焚燒爐

垃圾焚燒技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用和發(fā)展已有幾十年的歷史，比較成熟的爐型有脈沖拋式爐排焚燒爐、機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐和CAO焚燒爐，下面對(duì)這幾種爐型作簡(jiǎn)單的介紹。

機(jī)械爐排焚燒爐

工作原理：垃圾通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排（爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)），由于爐排之間的交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，將垃圾向下方推動(dòng)，使垃圾依次通過(guò)爐排上的各個(gè)區(qū)域（垃圾由一個(gè)區(qū)進(jìn)入到另一區(qū)時(shí)，起到一個(gè)大翻身的作用），直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時(shí)煙氣也得到冷卻，最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。

特點(diǎn)：爐排的材質(zhì)要求和加工精度要求高，要求爐排與爐排之間的接觸面相當(dāng)光滑、排與排之間的間隙相當(dāng)小。另外機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損壞率高，維護(hù)量大。爐排爐造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用高，使其在中國(guó)的推廣應(yīng)用困難重重。

流化床焚燒爐

工作原理：爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來(lái)，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過(guò)水冷后，用分選設(shè)備將粗渣、細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過(guò)提升設(shè)備送回到爐中繼續(xù)使用。

特點(diǎn)：流化床燃燒充分，爐內(nèi)燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，對(duì)燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)量大。

回轉(zhuǎn)式焚燒爐

工作原理：回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過(guò)爐身的不停運(yùn)轉(zhuǎn)，使?fàn)t體內(nèi)的垃圾充分燃燒，同時(shí)向爐體傾斜的方向移動(dòng)，直至燃盡并排出爐體。

特點(diǎn)：設(shè)備利用率高，灰渣中含碳量低，過(guò)?？諝饬康?，有害氣體排放量低。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時(shí)燃燒困難。

CAO焚燒爐

工作原理：垃圾運(yùn)至儲(chǔ)存坑，進(jìn)入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機(jī)物（廚余、葉、草等）分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機(jī)物和垃圾中的無(wú)機(jī)物則不能分解粉化。經(jīng)篩選，未能粉化的廢棄物進(jìn)入焚燒爐的先進(jìn)入第一燃燒室（溫度為600℃），產(chǎn)生的可燃?xì)怏w再進(jìn)入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進(jìn)行燃燒，高溫?zé)煔饧訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽。煙氣經(jīng)處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內(nèi)不會(huì)氧化或融化，可在灰渣中分選回收。

特點(diǎn)：可回收垃圾中的有用物質(zhì)；但單臺(tái)焚燒爐的處理量小，處理時(shí)間長(zhǎng)，單臺(tái)爐的日處理量最大達(dá)到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時(shí)間難于超過(guò)1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環(huán)保難以達(dá)標(biāo)。

脈沖拋式爐排焚燒爐

工作原理：垃圾經(jīng)自動(dòng)給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級(jí)爐排，在爐排上經(jīng)高溫?fù)]發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動(dòng)力裝置的推動(dòng)下拋動(dòng)，將垃圾逐級(jí)拋入下一級(jí)爐排，此時(shí)高分子物質(zhì)進(jìn)行裂解、其它物質(zhì)進(jìn)行燃燒。如此下去，直至最后燃盡后進(jìn)入灰渣坑，由自動(dòng)除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時(shí)使垃圾懸浮在空中。揮發(fā)和裂解出來(lái)的物質(zhì)進(jìn)入第二級(jí)燃燒室，進(jìn)行進(jìn)一步的裂解和燃燒，未燃盡的煙氣進(jìn)入第三級(jí)燃燒室進(jìn)行完全燃燒；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐受熱面加熱蒸汽，同時(shí)煙氣經(jīng)冷卻后排出。

其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）處理垃圾范圍廣泛 能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、醫(yī)院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

（2）燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃燒熱效率也在70%以上。

（3）運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 由于采用了許多特殊的設(shè)計(jì)以及較高的自動(dòng)化控制水平，因此運(yùn)行人員少（包括除灰渣人員在內(nèi)一臺(tái)爐僅需兩人），維護(hù)工作量也較少。

（4）可靠性高 經(jīng)過(guò)近20年運(yùn)行表明，此焚燒爐故障率非常低，年運(yùn)行8000小時(shí)以上，一般利用率可達(dá)95%以上。

