焚烧炉的选型原则是什么.doc

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1、焚烧炉的选型原则是什么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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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.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

7、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.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.(b)同轴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

8、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.(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

9、.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

10、,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

11、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.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

12、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

13、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

14、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

15、及横梁组成,由液压传动装置驱动,其移动速度可调整,以配合各种燃烧条件,其搅拌垃圾方式如图(b),(c),(d)所示,可动炉条逆向移动,使得垃圾因重力而滑落,使垃圾层达到良好的揽拌,最后灰烬经由灰渣滚轮移送至排灰槽.(4)旋转圆桶式焚烧炉炉排由57个圆桶形滚轮,呈倾斜式排列,每个圆桶间旋转方向相反,有独立的一次空气导管,由圆桶底部,经由滚筒表面的送气孔到达垃圾层.垃圾因圆桶的滚动而往下移动,并可充分搅拌混合,圆桶以电力驱动,其转速可依垃圾性质调整.此型式炉排炉条冷却效果良好,但圆桶的空气送气口易阻塞,阻塞后易造成气锁.(5)阶段反复摇动式焚烧炉阶段反覆摇动式焚烧炉的每个炉排上都有固定炉条及可动炉

16、条以纵向交错配置,可动炉条由连杆及棘齿组成,在可动炉条支架上水平方向作反覆运动,此种运动方式将剪力作用于垃圾层的前后及左右各方向,使得垃圾层能松动及均匀混合,并与火上空气充分接触.一次空气由炉排底部经由炉条两侧的缝隙吹出.在燃烧区的固定炉条上的炉条有切断刀刃装置,其功能为松动垃圾块,垃圾层及调整垃圾停留时间,使供给空气分布均匀,以及使二次空气的通道有自清作用,垃圾借此力量反覆翻搅及移动.(6)逆动翻转式炉排瑞士W+E逆动翻转式炉排的构造如右图(a)所示,炉排包含固定炉条及可动炉条,每个固定炉条及可动炉条横向交错配置,炉排呈水平设置,无倾角及阶段落差,垃圾的干燥,燃烧及后燃烧均在此炉排进行.一次

17、空气由炉排底部分为数个管道进入炉排,再由炉条两侧吹出.可动炉条由连杆曲柄机构组成,由液压传动装置驱动,其运动方式如图(b)所示,在固定炉条两侧的可动炉条以相反方向作反覆运动,使得垃圾在前进及旋转中达到搅拌的作用.因为此型式的炉排为水平装置,故焚烧炉所需的高度可相对降低.(7)机械反复摇动式焚烧炉此型式炉排构造包含一个干燥炉排,一个燃烧炉排,及一个旋转窑炉排,但旋转窑炉排可视实际情况来决定是否需装设.机械式炉排为倾斜床面,其中固定炉排及可动炉排以纵向交错配置,有阶段落差,可动炉条由炉条组件及可动支架组合而成,由液压装置驱动.一次空气由炉排底部经由干燥区片状炉条的两侧吹出,及由燃烧区板式炉条的前端

18、及表面细孔吹出,板式炉条的优点为可使燃烧用空气分布均匀,炉条冷却效果佳,可避免炉条烧损.燃烧区炉排的可动炉条在前后方向反覆运动,使得垃圾移动,剪断,经由阶段落差,达到搅动混合的作用.通过燃烧炉排的垃圾可经由下游附加的旋转窑进行后燃烧,旋转窑的构造为钢制圆筒,内部以耐火材料施工,窑体稍为倾斜,一次空气由窑体前方吹入,窑体出口有气密装置,以隔绝外部气体入侵,圆桶下方装设有滚轮,操作时以电力驱动滚轮,使其带动圆桶窑体转动,窑尾在面对废气出口方向的炉壁上通常设有一个燃烧器,可由尾端加热窑内的垃圾,在燃烧炉排左右两侧的耐火砖墙上通常也各设有一个燃烧器,垃圾经后燃烧阶段,最后灰渣由重力及滚动方式排出.(8

