孟峥嵘;王春明
【摘 要】介绍了当前船用焚烧炉技术的现状,以及国内和国外的技术研究情况.通过对不同技术的比较,分析了船用焚烧炉的运行环境,探讨了船用焚烧炉技术的发展趋势.
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【期刊名称】《交通科技》
【年(卷),期】孙子兵法论文2012(000)001
【总页数】3页(P104-106)
【作 者】谢卫星孟峥嵘;王春明
【作者单位】中国船级社武汉分社 武汉430022;中国船级社武汉分社 武汉430022
【正文语种】中 文
船舶营运流动性大，周期长，靠岸时间短，导致了大量的废料难以处理。如果这些废料处理不当，或者将其投入海中，不仅对海水水质造成污染，而且海洋中的动植物也会遭到极大危害。国际海事组织对船舶垃圾处理及排放都有严格规定。随着人们环保意识的增强，各国相继发展了一些防污染设备，其中船用焚烧炉设备已经成为船舶重要的防污染设备之一［1］。
焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定空气与垃圾在焚烧炉进行氧化燃烧反应，垃圾中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏。这种方法的优点是能使船上固态废料快速变成灰渣，使废物的重量和体积大大减小，其无害化程度很高，处理周期短，占地面积小，很多远洋船舶都安装了相应的焚烧设备。它的不利之处在于对一次性投资大，焚烧废气容易对环境造成二次污染。另外，若垃圾中有很多可再生资源，如果船舶航行有条件转送岸上处理，用焚烧法其可再生资源就得不到利用。那么船舶上不装焚烧炉，则需要相应地配备低温垃圾贮存室，并且还需搬运及处理贮存容器的设备。
有资料表明：当不安装焚烧炉时，船舶的初始运行费用可降低30%，但若从总体上考虑，也就是将岸上处理的投资也考虑进去，其运行费用要高出40%。比较而言，在船上安装焚
烧炉是一种经济的做法。目前，我国国内航行的船舶几乎都没有安装焚烧炉，主要是采取垃圾转至岸上的处理方式，从整体上来看，这并不是一种经济的做法。因此，应大力发展船舶垃圾处理系统，在船上安装焚烧炉，将垃圾在船上自行处理。
1 船用焚烧炉技术现状
一般焚烧炉的结构都是由一个钢制的外壳组成、内衬耐火砖形成炉膛。炉膛周围设有固体废物投料口、污油燃烧器、辅助燃烧器、排烟风机。污油燃烧器用以喷入污油、污水和污泥，燃烧器的形式一般有旋转喷嘴式、压力喷雾式和重力滴下式3种。目前使用较多的是前2种。而辅助燃烧器用以预热炉膛、点火以及烧固体或废液含水量较大时喷入燃油助燃，保证炉内温度达到650℃以上的稳定状态。排烟风机保证炉膛呈负压并冷却排烟，防止烟气外漏和发生火灾。装有搅拌器的废油柜将污水、废油和污泥按一定的比例混合均匀以保证燃烧连续进行。此外还有控制箱、废油加热装置和观察孔附属设施等。 目前已经有几十种国内外研制的焚烧炉产品投入使用或即将投入使用，大致可以概括为5种类型：处理废油和固态废料的焚烧炉；处理废油和污泥污水的焚烧炉；处理废油、污泥污水和固态废料的综合焚烧炉；既能处理废料又能回收焚烧热量的焚烧炉，又称锅炉联合设
备；兼具有惰性气体发生器功能的焚烧炉［2］。在这5种类型的焚烧炉中，前3种使用广、技术成熟、型式多样；而第4种型式不多、使用面狭窄，但是它的未来前景光明；第5种属于试验成功不久，尚未批量生产的新成果。我国从1978年开始研制船用焚烧炉，到目前为止，已经研制成功几种常用规格的船用焚烧炉，在规格、种类、技术水平和产品功能上也达到了国际水平。表1列举了国内外船用焚烧炉的部分型号和技术参数［3］。