（5）排放物控制水平高 由于采用二級(jí)煙氣再燃燒和先進(jìn)的煙氣處理設(shè)備，使煙氣得到了充分的處理。經(jīng)長(zhǎng)期測(cè)試，煙氣排放物中CO含量1—10 PPM，HC含量2—3 PPM，NOx含量35 PPM，完全符合歐美排放標(biāo)準(zhǔn)。煙氣在二、三級(jí)燃燒室燃燒時(shí)溫度達(dá)1000℃，并且停留時(shí)間達(dá)2秒以上，可使二惡英基本分解，煙氣中二惡英的含量為 0.04 ng/m3，遠(yuǎn)低于歐美標(biāo)準(zhǔn)0.1 ng/m3。

（6）爐排在壓縮空氣的吹掃下，有自清潔功能。

符合國(guó)家對(duì)焚燒爐的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

《中華人民共和國(guó)固體廢物環(huán)境污染防治法》（2016年11月7日修正版）

《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》(自2015年1月1日起施行）

《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2016年8月1日）

《小型焚燒爐技術(shù)條件》JB/T 10192-2012

焚燒的主要目的是盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o(wú)害和最大限度地減容，并盡量減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生，避免造成二次污染。對(duì)于大、中型的廢物焚燒廠，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)使廢物減量、徹底焚毀廢物中的毒性物質(zhì)，以及回收利用焚燒產(chǎn)生的廢熱這三個(gè)目的。

焚燒法不但可以處理固體廢物，還可以處理液體廢物和氣體廢物；不但可以處理城市垃圾和一般工業(yè)廢物，而且可以用于處理危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)廢物，常常采用焚燒來(lái)處理。在焚燒處理城市生活垃圾時(shí)，也常常將垃圾焚燒處理前暫時(shí)貯存過(guò)程中產(chǎn)生的滲濾液和臭氣引入焚燒爐焚燒處理。

焚燒適宜處理有機(jī)成分多、熱值高的廢物。當(dāng)處理可燃有機(jī)物組分含量很少的廢物時(shí)，需補(bǔ)加大量的燃料，這會(huì)使運(yùn)行費(fèi)用增高。但如果有條件輔以適當(dāng)?shù)膹U熱回收裝置，則可彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，降低廢物焚燒成本，從而使焚燒法獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)保焚燒爐主要設(shè)備介紹

焚燒爐是一種將廢氣、廢液、固體廢棄物體燃料、醫(yī)療垃圾、生活廢品、動(dòng)物尸體等進(jìn)行高溫焚燒，達(dá)到量化數(shù)減少或縮小的一種環(huán)保設(shè)備，同時(shí)達(dá)到利用部分焚燒介質(zhì)的熱能的一種產(chǎn)品。分為固定焚燒爐和可移動(dòng)焚燒爐。

焚燒爐的使用需要考慮環(huán)保的要求，排放標(biāo)準(zhǔn)需遵守《建議修改為危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿GB18484-2001》。垃圾焚燒煙氣中的飛灰在焚燒爐過(guò)熱器區(qū)域結(jié)渣,可能導(dǎo)致焚燒爐停機(jī),影響焚燒發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。為探索焚燒爐受熱面結(jié)渣機(jī)制,采用燃油產(chǎn)生的煙氣和工業(yè)焚燒爐的飛灰混合模擬垃圾焚燒煙氣,研究了過(guò)熱器的運(yùn)行工況、溫度、布置形式、幾何尺寸等對(duì)結(jié)渣過(guò)程的影響。利用掃描電鏡/能譜分析、X射線熒光分析和X射線衍射等方法分析了渣的成分與物相。結(jié)果表明:高溫?zé)煔庥欣谠鼔K的形成,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)溫度高于450℃時(shí),開(kāi)始形成黏結(jié)性積灰,當(dāng)溫度高于460℃時(shí),受熱面開(kāi)始結(jié)渣。管子壁面溫度對(duì)結(jié)渣有直接影響,降低管壁溫度可以抑制結(jié)渣過(guò)程。幾何因素(管徑)對(duì)結(jié)渣影響較大,直徑較小的管子更容易結(jié)渣。另外,含有低熔點(diǎn)、高黏結(jié)性物質(zhì)較多的顆粒更容易沉積形成結(jié)渣。渣中主要物相為:Ca₂SiO₄、Ca₉(Al₆O₁₈)、Ca₂Al(AlSiO₇₎、Fe₂O3。低熔點(diǎn)化合物如KCl、CaCl₂在結(jié)渣的初始層起到了黏合劑的作用。幾何因素、溫度對(duì)結(jié)渣過(guò)程的影響與實(shí)際垃圾焚燒爐改造和運(yùn)行狀況吻合。

