垃圾燃烧过程较为复杂，通常由热分解、熔融、蒸发和化学反应等传热、传质过程所组成。从固体燃料燃烧理论的角度分析，作为定性的燃烧阶段划分，废物的燃烧过程可以分为预热、水分蒸发、升温、挥发份析出、着火和固定碳燃烧、燃尽等过程。伴随着这些过程的开始、发展
、结束和交替，垃圾先吸取热量，温度上升，失去水分，局部分解析出可燃成分，然后着火燃烧，放出热量，直到燃尽冷却。废物本身的质量也随着这些过程逐步减少，直到残留灰渣。 焚烧的基本概念
(1) 燃烧
把具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现并伴有光辐射的化学反应现象称为燃烧。
燃烧可以产生火焰，而火焰又能在合适的可燃介质中自行传播。火焰能否自行传播，是区分燃烧与其他化学反应的特征。其他化学反应都只能局限在反应开始的那个局部地方进行，
而燃烧反应的火焰一旦出现，就会不断向四周传播，直到能够反应的整个系统完全完毕为止。燃烧过程，伴随着化学反应、流动、传热和传质等化学过程及物理过程，这些过程是相互影响，相互制约的。因此，燃烧过程是一个极为复杂的综合过程。
(2) 着火与熄火
着火是燃料与氧化剂由缓慢放热反应，发展到由量变到质变的临界现象。从无反应向稳定的强烈放热反应状态的过渡过程即为着火过程；相反，从强烈的放热反应向无反应状态的过渡就是熄火过程。
工业应用的燃烧设备，尽管它们的特点和要求不同，但它们的启动过程都有共同的要求，即要求启动迅速、可靠地点燃燃料并形成正常的燃烧工况。当燃烧工况一旦建立后，要求在工作条件改变时火焰保持稳定而不熄火。但是，在某些情况下要防止燃烧的发生，或在燃烧一旦发生后要设法使之快速熄灭。
影响燃烧着火与熄火的因素很多，例如燃料性质、燃料与氧化剂的成分、过剩空气系数、环境压力及温度、气流速度和燃烧室尺寸等，这些因素可分为两类，即化学反应动力学因
素和流体力学因素，或叫化学因素和物理因素。着火与熄火就是这两种因素相互作用的结果。
在日常生活和工业应用中，最常见到的燃烧着火方式为化学自燃、热自燃和强迫点燃。
①化学自燃 这类自燃通常不需要外界加热，而是在常温下依靠自身的化学反
应发生的。
②热自燃 将一定体积的可燃气体混合放在热环境中使其温度升高。由于热生成速率是温度的指数函数，而热损失只是一个简单的线性函数，因此只要稍微增加反应混合物的温度，其温度上升率就会迅速增加，这样当热生成速率超过损失速率，着火就会在整个容器内瞬间发生，燃烧反应就能自行继续下去，而不需要进一步的外界加热。这就是热自燃着火机理。
③强迫点燃 工程上所用的点火方法常称为强迫点燃，就是用炽热物体、电火花及热流体等使可燃混合物着火
(3) 理论燃烧温度
燃烧反应是由许多单个反应组成的复杂的化学过程。它包括氧化反应、气化反应、离解反应等，在这些单个反应中有放热反应，也有吸热反应。当燃烧系统处于绝热状态时，反应物在经化学反应生成平衡产物的过程中所释放的热量全部用来提高系统的温度，系统最终所达到的温度称为理论燃烧温度，即绝热火焰温度。这个温度与反应产物的成分有关，也与反应的初温和压力有关。它们之间是相互依赖的关系。
(4) 焚烧结果
在实际燃烧过程中，由于操作条件不能达到理想效果，致使垃圾燃烧不完全。不完全燃烧的程度反应焚烧效果的好坏。评价焚烧效果的方法一般有目测法、热灼减量法及一氧化碳法等多种。
①目测法 通过肉眼观察垃圾焚烧产生的烟气的黑度来判断焚烧效果，烟气越黑，焚烧效果越差。
②热灼减量法 根据焚烧炉渣中有机可燃物的量来评价焚烧效果的方法，它是指生活垃圾焚烧炉中的可燃物在高温、空气过量的情况下被充分氧化后，单位质量焚烧炉渣的减少量。灼烧减量越大，反应越不完全，焚烧效果越差；反之，焚烧效果越好。
③一氧化碳法 一氧化碳是生活垃圾焚烧烟气中所含不完全燃烧产物之一，常用烟气中一氧化碳的含量来表示焚烧效果的优劣。烟气中的一氧化碳含量越高，垃圾焚烧效果越差；反之，焚烧反应进行的越彻底，焚烧效果越好。
焚烧过程
垃圾的焚烧产物和过程
可燃的生活垃圾基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在燃烧过程中与空气中的氧反应，生成各种氧化产物或部分元素的氢化物。
