焚烧炉渣如何机械清除

【专家解说】：目前国内、外城市生活垃圾处理方式采用的主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等三种处理方式。卫生填埋、高温堆肥由于占地面积大、二次环境污染，其的使用比例越来越少。但是以无害化、资源化、减量化为最终处理目标的焚烧处理越发地得到高速发展，使得城市生活垃圾的焚烧技术获得了广泛的应用。焚烧处理的技术特点是：减容效果显著、无害化程度高；焚烧处理设施占地面积小，对周围环境没有二次污染；在垃圾热值较高、处理达到一定规模时，还可以利用其余热发电或供热。焚烧处理方式能最快地、最大限度地实现固体废物无害化、稳定化、减量化，大型的处理系统还备有热能回收与利用装置，使其变废为宝、废旧利用回收能源，成了垃圾处理的环保主流。焚烧技术正朝着高效、节能、低造价、低污染的方向发展。因此，经济发达、垃圾热值较高的城市，因此采用先进的焚烧技术来进行城市垃圾的处理是最佳选择和投资。垃圾焚烧处理工艺技术和设备已日趋成熟。我国主流垃圾处理焚烧炉型包括：Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉、马丁炉往复式机械炉排炉、LXRF系列立式旋转窑焚烧炉、流化床焚烧炉等。而且其它配套发电或供热的生产技术及设备如：余热锅炉、汽机、烟气脱硫、水处理系统、电气、自动控制等基本上都是大同小异,并且已经很成熟。在此浅析我国国内常见的几种垃圾处理焚烧炉。

2、几种常用焚烧炉型号

2、1Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉

Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉是由美国John . N Basic Sr发明地，专门用于焚烧处理固体废物的专利技术。经过不断改进、完善，现已拥有7百多项受美国和世界其它国家保护的独立专利技术，该项技术被广泛用于处理生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等，在全世界共建共有1百多座采用该项技术的垃圾焚烧装置。

2、1、1脉冲抛动式垃圾焚烧炉的主要特点

1）处理垃圾范围广泛。能够处理工业垃圾、生活垃圾、医疗废弃物、废弃橡胶轮胎等，并且垃圾入炉焚烧前不需进行任何预处理。

2）脉冲抛动炉排技术的焚烧炉,有自清洁功能。炉排上空气通道向下倾斜设计,吹入的空气一方面起道吹扫炉排功能；另一方面防止垃圾堵塞空气通道。另外炉排的悬吊机构和动力装置全部设置在炉膛外部，便于检修维护。

3）炉排结构新颖。该炉每块炉排为整体炉排,采用悬吊式阶梯形结构，垃圾的运动轨迹始终在凹槽内，与四周水冷壁接触较少。

4）燃烧热效率高。正常燃烧热效率80%以上，除焚烧炉点火以及偶尔连续性的雨天造成垃圾中水份过大（60%以上）时，为使二燃室的温度保持在8500C以上，需喷入少量燃油助燃外，正常情况下即使是焚烧水份很大的生活垃圾（50%以内），也不需添加煤或重油等辅助燃料。

5）运行维护费用低。由于采用了许多特殊的设计(如整体炉排)，没有庞大复杂的机械传动系统，整个传动系统都设计在炉膛之外，传动部件没有暴露在炉膛内高温下，因此本焚烧炉的事故率和维护量都很低，节省了维护费用。以及较高的自动化控制水平，因此运行维护人员少，维修工作量也较少。

6）可靠性高 。国产设备，近年来运行表明，该焚烧炉故障率低。

7）排放物控制水平高。 严格控制烟气在二、三级再燃烧烟道的燃烧过程，严格地控制燃烧温度、空气配比量和停留时间，达到减少碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等有害气体的生成。经测试，烟气排放物中CO含量1—10 PPM，HC含量2—3 PPM，NOx含量35 PPM，低于美国及欧洲烟气排放标准,特别是系统保证烟气在燃烧系统中(850℃以上的温度)停留不少于2秒钟,使二恶英排放降到最低,完全达到欧美国家的排放标准。