整套處理系統(tǒng)由下列幾部分組成：助燃系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、集塵器系統(tǒng)，電控系統(tǒng)。

焚燒爐進(jìn)料方式

由于本焚燒爐屬于特制，采用人工投料的方式。手動(dòng)將動(dòng)物尸體放入焚燒爐內(nèi)。安全起見(jiàn)，投料應(yīng)在火勢(shì)微弱的時(shí)候進(jìn)行。進(jìn)料口設(shè)操作平臺(tái)，方便投送物料操作及維修。

焚燒爐助燃系統(tǒng)

助燃系統(tǒng)主要設(shè)備為燃?xì)馊紵?

助燃系統(tǒng)的作用是點(diǎn)火開(kāi)爐和輔助物料焚化(當(dāng)物料熱值較低時(shí)，不能維持自身的燃燒時(shí))，天燃?xì)馊剂虾涂諝庠谌紵魅紵^內(nèi)混合燃燒并可以通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒空氣和燃燒頭獲得最佳的燃燒參數(shù)，燃燼氣體在燃燒頭內(nèi)再循環(huán)，可以使污染物，尤其是氮氧化物（NOx）的排放降到最低。具有全自動(dòng)管理燃燒程序、火焰檢測(cè)、自動(dòng)判斷與提示故障等功能。燃燒器能在程控器的控制下，進(jìn)行自動(dòng)點(diǎn)火。燃燒器具有自動(dòng)點(diǎn)火、滅火保護(hù)、故障報(bào)警等功能和火焰強(qiáng)度大，燃燒穩(wěn)定，安全性好，功率調(diào)整大等特點(diǎn)。燃燒器可以手動(dòng)調(diào)節(jié)空氣流量從而改變火焰大??；內(nèi)置調(diào)壓閥，保證出口氣壓穩(wěn)定；同時(shí)也可通過(guò)調(diào)整供氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)燃?xì)饬康拇笮　?

焚燒爐焚燒系統(tǒng)

爐本體

爐本體是由耐火材料、保溫材料、絕熱材料砌筑在爐排上部的腔體，外包鋼板以防煙氣泄漏并使?fàn)t本體表面溫度小于50℃。在爐本體側(cè)面設(shè)有檢修門，輔助點(diǎn)火燃燒器也在側(cè)面。爐本體設(shè)有操作臺(tái)。

在爐膛內(nèi)煙氣從下向上沖刷物料，將物料中的水分烘干，使物料及時(shí)著火．而且前后拱耐火材料蓄熱又輻射物料，從而保證了物料燃燒溫度。延長(zhǎng)了煙氣的停留時(shí)間，使物料及飛灰中的有機(jī)物燃燒完全，提高了有害物質(zhì)的銷毀率。

爐本體以高溫耐火材料做襯，中間是隔熱材料，外層是保溫材料，可減少爐本體的熱損失，提高焚燒效率；外表用鋼板作保護(hù)層，防止漏風(fēng)；采用的耐火材料是我司與建筑材料科學(xué)研究院共同開(kāi)發(fā)的一種耐酸性煙氣腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度的耐火材料。

焚燒爐尾氣處理系統(tǒng)

集塵器系統(tǒng)

本方案都采用離心式除塵器――旋風(fēng)除塵器，對(duì)焚燒后的煙氣進(jìn)行除塵。集塵系統(tǒng)分別由三部份組成：集塵圓筒、倒錐和排氣風(fēng)管組成。集塵系統(tǒng)的作用是將焚燒物料產(chǎn)生的煙氣中含有的顆粒粉塵收集在一起，便于集中清理，同時(shí)，可減少對(duì)大氣的污染，起到凈化環(huán)境的作用。

