首页 > 专利学习

生活垃圾焚烧工艺及设备选型

气动加油泵

生活垃圾焚烧工艺及设备选型

1 垃圾焚烧炉型选择

1.1 垃圾焚烧炉型概述

焚烧炉是垃圾焚烧处理工艺中的核心设备，它对整体工艺路线、焚烧效果、工程造价、经济效益等，都起着至关重要的作用。为此，在焚烧炉型选择上，务必十分慎重。影响垃圾焚烧锅炉炉型选择的因素主要有以下两个方面：

1、燃料适应性

垃圾特性是选择炉型的最基本资料。生活垃圾的含水率高，随季节热值变化较大，因此对焚烧炉在垃圾的干燥、着火燃烧和适应较大范围热值变化方面有较高的要求。

2、技术要求

应选择国内广泛应用、技术成熟度高，具有较大的单元处理规模，锅炉效率较高的焚烧炉。要求设备运行费用较低、操作管理方便、备品备件供应价格合理，供应及时等。

经过了几十年垃圾焚烧运营和发展，目前国内外用于垃圾焚烧的典型炉型主要包括机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、热解气化焚烧炉与回转窑焚烧炉等四类。

1.2 机械炉排焚烧炉

机械炉排炉采用层状燃烧技术，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，是目前世界最常用、处理量最大的城市生活垃圾焚烧炉。

机械炉排焚烧炉根据炉排的结构和运动方式不同而形式多样，但燃烧的基本原理大致相同，垃圾在炉排上进行层状燃烧，经过干燥、燃烧、燃烬后灰渣排出炉外，各种炉排都会采取不同的方式使垃圾料层不断得到松动以及使垃圾与空气充分接触，从而达到较理想的燃烧效果。垃圾的燃烧空气由炉排底部送入，根据垃圾热值与水份不同，送入炉排风可以是热风或是冷风，不同的炉排结构其炉排透风方式各异。

图1.1 机械炉排炉

根据炉排的结构形式，机械炉排焚烧炉可分为：往复式炉排炉和滚筒式炉排炉。往复式炉排炉按其运动方式和结构形式分为顺推式往复炉排与逆推式往复炉排。pc标牌

一般往复式炉排由成排相间布置的运动炉排片组与固定炉排片组构成。运动炉排片组在推动垃圾向炉渣出口方向移动时，把部分新垃圾推到下一层已经燃烧的垃圾层上，返回时又会把部分已经燃烧的垃圾带入未燃烧垃圾的底部，达到对垃圾层较强的拨火作用，增强垃

圾与空气的接触，并使垃圾层疏松、透气性加强，强化燃烧。按垃圾在炉排上燃烧过程，将炉排分为干燥点火段、燃烧段和燃烬段三个区段。

1.3 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉是利用流态化技术进行焚烧垃圾，在炉内有大量的石英砂作为热载体。流化床在焚烧垃圾前，通过喷油燃烧将炉内的石英砂加热至600℃以上，垃圾经破碎后投入炉内，流态化的垃圾与媒体强烈混合，垃圾水份很快蒸发，使垃圾变脆而燃烧。

采用石英砂作为热载体，蓄热量大，燃烧稳定性较好，炉温均匀，较少出现局部过热。过剩空气系数小，能有效在炉内控制NOX、SOX及二噁英等二次污染物的产生。垃圾在炉内循环燃烧，可燃物和有害成分燃烧充分，燃烬率高。

图1.2 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉处理生活垃圾，主要有下列特点：

垃圾种类适应性强，燃烧稳定性较好。

垃圾燃烬充分，减量化程度高。

污染物排放量较少，且可利用炉内气—固混合强烈的特点，加入少量的石灰石等添加剂，可除去大部分SOX、HCl等气体，减少尾气净化负担。

焚烧炉内掺有大量的石英砂循环，可以强化传热，有利于稳定燃烧，同时要使垃圾及媒体处于流化状态必须消耗很大的动力，处理厂自用电率较高，运行成本较高；流态化固体颗粒对炉墙磨损严重。

入炉垃圾必须进行分选破碎等前处理，处理设备复杂，目前需人工介入，工作环境恶劣。

1.4 热解气化焚烧炉

热解气化焚烧炉是指在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度（500～600℃）分解有机物，有机物将发生热裂解过程，使之变成热分解气体（可燃混合气体）；再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。

垃圾由垃圾抓斗送入进料斗，在给料器的作用下推入热解气化室，热解气化室通过控制热解气化室温度（600~800℃）和进入热解气化室的空气量（过剩系数小于1），使垃圾在还原的条件下燃烧，垃圾依次经过加料段、干燥段、热解气化段、燃烧段及燃烬段，进而被