(1)有机碳的焚烧产物是CO2。
(2)有机物中的氢的焚烧产物是H2O。
(3)生活垃圾中的有机磷和有机氮，在焚烧过程中生成SO2或SO3及N2O5。
(4)有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物生成。由于高温时空气中
氧和氮也可结合生成NO，相对空气中的氮来说，生活垃圾中的氮元素含量很少，一般可忽略不计。
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(5)有机氟化物的焚烧产物是HF；
有机氯化物的焚烧产物是HCl。
(6)有机溴化物和碘化物焚烧后生成HBr及少量Br2以及元素碘。
(7)根据焚烧元素的种类和焚烧温度，金属在焚烧以后可生成卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物。
垃圾燃烧过程较为复杂，通常由热分解、熔融、蒸发和化学反应等传热、传质过程所组成。一般根据不同可燃物质的种类，有三种不同的燃烧方式：①蒸发燃烧，垃圾受热熔化成液体，继而化成蒸汽，与空气扩散混合而燃烧；②分解燃烧，垃圾受热后首先分解，轻的碳氢化合物挥发，留下固体碳及惰性物，挥发份与空气扩散混合而燃烧，固体碳的表面与空气接触进行表面燃烧。③表面燃烧，固体受热后不发生热分解、熔融、蒸发等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧[4]。
生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧过程是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合过程。
生活垃圾的燃烧过程一般可分为三个阶段：
(1)干燥 生活垃圾的干燥是利用热能使水分气化，并排出生成的水蒸气的过程。按热量传递的方式，可将干燥分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥三种方式。生活垃圾的含水率越大，干燥阶段越长，从而使炉内温度降低，影响焚烧阶段，最后影响垃圾的整个焚烧过程。如果生活垃圾的水分过高，会导致炉温降低太大，着火燃烧就困难，此时需添加辅助燃料，以提高炉温，改善干燥着火条件。
(2) 热分解 生活垃圾的热分解是垃圾中多种有机可燃物在高温作用下的分解或聚合化学反应过程，反应的过程包括各种烃类、固定碳及不完全燃烧物等。
生活垃圾中有机可燃物活化能越小，热分解温度越高，则其分解速度越快。同时，热分解速度还与传热及传质速度有关，由于生活垃圾的有机固体粒度比较大，传热与传质速率对热分解的影响是明显的。所以在实际操作中应保持良好的传热性能，使分解在较短的时间内彻底完成，这是保证生活垃圾燃烧完全的基础。
(3) 燃烧 生活垃圾的燃烧是在氧气存在条件下有机物的快速、高温氧化。生活垃圾的焚烧是气相燃烧和非均相气相燃烧的混合过程，它比气态燃料和液态燃料的燃烧更复杂。同时，生活垃圾的燃烧还可以分为完全燃烧和不完全燃烧。最终产物为CO2和H2O的燃烧过程为完全燃烧；当反应产物为CO或其他可燃有机物时，则称之为不完全燃烧。燃烧过程中要尽量避免不完全燃烧现象，尽可能使垃圾完全燃烧。
粉尘、炉渣、飞灰的产生和特性
焚烧烟气中的粉尘（颗粒物）是垃圾焚烧过程中产生的微小无机物颗粒物质，可以分为由于物理原因产生的粉尘和由于热化学反应产生的粉尘。物理原因产生的粉尘是指燃烧空气卷起的微小不燃物、可燃物的灰分等。另外，发生不完全燃烧时，未燃碳分、纸灰等也会成为粉尘的一部分。热化学反应产生的粉尘是指高温燃烧室内氮化的盐类，在烟气冷却后凝结成盐颗粒。
粉尘的产生量与垃圾性质和燃烧方法有关。机械炉排焚烧炉膛出口粉尘含量一般为(1～6)N/m2，除尘器入口(1～4)N/m2,换算成垃圾燃烧量一般为(5.5～22)kg/t(湿垃圾)。
粉尘的粒径分布十分广泛。微小粒径的粉尘比较多，30μm以下的粉尘占50%～岩心箱60%。粉尘的真密度为(2.2～2.3)g/cm3，表观密度为(0.3～0.5)g/cm3。垃圾焚烧设施的粉尘比较轻。而且，由于碱性成分多有一定的粘性，微小粒径的粉尘含有重金属。