集塵系統(tǒng)工作原理： 焚燒物料產(chǎn)生的煙氣中含有的顆粒粉塵在引風(fēng)機(jī)強(qiáng)大的吸力作用下到達(dá)旋風(fēng)除塵器（俗稱集塵桶）。旋風(fēng)除塵器是利用離心降落原理從氣流中分離出顆粒粉塵的設(shè)備。旋風(fēng)除塵器上半部份為圓錐形，當(dāng)含塵氣體從圓筒上側(cè)的進(jìn)氣管的切線方向進(jìn)入時(shí)，獲得旋轉(zhuǎn)逆動(dòng)，分離出粉塵后從圓筒頂?shù)呐艢夤芘懦?，粉塵顆粒自錐形底落入集塵圓筒中。

焚燒爐電控系統(tǒng)

配電柜包括：全套設(shè)備的供電主電源、單臺(tái)設(shè)備的分供電控開(kāi)關(guān)；全套設(shè)備和單臺(tái)設(shè)備的起停控制以及保護(hù)回路、報(bào)警等；操作面板等．采用集中控制，其中有些設(shè)備為了操作觀察的方便設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)控制。

實(shí)現(xiàn)了所有設(shè)備的手動(dòng)操作的功能和控制柜面板操作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)視、報(bào)警等功能，提高了系統(tǒng)控制的可靠性。

最重要的功能，保證了對(duì)不同的物料，在不同的燃燒過(guò)程中的優(yōu)化控制，從而保證了物料的充分燃燒和排除煙氣的質(zhì)量。對(duì)于燃燒機(jī)的優(yōu)化控制還降低了燃燒機(jī)的用油量，使運(yùn)行成本大幅降低。

可以對(duì)設(shè)備順序開(kāi)停機(jī)過(guò)程鎖定

斷電保護(hù)裝置

過(guò)負(fù)荷保護(hù)（電氣）

報(bào)警功能

電控系統(tǒng)不僅僅對(duì)燃燒室的燃燒溫度進(jìn)行閉環(huán)控制，對(duì)它們的供氧量進(jìn)行閉環(huán)控制，協(xié)調(diào)它們間的控制，使這個(gè)系統(tǒng)控制結(jié)果和各過(guò)程的控制都能夠達(dá)到要求，使整個(gè)系統(tǒng)處于閉環(huán)控制。

焚燒爐原理是利用煤、燃油、燃?xì)獾热剂系娜紵?，將要處理的物體進(jìn)行高溫的焚毀碳化，以達(dá)到消毒的目的。

焚燒爐在患病害的動(dòng)物尸體無(wú)害化處理以及醫(yī)療廢棄物、有毒有害固體廢棄物處理方面有較大的應(yīng)用價(jià)值。

以動(dòng)物的焚燒為例，說(shuō)明利用焚燒爐進(jìn)行無(wú)害化處理的操作步驟：

1、注入燃料，接通電源，啟動(dòng)助燃開(kāi)關(guān)，爐內(nèi)溫度達(dá)到自燃溫度，將病害畜禽肉尸及其產(chǎn)品投入爐內(nèi)，關(guān)閉助燃開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)自燃開(kāi)關(guān)，病害肉體保持自燃狀態(tài)不能剖割的病害畜禽尸體整體投入焚燒爐中，啟動(dòng)自燃開(kāi)關(guān)，尸體自燃至完全碳化為止。

