5.6 典型焚烧炉工作原理（一）在线视频

大家好今天我们学习

典型焚烧炉工作原理第一部分

目前国际上常用的焚烧炉分为四大类型

分别是机械炉床式焚烧炉

旋转窑式焚烧炉

流化床式焚烧炉和模组式焚烧炉

我们分别介绍这几种炉型它的工作原理

在这节课我们首先对机械炉床式焚烧炉进行介绍

机械炉床式焚烧炉它的主要特点是

可以处理大批量的混合废物

不需要对废物进行预处理

在城市垃圾焚烧方面应用最广

比如说美国70%的城市生活垃圾焚烧炉

是机械炉排式焚烧炉

在日本和德国也是多采用机械炉排式焚烧炉

那么，我们国家第一座现代化的垃圾焚烧系统

是深圳引进的日本三菱重工的机械炉排式焚烧炉

那么，机械炉排式焚烧炉

它的主体包括炉床和燃烧室

炉床多为机械可移动式炉排构造

可以让垃圾在炉床上翻转和燃烧

燃烧室一般在炉床的正上方

可以提供燃烧废气数秒钟的停留时间

由炉床下方喷入一次空气

可以与炉床上的垃圾进行充分的混合

由炉床的正上方喷入二次空气

可以提高废气的搅拌时间

那么，在焚烧过程中主要包括固体流

空气流和烟气流三种物流

我们如果把这三种物流说清楚了

那么，整个机械炉排式焚烧炉它的工作原理就清楚了

我们首先来看固体流

废物经过加料斗进入炉膛以后

在炉排上连续缓慢地向下移动

通过与热风的对流传热

火焰及炉壁的辐射传热

完成干燥、点火、燃烧和后燃烧的过程

达到炉排底端的时候

废物中的有机成分基本燃尽

通过排渣装置进入灰渣处理系统

那么，焚烧炉的炉膛通常设置两个燃烧室

一燃室主要是完成固体物料的燃烧

和挥发组分的火焰燃烧

一燃室通常是内衬耐火材料

尽量减少散热损失

二燃室主要是对烟气当中的未燃尽组分

和悬浮颗粒进行燃烧

二燃室的设计必须考虑

完成烟气中未燃尽组分燃烧所需要的空间

以及保证二次空气与烟气

充分进行混合所需要的形状

采用废热锅炉式冷却装置进行烟气冷却的时候

二燃室通常采用水冷壁式的炉膛

在这种情况下

二燃室就兼有燃烧和冷却的作用

这种类型的焚烧炉

我们把它称为大型混烧水墙式焚烧炉

简称为水墙式焚烧炉

炉膛内的温度一般大概是在700到1000度

最好是控制在750到950度

温度下限设置的原因

我们主要从两个方面来考虑

一是恶臭物质的分解

是在700度以上的时候才分解得较为完全

第二是低温燃烧时容易产生剧毒的二恶英

温度高于700度的时候

二恶英由生成转为分解

温度上限设置的原因我们主要是考虑

设备的腐蚀和灰渣的结焦

因为焚烧灰渣它的熔融温度

大概是在1100到1200度

所以我们温度大概要控制在1100度以下

再一个考虑是减少烟气当中氮氧化物的生成

再一个我们来看一下机械炉排炉的炉排

废物的燃烧过程主要是在炉排上完成的

炉排是构成机械炉排炉燃烧室最关键的部件

是焚烧炉的心脏

其性能直接影响焚烧处理的效果

炉排的作用主要有三方面

一个它是输送物料及炉渣通过炉膛

再一个是作用是搅拌和混合物料

第三个作用是使从炉排下方进入的一次空气

能够顺利通过燃烧层

根据对废物移送方式和炉排结构的不同

机械炉排炉的炉排可以分为摇动式

往复式 履带式和滚动式

我们分别来看一下

这是摇动式炉排它的工作原理

炉排是倾斜放置

然后固定炉排和可动炉排是在整个

炉膛的宽度方向进行交替的排列

可动炉排纵向进行往复的移动

进行推送和搅拌垃圾

然后我们来看一下台阶往复式炉排它的工作原理

它是在垃圾移动的方向上

有固定炉排和移动炉排

它是交互的呈阶梯状进行排列

通过这个可动炉排它的往复运动

来进行推送和搅拌垃圾

可动炉排它的高度 往复距离

以及炉排的运动方向炉排整体的倾斜度

都需要根据废物的处理特性来进行确定

一次空气是从底部给入

二次空气是从炉排的上方给入

再一个我们来看一下履带式炉排它的工作原理

或者是叫链条式炉排

它是由一些连续移动的履带来构成的炉排

通过履带的移动来进行推送垃圾

然后它的搅拌依靠这个台阶的段差来完成

那么，垃圾在上面完成干燥、燃烧和后燃烧以及燃尽

再一个我们来看一下滚动式炉排它的工作原理

这个也叫做滚筒式炉排

它是由多个滚筒沿着废物的移动方向