19、)阶段往复摇动式焚烧炉日本Takuma阶段往复摇动式炉排干燥,燃烧及后燃烧三段炉排均为倾斜床排,固定炉条及可动炉条以纵向交错排列.高压高速的一次空气由炉底的空气导管送入炉条底部,再由盒状炉条两侧的空气喷嘴吹出,如图(a)所示.可动炉条由炉条支架及连杆曲柄机构组成,由液压传动装置驱动,如图(b)所示,各炉排的可动炉条水平前后移动,使得垃圾因重力滑落,及切断垃圾,经过阶段落差使得垃圾产生混合搅拌.垃圾移动所需的力与垃圾自重及炉条的摩擦系数成正比,炉条的倾斜角愈大时,垃圾所需的移动力愈小,同时垃圾作用于炉条的反作用力也愈小.(9)逆摺移动式炉排炉法国Stein逆摺移动式炉排为倾斜床面,无阶段落差.一

20、次空气由炉条底部经由炉条两侧吹出.可动炉条分为前后两部份,分别由连杆及移动架组成,再由液压传动装置驱动,由于可动炉条逆向反覆移动,使得垃圾因重力而落下,而使垃圾层达到良好的搅拌混合作用,灰烬经由调整叶片控制,再移至排灰槽.此型炉排的机械设计与德国Martin的炉排十分类似.(10)西格斯多级炉排比利时西格斯炉排为台阶式炉排,由固定式炉条,滑动式炉条和翻动式炉条的相互结合,并且可以各自单独控制.西格斯炉排由相同标准的元件组成,每一元件包括由刚性梁组成的下层机构,每片炉条的铸钢支撑和覆有耐火材料的钢质炉条.每件标准炉排元件有六行炉条,分三种不同炉条按两套布置:固定式,水平滑动式和翻动式.下层机构的

21、低层框架直接支撑固定炉条.全部炉条顶层表面形成一个带21斜角的炉排倾斜面,全部元件皆按这个方式布置.滑动炉条推动垃圾层向炉排末端运动,而翻动炉条使垃圾变得膨松并充满空气.在炉条下面的燃烧风经过几个冷却鳍片和位于每片炉条前端的开口和槽后离开炉条,并吹过下一炉排片的顶部.每一片炉条有燃烧风出口开口.从而保证整个炉排表面的空气分布.燃烧室的构造炉体两侧为钢构支柱,侧面设置横梁,以支持炉排及炉壁.垃圾焚烧厂燃烧室依吸热方式的不同,可分为耐火材料型燃烧室与水冷式燃烧室二种.耐火材料型燃烧室仅靠耐火材料隔热,所有热量均由设于对流区的锅炉传热面吸收,此种型式仅用于较早期的焚烧炉.水冷式燃烧室与炉床成为一体,

22、燃烧室四周采用水管墙吸收燃烧产生的辐射热量,为近代大型垃圾焚烧炉所采用.炉壁为可耐高温的耐火砖墙,燃烧火焰最高温度约为l000以上,耐火砖墙的外部,须有足够厚度的保温绝热材料及外壳,使炉壁气密性好,避免高温气体外泄,炉体顶部大部分均为水墙构造,其目的是吸收燃烧室高温的辐射热,保护炉壁,同时也可增加锅炉的传热面积,提高锅炉的蒸气产量.炉壁的构造分为砖墙,不定型耐火砖墙,空冷砖墙,以及水墙四种.(a)砖墙由于炉膛温度较高,同时被焚烧物料及燃烧后产物,如碱性熔融物,对炉衬有腐蚀性,一般选用氧化铝含量较高的高铝耐火材料,抗碱性腐蚀的铬镁质,镁质及铝镁质耐火材料.(b)空冷砖墙与水冷壁在砖墙的外侧加设一