表1 部分国内外船用焚烧炉一览表焚烧能力污油／（L·h－1）型号 生产厂家 焚烧对象 垃圾 炉膛造型 排烟温度／℃ 功率／350 22.0 ASWI－402 丹麦阿特拉斯公司 污油固体垃圾 37.5 139kg／h 多室式 350 18.0 FREDRIKSSTAD 挪威 污油固体垃圾 60.0 75kg／次 旋风式 350 4.9 VWM－75 日本VOLCAND 废油污水固体垃圾 78.0 75kg／次 多室式 350 6.4 OG120 中国中船公司 废油污油固体垃圾 4.0 旋风式 350 1.5 FTL16 武汉中舟 废油污油固体垃圾 44.0 40kg／h 旋风式kW HAMWORTHY 英国哈姆沃西公司 污油固体垃圾 112.0 250kg／h 旋风式350 15.0
武汉中舟机械制造有限公司制造了FTL16型焚烧炉，该设备符合MEPC.76（40）决议《船用焚烧炉的标准技术条件》和 MEPC.93（45）决议《经修正的船用焚烧炉的标准技术条件》。
该型焚烧炉系统由焚烧炉（包括燃烧室、烟道、燃烧器）、柴油柜、烟气风机、污油泥柜（包括循环泵、加热器）等组成。燃烧室用于焚烧污油或固体垃圾，固体垃圾经加料门进入燃烧室，燃烧产生的灰渣从灰门排出［4］。
由于船用垃圾焚烧炉炉内的燃烧过程是非常复杂的物理化学过程，焚烧炉的安全运行、达标排放与燃烧过程的稳定性密切相关，若燃烧稳定性下降，则会出现燃烧效率降低、焚烧污染物排放增加、二次污染和高温腐蚀加剧的状况，甚至有可能对安全性和经济性产生严重影响，这些就对焚烧炉的控制技术提出了很高的要求［5］。目前国内外一般都是采用PLC作为系统的控制核心，它体积小、功能强、可扩展性好。PLC主要有以下几部分组成：
大规模定制生产
（1）CPU模块。它是焚烧炉PLC的运算和控制中心，由它实现逻辑运算、数字运算，协调控制系统内部各部分的工作。
（2）开关量输入模块。主要用于接受来自逻辑和用户的各种控制信号，例如焚烧炉起停按钮、加料按钮、加料门位置、炉膛温度和压力、进气量和废气温度等。
（3）开关量输出模块。它主要是将控制信号输送到各执行电器和指示灯，例如燃烧器接触器、鼓风机接触器、泵接触器、加料门继电器和一些电磁阀、焚烧炉运行指示灯等。
西辽河（4）控制屏。用于焚烧炉显示参数和设置，即人机交流。
图1是实船安装的焚烧炉设备。
图1 焚烧炉装置实图
2 船用焚烧炉发展趋势
现有船用焚烧炉在处理船上垃圾时遇到的问题是：①船上处理量不大，经常需要喷入燃油助燃，从而加大了燃油消耗；②产生的高温烟气均未加以回收利用；③燃烧的不稳定容易引起燃烧的不完全，从而导致超标排放、二次污染和对炉膛产生腐蚀物［6］。
由于实际应用的焚烧炉处理量不大，而且船上配置能源较多，所以焚烧炉产生的高温烟气均未加以利用。从环保和经济的角度考虑，应采取措施加以回用。如果在炉膛出口配置一个热交换器，既利用了废热，又能迅速将烟气由1 100℃降至300℃ ，避免二恶英产生的可
能性；而经热交换器加热后的热油可用于加热船上的其他设备，如船舶燃油柜。因此，将该废热利用技术运用于船上焚烧炉系统，将是以后的发展方向和研究趋势。同时，采用先进的电子控制技术（如PLC或嵌入式控制器等），通过控制喷入的燃油量、燃油温度和炉膛负压，优化前后进风量，进一步缩短不稳定燃烧时间使燃烧尽快达到稳定，将有利于减少燃油消耗和避免二次污染物与腐蚀物的产生［7］。
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