2、1、2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。

2、1、3焚烧机理

垃圾入炉焚烧前不需进行任何预处理。生活垃圾废物经自动或人工控制的给料机送入焚烧炉干燥炉炉排架干燥、热解，在干燥炉架上，接受主炉膛中的辐射热后，蒸发出垃圾中的水分，使固体垃圾更加容易燃烧。此阶段（干燥热解气化段）控制燃烧空气量，供氧量不足。同时部分垃圾在高温辐射作用下，开始进行化学分解，其中的部分高分子烃类和一氧化碳等可燃物挥发出来，干燥炉排处温度控制在500℃~600℃左右，这样就有了最佳的热分解温度，可以达到最好的分解效果，由于引风机的作用，这部分气体在主炉膛内的停留时间很短，只有1~2秒钟，由于氧气供应并不充分，只有25%的碳氢化合物在主炉膛燃烬，15%的固定碳在炉排燃烬，其余60%左右的挥发性碳氢化合物进入再燃室。烘干后进入第一级炉排，在炉床上经热解产生出的挥发性物质和可燃物在高温下燃烧。垃圾燃烧剩余的固体物留置在炉排上，通过与空气的剧烈混合和炉排的抛动,垃圾被抛入下一级炉排继续燃烧。共计有六级脉冲焚烧炉排。如此下去，道斯炉燃烧原理示意图直至进入最后一级炉排燃烧时，喷入的空气量使废料完全燃尽后，进入灰渣坑，由自动除渣装置排出。此时就整个焚烧炉炉膛与再燃室接口状态看，空气、燃料颗粒、挥发分略呈不完全燃烧状态由于各级炉排的燃烧强度和燃烧废物量不一样，所需的空气量不同，因此每层炉排的振动频率和摆动幅度也不一样，完全由计算机控制，准确性高。根据燃烧特点和传热方式的不同,可分为三个阶段：第一阶段在炉膛内布置有膜式水冷壁管，接受燃料燃烧的辐射热能。燃烧空气由每个炉排的下部风机送入，经喷嘴进入炉膛，在气流作用下废物保持松散浮动燃烧，因此这种焚烧炉既有炉排炉的特点，又有少量流化床的特点。炉床燃烧后的烟气中有许多焦炭颗粒和未燃烧物质，此时温度达860℃；第二阶段是随着烟气进入第一级再燃烧烟道与定量高速喷入的空气剧烈混合燃烧，仍有未燃烬继续进入第二级再燃烧烟道与过量空气剧烈混合继续燃烧，温度达1000℃，此过程没有热交换，主要目的是提高烟气的温度加快烟气中有害物质的分解；第三阶段为控制余热锅炉进口温度，从省煤器出口处抽取部分190℃的烟气回送至余热锅炉前混合，使进入余热锅炉的烟气温度保持在760℃，燃烧完全的高温烟气经过过热器、省煤器、空气预热器进行对流换热，然后经干石灰与活性碳吸收处理，再经过半干式烟气处理设备和布袋吸尘器经引风机抽出，由烟筒排往大气，吸收塔下部飞灰与石灰等混合物由排灰装置排出。

2、2马丁炉型机械炉排炉

2、2、1马丁炉型垃圾焚烧炉的主要特点

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。1）处理垃圾范围广泛。但是，在垃圾贮坑的垃圾进行分区堆栈、发酵、翻拌混合可使垃圾的组分均匀； 2）炉排炉的炉床由众多的炉条组成。马丁炉条用高铬耐热、耐磨铸铁制造，材质性能较为优异，结构上也有独到之处，炉条的筋板作成封闭的一次风通道，利用一次风的高速流动将炉条的热量带走，起到散热翅片的作用，有效地降低炉条的工作温度，从而延长了炉条的使用寿命； 3）操作实现全部机械化、自动化； 4）很好的焚烧处理效果； 5）产生烟气量少，尾气易于处理，二恶英排放能达到环保标准。