23、道板式热交换器,利用炉内的焚烧热源与进炉之前的助燃冷空气进行热交换,既降低炉壁温度,又可回收废热.因降低炉体温度而避免炉壁附着溶渣及抑制氮氧化物的产生,有利于燃烧.5,控气式焚烧炉控气式焚烧炉由一个一燃室和一个二燃室两部分组成,分两段燃烧.操作过程中严格控制进入一燃室和二燃室的空气量.引入一燃室的助燃空气量一般为理论助燃空气量的70-80%.贫氧条件下燃烧产生的含有易燃组分的裂解气体在二燃室中燃烧,二燃室的设计为完全去除裂解气中的有机物提供了足够的停留时间.同一燃室一样,严格控制量的气体被引入二燃室.不过在富氧的情况下,140-200%的理想配比的气体被引入以维持完全燃烧.与其他焚烧方式相比较

24、,一燃室中烧废物的气体量小,速度低.气体的低速和废物的几乎不湍流使得气流带走的颗粒物数量很少.完全燃烧在二燃室中完成,产生的废气清洁且几乎不含颗粒物质,如烟尘和烟灰.通常满足排气标准而不必使用附加的空气净化装置,如涤气器或袋滤器等.在供气量少于完全氧化需氧量的一燃室,其运行控制如下:温度升高时减小进气量;温度降低时增大进气量.二燃室是为完全焚烧设计的,其供气量多于理想配比的供气量.在理想配比的状况下,可燃物质会完全燃烧.过量的气体会使裂解气体熄灭,也就是说,会降低尾气的温度.因此,二燃室的运行控制如下:温度升高,增大进气量;温度降低,减小进气量.(1)模组式CAO模组式固定床焚烧炉是先在工厂内

25、铸造好,再运到现场组装.焚烧炉包括两个圆筒状,内敷耐火砖的碳钢制成的燃烧室.通常不设置昂贵而复杂的空气污染控制系统,仅以粒状污染物控制为主.主燃烧室成阶梯形,每阶梯间装有输送杆,每隔78min即往前推进一次,便于废物及灰渣的移动.每个燃烧室至少装置一个辅助燃烧器,以维持炉内温度.为了避免不完全燃烧气体外泄,炉内的压力略低于炉外,主燃烧室底部装有空气导管,以吸取炉外的空气.一燃室内供风量小,温度在700左右,能使生垃圾热解,避免风量过大将大量不完全燃烧的悬浮微粒带入第二燃烧室中;在二燃室再以辅助燃油及超量助燃空气将燃烧温度提升到1000以上,以完全氧化不完全燃烧的碳氢化合物.主燃烧室内的温度(或

26、燃烧速率)的变化呈周期性,但顺序控制进料杆及输送杆的移动可以降低温度上下的幅度.此外,将水蒸汽喷入主燃烧室内,也可调节温度的变化,同时减少一氧化碳的产生.由于温度起伏不定,炉内耐火砖经常承受热震,耐火材料必须经常修补.空气控制式模组焚烧炉由于燃烧情况较缺氧式好,而且可以自动连续进料及排灰,废热亦可回收,产生蒸汽及热水,已经成为主要的小型废物焚烧炉,普遍为一般学校,机关,医院,工厂及小型乡镇使用.适用于废纸,城市垃圾和医疗垃圾的处理,也可用于焚烧其它一般固体,液体及污泥废物,但不十分适合危险废物焚烧使用.该焚烧炉的优缺点见下表:(2)螺旋式焚烧炉螺旋式焚烧炉是由华盛顿州西雅图的波音(Boeing

27、)工程和建筑公司开发的.一燃室包括圆柱形燃烧室的外壳,进料装置,出料装置,强制通风系统,集灰器和不等螺距的螺旋推进器.一燃室内有一非等距螺旋推动废物在初级燃烧室内移动.经过破碎的废物(要求90%小于20cm)以一定的控制速度进入燃烧室,并由螺旋推进器的第一个螺旋片推成一堆.然后废物被螺旋推动滚过燃烧室.在螺旋推动废物移动时,也起到了搅拌物料的作用,从而使废物物料最大限度地与注入燃烧室的空气相接触.当物料经过燃烧,体积减少时,推动物料移动的螺旋螺距也相应地减小.废物床的搅拌作用与准确控制注入空气相结合,使一燃室在均匀的中等气温下运行,废物在不完全燃烧的情况下接近气化.燃烧室排出尾气向上通过热导管

