焚烧-2-焚烧炉.ppt

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第四节焚烧炉,1、焚烧技术发展阶段第一阶段：

简单焚烧第二阶段：

有烟气净化和热能回收利用的焚烧第三阶段：

热解气化熔融焚烧,第一阶段-简单焚烧：

应用：

包括我国在内的很多发展中国家还在这样处理垃圾。

目标：

保证环境的清洁卫生优点：

处理方法简单，投资和运行费用低问题：

会带来二次污染，甚至造成事故。

简单焚烧水平固定炉床式垃圾焚烧炉,间歇进料、灰满后停炉一次出料，处理能力低，劳动强度大，生产环境条件差；没有或只有有简单的烟气处理系统，二次污染严重。

间歇进料、间歇出灰，处理能力低，劳动强度大，生产环境条件差；只有简单的烟气处理系统，二次污染严重。

简单焚烧水平固定炉排垃圾焚烧炉,第二阶段：

有烟气净化和热能回收利用的焚烧,目标：

实现垃圾焚烧无害化、减量化和资源化处理。

技术发展和应用：

带有烟气处理设备、避免产生二次污染的焚烧技术，垃圾焚烧发电、供热等余热利用技术得到发展和应用。

典型的有烟气净化和热能回收的焚烧系统,第三阶段：

热解气化熔融焚烧,

（1）将热解气化焚烧炉所产生的炉渣（含有重金属）和飞灰（含有二恶英和重金属）返回焚烧炉一燃室的高温区，使其熔融，达到消除二恶英和重金属固化稳定化的目的。

（2）高温熔渣焚烧炉：

在焚烧炉的熔融室内直接将垃圾热解后产生的残渣熔化，经冷却后成为玻璃体。

2、焚烧炉类型概述焚烧炉的结构型式与废物的种类、性质和燃烧形态等因素有关。

不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合。

通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害大小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉三种类型。

不过，更能反应焚烧炉结构特点的分类方法，是按照处理废物的形态，将其分为液体废物焚烧炉、气体废物焚烧炉和固体废物焚烧炉三种类型。

固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉，炉床型焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉三种类型。

但每一种类型的炉子又视其具体的结构不同又有不同的型式，具体分为以下几种类型：

炉排型焚烧炉将废物置于炉排上进行焚烧的炉子称为炉排型焚烧炉。

（a）固定炉排焚烧炉固定炉排焚烧炉只能手工操作、间歇运行，劳动条件差、效率低，拨料不充分时导致焚烧不彻底。

（b）活动炉排焚烧炉活动炉排焚烧炉，即为机械炉排焚烧炉。

炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。

按炉排构造不同可分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式焚烧炉等。

我国目前制造的大部分中小型垃圾焚烧炉为链条炉和阶梯往复式炉排焚烧炉，功能较差。

大部分功能较好的机械炉排均为专利炉排。

炉床式焚烧炉炉床式焚烧炉采用炉床盛料，燃烧在炉床上物料表面进行，适宜于处理颗粒小或粉状固体废物以及泥浆状废物，分为固定炉床和活动炉床两大类。

（a）固定炉床焚烧炉最简单的炉床式焚烧炉是水平固定炉床焚烧炉，其炉床与燃烧室构成一整体，炉床为水平或略呈倾斜，燃烧室与炉床成为一体。

废物的加料、搅拌及出灰均为手工操作，劳动条件差，且为间歇式操作，故不适用于大量废物的处理。

倾斜式固定炉床焚烧炉的炉床作成倾斜式，便于投料、出灰，并使在倾斜床上的物料一边下滑一边燃烧，改善了焚烧条件。

与水平炉床相同，该型焚烧炉的燃烧室与炉床成为一体。

这种焚烧炉的投料、出料操作基本上是间歇式的。

但如固体废物焚烧后灰分很少，并设有较大的贮灰坑，或有连续出灰机和连续加料装置，亦可使焚烧作业成为连续操作。

（b）活动床焚烧炉活动床焚烧炉的炉床是可动的，可使废物能在炉床上松散和移动，以改善焚烧条件，进行自动加料和出灰操作。

这种类型的焚烧炉有转盘式炉床、隧道回转式炉床和回转式炉床（即旋转窑）三种。

应用最多的是旋转窑焚烧炉。

（c）流化床焚烧炉这是一种近年发展起来的高效焚烧炉。

利用炉底分布板吹出的热风将废物悬浮起呈沸腾状进行燃烧。

一般常采用中间媒体即载体（砂子）进行流化，再将废物加入到流化床中与高温的砂子接触、传热进行燃烧。

按照有无流化媒体（载体）及流化状态进行分类。

3、多室焚烧炉多室焚烧炉是有多个燃烧室的焚烧炉，可使废物的燃烧过程分为两步进行：

首先是引燃室中废物的初级燃烧（或称固体燃烧）过程，接着是二级燃烧（或称气相燃烧）过程，二级燃烧区域由两部分组成，一个是下行烟道（或混合室），另一个为上行的扩大室（或燃烧室）。