2、2、2工作原理

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。

2、2、3焚烧机理

垃圾由垃圾车运来后，卸入垃圾池中，垃圾吊车将卸下的垃圾进行翻拌、混合，并按垃圾贮坑的作业程序进行分区堆栈、发酵、翻拌混合可使垃圾的组分均匀，避免进炉的垃圾热值忽高忽低，从而导致炉温过大的波动；堆栈发酵是解决高水份、低热值垃圾焚烧的重要经验，其机理是析出部分水分且产生沼气，既提高了进炉垃圾的热值，又使垃圾容易着火燃烧。经过二~三天左右堆栈发酵的垃圾由吊车抓取投进垃圾料斗。料斗与料槽的接合处设有料门，用于点火起炉和熄火停炉操作过程中，料槽内没有垃圾，关闭料门可使炉膛与外界隔开，维持炉内负压。按升温曲线达到投放垃圾时，料门开启，垃圾沿料槽下落到给料平台并充满整个料槽，给料装置将垃圾推送落炉排上，垃圾在炉排翻送过程中受到燃烧器和炉内的热辐射以及一次风的吹烘，水份迅速蒸发，着火燃烧，炉温逐步升高，当炉温达到600℃时，燃烧器退出，垃圾焚烧进入正常状态，炉温继续升高并维持在850℃左右。垃圾在炉排上依次通过干燥、燃烧和燃烬三个区域，垃圾中的可燃成份完全燃烧，不可燃的灰渣由炉渣滚筒送出落入出渣机中，出渣机贮有水并保持着一定的水位起到水封作用，确保炉内负压的稳定，灰渣在出渣机内熄火和降温后被推送出来，由振动输送带送去灰渣贮坑，在抛灰机的作用下落入灰渣贮坑中，垃圾经焚烧处理后成为稳定、无害的灰渣。振动输送带还有一个作用是使灰渣中的金属物暴露出来，便于悬挂在振动输送带上方的除铁器将其吸出，汇集后打包回用。垃圾焚烧过程中，有些细灰从炉条之间的缝隙落到各风室中，这些灰称之为‘漏灰’，定时由漏灰排出系统依次打开风室下面的活门，漏灰在风室的风压作用下落入灰槽中，灰槽一端通出渣机，另一端带有风门与公共风室连接，漏灰排出系统按程序将风门瞬时打开，将漏灰吹送入出渣机中，最后与灰渣一起被排走。灰渣贮坑上方装有桥式抓斗起重机，用抓斗将汇集在灰渣贮坑中的灰渣抓取，装车外运、填埋。燃烧用的空气取自（垃圾池是密封）垃圾贮坑的上方，由鼓风机抽吸和压送进行二级加热，第一级为蒸汽暖风机，第二级为烟气暖风机，风温提高到250℃左右，然后分成一次风和二次风，一次风进入到炉排下方的公共风室，通过各风室风门的调节，获得最佳的风量分配，最后经炉条的风道穿过垃圾层进入炉膛，提供垃圾焚烧所需的氧量；二次风通过二次风风道经调节风门从燃烧室上方前、后拱处的两排喷嘴喷射进炉膛，对燃烧气进行扰动和补充氧量，达到充分燃烧的目的。燃烧空气从垃圾贮坑抽取是为了将这些被污染带有恶臭的空气送入炉内进行高温处理，并维持垃圾贮坑的负压状态，避免其外逸而造成周围环境的污染。垃圾燃烧产生的高温烟气在引风机的抽吸下首先通过锅炉第一通道，第一通道水冷壁下部用耐火材料敷设有相当长的卫燃带，用以减缓热交换的速度，使在此区域内的烟气温度保持着不低于850℃，有利于二恶英最大限度的分解。敷设卫燃带还可避免水冷壁裸露在高温烟气中而产生的高温腐蚀。烟气经凝渣管从上而下通过第二通道，采用辐射传热进行热交换，再急转进入满布对流受热面的第三通道和第四通道，加快了热交换的速度，在锅炉出口处烟温降至380℃左右。随后通过布置有管式烟气暖风机的第五通道，与空气进行最后的热交换，被冷却到270℃左右。为了保证静电除尘器入口的烟气温度稳定在设定的温度值，锅炉的第四通道设有旁路烟道和调节挡板，通过调节流经第四通道的烟气量来控制静电除尘器入口的烟温。完成热交换后的烟气进入烟气处理系统。