28、再向下进入后燃烧室完全燃烧.后燃烧室中的旋风气流也能分离去除从燃烧室中带走的大部分颗粒,注入后燃烧室的空气可以将后燃烧室排出气体的温度控制在使灰分初始软化的最低温度以下的安全水平.燃烧室和后燃烧室都通过预热空气冷却,即注入每一个装置的空气,在注入之前首先通过该装置的换热结构,预热空气,同时也使装置得到冷却.从而减少了热损失并改善了运行性能.(3)熔渣高温气化焚烧炉该型焚烧炉又称安德科-托拉克斯(ANDCO-TORRAX)热解焚烧炉,是由燃气发生器和后续二燃室组成的立式焚烧炉,如右图所示.垃圾靠重力落入燃气发生器,自上而下通过烘干区,热解区和燃烧/熔融区;预热空气吹入燃气发生器的炉底,其温度约为

29、1038.它使热解后残留的炭燃烧,产生的热量使惰性物质熔化,使往下落的垃圾热解.高温产生的熔渣在炉底(温度达1650),连续地从出渣口流出,落入水冶槽生成黑色的惰性颗粒材料,残留物的体积约为装入燃气发生器垃圾体积的3%.燃气发生器的热解气体温度在427538之间,热值低,其范围为37305595kJ/m3.从切线方向进入二级燃烧室,在此与空气进行充分的燃烧,产生温度为12051260的废气.二级燃烧室的热气体中大约15%被引入装有耐火材料的热交换器,一次燃烧空气在这里被加热到1038后送入燃气发生器.二级燃烧室剩下的85%热气体被送往废热锅炉生产蒸汽.废气一般采用常规的静电除尘器净化.(4)多

30、层炉多层炉的结构如左图所示,炉体是一个垂直的内衬耐火材料的钢制圆筒,内部分成许多层,每层是一个炉膛.炉体中央装有一顺时针方向旋转的双筒的带搅动臂的中空中心轴,搅动臂的内筒与外筒分别与中心轴的内筒和外筒相联.搅动臂上装有多个方向与每层落料口的位置相配合的搅拌齿.多层床焚烧炉由上至下可分成三个区域:干燥区,燃烧区和冷却区.炉子上部几层为干燥区,其平均温度在430至540之间,主要的作用为蒸发废物中所含的水分.由加料口进来的滤饼与高温燃烧废气接触,进行干燥.初加入的滤饼粘性比较大,耙齿一方面进行搅拌,一方面进行破碎,使表面增大从而增加干燥速度.燃烧反应主要发生在高温(760980)的中间几层.由于废

31、物在炉内停留时间较长,几乎完全燃烧.燃后的灰渣进入下部冷却区(150300)与进来的冷空气进行热交换,冷却到150排出炉外.如要辅助燃料时过量空气率采用5060%,以减少过量空气带走的热量.有些设计还包含一个二次燃烧器以确保挥发性有机蒸气的完全燃烧.(5)旋转窑式焚烧炉旋转窑是一个略为倾斜而内衬耐火砖的钢制空心圆筒,窑体通常很长.大多数废物物料是由燃烧过程中产生的气体以及窑壁传输的热量加热的.固体废物可从前端送入窑中,进行焚烧,以定速旋转来达到搅拌废物的目的.旋转时须保持适当倾斜度,以利固体废物下滑.此外,废液及废气可以从前段,中段,后段同时配合助燃空气送入,甚至于整桶装的废物(如污泥),也可

