吉补宏

（太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030000）

一种新型立式热解气化焚烧炉的设计

吉补宏

（太原锅炉集团有限公司，山西 太原 030000）

近年来，采用焚烧方法处理生活垃圾获得了广泛的应用，但传统的垃圾焚烧处理设备存在焚毁不彻底、容易产生二次污染等问题，一种新型立式热解气化焚烧炉有效地克服了这些弊端，在生活垃圾焚烧领域得到推广和使用，促进了垃圾焚烧技术的发展和进步。

垃圾焚烧；热解气化焚烧炉；二次污染；清洁生产

近年来，我国的城市化进程逐年加快，城市数量大幅度增加，城市规模不断扩大，城市人口迅速增长，同时城市生活垃圾也日益增多，生活垃圾已成为一个污染环境、影响人们生活和经济发展的严重问题。

如何经济、有效地进行垃圾处理，是整个社会亟待解决的问题。我国各地城市生活垃圾主要采用卫生填埋、焚烧和堆肥3种处理方法。垃圾焚烧方法与其他方法比较，能更好地达到垃圾处理无害化、减量化和资源化的治理目标，因此获得了广泛的应用。我国近年来通过引进和吸收外来经验及技术，在焚烧技术与设备方面也有了长足进步，取得了很大发展。

1 城市垃圾焚烧处理设备的主要类型

目前，城市垃圾焚烧处理设备的主要类型分为机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉2大类。

1.1 机械炉排焚烧炉

炉排型焚烧炉技术发展较早，已有数十年运行经验，目前城市生活垃圾焚烧使用较多。机械炉排焚烧炉粉尘排放较少，燃烧较充分，但SO2、NOX等酸性物质排放量相对较高，由于排放烟气在低温区时间较长，在高温区分解的二英容易重新合成。

1.2 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉引入煤流化燃烧技术，成分和热值变化对焚烧影响不大，适应性广，但由于垃圾性状的限制，流化状态不易控制。流化床焚烧炉可实现炉内脱硫，SO2排放量少，炉膛温度低，氮氧化物生成少，但粉尘产生量大，易产生二英。

2 一种新型立式热解气化焚烧炉的设计

2.1 设计介绍

针对我国城市生活垃圾热值较低、水分及灰土比例较高的特点，笔者所在的公司自行开发研制出一种新型立式旋转热解气化垃圾焚烧炉，可大大缓解生活垃圾焚烧中出现的问题。图1为新型立式热解气化垃圾焚烧炉结构图。如图所示，焚烧炉由垂直加料仓1、双辊连续下料机2、固定炉盖3、回转炉体4、凸型炉篦5、炉座6、转盘轴承及底座7、链刮板式出渣机8等组成。

垃圾从垂直加料仓上方的漏斗投入，并通过设在炉盖上的双辊连续下料机将料仓内的垃圾按照设定的处理量连续均匀不间断地加入炉内。随着加料时炉体的转动，加入炉内的垃圾会沿着炉膛半径面撒在炉膛圆截面上的任何一处表面上。回转炉体自上而下分为炉膛、干燥层、热解层、氧化燃烧层、热渣层、冷渣层、凸型炉篦、下部风室。进入炉内的垃圾由上而下缓慢移动，而鼓风机将一次风送入最底部的风室，再由下而上进入氧化燃烧层提供助燃产生高温后继续上升到炉膛，这样与由上而下的垃圾形成对流。

图1 新型立式热解气化垃圾焚烧炉结构图

刚入炉的垃圾在其自上而下的移动中，首先受自下而上的高温热气流的作用而迅速升温进行干燥并蒸发掉水分，随着温度进一步升高到600℃以上时，大量的有机物开始分解气化成CO、H2、CmHn等可燃气体随上升的高温烟气进入二次燃烧室燃烧。随着干燥热解的进行，垃圾的温度进一步升高，有机质热分解后剩余的残炭进入氧化燃烧层，在一次风的作用下剧烈燃烧并放出大量的热，此时该部分的温度可达1 100℃左右，这些热量又供给刚入炉的垃圾在干燥升温及热分解过程所需的热量。经过氧化燃烧后剩余的高温残渣灰继续下移，被由下而上的空气冷却，所带的热量被空气吸收并使空气预热，冷却后的残渣在凸形炉篦的作用下被挤压破碎成150 mm以下的块状物，排入风室下方的锥形灰斗内，继而通过灰斗落入下方水封槽里的链刮板出渣机上，由出渣机从水中排出。从立式热解气化焚烧炉排出的烟气含有大量未燃烧的热解气体，通过烟道导入二次燃烧室，在足量的二次风助燃下，其在二次燃烧室内完全燃尽。为了控制和调节垃圾层厚度，给料机电机为变频调速，同时炉排减速机也为变频调速，当垃圾层高到超过警示线时，可加快炉排排渣并适当减缓进料速度；当过低时，则反之。当焚烧炉炉温过高时，可降低一次风，反之增加。一般要求600～950℃。当二次燃烧室温度过高时，则可关小一次风，降低一燃室的燃烧速率，同时适当加大二次风，使过氧系数增大降温；当过低时，则反之。当二次燃烧室温度低于850℃时，除适当加大一次风、降低二次风外，还需启动燃油燃烧器助燃提温。

2.2 立式旋转热解气化垃圾焚烧炉特点

立式旋转热解气化垃圾焚烧炉具有以下几个特点：①垃圾从顶部连续进料，底部连续排出。垃圾在焚烧处理过程中，必然要经过炉中部温度高达1 100℃的高温燃烧区，因此有机物的焚毁彻底。垃圾焚烧后全部形成结焦状残渣，垃圾的减容量接近90%，残渣热灼减量可达3%以下。②一燃室的炉压低，空气扰动小，烟气中的尘含量低。由于颗粒物少，二英再合成的条件不易形成，同时大大减轻了飞灰对余热锅炉管束的冲刷磨损和烟尘净化系统的负荷，降低了运行和维护保养费用。③通过调节温度和助燃空气过剩系数，二燃室的燃烧状态可以非常精确、平稳地控制。④垃圾进入炉内后的垂直移动与下送风的处理模式，使排渣的热损失量小，整个过程对垃圾自身热能的利用效率最高；系统很好地实行了气密封性操作，无漏风，使功率消耗大大降低，节约了运行和投资成本。⑤灰渣在炉内熔融后被冷却破碎成块状物排出，重金属等有害物质被固定在固相中，因此，残渣可以直接作填埋处理。残渣在水封槽里浸湿后排出，工作现场绝无粉尘飞扬，真正实现了清洁生产。

3 结束语

以上仅仅是对一种新型立式热解气化焚烧炉的一般阐述，该炉型与传统的直接焚烧相比，具有多方面的优点，尤其适宜焚烧国内高水分、高灰分的垃圾，已在国内多个城市投入运行，性能稳定，焚烧彻底，运行和投资成本低，焚烧彻底，焚烧产生的二次污染少，环保效果显著。随着该炉型的不断完善，一定会在垃圾焚烧领域中得到大力推广应用，从而促进垃圾焚烧技术取得更大的发展和进步。

［1］张益，赵由才.生活垃圾焚烧技术［M］.北京：化学工业出版社，2000.

［2］张衍国，李清海，康建斌.垃圾清洁焚烧发电技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.128

2095－6835（2018）02－0128－02

刘晓芳〕