焚燒爐

焚燒爐是一種將廢氣、廢液、固體廢棄物體燃料、醫療垃圾、生活廢品、動物屍體等進行高溫焚燒，達到量化數減少或縮小的一種環保設備，同時達到利用部分焚燒介質的熱能的一種產品。分為固定焚燒爐和可移動焚燒爐。

焚燒爐的使用需要考慮環保的要求，排放標準需遵守《建議修改為危險廢物焚燒污染控制標準徵求意見稿GB18484-2001》。垃圾焚燒煙氣中的飛灰在焚燒爐過熱器區域結渣，可能導致焚燒爐停機，影響焚燒發電的經濟性。為探索焚燒爐受熱面結渣機制，採用燃油產生的煙氣和工業焚燒爐的飛灰混合模擬垃圾焚燒煙氣，研究了過熱器的運行工況、溫度、布置形式、幾何尺寸等對結渣過程的影響。利用掃描電鏡/能譜分析、X射線熒光分析和X射線衍射等方法分析了渣的成分與物相。結果表明：高溫煙氣有利於渣塊的形成，在實驗過程中當溫度高於450℃時，開始形成黏結性積灰，當溫度高於460℃時，受熱面開始結渣。管子壁面溫度對結渣有直接影響，降低管壁溫度可以抑制結渣過程。幾何因素(管徑)對結渣影響較大，直徑較小的管子更容易結渣。另外，含有低熔點、高黏結性物質較多的顆粒更容易沉積形成結渣。渣中主要物相為:CaSiO、Ca(AlO)、CaAl(AlSiO、FeO3。低熔點化合物如KCl、CaCl在結渣的初始層起到了黏合劑的作用。幾何因素、溫度對結渣過程的影響與實際垃圾焚燒爐改造和運行狀況吻合。

垃圾焚燒技術在國外的應用和發展已有幾十年的歷史，比較成熟的爐型有脈衝拋式爐排焚燒爐、機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、迴轉式焚燒爐和CAO焚燒爐，下面對這幾種爐型作簡單的介紹。

機械爐排焚燒爐

工作原理：垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排（爐排分為乾燥區、燃燒區、燃盡區），由於爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區域（垃圾由一個區進入到另一區時，起到一個大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入並與垃圾混合；高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽，同時煙氣也得到冷卻，最後煙氣經煙氣處理裝置處理後排出。

特點：爐排的材質要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構複雜，損壞率高，維護量大。爐排爐造價及維護費用高，使其在中國的推廣應用困難重重。

流化床焚燒爐

工作原理：爐體是由多孔分佈板組成，在爐膛內加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，並在爐底鼓入200℃以上的熱風，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被乾燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經過水冷后，用分選設備將粗渣、細渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用。

特點：流化床燃燒充分，爐內燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作複雜，運行費用較高，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對設備磨損嚴重，設備維護量大。

迴轉式焚燒爐

工作原理：迴轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置並略為傾斜。通過爐身的不停運轉，使爐體內的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡並排出爐體。

特點：設備利用率高，灰渣中含碳量低，過剩空氣量低，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。

CAO焚燒爐

工作原理：垃圾運至儲存坑，進入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機物（廚餘、葉、草等）分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選，未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室（溫度為600℃），產生的可燃氣體再進入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒，高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽。煙氣經處理後由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收。

特點：可回收垃圾中的有用物質；但單台焚燒爐的處理量小，處理時間長，目前單台爐的日處理量最大達到150噸，由於煙氣在850℃以上停留時間難於超過1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環保難以達標。

脈衝拋式爐排焚燒爐

工作原理：垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的乾燥床乾燥，然後送入第一級爐排，在爐排上經高溫揮發、裂解，爐排在脈衝空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒。如此下去，直至最後燃盡後進入灰渣坑，由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入並與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中。揮發和裂解出來的物質進入第二級燃燒室，進行進一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒；高溫煙氣通過鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時煙氣經冷卻後排出。

其優點是：

（1）處理垃圾範圍廣泛 能夠處理工業垃圾、生活垃圾、醫院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

（2）燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上。

（3）運行維護費用低 由於採用了許多特殊的設計以及較高的自動化控制水平，因此運行人員少（包括除灰渣人員在內一台爐僅需兩人），維護工作量也較少。

（4）可靠性高 經過近20年運行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運行8000小時以上，一般利用率可達95%以上。

（5）排放物控制水平高 由於採用二級煙氣再燃燒和先進的煙氣處理設備，使煙氣得到了充分的處理。經長期測試，煙氣排放物中CO含量1—10 PPM，HC含量2—3 PPM，NOx含量35 PPM，完全符合歐美排放標準。煙氣在二、三級燃燒室燃燒時溫度達1000℃，並且停留時間達2秒以上，可使二惡英基本分解，煙氣中二惡英的含量為 0.04 ng/m3，遠低於歐美標準0.1 ng/m3。

