城市的垃圾成分随着季节的变化、产业结构的变化也将发生重大改变。

目前，城市垃圾的处理方式主要有三种：堆肥、填埋和焚烧。随着人们生活水平的不断提高，垃圾中的适宜堆肥的有机质成分逐渐下降，己经不满足堆肥的要求。同时，堆肥所产生肥料的利用问题也难以解决。因此，堆肥方式已极少采用。填埋方式主要分为两种：自然填埋和卫生填埋。自然填埋方式中，垃圾中的细菌及有害成分将扩散至土壤和地下水，对环境造成极大的污染。卫生填埋，需要对填埋坑进行防渗透、防扩散处理，垃圾坑表面需要进行绿化处理，投资巨大。且土地循环利用周期长，需要大量的土地资源来建造填埋场。就目前的社会现状，进行卫生填埋难度较大。焚烧处理方式充分体现了垃圾处理的无害化、资源化、减量化的原则。焚烧方式具有以下显著的优点：①处理垃圾速度快，处理量大。以一个中型垃圾焚烧发电厂为例，单炉日处理垃圾量为500t～600t。②垃圾焚烧后减容量大，残留物仅为原有垃圾体积的10%~20%。③在高温焚烧过程中，垃圾中的大量细菌病原体等被消灭，具有改善城市环境卫生的积极意义。④垃圾中的低品位化学能可以转化为高品位的热能，变废为宝，具有可观的经济效益。以此，焚烧方式已经成分处理城市垃圾的主要方式。

垃圾焚烧方式主要有三类：垃圾直接焚烧、垃圾衍生物焚烧和垃圾热解气化焚烧。垃圾直接焚烧就是将垃圾置于合适的燃烧设备中，直接燃烧发电。垃圾衍生物焚烧就是将垃圾充分分拣分类，将其中的无机物及不可燃成分拣出，形成具有较高热值的燃料，然后再进行燃烧。热解气化焚烧是指先将垃圾置于热解炉中升温热解，其中的轻质成分热解析出，形成热解气。热解气与垃圾半焦分别燃烧。不论是上述哪一种焚烧方式，焚烧设备对于垃圾的正常燃烧、污染物治理和能量利用都起着重要的作用。垃圾衍生物焚烧方式对垃圾的分拣和筛选有较为严格的要求，以我国目前的垃圾分类回收状况，精确地实现垃圾的分类及分拣难度较大。热解气化焚烧工艺虽然在理论上应用价值较高，单其系统复杂，大型化、工业化应用较为困难。因此，本文将对垃圾直接焚烧工艺中焚烧炉的选型进行详细的分析说明。

1垃圾焚烧炉

较为常用的垃圾焚烧炉有三类：机械炉排焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉。

1.1机械炉排炉

机械炉排焚烧技术起源于欧洲和美国，在垃圾焚烧领域得到广泛利用，已成为垃圾焚烧的主要炉型。机械炉排焚烧炉按炉排运动的方式主要分为：脉冲抛动式炉排炉、往复逆推式炉排炉和滚筒式炉排炉。

1.1.l脉冲抛动式炉排炉

道斯脉冲抛动式炉排炉是该炉型的典型代表。垃圾在炉内主要经历四个阶段：干燥热解、燃烧、燃尽和排渣。

垃圾由给料装置送入干燥架，在干燥架上垃圾受炉内辐射热量的作用，水分迅速蒸发，完成干燥过程。垃圾温度迅速上升至300℃～400℃，此处送风量较少，其中的轻质成分热解，以热解气的形式挥发析出，热解气随烟气进入再燃室。经干燥和部分热解的垃圾被送至第一级炉排，炉内辐射热量增大，垃圾温度继续上升并开始着火。由于空气的搅动和炉排的抛掷作用，垃圾被抛向下一级炉排。在抛掷的过程中，垃圾得到翻转、疏松，其中低熔点的物质形成的结渣在抛动中被破坏，防止炉排表面形成大面积结焦。在不断的抛掷过程中，垃圾得到充分燃烧。在末级炉排的抛动作用下，垃圾燃烧后形成的灰渣被送入渣坑，由除渣设备处理。

道斯炉在燃烧室中设置一定的膜式水冷壁，控制炉膛温度在860℃～900℃，保证二恶英、呋喃等有毒物质充分分解的同时防止结渣的产生。在燃烧室后设置再燃室，实行绝热燃烧。部分可燃气体和高温烟气在其中进行二次燃烧，燃烧室温度可以达到1000℃以上，充分保证有毒物质的燃烧和分解。烟道内设置半辐射、对流受热面。尾部烟道设置石灰石吸收、活性炭吸附和布袋除尘器等烟气净化装置。

1.1.2往复逆推式炉排炉

往复逆推式炉排炉示意图如图1。该炉的炉排一般采用往复逆推加顺推的方式，其炉排呈倾斜布置，垃圾入炉后在自身重力及炉排的推动力作用下，沿炉排运动方向前进，并不断被翻转、疏松。炉排与水平面的夹角依设计要求有所不同，炉排的长度及炉排的级数由垃圾质量及燃尽率要求决定。根据炉排的宽度，将炉排分为若干列，列之间设置固定的分隔带，每列固定炉排与运动炉排相间布置。炉排的头部设有各种型式的凸台，炉排运动时使其上的垃圾得到均匀的翻转与搅动，对于燃烧过程中产生的结渣有一定的破碎作用。

往复逆推式炉排炉在燃烧室设置大量的卫燃带，控制炉膛温度在860℃以上，保证二恶英、呋喃等有毒物质的充分分解。尾部烟气净化装置与抛动式炉排炉的布置基本相同。

图1往复逆推式炉排炉示意图

1.1.3滚筒式炉排炉

滚筒式炉排是在一个中空的圆柱体表面安装着炉排片，每个炉排片呈弧形，若干个炉排片覆盖了一圈，片数根据不同的设计方式而不同。炉排片之间存在间隙，一次风通过间隙吹出，在滚筒整个宽度上均匀喷出。滚筒的数量根据设计需要和垃圾处理量是可以变化的，一般为6个～7个。滚筒之间设有挡板，防止垃圾和灰渣落下。

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