2、整尸焚毀：不能剖割的病害畜禽尸體整體投入焚燒爐中，啟動(dòng)自燃開(kāi)關(guān)，尸體自燃至完全碳化為止。

3、肉尸分割焚毀：允許分割的病害肉品分割后投入焚燒爐中，啟動(dòng)自燃開(kāi)關(guān)，肉塊自燃至完全碳化為止。

4、臟器焚毀：病害畜禽臟器整體投入焚燒爐中，啟動(dòng)助燃開(kāi)關(guān)，使臟器在助燃狀態(tài)下燃燒至完全碳化為止。

5、焚燒后的碳化物需要選擇地點(diǎn)（遠(yuǎn)離水源地和居民區(qū)）進(jìn)行掩埋，徹底杜絕病菌的傳播。

焚燒爐在普光氣田高含硫氣井試氣中的應(yīng)用

高含硫氣井試氣通常采用燃燒筒燃燒,燃燒效率低、H2S燃燒不完全、SO2排放超標(biāo)、試氣時(shí)間短,難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能。為此,介紹了引進(jìn)加拿大專業(yè)公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的Q3000型焚燒爐的工作原理、擴(kuò)散模型計(jì)算方法及主要技術(shù)指標(biāo),指出該焚燒爐通過(guò)噴頭排列方式設(shè)計(jì)、邏輯控制程序研究能使高含硫天然氣產(chǎn)生高速渦流,爐腔溫度范圍從1090℃到1630℃,保證了高含硫天然氣的完全燃燒,具備燃燒完全、SO2擴(kuò)散良好,可長(zhǎng)時(shí)間、高效率、滿負(fù)荷燃燒的性能,滿足了試氣安全要求。同時(shí),根據(jù)高含硫氣井的試氣要求,設(shè)計(jì)6臺(tái)焚燒爐并聯(lián)試氣,設(shè)計(jì)處理量60×104m3/d,累積試氣燃燒時(shí)間240h,經(jīng)環(huán)境監(jiān)測(cè)可知各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)滿足環(huán)保要求,實(shí)現(xiàn)了高含硫天然氣井的系統(tǒng)測(cè)試,為進(jìn)一步落實(shí)氣藏的產(chǎn)能提供了科學(xué)依據(jù)。

醫(yī)療垃圾焚燒爐

湖州市醫(yī)療垃圾焚燒處理系統(tǒng)是浙江大學(xué)熱能工程研究所研制的回轉(zhuǎn)窯 循環(huán)流化床多段醫(yī)療垃圾熱解焚燒技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用示范項(xiàng)目，為了保障該示范項(xiàng)目的正常運(yùn)行，需要為其配備一套安全、穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)醫(yī)療垃圾焚燒處理系統(tǒng)的實(shí)際情況，借鑒國(guó)內(nèi)外一些先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)小型熱工監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。本文的研究工作正是圍繞著湖州醫(yī)療垃圾焚燒爐計(jì)算機(jī)熱工監(jiān)控系統(tǒng)的研制而展開(kāi)的，重點(diǎn)是監(jiān)控系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)研究中采用可編程控制器(PLC)作為下位機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(PC)作為上位機(jī)與各種熱工參數(shù)傳感器、變送器、操作控制器等組成一個(gè)集散控制系統(tǒng)(DCS)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)醫(yī)療垃圾焚燒爐的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)醫(yī)療垃圾焚燒爐實(shí)行自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。監(jiān)控系統(tǒng)包括自動(dòng)檢測(cè)與遠(yuǎn)程自動(dòng)控制兩大部分，PLC負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，建立上位機(jī)PC機(jī)與下位機(jī)PLC的通訊，操作人員通過(guò)PC機(jī)監(jiān)視醫(yī)療垃圾焚燒系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，保證焚燒系統(tǒng)“安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定”的運(yùn)行。 本文的研究工作還包括上位機(jī)(PC)和下位機(jī)(PLC)的軟件開(kāi)發(fā)。上位機(jī)軟件在通用組態(tài)軟件“組態(tài)王”的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上研制開(kāi)發(fā)，具有強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)和控制功能和友好的用戶界面，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)的列表顯示、流程圖模擬顯示與趨勢(shì)顯示、報(bào)警提示、歷史查詢、工作報(bào)表等功能。下位機(jī)軟件由西門子STEP—7軟件包開(kāi)發(fā)，完成監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制回路和控制算法等功能，采用了帶死區(qū)的三段式智能PID控制原理設(shè)計(jì)焚燒處理系統(tǒng)各控制回路的自動(dòng)控制。 通過(guò)本課題的研究工作，希望能為開(kāi)發(fā)性能良好的小型實(shí)時(shí)熱工監(jiān)控系統(tǒng)提供一條有效的參考途徑。

催化焚燒爐除在燃燒室內(nèi)裝有催化劑之外，其他均與對(duì)流換熱焚燒爐相同。對(duì)流換熱式焚燒爐系國(guó)內(nèi)的行業(yè)稱謂，國(guó)外稱同流換熱式焚燒爐，其廢熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得其在操作下限(LEL)范圍內(nèi)使用較經(jīng)濟(jì)。設(shè)計(jì)較蓄熱式焚燒爐簡(jiǎn)單，裝置較小和輕便，可裝在滑輪上制成輕便移動(dòng)式。該焚燒爐熱回收系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)是將管式或板式換熱器安裝在燃燒室的廢氣排氣一端，當(dāng)廢氣中含顆粒物較少時(shí)，通常采用板式換熱器，其熱回收效率可達(dá)70%；而管式換熱器的熱回收效率通常只有40%～50%。熱回收效率為實(shí)際回收熱能與可回收最大熱能之比，熱回收效率=(T_{預(yù)熱溫度}-T_{進(jìn)口溫度})/(T_燃燒溫度-T_{進(jìn)口溫度}) 。