2、3LXRF立式旋转窑焚烧炉

LXRF系列立式旋转热解焚烧炉是由深圳市汉氏固体废物处理设备有限公司和清华大学环境科学与工程系共同研制开发、生产制造的，是垃圾焚烧过程中的关键设备。该研制项目为深圳市高新技术项目，并已申报国家863计划。国家建设部的《建设行业垃圾处理科技发展“十五”计划和2010年规划大纲》将此技术的研发列入2006-2010年的科技发展目标中，该焚烧炉采用当今世界上最为先进的热解气化焚烧技术，在焚烧炉主体设计上采用了独特的专利技术。

2、3、1LXRF系列立式旋转热解焚烧炉的特点：

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，垃圾热值低时燃烧困难。

1）燃烧机理先进；

2）设备制造、运行成本较低；

3）对国内垃圾适应性强。适合于我国城镇低热值、高水分、不分拣的生活垃圾；特别适合于医疗废物等特种垃圾；部分工业废弃物；

4）垃圾不需要预处理，操作实现全部自动化；

5）焚烧处理效果好；

6）产生烟气量少，尾气易于处理，二恶英排放几乎为零。

2、3、2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。

2、3、3焚烧机理

该炉从结构上分为热解气化炉和二燃室。热解气化炉内燃烧层次分布，从上往下依次分为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段。进入热解气化炉的垃圾首先在干燥段由热解段上升的烟气干燥，其中的水分挥发；在热解气化段分解为一氧化碳、气态烃类等可燃物并形成混合烟气，混合烟气被吸入二燃室燃烧；热解气化后的残留物（液态焦油、较纯的碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质等）沉入燃烧段充分燃烧，温度高达1100-1300℃，其热量用来提供热解段和干燥段所需能量。燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧后进入冷却段，由热解气化炉底部的一次风冷却（同时残渣预热了一次风），经炉排的机械挤压、破碎后，渣系统排出炉外。一次风穿过残渣层给燃烧段提供了充分的助燃氧。空气在燃烧段消耗掉大量氧气后上行至热解段，并形成了热解气化反应发生的欠氧或缺氧条件。由此可以看出，垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级分配：裂解成分进入二燃室焚烧，裂解后残留物留在热解气化炉内焚烧，垃圾的热分解、气化、燃烧形成了向下运动方向的动态平衡。在投料和排渣系统连续稳定运行时，炉内各反映段的物理化学过程也持续稳定进行，从而保证了热解气化炉的持续正常运转。

2、4流化床焚烧炉

2、4、1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，需破碎装置，石英砂对设备有磨损，设备需要定期维护。

1)利用垃圾、煤的异重比，采用特殊的布风方式，使垃圾在炉内循环燃烧，彻底清洁处理垃圾；

2)通过布置两级分离器对物料的分离和回送，可以很好地控制燃烧，提高燃烧效率且达99％以上；

3)采用中低温燃烧(炉膛出口烟温850℃)和分级送风分段燃烧的方法，有效抑制和降低SO2及NOx的排放；

4)对于含硫分和氯分高的城市生活垃圾，采用炉内添加石灰石以及尾部洗涤的方法来降低如SO2和HCl的排放；

5) 垃圾污水由污水泵送至炉内高温处理，垃圾储仓中的臭气由二次风机抽吸至焚燃炉内作为垃圾焚烧助燃空气，保持地下水和周围大气环境的清洁；

6) 采用独特的灰渣分选冷却装置，在冷却灰渣的同时，将合适的流化床料分选出并回送至流化床中。

2、4、2工作原理

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。

2、4、3焚烧机理

锅炉采用异重流化床燃烧方式和低倍率分级分离循环返料的燃烧系统，该系统由炉膛、物料分离收集器和返料器三部分组成。炉膛上部由膜式水冷壁组成，下部为一个倒锥体流化燃烧室，亦称为密相区。底部为水冷布风板，布风板上布置有特殊形式的风帽。布风板下由水冷管构成等压风室。一次风经等压风室、布风板风帽进入密相区使燃料开始燃烧，并将物料吹离布风板。二次风由床层上方的二次风口送人炉膛，一二次风比例约为7:3，并可根据燃料变化和运行情况进行调节，既能达到完全燃烧的目的，又能控制SO2和NOx的生成量。