依次呈阶梯状进行排列构成

依靠滚筒的滚动来移动和搅拌垃圾

伴随着滚筒的缓慢的转动

炉排的冷却的效果比较好

因为随着滚筒的转动

和垃圾的接触面一直在进行变换

所以炉排冷却效果很好

而且废物的移动的速度也比较容易进行控制

同样它的一次空气是从底部给入

二次空气从炉排的上部给入

再一个我们来看空气流

助燃空气它是通过两种方式来供给

一个是火焰下空气一个是火焰上空气

我们也把它称为一次空气和二次空气

一次空气是由炉排的下方给入

它的作用是提供废物燃烧所需要的氧气

再一个是防止炉排过热

因为助燃空气大概是预热到200到250度

所以当它吹入炉内的时候

对炉排有一个降温的作用防止炉排过热

二次空气是从炉排的上方给入

它的作用是使炉膛内的气体产生扰动

使其混合良好

同时为烟气当中未燃尽的可燃组分的氧化分解

提供氧气

通常来说一次空气的供给量要大于二次空气

再一个我们来看一下烟气流

废物焚烧产生的烟气

由二燃室出口进入烟气冷却装置

冷却至一定温度以后

再经除尘、淋洗等尾气处理设施，由烟囱排入大气

烟气冷却是为了保护后续的尾气净化装置

冷却以后烟气的温度

应根据尾气净化装置的材质而定

通常要求控制在150到250度

如果是低于150度

烟气当中的氯化氢和硫氧化物

会在低温传热面上凝结为盐酸和硫酸

对设备造成低温腐蚀

如果是高于300度

烟气当中的氯化氢会与堆积在传热面上的粉尘

发生复杂的反应

又会造成设备的高温腐蚀

另一个在250到450度之间

也是烟气当中二恶英类物质再合成较为敏感温度区间

这个图说明管壁温度与腐蚀速度的关系

可以看出低于150度时是电化学腐蚀区域

对设备会造成低温腐蚀

如果是高于300度

会对设备造成高温腐蚀

烟气的冷却方式分为水冷式和空冷式

水冷式又分为间接接触式和直接接触式

间接接触式最常用的是废热锅炉

它一般用于处理高热值废物的大型焚烧炉

它的主要优点在于

可以有效的回收和利用废物焚烧产生的热量

直接水冷式是废气直接与水接触进行冷却

它因为有许多废水需要进行处理

主要用于小型的焚烧炉

空冷式包括空气混合式和间接空冷式

但是由于需要较大的通风设备

所以在实际当中应用的比较少

再一个我们来看一下焚烧炉的设计指标

作为衡量焚烧炉处理能力的重要指标

燃烧室的热负荷和炉排的燃烧率

在设计当中必须给出

首先我们看一下燃烧室的容积热负荷

它是指燃烧室单位容积

单位时间燃烧废物所产生的热量

用下面这个式子来进行计算

也就是说燃烧室的热负荷

等于辅助燃料的热量加上废物的热量

加上助燃空气的热量

它们之和比上燃烧室的容积

辅助燃料的热量就等于辅助燃料的消耗量

乘以辅助燃料的低位热值

废物的热量就等于废物的消耗量

乘以废物的低位热值

助燃空气的热量就等于助燃空气量

乘以空气的平均定压比热，乘以温度差

燃烧室的容积指的是保温材料所包围的空间

以空炉时炉排上方的容积来计

对于二燃室设置水冷壁的炉型

我们只考虑水冷壁以下一燃室的容积

它的设计参考值

对于间歇式焚烧炉，一般来说

它的容积热负荷我们设计为

4到10乘以10的4次方

连续式焚烧炉我们设计为

8到15乘以10的4次方

燃烧室热负荷如果设计的过大

燃烧室的体积就会变小

容易加速炉壁的损伤

在炉排和炉壁上结焦

同时烟气在燃烧室停留的时间会缩短

可燃组分会燃烧不完全

如果燃烧室的热负荷设计的过小

燃烧室的容积就增大

炉壁的散热损失造成的炉膛温度降低

燃烧不稳定，造成炉渣的热灼减量增加

再一个我们看一下炉排的燃烧率

炉排燃烧率是指炉排单位面积单位时间

可以燃烧的废物量

用下面这个式子来进行计算

也就是等于废物的焚烧量比上炉排的面积

乘以每天的运行时间

炉排的燃烧率越大

说明焚烧炉的处理能力越大

焚烧炉的性能越好

对于特定的焚烧炉来讲

废物的热值越高灰渣的热灼减量越大

助燃空气温度越高

炉排的燃烧率就应该取的越大

作为设计参考值

对于间歇式焚烧炉我们通常取120到160

连续式焚烧炉

我们通常取200千克每平方米每小时

这节课就到这里

下节课我们再讲另外几种焚烧炉的工作原理

谢谢大家