32、整桶送入旋转窑焚烧炉燃烧.但这种多用途的旋转窑式焚烧炉在备料及进料上较复杂.旋转窑焚烧炉有两种类型:基本型式的旋转窑焚烧炉和后旋转窑焚烧炉.基本型式旋转窑焚烧炉如下图所示.该系统由旋转窑和一个二燃室组成.当固体废物向窑的下方移动时,其中的有机物质就被销毁了.在旋转窑和二燃室中都使用液体和气体废物以及商品燃料作为辅助燃料.后旋转窑焚烧炉如下图所示,这种旋转窑可以用来处理夹带着任何液体的大体积的固体废物.在干燥区,水份和挥发性有机物被蒸发掉.然后,蒸发物绕过转窑送入二燃室.固体物质进入转窑之前在通过燃烧炉排时被点燃.液体和气体废物则送入转窑或二燃室.气,固体在旋转窑内流动的方向有同向及逆向两种.逆

33、向式可提供较佳的气,固体混合及接触,可增加其燃烧速率,热传效率高,但是由于气,固体相对速度较大,排气所带走的粉尘数量也高.在同向式操作下,干燥,挥发,燃烧及后燃烧的阶段性现象非常明显,废气的温度与燃烧残灰的温度在旋转窑的尾端趋于接近.但目前绝大多数的旋转窑焚烧炉为同向式,主要的原因为同向式炉形设计不仅适于固体废物的输入及前置处理,同时可以增加气体的停留时间.逆向式旋转窑较适用于湿度大,可燃性低的污泥.旋转窑焚烧炉是一种适应性很强,能焚烧多种液体和固体废物的多用途焚烧炉.除了重金属,水或无机化合物含量高的不可燃物外,各种不同物态(固体,液体,污泥等)及形状(颗粒,粉状,块状及桶状)的可燃性废物皆

34、可送入旋转窑中焚烧.旋转窑焚烧炉的一般优缺点分析见下表.(6)流化床焚烧炉流化床焚烧炉燃烧原理是借着砂介质的均匀传热与蓄热效果以达到完全燃烧的目的,由于介质之间所能提供的孔道狭小,无法接纳较大的颗粒,因此若是处理固体废弃物,必须先破碎成小颗粒,以利反应的进行.助燃空气多由底部送入,炉膛内可分为栅格区,气泡区,床表区及干舷区.向上的气流流速控制着颗粒流体化的程度,气流流速过大时会造成介质被上升气流带入空气污染控制系统,可外装一旋风集尘器将大颗粒的介质捕集再返送回炉膛内.空气污染控制系统通常只需装置静电集尘器或滤袋集尘器进行悬浮微粒的去除即可.在进料口加一些石灰粉或其他碱性物质,酸性气体可在流化床

35、内直接去除,此为流化床的另一优点.新式焚烧炉(日本)荏原:无破碎式流化床焚烧炉三菱:MARTIN炉排焚烧炉(7)液体喷射式焚烧炉液体喷射式焚烧炉是最常见的液体危险废物焚烧炉.凡是流动性的废液,泥浆及污泥皆可用它销毁.第一室通常有一个燃烧喷嘴,用以燃烧输入的可燃液体和气体废物.不易燃烧的液体和气体废物往往不经过燃烧喷嘴,而从后部进入第二室.下图表示了两级系统的示意图.单级焚烧系统只能用于处理可燃性废物.废物焚烧炉的结构由废液的种类,性质和所采用的废液喷嘴的型式来决定.炉型有立式圆筒炉,卧式圆筒炉,箱式炉,回转窑等.液体喷射焚烧炉的布局可以是水平的,垂直向上燃烧的,垂直向下燃烧的或是倾斜的.采用哪

36、种布局通常要根据废物的特性而决定.液体喷射焚烧炉不含有活动的部件,而且对于维护的要求在各类焚烧炉中是最少的.液体喷射焚烧炉的工艺应用液体焚烧炉可以处理任何粘度低于10000SSU的可燃液体废物及污泥.重金属及水分含量高的废物,无机卤液及惰性液体则不适于送入此种炉中焚烧,因为燃烧无法去除此类废物中的有害物质.液体喷射焚烧炉对于废物的组成,流量的变化是极其灵敏的.因此,有必要采用贮存器和混合器,保证物料的稳定和均匀.液体焚烧炉工作的温度范围是10001650C,停留时间为0.52s.对时间,温度和过量空气的要求在很大程度上由混合系统的设计,选用的燃烧喷嘴和废物的特性来确定.一般的规律是在相同的温度