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

符合國家對焚燒爐的執行標準：

《中華人民共和國固體廢物環境污染防治法》（2016年11月7日修正版）

《中華人民共和國環境保護法》(自2015年1月1日起施行）

《國家危險廢物名錄》（2016年8月1日）

《小型焚燒爐技術條件》JB/T 10192-2012

焚燒的主要目的是儘可能焚毀廢物，使被焚燒的物質變為無害和最大限度地減容，並盡量減少新的污染物質產生，避免造成二次污染。對於大、中型的廢物焚燒廠，能同時實現使廢物減量、徹底焚毀廢物中的毒性物質，以及回收利用焚燒產生的廢熱這三個目的。

焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物和氣體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業廢物，而且可以用於處理危險廢物。危險廢物中的有機固態、液態和氣態廢物，常常採用焚燒來處理。在焚燒處理城市生活垃圾時，也常常將垃圾焚燒處理前暫時貯存過程中產生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。

焚燒適宜處理有機成分多、熱值高的廢物。當處理可燃有機物組分含量很少的廢物時，需補加大量的燃料，這會使運行費用增高。但如果有條件輔以適當的廢熱回收裝置，則可彌補上述缺點，降低廢物焚燒成本，從而使焚燒法獲得較好的經濟效益。環保焚燒爐主要設備介紹

整套處理系統由下列幾部分組成：助燃系統、焚燒系統、集塵器系統，電控系統。

焚燒爐進料方式

由於本焚燒爐屬於特製，採用人工投料的方式。手動將動物屍體放入焚燒爐內。安全起見，投料應在火勢微弱的時候進行。進料口設操作平台，方便投送物料操作及維修。

焚燒爐助燃系統

助燃系統主要設備為燃氣燃燒器

助燃系統的作用是點火開爐和輔助物料焚化(當物料熱值較低時，不能維持自身的燃燒時)，天燃氣燃料和空氣在燃燒器燃燒頭內混合燃燒並可以通過調節燃燒空氣和燃燒頭獲得最佳的燃燒參數，燃燼氣體在燃燒頭內再循環，可以使污染物，尤其是氮氧化物（NOx）的排放降到最低。具有全自動管理燃燒程序、火焰檢測、自動判斷與提示故障等功能。燃燒器能在程式控制器的控制下，進行自動點火。燃燒器具有自動點火、滅火保護、故障報警等功能和火焰強度大，燃燒穩定，安全性好，功率調整大等特點。燃燒器可以手動調節空氣流量從而改變火焰大小；內置調壓閥，保證出口氣壓穩定；同時也可通過調整供氣壓力來調節燃氣量的大小。

焚燒爐焚燒系統

爐本體

爐本體是由耐火材料、保溫材料、絕熱材料砌築在爐排上部的腔體，外包鋼板以防煙氣泄漏並使爐本體表面溫度小於50℃。在爐本體側面設有檢修門，輔助點火燃燒器也在側面。爐本體設有操作台。

在爐膛內煙氣從下向上沖刷物料，將物料中的水分烘乾，使物料及時著火．而且前後拱耐火材料蓄熱又輻射物料，從而保證了物料燃燒溫度。延長了煙氣的停留時間，使物料及飛灰中的有機物燃燒完全，提高了有害物質的銷毀率。

爐本體以高溫耐火材料做襯，中間是隔熱材料，外層是保溫材料，可減少爐本體的熱損失，提高焚燒效率；外表用鋼板作保護層，防止漏風；採用的耐火材料是我司與建築材料科學研究院共同開發的一種耐酸性煙氣腐蝕、耐高溫、高強度的耐火材料。

焚燒爐尾氣處理系統

集塵器系統

本方案都採用離心式除塵器――旋風除塵器，對焚燒后的煙氣進行除塵。集塵系統分別由三部份組成：集塵圓筒、倒錐和排氣風管組成。集塵系統的作用是將焚燒物料產生的煙氣中含有的顆粒粉塵收集在一起，便於集中清理，同時，可減少對大氣的污染，起到凈化環境的作用。

集塵系統工作原理：焚燒物料產生的煙氣中含有的顆粒粉塵在引風機強大的吸力作用下到達旋風除塵器（俗稱集塵桶）。旋風除塵器是利用離心降落原理從氣流中分離出顆粒粉塵的設備。旋風除塵器上半部份為圓錐形，當含塵氣體從圓筒上側的進氣管的切線方向進入時，獲得旋轉逆動，分離出粉塵后從圓筒頂的排氣管排出，粉塵顆粒自錐形底落入集塵圓筒中。

焚燒爐電控系統

配電櫃包括：全套設備的供電主電源、單台設備的分供電控開關；全套設備和單台設備的起停控制以及保護迴路、報警等；操作面板等．採用集中控制，其中有些設備為了操作觀察的方便設置在現場控制。

實現了所有設備的手動操作的功能和控制櫃面板操作，實現了對整個系統監視、報警等功能，提高了系統控制的可靠性。

最重要的功能，保證了對不同的物料，在不同的燃燒過程中的優化控制，從而保證了物料的充分燃燒和排除煙氣的質量。對於燃燒機的優化控制還降低了燃燒機的用油量，使運行成本大幅降低。