催化焚燒爐特別適于處理VOCS濃度較高，廢氣中VOCS（含有揮發(fā)性有機(jī)化合物）濃度波動(dòng)不大的廢氣。當(dāng)廢氣中VOCS濃度不高，VOCS濃度波動(dòng)大時(shí)，只能靠投加輔助燃料維持燃燒過(guò)程。而投加輔助燃料使焚燒爐內(nèi)高溫區(qū)溫度會(huì)達(dá)到或超過(guò)1537.8℃，導(dǎo)致NO_x生成量增加。由于換熱器和火焰直接接觸，在換熱區(qū)可能會(huì)有VOCS自燃現(xiàn)象發(fā)生，故換熱器多采用金屬材質(zhì)。如果焚燒爐在低于760℃以下運(yùn)行，要求VOCS在爐內(nèi)有較好的湍動(dòng)設(shè)計(jì)和有較長(zhǎng)的停留時(shí)間。當(dāng)廢氣中含有氯化物時(shí)，會(huì)存在Cl₂生成HCl導(dǎo)致腐蝕發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必選用耐腐蝕材料，雖投資費(fèi)用增加，但很有必要 。

焚燒爐是用于焚燒的設(shè)備。從不同的角度有很多種分類方法。按焚燒室分類可分為：?jiǎn)问曳贌隣t多室焚燒爐。而 根據(jù)燃燒煙氣和垃圾移動(dòng)的方向的關(guān)系可將爐體分為順流式逆流式交流式和二次流式。按爐型分類可分為 固定爐排爐、機(jī)械爐排爐、流化床焚燒爐(主要用來(lái)處理工業(yè)垃圾)、回轉(zhuǎn)窯爐等。為增強(qiáng)生活垃圾焚燒的效果，經(jīng)常在焚燒中應(yīng)用熱分解和氣化(熔融)技術(shù)。

爐排焚燒爐原理為：將垃圾供應(yīng)到 耐熱鑄鐵(鋼)的爐排上，從爐排下部通風(fēng)，使垃圾燃燒。流化床焚燒爐的焚燒原理為：在塔型爐底部多孔管中通風(fēng)， 使其上砂層流動(dòng)形成流動(dòng)層，粉碎后的垃圾被投入后，在爐內(nèi)與流動(dòng)砂(650～ 800℃)接觸，從而瞬間燃燒，燃燒后的灰分被燃燒氣體帶到煙氣處理系統(tǒng)。氣化熔融爐的焚燒原理為：先將垃圾在 450～600℃的還原性氣氛中熱分解為可燃性氣體以及以炭為主的固體殘?jiān)?然后再進(jìn)行燃燒并熔融。焚燒爐的設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮工廠的處理規(guī)模、待處理垃圾的性質(zhì)、爐排機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷、燃燒室熱負(fù)荷、燃燒室出口溫度和煙氣滯留時(shí)間以及熱灼減率等來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

垃圾焚燒爐設(shè)計(jì)的基本原則是使廢物在爐膛內(nèi)按規(guī)定的焚燒溫度和足夠的停留時(shí)間，達(dá)到完全燃燒。這就要求選擇適宜的爐床，合理設(shè)計(jì)爐膛的形狀和尺寸，增加垃圾與氧氣接觸的機(jī)會(huì)，使垃圾在焚燒過(guò)程中水氣易于蒸發(fā)、加速燃燒，以及控制空氣及燃燒氣體的流速及流向，使氣體得以均勻混合 。