现代多室焚烧炉的结构有两种基本的类型，按其布局不同而命名：

一类是气体的回流所通过的各室呈“U”型布局，称为曲径型，另一类各室按直线排列，称为串联型。

（a）典型的曲径式多室焚烧炉如左图所示，内部有多个导流板，结构紧凑。

导流板所处位置能使燃烧气体在水平和垂直方向上作90度的转弯运动。

在每次烟气气流方向变化时，均有灰尘从烟气流中掉出。

一燃室内炉排位置较高，收集灰渣的灰坑较深。

一次空气和二次空气分别从一燃室炉排的下方和上方，通过鼓风机，以控制的风量进入炉内。

辅助燃料气体通过火焰口进入二燃室，或者进入二燃室前的一个较小点的混合室。

火焰口实际上是一个把一燃室和二燃室分隔开来的跨接墙上方的孔穴。

当有混合室时，二燃室单独设进风口。

一燃室和二燃室均设有燃烧器，可加入辅助燃料。

如果废物在点燃后炉温可增高到维持废物不断自燃的程度，则一燃室不再需要加入辅助燃料。

而二燃室则通常需要不断添加辅助燃料。

曲径式多室焚烧炉,一燃室是固体废物燃烧室，二燃室为气相燃烧室。

由一燃室至二燃室需经过火焰口及混合室，形成燃烧带。

废物进入一燃室，投在固定炉排上，经干燥、着火而燃烧。

在燃烧时，挥发分及水分挥发通过燃烧室部分氧化。

其余部分随气流通过火焰口向下流经混合室与二次空气混合，因为混合室使气流流动区域受到限制和突然改变流向而产生湍流，促使混合均匀并产生气相反应。

膨胀的气体受到帘墙阻挡使气流改变方向，经过帘墙口从混合室到达最后的燃烧室，可燃组分在同轴式多室内氧化。

飞灰和其他固体颗粒物质受墙碰撞而沉落在燃烧室内。

曲径式多室焚烧炉,因此，这种类型的焚烧炉排出烟气中的颗粒物浓度相对较低。

在许多情况下，即使没有其它空气污染控制设备，也能够满足排放标准。

多室焚烧炉的特点是适合采用小量多次间歇式投加，固态含挥发分高的废物的焚烧，其适用范围在10kg/h375kg/h。

曲径式多室焚烧炉,这种类型的焚烧炉比曲径式多室焚烧炉大，燃烧空气直接进入焚烧炉，同时运动气流只在垂直方向上变化。

与曲颈式多室焚烧炉相同，气流在此式焚烧炉内的流动方向变化和碰撞，使飞灰和其他固体颗粒物质随烟气在二燃室混合均匀，能更有效的燃烧。

处理量大于500kg/h的焚烧炉通常配备自动连续进料和出灰设备。

炉排可用固定式或活动式机械炉排。

（b）同轴多室焚烧炉,图示为采用固定炉排、人工加料的一种同轴式多室焚烧炉，只能用于间歇式或半连续式操作。

同轴多室焚烧炉,图示为采用活动炉排、连续进料的的同轴式多室焚烧炉，可连续处理废物。

同轴多室焚烧炉,（c）多室焚烧炉的特点及实用性曲径型多室焚烧炉的基本特点是：

燃烧室的布局使燃烧气流在水平和垂直方向上都要转过多个90的弯。

气体的回流允许初级和二级燃烧阶段之间的墙壁共用。

混合室、火焰口和隔墙口的长宽比为1:

1至2.4:

1。

火焰口下方的挡火墙的厚度是混合室和燃烧室大小的函数；这点使得在建造250kg/h以上的焚烧炉时略显笨重。

串联型同轴多室焚烧炉的基本特点是：

（1）燃烧气体直接流过焚烧炉，仅在垂直方向上拐几个90弯。

（2）由于运行、维护或其他原因，要求将各室的空间相互分开，这种串联布局安装简捷。

（3）所有的孔口和室都能展宽至与焚烧炉相同的宽度。

火焰口、混合室和隔墙口通道截面的长宽比为2:

1到5:

1。

多燃烧室焚烧炉因其结构方面固有的特点，在运行和应用方面受到限制。

（1）火焰口和混合室的比例决定了气体速度的合适范围。

（2）在整个火焰口和混合室中需维持合适的火焰分布，（3）火焰要通过混合室进入燃烧室。

这是引起这两种焚烧炉运行性能不同的基本因素。

燃烧空气需要量对这二种焚烧炉相同，大约为300%的过剩空气量。

约有一半所需燃烧空气是由加料门和焚烧炉的其他地方因泄漏而进入焚烧炉。

其余所需空气量的分配为：

70%为从炉排进入一燃室的二次空气，10%为由炉排下进入的一次空气，20%进入混合室或二燃室。

多室焚烧炉一般多用于处理固态废物。

对于可流动的物料，诸如污泥、液体和气体，则只有使用了合适的燃烧喷嘴，才能在多室焚烧炉中焚烧处理。

多室焚烧炉通常是间歇进料，常规使用推杆型送料系统。

对于含有高挥发性物质的废料，需要经常性地小批量间歇进料。

4、机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉采用活动式炉排，可使焚烧操作连续化、自动化，是目前在处理城市垃圾中使用最为广泛的焚烧炉，其典型结构如右图所示：

