吉補宏

（太原鍋爐集團有限公司，山西 太原 030000）

一種新型立式熱解氣化焚燒爐的設計

吉補宏

（太原鍋爐集團有限公司，山西 太原 030000）

近年來，采用焚燒方法處理生活垃圾獲得了廣泛的應用，但傳統(tǒng)的垃圾焚燒處理設備存在焚毀不徹底、容易產生二次污染等問題，一種新型立式熱解氣化焚燒爐有效地克服了這些弊端，在生活垃圾焚燒領域得到推廣和使用，促進了垃圾焚燒技術的發(fā)展和進步。

垃圾焚燒；熱解氣化焚燒爐；二次污染；清潔生產

近年來，我國的城市化進程逐年加快，城市數(shù)量大幅度增加，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口迅速增長，同時城市生活垃圾也日益增多，生活垃圾已成為一個污染環(huán)境、影響人們生活和經濟發(fā)展的嚴重問題。

如何經濟、有效地進行垃圾處理，是整個社會亟待解決的問題。我國各地城市生活垃圾主要采用衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥3種處理方法。垃圾焚燒方法與其他方法比較，能更好地達到垃圾處理無害化、減量化和資源化的治理目標，因此獲得了廣泛的應用。我國近年來通過引進和吸收外來經驗及技術，在焚燒技術與設備方面也有了長足進步，取得了很大發(fā)展。

1 城市垃圾焚燒處理設備的主要類型

目前，城市垃圾焚燒處理設備的主要類型分為機械爐排焚燒爐和流化床焚燒爐2大類。

1.1 機械爐排焚燒爐

爐排型焚燒爐技術發(fā)展較早，已有數(shù)十年運行經驗，目前城市生活垃圾焚燒使用較多。機械爐排焚燒爐粉塵排放較少，燃燒較充分，但SO2、NOX等酸性物質排放量相對較高，由于排放煙氣在低溫區(qū)時間較長，在高溫區(qū)分解的二英容易重新合成。

1.2 流化床焚燒爐

流化床焚燒爐引入煤流化燃燒技術，成分和熱值變化對焚燒影響不大，適應性廣，但由于垃圾性狀的限制，流化狀態(tài)不易控制。流化床焚燒爐可實現(xiàn)爐內脫硫，SO2排放量少，爐膛溫度低，氮氧化物生成少，但粉塵產生量大，易產生二英。

2 一種新型立式熱解氣化焚燒爐的設計

2.1 設計介紹

針對我國城市生活垃圾熱值較低、水分及灰土比例較高的特點，筆者所在的公司自行開發(fā)研制出一種新型立式旋轉熱解氣化垃圾焚燒爐，可大大緩解生活垃圾焚燒中出現(xiàn)的問題。圖1為新型立式熱解氣化垃圾焚燒爐結構圖。如圖所示，焚燒爐由垂直加料倉1、雙輥連續(xù)下料機2、固定爐蓋3、回轉爐體4、凸型爐篦5、爐座6、轉盤軸承及底座7、鏈刮板式出渣機8等組成。

垃圾從垂直加料倉上方的漏斗投入，并通過設在爐蓋上的雙輥連續(xù)下料機將料倉內的垃圾按照設定的處理量連續(xù)均勻不間斷地加入爐內。隨著加料時爐體的轉動，加入爐內的垃圾會沿著爐膛半徑面撒在爐膛圓截面上的任何一處表面上?；剞D爐體自上而下分為爐膛、干燥層、熱解層、氧化燃燒層、熱渣層、冷渣層、凸型爐篦、下部風室。進入爐內的垃圾由上而下緩慢移動，而鼓風機將一次風送入最底部的風室，再由下而上進入氧化燃燒層提供助燃產生高溫后繼續(xù)上升到爐膛，這樣與由上而下的垃圾形成對流。