另外，由一次风引出几支风管从前后墙进入密相区，分别拨动垃圾、煤和返料灰，以便垃圾、煤和返料灰等物料均匀播撒到床料中去，同时加强密相区下部的扰动。

密相区上部为悬浮段，为保证烟气在炉膛中停留时间大于2秒，炉膛断面有所扩大。烟气携带物料继续燃烧，同时向炉膛四周放热。由于断面扩大，并且烟气经悬浮段碰撞炉顶防磨层，部分粗物料返回密相区，烟气只携带细物料离开炉膛进入一级分离器。 一级分离器为四排撞击式分离器，由凝渣管构成，布置于炉膛出口处，作为炉内分离装置。烟气通过一级撞击式分离器时，物料中较粗部分被分离出来，落人分离器下方收集斗，返回炉膛后循环再燃烧。 经一级分离后的烟气携带较细的物料，再经过过热器后进入二级分离器——下排气蜗壳式旋风分离器，将细物料进一步分离和收集起来，通过U型返料器返回到密相区中，继续循环燃烧。 过热器为纯对流型，分二级，为防止高温腐蚀，布置在炉膛出口，凝渣管后面。为保证管壁温度不超温，沿烟气流动方向依次为低温过热器和高温过热器。 两级过热器之间设有面式减温器调节汽温，考虑到焚烧垃圾烟气量较大的特点，面式减温器调温幅度在0-40℃之间。为防止过热器管子磨损，除把过热器布置在一级惯性分离器之后外，过热器前两排管子还采用了喷镀镍基合金防磨技术。 锅炉采用两只蜗壳钢板式中温旋风分离器，外部为钢板结构，内部敷设保温、绝热和防磨材料。分离器人口采用蜗壳式布置，能保证分离效率达到99.3％回料阀采用非机械式“U”阀回料器，保证回料通道通畅，并能耐高温、耐磨损和防粘结。空气预热器为立置管式，分上下两级布置。 空气预热器管子采用Ø51×1.5的螺旋槽管，在入口处装有防磨套管。为防止低温腐蚀，空气预热器下级采用了防腐蚀的考登管。给料系统分为给垃圾和给煤两个系统，均布置在炉前。给垃圾系统为一链轮式给料装置，垃圾通过链轮输送到炉膛人口，在播垃圾风的吹撒下均匀地散落在床层上。给煤系统由两台正压螺旋给煤机组成，单台给煤量均大于满负荷给煤量。锅炉燃烧后产生的炉渣通过布风板后侧排渣口接至冷渣分选装置，冷却后连续出渣。当冷渣分选装置出现故障时，可利用紧急放渣管采用人工间断出渣，出渣量以维持适当的料层为准。 旋风分离器分离出来的灰，全部或部分返回炉膛作为调节床料温度、炉膛出口烟温和降低锅炉出口排尘浓度的一种手段。在锅炉正常运行时，可通过炉膛加砂口适量添加床料以维持料层高度。同时补充部分辅助燃料—原煤，以保证热电厂的正常供热和发电。余杭热电厂的垃圾焚烧炉至今已运行，运行状况良好。其运行情况 ：垃圾焚烧炉，运行稳定，各项技术参数和指标均达到了设计要求，保证了发电机组的正常运行；最长连续运行时间超过一个月；平均每小时焚烧垃圾约7吨，最大量可达到11吨/小时；对垃圾成分、热值随季节性变化和适应性好。