催化焚燒爐爐型

選擇爐型時(shí)，首先應(yīng)看所選擇爐型的燃燒形態(tài)(控氣式或過(guò)氧燃燒式)是否適合所處理的所有廢物的性質(zhì)。過(guò)氧燃燒式是指第一燃燒室供給充足的空氣量(即超過(guò)理論空氣量);控氣燃燒式(缺氧燃燒)即第一燃燒室供給的空氣量約是理論空氣量的70%～80%，處于缺氧狀態(tài)，使垃圾在此室內(nèi)裂解成較小分子的碳?xì)浠衔餁怏w、CO與少量微細(xì)的炭顆粒，到第二燃燒室再供給充足空氣使其氧化成穩(wěn)定的氣體。由于經(jīng)過(guò)階段性的空氣供給，可使燃燒反應(yīng)較為穩(wěn)定，相對(duì)產(chǎn)生的污染物較少，且在第一燃燒室供給的空氣量少，所帶出的粒狀物質(zhì)也相對(duì)較少，為焚燒爐設(shè)計(jì)與操作較常使用的模式。

一般來(lái)說(shuō)，過(guò)氧燃燒式焚燒爐較適合焚燒不易燃性廢物或燃燒性較穩(wěn)定的廢物，如木屑、紙類等;而控氣式焚燒爐較適合焚燒易燃性廢物，如塑料、橡膠與高分子石化廢料等;爐排型焚燒爐適用于生活垃圾;旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐適宜處理危險(xiǎn)廢物。

此外，還必須考慮燃燒室結(jié)構(gòu)及氣流模式、送風(fēng)方式、攪拌性能好壞、是否會(huì)產(chǎn)生短流或底灰易被擾動(dòng)等因素。焚燒爐中氣流的走向取決于焚燒爐的類型和廢物的特性。多膛式焚燒爐的取向通常是垂直向上燃燒的;回轉(zhuǎn)窯焚燒爐通常是向斜下方向燃燒;而液體噴射式焚燒爐、廢氣焚燒爐及其他圓柱形的焚燒爐可取任意方向，具體形式取決于待焚燒的廢物形態(tài)及性質(zhì)。當(dāng)燃燒產(chǎn)物中含有鹽類時(shí)，宜采用垂直向下或下斜向燃燒的設(shè)計(jì)類型，以便于從系統(tǒng)中清除鹽分。

焚燒爐的爐體可為圓柱形、正方形或長(zhǎng)方形的容器。旋風(fēng)式和螺旋燃燒室焚燒爐采用圓柱形的設(shè)計(jì)方案;液體噴射爐、廢氣焚燒爐及多燃燒室焚燒爐雖然既可以采用正方形也可以采用長(zhǎng)方形的設(shè)計(jì)，但是圓柱形燃燒室仍是較好的結(jié)構(gòu)形式。將耐火的頂部設(shè)計(jì)成正方形或長(zhǎng)方形往往是非常困難的。大型焚燒爐二次燃燒室多為直立式圓筒或長(zhǎng)方體，頂端裝有緊急排放煙囪，中、小型焚燒爐二次燃燒室則多為水平圓筒形。

催化焚燒爐送風(fēng)方式

就單燃燒室焚燒爐而言，助燃空氣的送風(fēng)方式可分為爐床上送風(fēng)和爐床下送風(fēng)兩種，一般加入超量空氣100%～300%，即空氣比為2.0～4.0。對(duì)于兩段式控氣焚燒爐，在第一燃燒室內(nèi)加入70%～80%理論空氣量，在第二燃燒室內(nèi)補(bǔ)足空氣量至理論空氣量的140%～200%。二次空氣多由兩側(cè)噴入，以加速室內(nèi)空氣混合及攪拌混合程度。從理論上講強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)與吸風(fēng)系統(tǒng)差別很小。吸風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以避免焚燒煙氣外漏，但是由于系統(tǒng)中常含有焚燒產(chǎn)生的酸性氣體，必須考慮設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。

催化焚燒爐爐膛尺寸的確定

垃圾焚燒爐爐膛尺寸主要是由燃燒室允許的容積熱強(qiáng)度和垃圾焚燒時(shí)在高溫爐膛內(nèi)所需的停留時(shí)間兩個(gè)因素決定的。通常的做法是按爐膛允許熱強(qiáng)度來(lái)決定爐膛尺寸，然后按垃圾焚燒所必需的停留時(shí)間加以校核。

考慮到垃圾焚燒時(shí)既要保證燃燒完全，還要保證垃圾中有害組分在爐內(nèi)一定的停留時(shí)間，因此在選取容積熱強(qiáng)度值時(shí)要比一般燃料燃燒室低一些。