37、下,应用短火焰燃烧喷嘴比应用长火焰燃烧喷嘴所需要的时间要短些,废物完全燃烧所需要的过量空气也少些.大多数常规设备的燃烧室释放的热量近似为9.3105kJ/m3h,但涡流型焚烧炉释放的热量约为3.7106kJ/m3h.要确定所需要的工艺设计参数,有必要对废物进行中间规模的试验.通常大规模的液体喷射焚烧炉设备的性能较好,因为设计小型的混合系统更为困难.(8)气体焚烧炉在实际生产中,因废物中常有废液,废气和废渣,所以在可能的情况下,常将废气与其它废物在同一炉内焚烧,而单独焚烧废气的炉子不多.有的则是将经过一次焚烧尚未彻底焚毁的烟气再次焚烧,相当于某焚烧炉的二次燃烧室.例如,多段耙床炉,回转炉等排出的

38、气体再次焚烧就是这种情况.气体废物焚烧炉相当于一个用气体燃料燃烧的炉子或固体废物焚烧炉的二次燃烧室,用于高温下将废气中有毒,有恶臭的组分焚毁,成为无害无臭的气体.当废气本身所含的可燃有机质较少,不能维持其所要求的燃烧温度时,则应补充辅助燃料.第五节焚烧炉设计原则及要点1,焚烧炉设计的一般原则废物焚烧炉设计的基本原则,是使废物在炉膛内按规定的焚烧温度和足够的停留时间,达到完全燃烧.这就要求选择适宜的炉床,合理设计炉膛的形状和尺寸,增加废物与氧气接触的机会,使废物在焚烧过程中,水气易于蒸发,加速燃烧,及控制空气及燃烧气体的流速及流向,使气体得以均匀混合.(1)炉型选择在选择炉型时,首先应看所选择炉

39、型的燃烧型态(控气式或过氧燃烧式),是否适合所处理的所有废物的性质.一般来说,过氧燃烧式焚烧炉较适合焚烧不易燃性废物或燃烧性较稳定的废物,如木屑,垃圾,纸类等,而控气式焚烧炉较适合焚烧易燃性废物,如塑料,橡胶与高分子石化废料等;机械炉排焚烧炉适用于城市垃圾的处理,而旋转窑焚烧炉适宜处理危险废物.此外,还必须考虑燃烧室结构及气流模式,送风方式,搅拌性能好坏,是否会产生短流或底灰易被扰动等因素.焚烧炉中气流的走向取决于焚烧炉的类型和废物的特性.其基本的取向如下图所示.多膛式焚烧炉的取向与流化床焚烧炉一样,通常是垂直向上燃烧的,回转窑焚烧炉通常是向斜下方向燃烧,多燃烧室焚烧炉的燃烧方向一般是水平向的

40、,而液体喷射式焚烧炉,废气焚烧炉及及其它圆柱型的焚烧炉可取任意方向,具体形式取决于待焚烧的废物形态及性质.当燃烧产物中含有盐类时,宜采用垂直向下或下斜向燃烧的设计类型,以便于从系统中清除盐分.(2)送风方式选择就单燃烧室焚烧炉而言,助燃空气的送风方式,可分为炉床上送风和炉床下送风两种,一般加入超量空气100300%,即空气比在2.04.0之间.对于两段式控气焚烧炉,在第一燃烧室内加入7080%理论空气量,在第二燃烧室内补足空气量至理论空气量的140%至200%.因第一燃烧室中是缺氧燃烧,故增加空气流量会提高燃烧温度;但第二燃烧室中是超氧燃烧,增加空气流量则会降低燃烧温度.二次空气多由两侧喷入,

