论述生活垃圾焚烧发电厂的炉型选择

论述生活垃圾焚烧发电厂的炉型选择【摘要】本文对设计中焚烧炉炉型的选择进行了探讨与分析。分析认为，炉排炉及循环流化床焚烧炉与机械炉排焚烧炉相比，在燃料的适应性、二次污染物排放、灰渣综合利用，以及低热值垃圾焚烧处理方面具有明显优势。建议垃圾焚烧应尽可能选用循环流化床锅炉。

【关键词】垃圾发电；垃圾焚烧；循环流化床；焚烧炉；炉排炉

目前，世界上焚烧炉的种类较多，主要为四大类型：炉排型垃圾焚烧炉、流化床垃圾炉、回转窑垃圾焚烧炉和垃圾热解气化焚烧炉。下面对这四种炉型分别进行介绍。

1 炉排炉型焚烧炉

机械炉排炉技术作为世界主流的垃圾焚烧炉技术，技术成熟、可靠，其应用前景广阔，发展空间较大。这种焚烧炉因为具有对垃圾的预处理要求不高，对垃圾热值适应范围广，运行及维护简便等优点，是目前在处理城市垃圾中使用最为广泛的焚烧炉。该类型焚烧炉型式很多，主要有固定炉排（主要是小型焚烧炉）、链条炉排、滚动炉排、倾斜顺推往复炉排、倾斜逆推往复炉排等。

为使垃圾燃烧过程稳定，炉排型焚烧关键是炉排。炉排的布置、尺寸、形状随着垃圾水分、热值的差异以及生产厂商的不同而不同，炉排有水平布置，也有呈倾斜15°-26°布置，炉排设计分为预热段、燃烧段、燃烬段，段与段之间可以有垂直落差，也可没有落差。

垃圾在炉排上着火，热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流，还来自垃圾层内部。在炉排上已着火的垃圾在炉排的特殊作用下，使垃圾层强烈地翻动和搅动，引起垃圾底部开始着火，连续的翻动和搅动使垃圾层松动，透气性加强，有助于垃圾的着火和燃烧。炉拱设计要考虑烟气流有利于热烟气对新入垃圾的热辐射预热干燥和燃

烬区垃圾的燃烬。配风设计要确保空气在炉排上垃圾层分布均匀，并合理使用一、二次风。

对于成分复杂的垃圾，炉温太高时，物料熔融结块，炉排、炉壁易烧坏，同时产生过多的氧化氮；炉温太低时，烟气滞留时间过短，产生不完全燃烧，对人体有严重危害的二恶英难以完全分解。因此，炉膛出口温度应保证不低于850℃，烟气滞留时间不低于2s。

机械炉排炉的技术特点如下：

1）由于鼓风压力小，风机装机容量小，动力消耗小。

2）由于烟气粉尘量相对其他型式焚烧炉而言较小，除尘器的负荷和运行成本相对降低。

3）主要燃料为生活垃圾。点火及辅助燃料为油，不掺烧煤。

4）进炉垃圾不需预处理。

5）焚烧炉内垃圾为稳定燃烧，燃烧较为完全，炉渣热酌减率较低。

6）设备年运行时间可达8000h以上；

7）垃圾需要连续焚烧，不宜经常起炉和停炉。

由于垃圾焚烧技术较复杂、技术含量高，我国目前的大型机械

炉排炉焚烧厂建设主要依靠引进国外先进焚烧炉，北京、上海、天津、重庆、广州、深圳等大中城市均主要采用引进国外先进炉排炉焚烧技术。部分中等城市开始应用国产机械炉排炉，如浙江温州、福建晋江等，但是处理规模一般在400t/d以下。

2 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉不设运动炉体和炉排。流化床底设空气分布板，使用石英砂作为热载体。垃圾均匀定量地加入到700℃-750℃的砂子流态化床中，进行热解气化和部分燃烧随后被燃烬，不燃物和焚烧残渣随砂子一起通过炉底的排渣口进入筛分机分离出大颗粒不燃物排出炉外。中等颗粒的渣和石英砂，通过提升机送入炉内循环使用。