可以對設備順序開停機過程鎖定

斷電保護裝置

過負荷保護（電氣）

報警功能

電控系統不僅僅對燃燒室的燃燒溫度進行閉環控制，對它們的供氧量進行閉環控制，協調它們間的控制，使這個系統控制結果和各過程的控制都能夠達到要求，使整個系統處於閉環控制。

焚燒爐原理是利用煤、燃油、燃氣等燃料的燃燒，將要處理的物體進行高溫的焚毀碳化，以達到消毒的目的。

目前，焚燒爐在患病害的動物屍體無害化處理以及醫療廢棄物、有毒有害固體廢棄 物處理方面有較大的應用價值。

以動物的焚燒為例，說明利用焚燒爐進行無害化處理的操作步驟：

1、注入燃料，接通電源，啟動助燃開關，爐內溫度達到自燃溫度，將病害畜禽肉屍及其產品投入爐內，關閉助燃開關，啟動自燃開關，病害肉體保持自燃狀態不能剖割的病害畜禽屍體整體投入焚燒爐中，啟動自燃開關，屍體自燃至完全碳化為止。

2、整屍焚毀：不能剖割的病害畜禽屍體整體投入焚燒爐中，啟動自燃開關，屍體自燃至完全碳化為止。

3、肉屍分割焚毀：允許分割的病害肉品分割后投入焚燒爐中，啟動自燃開關，肉塊自燃至完全碳化為止。

4、臟器焚毀：病害畜禽臟器整體投入焚燒爐中，啟動助燃開關，使臟器在助燃狀態下燃燒至完全碳化為止。

5、焚燒后的碳化物需要選擇地點（遠離水源地和居民區）進行掩埋，徹底杜絕病菌的傳播。

焚燒爐在普光氣田高含硫氣井試氣中的應用

目前高含硫氣井試氣通常採用燃燒筒燃燒，燃燒效率低、H2S燃燒不完全、SO2排放超標、試氣時間短，難以準確評價氣井產能。為此，介紹了引進加拿大專業公司設計生產的Q3000型焚燒爐的工作原理、擴散模型計算方法及主要技術指標，指出該焚燒爐通過噴頭排列方式設計、邏輯控制程序研究能使高含硫天然氣產生高速渦流，爐腔溫度範圍從1090℃到1630℃,保證了高含硫天然氣的完全燃燒，具備燃燒完全、SO2擴散良好，可長時間、高效率、滿負荷燃燒的性能，滿足了試氣安全要求。同時，根據高含硫氣井的試氣要求，設計6台焚燒爐並聯試氣，設計處理量60×104m3/d,累積試氣燃燒時間240h,經環境監測可知各項監測指標滿足環保要求，實現了高含硫天然氣井的系統測試，為進一步落實氣藏的產能提供了科學依據。

湖州市醫療垃圾焚燒處理系統是浙江大學熱能工程研究所研製的迴轉窯+循環流化床多段醫療垃圾熱解焚燒技術的實際應用示範項目，為了保障該示範項目的正常運行，需要為其配備一套安全、穩定的計算機監控系統。根據醫療垃圾焚燒處理系統的實際情況，借鑒國內外一些先進技術和經驗，對小型熱工監控系統的應用進行了深入的研究。本文的研究工作正是圍繞著湖州醫療垃圾焚燒爐計算機熱工監控系統的研製而展開的，重點是監控系統軟體、硬體設計和自動控制功能的實現。本項研究中採用可編程式控制制器(PLC)作為下位機、工業控制計算機(PC)作為上位機與各種熱工參數感測器、變送器、操作控制器等組成一個集散控制系統(DCS)，自動監測醫療垃圾焚燒爐的各項運行參數，並對醫療垃圾焚燒爐實行自動控制與調節。監控系統包括自動檢測與遠程自動控制兩大部分，PLC負責完成數據採集及遠程自動控制調節，建立上位機PC機與下位機PLC的通訊，操作人員通過PC機監視醫療垃圾焚燒系統各運行參數監視和控制，實現人機對話，保證焚燒系統“安全、經濟、穩定”的運行。本文的研究工作還包括上位機(PC)和下位機(PLC)的軟體開發。上位機軟體在通用組態軟體“組態王”的開發平台上研製開發，具有強大的監測和控制功能和友好的用戶界面，實現了運行參數的列表顯示、流程圖模擬顯示與趨勢顯示、報警提示、歷史查詢、工作報表等功能。下位機軟體由西門子STEP—7軟體包開發，完成監控系統的數據採集、控制迴路和控制演演算法等功能，採用了帶死區的三段式智能PID控制原理設計焚燒處理系統各控制迴路的自動控制。通過本課題的研究工作，希望能為開發性能良好的小型實時熱工監控系統提供一條有效的參考途徑。