焚烧炉燃烧室内放置有一系列机械炉排，通常按其功能分为干燥段、燃烧段和后燃烧段。

垃圾经由添料装置进入机械炉排焚烧炉后，在机械式炉排的往复运动下，逐步被导入燃烧室内炉排上，垃圾在由炉排下方送入的助燃空气及炉排运动的机械力共同推动及翻滚下，在向前运动的过程中水分不断蒸发，通常垃圾在被送落到水平燃烧炉排时被完全干燥并开始点燃。

燃烧炉排运动速度的选择原则是应保证垃圾在达到该炉排尾端时被完全燃尽成灰渣。

从后燃烧段炉排上落下的灰渣进入灰斗。

产生的废气流上升而进入二次燃烧室内，与由炉排上方导入的助燃空气充分搅拌、混合及完全燃烧后，废气被导入燃烧室上方的废热回收锅炉进行热交换。

机械炉排焚烧炉的一次燃烧室和二次燃烧室并无明显可分的界限，垃圾燃烧产生的废气流在二燃室的停留时间，是指烟气从最后的空气喷口或燃烧器出口到换热面的停留时间。

下图给出了典型的垂直流向型燃烧室设计尺寸，烟气上升经三个气道后完全离开燃烧室到达废热锅炉表面的烟气流向，以及烟气在三个气道中的温度、流速分布及停留时间。

4.1燃烧室及炉排应具备的机能,焚烧炉的燃烧室及机械炉排，是机械炉排焚烧炉的心脏，燃烧室几何形状（即气流模式）与炉排的构造及性能，决定了焚烧炉的性能及垃圾焚烧处理效果。

为保证垃圾焚烧效率，燃烧室应具备的条件和功能为：

有适当的炉排面积，炉排面积过小时，火层厚度会增加，阻碍通风，引起不完全燃烧。

燃烧室的形状及气流模式，必须适合垃圾的种类及燃烧方式。

提供适当的燃烧温度，为垃圾提供足够的在炉体内进行干燥、燃烧及后燃烧的空间，使垃圾及可燃气体有充分的停留时间而完全燃烧。

有适当的设计，便于垃圾与空气充分接触，使燃烧后的废气能混合搅拌均匀。

结构及材料应耐高温，耐腐蚀（如采用水墙或空冷砖墙），能防止空气或废气的泄漏。

具备有燃烧机，置于炉排上方左右侧壁及炉排尾端上方，供开机或加温时使用。

为使垃圾充分、快速地燃烧完全，需要使垃圾在炉排上具有良好的移动及搅拌功能。

各段炉排应具备的功能如右表中所列。

4.2炉排类型与构造,机械炉排类型很多，有链条式、阶梯往复式、多段滚动式和启形炉排等。

但除链条式、阶梯往复式外，其他炉排均为专利炉排。

（1）链条式炉排,链条炉排结构简单，对垃圾没有搅拌和翻动。

垃圾只有在从一炉排落到下一炉排时有所扰动，容易出现局部垃圾烧透、局部垃圾又未燃尽的现象，这种现象对于大型焚烧炉尤为突出。

此外，链条炉排不适宜焚烧含有大量粒状废物及废塑料等废物。

因此，链条炉排目前在国外焚烧厂已很少采用。

不过，我国一些中小型垃圾焚烧炉仍在使用这种炉排。

（2）阶梯往复炉排分固定和活动两种炉排。

固定和活动炉排交替放置，活动炉排的往复运动由液压油缸或由机械方式推动，往复的频率根据生产能力可以在较大范围内进行调节，操作控制方便。

阶梯往复式炉排的往复运动能将料层翻动扒松，使燃烧空气与之充分接触，其性能较链条式炉排好。

阶梯往复式炉排焚烧炉对处理废物的适应性较强，可用于含水量较高的垃圾和以表面燃烧和分解燃烧形态为主的固体废物的焚烧，但不适宜细微粒状物和塑料等低熔点废物。

（3）逆动式焚烧炉（马丁炉）,炉排长度固定，宽度则依炉床所需的面积调整，可由数个炉床横向组合而成，每个炉床包含13个固定及可动阶梯炉条，固定炉条及可动炉条采用横向交错配置，炉床为倾斜度26的倾斜床面。

垃圾的干燥、燃烧及后燃烧均在此炉床进行，一次空气由炉床底部经由炉条的空气槽从炉条两侧吹出。

可动炉条由连杆及横梁组成，由液压传动装置驱动，其移动速度可调