圖1 新型立式熱解氣化垃圾焚燒爐結構圖

剛入爐的垃圾在其自上而下的移動中，首先受自下而上的高溫熱氣流的作用而迅速升溫進行干燥并蒸發(fā)掉水分，隨著溫度進一步升高到600℃以上時，大量的有機物開始分解氣化成CO、H2、CmHn等可燃氣體隨上升的高溫煙氣進入二次燃燒室燃燒。隨著干燥熱解的進行，垃圾的溫度進一步升高，有機質熱分解后剩余的殘?zhí)窟M入氧化燃燒層，在一次風的作用下劇烈燃燒并放出大量的熱，此時該部分的溫度可達1 100℃左右，這些熱量又供給剛入爐的垃圾在干燥升溫及熱分解過程所需的熱量。經過氧化燃燒后剩余的高溫殘渣灰繼續(xù)下移，被由下而上的空氣冷卻，所帶的熱量被空氣吸收并使空氣預熱，冷卻后的殘渣在凸形爐篦的作用下被擠壓破碎成150 mm以下的塊狀物，排入風室下方的錐形灰斗內，繼而通過灰斗落入下方水封槽里的鏈刮板出渣機上，由出渣機從水中排出。從立式熱解氣化焚燒爐排出的煙氣含有大量未燃燒的熱解氣體，通過煙道導入二次燃燒室，在足量的二次風助燃下，其在二次燃燒室內完全燃盡。為了控制和調節(jié)垃圾層厚度，給料機電機為變頻調速，同時爐排減速機也為變頻調速，當垃圾層高到超過警示線時，可加快爐排排渣并適當減緩進料速度；當過低時，則反之。當焚燒爐爐溫過高時，可降低一次風，反之增加。一般要求600～950℃。當二次燃燒室溫度過高時，則可關小一次風，降低一燃室的燃燒速率，同時適當加大二次風，使過氧系數(shù)增大降溫；當過低時，則反之。當二次燃燒室溫度低于850℃時，除適當加大一次風、降低二次風外，還需啟動燃油燃燒器助燃提溫。

2.2 立式旋轉熱解氣化垃圾焚燒爐特點

立式旋轉熱解氣化垃圾焚燒爐具有以下幾個特點：①垃圾從頂部連續(xù)進料，底部連續(xù)排出。垃圾在焚燒處理過程中，必然要經過爐中部溫度高達1 100℃的高溫燃燒區(qū)，因此有機物的焚毀徹底。垃圾焚燒后全部形成結焦狀殘渣，垃圾的減容量接近90%，殘渣熱灼減量可達3%以下。②一燃室的爐壓低，空氣擾動小，煙氣中的塵含量低。由于顆粒物少，二英再合成的條件不易形成，同時大大減輕了飛灰對余熱鍋爐管束的沖刷磨損和煙塵凈化系統(tǒng)的負荷，降低了運行和維護保養(yǎng)費用。③通過調節(jié)溫度和助燃空氣過剩系數(shù)，二燃室的燃燒狀態(tài)可以非常精確、平穩(wěn)地控制。④垃圾進入爐內后的垂直移動與下送風的處理模式，使排渣的熱損失量小，整個過程對垃圾自身熱能的利用效率最高；系統(tǒng)很好地實行了氣密封性操作，無漏風，使功率消耗大大降低，節(jié)約了運行和投資成本。⑤灰渣在爐內熔融后被冷卻破碎成塊狀物排出，重金屬等有害物質被固定在固相中，因此，殘渣可以直接作填埋處理。殘渣在水封槽里浸濕后排出，工作現(xiàn)場絕無粉塵飛揚，真正實現(xiàn)了清潔生產。

3 結束語

以上僅僅是對一種新型立式熱解氣化焚燒爐的一般闡述，該爐型與傳統(tǒng)的直接焚燒相比，具有多方面的優(yōu)點，尤其適宜焚燒國內高水分、高灰分的垃圾，已在國內多個城市投入運行，性能穩(wěn)定，焚燒徹底，運行和投資成本低，焚燒徹底，焚燒產生的二次污染少，環(huán)保效果顯著。隨著該爐型的不斷完善，一定會在垃圾焚燒領域中得到大力推廣應用，從而促進垃圾焚燒技術取得更大的發(fā)展和進步。

［1］張益，趙由才.生活垃圾焚燒技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2000.

［2］張衍國，李清海，康建斌.垃圾清潔焚燒發(fā)電技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.128

2095－6835（2018）02－0128－02

劉曉芳〕