41、以加速室内空气混合及湍流度.从理论上讲强制通风系统与吸风系统差别很小.吸风系统的优点是可以避免焚烧烟气外漏,但是由于系统中常含有焚烧产生的酸性气体,必须考虑设备的腐蚀问题.(3)炉膛尺寸的确定废物焚烧炉炉膛尺寸主要是由燃烧室允许的容积热强度和废物焚烧时在高温炉膛内所需的停留时间两个因素决定的.通常的做法是按炉膛允许热强度来决定炉膛尺寸,然后按废物焚烧所必须的停留时间加以校核.考虑到废物焚烧时既要保证燃烧完全,还要保证废物中有害组分在炉内一定的停留时间,因此在选取容积热强度值时要比一般燃料燃烧室低一些.(b)液体废物焚烧炉液体废物焚烧炉炉膛容积一般比液体燃料的燃烧室允许热负荷热小,其值在(921

42、06)104kJ/(m3.h)之间.焚烧处理含水量少,热值高的废液时可取较大的值,有资料介绍大值可达(130170)104kJ/(m3.h).关于水分蒸发所需容积,经推算单位时间(1h)焚烧1t含水量为90%的废液,需要810.5m3炉膛容积;即使含水量少到50%的废液,也几乎要求同样的容积,最小需5m3.这个要求可用以核算炉膛尺寸.在确定废液焚烧炉炉膛尺寸时还应考虑喷嘴的喷射角和射程,避免液滴喷到炉子耐火衬里壁上,导致炉衬损坏.(c)废气焚烧炉废气焚烧炉的炉膛基本与气体燃料燃烧室设计相同,燃烧室热负荷值一般可取(80100)104kJ/(m3.h),由此可根据可燃废气发热值来确定炉膛容积尺寸

43、.关于废物焚烧炉炉膛尺寸的大小,即允许容积热强度值的高低,与被焚烧的废物种类,热值,燃烧装置的型式及炉内燃烧工况等因素有关.如果燃烧装置的燃烧效率较高,炉内燃烧温度较高,则可取较高的允许热强度值;反之则取较低值.以上所提供的数值是对一般情况而言,较合宜的数据将根据不同的物料,炉型等因素参照生产实践而定.(4)燃烧装置与炉膛结构选择以液体燃料和气体燃料作为辅助燃料时,由于燃烧速度快,通常可将燃料喷嘴与废物设在同一个燃烧室中.合理地布置燃料喷嘴的位置及废液(废气)喷嘴的位置很重要.应使废液(废气)喷到燃料完全燃烧后的区域中去;如果一次燃烧不能完全,则应设置二次燃烧喷嘴.对于固体废物的焚烧,燃料喷嘴

44、通常对废物起加热作用.设计燃烧喷嘴时应注意的要点有:第一燃烧室的燃烧喷嘴主要用于启炉点火与维持炉温,第二燃烧室的燃烧喷嘴则为维持足够温度以破坏未燃尽的污染气体.燃烧喷嘴的位置及进气的角度必须妥善安排,以达最佳焚烧效率,火焰长度不得超过炉长,避免直接撞击炉壁,造成耐火材料破坏.应配备点火安全监测系统,避免燃料外泄及在下次点火时发生爆炸.废物不得堵塞燃烧喷嘴火焰喷出口,造成火焰回火或熄灭.(5)炉衬结构与材料选择炉衬材料要根据炉膛温度的高低选用能承受焚烧温度的耐火材料及隔热材料,并应考虑被焚烧废物及焚烧产物对炉衬的腐蚀性.焚烧碱性废水时,燃烧产物中的碱性熔融物对普通粘土耐火砖腐蚀性很强,因此要选用

