生活垃圾焚烧炉炉型及炉内配风对燃烧的影响研究

3 垃圾焚烧炉的一般结构特点

垃圾焚烧的基本目的是实现垃圾减量、余热利用并消除有害物质，因而垃圾焚烧炉设计的基本要求是高燃烧效率、低污染物排放。

炉排炉是垃圾焚烧炉中最成熟的炉型之一，通过合理的炉排、炉拱设计和一次风、二次风布置，可以应对复杂多变的燃料性质，并降低NOx、二恶英、CO等污染物的排放，实现生活垃圾的清洁高效利用。

3.1 炉排

生活垃圾直接同炉排接触，在炉排上形成燃料层进行燃烧，炉排的设计主要考虑生活垃圾的充分燃尽、气体的燃尽，因此炉排需要具有以下几个功能：

（1）输运垃圾经过整个炉膛，使垃圾经过燃烧过程后减量化；

（2）垃圾的均匀分布，对垃圾的搅动、混合，并在垃圾燃烧过程中对其进行翻滚，可有效促进垃圾的干燥、热解和燃烧的过程，使垃圾燃烧充分，所需空气量少；

（3）输送并布置一次风（国内垃圾热值较低一般为热一次风）；

（4）控制生活垃圾在不同燃烧阶段的停留时间。

3.2 炉拱

炉拱是实现高效燃烧的关键结构，分为前拱和后拱。前拱的主要作用是辅助新加入的原料干燥和着火。

前拱本身并不产生热量，它的引燃作用主要在于通过吸收来自火焰和高温烟气的辐射热量，并加以集中辐射到新燃料上，使之升温、着火。后拱位于炉排的后部，其具体作用包括：

（1）引燃。一方面，输送高温烟气至前拱区，提高炉温、强化前拱的辐射引燃作用；另一方面，引导灼热炭粒（飞灰）至前端，并使之散落在新燃料上产生明火引燃效果，可称之为直接引燃。

（2）混合。后拱输送富氧的烟气至前拱区，使之与那里的可燃气体相混合，是炉内气体大尺度混合的主要方式。由于前拱一般不很长，因此后拱的输气路程较长。同时，由于后拱烟气的流动速度高，因而所产生的扰动混合也大。

（3）保温促燃。由于焦炭的化学活性较差，因此必须在炉排后部保持高温，才能保证那里以焦炭为主的燃料层的燃尽。后拱的存在，可有效地防止炉排面向炉膛上部放热，所以能有效地提高炉排后部的炉温。

3.3炉膛结构与配风

炉膛形式是影响主燃区燃烧的重要因素之一，炉膛形式与炉排上的焚烧相配合完成焚烧过程，也是进行燃烧优化的重要途径。通常依照炉膛结构（包括炉拱）与炉膛内一次风的流动形式将焚烧炉分为逆流式、顺流式、混流式以及二次流式焚烧炉，如图3所示。

图3炉膛结构形式

逆流式焚烧炉将燃烧区上方高温火焰向前驱使，使高温区更靠近入炉的垃圾，利于垃圾的干燥过程，特别适用于含水量高的生活垃圾。

顺流式焚烧炉的优点则在于其在燃尽方面具有极好的表现，热解阶段产生的大量的可燃气体在拱的导流作用下直接进入高温区，因而可燃气体的燃烧温度得到了保证；顺流式炉膛中燃烧产生的高温烟气会经过炉排的燃烬区上方，使炉排燃烬区的温度得到了提升，有利于剩余灰渣的燃尽。

但是顺流式炉膛对于生活垃圾的干燥作用较低，适用于低水分、高热值的垃圾。混流式焚烧炉将炉膛出口设置在炉排中部的上方，具有一定的灵活性，可根据生活垃圾的特性来调整具体的位置，热值高时出口可向尾部移动，热值低时出口可向进口处移动。

二次流式焚烧炉是将烟气的上方和下方隔开，同时具有顺流和逆流的效果，适用于垃圾性质变化较大的垃圾，我国目前使用的生活垃圾的焚烧炉大多采用此种方式。

生活垃圾焚烧炉通常除了炉排底部供给的空气外，在炉膛的上方还要喷入二次空气来实现可燃气体的燃尽。

首先，因为生活垃圾热解气体占生活垃圾质量比例较高，实现气体的燃烧，需要供给足量的空气，并有强度较高的混合效应实现可燃气体同氧气的混合；其次，较低的主燃区及总的空气过量系数有利于氮氧化物的控制，降低主燃区的空气过量系数、优化二次风来降低总的空气过量系数成为大多数焚烧技术发展的关键。

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