干燥、热解气化和燃烧，使垃圾中水分和可分解的有机组分被释放，长链分子的固态物质转化为短链分子的气态物质（热解气）。垃圾中不可分解的可燃固定碳部分在热解气化室中燃烧段及燃烬段燃烧，为热解气化室提供热量直至成为炉渣排出。

图1.3 热解气化焚烧炉

热解气化焚烧炉处理生活垃圾，主要有下列特点：

适用于处理低含水率、高热值的废物，单炉的日处理量较小。目前，热解气化焚烧炉在我国医疗废物集中处置行业应用较为广泛，运行效果良好。正因为医疗废物具有含水率不超过30%，低位热值可达9000kJ/kg，日处理量小于10t/d等特性。

生活垃圾热解气化焚烧炉的供应商较少，已运行工程案例极少，在日本、加拿大和美国部分小城市得到少量应用。目前，国内仅深圳龙岗与惠州两家生活垃圾焚烧厂采用热解气化焚烧技术。

受生活垃圾特性不稳定的影响，后续热解气的特性热值，成分等也不稳定，造成热解焚烧控制难，灰渣难以燃烬。

热解气化焚烧技术具有烟气中的飞灰量较少、二噁英浓度较低的优点，在垃圾的适应性、燃烬度、占地面积、技术成熟度、可靠性、运营管理复杂程度、工程投资以及运营维护费用均无明显优势

1.5 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，筒

体内壁采用耐火材料砌筑。垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成，并可根据筒体转速的改变调节垃圾在窑内的停留时间。

除旋转筒体外还配有前置推动炉排或后置推动炉排，前置炉排起干燥，后置炉排起燃烬作用。配冷却水管的旋转炉对垃圾适应性强、设备利用率高、燃烧较完全、过量空气系数低，但其燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧困难。

回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在生活垃圾焚烧中应用较少。

1.6 焚烧炉比选

考虑到回转窑焚烧炉应用较少，本报告仅将热解气化焚烧炉与炉排焚烧炉、循环流化床焚烧炉进行技术比较，详见下表1.1。

表1.1 三种焚烧炉型性能比较表

铅球场地示意图切口铣刀

项目	炉排焚烧炉	流化床焚烧炉	热解气化焚烧炉
垃圾的适应性	适用于成分稳定、热值较高和水分较低的垃圾（《生活垃圾焚烧处理工程建设标准》规定入炉垃圾低位热值不宜低于5000kJ/kg）	适应范围广，可适应成分复杂、热值低、水分高的垃圾	适合焚烧高热值垃圾，对品位差垃圾的适应能力不强（适合分类、分选、预处理后的垃圾）
对入炉垃圾要求	较低十轮自卸车（除大件垃圾外一般不分类破碎）	较高（需分类破碎）	高（要求垃圾含水率较低、热值较高）
垃圾移动方式	靠炉排的往复运动，垃圾扰动较大	高速烟气的吹动，垃圾充分扰动	推床推动，扰动小
垃圾停留时间	较长（约2h）	短（约20min）	长（一燃室约4~6h，二燃室≥2s）
燃烬度	较高、较稳定	高、稳定	较低、不稳定
辅助燃料	以轻质柴油为主；若垃圾热值较低时，需投油助燃	以煤为主，掺煤时基本在5%左右，随季节垃圾中水分含量差异略有波动	以轻质柴油为主；若垃圾堆酵不好，热值较低时，需长时间投油助燃
占地面积	较大	较小	大
烟气污染物	二噁英浓度较高	NOX、SO2、二噁英浓度较低，飞灰量较大	NOX、SO2、二噁英浓度较低，飞灰量少
国内制造水平	已基本实现国产化，单炉已有150~1000t/d系列产品，供应商多	国内自主研发，单炉已有150~500t/d系列产品，供应商较多	单炉100~500t/d系列产品，类似供应商极少
技术成熟度	技术成熟，对低热值垃圾的燃烬问题待改善	技术成熟，部分配套设施（飞灰量的减少）尚有完善空间	技术相对不成熟，实际运用案例少，低热值垃圾燃烬率低
可靠性	炉排等运动件易磨损，维护工作量大，可靠性高太阳能手机充电器	炉膛内无运动部件，可靠性高	活动推床易磨损，维护工作量大，可靠性较高
运营管理	较简单（控制垃圾层厚度、风量、温度）	较复杂（控制进料量、风量、温度）	复杂（对氧量、炉温控制有较高要求）
工程投资	较高	低	高
运营维护费用	较低	较高	较高