流化床垃圾焚烧炉优点：

1）流化床适用性广，生活垃圾、污水厂污泥、炼油厂的渣油与焦油、低品位煤、林产工业废物、农业废弃物等都可用流化床焚烧技术处理。

2）从燃烧理论上讲，流化床可使可燃垃圾与空气充分接触，所以不仅燃烧速度快，而且燃烧完全，即灼减率小（<2%）。

3）过剩空气系数低，并采用分级送风，减少nox的生成量。

4）流化床内无转动的机械设备，故制造简单，造价较低。

流化床垃圾焚烧炉不足之处：

1）为了保证入炉垃圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，要求垃圾在入炉前进行一系列筛选及粉碎等处理，使其颗粒

尺寸均匀化，一般破碎至15cm以下，易造成恶劣的工作环境。同时较多的辅机故障率高，动力消耗大。

2）空气鼓入压力高，焚烧炉本体阻力大，动力消耗相对较高。

3）流态化焚烧导致烟气粉尘含量高，烟气净化系统负荷增大，除尘的费用随之提高。

4）需要掺加燃煤辅助燃烧。但根据国家有关政策，对掺煤部分的发电量不享受电价优惠。在目前煤价较高的情况下，掺煤影响企业的经济效益。同时，国家要求关停小火电的现行政策对流化床焚烧炉不支持。

5）由于砂体不断翻动，对耐火内衬磨损大；同时，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损严重。因此，焚烧炉运行可靠性相对较低，厂家保证年运行小时数7200小时，实际运行小时数一般低于7000h。

3 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉技术的燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑，其内壁可采用耐火砖砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒。回转窑直径为4-6m，长度约10-20m，可根据垃圾的焚烧量确定。它是通过炉本体滚筒连续、缓慢转动，利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒内翻滚，可与空气得到充分接触，经过着火、燃烧和燃烬三个阶段进行较完全的燃烧。垃圾由滚筒的一端送入，热烟气对其进行干燥，在达到着火温度后燃烧，随着筒体滚动，垃圾得到翻滚并下滑，一直到筒体出口排出灰渣。当垃圾含水量过大时，可在

筒体尾部增加一级炉排，用来满足燃烬，滚筒中排出的烟气，进入一个垂直的燃烬室（二燃室）。燃烬室内送入二次风，烟气中的可燃成分可在此得到充分燃烧。燃烬室温度一般为1000-1200℃。回转窑式垃圾燃烧装置设备费用低，厂用电耗与其他燃烧方式相比也较少，但焚烧低热值、高水分的垃圾时有一定的难度。

回转窑焚烧炉对垃圾成份适应性强，广泛应用于销毁工业废物和焚烧复杂的干、湿混合垃圾，如污泥等。物料由回转窑筒体一端送入，随着筒体的转动，物料在筒体内翻动前进、燃烧，直到燃烬成灰渣从筒体另一端落出，掉进灰斗。筒体轴线与水平面成一定倾角，以保证物料向前运动。

回转式焚烧炉既有炉排炉直接处理垃圾（不需预处理）和流化床焚烧炉物料与空气充分接触完全燃烧的优点，又避免了炉排炉的炉排需经常更换造成维护费用较高的缺点，但回转炉处理量小。

4 垃圾热解气化焚烧炉（cao）

垃圾热解气化焚烧炉（controlled air oxidation可控空气氧化技术，简称cao技术），是一种控制空气燃烧技术。cao系统可分为加热干燥、热解气化、残碳燃烧、可燃气燃烧等4个区域。cao 第1燃烧室中，通入少量空气，在一定温度下，垃圾长时间停留，部分气化，部分分解，部分燃烧。灰渣和不能热分解的物体（如金属、玻璃等）经过自动清灰系统排出炉外。产生的可燃烟气进入上部的第2燃烧室，再配以空气，在超过1000℃的高温下经过2s的充分燃烧后排出。这些高温气体可以引入余热锅炉回收热量，之后