垃圾焚烧炉在运行中会产生大量的灰渣，灰渣一般为无机物，它们主要是金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的灰渣特别是其中含有重金属化合物的灰渣，对环境造成很大危害。灰渣的总量一般为燃烧前垃圾总量的5％～20％。炉渣由不燃物、可燃物灰分和未燃分组成。混合收集时湿垃圾的10%～15%为炉渣，不可燃物分类收集时湿垃圾量的5%～10%为炉渣量。炉渣的无机化学组成为Ca、Na、Fe、C、K、Mg、Cd、Hg、Pb、Zn、As、Cu、Ag、Ni、Co、Cr和Mn等，Si、Al(实验中未测，但由其矿物组成可推知)、Ca、Na、Fe、C、K和Mg是炉渣的主要组成元素。与飞灰相比，炉渣中的挥发性重金属(如Cd、Hg、Pb和Zn)含量比较低，其他重金属含量与飞灰相似(如Ag、Co和Ni)或高于飞灰(如As、Cu、Cr和Mn)。炉渣的化学性质比较稳定，耐久性比较好。但CaCO3和CaO的存在，可能会对炉渣的利用有一定程度的影响。熔渣状炉渣表面很粗糙，呈不规则角状，孔隙率较高，孔隙直径也比较大。炉渣部分位置晶体发育良好，主要为棒状、针状和粒状晶体，但发育不是很均匀，这是因为焚烧过程中温度和空气分布不
均，停留时间不同的缘故。
炉渣溶解盐量较低，仅为0.8%～1.0%，因此炉渣处理处置时因溶解盐污染地下水的可能性较小[6]。
随着垃圾数量的逐年增多，垃圾焚烧所产生的飞灰也不断增长，据有关数据显示，飞灰每年呈5％～10％的数量增长。垃圾焚烧不仅会产生大量的飞灰，而且还有大量的残渣。残渣中所含有的重金属渗率比飞灰中的少。由于垃圾焚烧中的重金属如Pb、Cd、Zn、Sb、锅巴生产设备Se等迁移到飞灰当中，它已经被列为危险废弃物，不能直接填埋。飞灰不能直接排放到大气和土壤中，需要经过处理后才能进一步处理。处理的方法有：固化、热处理、化学处理、提取、生物淋滤处理方法等。
飞灰的组成成分主要有SiO2、P2O5、Al2O3等酸性氧化物和CaO、MgO、Fe2O3、CuO、TiO2、K2O、Na2O等碱性氧化物以及一些重金属的氯化物。而飞灰的主要成分CaO、SiO2、Al2O3和Cl元素占总重量的90％左右。这些物质的含量决定了飞灰的化学特性(成分)、物理特性(孔隙率、比表面积、熔点)和结构特性(晶相)以及渗率等特性。飞灰2／3以上的化学物质是硅酸盐和钙，其它的化学物主要是Al、K和Fe。而这些元素的分布跟各
种不同的垃圾焚烧炉炉型、垃圾成分、燃烧工况等有很大的关系。
垃圾焚烧过程的控制
紫砂饮水机当垃圾从炉前料斗经过溜槽，由推料机控制一定数量的垃圾进入焚烧炉，敷设在炉排上并保持一定的料层厚度进行焚烧，整个燃烧过程大致可划分为干燥区、燃烧区、燃烬区[8]。
干燥区：由推料机将垃圾送入焚烧炉上接受来自前拱强烈热辐射加热，燃烧火焰对流加热和烟气热辐射加热，再加上从炉排至上向下吹来的220 ºC左右的一次风（第一风管）烘烤，将垃圾从入炉的初温加热到200 ºC～300 ºC5g怎么做。该阶段基本属于吸热阶段，此区域的热量主要用于对垃圾的加热和水分蒸发所消耗的汽化潜热。在这过程中，并不消耗很多氧气，故炉前第一分配室内引入的风量仅占一次风量的10％左右。
燃烧区：干燥区来的垃圾继续受热，接受炉拱辐射、火焰对流和烟气辐射三种加热方式，使垃圾中的可燃物挥发份析出，并升温至450 ºC～750 ºC，从垃圾入炉到垃圾中挥发份大量析出的过程为垃圾的热解过程，控制垃圾的热解过程是控制整个燃烧过程的关键。在这个时候垃圾开始着火，垃圾热解后析出的挥发份进入上部区域（位于热解区上方，近于焚
烧炉喉部及出口区域）与O2充分混合，进行强烈的燃烧并迅速将挥发份燃尽，所以需要大量的O2，为此炉排下的第二、第三次风管的风门挡板开大，占一次风总量的70%左右。另外要达到完全燃烧以及对有害有机物二噁英的生成抑制，要借助于二次风的高速喷射，造成燃烧中心火焰强烈扰动，再次使烟气与氧气充分混合，使烟气在850ºC以上区域滞留时间增加。
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