45、氧化铝含量较高的高铝耐火材料,或选用抗碱性腐蚀更好的铬镁质,镁质及铝镁质耐火材料.为了抵抗盐碱等介质的渗透和浸蚀,并提高材质的抗渣性,一般应选用气孔率较小的材质.焚烧炉炉衬结构设计除材料的选用上要考虑承受高温,抵抗腐蚀之外,还要考虑炉衬支托架,锚固件及钢壳钢板材料的耐热性和耐腐蚀性,以及合理的炉衬厚度等问题.应采用整体性,严密性好的耐火材料作炉衬,如采用耐热混凝土,耐火可塑料等,以减少砖缝的窜气.另外炉墙厚度不能过大,炉壁温度设计得较高,以免酸性气体被冷凝下来腐蚀炉壁.然而炉壁温度也不应设计得过高,过高的温度会引起壳板变形,影响环境.(6)废气停留时间与炉温选择废气停留时间与炉温的确定以废物特

46、性而定,处理危险废物或稳定性较高的含有机性氯化物的一般废物时,废气停留时间需延长,炉温应提高.若为易燃性或城市垃圾,则停留时间与炉温在设计方面,可酌量降低.一般而言,若要使CO充分破坏,停留时间应在0.5s以上(炉温700以上).但任何一座焚烧炉不可能充分扰动扩散,不同程度地存在短流现象.而且未燃的碳颗粒部分仍会反应成CO.因此操作时炉温应维持1000,而停留时间以1s以上为宜.若炉温升高时,停留时间可以降低,相对地,炉温降低时,停留时间需要加长.应该指出,确定废气停留时间及炉温时,最重要的是应该参照有关法规而定.(7)对废物的适应性虽然焚烧处理的废物常是多种多样的,并非单一形态,但从其焚烧本

47、质而言都是燃烧问题,有可能安排在同一焚烧炉内进行焚烧.对于区域性危险废物焚烧厂,通常要求焚烧炉对焚烧的废物有较大的适应性.旋转窑焚烧炉和流化床允许投入多种形态的废物,有较好的适应性.但是,并非所有废物都可投入同一焚烧炉内焚烧,必须考虑焚烧处理废物的相容性,通过试验确定对废物加以分类.为便于燃烧后产物的后处理或设置废热锅炉,常将某种废物的一些组分预先分离出来,然后分别焚烧.在不会引起传热面污染的焚烧炉后再设置废热回收设备.总之焚烧炉对废物的适应性问题是个较复杂的问题,要考虑到各种因素,力求技术可靠,经济合理.(8)进料与排灰系统选择焚烧炉进料系统应尽可能保持气密性,焚烧系统大多采用负压操作,若进

48、料系统采用开放式投料或密闭式进料中气密性不佳,冷空气渗入炉内会导致炉温下降,破坏燃烧过程的稳定性,使烟气中CO与粒状物浓度急剧上升.排灰系统应设有灰渣室,采用自动排灰设备,否则容易造成燃烧过程中累积炉灰随气流的扰动而上扬,增加烟气中粒状物浓度.(9)金属材料腐蚀焚烧烟气中的硫氧化物(SOx)及氯化氢(HCl)等有害气体均对金属材料有腐蚀性,但在不同的废气温度环境中腐蚀程度不同.高温腐蚀是高温酸性气体(包括SO2,SO3,H2S,HCl等)长时间与金属材料接触所致;低温腐蚀是酸性气体在露点以下时,与烟气中的水分凝缩成浓度较高的硫酸,亚硫酸,盐酸等液滴,与金属材料接触所造成的腐蚀.通常,焚烧烟气的温度,在燃烧室内为800950,流经各辅助设备到烟囱出口时温度降为约150170.各项设备与废气温度及腐蚀区域的关系如下表所示.应考虑焚烧炉金属炉壁,耐火水泥焚烧炉的固定锚钉,排气管线及金属制烟囱等的腐蚀问题.2,机械炉排焚烧炉2.1炉膛几何形状及气流模式燃烧室几何形状要与炉排构造协调,在导流废气的过程中,为垃圾提供一个干燥,燃烧及完全燃烧的环境,确保废气能在高温环境中有充分的停留时